《电力电子技术》 教学大纲

《电力电子技术》精品资源共享课程教学大纲（适用于3年制高职电类专业）一、课程的目的与任务本课程是一门横跨电力、电子、自动控制三门课程的交叉边缘学科，是利用大功率半导体器件对电能进行变换与控制的专业基础课程，是自动化专业的必修课。通过本课程的学习，使学生获得电能高效率变换与控制方面的知识，培养学生分析问题、解决问题的能力，并且具有一定的实验能力，为后续课程的学习及以后的工作打下基础。本课程的任务是使学生获得利用电力电子器件对电能进行变换和控制的基本理论与概念。通过学习，要求学生熟悉和掌握可控整流、有源逆变、变频、斩波、无源逆变等电力电子电路的工作原理、特点和基本应用，正确选用元件与触发电路。二、课程的教学内容结构教学单元1：整流教学单元1：整流器件的基本知识和基本选用方法。教学单元2：单相整流电路的种类及电路结构、原理教学单元2：单相整流电路的种类及电路结构、原理，整流波形分析计算方法以及应用，触发电路要求与实现、电路结构及原理，有源逆变的工作原理，有源逆变的条件。课程模块一：交流变直流（AC-DC）变换电路结构及原理、计算方法、应用。教学单元3：教学单元3：三相整流电路的种类及电路结构、原理，整流波形分析，计算方法以及应用；触发电路要求与实现、电路结构及原理，锯齿波触发电路的工作原理；三相有源逆变电路的工作原理、应用。教学单元1：教学单元1：单相无源逆变的组成、基本原理、应用场合。课程模块二课程模块二：直流变交流（DC-AC）变换电路结构及原理、计算方法、应用。教学单元2教学单元2：PWM逆变电路结构、原理，波形分析，计算方法以及应用，触发电路的要求与实现。教学内容结构教学单元教学单元3：变频器作用、组成、基本原理、应用场合。教学单元1：双向晶闸管的基本知识和基本选用方法教学单元1：双向晶闸管的基本知识和基本选用方法。课程模块三：交流变交流（AC-AC）变换电路结构及原理、计算方法、应用。教学单元教学单元2：单相、三相交流调压电路的电路结构、原理，调压波形分析，计算方法以及应用，触发电路的要求与实现。教学单元1：开关器件教学单元1：开关器件的基本知识和基本选用方法。课程模块四：直流变直流（DC-DC）变换电路结构及原理、计算方法、应用。教学单元教学单元2：直流变直流电路的种类及电流结构、原理，波形分析，计算方法以及应用，触发电路的要求与实现。三、课程的培养目标1．方法能力目标：（1）培养学生谦虚、好学的能力；（2）培养学生勤于思考、做事认真的良好作风；（3）培养学生自学能力与自我发展能力；（4）培养学生创新能力；（5）培养学生良好的职业道德。2．社会能力目标：（1）培养学生的沟通能力及团队协作精神；（2）培养学生分析问题、解决问题的能力；（3）培养学生勇于创新、敬业乐业的工作作风；（4）培养学生的自我管理、自我约束能力。（5）培养学生的环保意识、质量意识、安全意识。3．专业能力目标：（1）熟悉各种电力电子元器件的特点（2）熟悉调速系统的构成与适用范围（3）能识读电力电子系统电路图和工艺流程图（4）能正确选用电力电子元器件并能根据现场要求进行系统联调（5）使用适当的工具，按照工艺要求，根据电气安装图进行发电机调压器、电阻炉控制盘的安装（6）具有系统分析能力，能够根据系统功能要求对直流调速系统及变频器系统进行调试（7）能根据系统工作情况，提出合理的改造方案，组织技术改造工作、绘制系统电气图、提出工艺要求、编制技术文件（8）根据客户要求，提出合理的技术方案，合理预算成本，保证系统质量，组织生产工作、沟通能力。四、与其他课程的联系与分工《电力电子技术》是其后续课程《电力拖动自动控制系统》（包括直流拖动自动控制系统与交流拖动自动控制系统两部分）、《特种电源技术》等课程的基础。《电力电子技术》主要讲述各种电力电子器件的结构、基本原理、驱动方法、驱动电路和器件的选择以及电力电子线路的工作原理、设计与计算方法。而《电力拖动自动控制系统》主要讲述电力电子线路的应用及控制方法，《特种电源技术》主要介绍由电力电子器件组成的高频开关电源。五、教材的选用1、教材选取的原则上述教学内容要占教材篇幅的80％以上。