《电力电子技术B》课程教学大纲（本科）.docx

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1、电力电子技术B(Power Electronic Technology)课程代码：05410098学分：2.0学 时：32 （其中：课题教学学时：26实验学时：6上机学时：0）先修课程：电路原理、电子学、自动控制理论适用专业：电子信息工程、电子信息科学与技术教 材：电力电子技术，王兆安、刘进军，机械工业出版社，第5版，2013.01一、课程性质与课程目标（-）课程性能：电力电子技术是电机信息工程专业、电子信息科学与技术专 业的一门理论性与实践性很强的专业选修课。该课程是弱电与强电之间的接口，通过本 课程可将先修的电路原理、电子学、自动控制原理等知识与工程实际相结合，拓宽电子 技术的知识面。（二

2、）课程目标：本课程学习的主要内容包括现代功率器件工作原理、应用特点， 基本电力电子变换电路工作原理，电力电子电路的控制方法三大局部。通过本课程的教 学，使得学生在掌握信息电子器件、电路的基础上，了解电力电子器件、电路及相关技 术，拓宽电子信息科学与技术专业学生的知识面，可为学生毕业后从事功率变换器设计、 电源制造及电机驱动控制等相关领域工作打下理论及实践基础。具体目标包括：（1）知识方面电力电子技术课程主要介绍电力电子器件及电路的基本原理、基本构成以及对 应的控制方法。主要涉及现代功率器件的工作原理及应用特性，四种电能变化形式对应 的基本电力电子电路构成及工作原理，电力电子电路常用的PWM控制

3、技术以及电力电 子装置的具体应用，包括：1.1 掌握现代电力电子器件的基本原理及应用特性（重点掌握功率二极管、SCR、 MOSFET 以及 IGBT 等）；掌握整流电路、逆变电路、直流-直流斩波电路、交流-交流变流电路的构成及工作原理;3） 了解BUCK电路、BUCK-BOOST电路的优缺点。在实际工业生产中的应用。2、实验主要内容1）自行设计BUCK降压电路、BUCK-BOOST升降压电路的电路图。2）根据以上设计，连接实验电路；3）用万用表测量输入、输出电压。用示波器测量流过MOSFET开关管的电流 波形，流过二极管、电感的电流波形；4）用示波器测量PWM波形信号，并计算占空比、频率。3、

4、重难点1）测得各个电流的波形和理论的波形有无差异，并分析存在差异的原因；2）分析这两种斩波电路的优缺点。实验三、单相交流调压电路实验1、实验目的1）加深理解单相交流调压电路的工作原理；2）加深理解单相交流调压电路带电感性负载对脉冲及移相范围的要求；4） 了解KC05晶闸管移相触发器的原理和应用。2、实验主要内容1）KC05集成晶闸管移相触发器调试；2）单相交流调压器带电阻性负载，用示波器记录各触发角a的电压波形；3）单相交流调压器带阻感性负载时，用直流伏安法测出电阻，用交流伏安法测 出电感，计算出阻抗角。用示波器记录a0、a=、a三种情况下负载两 端电压和流过负载的电流波形。3、重难点阻感性负

5、载时，a角与0角相应关系的变化对调压器工作的影响。注：本课程为专业选修课，授课对象为大三学生，实验类型主要包括验证性实验、 综合性实验和设计性实验，均需要提交实验报告，实验报告主要包括实验目的，要求和 内容，波形或者数据的分析，以及运行结果，思考题的回答。四、学时分配及教学方法注：1.课程实践学时按相关专业培养计划列入表格;章（按序填写）教学形式及学时分配主要教学方法支撑的课程目标讲 课实 验上 机课 外第一章绪论2讲授、案例、讨论1.1第二章电力电子器件6讲授、演示1.1,2.1第三章整流电路62讲授、案例、实验1.2, 2.2, 2.3, 2.5第四章逆变电路2讲授、比照、演示1.2, 2

6、.2, 2.5第五章直流-直流变流电路22讲授、实验1.2, 2.2, 2.3第六章 交流-交流变流电路42讲授、比照、实验1.2, 2.2, 2.3第七章PWM控制技术4讲授、案例1.3, 2.5第八章软开关技术2讲授、讨论1.4, 2.5第九章电力电子器件应用的 共性问题2讲授、讨论1.5, 2.4第十章电力电子技术的应用2讲授、案例1.6, 2.4, 2.6合计3262.主耍教学方法包括讲授法、讨论法、演示法、研究型教学方法（基于问题、工程、案例等教学方法）等。五、课程考核()考核方式考核方式考核要求考核权重备注平时作业 课堂表现课后完成2030个习题，主要考核学生 对各章节知识点的复习

