电力电子学课程教学大纲

电力电子学课程教学大纲课程编码：AL042460课程性质：任意选修课程适用专业：电子信息工程学时学分：32学时2学分所需先修课：电路、电子技术编写单位：机电工程学院一、课程说明.课程简介电力电子学是电子信息工程专业的专业基础课。开设目的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、分析计算方法及实验技能；熟悉各种电力电子装置的应用场合。同时，为《电力拖动自动控制系统》等后续课程打好基础。主要内容包括：电力电子器件，整流、逆变、斩波、交一交四种变流电路，PM1控制技术、软开关技术等“该课程的先修课程是“电子技术”、“电路”等。.教学目标要求了解主要电力电子器件的结构、工作原理、基本特性和主要参数，了解新型电力电子器件的发展情况，从而能够正确地选择器件。掌握整流、逆变、直流斩波、交流变交流的基本电路结构、工作原理、波形分析、输入输出数量关系和参数计算，了解各电路的应用场合，从而能够正确地设计和应用电力电子电路。理解PWM控制技术的原理，掌握PWM技术在各变流电路尤其是逆变电路中的应用；理解软开关技术的概念及基本原理。了解各基本变流电路的谐波情况和功率因数大小，了解减少谐波含量和提高功率因数的方法。了解电力电子技术的应用。.教学重点及难点重点：主要电力电子器件的分类、特点、主要参数及应用情况；整流、逆变、直流斩波、交流变交流电路的电路结构、工作原理、波形分析、输入输出数量关系和计算；各变流电路的应用场合；PWM技术的原理及在逆变电路中的应用；软开关的概念。难点：主要电力电子器件的参数含义；整流、逆变、交流变交流电路的工作原理、波形分析、输入输出数量关系和计算；PWM技术的在变流电路中的应用；软开关电路的工作原理。4.学时分配表次序教学内容理论课学时数第一部分绪论1第二部分电力电子器件6第三部分整流电路12第四部分直流斩波电路2第五部分交流电力控制电路和交交变频电路4第六部分逆变电路4第七部分PWM控制技术3第八部分软开关技术自学第九部分电力电子技术的应用自学总计32.主要教法、学法本课程以课堂讲授为主、自学和讨论为辅的方式开展教学，着重对学生的分析问题能力、理论综合能力以及实验研究能力等方面的培养。研发并采用多媒体教学方式。.考核方式及标准(1)考核目的：考核学生对电力电子学的基本知识、基本理论、基本计算方法等的理解和掌握程度，促进学生提高分析和解决问题的能力。(2)考核形式：开卷笔试。(3)主要考核内容：主要电力电子器件的图形符号、特点及分类，电力电子器件串并联使用的注意事项；四种变流电路的基本电路结构、工作原理、波形、典型应用、输入输出关系及参数计算；PWM技术的概念及原理，PWM技术的应用；软开关的概念。(4)考核题型：填空，选择，判断，简答，计算。(5)成绩评定：考试成绩占总成绩的70%其他（包括考勤、作业）成绩占总成绩的30机二、各部分教学纲要第一部分绪论（1学时）教学目标了解什么是电力电子技术、电力电子技术的发展史和电力电子技术在国民经济发展中的广泛应用；明确《电力电子学》课程在电气工程及其自动化、自动化专业中的地位；了解本课程的性质、任务和特点；了解电力电子技术的主要内容及重点难点分布。教学内容1什么是电力电子技术2电力电子技术的发展史3电力电子技术的应用4内容简介第二部分电力电子器件（6学时）教学目标了解各种电力电子器件的工作原理，掌握各种常用电力电子器件的基本特性、主要参数以及正确选择和使用的方法，了解各种典型电力电子器件的保护和驱动电路，了解电力电子器件串、并联使用的注意事项。本部分重点晶闸管的工作原理、基本特性、主要参数以及使用的方法；典型全控型器件GT0、电力MOSFET、IGBT的工作原理、基本特性、主要参数以及使用的方法；电力电子器件的驱动电路；电力电子器件的保护；电力电子器件串并联使用的注意事项。本部分难点电力电子器件的主要参数，驱动电路。教学内容1电力电子器件概述2不可控器件一电力二极管3半控性器件一晶闸管4典型全控性器件门极可关断晶闸管电力晶体管电力场效应晶体管绝缘栅双极晶体管5其它新型电力电子器件新型电力电子器件功率模块与功率集成电路6电力电子器件的驱动7电力电子器件的保护8电力电子器件的串联和并联使用第三部分整流电路（12学时）教学目标掌握单相可控整流电路、三相可控整流电路的工作原理和分析方法、基本数量关系，掌握变压器漏抗对整流电路的影响，掌握电容滤波的二极管整流电路工作状态和滤波原理，掌握减小整流电路的谐波和提高功率因数的方法，了解大功率整流电路工作原理，掌握整流电路的有源逆变工作原理，掌握相位控制触发电路的工作原理。