《电力电子技术》教学大纲

《电力电子技术》教学大纲适用范围：202X版本科人才培养方案课程代码：05156161课程性质：专业必修课学分：3学分学时：48学时（理论40学时，实验8学时）先修课程：电路原理、模拟电子技术A、数字电子技术A等后续课程：新能源发电技术A适用专业：智能电网信息工程开课单位：电气工程与自动化学院一、课程说明《电力电子技术》是智能电网信息工程专业的一门学科基础必修课程。本课程主要传授电力电子技术基本知识、基本电路与分析计算方法，为学习其他有关课程及以后从事技术工作打下必要的基础。本课程注重基本电路的深入学习，强调培养运用电力电子基础理论知识解决生产实际中问题的能力，兼顾新技术、新工艺及其发展方向的介绍，培养“厚基础、宽口径、高素质、强能力”的人才。二、课程目标通过本课程的学习，使学生达到如下目标：课程目标1：掌握电力电子技术的基本概念；掌握电力电子器件的结构、原理、特性和使用方法，能够合理地选择电力电子器件；掌握基本电力电子电路的结构、工作原理和波形分析；掌握PWM技术和软开关技术的基本原理。课程目标2：能够依据电力电子技术的分段线性分析的基本思想，对电力电子电路进行工作原理和输出波形的分析以及参数的计算；能够正确完成基本电力电子装置的实验和调试；能够从实际应用的角度去分析工程需求，提高动手和分析设计能力。课程目标3：能够就电力电子技术系统设计撰写研究报告和设计文件；同时具有一定交流能力，能够就实际电力电子电路的问题和同学、老师进行有效沟通和交流，包括文献查找、发言陈述和清晰表达。三、课程目标与毕业要求《电力电子技术》课程教学目标对智能电网信息工程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撑强度1.工程知识1.4能够综合运用智能电网信息工程专业知识，通过对拟定方案的交流、比较和优化，解决复杂工程问题。课程目标1：掌握电力电子技术的基本概念；掌握电力电子器件的结构、原理、特性和使用方法，能够合理地选择电力电子器件；掌握基本电力电子电路的结构、工作原理和波形分析；掌握PWM技术和软开关技术的基本原理。H2.问题分析2.2能够用数学、自然科学等相关基本原理，对本专业领域复杂工程问题进行分析，获得多种解决方案。课程目标2：能够依据电力电子技术的分段线性分析的基本思想，对电力电子电路进行工作原理和输出波形的分析以及参数的计算；能够正确完成基本电力电子装置的实验和调试；能够从实际应用的角度去分析工程需求，提高动手和分析设计能力。H4.研究4.2能够结合智能电网信息工程问题的具体需求，应用科学原理并采用科学方法选择研究路线，设计可行的实验方案。课程目标3：能够就电力电子系统技术设计撰写研究报告和设计文件；同时具有一定交流能力，能够就实际电力电子电路的问题和同学、老师进行有效沟通和交流，包括文献查找、发言陈述和清晰表达。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、基本要求与学时分配1.理论部分理论部分的教学内容、基本要求与学时分配见表2。表2教学内容、基本要求与学时分配教学内容教学要求，教学重点难点理论学时实验学时对应的课程目标1.绪论1.1什么是电力电子技术1.2电力电子技术的发展史1.3电力电子技术的应用教学要求：使学生掌握电力电子技术的基本概念和电力变换分类；了解电力电子技术的发展与应用。重点：电力电子技术的基本概念。难点：电力变换技术的分类。212电力电子器件2.1电力电子器件概述2.2不可控器件2.3半控型器件2.4典型全控型器件及其他器件教学要求：使学生了解电力电子器件的概念与特征；了解电力电子系统的组成；掌握不可控器件-电力二极管的工作原理与基本特性；掌握半控型器件-晶闸管的各种参数，能够根据实际应用计算所需晶闸管的参数；掌握四种典型全控型器件的工作原理与基本特性。重点：半控型器件-晶闸管的各种参数，能够根据实际应用计算所需晶闸管的参数。难点：能够根据实际应用计算所需晶闸管的参数。421、23.