电力电子技术教学大纲(2012)

66电力电子技术PowerElectronicTechnology适用范围：2012本科人才培养方案课程编号：0904108030学分：3.5学分学时：56学时（其中：理论44学时，实验10学时，讨论、习题2学时）先修课程：电路理论、模拟电子技术、数字电子技术、电机及电力拖动基础适用专业：电气工程及其自动化建议教材：《电力电子技术》（第5版），王兆安刘进军主编，机械工业出版社，2009开课单位：电子与电气工程学院一、课程的性质与任务课程性质：本课程是电气工程及其自动化专业的一门专业平台必修课，理论性和实践性并重，是本专业一门主干课和学科基础课。课程任务：本课程为培养既具备较强实践能力，又具有一定创新能力的电气工程领域应用型工程技术人才奠定专业基础。通过本课程的教学，使学生熟悉晶闸管元件和目前常用的新型全控器件的原理及基本特性，掌握可控整流电路、触发电路、晶闸管有源逆变电路、交流调压、直流斩波以及变频电路等多种新型电力变换电路及控制方法，使学生对典型电力电子电路及系统具备一定的分析、设计和计算能力，同时也为学习后续专业课程打下理论实践基础。二、课程的基本内容及要求（一）绪论1．教学内容电力电子技术概念及分类、电力电子技术与相关学科的关系、电力电子技术的发展史、电力电子技术的应用。2．课程重点、难点重点：电力电子技术的概念及分类。难点：电力电子技术与相关学科的关系。3．教学要求熟悉电力电子技术的概念及电力变换的分类；了解电力电子技术与相关学科的关系；了解电力电子技术的发展史及其应用。（二）电力电子器件671．教学内容电力电子器件的概念及其特征；电力电子系统的组成；电力电子器件的分类；电力二极管、晶闸管、门极可关断晶闸管（GTO）、电力晶体管(GTR)、电力场效应晶体管（电力MOSFET、绝缘栅双极型晶体管（IGBT）的工作原理、基本特性、主要参数以及选择和使用中注意的问题；功率集成电路与集成电力电子模块的概念及其发展趋势；电力电子器件的驱动、保护和串并联等问题。2．课程重点、难点重点：晶闸管、电力MOSFET、IGBT的工作原理、基本特性、主要参数及其选择和使用中注意的问题。难点：电力MOSFET、IGBT的工作原理；晶闸管、GTO、电力MOSFET、IGBT的动态特性；电导调制效应。3．教学要求（1）掌握晶闸管、GTO、电力MOSFET、IGBT的工作原理、基本特性、主要参数及其选择和使用中注意的问题；（2）理解电导调制效应形成的原理；（3）了解电力二极管、GTR的工作原理、基本特性及其主要参数；（4）了解电力二极管和晶闸管的派生器件；（5）了解功率集成电路与集成电力电子模块的概念及其发展趋势；（6）理解电力电子器件的驱动电路和保护电路的工作原理。（三）整流电路1．教学内容单相半波可控整流电路、单相桥式全控整流电路、三相半波可控整流电路、三相桥式全控整流电路的原理与分析计算及各种负载对整流电路工作情况的影响；变压器漏抗对整流电路的影响；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；用于晶闸管可控整流电路等相控电路的相位控制的实现。2．课程重点、难点重点：电力电子电路作为分段线性电路进行分析的基本思想；单相全控桥式整流电路和三相全控桥式整流电路的原理分析与计算、各种负载对整流电路工作情况的影响；换相压降、重叠角的概念及相关的计算；谐波和功率因数的概念及单相全控桥式整流电路和三相全控桥式整流电路的功率因数分析；可控整流电路的有源逆变工作状态。