电力电子技术课程实施大纲.docx
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1、电力电子技术课程实施大纲1.教学理念-1-2 .课程介绍-2-1. 1课程的性质-2-2. 2课程在学科专业结构中的地位、作用-3-3. 3课程的历史与文化传统-3-4. 4课程的前沿及发展趋势-4-5. 5课程与经济社会发展的关系-5-6. 6课程内容可能涉及到的伦理与道德问题-5 -7. 7学习本课程的必要性-5-.教师简介-6-2.1 教师的职称、学历错误!未定义书签。2.2 教育背景错误!未定义书签。2.3 研究兴趣(方向)错误!未定义书签。3 .先修课程-6-.课程目标-6-4 .课程内容-8-4.1 课程的内容概要-8-6. 2教学重点、难点-8-6. 3学时安排-9-7.课程实施
2、-10-3 .教师简介4 .先修课程电力电子技术的学习需要用到的课程知识主要有:电子学、电路原理(分析)、电 力学、控制理论等。本课程的很多内容都与控制系统有联系。该课程是自动化专业的专业基础课之一。 这门课的实验,基本上是验证型的,通过实验课的学习,能帮助学生更好的掌握本课程 的基础知识,加深对理论知识的理解。该课程由于学时限制,学生只有通过初步自学与 老师辅导相结合,进一步深入其它课程的学习和提高。5 .课程目标电力电子技术是自动化专业的一门重要专业基础课程。它侧重于从理论角度,系统 地阐述电力电子技术的基本概念和基本规律,介绍各种基本理论,内容十分丰富。通过 本课程的教学,应使学生全面系
3、统地掌握电力电子技术的基本概念、基本规律和基本分 析与控制方法,以便将来胜任实际工作,具有从事相关工程和技术工作的基本素质,同 时具有一定的分析和解决有关实际问题的能力。知识与技能方面:绪论掌握电力电子技术的定义,电力电子技术研究的内容;了解电力电子技术的 发展史;电力电子技术的应用;材内容简介和使用说明。电力电子器件 了解电力电子器件概述,不可控器件一一二极管;掌握半控型器件 晶闸管,典型全控型器件;了解其他新型电力电子器件,电力电子器件的驱动,电 力电子器件的保护,电力电子器件的串联和并联使用。整流电路 掌握单相可控整流电路,三相可控整流电路,变压器漏感对整流电路的 影响;了解电容滤波的不
4、可控整流电路,整流电路的谐波和功率因数;掌握大功率可控 整流电路;整流电路的有源逆变工作状态;晶闸管直流电动机系统;相控电路的驱动控 制。直流斩波电路 掌握基本斩波电路;了解复合斩波电路和多相多重斩波电路。交流电力控制电路和交交变频电路掌握交流调压电路,其他交流电力控制电路, 交交变频电路;了解矩阵式变频电路。逆变电路 掌握换流方式,电压型逆变电路,电流型逆变电路;了解多重逆变电路 和多电平逆变电路。PWM控制技术 掌握PWM控制的基本原理,PWM逆变电路及其控制方法;了解PWM 跟踪控制技术;PWM整流电路及其控制方法。软开关技术掌握软开关的基本概念;了解软开关电路的分类,典型的软开关电路。
5、组合变流电路 掌握间接交流变流电路,间接直流变流电路。过程与方法方面:在电力电子技术这门课的教学中,要讲的知识点很多且繁杂,很多知识点都有 着内在的联系和一定的规律,学生如果理不清头绪,就会将知识点混杂在一起,不能很 好地利用所学知识来分析和设计控制系统,不能达到学习的目的。电力电子技术课程理论性强、涉及多方面的数理知识,而且比较抽象,是一门 具有一定深度和难度的课程,要求学生具有扎实的专业基础和较强的抽象思维能力,学 习的难度较大;在教学效果上,如果学生只是机械地记住若干公式定理,那面对具体问 题的时候,将会不知如何运用相应的知识去解决实际问题。因此,对电力电子技术 课程的教学要理论和实践并
6、重,采用包括多媒体教学、传统教学、MATLAB辅助教学在内 的多种教学方法和手段,不断进行教学研究和教育改革以提高教学质量。要求教师经常地、及时地对已讲过地知识点进行复习、归纳和总结,尤其要将相关 知识点归纳在一起。对于具体的教学内容进行教学设计,注重学生的探究能力和创新能 力的培养。教学方式不能单一,必须多种教学手段有机结合。将先进的教学辅助设备、现代信 息技术等应用于教学,改变黑板板书单一的教学方式,使课堂教学图文并茂、声像具现, 生动活泼,增加课堂的信息量,提高课堂的教学效率。1)传统教学方式和多媒体教学 方式相结合。多媒体教学是课堂传统教学的有效辅助手段,主讲教师充分发挥多媒体在 动画