整流电路3.1单相整流电路3.2三相可控整流电路3.3变压器漏感对整流电路的影响3.4整流电路的有源逆变3.5整流电路的相位控制教学要求：使学生了解整流电路的分类与电路结构；掌握触发角等物理概念；对变流电路的分段线性的特征有所认知；掌握单相可控整流电路和三相可控整流电路的组成和工作原理，能够根据控制信息和负载特性对输出波形进行分析和参数计算，并根据计算结果进行器件选择；了解变压器漏感对整流电路造成影响的原因；了解整流电路的有源逆变工作状态，掌握整流电路发生有源逆变的条件。重点：单相可控整流电路和三相可控整流电路的组成和工作原理，能够根据控制信息和负载特性对输出波形进行分析和参数计算，并根据计算结果进行器件选择。难点：能够根据控制信息和负载特性对输出波形进行分析和参数计算，并根据计算结果进行器件选择。1821、2、34.逆变电路4.1换流方式4.2电压型逆变电路4.3电流型逆变电路教学要求：使学生了解四种换流方式；能够对典型电路的换流方式进行分析；掌握电压型逆变电路的特点、组成、工作原理与输出波形；了解电流型逆变电路的特点、组成。重点：电压型逆变电路的特点、组成、工作原理与输出波形。难点：电压型逆变电路的工作原理与输出波形；根据器件的控制规律分析推断输出电压的波形。51、2、35.直流斩波电路5.1基本斩波电路5.2隔离直流变换电路教学要求：使学生理解和掌握降压斩波电路和升压斩波电路的组成、工作原理与输出特性；隔离直流-直流变换电路的组成、工作原理。掌握能够利用升降压斩波电路的工作原理对输出波形进行分析计算。重点：降压斩波电路和升压斩波电路的组成、工作原理与输出特性。521、2、36.交流-交流变流电路6.1单相交流调压电路6.2单相交流调功电路教学要求：使学生了解单相交流调压电路的组成、工作原理与输出波形；交流调压、交流调功电路和交流电力电子开关的概念和工作原理；能够对单相交流调压电路在不同负载、不同控制情况下的输出波形进行分析，对输出功率等进行定量计算。重点：能够对单相交流调压电路在不同负载、不同控制情况下的输出波形进行分析，对输出功率等进行定量计算。221、2、37.PWM控制技术7.1PWM控制7.2PWM逆变电路教学要求：使学生了解PWM控制的概念和基本原理；了解PWM在单相桥式逆变电路及控制方法；能够区别单极型调制和双极性调制,理解不同调制方式下载波与调制信号的比较与输出波形的关系。重点：PWM控制技术的基本原理。21、28.软开关技术8.1软开关技术教学要求：使学生了解软硬开关的概念，能够区分软硬开关的工作过程。重点：软硬开关的工作过程。21、2合计4082.实验部分实验部分的教学内容、基本要求与学时分配见表3。表3实验项目、实验内容与学时实验项目实验内容和要求实验学时对应的课程目标1.SCR/GTR/GTO/MOSFET/IGBT特性实验实验内容：1.晶闸管（SCR）特性实验；2.可关断晶闸管（GTO）特性实验；3.功率场效应管（MOSFET）特性实验；4.大功率晶体管（GTR）特性实验；5.绝缘双极型晶体管（IGBT）特性实验。实验要求：了解各类电力电子器件结构特点、应用场合，掌握电力电子器件的定义、功能，掌握电力电子器件的使用方法。212.锯齿波同步触发电路的单相桥式半控整流电路实验实验内容：1.锯齿波同步触发电路调试；2.单相桥式半控整流电路带电阻性负载；3.单相桥式半控整流电路带电感性负载。实验要求：了解触发电路基本组成，分析触发电路结构设计合理性，掌握单相桥式半控整流电路工作原理。223.基于IGBT的斩波器电路实验实验内容：1.斩波器触发信号的调试；2.降压斩波器电路连接、调试和输出测试。实验要求：了解降压斩波器电路工作原理，掌握降压斩波器电路调试和输出波形。224.单相交流调压与调功电路的性能实验实验内容：1.单相交流调压触发电路的测试；2.单相交流调压电路带电阻性的测试；3.单相交流调压电路带感性负载的测试。实验要求：了解单相交流电路连接，掌握电路调试和输出波形。22合计8五、教学方法及手段本课程以课堂讲授为主，结合讨论、案例、视频资源共享、实验等教学手段完成课程教学任务和相关能力的培养。学生比较全面地理解电力电子技术电路分析的基本方法与工作原理，在掌握对变流电路的分段线性的特征分析方法基础上，具有进行电力电子技术典型电路的初步分析能力。