《电力电子技术基础》教学大纲

1、«电力电子技术基础教学大纲、课程基本信息开课单位电气与信息工程学院课程代码ECO5003课程名称电力电子技术基础英义名称Basic of Power Electronics课程性质学分3 . 5总学时80先修课程高等数学、大学物理、电路、模拟电子技术、数字电子技术、电机学（电机拖动基础）、自动控制理论。开课学期2013-2014- 春季学期适应专业自动化、电气工程及其自动化、课程描述中文：电力电子技术是利用有关器件对电能进行控制和转化的技术，是应用于电力领域的电子技术。它包括电力电子器件、变流电路和控制电路三个部分，是电力技术、电子技术和现代控制技术三者交叉形成的学科。“电力电子技术

2、基础”课程是电气工程及其自动化专业、自动化专业本科生必修的学 科基础课程，本课程的目的和任务是使学生熟悉各种电力电子器件的特性和使用方法；掌握各种电力电子电路的结构、工作原理、控制方法、设计计算方法及实验技能；熟悉各种电力电子装置的应用范围及技术经济指标。同时，为相关的后续专业课程打好基础。英文： Power electronic is a technology which uses some devices to control and transfer power. It is a branch of electronic technology which is applied in th

3、e field of power. It includes the power electronic devices, converter circuit and control circuit.Power electronics is an interdiscipline of electric power technology, electronic technology, and modern control technology. Power electronics is an indispensable and professional core course for student

4、s of electrical engineering and its automation. This course aims to enable students to master the operational characteristics and applied methods of various commonly used power electronics device ; To master structure, working principle, control method, design and calculation methods and experimenta

5、l skills of basic power electronic circuit ; To understand the application and technical - economic index of power electronic devices, so as to lay a foundationfor their further work in power electronic technology. This course mainly covers power electronic device, AC-DC converter, DC-AC converter,

6、DC-DC converter, AC-AC converter, PWM control, soft switch technology, etc.三、课程内容(二)课程教学目标1 .熟悉和掌握晶闸管、电力 MOSFETIGBT等电力电子器件的结构、原理、特性和使用方法；2 .熟悉和掌握各种基本的整流电路、直流斩波电路、交流一交流电力变换电路和逆 变电路的结构、工作原理、波形分析和控制方法。3 . 了解电力电子新技术的基本原理。4 . 了解电力电子技术的应用范围和发展动向。5 .掌握基本电力电子装置的实验和调试方法。O(二)基本教学内容第一章、绪论教学目的与要求：了解电力电子技术的基本概念、

7、内容、地位及其应用。教学内容：(1)电力电子技术的内容；(2)电力电子技术的发展历史；(3)电力电子技术的应用；(4)课程教学要求学时分配：大班上课：2学时第二章、电力电子器件教学目的与要求：(1)熟练掌握电力电子器件的模型、工作原理、特性与参数、驱动要求;(2)掌握电力电子器件的保护内容、缓冲电路结构形式及其参数计算；(3)掌握功率MOSFET和IGBT驱动电路设计方法(4)熟悉电力电子器件的串联与并联(5) 了解品闸管派生器件、电力晶体管等新型电力电子器件的基本原理教学重点：(1)品闸管模型及工作原理；(2)电力场效应管和绝缘栅双极晶体管驱动电路(3)电力电子器件的缓冲电路教学难点：(1)

8、晶闸管双晶体管模型及电流定额计算；(2)电力MOSFET和IGBT驱动电路；(3)电力MOSFET和IGBT缓冲电路教学内容：(1) 不可控器件-电力整流管(自学)电力二极管工作原理电力二极管基本特性电力二极管主要参数(2) 半控性器件-晶闸管品闸管的基本工作电路及工作状态晶闸管的双晶体管模型及工作原理品闸管特性及参数 晶闸管派生器件(3)全控型电力电子器件电力晶体管电力场效应管绝缘栅双极晶体管其他电力电子器件(4)电力电子器件驱动晶闸管触发电路要求电流型驱动电路电压型驱动电路(5)电力电子器件保护与缓冲过电压的产生与过电压保护过电流保护缓冲电路(6)电力电子器件并联与串联品闸管用联品闸管并联

