理论课程课程教学大纲建议格式

1、电力电子技术课程教学大纲执笔人：郑琼林编写日期： 2013 年 5 月一、课程基本信息1课程编号：90L127Q2课程体系 /类别：专业类 /专业课，专业主干课3学时 /学分： 64 /44先修课程：电路分析，模拟电子技术，数字电子技术5适用专业：电气工程及其自动化二、课程教学目标及学生应达到的能力本课程主要学习电能变换和控制的必备知识，以满足现代社会不断涌现的各种信息化、智能化产品和设备系统对高品质用电的需求。在电气工程应用和其他专业领域的电源应用中起到桥梁作用，在人才培养中起到贯穿和综合运用电气工程领域相关知识的作用。本课程的教学目标是，学生能够理解对各种已有形式的电能进行变换和控制的需要

2、，能够根据输入电能的形式和输出电能质量的需求选择合适的变换电路，并掌握常用开关器件的工作特性、基本变换电路的原理及其控制方法。学生学习本课程后，应该具备如下能力：1.了解电力电子技术的发展概况和应用领域；2.掌握 MOSFET 、IGBT 、 Thyristor 和 Diode 等常用电力电子开关器件的电气符号和电气特性，了解以上器件的基本工作原理和新型电力电子开关器件的发展状况；3.掌握直流到直流（DC-DC ）、直流到交流（DC-AC ）、交流到直流（AC-DC ）和交流到交流（ AC-AC ）四类电能变换电路的常用拓扑结构、工作原理、性能特点和典型控制方法。了解变换电路中电感和电容等无源

3、元件的选择方法以及寄生参数影响；4.掌握开关器件的损耗基本构成和驱动特性，理解其驱动和安全工作要求。了解降低开关损耗的基本方法。三、课程教学内容和要求序号知识单元（章节）知识点要求推荐学时123Power Electronic Systems 电力电子系统Overview of PowerSemiconductor Switches andComponents电力电子元器件综述Snubber Circuits缓冲器电路电力电子技术的发展概况和应用领域了解1MOSFET 、 IGBT 、 Thyristor 和 Diode等常用电力电子开关器件的电气符号掌握和电气特性MOSFET 、 IGBT

4、、 Thyristor 、 Diode6以及电感电容等元器件的基本工作原了解理和开关损耗新型电力电子开关器件的发展二极管与晶体管的缓冲电路的特性以及实现形式掌握2开通缓冲电路、过压缓冲电路以及关断缓冲电路的特性以及实现形式序号知识单元（章节）知识点要求推荐学时各种开关器件驱动电路的实现形式4Gate and Base Drive Circuits 门极和基极驱动电路功率器件的保护电路理解2驱动电路 PCB 布板的注意事项Buck 变换器的工作原理和参数设计Boost 变换器的工作原理和参数设计DC-DC Switch-Mode Converters5DC-DC 开关模式变换器Buck-Boos

5、t 变换器的工作原理和参数掌握6设计Cuk 变换器的工作原理和性能理解Flyback DC/DC 变换器的工作原理和性能Forward DC/DC 变换器的工作原理和性能6Switching DC Power Supplies 直流开关电源Full-Bridge DC/DC 变换器的工作原掌握5理和性能Half-Bridge DC/DC 变换器的工作原理和性能Push-Pull DC/DC 变换器的工作原理和性能无源逆变电路的概念、原理及分类单相电压型逆变电路工作原理、特点Switching-Mode dc-ac Inverters7开关模式dc/ac 逆变器三相电压型逆变电路工作原理、特点掌

6、握8逆变电路的脉宽调制技术交流电机调速的 VVVF 基本原理单相桥式二极管整流电路的电路结构、工作原理、特性和输入电流波形89Line-Frequency Diode Rectifiers 工频二极管整流器Line-FrequencyPhase-Controlled Rectifiers andInverters工频相控整流器和逆变器Optimizing the Utility Interface分析方法掌握4三相桥式二极管整流电路的电路结构、工作原理、特性和输入电流波形分析方法单相桥式晶闸管相控整流电路的电路结构、工作原理、电气性能、波形分析方法和参数计算方法三相桥式晶闸管相控整流电路的电路

7、结构、工作原理、电气性能、波形分掌握4析方法和参数计算方法有源逆变电路的应用整流电路的功率因数计算及其改善的方法电压型脉冲整流电路(PWM 整流器 )10 with Power Electronic Systems电力电子系统网侧优化方案的基本原理、等效电路、相量分析方理解4法及能量传递关系序号知识单元（章节）知识点要求推荐学时电压型脉冲整流电路在无功补偿、谐波抑制及风光发电方面的应用交流调压器的基本类型、用途和电路AC Voltage Controllers单相交流调压电路的工作原理11单相交流调功电路的工作原理掌握3AC 电压控制器三相交交变频电路的原理及电路，分析其优缺点12Static

8、 Switches静态开关的工作原理、应用和特点了解1固态开关注：测试和习题课总共占10 学时。实验内容占 8 学时。四、课程教学安排本课程选用英文教材，课堂采用英文教案和中文讲授。教学的安排以教师课堂讲授基本概念、基本原理以及器件和电路的应用要点为主线， 学生围绕知识点主线进行自主学习为辅线展开， 同时以课内实验内容和课后作业来巩固学生所学知识和强化解决问题的能力。( 一) 课堂讲授课堂教学内容基本以本大纲的课程教学内容的知识点顺序开展。不同教师可以根据对知识点的连贯性的不同理解， 对讲课内容先后顺序做局部的调整。课堂教学对基本概念和基本原理讲解要举一反三，力求讲透； 对器件和电路的应用要点