7、、理解和掌握 度，计算全部作业的平均成绩再按5% 计入总成绩。课堂随机提问以及考勤率 按5%计入总成绩。10%根据平时作 业得分取平 均值实验完成3个实验，主要考核学生对所学内 容的掌握及进行实验的能力，最后按 20%计入课程总成绩。20%期末考试试卷题型包括填空题、选择题、简单题、 分析题和综合应用题5大类，以卷面成 绩的70%计入课程总成绩。其中考核电 力电子及功率变换技术基础知识及应 用能力的题占70%；考核综合应用能力 30% o70%闭卷注：1.考核方式或途径主要包括课堂表现、平时作业、阶段测试、期末考试。2.考核要求包括作业次数、考试方式(闭卷)等。3.考核权重指该考核方式或途径在

8、总成绩中所占比重。六、参考书目及学习资料1 .林渭勋.现代电力电子技术M.北京：机械工业出版社,2006.2 .赵良炳.现代电力电子技术基础M.北京：清华大学出版社，1995.3 .尤德同，康梅.电力电子技术实验指导书.镇江:,2010.七、大纲说明1 .采用多媒体教学手段，建议采用讲授、讨论相结合，多种教学手段综合运用。2 .课后共需完成大约20道习题作业，以加深学生对所学内容的理解和掌握，建议 利用相关仿真软件加强理解和学习。2017年09月10日1.3 掌握相位控制技术及PWM控制技术的原理及具体应用；了解软开关技术的概念和分类；1.4 了解电力电子器件应用的共性问题；了解电力电子技术的

9、具体应用。（2）能力方面能够根据电力电子电路的具体要求选择对应的功率器件。2.1 能够根据产品要求，合理选择对应的电力电子电路，并进行具体设计。2.2 能够基于设计的电路构建电力电子装置，并进行实验验证。2.3 能够分析、解决实验过程中出现的基本问题。2.4 逐步培养学生的逻辑思维能力、判断和归纳能力。2.5 能跟踪电力电子开展的趋势，正确认识和评价电力电子技术在电子信息科学与 技术内的作用和意义。（三）课程目标与专业毕业要求指标点的对应关系本课程支持专业培养计划中毕业要求指标点如下：1 .毕业要求指标点1-4.掌握电子信息科学与技术专业基础知识，具有分析和解 决复杂电子信息科学与技术问题的初

10、步能力。2 .毕业要求指标点4-2.能够采用科学原理并采用科学方法，对复杂电子信息科 学与技术问题中的电气特性分析制定实验方案。3 .毕业要求指标点6-3.能正确认识和评价电子信息科学与技术解决方案及新产 品、新技术、新工艺、新材料的开发和应用对于客观世界和社会的影响，并理解应承当的责任。毕业要求指 示点 课程目标毕业要求指标点1毕业要求指标点2毕业要求指标点3课程目标1.1课程目标1.2课程目标1.3课程目标1.4q课程目标1.5课程目标1.6课程目标2.1课程目标2.2qN课程目标2.37课程目标2.4qq课程目标2.5课程目标2.6二、课程内容及教学要求第一章绪论（一）教学内容.什么是电

11、力电子技术。1 .电力电子变化的特点。2 .电力电子技术的应用。3 .本课程的简要说明。（二）教学要求掌握电力电子技术的基本概念、学科地位、基本内容和开展历史;1. 了解电力电子技术的应用范围；了解电力电子技术的开展前景；（三）重点与难点电力电子及功率变换技术的基本概念。第二章电力电子器件（一）课程内容.电力电子器件概述。1 .不可控器件一一电力二极管。2 .半控型器件一一晶闸管。3 .典型全控型器件。4 .其他新型电力电子器件。5 .功率集成电路与集成电力电子模块。（二）教学要求.掌握电力电子器件的工作特点。1 .掌握电力电子器件动态工作过程的特点。2 .掌握现代电力电子器件的工作原理及使用

12、考前须知。3 .了解新型电力电子器件及功率集成电路的特点及开展趋势。（三）重点与难点.重点掌握现代电力电子器件中功率二极管、晶闸管、GTO、MOSFET及IGBT的工作 原理和器件特性。1 .难点电力电子器件内部载流子的运动过程、电导调制效应以及器件的动态工作原理。 电路中电力电子器件选型的原那么。第三章整流电路（一）课程内容.整理电路的分类方法。1 .单相、三相整流电路工作原理。2 .变压器漏感对整流电路的影响。3 .电容滤波的不可控整流电路。4 .整流电路的谐波和功率因数。5 .大功率整流电路中双反星电路工作原理。6 .有源逆变电路工作。（二）教学要求掌握整流电路的工作原理，相控方法的优缺

13、点。1. 了解变压器漏感对整流电路工作的影响。2. 了解电容滤波不可控整流电路的工作原理及参数计算。3. 掌握谐波和功率因数的概念和特点，了解基本计算方法。4. 了解双反星电路的工作原理。5. 了解有源逆变电路的工作原理及有源失败的原因。（三）重点与难点.重点三相整流电路的构成、工作原理及控制时序。有源逆变电路的工作原理及逆变失败的原因。1 .难点三相整流电路的工作原理、各种开通条件下，电路中电压、电流的波形绘制及分 析，以及整流电路中各参数的计算。第四章逆变电路（一）课程内容.逆变器的换流方式。1 .逆变器的分类及电压型逆变器工作原理。2 .电流型逆变器工作原理。3 .多重逆变电路和多电平逆