涉及的概念讲解深入浅出，并配有大量实例，以帮助学生对概念的理解。2、推荐教材《电力电子技术》.徐立娟等.高等教育出版社《电力电子技术》.李雅轩等.中国电力出版社《电力电子技术》（第5版）.王兆安，刘进军.机械工业出版社 3、参考的教学资料电力电子技术手册电力电子技术课件和电子教案电力电子技术实训设备仿真软件六、教学内容与学时分配1、理论教学内容及基本要求序号教学模块教学单元教学知识点、重难点教学目标课时教学资料（教材内容）1交流变直流（AC-DC）教学单元1：整流器件的基本知识和基本选用方法[知识点]整流二极管、晶闸管的结构、工作原理、基本特性、主要参数及选择原则、触发要求。[重点]晶闸管工作原理及参数特性[难点]晶闸管额定电流计算1．了解电力电子器件的概念、特征、应用系统。2．理解整流二级管、晶闸管的结构、工作原理、基本特性、主要参数。3．掌握整流二极管、晶闸管的选择、使用以及驱动、保护和串并联使用。2课题一调光灯教学单元2：单相整流电路的种类及电路结构、原理，整流波形分析计算方法以及应用，触发电路要求与实现、电路结构及原理，有源逆变的工作原理，有源逆变的条件。[知识点]单相可控整流电路的种类及电路工作原理，整流电路的谐波和功率因数，有源逆变的工作原理，有源逆变的条件[重点]单相全控桥式整流电路的原理分析与计算、各种负载对整流电路工作情况的影响；[难点]整流电路有源逆变工作状态分析1．掌握单相整流电路的原理分析与计算、各种负载对整流电路工作情况的影响；2．掌握谐波的概念、各种整流电路产生谐波情况的定性分析，功率因数分析的特点、各种单相整流电路的功率因数分析；3．掌握晶闸管直流电动机系统的工作特性，包括变流器的特性和电机的机械特性等。4．掌握产生有源逆变的条件、可控整流电路有源逆变工作状态的分析计算、逆变失败及最小逆变角的限制等。12课题一调光灯课题二直流调速装置教学单元3：三相整流电路的种类及电路结构、原理，整流波形分析，计算方法以及应用；触发电路要求与实现、电路结构及原理，锯齿波触发电路的工作原理；三相有源逆变电路的工作原理、应用。[知识点]三相可控整流电路，整流电路的谐波和功率因数，锯齿波触发电路的工作原理，三相有源逆变的工作原理、应用。[重点]三相全控桥式整流电路的原理分析与计算、各种负载对整流电路工作情况的影响；[难点]晶闸管可控整流电路锯齿波移相的触发电路的原理和同步电压信号的选取方法。1．掌握集成触发芯片及其组成的三相桥式全控整流电路的触发电路和同步的概念；2．掌握三相整流电路的原理分析与计算、各种负载对整流电路工作情况的影响；3．了解各种整流电路产生谐波情况的定性分析，功率因数分析的特点、各种整流电路的功率因数分析；4．掌握晶闸管可控整流电路锯齿波移相的触发电路的原理和同步电压信号的选取方法。5．了解三相可控整流电路有源逆变工作状态的分析计算、三相有源逆变的应用。14课题五中频感应加热电源2直流变交流（DC-AC）教学单元1：单相无源逆变的组成、基本原理、应用场合。[知识点]换流方式、电压型逆变电路、电流型逆变电路[重点]逆变电路工作原理[难点]电流型逆变电路的工作原理1．了解逆变电路的概念、换流方式和应用。2．理解基本的逆变电路的结构及其工作原理。3．掌握电压型逆变电路和电流型逆变电路的工作原理。4．了解中频炉电流型逆变电路的结构及工作原理4课题五中频感应加热电源教学单元2：PWM逆变电路结构、原理，波形分析，计算方法以及应用，触发电路的要求与实现。[知识点]PWM控制的基本原理、PWM逆变触发脉冲的产生方法、三相桥式PWM逆变电路的工作原理[重点]PWM逆变触发脉冲的产生方法[难点]三相桥式PWM逆变电路的工作原理1．掌握PWM控制逆变的基本原理，2．掌握三相桥式PWM逆变电路，3．掌握PWM逆变触发脉冲的产生方法，4．了解SPWM控制的交-直-交变频器6课题六变频器教学单元3：变频器作用、组成、基本原理、应用场合。[知识点]变频器的组成及工作原理、变频器变频控制种类及要求；[重点]变频器的组成及工作原理[难点]变频器变频控制种类及要求1．掌握变频器的组成及工作原理2．