本部分重点单相可控整流电路工作原理和分析方法；三相可控整流电路工作原理和分析方法；整流电路的谐波和功率因数分析；整流电路的有源逆变工作状态。本部分难点三相可控整流电路工作原理和分析方法；变压器漏抗对整流电路的影响；电容滤波的二极管整流电路；整流电路的谐波和功率因数分析；整流电路的有源逆变工作状态。教学内容1单相可控整流电路1纯电阻负载阻感负载带反电动势的负载2三相可控整流电路纯电阻负载阻感负载3变压器漏感对整流电路的影响4电容滤波的不可控整流电路5整流电路的谐波和功率因数6大功率可控整流电路7整流电路的有源逆变工作状态8相控电路的驱动控制第四部分直流斩波电路（2学时）教学目标重点掌握6种基本斩波电路中降压斩波电路、升压斩波电路的工作原理、分析方法、主要数量关系，掌握升降压斩波电路的工作原理、分析方法，了解Cuk、Speic和Zeta斩波电路的工作原理和特点，掌握复合斩波电路和多相多重斩波电路的构成方法，了解其工作原理。本部分重点降压斩波电路、升压斩波电路的工作原理和分析方法；复合斩波电路和多相多重斩波电路的构成方法。本部分难点升降压斩波电路、Cuk斩波电路、Speic斩波电路和Zeta斩波电路工作原理。教学内容1基本斩波电路2复合斩波电路和多相多重斩波电路第五部分交流交流电力控制电路和交交变频电路（4学时）教学目标重点掌握单相相控式交流调压电路工作原理，掌握三相相控式交流调压电路工作原理，了解交流调功电路和交流电力电子开关，掌握单相输出交一交变频电路工作原理，了解三相输出交一交变频电路和矩阵式变频电路。本部分重点单相相控式交流调压电路工作原理；单相输出交一交变频电路工作原理。本部分难点三相相控式交流调压电路工作原理；单相输出交一交变频电路工作原理。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2其它交流电力控制电路1交流调功电路2.2交流电力电子开关3交交变频电路1单相交交变频电路3.2三相交交变频电路4矩阵式变频电路第六部分逆变电路（4学时）教学目标掌握逆变电路的概念和四种换流方式，重点掌握电压型逆变电路的工作原理，了解电流型逆变电路的工作原理，了解多重逆变电路和多电平逆变电路的构成和工作原理。本部分重点负载换流方式工作原理；电压型逆变电路工作原理。本部分难点负载换流方式工作原理；电压型逆变电路工作原理；电流型逆变电路工作原理；多重逆变电路和多电平逆变电路的构成和工作原理。教学内容1换流方式2电压型逆变电路3电流型逆变电路4多重逆变电路和多电平逆变电路第七部分PWM控制技术（3学时）教学目标重点掌握PWM控制的基本原理，掌握PWM逆变电路的控制方式，掌握PW波形的生成方法，了解PWM逆变电路的谐波分析，了解跟踪型PWM控制技术，了解PWM整流电路及其控制方法。本部分重点PWM控制的基本原理；PWM逆变电路的控制方式及PWM波形的生成方法。本部分难点PWM控制的基本原理；PWM逆变电路的控制方式及PWM波形的生成方法；PWM跟踪控制技术。教学内容PWM控制的基本原理PWM逆变电路及其控制方法PWM跟踪控制技术第八部分软开关技术（自学4学时）教学目标了解软开关的基本概念和分类；理解典型软开关电路的基本工作原理。本部分重点软开关的基本概念。本部分难点典型软开关电路的基本工作原理。教学内容1软开关的基本概念2软开关电路的分类3典型的软开关电路第九部分电力电子技术的应用（自学4学时）教学目标了解电力电子技术的应用，了解间接交流变频电路中交一直一交变频电路（WVF）和恒压恒频变流电路（CVCF）电路构成、工作原理，了解典型间接直流变流电路（间接DC/DC变换器）的电路构成和工作原理。本部分重点电力电子技术的典型应用。本部分难点间接直流变流电路中正激电路、反激电路、半桥电路、全桥电路、推挽电路的电路结构和工作原理。教学内容1电力电子技术的应用概述2间接交流变流电路3间接直流变流电路三、教材及教学资源使用教材：王兆安，刘进军.电力电子技术（第五版）.北京:机械工业