電力電子技術(shù)課程教學(xué)大綱

1、電力電子技術(shù)課程教學(xué)大綱課程類別：專業(yè)基礎(chǔ) 課程性質(zhì)：必修英文名稱：Power Electronic Technology總學(xué)時：64 講授學(xué)時：48 實(shí)驗(yàn)學(xué)時：16學(xué)分：3.5 先修課程：電路原理、模擬電子技術(shù)、數(shù)字電子技術(shù)適用專業(yè)：自動化開課單位：信息工程學(xué)院自動化教研室 一、課程簡介電力電子技術(shù)是電氣工程及其自動化專業(yè)、自動化專業(yè)本科生的一門專業(yè)基礎(chǔ)課，是一門理論與應(yīng)用相結(jié)合，實(shí)踐性很強(qiáng)的課程。它包括電力電子器件、電力電子變流技術(shù)以及以微電子技術(shù)和計算機(jī)為代表的控制技術(shù)三大組成部分。本課程的目的和任務(wù)是使學(xué)生熟悉各種電力電子器件的特性和使用方法；掌握各種電力電子電路的結(jié)構(gòu)、工作原理、控制

2、方法、設(shè)計計算方法及實(shí)驗(yàn)技能；熟悉各種電力電子裝置的應(yīng)用范圍及技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)，培養(yǎng)學(xué)生的分析問題和解決問題的能力，為運(yùn)動控制等后續(xù)課程以及從事與電氣工程有關(guān)的技術(shù)工作和科學(xué)研究打下一定的基礎(chǔ)。二、教學(xué)內(nèi)容及基本要求0 緒論 （ 2學(xué)時）教學(xué)內(nèi)容：0.1電力電子技術(shù)的定義0.2電力電子技術(shù)的發(fā)展歷史(自學(xué))0.3電力電子技術(shù)的內(nèi)涵及其相關(guān)工業(yè)0.4電力電子技術(shù)所研究的基本問題0.5電力電子技術(shù)的主要內(nèi)容0.6本課程的學(xué)習(xí)方法及考核方法教學(xué)要求：1.理解電力電子技術(shù)的定義，電力電子技術(shù)所研究的基本問題。2.了解電力電子學(xué)科的發(fā)展歷史、電力電子技術(shù)的內(nèi)涵及其相關(guān)工業(yè)、 電力電子技術(shù)的主要內(nèi)容以本課程的

3、學(xué)習(xí)方法及考核方法。授課方式：講授+自學(xué)第一章：電力電子器件 （ 10 學(xué)時）教學(xué)內(nèi)容：1.1電力電子器件概述1.2不可控器件電力二極管1.3半控型器件晶閘管1.4典型全控型器件1.5其他新型電力電子器件1.6電力電子器件的驅(qū)動1.7電力電子器件的保護(hù)1.8電力電子器件的串聯(lián)和并聯(lián)使用教學(xué)要求：1.掌握各種電力電子器件的基本特性、應(yīng)用場合和使用方法。2.理解各種全控型器件、半控型器件的工作原理和主要參數(shù)選擇依據(jù).3.了解典型觸發(fā)、驅(qū)動和緩沖電路的組成、工作原理和特點(diǎn)。授課方式：講授+討論第二章：整流電路 （ 10 學(xué)時）教學(xué)內(nèi)容：2.1單相可控整流電路2.2三相可控整流電路2.3變壓器漏感對整

4、流電路的影響2.4整流電路的諧波和功率因數(shù)2.5大功率可控整流電路2.6整流電路的有源逆變工作狀態(tài)2.7晶閘管直流電動機(jī)系統(tǒng)2.8相控電路的驅(qū)動控制教學(xué)要求：1.掌握各種典型電路的工作原理和波形分析法；鋸齒波移相觸發(fā)電路原理及同步變壓器設(shè)計方法。2.理解各種電路基本電量計算關(guān)系；失控問題產(chǎn)生原因和抑制措施；逆變失敗原因及及逆變失敗限制措施。3.了解可控整流裝置在直流拖動系統(tǒng)中的應(yīng)用。授課方式：講授+仿真演示第三章：直流斬波電路 （ 2 學(xué)時）教學(xué)內(nèi)容：3.1基本斬波電路3.2復(fù)合斬波電路和多相多重斬波電路教學(xué)要求：1.掌握降壓、升壓斬波電路的基本組成及工作原理。2.了解復(fù)合斬波電路和多相多重斬

5、波電路的工作狀態(tài)。授課方式：講授+仿真演示第四章：直流斬波電路 （ 4 學(xué)時）教學(xué)內(nèi)容：4.1交流調(diào)壓電路4.2其他交流電力控制電路4.3交交變頻電路4.4矩陣式變頻教學(xué)要求：1.理解晶閘管交流調(diào)壓器和晶閘管交-交變頻器的工作原理和輸出電壓、電流波形特點(diǎn)。2.了解矩陣式交交變頻電路的基本概念。授課方式：講授+仿真演示第五章：逆變電路 （ 6 學(xué)時）教學(xué)內(nèi)容：5.1換流方式5.2電壓型逆變電路5.3電流型逆變電路5.4多重逆變電路和多電平逆變電路教學(xué)要求：1.掌握晶閘管逆變電路的換流方式及逆變電路的分類方法。2.了解：基本逆變電路的結(jié)構(gòu)及其工作原理。授課方式：講授+仿真演示第六章：PWM控制技術(shù)