7、、语音、图形、图像等方面的特色,调动学生学习的积极性、主动性,为课堂教学 提供了活力,提高课堂效率。主讲教师根据课程内容发挥多媒体教和传统教学各自的优 点,达到互补。2)传统教学方式和MATLAB相结。MATLAB提供了功能强大的工具,具有 先进的视觉化功能,是一种完善的科学计算语言。仿真软件Matlab引入教学与实验中, 将教学内容按照一定的结构顺序,用简洁的文字、丰富的画面、逼真的动画等形象直观 地呈现在学生面前,不仅提高了学生学习本课程的兴趣,还使得一些比较抽象概念和过 去教学过程中学生反映难以理解和掌握的内容,通过生动、形象的方法向学生山明阐明, 使学生更容易理解和掌握。根据电力电子技
8、术课程的实际内容,采用多种教学方法,不断提高教学质量。(1)探究式教学。主讲教师通过创设情境,让学生围绕一定的问题在教师的帮助和支 持下制定计划或设计实验,自主寻求答案或分析问题,并进行交流与讨论。教师围绕问 题创设情境,提供相关信息,学生围绕问题展开分析研究,解决问题。注重学生自主探 究,学生通过在自己或小组成员的探究活动中获得知识。教师首先从实际出发,提出问 题,引起学生的积极思维。提问是建立在学生已有知识的基础上,并且与学生平时身边 的事情相结合,能够引起学生的思考。(2)案例式教学。主讲教师就某一知识点进行讲 解,然后通过具体的案例来加深学生的理解与印象。(3)讨论式教学。主讲教师将就
9、某 一问题或知识点,让学生进行讨论。教师对那些积极发言的学生要及时鼓励,要给那些 不善表达或性格内向的学生发言的机会,促进学生动脑思考。在讲授新的内容时,主讲 教师和学生讨论新知识点与前面学过的内容有什么样的联系与区别,这样一方面加深旧 知识点的理解,另一方面会对新知识点有一点初步了解。这样通过对比教学,找出它们 之间的共性和个性,联系与区别。6 .课程内容6.1 课程的内容概要1熟悉、掌握电力电子技术的定义、发展史、与相关学科的关系以及地位、发展方 向,了解本课程的目的、任务和学习的内容。2掌握各种器件的结构、工作原理、基本参数、选用原则3掌握四种基本电路:整流电路、斩波电路、交流变流电路、
10、逆变电路的结构、工 作原理、定性定量计算以及应用。4掌握PWM控制技术和软开关技术。5掌握组合电路的结构、工作原理以及应用2教学重点、难点绪论重点:电力电子技术的定义,电力变换的分类。难点:电力变换的分类。电力电子器件重点:晶闸管的工作特性和参数,全控型器件的应用。难点:晶闸管的工作特性、在电路中器件参数的计算和选择。整流电路重点:单相桥式和三相桥式整流电路的工作原理。难点:单相桥式和三相桥式整流电路带阻感负载的波形分析。直流斩波电路重点:基本斩波电路。难点:基本斩波电路的波形分析、参数计算、器件选择。交流电力控制电路和交交变频电路重点:交流调压、调功电路的分析,交流变频。难点:交流变频。逆变
11、电路重点:电压源逆变电路。难点:电压源逆变电路的分析。PWM控制技术重点:PWM逆变电路及其控制方法和跟踪控制技术。难点:PWM逆变电路及其控制方法。软开关技术重点:软开关电路。难点:软开关电路的分析。组合变流电路重点:各种组合电路的特点。难点:工作原理、恒压频比控制方法。6. 3学时安排理论教学学时32草内容学时绪论21电力电子器件72整流电路103斩波电路24交流电力控制电路和交交变频电路35逆变电路36PWM控制技术27软开关技术18组合电路2另外:实验教学6学时,实验有验证型和研究型实验。7.课程实施6.1 绪论、电力电子器件概述、不可控器件教学日期2017年3月19日7. 1.2教学
12、目标.了解电力电子技术发展及应用。1 .明确课程的性质、任务、内容。2 . 了解该课程的基本要求和学习方法。3 .掌握电力电子技术的基本概念、学科地位、基本内容。4 .熟悉电电力电子技术中的符号。5 . 了解电力电子器件与电子器件的联系,掌握电力电子器件的概念和特征,了 解电力电子器件组成的系统,熟悉电力电子器件的分类。6 .掌握不可控器件的结构、工作原理,工作特性、主要参数、主要类型、应用。7. 1.3教学内容.电力电子技术的定义。1 .电力电子技术与控制学、电力学、电子学的联系。2 .电力变换的分类(DC/AC, DC/DC, AC/AC, AC/DC)。3 .电力电子技术的发展历程。4