9、讲解须与科研实际相结合。教案的多媒体电子课件和黑板板书都是教学的辅助手段。教师要根据教学内容的需要， 灵活取舍运用不同教学手段以使得学生更好理解掌握知识。课堂教学中，尽可能多地采用能调动学生主动性的教学方式，使得学生在课堂上能积极思考，多做笔记，主动学习。课堂教学中要穿插讲解一些例题和习题，以解答学生在做习题过程中出现的普遍与重要的问题。( 二) 主动学习课堂教学主要讲解基础性的和关键性的知识点。本课程所要求的知识内容，要通过学生的主动学习才能掌握。 本课程所要求的知识内容体现在本教学大纲中，也体现在教学日历中。学生要主动而积极地据此大纲和教学日历开展自主学习。为配合学生更好的自主学习，任课教

10、师应该在讲课前把教案材料先发给学生。学生在学习过程中， 可以通过课内实验内容的操作和对课后作业的解答等手段更好地理解和掌握知识。学有余力还可以申请参加教师的有关科研项目，以进一步提高自己。( 三 ) 课内实验内容本课程安排了 4 个课内实验内容，每个实验内容计划2 个学时。目的是通过课内实验，使得学生增加对电力电子器件和电路的感性认识，提高学习兴趣， 加深对典型电力电子变换电路基本特性的理解， 加强动手操作能力以及对实验结果的观察和分析能力。为了检查落实学生对课内实验的掌握程度，在每次课堂的Quiz 题目中，须有一道与实验结果观测结果相关的题目。序号实验名称实验内容实验要求非隔离 DC/DC1

11、）分析控制电路的工作原理、测试控制信号以 MOSFET为开关器波形；2）测试不同情况下主电路的典型波形；件的 Buck 变换电路为变换器电路13）分析输出电压与占空比的关系，绘出不同必做实验。在完成 Buck（斩波器电占空比情况下的输出电压、电流的波形；4）电路实验的基础上， 可路）分析输出滤波电感上电流脉动与开关频率的以在课内或课后进行序号2实验名称DC/AC 变换器电路 (逆变器电路 )实验内容实验要求关系，并绘出不同开关频率情况下的该电感选作 Boost、Buck-Boost电流以及输出电压和电流的波形；5）分析理和 Cuk 变换器电路的论波形与实际波形的区别。实验1）观察并绘出驱动信号

12、的波形；2）观察并以 MOSFET 或 IGBT为开关器件的三相逆绘出二极管整流侧电压、电流的波形；3）观变器电路为必做实验。察并绘出主电路交流输出的电压、电流波形；4）实验测试，观察电机的运行情况，分析理学有余力可以自主选做其他电路结构的逆论波形与实际波形的区别。变器实验。341）分析控制电路的工作原理，绘出触发脉冲三相桥式全控AC/DC波形； 2）测试不同情况下主电路的典型波电路的 <90o整流模式基于 Thyristor形； 3）分别绘出不同负载情况下=0o、30o、 和 >90o逆变模式都是60o、90o和 120o时 ud 、id 、uT1 的波形； 4） 必做实验内容。

13、掌握 6器件的桥式全电路需要满足什么条件 =120o才能工作于逆个晶闸管的触发时序。控 AC/DC 电路变模式； 5）讨论与分析实验结果，对实验过学有余力可以自主选程中出现的异常情况进行分析；6）分析理论做单相桥式全控波形与实际波形的区别。AC/DC 电路的实验。以 MOSFET为开关器1）观察并绘出驱动信号的波形；2）观察并件的单相逆变器电路基于 PWM的绘出主电路交流输入电压和电流波形；3）观作为 PWM 的高功率因高功率因数整察并绘出直流侧电压、电流的波形；4）实验数整流器为必做实验。流电路测试输入电流，分析理论波形与实际波形的学有余力可以自主选区别。做三相电路结构的PWM 整流器实验。

14、( 四) 课后作业本课程的作业分为两类。一类是教学参考书1（简称 M ）和参考书2（简称 R）章节后的作业，另一类是老师课堂布置的其他作业。布置的作业要通过适当方式给出习题解答或答案。为了检查落实学生对课外作业的掌握程度，在每次课堂 Quiz 的题目中，须有几道题是课外的作业题。课外作业分布如下：1参考书1（即 M ）章节后Problems 中 M1 到 M3 、 M5 到 M8 、 M10 后面的所有习题，以及M14-1 、 M14-2 、 M14-8 、 M14-9 、 M20-5 、 M22-2 、 M22-3 、 M22-4 、 M22-11 、 M22-13 、 M23-1 、M23

15、-2 、 M23-6 、M25-8 。2参考书2（即 R）章节后 Problems 中的 R11.1、R11.10、R11.11、R11.12、R11.13、 R11.14、R11.15、 R12.2、R12.4、 R12.5、R12.9、R12.12 ，以及 R11 和 R12 章节后的所有Review Questions 。3课堂布置的其他作业。五、课程的考核测试：40%满分 40 分，分四次进行，每次10 分，测试时间为50 分钟实验：10%共 4 个实验，每个实验 2.5 分期末考试： 50%六、本课程与其它课程的联系与分工本课程是专业课，先修课必须包括电路、模拟电子技术和数字电子技术等几门专业基础课。续课程有：电力拖动自动控制系统、开关电源技术、电力电子应用技术、交流调速技术、大功率电能变换技术、电力牵引传动及控制、光伏发电技术、风力发电机组原理与控制等课程。先修课中，电路是电力电子技术不同工作模式的分析基础，模拟电子技术是理解电力电子技术开关器件和有关控制信号的基础，数字电子技术是电力电子技术控制与驱动的理论基础。后续课程，将进一步加深学生对电力电子技术这门课程的理解。后七、建议教材及教学参考书1 Ned Mohan，Tore M Undeland， William P Robbins Power Electronics ：Converters，Application