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6013A417电力电子技术

发布日期:2019-04-18  (点击次数:

电力电子技术课程教学大纲

课程名称:

电力电子技术

课程模块编码:

6013A417

总学时数:

48

课内实践学时数:

8

学    分:

3

开课单位:

 

先修课程:

电路、电子技术、电机学、自动控制原理

适用专业:

电气工程及其自动化

 

一、课程性质、目的和任务

电力电子技术课程电气工程及其自动化专业学生必修的专业课程之一。通过本课程的学习,让学生掌握常用电力电子器件的工作原理与使用特性,对相控整流电路、有源逆变电路、交流调压、直流斩波电路以及逆变和变频电路的工作原理与用途等建立清晰的概念,为后续专业课打好必要的基础。主要支撑毕业要求1.22.23.13.24.14.24.3达成。

通过本课程的学习,达到以下教学目标:

1工程知识

掌握必要的电力电子技术基本知识能应用电力电子技术基本知识解决复杂工程技术问题。

2问题分析

能够理解并恰当表述控制工程实际问题找到合适的解决控制工程实际问题的方案与方法。

3设计/开发解决方案

在某些产品或系统的设计开发中能用到电力电子的基本知识设计满足特定需求的产品或系统

4研究

能够采用电力电子技术基本知识对工程问题进行建模和仿真分析研究;能过运用科学方法设计实验方案、获取实验数据。

1 课程教学目标对专业毕业要求的支撑

毕业要求指标点

课程目标

1.2掌握专业基础知识,并能将其用于电气工程领域相关工程问题的推演和分析,得出有意义的结果。

课程目标1:工程知识

掌握必要的电力电子技术基本知识能应用电力电子技术基本知识解决复杂工程技术问题。

2.2能够运用工程科学的基本原理,对电气工程领域的工程实际问题进行识别和准确表达,以满足电气运行维护、工程设计的需要。

课程目标2:问题分析

能够理解并恰当表述控制工程实际问题找到合适的解决控制工程实际问题的方案与方法。

3.1能够综合运用所掌握的专业知识、技术手段和开发工具,设计满足特定需求的产品或系统。

3.2 掌握电气工程设计领域的专业知识、设计方法和工程设计工具,为满足特定需求和标准的电气工程设计项目提供解决方案。

课程目标3:设计/开发解决方案

在某些产品或系统的设计开发中能用到电力电子的基本知识设计满足特定需求的产品或系统

4.1能够针对电气工程领域的实际工程问题进行初步的建模与仿真分析。

4.2能够运用科学方法设计实验方案、搭建实验平台、获取实验数据。

课程目标4:研究

能够采用电力电子技术基本知识对工程问题进行建模和仿真分析研究;能过运用科学方法设计实验方案、获取实验数据。

 

 

二、教学内容及教学基本要求

1章   绪论

1、教学要求

了解电力电子技术的内容,发展及应用。

2、教学内容

第一节 什么是电力电子技术

知识要点:电力半导体器件等基本概念

第二节 电力电子技术的发展史

知识要点:电力电子技术的发展史

第三节 电力电子技术的应用

知识要点:电力电子技术的应用

3、本章重点、难点

本章重点:电力电子技术的应用、电力电子技术的应用

本章难点:电力半导体器件等基本概念

4、本章学时数

本章教学时数:2学时,其中讲课2学时,实验(课内实践、上机)0学时。

2章   电力电子器件

1、教学要求

掌握功率二极管的使用;晶闸管的伏安特性与技术参数;

