《电气系统综合设计与仿真》教学大纲

《电气系统综合设计与仿真》教学大纲适用范围：202X版本科人才培养方案课程代码：05163023课程性质：集中实践课学分：2学分周数：2周先修课程：电力电子技术、电力系统分析、发电厂电气设备、电力系统继电保护原理并修课程：继电保护与自动装置综合实训适用专业：电气工程及其自动化开课单位：电气工程与自动化学院一、课程说明《电气系统综合设计与仿真》是电气工程及其自动化专业教学计划所设的集中实践教学环节，是学生理论联系实际的课堂，也是学生运用专业知识解决实际问题的一次综合实践，为实现专业培养目标起着重要作用。该实训针对不同的训练任务，选用合适的仿真平台，以综合设计任务为导向，针对电力系统稳、暂态分析，分布式能源并网及微电网技术，电力电子装置设计分析等进行电路建模仿真分析，巩固前期所学理论知识，完成布置的各项工作任务，培养和锻炼独立分析问题和解决问题的能力，为毕业后从事本专业的相关工作打好基础。二、课程目标通过实训，使学生达到如下目标：课程目标1：通过电气系统的综合设计与仿真，使学生掌握本专业的基本知识和基本技能。同时提高动手能力，检验学生对电力系统知识综合运用能力；通过实训报告撰写，培养学生逻辑思维能力和分析问题的能力。课程目标2：正确认识和评价电气工程项目的开展对社会进步、人类健康、公共安全、法律法规以及文化传承的影响，并能够理解应承担的责任。课程目标3：针对特定任务，能够在一定开发环境下，搭建仿真系统，设置元件参数与仿真策略，并对仿真结果进行评估和预测。课程目标4：在实训中，采用分组协作的方式进行，通过与小组成员就具体问题展开交流沟通，合作解决实际问题，共同完成实训任务，提升学生项目管理能力和团队协作意识。课程目标5：以实际案例展示电力系统的最新发展，使学生了解我国在电力装备制造业领域的贡献和优势、与世界相关行业的差距，能够掌握自主学习的方法，认识不断探索和学习的必要性，具有自主学习和终身学习的意识，增强学生的民族自豪感和时代紧迫感，同时增强学生的法治观念、社会责任感和创新意识。三、课程目标与毕业要求《电气系统综合设计与仿真》课程教学目标对电气工程及其自动化专业毕业要求的支撑见表1。表1课程教学目标与毕业要求关系毕业要求指标点课程目标支持强度3.设计/开发解决方案3.3在设计复杂工程问题解决方案时，能够考虑工程活动中的社会、健康、安全、法律、文化以及环境等因素。课程目标1：通过电气系统的综合设计与仿真，使学生掌握本专业的基本知识和基本技能。同时提高动手能力，检验学生对电力系统知识综合运用能力；通过实训报告撰写，培养学生逻辑思维能力和分析问题的能力。课程目标2：正确认识和评价电气工程项目的开展对社会进步、人类健康、公共安全、法律法规以及文化传承的影响，并能够理解应承担的责任。H5.使用现代工具5.3能够开发或选用满足特定需求的现代工具对复杂电气工程具体问题进行预测与模拟，并能够理解其局限性。课程目标3：针对特定任务，能够在一定开发环境下，搭建仿真系统，设置元件参数与仿真策略，并对仿真结果进行评估和预测。M9.个人和团队9.2能够主动与团队成员合作、沟通，并组织、协调团队开展工作，胜任团队负责人的角色。课程目标4：在实训中，采用分组协作的方式进行，通过与小组成员就具体问题展开交流沟通，合作解决实际问题，共同完成实训任务，提升学生项目管理能力和团队协作意识。M12.项目管理12.1能够掌握自主学习的方法，认识不断探索和学习的必要性，具有自主学习和终身学习的意识。课程目标5：以实际案例展示电力系统的最新发展，使学生了解我国在电力装备制造业领域的贡献和优势、与世界相关行业的差距，能够掌握自主学习的方法，认识不断探索和学习的必要性，具有自主学习和终身学习的意识，增强学生的民族自豪感和时代紧迫感，同时增强学生的法治观念、社会责任感和创新意识。M注：表中“H（高）、M（中）”表示课程与相关毕业要求的关联度。四、教学内容、教学要求与学时分配《电气系统综合设计与仿真》的教学内容、教学方式与学时分配见表2。表2教学内容、教学要求与学时分配教学内容教学要求，教学重点难点教学方式课时安排对应的课程目标1.实训动员与实训准备教学要求：使学生了实训内容、目的和要求。重点：实训目的和要求；难点：实训要求。讲授0.5天1、2、32.集中学习工作原理及熟悉仿真系统基本操作教学要求：熟悉环境参数设置，分页面式编程等。重点：元件参数设置，仿真策略设计；难点：方针策略设计。讲授上机1.5天1、2、3、4、53.