以“少而精”为原则，精选教学内容，精讲多练；安排习题课，巩固课堂所学知识；在实验教学环节中，通过启发式教学、讨论式教学，加深学生对电力电子技术的基本理论、基本知识的理解和基本技能的掌握。培养学生自主学习能力、实际动手能力，激发学生的创新思维。六、课程资源1.推荐教材：（1）王兆安.电力电子技术（第5版）[M].北京:机械工业出版社,2018.2.参考书：（1）王兆安.电力电子技术（第四版）[M].北京:机械工业出版社,2017.（2）崔晶.电力电子技术项目教程[M].成都:西南交通大学出版社,2017.（3）徐德鸿.电力电子技术[M].北京:科学出版社,2018.（4）阮新波.电力电子技术[M].北京:机械工业出版社出版时间,2021.3.期刊文章：（1）陈亦文,江加辉等.单相电流型PWM逆变技术综述[J].电源学报,2017,15(01):111-118.（2）袁义生.电力电子电路PCB电场串扰及屏蔽研究[J].电子器件,2020,43(06):1215-1221.（3）张逸成.电力电子设备传导噪声抑制措施研究综述[J].电工技术学报,2017,32(14):77-86.（4）任明炜.弱电网下并网逆变器电流控制策略的研究[J].电力电子技术,2019,53(07):107-110.（5）GuannanLou.Animprovedcontrolstrategyofvirtualsynchronousgeneratorundersymmetricalgridvoltagesag[J].InternationalJournalofElectricalPowerandEnergySystems,2020,121:115-135.4.网络资源：（1）蒋启龙.电力电子技术.2021年9月，/course/SWJTU-1002526018（2）王明彦.电力电子技术.2018年7月，/course/HIT-1002540001七、课程考核对课程目标的支撑课程成绩由过程性考核成绩和期末考核成绩两部分构成，具体考核/评价细则及对课程目标的支撑关系见表4。表4课程考核对课程目标的支撑考核环节占比考核/评价细则课程目标123过程性考核测验16（1）根据课堂出勤情况和测验情况进行考核，满分100分。（2）以平时考核成绩乘以其在总评成绩中所占的比例计入课程总评成绩。√√√664实验12（1）根据每个实验的实验操作完成情况和实验报告质量单独评分，满分100分；（2）每次实验单独评分，取各次实验成绩的平均值作为此环节的最终成绩。（3）以实验成绩乘以其在总评成绩中所占的比例计入课程总评成绩。√12作业12（1）主要考核学生对各章节知识点的复习、理解和掌握程度，满分100分；（2）每次作业单独评分，取各次成绩的平均值作为此环节的最终成绩。（3）以作业成绩乘以其在总评成绩中所占的比例计入课程总评成绩。√√√552期末考核60（1）卷面成绩100分，以卷面成绩乘以其在总评成绩中所占的比例计入课程总评成绩。（2）主要考核电力变换的基本电路结构形式、不同负载工作情况、电力电子器件的选择以及典型电路工作原理等内容。（3）考试题型为：选择题、填空题、简答题、绘图题和分析计算题等。√√√252510合计：100分364816八、考核与成绩评定1.考核方式及成绩评定考核方式：本课程主要以测验、实验、作业、期末考试等方式对学生进行考核评价。考核基本要求：考核总成绩由期末试卷成绩和过程性考核成绩组成。其中：期末试卷成绩为100分（权重60%），试题类型为填空题、选择题、判断题、简答题、计算题和分析题等类型，试卷中基本知识、基本理论、基本技能的试题分值不超过50%，综合应用题、分析题不低于50%；测验、实验、作业等过程性考核成绩为100分（权重40%）；过程性考核和考试试题分值分配应与教学大纲各章节的学时基本成比例。2.过程性考核成绩的标准过程性考核方式重点考核内容、评价标准、所占比重见表5。表5过程性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测验40阶段性考试平均成绩。阶段性考试平均成绩。阶段性考试平均成绩。阶段性考试平均成绩。阶段性考试平均成绩。作业30布置作业平