了解功率二极管作用与特点;功率二极管的作用晶闸管的结构与工作原理;晶闸管的选择与使用;全控型器件结构和工作原理。

2、教学内容

第一节 电力电子器件概述

知识要点:电力电子器件的概念和特征、应用电力电子器件的系统组成、电力电子器件的分类

第二节 不可控器件---电力二极管

知识要点:功率二极管作用与特点、功率二极管的使用、功率二极管的作用。

第三节 半控型器件---晶闸管

知识要点:晶闸管的结构与工作原理、晶闸管的伏安特性与技术参数、晶闸管的选择与使用。

第四节 典型全控型器件

知识要点:全控型器件的结构和工作原理、主要技术特性、应用。

3、本章重点、难点

本章重点:电力电子器件的概念和特征、应用电力电子器件的系统组成、电力电子器件的分类、功率二极管作用与特点、功率二极管的使用、功率二极管的作用、全控型器件的结构和工作原理、主要技术特性、应用。

本章难点:晶闸管的结构与工作原理、晶闸管的伏安特性与技术参数、晶闸管的选择与使用。

4、本章学时数

本章教学时数:5学时,其中讲课5学时,实验(课内实践、上机)0学时。

3章   整流电路

1、教学要求

掌握单相、三相整流电路的工作原理与电路波形图;同步锯齿波触发电路;三相逆变电路工作原理与波形图;变压器漏感对整流电路的影响。

了解单相相控电路的组成、工作原理;对晶闸管整流电路的要求;整流电路换相过程的换相压降的产生原因;晶闸管相控整流电路的供电的直流电动机的机械特性。

2、教学内容

第一节 单相可控整流电路

知识要点:单相半波可控整流电路电阻性、阻感性负载及阻感性负载加续流二极管电路分析及计算;单相桥式全控整流电路电阻性、阻感性负载及阻感性负载加续流二极管电路分析及计算。

第二节 三相可控整流电路

知识要点:三相半波及三相桥式相控整流电路的组成及特点;三相半波及三相桥式相控整流电路的工作原理;三相半波及三相桥式相控整流电路的分析与计算。

第三节 变压器漏感对整流电路的影响

知识要点:考虑变压器漏感的整流电路分析及计算

第四节 电容滤波的不可控整流电路

知识要点:单相、三相不可控整流电路分析

第五节 整流电路的谐波和功率因数

知识要点:谐波和无功功率电路分析

第六节 整流电路的有源逆变工作状态

知识要点:有源逆变的条件、电路分析

第七节 整流电路相位控制的实现

知识要点:同步信号为锯齿波的触发电路分析

3、本章重点、难点

本章重点:单相、三相整流电路的工作原理与电路波形图;同步锯齿波触发电路;三相逆变电路工作原理与波形图;变压器漏感对整流电路的影响。

本章难点:单相、三相整流电路的工作原理与电路波形图。

4、本章学时数

本章教学时数:16学时,其中讲课12学时,实验(课内实践、上机)4学时。

4章   逆变电路

1、教学要求

掌握三相电压型逆变电路的分析与计算;三相电压型、电流型逆变电路的分析与计算;

了解逆变电路的基本工作原理;四种换流方式;单相半桥和全桥电压型逆变电路的工作原理;单相电流型逆变电路的工作原理。

2、教学内容

第一节 换流方式

知识要点:逆变电路的基本工作原理;器件换流、电网换流、负载换流、强迫换流四种换流方式。

第二节 电压型逆变电路

知识要点:单相半桥和全桥电压型逆变电路的工作原理;三相电压型逆变电路的分析与计算。

第三节 电流型逆变电路

知识要点:单相电流型逆变电路的工作原理;三相电流型逆变电路的分析。

3、本章重点、难点

本章重点:单相半桥和全桥电压型逆变电路的工作原理;单相电流型逆变电路的工作原理。

本章难点:三相电压型逆变电路的分析与计算;三相电压型、电流型逆变电路的分析与计算;