6、 （ 6 學(xué)時）教學(xué)內(nèi)容：6.1 PWM控制的基本原理6.2 PWM逆變電路及其控制方法6.3 PWM跟蹤控制技術(shù)6.4 PWM整流電路及其控制方法教學(xué)要求：1.掌握PWM逆變電路及其控制方法。2.了解PWM跟蹤控制技術(shù)及PWM整流電路控制方法。授課方式：講授+仿真演示第七章：軟開關(guān)技術(shù) （ 4 學(xué)時）教學(xué)內(nèi)容：7.1軟開關(guān)的基本概念7.2軟開關(guān)電路的分類7.3典型的軟開關(guān)電路教學(xué)要求：1.理解典型軟開關(guān)電路的工作原理。2.了解軟開關(guān)技術(shù)。授課方式：講授+仿真演第八章：組合變流電路 （ 4 學(xué)時）教學(xué)內(nèi)容：8.1間接交流變流電路8.2間接直流變流電路教學(xué)要求：1.理解兩類組合變流電路的構(gòu)成、基

7、本原理和特點(diǎn)。2.了解兩類組合變流電路的典型應(yīng)用。授課方式：講授+仿真演三、其他教學(xué)環(huán)節(jié)安排16學(xué)時實(shí)驗(yàn)。其中常規(guī)基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)8學(xué)時，綜合設(shè)計實(shí)驗(yàn)8學(xué)時。實(shí)驗(yàn)說明及要求見附件1。四、考核方式本課程成績根據(jù)作業(yè)、課程論文、實(shí)驗(yàn)和期末考試進(jìn)行評定，課程成績以百分制計算，分配比例如下：（1）平時成績25%。其中，課程論文5%，實(shí)驗(yàn)成績10%，作業(yè)和出勤10%。（2）期末成績75%。在期末考試時學(xué)生可帶事先準(zhǔn)備的本課程總結(jié)，該總結(jié)內(nèi)容占期末考試成績的10%，目的是促進(jìn)學(xué)生們更好地自主學(xué)習(xí)。五、教材及主要參考書（1）使用教材：王兆安 黃俊，電力電子技術(shù)（第四版），機(jī)械工業(yè)出版社，2009.1（2）主要參考書

8、：張興、杜少武等，電力電子技術(shù)，清華大學(xué)出版社，2006.陳堅(jiān)，電力電子學(xué)電力電子變換和控制技術(shù)（第二版），高等教育出版社，2004.12石玉，電力電子技術(shù)題例與電路設(shè)計指導(dǎo)，科學(xué)出版社,2000.8.Jai P.Agrawal，電力電子系統(tǒng)理論與設(shè)計，清華大學(xué)出版社，2001.5. 撰寫人：劉艷 審核人：丁元明 課程負(fù)責(zé)人：劉艷附件 電力電子技術(shù)課程實(shí)驗(yàn)教學(xué)大綱課程類別：專業(yè)基礎(chǔ)英文名稱：Power Electronic Technology課程性質(zhì)：必修 是否獨(dú)立設(shè)課：否總學(xué)時：56 其中實(shí)驗(yàn)學(xué)時：16總學(xué)分：3.5 其中實(shí)驗(yàn)學(xué)分：0.5適用專業(yè)：自動化開課單位：信息工程學(xué)院自動化教研室

9、實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目數(shù)：8 必做項(xiàng)目數(shù)：6選作項(xiàng)目數(shù)：2 綜合性、設(shè)計性項(xiàng)目數(shù)：3一、教學(xué)目的與基本要求1. 通過實(shí)驗(yàn)掌握進(jìn)行電力電子技術(shù)實(shí)驗(yàn)的有關(guān)知識和實(shí)驗(yàn)技能。2. 通過常規(guī)基礎(chǔ)性實(shí)驗(yàn)讓學(xué)生從“虛”到“實(shí)”，理解電力電子技術(shù)中最常用基本電路、基本器件的原理和調(diào)試方法，從而提高學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，培養(yǎng)學(xué)生的動手能力。3. 通過綜合設(shè)計性實(shí)驗(yàn)培養(yǎng)學(xué)生根據(jù)實(shí)驗(yàn)?zāi)康淖孕袛M定實(shí)驗(yàn)線路，選擇所需儀器儀表，確定實(shí)驗(yàn)方法和步驟，測取實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)、并對其進(jìn)行分析和研究的能力，培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新意識。二、主要儀器設(shè)備及工具1. DJDK-1型電力電子技術(shù)及電機(jī)控制實(shí)驗(yàn)裝置共5套，包括的主要設(shè)備有：DJK01電源控制屏；DJK02晶閘

