电力电子技术在电力系统中的应用课程教学大纲

电力电子技术在电力系统中的应用课程教学大

纲

课程中文名称：电力电子技术在电力系统中的应用

课程英文名称：TheApplicationofPowerElectronicsinPowerSystem

课程编号：204T0613

学分：1

学时：16

先修课程：高等数学I（一）/（二）、电路原理II、电机与拖动、电力电子技术I

适用专业：自动化

课程类别：专业拓展课程/选修

使用教材：电力电子技术在电力系统中的应用，戴卫力，费峻涛著。北京：机械工业出

版社，2015。

开课单位：电气与新能源学院

课程简介：

随着电力电子技术和功率半导体集成技术的发展，电力电子器件的性能不断提高，耐压

和功率等级迅速增大，再加上计算机技术和控制技术的发展，使电力电子装置直接用于电力

系统一次回路进行控制成为可能，以现代电力电子技术为核心的电能变换与控制技术已开始

应用「电力系统中的发电、输电、配电与用电的各个环节并得到迅速发展，正在电力的安全、

稳定、高效、灵活的控制中发挥着重:要作用。本课程对用于电力系统的各种类型电力电子装

置的基本原理及其在电力系统控制中的作用进行讨论。

一、课程性质

本课程是自动化专业的专业拓展选修课程，介绍电力电子技术在电力自动化系统中应用

的最新发展，分析讨论电力电子技术在电力自动化系统日应用的基本原理和适用领域。在内

容安排上尽可能避免复杂的理论推导，以定性的方法从物理概念入手对各种新型控制器的结

构、原理进行介绍，主要涉及发电领域的电力电子技术、直流输电、柔性交流输电、电能质

量控制、柔性化用电与负荷特性等内容。

二、课程目标：

课程目标1:通过本课程学习，从电力电子技术在电力自动化系统中应用的内容、方法、

思维多个层面对学生进行价值塑造，帮助学生树立良好的人生观价值观，培养学生的爱国情

怀、创新能力、科学思维和探索习惯。

课程目标2：能将电力电子技术的专业知识和数学模型方法用于发电领域的电力电子技

术、直流输电、柔性交流输电、电能质量控制、柔性化用电与负荷特性等自动化系统专业工

程问题解决方案的比较与综合。

课程目标3：能认识到解决与电力电子技术相关的自动化系统复杂工程问题有多种方案

可选择，通过专业文献阅读、课题研讨、虚拟仿真、实验测试等手段，寻求电力电子装置及

控制系统等可替代的解决方案。

课程目标4：掌握与目力电子技术相关的自动化系统工程设计和产品开发全周期、全流

程的基本设计/开发方法和技术,通过电力电子系统模型构建，对工艺设计、系统参数和设

备指标进行计算，了解影响设计tl标和技术方案的各种因素。

三、课程目标对毕业要求的支撑关系

课程目标对

毕业要求毕业要求指标点毕业要求的

支撑关系

1.4能够将数学、自然科学、工程科学的知识和数学模型方法用于课程目标1

1.工程知识

自动化系统专业工程问题解决方案的比较与综合。课程目标2

23能认识到解决自动化系统工程问题畲多种方案可选择，会通过课程目标1

2.问题分析

文献研究寻求可替代的解决方案。课程目标3

3.设计/开发3.1掌握自动化系统工程设计和产品开发全周期、全流程的基本设课程目标1

解决方案计/开发方法和技术，了解影响设计目标和技术方案的各种因素。课程目标4

四、教学内容及要求

第一章电力系统的柔性化技术

1.教学内容

（1）电力系统柔性化的必要性；

（2）柔性电力技术的概念、分类和应用示例；

（3）了解课程学习方法。

2.重点难点：柔性电力技术的概念。

3.课程思政融入点：柔性电力技术正在电力的安全、稳定、高效、灵活的控制中发挥着

重要作用建设新型电力系统，助力实现“双碳”目标。

4.考核要点：柔性电力技术的概念、电力电子技术的在电力系统中的典型应用等。

5.教学方法：基于雨课堂+翻转课堂混合式教学。

6.作业安排：通过文献或者网络资源查找电力电子技术在电力系统中的典型应用实例。

第二章发电领域的电力电子技术

1.教学内容

（1）整流励磁在现代同步发电机中的应用。

（2）风力发电中的电力电子技术。

（3）可变速抽水蓄能发电技术。

（4）太阳能发电中的电力电子技术。

（5）发电领域其它相关的电力电子技术。

2.重点难点：同步发电机励磁、风力发电、太阳能发电中的电力电子技术。

3.课程周政融入点：了解我国风力发电、太阳能发电等新能源发电的强劲发展现状与辉

宏前景，并接轨国际技术发展趋势，培养学生的爱国情怀和奋发向上的精神，树立能源危机

意识，培养学生的科学探索精神、工程意识。

4.考核要点：现代同步发电机励磁技术新进展、双馈风力发电控制系统、太阳能发电等

分布式电源的并网技术。

5.教学方法：基于雨课堂+翻转课堂混合式教学。

6.作业安排：双馈风力发电中双PWM变换器的工作原理分析，太阳能发电等分布式电

源的并网分析。

第三章直流输电技术

1.教学内容