4、本章学时数

本章教学时数:6学时,其中讲课6学时,实验(课内实践、上机)0学时。

5章  直流-直流变流电路

1、教学要求

掌握直流斩波基本电路的工作原理;普通晶闸管组成的直流斩波电路的工作原理。

了解直流斩波的工作原理;各种直流斩波基本电路的工作特点;多相多重斩波电路的工作原理及工作特点;间接支流斩波的工作原理;MOSFET整流电路的工作原理。

2、教学内容

第一节 基本斩波电路

知识要点:直流斩波的工作原理;直流斩波基本电路的工作原理;各种直流斩波基本电路的工作特点;普通晶闸管组成的直流斩波电路作用;普通晶闸管组成的直流斩波电路的工作原理;普通晶闸管组成的直流斩波电路应用实例。

第二节 复合斩波电路和多相多重斩波电路

知识要点:多相多重斩波电路的工作原理及工作特点;间接支流斩波的工作原理;MOSFET整流电路的工作原理。

3、本章重点、难点

本章重点:直流斩波基本电路的工作原理;普通晶闸管组成的直流斩波电路的工作原理。

本章难点:普通晶闸管组成的直流斩波电路应用实例。

4、本章学时数

本章教学时数:6学时,其中讲课4学时,实验(课内实践、上机)2学时。

6章  交流-交流变流电路

1、教学要求

掌握单相交流调压电路;三相交流调压电路。

了解交流调功电路;交-交变频电路。

2、教学内容

第一节 交流调压电路

知识要点:交流调压电路电阻性负载电路分析;阻感性负载电路分析与计算

第二节 其他交流电力控制电路

知识要点:交流调功电路分析;交-交变频电路分析。

3、本章重点、难点

本章重点:单相交流调压电路;三相交流调压电路;交流调功电路;交-交变频电路。

本章难点:单相交流调压电路;三相交流调压电路。

4、本章学时数

本章教学时数:6学时,其中讲课4学时,实验(课内实践、上机)2学时。

7章  PWM控制技术

1、教学要求

掌握PWM控制技术的概念及PWM控制的基本原理;异步调制和同步调制的概念及特点;规则采样法的概念及特点。

理解PWM逆变电路的调制法;熟悉单相桥式PWM逆变电路和三相桥式PWM逆变电路的工作原理。

了解PWM逆变电路的谐波情况;PWM跟踪技术。

2、教学内容

第一节 PWM控制的基本原理

知识要点:PWM控制技术的概念及应用;PWM控制的基本原理。

第二节 PWM逆变电路及其控制方法

知识要点:PWM逆变电路及其控制方法。

第三节 PWM跟踪控制技术

知识要点:PWM跟踪技术

3、本章重点、难点

本章重点:PWM控制的基本原理;调制法;单相桥式PWM逆变电路;三相桥式PWM逆变电路;异步调制和同步调制;规则采样法。

本章难点:PWM控制的基本原理;三相桥式PWM逆变电路;PWM跟踪技术。

4、本章学时数

本章教学时数:4学时,其中讲课4学时,实验(课内实践、上机)0学时。

8章  软开关技术

1、教学要求

掌握软开关技术的基本概念,熟悉软开关电路的分类;