10、管主電路控件；DTK02-1三相晶閘管觸發(fā)電路掛件；DJK03晶閘管觸發(fā)電路掛件；DJK05直流斬波電路，DJK10變壓器實(shí)驗(yàn)掛件，DJK25 整流電路有源功率因數(shù)校正。2數(shù)字示波器、萬用表 、導(dǎo)線若干。三、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容及要求序號實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目名 稱實(shí)驗(yàn)內(nèi)容學(xué)時分配實(shí)驗(yàn)類型實(shí)驗(yàn)要求每組人數(shù)1自關(guān)斷器件及其驅(qū)動與保護(hù)電路實(shí)驗(yàn)1.整理并畫出不同自關(guān)斷器件的基極驅(qū)動電壓、驅(qū)動電流、元件管壓降的波形。2.討論并分析實(shí)驗(yàn)中出現(xiàn)的有關(guān)問題。2驗(yàn)證必做3-42三相橋式全控整流及有源逆變電路實(shí)驗(yàn)1.三相橋式變流電路在整流狀態(tài)時觀察和記錄 =30°，60°，90°時，ud=f(t)，uVT=

11、f(t)的波形，并記錄相應(yīng)的Ud，U2電壓值。2.三相橋式變流電路工作在逆變狀態(tài)時，觀察=30°，60°，90°時，ud，uVT波形并記錄相應(yīng)的Ud，U2電壓值。3.觀察電路模擬故障現(xiàn)象。4.分析討論。2綜合必做3-43直流斬波電路實(shí)驗(yàn)1.電路接電阻性負(fù)載，接電阻-電感性負(fù)載，繪出各種負(fù)載下U=f(t)的關(guān)系曲線。2.討論、分析實(shí)驗(yàn)中出現(xiàn)的各種現(xiàn)象。2驗(yàn)證必做3-44單相交流調(diào)壓電路實(shí)驗(yàn)1.電路帶R、RL負(fù)載，記錄各種情況下的ud，uVT波形。2.在RL負(fù)載時改變角，記錄 三種情況下，u，i波形，分析對調(diào)壓器工作的影響。2驗(yàn)證必做3-45單相交直交變頻電路的性能研

12、究1.觀測R和RL負(fù)載負(fù)載時，負(fù)載電壓、電流波形。2.調(diào)整信號波頻率，分析說明PWM控制。3.討論、分析實(shí)驗(yàn)中出現(xiàn)的各種現(xiàn)象。4綜合性選作3-46半橋型開關(guān)穩(wěn)壓電源的性能研究1.分析負(fù)載變化對電路工作的影響。2.通過波形分析輸出電路穩(wěn)壓的原理。4綜合性選作3-47有源功率因數(shù)校正(APFC)電路的研究1.按實(shí)驗(yàn)要求，設(shè)計有源功率因數(shù)校正電路。2.完成電路性能測試。3.進(jìn)行有源功率因數(shù)校正的測試。4設(shè)計性必作3-4六、考核方式1.實(shí)驗(yàn)報告要求： 實(shí)驗(yàn)的最后階段是實(shí)驗(yàn)總結(jié)，即對實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行整理、繪制波形和圖表、分析實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象、撰寫實(shí)驗(yàn)報告。每位實(shí)驗(yàn)參與者都要獨(dú)立完成一份實(shí)驗(yàn)報告，實(shí)驗(yàn)報告的編寫應(yīng)持嚴(yán)

13、肅認(rèn)真、實(shí)事求是的科學(xué)態(tài)度。如實(shí)驗(yàn)結(jié)果與理論有較大出入時，不得隨意修改實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)和結(jié)果，不得用湊數(shù)據(jù)的方法來向理論靠攏，而是用理論知識來分析實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)和結(jié)果，解釋實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象，找出引起較大誤差的原因。實(shí)驗(yàn)報告的一般格式如下：(1)實(shí)驗(yàn)名稱、專業(yè)、班級、實(shí)驗(yàn)學(xué)生姓名、同組者姓名和實(shí)驗(yàn)時間。(2)實(shí)驗(yàn)?zāi)康?、?shí)驗(yàn)線路、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容。(3)實(shí)驗(yàn)設(shè)備、儀器、儀表的型號、規(guī)格、銘牌數(shù)據(jù)及實(shí)驗(yàn)裝置編號。(4)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的整理、列表、計算，并列出計算所用的計算公式。(5)畫出與實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)相對應(yīng)的特性曲線及記錄的波形。(6)用理論知識對實(shí)驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行分析總結(jié)，得出明確的結(jié)論。(7)對實(shí)驗(yàn)中出現(xiàn)的某些現(xiàn)象、遇到的問題進(jìn)行分析、討論，寫出心得體會，并對實(shí)驗(yàn)提出自己的建議和改進(jìn)措施。(8)實(shí)驗(yàn)報告應(yīng)寫