掌握IGBT的结构和工作原理，了解其驱动电路和保护电路3．变频器变频控制种类及要求4．了解变频器的应用6课题六变频器3交流变交流（AC-AC）教学单元1：双向晶闸管的基本知识和基本选用方法[知识点]双向晶闸管的结构、工作原理、基本特性、主要参数及选择原则、触发要求。[重点]双向晶闸管工作原理及参数特性[难点]双向晶闸管触发电路工作原理1．理解双向晶闸管的结构、工作原理、基本特性、主要参数。2．掌握双向晶闸管的选择、使用以及驱动、保护。2课题三电风扇无级调速器教学单元2：单相、三相交流调压电路的电路结构、原理，调压波形分析，计算方法以及应用，触发电路的要求与实现。[知识点]交流调压电路的构成、工作原理及应用，其他交流电力控制电路工作原理及应用[重点]交流调压电路的工作原理[难点]三相交流调压电路的实现1．了解交流变流电路的分类及其基本概念；2．理解单相交流调压电路的电路构成，两种负载时的工作原理和电路特性；3．掌握三相交流调压电路的基本构成和基本工作原理；4．了解交流调功电路和交流电力电子开关的基本概念；5．了解晶闸管相位控制交交变频电路的电路构成、工作原理和输入输出特性。6．了解各种交流—交流变流电路的主要应用。4课题三电风扇无级调速器4直流变直流（DC-DC）教学单元1：开关器件的基本知识和基本选用方法[知识点]GTR、MOSFET的结构、工作原理、基本特性、主要参数及选择原则，触发要求。[重点]GTR、MOSFET工作原理及参数特性[难点]GTR、MOSFET触发电路的工作原理1．理解GTR、MOSFET的结构、工作原理、基本特性、主要参数。2．掌握GTR、MOSFET的选择、使用以及驱动、保护。2课题四开关电源教学单元2：直流变直流电路的种类及电流结构、原理，波形分析，计算方法以及应用，触发电路的要求与实现。[知识点]非隔离型斩波电路的种类及工作原理，隔离型斩波电路的种类及工作原理，PWM斩波电路触发脉冲的要求及产生方法。[重点]各类斩波电路的工作原理[难点]升压斩波电路的工作原理1．了解斩波电路的种类及应用场合2．掌握非隔离型降压斩波电路的构成及工作原理3．掌握非隔离型升压斩波电路的构成及工作原理4．掌握隔离型降压斩波电路的构成及工作原理5．掌握隔离型升压斩波电路的构成及工作原理6．了解PWM斩波电路触发脉冲的要求及产生办法12课题四开关电源总计=SUM(ABOVE)64说明：1、该大纲可根据专业需要选学各课题内容，总课时计入的是各教学模块总数。2、各教学模块的学校没有严格的前后顺序，可以根据学生的具体情况选择各教学模块学习的先后顺序。2、实践性教学环节的内容和基本要求类别序号实验实训项目实验实训要求课时基础实验1晶闸管和单结晶体管的简单测试及晶闸管的导通、关断条件掌握晶闸管的测试方法掌握单结晶体管的简单测试方法掌握晶闸管的导通关断条件22大功率晶体管及功率场效应管的简单测试掌握大功率晶体管的测试方法掌握大功率场效应管的测试方法23锯齿波同步移相触发电路实验掌握锯齿波同步移相触发电路的工作原理掌握锯齿波同步移相触发电路波形调试方法24GTO、MOSFET、GTR、IGBT驱动保护电路实验理解各种自关断器件对驱动与保护电路的要求熟悉各种自关断器件的驱动与保护电路的结构及特点掌握由自关断器件构成PWM直流斩波器电路原理与方法5直流斩波电路原理实验掌握直流斩波电路的工作原理掌握各种可关断开关器件的触发方式掌握直流斩波电路的调试方法2综合实验6单结晶体管触发电路和单相半波可控整流电路实验掌握采用单结晶体管触发电路调试方法掌握单相半波可控整流电路的工作原理掌握触发电路与主电路同步的调试方法掌握电路故障分析方法27可关断晶闸管测试及单相半控桥式整流电路掌握可关断晶闸管的测试方法掌握单相半控桥整流电路的工作原理掌握单相半控桥整流电路的波形调试掌握电路故障分析方法28双向晶闸管的简易测试和单相交流调压电路掌握双向断晶闸管的测试方法掌握可关断晶闸管的各种触发方式掌握单相交流调压电路的波形调试和电路故障分析方法29三相桥式全控整流电路实验掌握三相桥式整流电路的工作原理掌握三相桥式整流电路的触发原理掌握KC04和KC41C集成触发器的触发工作原理