了解零电压开关准谐振电路的工作原理。

2、教学内容

第一节 软开关的基本概念

知识要点:软开关技术的基本概念。

第二节 软开关电路的分类

知识要点:各种软开关电路的分类。

第三节 典型的软开关电路

知识要点:零电压开关准谐振电路、谐振直流环、移相全桥型零电压开关PWM电路、零电压转换PWM电路。

3、本章重点、难点

重点:软开关技术的基本概念和软开关电路的分类。

难点:零电压开关准谐振电路。

4、本章学时数

本章教学时数:3学时,其中讲课3学时,实验(课内实践、上机)0学时。

电力电子技术》课程内容及学时分配

知识单元

知识点

理论

学时

实验

学时

教学

目标

序号

描述

序号

描述

1

绪论

1

电力半导体器件等基本概念

2

0

1

2

电力电子技术的发展史

3

电力电子技术的应用

2

电力电子器件

1

电力电子器件的概念和特征、应用电力电子器件的系统组成、电力电子器件的分类

5

0

1、2、4

2

功率二极管作用与特点、功率二极管的使用、功率二极管的作用。

3

晶闸管的结构与工作原理、晶闸管的伏安特性与技术参数、晶闸管的选择与使用。

4

全控型器件的结构和工作原理、主要技术特性、应用

3

整流电路

1

单相半波可控整流电路电阻性、阻感性负载及阻感性负载加续流二极管电路分析及计算;单相桥式全控整流电路电阻性、阻感性负载及阻感性负载加续流二极管电路分析及计算

12

4

1、2、4

2

三相半波及三相桥式相控整流电路的组成及特点;三相半波及三相桥式相控整流电路的工作原理;三相半波及三相桥式相控整流电路的分析与计算

3

考虑变压器漏感的整流电路分析及计算

4

单相、三相不可控整流电路分析

5

谐波和无功功率电路分析

6

有源逆变的条件、电路分析

7

同步信号为锯齿波的触发电路分析

8

实验1:锯齿波同步触发电路

9

实验2:三相全控桥式整流电路

4

逆变电路

1

逆变电路的基本工作原理;器件换流、电网换流、负载换流、强迫换流四种换流方式。

6

0

1、2、4

2

单相半桥和全桥电压型逆变电路的工作原理;三相电压型逆变电路的分析与计算

3

单相电流型逆变电路的工作原理;三相电流型逆变电路的分析。

5

直流-直流变流电路

1

直流斩波的工作原理;直流斩波基本电路的工作原理;各种直流斩波基本电路的工作特点;普通晶闸管组成的直流斩波电路作用;普通晶闸管组成的直流斩波电路的工作原理;普通晶闸管组成的直流斩波电路应用实例

4

2

1、2、4

2

多相多重斩波电路的工作原理及工作特点;间接支流斩波的工作原理;MOSFET整流电路的工作原理

3

实验3:DC-DC变换电路实验

6

交流-交流变流电路

1

交流调压电路电阻性负载电路分析;阻感性负载电路分析与计算

4

2

1、24

2

交流调功电路分析;交-交变频电路分析

7

PWM控制技术

1

PWM控制技术的概念及应用;PWM控制的基本原理

4

0

1、2、3、4

2

PWM逆变电路及其控制方法

3

PWM跟踪技术

8

软开关技术

1

软开关技术的基本概念

3

0

1、2、3、4

2

各种软开关电路的分类

3

零电压开关准谐振电路、谐振直流环、移相全桥型零电压开关PWM电路、零电压转换PWM电路

 

总计

 

 

40

8

 

三、课内实践环节教学安排及要求

序号

实验(实践、上机)项目名称

项目目的及基本要求

学时

实验类型

备注

1

锯齿波同步触发电路

了解锯齿波触发电路的组成;掌握锯齿波触发电路的调试;理解它的工作原理。

2

验证性

必修

2

三相全控桥式整流电路

了解三相全控桥整流电路的组成;掌握三相全控桥整流电路的接线和调试;理解它的工作原理。

4

验证性

必修

3

DC-DC变换电路实验

了解DC-DC变换电路的组成;掌握电路的接线盒调试;理解它的工作原理。

2

验证性

必修

4

三相交流调压电路实验

了解交-交变频电路的组成;掌握电路的接线盒调试;理解它的工作原理。

2

验证性

必修

注:实验类型是指验证性、综合性、设计性,上机、课内实践等项目不需填写本项内容。

 

四、教学手段、方法建议

课程教学以课堂教学、实验教学、课外作业、综合讨论、网络课程等共同实施。主要采用启发式教学法、项目驱动法、案例教学法、模块化教学法、翻转课堂等。

本课程课堂教学流程如图1所示。

五、课程考核方式及要求

本课程考核内容为支撑毕业要求对应的课程目标,主要考查毕业要1.22.23.13.24.14.24.3所对应的课程目标的达成情况。

(一)考核内容

电力电子器件基础知识、直流电路、逆变电路、直流-直流变换电路、交流-交流变换电路、软开关技术、PWM控制技术等相关专业知识的应用,以及复杂工程问题的分析问题和解决问题能力等。

