现代电力电子电路教学大纲

现代电力电子电路ModernPowerElectronicCircuits教学大纲课程编码：M100503课程学分：48学时，3学分适用学科/专业：电气工程学科/专业开课学院：电气与控制工程学院一、课程性质本课程为电气专业研究生的学位课。二、课程教学目的具体内容通过本课程的学习，使学生对电力电子器件（特别是全控型器件）的性能有较深刻的理解，掌握四类基本电能变换电路的工作原理、参数设计方法和控制电路设计方法，了解典型的PWM软开关电路的工作原理和电路特性，对多电平PWM电路的工作原理有所了解。通过本课程的学习，使学生能够熟练运用一些典型的电路分析方法对各种新型电力电子电路进行分析；同时运用本课程学到的电路设计方法设计一些典型的电力电子电路，并对当前电力电子技术的应用范围和发展动向有所了解。三、教学基本内容及基本要求第一章 电路运行条件对电力电子器件性能的影响教学内容：1.1概述1.2功率二极管1.3功率场效应晶体管（PowerMOSFET）1.4绝缘栅晶体管（IGBT）1.5集成门极换流晶体管（IGCT）1.6功率集成电路（PIC）教学要求：1.掌握：功率二极管的反向恢复特性，功率二极管、功率场效应晶体管和IGBT的工作原理、静态特性、动态特性和技术指标。2.理解：各类电力电子器件的驱动电路和缓冲电路、安全工作区的定义3.了解：功率场效应晶体管和IGBT的特点及应用场合，IGCT的工作原理和技术指标，IR2110、EXB840，UC3724和UC3725的工作原理。第二章 PWM直流变换电路教学内容：2.1概述2.2单象限降压型电路2.3单象限升压型电路2.4单象限隔离型电路2.5电流双象限电路2.6电压双象限电路2.7单极性PWM四象限直流变换电路2.8双极性PWM四象限电路教学要求：1.掌握：Buck，Boost，Buck-Boost，Cuk以及单象限隔离型电路等变换器的工作原理，伏秒平衡律/电荷平衡律，电压/电流增益、纹波电压和纹波电流等特征参数的计算方法，Buck和Boost电路的设计方法。2.理解：电路的主要特点及应用场合。3.了解：PWM直流变换电路在调速系统中的应用。第三章 PWM逆变电路教学内容：3.1概述3.2单相方波逆变电路3.3单相SPWM逆变电路3.4三相方波逆变电路3.5三相SPWM逆变电路3.6逆变电路输出电压波形改善3.7逆变电路的控制教学要求：1.掌握：基本逆变电路的工作原理和电路特性分析方法，能够根据功率开关管的工作状态（ZVS/ZCS）选用合适的功率器件（MOSFET/IGBT），SPWM控制技术，电压环控制，电流环控制，电压电流双环控制。2.理解：谐波因子、总谐波（畸变）因子、DC/AC变换的定义，DC/AC变换器的瞬态功率。3.了解：谐振式逆变电路的工作原理，根据功率开关管的工作状态（ZVS/ZCS）选用合适的功率器件（MOSFET/IGBT），给定谐振频率时能根据功率开关管的工作状态（ZVS/ZCS）选用合适的工作频率，三相逆变电路的工作原理，DSP控制方式。第四章 PWM交流变换电路教学内容：4.1概述4.2单相交流调压电路4.3三相交流调压电路*4.4由半控型器件组成的直接变频电路4.5由全控型器件组成的直接变频电路教学要求：1.掌握：单相交流调压电路的工作原理和电路特性分析方法，由全控器件组成的电压源和电流源直接变频电路。2.理解：双向功率开关的连接和控制方式。3.了解：三相交流调压电路。第五章 PWM整流电路教学内容：5.1概述5.2低压大电流高频整流电路5.3电压型单相单管PWM整流电路5.4电压型单相桥式PWM整流电路5.5电压型三相桥式PWM整流电路教学要求：1.掌握：电压型整流电路、电流型整流电路的分析方法，电压型全桥/半桥整流电路的工作原理，电压型单相单管PFC电路的工作原理、电路特性分析方法和参数选择，单端反激式电路的工作原理和分析方法，含有APFC的PWM整流电路的控制技术。2.理解：整流电路对电网的影响，电压型单相桥式PWM整流电路的工作原理、电路特性分析方法和控制方法。3.了解：电压型三相桥式PWM整流电路的工作原理、电路特性分析方法和控制方法。第六章 PWM软开关电路教学内容：6.1概述6.2缓冲型PWM软开关电路6.3控制型PWM软开关电路6.4直流谐振型PWM软开关电路教学要求：1.掌握：硬开关/软开关概念、ZVS/ZCS的基本方式、功耗分析。2.理解：整流电路对电网的影响，电压型单相桥式PWM整流电路的工作原理、电路特性分析方法和控制方法。3.了解：ZCS-QRC电路的工作原理，有源箝位电路的工作原理及主要特点，ZVS全桥移相电路的工作原理及主要特点。四、本课程与其他课程的联系与分工在学习本课程之前，应对电力电子技术的基本知识有初步的了解。本课程的先修课程：电路、模拟电子技术、电力电子技术基础。本课程的后续课程：开关变换器的建模与控制、电力电子装置设计、现代电力传动技术。五、实践环节教学内容的安排与要求1.实验内容实验一二极管的反向恢复特性的研究实验二有源箝位式DC/DC变换器的研究实验三移相全桥变换电路的研究实验四AC/AC电路的研究实验五验证PFC电路2.实验要求根据实验要求设计电路结构和参数，通过仿真软件分析验证设计结果是否满足各项性能指标。任选一项实验内容搭建实际电路，调试电路使之实现各项性能指标。分析仿真和实验结果并写出实验报告。六、本课程课外练习的要求每章布置一定的思考题和设计性问题，要求学生设计电路结构或参数，并通过仿真验证设计方案的合理性。七、本课程的教学方法及使用现代化教学手段方面的要求1.本课程以课堂讲授为主，以仿真和实验教学为辅。2.使用MSPowerPoint幻灯片作为主要教学辅助工具。八、本课程成绩的考查方法及评定标准本课程成绩主要根据考试成绩和平时成绩进行评定。课程成绩以百分制计算。平时成绩30%（其中作业成绩占20%，仿真和实验设计成绩占10%）九、教材及参考书［1］［2］十、课程各章节学时分配章节内容总学时讲授课时讨论、论文、实验、设计备注第一章电路运行条件对电力电子器件的影响541通过pspice仿真验证不同二极管的反向恢复特性。第二章PWM直流变换电路1082通过仿真验证基本DC/DC电路的工作原理，重点完成有源箝位式DC/