（1）整流器工作原理。

（2）逆变器工作原理。

（3）直流输电换流技术新发展。

2.重点难点：整流器工作原理、逆变器工作原理。

3.课程思政融入点：总结我国的高压直流输电技术发展史，介绍我国建设的世界上电压

等级最高、输电距离最远、传输容量最大、技术最先进的昌吉-古泉±1100千伏特高压直流

输电工程,培养学生科研自信和爱国情怀，了解大国重器、工匠精神。

4.考核要点：我国典型的常规高压直流输电工程，整流、逆变原理，轻型直流输电技术

发展趋势。

5.教学方法：基于雨课堂+翻转课堂混合式教学。

6.作业安排：分析整流、逆变工作原理，阐述轻型直流输电技术特点。

第四章柔性交流输电

1.教学内容：

（1）输电系统柔性并联补偿。

（2）输电系统柔性串联补偿及混合补偿。

2..重点难点：阻抗控制型、电流控制型、能量控制型并联补偿，阻抗控制型、电压控制

型串联补偿，串并联混合补偿。

3.课程思政融入点：从串并联补偿对交流系统稳定、经济运行的作用等方面介绍，了解关

于电力系统的国家和行业标准，培养学生求真务实精神、工程伦理意识。

4.考核要点：掌握各种补偿装置的基本结构与原理，了解其静态和动态调节特性及其对交

流系统稳定业经济运行的作用。

5.教学方法：基于雨课堂+翻转课堂混合式教学。

6.作业安排：输电系统柔性并联补偿基本结构与原理分析，输电系统柔性串联补偿基本

结构与原理分析，输电系统柔性混合补偿基本结构与原理分析。

第五章电力电子技术与电能质量控制

1.教学内容：

（1）电力谐波抑制技术：

（2）电压波动与闪变的抑制技术：

（3）电压暂降与短时中断抑制技术；

2.重点难点：电力谐波抑制，电压波动与闪变抑制，电压暂降与短时中断抑制。

3.课程思政融入点：从谐波治理、电压波动与闪变抑制、电压暂降与短时中断等方面介绍

电能质量控制，强化学生的绿色电力和工程伦理意识。

4.考核要点：有源电力滤波，功率因数校正，静态无功补偿，动态电压调节器。

5.教学方法：基于雨课堂+翻转课堂混合式教学。

6.作业安排：有源电力滤波原理分析，功率因数校正原理分析，静态无功补偿原理分析,

动态电压调节器原理分析，

第六章柔性化用电与负荷特性

I.教学内容

（1）电力负荷的柔性化;

（2）电力电子类负荷的电磁、机电特性分析。

2.重点难点：电力电子类负荷的电磁机电特性

3.课程思政融入点：采用电力电子新技术使电力负荷柔性化可实现绿色照明、节能降耗、

提高效率、削弱〃温室效应"、减少注入电网的谐波和减少电磁干扰、减少环境污染。树立能

源危机意识和环保意识，培养科学探索精神、专业素养和创新精神，

4.考核要点：绿色照F月，开关电源，变频调速。

5.教学方法：基于雨课堂+翻转课堂混合式教学。

6.作业安排：绿色照明、开关电源、变频调速等典型柔性电力负荷的特点，电力电子类

负荷的电磁与机电特性分析。

学时分配

章节教学内容支撑的课程目标

讲课实验实践

第一章电力系统的柔性化技术21、2

第二章发电领域的电力电子技术21、2、3、4

第三章直流输电技术21、2、3、4

第四章柔性交流输电41、2、3、4

第五章电能质量控制41、2、3、4

第六章柔性化用电与负荷特性21、2、3、4

五、教学内容对课程目标的支撑关系

六、考核方式及成绩评定标准

1.课程考核方式；期末开卷考试占60%,平时成绩占40%。平时成绩包括课堂考勤15%、

课堂讨论5%、课程作业20%。

考核与评价方式

平时成绩（40%）期末考试（60%）

支撑

课程目标课堂课堂课程合计

毕业要求

考勤讨论作业开卷考试

15%5%20%

课程目标155

指标点1.4课程目标2153045

指标点2.3课程目标3102030

指标点3.1课程目标4101020

总分占比％4060100

2.课程考核评分标准

评分标准

课程目标考核要求高于预期达到预期低于预期

优秀良好合格不合格

1.通过本课程学习，从电力电子

技术在电力自动化系统中应用的

内容、方法、思维多个层面对学

课堂考勤

生进行价值塑造，帮助学生树立543<3

课堂讨论

良好的人生观价值观，培养学生

的爱国情怀、创新能力、科学思

维和探索习惯。（5分）

2.能将电力电子技术的专业知识

和数学模型方法用于发也领域的

课堂考勤

电力电子技术、直流输电、柔性

课程作业

交流输电、电能质量控制、柔性41-4536-4027-35<27

课堂讨论

化用电与负荷特性等自动化系统

课程考试

专业工程问题解决方案的比较与

综合。（45分）

3.能认识到解决与电力电子技术

相关的自动化系统复杂工程问题

课堂考勤

有多种方案可选择，通过专业文

课程作业

献阅读、课题研讨、虚拟仿真、27-3024-2618-23<18

课堂讨论

实验测试等手段，寻求电力电子

课程考试

装置及控制系统等可替代的解决