(二)考核方式

1.考核方式:考试(√);考查(  

2.成绩评定:

计分制:百分制(√);五级分制();两级分制( 

3.总评成绩构成:

采用(N+2考核模式:笔记考核(10)%;过程考核(40)%;结课考核(50)%

其中过程考核构成:随堂测试(40)%;习题作业(20)%;课堂表现(20)%;考勤考纪(20)%等。

六、课程教学目标达成情况评价分析

1. 定量评价

 

需要根据公式逐步计算出每项课程教学目标的达成度。

2. 定性分析

需要针对课程教学目标以及毕业要求分析以下内容:

1)上次评价中存在的问题,这次改进的情况;

2)该课程目前存在的问题,以及后续教学过程需要改进的措施。

七、建议教材及参考资料

建议教材:

《电力电子技术》,王兆安主编,机械工业出版社,2009年版

参考资料:

1.《电力电子技术基础》,应建平主编,机械工业出版社2003年版

2.《电力电子应用技术》,莫正康主编,机械工业出版社,2003年版

八、课程教学目标毕业要求关系

毕业要求

指标点

电力电子技术

1.工程知识:能够将数学、自然科学、工程基础、专业基础和专业知识用于解决电气工程及相关领域的复杂工程问题。

1.1 能够运用数学、自然科学和工程基本知识对电气工程领域相关工程问题进行识别、准确表达、分析或求解

 

1.2掌握专业基础知识,并能将其用于电气工程领域相关工程问题的推演和分析,得出有意义的结果

H

1.3 掌握电气工程领域的专业知识,能够对电气工程领域复杂工程问题的数学模型或解决方案进行比较、综合、优选,并提出改进思路

 

2.问题分析:能够应用数学、自然科学和工程科学的基本原理,识别、表达、并通过文献查阅、研究分析电气工程领域的复杂工程问题,获得有效结论。

2.1能够运用数学、自然科学和工程科学的基本原理对电气工程领域复杂工程问题进行数学建模、求解或机理分析

 

2.2能够运用工程科学的基本原理,对电气工程领域的工程实际问题进行识别和准确表达,以满足电气运行维护、工程设计的需要

H

2.3能够运用电气工程专业知识对复杂工程问题进行分解、分析和钻研,并结合文献研究得出有效结论

 

3.设计/开发解决方案:针对电气工程相关领域的复杂工程问题,设计满足特定需求的系统、单元(部件)或工艺流程,并能够在设计环节中体现创新意识,考虑社会、健康、安全、法律、文化以及环境等因素。

3.1能够综合运用所掌握的专业知识、技术手段和开发工具,设计满足特定需求的产品或系统。

H

3.2掌握电气工程设计领域的专业知识、设计方法和工程设计工具,为满足特定需求和标准的电气工程设计项目提供解决方案。

H

3.3在电气工程相关领域复杂工程问题设计过程中,体现创新意识,考虑社会、健康、安全、法律、文化以及环境等因素。

 

4.研究:能够基于科学原理并采用科学方法对电气工程领域的复杂工程问题进行研究,包括设计实验、分析与解释数据、并通过信息综合得到合理有效的结论。

4.1能够针对电气工程领域的工程实际问题进行初步的推理、建模与仿真分析。

H

4.2能够运用科学方法设计实验方案、搭建实验平台、获取实验数据。

H

4.3能够对实验结果进行合理分析、解释,通过信息综合得出合理有效的结论,完善解决方案,并反馈到工程设计和实践中。

 

5.使用现代工具:能够针对电气工程及相关领域的复杂工程问题,开发、选择与使用恰当的技术、资源、现代工程工具和信息技术工具,包括对复杂工程问题的预测与模拟,并能够理解其局限性。