13、.电力电子技术的应用介绍。5 .教材内容结构、学习方法和基本要求。6 .电力电力电子器件的定义、电力电子器件的特征以及与处理信息电子器件的 区别、电力电子器件组成系统的特点、分类。7 .电力二极管的结构、工作原理、工作特性、器件的选择。教学重点、难点:1 .电力电子技术的定义、电力电子器件的定义。2 .电力变换的分类。3 .电力电子技术的发展。4 .课程学习的要求和方法。5 .电力二极管的工作特性、器件的选择。教学过程:1 .引入生活中用到的电力电子技术实例,导入新课程的定义,分类。2 .简述电力电子技术的发展史以及与其它行业的关系。3 .介绍电力电子技术的学习方法。4 .复习电子二极管,引入
14、电力二极管,举例波形分析法分析电力二极管构成的 电路。7. 1. 5教学方法讲授法、案例法、课堂讨论。7.1. 6作业安排及课后反思.电力电子技术和电子技术的联系,举出生活中电力电子技术的应用。1 .电力二极管参数的计算和选型。7.1. 7课前准备情况及其他相关特殊要求预习绪论、举出现实生活中的实例。7. 1.8参考资料网上查找电力电子器件的资料。7. 2半控型器、典型全控型器件7. 2.1教学日期2017年3月26日教学目标.掌握普通晶闸管的工作原理、开关特性、电气参数和派生器件的性能,并能合 理选择和正确使用。1 .掌握GTR、GTO、P-MOSFET、IGBT器件的工作原理,导通和关断条
15、件。1 .普通晶闸管的结构、工作原理。2 .普通晶闸管的基本特性和电气参数,合理选择和正确使用;晶闸管的派生器件 的特性和适用场合。3 . GTO、GTR、P-MOSFET. IGBT 导通和关断条件。4 .了解其他新型电力电子器件。教学重点难点:晶闸管的基本特性、参数计算和选型。7. 2. 4教学过程:1 .复习电力电子技术的定义、分类、组成电力电子装置的结构、不可控器件,导 入半控型器件晶闸管,讲述晶闸管的结构、工作原理、工作特性、主要参数、 器件选型和派生器件。2 .讲解二极管与晶闸管的联系,举例电路说明两者之间的关系。3 .介绍全控型器件的电气符号,工作原理。7.2.5 教学方法:复习
16、,讲授法、举例法、课堂讨论。7.2.6 作业安排及课后反思:1 .普通晶闸管参数计算和选型。2 .通过与普通晶闸管的结构的不同点,导出全控型器件的导通和关段条件。3 .电力电子器件的发展历程,未来电力电子器件的主流方向(讨论)。4 .GTR、GTO、P-MONFET、IGBT的驱动电路的特点。7. 2.7课前准备情况及其他相关特殊要求.预习新课内容。1 .设计简易调光台灯。7. 2. 8参考资料电力电子技术的MATLAB实践P133P1527. 3新型电力电子器件、电力电子器件的驱动以及保护、串联和并联7. 3.1教学日期2017年4月2日7.3.2 教学目标.了解其他新型电力电子器件。1 .
17、掌握电力电子器件的驱动。2 .掌握电力电子器件的保护。3 .掌握电力电子器件的串、并联。7.3.3 教学内容:1 . 了解其他新型电力电子器件。2 .电力电子的驱动电路概述。3 .电力电子器件驱动电路的定义、基本任务、电气隔离。4 .晶闸管的触发电路。5 .全控型器件的驱动电路:电流型器件的驱动电路、电压型的驱动电路。6 .补充晶闸管的计算,型号,简单计算、单结晶体管的性质。7 .过电压的产生及保护。8 .过电流的产生及保护。9 .缓冲电路。10 .晶闸管的串、并联。11 .电力MOSFET和IGBT并联运行的特点。教学重点、难点:1 .驱动电路的工作原理。2 .晶闸管的触发电路、全控型器件的
18、驱动电路。3 .过电压过电流的保护;晶闸管的串联均压、并联均流问题。7. 3. 4教学过程:1 .引入生活中用到的新型电力电子器件、电力电子器件的保护、驱动实例,导 入新课程的。2 .讲述保护、驱动电路的工作原理。3 .介绍电力电子器件的串、并联。教学方法:复习、讲授法、案例法。7. 3. 6作业安排及课后反思简单分析全控型器件的缓冲电路的作用和每个器件的作用。7. 3. 7课前准备情况及其他相关特殊要求。预习,通过查资料总结器件应用。7. 3. 8参考资料电力电子技术的MATLAB实践P153P165, P202P209。7.4单相可控整流电路7. 4. 1教学日期2017年4月9日。7.