14、变电路。（二）教学要求.掌握逆变器的基本工作原理。1 .掌握逆变器换流方式。2 .掌握电压型逆变器工作原理及控制方法。3 . 了解电流型逆变器工作原理，了解其与电压型逆变器的差异。4 . 了解多重逆变电路和多电平电路的目的及特点。（三）重点与难点.重点电压型逆变器的构成、工作原理。1 .难点电压型逆变器及移相控制的工作原理。第五章直流-直流变流电路（一）课程内容.基本斩波电路工作原理。1 .斩波控制工作原理。2 .复合斩波电路和多相多重斩波电路工作原理。3 .带隔离的直流-直流变流电路。（二）教学要求.掌握基本斩波电路的构成、工作原理及应用特性。1 .掌握PWM控制的基本原理，及其与相控方法的

15、差异。2 . 了解复合斩波电路和多相多重斩波电路的工作原理与特点。3 . 了解其他带隔离的直流-直流变流电路的工作原理。（三）重点与难点.重点基本斩波电路的工作原理及控制方法。4 .难点基本斩波电路的波形分析、输出输入电压变换公式的推导。第六章交流-交流变流电路（一）课程内容.交流调压电路。1 .交流调功电路。2 .交流电力控制电路。3 .交交变频电流。（二）教学要求.掌握单相相控式交流调压电路；1 . 了解三相相控式交流调压电路；.掌握交流调功电路；2 , 了解交流电子开关；. 了解单相输出交一交变频电路、三相输出交一交变频电路的工作原理（三）重点与难点.重点单相相控式交流调压电路的工作原理

16、。1 .难点单相输出交交变频电路的工作原理及下限频率的限制原因。第七章PWM控制技术（一）课程内容LPWM控制的基本原理。2. PWM逆变电路及控制方法。3. PWM跟踪控制技术。（二）教学要求掌握PWM控制的理论依据，SPWM控制方法的理论依据。1. 掌握单相逆变器单极性、双极性控制的工作原理及差异。2. 了解三相逆变器工作原理。3.掌握调制控制的工作原理及相关概念。3. 了解PWM控制的特殊方法。4. 了解PWM跟踪控制技术的工作原理及特点。（三）重点与难点.重点逆变器的单极性、双极性控制。1 .难点三相桥式逆变器控制工作原理。第八章软开关技术（一）课程内容.软开关的基本概念。1 .软开关

17、电路的分类。2 .典型的软开关电路。（二）教学要求理解软开关的基本概念及其作用。1. 了解软开关电路的分类。2. 了解典型的软开关电路的构成及工作原理。（三）重点与难点软开关电路的基本工作原理。第九章电力电子器件应用的共性问题（一）课程内容.电力电子器件的驱动。1 .电力电子器件的保护。2 .电力电子器件的串联使用和并联使用。（二）教学要求了解不同电力电子器件驱动电路的构成及工作原理。1. 了解电力电子器件的不同包含方法。2. 了解电力电子器件串联、并联使用的原因及使用过程中的考前须知。（三）重点与难点.重点不同器件对应驱动电路的工作原理，RCD缓冲保护电路的工作原理。1 .难点RCD缓冲保护

18、电路的工作原理。第十章电力电子技术的应用（一）课程内容.晶闸管直流电动机系统。1 .变频器和交流调速系统。2 .不间断电源的工作原理。3 .开关电源。4 .功率因数校正电路。（二）教学要求了解电力电子技术在调速系统中的应用。1. 了解不间断电源的构成及工作原理。2. 了解开关电源的构成及工作原理。3. 了解功率因数校正电路的构成及工作原理。（三）重点与难点通过本章的学习，了解电力电子电路的具体应用。三、本课程开设的实睑工程编号实验工程名称学时类型要求备注1三相桥式全控整流及触发电路的研究2验证性必做报告2BUCK、BUCK-BOOST开关电路实验2设计性必做报告3单相交流调压电路实验2综合性必

19、做报告注：1.类型指验证性、综合性、设计性等。2.要求指必做、选做。实验一、三相桥式全控整流及触发电路的研究1、实验目的1）熟悉实验装置（第一次用此装置）；2）加深理解三相桥式全控整流的工作原理；3） 了解KC系列集成触发器的安排方法和各点的波形。2、实验主要内容1）主控制屏DK01的调试；2）用示波器测出锯齿波和双脉冲之间的移相关系；3）当三相整流桥带电阻、阻感性负载时，测定不同触发角整流电压ud和晶闸管两端电压ut的波形以及对应的电压值；4）观察整流状态下，模拟电路故障现象时的各电压波形。3、重难点1）晶闸管触发角确实定；2）用示波器测定输出电压波形。实验二、BUCK、BUCK-BOOST开关电路实验1、实验目的1） 了解直流（DCDC）变换器的基本拓扑形式。2）加深对BUCK降压电路、BUCK-BOOST升降压电路工作原理的了解。