电力系统故障分析教学要求：熟悉仿真平台的正确使用，多节点简单电力系统的建模，元件及线路模型参数的设置方法，各种短路故障的建模。重点：电力系统暂态分析所涉及到专业知识；难点：知识体系的完整构建。讲授上机1天1、2、3、4、54.直流微电网系统仿真教学要求：逆变器的设计与实现。重点：实施过程所涉及到专业知识；难点：知识体系的完整构建。讲授上机1天1、2、3、4、5、5.分布式能源及微电网建模仿真教学要求：新能源并网电路的实现。重点：常见异常的认知与处理；难点：知识体系的完整构建。讲授上机1天1、2、3、4、56.各种电力电子器件模型和参数设置教学要求：熟悉二极管模型；晶闸管模型；可关断晶闸管模型；电力场效应晶体管模型；绝缘栅双极型晶体管模型；理想开关模型；驱动模块。重点：绝缘栅双极型晶体管的工作原理和电压型驱动模式；难点：电力电子器件的电压驱动模式。讲授上机1天1、2、3、47.直流-直流变换器的仿真教学要求：掌握直流-直流变换器的仿真电路及仿真方法。重点：直流-直流变换器的工作原理和占空比调节；难点：buck变换器仿真模型搭建。讲授上机1天1、2、3、48.H桥斩波器和PID控制教学要求：掌握H桥的控制时序和PID调节器的参数整定重点：基于H桥的SPWM控制原理难点：H桥斩波器的模型搭建。讲授上机1天1、2、3、49.实训总结与撰写实训报告。教学要求：学生在规定的时间内完成仿真考试。重点：设计任务的正确搭建与运行；难点：仿真结果分析。上机考核1天1、2、3、510.实训答辩教学要求：阐述实训期间工作完成情况，回答问题。重点：无难点：无答辩1天1、2、3、4合计10天（2周）教学方法及手段学生在教师的具体指导下在实验室进行实训，实训时必须遵守操作规程，切勿私自调整设备的链接和参数，保证实验室设备完好和实验室卫生。实训期间，学生按实训计划完成各独立模块的学习和实际练习，针对课程任务，搭建仿真模型并进行参数设置，设置合适的仿真策略，进行仿真计算，并在此过程中，学习系统报错的解决办法。每次讲授之后，在指导老师的引领下，组织同学分组讨论，搞通弄懂实训过程中的问题，进行有针对性的、深入的理解和实践。使学生们在实训过程中有任务、有目的、有针对性的完成预期任务，激发了学生的学习的主动性和积极性，培养学生的团队精神，锻炼学生的工程能力，激发学生创新能力。六、课程考核对课程目标的支撑课程成绩由实训表现、实训项目运行、实训答辩及实训报告四部分构成，具体考核/评价细则及对课程目标的支撑关系见表3。表3课程考核对课程目标的支撑考核环节分值考核/评价细则课程目标12345实训表现30参加实训的主动性、积极性、在实训中与老师的互动。√√√√510105实训项目运行20根据实训项目完成情况及运行结果。√√√1055实训答辩20教师依据学生任务情况，答辩论述、回答问题进行评价。√√√1055实训报告30根据内容完整程度，体现实训的过程和实训心得，以及报告的规范性。√√√√105105合计：1002525201515七、考核与成绩评定1.考核方式及成绩评定实训成绩采用优、良、中、及格不及格五级评分制，其中：最后转化为优、良、中、及格和不及格，即90分以上为优，80~89分为良，70~79分为中，60~69分为及格，60分以下为不及格。总成绩分三部分，平时考勤、报告、设计验收和答辩。具体评分标准见实施方案。其中：（1）实训表现占30%，包括课堂随机提问、作业完成情况及实训考勤，无故旷课达3次取消总成绩；（2）实训项目运行结果占20%；（3）实训答辩占20%；（4）实训报告占30%。2.成绩评定标准考核内容、评价标准、所占比重见表4。表4考核方式评价标准考核方式所占比重(%)100>x≥9090>x≥8080>x≥7070>x≥60x<60实训表现30积极参加实训，无迟到、早退情况，认真听讲。正常参加实训，无迟到、早退情况，认真听讲。正常参加实训，无迟到、早退情况，听讲较认真。正常参加实训，无迟到，偶尔早退。缺席实训较多。实训项目运行20在规定时间内按照考核任务完成模型搭建，参数设置正确，且运行结果正确，对于报错信息能够自行排查与改正。在规定时间内按照考核任务完成模型搭建，参数设置正确，运行结果较正确，在老师帮助下修改报错信息。在规定时间内按照考核任务基本完成模型搭建，参数设置基本正确，运行结果部分正确。在规定时间内按照考核任务完成部分模型搭建，参数设置部分有错正确，运行结果出错。未在规定时间内未按照考核任务完成模型搭建，参数设置不正确，无运行结果。实训答辩20回答问题