9、功率MOSFET和IGBT的并联运行学时分配：大班教学：8学时；小班讨论：2学时。教学方式教学内容大班教学1电力电子器件概述；晶闸管大班教学2全控型电力电子器件大班教学3其它新型电力电子器件；电力电子器件驱动电路大班教学4电力电子器件保护与缓冲；电力电子器件串联与并联小班讨论1晶闸管电流定额计算；功率 MOSFET和IGBT驱动电路第三章、相控整流电路教学目的与要求：(1)熟练掌握单相全控整流电路、单相半控整流电路、三相半波可控整流电路、三相桥式全控整流电路的主电路拓扑、工作原理、工作波形和参数计算；(2)熟练掌握交流侧电感对整流电路的影响及分析方法(3)熟练掌握相控整流电路的有源逆变的工作条

10、件、工作原理、工作波形及参数计算，掌握有源逆变失败的原因；(4)掌握相控整流电路移相触发电路原理、同步原理及定相方法；(5)熟悉电容滤波下的整流电路的工作特点；(6) 了解整流电路的谐波和功率因数分析方法；(7) 了解大功率相控整流电路的基本结构教学重点：(1)单相、三相相控整流电路的主电路拓扑形式、工作原理与波形、参数计算；(2)相控整流电路的换相过程及分析方法；(3)相控整流电路的有源逆变；(4)相控整流电路的驱动电路原理 教学难点:(1)单相、三相相控整流电路的工作波形；(2)相控整流电路的换相过程；(3)相控整流电路的有源逆变；教学内容：(1)品闸管单相可控整流电路单相半波可控整流电路

11、单相桥式全控整流电路单相可控整流电路的其他拓扑及特点(2)品闸管三相可控整流电路三相半波可控整流电路三相桥式全控整流电路(3)品闸管整流电路的换相过程(4)电容滤波的不可控整流电路电容滤波的单相不可控整流电路电容滤波的三相不可控整流电路(5)整流电路的谐波及功率因数谐波和无功功率分析基础可控整流电路交流侧谐波和功率因数分析整流输出电压和电流的谐波分析(6)大功率晶闸管可控整流电路带平衡电抗器的双反星形可控整流电路多重化整流电路(7)品闸管整流电路的有源逆变工作状态逆变的概念三相整流电路的有源逆变工作状态逆变失败及最小逆变角限制(8)晶闸管可控整流电路的控制可控整流电路控制系统组成及原理晶闸管触

12、发电路(相位控制原理及同步)可控整流系统数学模型及调节器参数整定学时分配：大班教学：10学时；小班辅导：4学时；实验：4学时教学方式教学内容大班教学1单相可控整流电路大班教学2三相可控整流电路大班教学3晶闸管整流电路的换相过程；电容滤波的不可控整流电路大班教学4相控整流电路的逆变运行工作方式；相控整流电路的驱动控制大班教学5整流电路的谐波和功率因数；大功率可控整流电路小班讨论1可控整流装置的设计小班讨论2可控整流电路习题与讨论实验教学单相可控整流电路实验和三相可控整流电路实验(任选一个)第四章、直流-直流变换电路教学目的与要求:(1)熟练掌握基本斩波电路(升压斩波、降压斩波、升降压斩波)的主电

13、路形式、工作模式、工作波形和参数计算；(2)掌握复合斩波电路、可逆斩波电路和多重斩波电路的主电路形式、工作模式及波形；(3)熟悉直流-直流变换器建模方法；(4) 了解隔离式直流-直流变换器的电路拓扑及工作原理。教学重点：(1)基本斩波电路的主电路拓扑、工作原理及参数计算；(2)复合斩波电路和多重斩波电路电路拓扑及工作原理。(3)直流-直流变换电路建模教学难点：(1)直流斩波电路的基本工作模式及分析方法；(2)直流-直流变换电路的状态空间平均值建模。教学内容：(1)基本斩波电路降压斩波电路(Buck Chopper )升压斩波电路(Boost Chopper)升降压斩波电路(Buck-Boost

14、 Chopper)Sepic斩波电路和Zeta斩波电路(自学)(2)复合斩波电路和多相多重斩波电路电流可逆斩波电路桥式可逆斩波电路多相多重斩波电路(3)带隔离的直流-直流变换电路带隔离的直流-直流变换电路结构与原理正激电路反激电路半桥电路全桥电路推挽电路(4)直流-直流变换器的建模与控制直流-直流变换器的建模直流-直流变换器的闭环控制结构与实现学时分配：大班教学：4学时；小班讨论：4学时；实验：4学时。教学方式教学内容大班教学1基本斩波电路大班教学2复合斩波电路及可逆斩波电路；带隔离的直流-直流变换电路小班讨论1开关电源设计小班讨论2直流-直流变换电路的建*II与控制；直流-直流变换器的计算机