19、4.2教学目标掌握单相可控整流电路的工作原理和波形分析及参数计算。教学内容.单相半波可控整流电路带电阻负载、带阻感负载的工作情况。1 .单相桥式全控整流电路带电阻负载、阻感负载、反电动势负载的工作情况。2 .单相全波可控整流电路。3 .单相桥式半控整流电路。教学重点、难点:单相整流电路的工作原理、波形分析及参数计算,失控现象。7. 4. 4教学过程.引入生活中用二极管实现的单相整流电路实例,导入新课程。1 .用波形分析法分析晶闸管构成的单相整流电路。2 .讲述有关参数的计算法。7. 4. 5教学方法讲授法、案例法、课堂讨论。7. 4. 6作业安排及课后反思单相整流电路波形分析,参数计算,器件选
20、取。7. 4. 7课前准备情况及其他相关特殊要求复习二极管构成的单相整流电路,预习晶闸管构成的单相整流电路。7. 4. 8参考资料电力电子技术的MATLAB实践P167P179, P2nP219。7.5三相可控整流电路、变压器漏感对整流电路的影响7. 5.1教学日期2017年4月16日。8. 5.2教学目标.熟练掌握三相整流电路工作原理、波形分析及参数计算。1 .掌握含变压器漏电感的整流电路的工作原理。2 .掌握变压器漏电感对整流电路输出的影响。教学内容:1 .三相半波可控整流电路带电阻负载,带阻感负载的工作情况。2 .三相桥式全控整流电路带电阻负载,带阻感负载的工作情况。3 .掌握换相重叠角
21、的概念。4 .变压器漏电感产生的原因和在整流电路中的作用。5 .变压器漏电感对不同整流电路的输出波形和电压平均值的影响。教学重点、难点:1 .三相整流电路的工作原理、波形分析及参数计算。2 .变压器漏电感对不同整流电路影响的分析。7. 5. 4教学过程:1 .讲解三相整流电路,考虑变压器漏电感对整流电路的影响。2 .用波形分析法分析电路。3 .讲述有关参数的计算法。7. 5. 5教学方法讲授法、课堂讨论。7. 5. 6作业安排及课后反思三相整流电路波形分析,参数计算,器件选取。7. 5.7课前准备情况及其他相关特殊要求复习单相整流电路,预习三相整流电路,设计一台他励直流电动机的可调电压。7.
22、5. 8参考资料电力电子技术的MATLAB实践P167P179, P221P243。7. 6大功率可控整流电路、整流电路的有源逆变工作状态7. 6.1教学日期2017年4月23日。7. 6. 2教学目标1. 了解六相半波可控整流电路。7.1 绪论、电力电子器件概述、不可控器件-10 -7.2 半控型器、典型全控型器件-11 -7.3 3新型电力电子器件、电力电子器件的驱动、保护、串并联.- 12 -7.4 单相可控整流电路-14 -7.5 三相可控整流电路、变压器漏感对整流电路的影响-14 -7.6 6大功率可控整流电路、整流电路的有源逆变工作状态 -15 -7. 7晶闸管直流电动机系统、相控
23、电路的驱动控制、基本直流斩波电路、复合斩波电路和多相多重斩波电路教学-17-7.8交流电力控制电路和交交变频电路-18-7. 9逆变电路-19-7. 10 PWM控制技术、软开关技术-20-8. 11组合变流电路-22-.课程要求-23-1. 1学生自学要求-23-8. 2课外阅读要求-23-9. 3课堂讨论要求-23-10. 4课程实践要求-24-.课程考核24-1. 1出勤(迟到、早退等)、作业、报告等的要求-24 -9. 2成绩的构成与评分规则说明-24 -10. 3考试形式及说明-24 -.学术诚信-25 -2 .熟练掌握带平衡电抗器的双反星型可控整流电路。3 .掌握多重化整流电路的优
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