5.1具有计算机熟练应用和电气图纸绘制的技能。

 

5.2熟悉C语言、MATLAB、STEP7、PROTEUS、KEIL等软件仿真和在线硬件仿真工具的运用,能对工程问题进行模拟和预测,并理解其局限性。

 

5.3能够根据工程实际问题检索文献、查询资料、合理选择技术。

 

6.工程与社会:能够基于电气工程领域的背景知识进行合理分析,评价复杂工程问题的解决方案对社会、健康、安全、法律以及文化的影响,并理解应承担的责任。

6.1了解电气工程技术的发展现状与趋势,具有工程实习和社会实践的经历。

 

6.2 认识工程问题与社会伦理道德联系,树立正确的工程伦理道德观,具备高度的责任感从事工程活动。

 

6.3能够评价电气工程领域工程实际问题的解决方案对社会、健康、安全、法律以及文化的影响,并能正确理解由于这些影响所应当承担的责任。

 

7.环境和可持续发展:针对电气工程及相关领域的复杂工程问题,能够分析和评价工程实践对环境、社会可持续发展的影响。

7.1理解电气产品及工程项目运行对环境和社会可持续发展可能产生的影响。

 

7.2能够从经济效益、社会效益、利用效率、污染以及安全隐患多个方面贯彻环境保护和社会可持续发展的理念。

 

7.3理解电气工程及相关领域的工程实践活动对环境和社会的双重性,判断其可能对人类和环境造成损害的隐患。

 

8.职业规范:具有人文社会科学素养,社会责任感,能够在工程实践中理解并遵守工程职业道德和规范,履行职责。

8.1 具有人文知识、思辨能力和科学精神。

 

8.2了解国情,理解社会主义核心价值观,维护国家利益,具有推动民族复兴和社会进步的责任感。

 

8.3能够在工程实践中理解并遵守工程职业道德和规范,履行职责。

 

9.个人和团队:具有团队精神,能够在多学科背景下的团队承担个体、团队成员以及负责人的角色。

9.1对企业运作的模式有认知能力。

 

9.2 能够主动与其他学科的成员合作,胜任团队成员的角色与责任。

 

9.3 具有技术团队的构建、运行、协调和负责的能力。

 

10.沟通:能够就电气工程及其相关领域的复杂工程问题与业界同行及社会公众进行有效沟通和交流,包括撰写报告和设计文稿、陈述发言、清晰表达或回应指令,并具备一定的国际视野,能够在跨文化背景下进行沟通和交流。

10.1 具备就电气工程及其相关领域的工程实际问题进行人际交往和口头表达的能力。

 

10.2 具有撰写设计文稿、技术总结报告及项目申请报告的能力。

 

10.3 具备一定的外文文献阅读、理解能力和外语交流和沟通能力。

 

11.项目管理:理解并掌握工程管理与经济决策方法,并能在多学科环境中应用。

11.1 了解电气工程领域工程管理与经济决策基本知识,理解并掌握相应的工程管理与经济决策方法

 

11.2 能够在多学科环境中应用工程管理与经济决策方法进行工程设计与实践

 

11.3 具有初步的项目实施过程中的运行和管理能力

 

12.终身学习:具有自主学习和终身学习的意识,有不断学习和适应发展的能力。

12.1有积极向上的价值观,具备自主学习和终身学习的意识。

 

12.2掌握自主文献检索、资料查询及运用现代信息技术跟踪并获取相关信息的基本方法。

 

12.3能够针对个人或职业发展的需求,采用合适的方法自主学习、自我完善、可持续发展。

 

 

九、大纲说明

本教学大纲是根据《辽宁科技学院课程教学大纲管理办法》的要求而编制,教师在实际教学中可以根据教学条件应用多媒体等教学手段以提高教学质量、教学进度、教学效果及教学内容等。

 

     人:樊爱龙

参加研讨人员:姚颖、鲁永久

     人:关大陆

     人:赵双元

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