15、仿真实验教学降压斩波、升压斩波、升降压斩波、电流可逆斩波、复合斩波、桥式斩波电路实验(任选1个)第五章、交流-交流变换电路教学目的与要求:(1)熟练掌握单相交流调压电路的工作原理、工作波形及参数计算(2)掌握三相交流调压电路的主电路形式、工作模式；(3)熟悉斩波式交流调压电路的结构形式及基本工作要求(4) 了解交-交变频器的主电路结构和工作原理教学重点：交流-交流变换主电路拓扑及工作原理。教学难点：三相交流调压电路工作分析教学内容：(1)交流调压电路单相交流调压电路三相交流调压电路斩控式交流调压电路(2)交流电力控制电路交流调功电路交流电力电子开关(3)交-交变频电路单相交-交变频电路 三相交

16、-交变频电路学时分配:大班教学：6学时；实验：4学时教学方式教学内容大班教学1交流调压电路；交流电力控制电路大班教学2交-父变频电路实验教学单相交流调压电路、三相交流调压电路实验(任选1个)第六章、逆变电路教学目的与要求：(1)熟练掌握单相电压型逆变器和三相电压型逆变器的主电路拓扑、工作过程、工作波形及参数计算(2)掌握电流型逆变器的特点、电路拓扑及工作原理(3)掌握逆变器的正弦脉冲宽度调制的原理及实现方法(4) 了解多重逆变器和多电平逆变器的主电路结构和工作原理。教学重点：(1)单相电压型逆变电路、三相电压型逆变电路的主电路拓扑、工作过程、工作波形及参数计算；(2)逆变器的脉冲宽度调制技术教

17、学难点：(1)三相电压型逆变器的工作过程及波形(2)正弦脉冲宽度调制技术原理及实现方法教学内容：(1)逆变电路概述逆变基本原理电力电子器件换流方式(2)电压型逆变电路单相电压型逆变电路三相电压型逆变电路(3)电流型逆变电路单相电流型逆变电路三相电流型逆变电路(4)多重逆变电路及多电平逆变电路多重逆变电路多电平逆变电路(5) PWM控制技术逆变器PWM技术概述两电平逆变器正弦波脉宽调制(PWM )技术多电平逆变器脉宽调制(PWM )技术学时分配：大班教学：12学时；小班讨论：4学时；实验：4学时。教学方式教学内容大班教学1电压型逆变电路大班教学2电流型你变电路大班教学3多重逆变电路及多电平逆变电

18、路大班教学4PWM控制的基本原理大班教学5脉冲宽度调制(PWM )控制技术大班教学6PWM跟踪控制技术；PWM整流电路及其控制方法小班讨论1变频器设计小班讨论2逆变器计算机仿真实验教学单相电压型逆变器、三相电流型逆变器实验(任选1个)第七章、电力电子新技术简介教学目的与要求：了解电力电子技术当前研究热点技术的基本情况教学内容：(1)组合变流技术(2)软开关技术(3)矩阵变换器(4)功率因数校正学时分配：大班教学：8学时，小班讨论：2学时。教学方式教学内容大班教学1软开关技术的基本概念；软开关电路的分类大班教学2典型的软开关电路；软开关技术新进展大班教学3组合变流技术大班教学4电力电子技术的应用小班讨论2习题课及讨论四、考核方式理论考试成绩（ 60% ） + 平时成绩（ 20% ） + 实验成绩（ 1 ） 理论考试采用课堂闭卷考试 ，由电力电子技术教学平台组织统一命题和阅卷。（ 2 ）平时成绩包括课堂讨论、各章作业和大型作业的成绩，本课程安排三个大型作业：晶闸管整流电源设计；开关电源设计；交-直-交变频器设计。（3）实验安排晶闸管整流电路、晶闸管交流调压电路、电力 MOSFE斩波电路、绝缘栅双极晶体管（IGBT）逆变器电路四个综合性实验，每次实验安排四个小时，完成主电路、器件驱 动和闭环控制的任务， 根据教学内容， 每个实验安排多个项目供学生选择， 根据实验项目的 完成情况和实验项