及各点波形调试掌握主电路与触发电路的同步210三相桥式全控有源逆变电路实验掌握三相桥式有源逆变电路的工作原理继续了解集成触发器的触发工作原理了解有源逆变电路工作的调试方法211并联谐振逆变电路实验掌握并联谐振逆变电路的工作原理掌握并联谐振电路的实验调试方法2综合实训12晶闸管调光灯电路的安装调试掌握调光灯电路的工作原理掌握调光灯电路的组成及安装掌握调光灯电路的调试方法413单相桥式全控整流及有源逆变电路实验实训掌握单相桥式整流、逆变电路的工作原理掌握电路组成和各器件的参数掌握电路工作现象及电路调试方法414电风扇无级调速器的安装调试掌握电风扇电路的工作原理掌握电路组成和各器件的参数掌握电路工作现象及电路调试方法415半桥型开关电源的性能研究掌握半桥型开关电源的工作原理掌握开关电源电路的组成掌握电路工作现象及电路调试方法掌握该电路性能416锯齿波同步移相触发电路实训掌握锯齿波同步移相触发电路的工作原理掌握电路组成及安装掌握电路调试方法417三相正弦波脉宽调制（SPWM）变频原理实验实训掌握三相正弦波脉宽调制（SPWM）变频原理掌握电路波形特点掌握电路调试方法418变频器的面板操作及运行掌握变频器的结构和特性掌握变频器的应用方法掌握简单变频器应用技术419变频器常用参数的功能验证了解变频器的常用参数掌握变频器的常用参数的验证方法6合计=SUM(ABOVE)56说明：所有56课时的实验实训项目中，各专业可根据需要选做。七、教学活动及教学方法1、课程教学应突出重点，剖析难点，注重理论联系实际，符合教学改革的要求。讲解上力求通俗易懂，既要考虑后续专业课程与本课程的关系，又要培养学生直接服务工程技术的能力；注重培养学生的自学能力。2、结合各课题的案例分析，作深入浅出的、形象生动的分析与研究。各强电类专业根据专业岗位的需要选择相应的模块学习。3、对于一般的晶闸管装置，能根据产品说明，对照实物弄清原理，正确使用。4、能独立完成大纲规定的实验。对基本的可控整流电路能正确接线、正确定相，并具有调试和排除一般故障的能力。观察实验现象，正确记录和处理实验数据，分析实验的结果。5、综合实训属拔高型技能实训，各专业可有针对的选用。八、考核方式与标准1、考核方式《电力电子技术》是强电类专业的考试课，课程考核采用理论考核和实践考核相结合的方式，强调实践动手能力的培养。理论部分考核学习态度、专业知识、与人沟通能力、合作能力等，采用开卷（包括专题答辩和作业成绩）和闭卷相结合的方式。理论部分的答辩可教师选取一综合系统或学生自选一系统分析，撰写说明书，通过分组方式进行组内学生自评、互评，并进行答辩，综合评定学生的学习能力。成绩评定包括学习态度、作业情况、说明书、自评、互评，答辩、阶段考核等。实践部分考核操作态度、专业技能、职业道德、合作能力等，成绩评定包括平时操作观察、问题回答、实践效果、实验报告、实践操作考试等。改革后的实践考核方法，实现学生的学习过程与学习结果的统一，学习知识与学习能力的统一。

序号名称考试课一理论部分考核专题答辩个人自评10%小组互评10%答辩说明书10%老师评定10%课堂答问、作业成绩10%个人学习态度、沟通能力、合作能力10%考试成绩期中考试20%期末考试20%小计100%二实践部分考核实验平时实验水平实验操作20%实验效果20%实验报告20%回答问题10%操作态度、职业道德10%实验单独考核成绩20%小计100%实训实训态度、职业道德10%实训操作规范10%实训说明书20%实训成品质量20%实训过程考核20%实训答辩考核20%小计100%三总评——2、考核标准序号教学模块教学单元考核的知识点及要求考核比例1课程模块一：交流变直流（AC-DC）变换教学单元1：整流器件晶闸管的基本特性、主要参数及选择原则，触发要求。38%教学单元:2：单相整流电路单相可控整流电路的工作原理、整流电压波形，触发脉冲的要求。有源逆变的工作原理及逆变形成的条件教学单元3：三相整流电路三相可控整流电路的工作原理、整流电压波形，触发电路的工作原理、同步变压器的连接组别；三相有源逆变的工作原理及应用。2课程模块二：直流变交流（DC-AC）变换教学单元1