难点：三相半波可控整流电路、三相桥式全控整流电路的原理与分析计算及各种负载对整流电路工作情况的影响；整流电路的有源逆变工作状态；用于晶闸管可控整流电路等相控电路的相位控制的实现。3．教学要求68（1）重点掌握电力电子电路作为分段线性电路进行分析的基本思想、单相全控桥式整流电路和三相全控桥式整流电路的原理分析与计算、各种负载对整流电路工作情况的影响。（2）与整流电路相关的一些问题，包括：1）变压器漏抗对整流电路的影响，重点建立换相压降、重叠角等概念，并掌握相关的计算，了解漏抗对整流电路工作情况的影响。2）整流电路的谐波和功率因数分析，重点掌握谐波的概念、单相全控桥式整流电路和三相全控桥式整流电路产生谐波情况的定性分析，功率因数分析的特点、单相全控桥式整流电路和三相全控桥式整流电路的功率因数分析。（3）可控整流电路的有源逆变工作状态，重点掌握产生有源逆变的条件、三相可控整流电路有源逆变工作状态的分析、逆变失败及最小逆变角的限制等。（4）对于晶闸管的触发电路，重点熟悉锯齿波移相的触发电路的原理，了解集成触发芯片及其组成的三相桥式全控整流电路的触发电路，建立同步的概念，掌握同步电压信号的选取方法。（四）逆变电路1．教学内容逆变的概念及逆变电路的基本工作原理；换流的概念及换流方式的分类；逆变电路的分类；电压型逆变电路特点、单相电压型逆变电路及三相电压型逆变电路；电流型逆变电路的特点、单相电流型逆变电路和三相电流型逆变电路；串联二极管式晶闸管逆变电路的换流过程分析。2．课程重点、难点重点：逆变的概念及逆变电路的基本工作原理；换流的概念及换流方式的分类；三相电压型逆变电路、三相电流型逆变电路的特点及工作原理分析。难点：负载换流的原理；三相电压型逆变电路的原理；单相电流型逆变电路原理，串联二极管式晶闸管逆变电路的换流过程分析。3．教学要求（1）掌握逆变的概念及逆变电路的基本工作原理；（2）熟悉换流的概念及换流方式的分类；（3）掌握电流型和电压型逆变电路的概念和特点；（4）掌握单相电压型半桥逆变电路的原理，了解单相电压型全桥逆变电路原理；熟悉三相电压型桥式逆变电路原理及其波形分析；了解三相电压型桥式逆变电路输出电压的分析；（5）了解并联谐振式逆变电路原理；熟悉三相电流型逆变电路原理；（6）了解串联二极管式晶闸管逆变电路的换流过程。（五）直流-直流变流电路691．教学内容降压斩波电路；升压斩波电路；升降压斩波电路；Cuk斩波电路；正激电路；半桥电路。2．课程重点、难点重点：降压斩波电路在电流连续情况下的原理及计算；斩波电路的控制方式；升压斩波电路的基本原理及计算；正激电路原理分析；半桥电路原理分析。难点：升降压斩波电路；Cuk斩波电路；正激电路；半桥电路。3．教学要求（1）熟悉斩波电路的三种控制方式；（2）掌握降压斩波电路在电流连续情况下的原理及计算；了解其在电流断续时的分析计算；（3）掌握升压斩波电路的基本原理及计算；（4）了解升降压斩波电路和Cuk斩波电路的原理及计算；（5）熟悉正激电路原理和半桥电路原理分析。（六）交流-交流变流电路1．教学内容交流-交流变流电路的分类及基本概念；单相交流调压电路；三相调压电路的基本构成和基本工作原理；交流调功电路和电力电子开关的基本概念；晶闸管相位控制的交-交变频电路。2．课程重点、难点重点：交流-交流变流电路的分类及基本概念；单相交流调压电路带电阻负载和阻感负载的工作原理分析及计算；单相交-交变频电路的电路构成、基本工作原理；三相交-交变频电路的电路接线方式；交-交变频电路的特点及其应用。难点：单相交流调压电路带阻感负载的工作原理分析及计算；单相交-交变频电路的电路构成、基本工作原理及输入输出特性；三相交-交变频电路的输入输出特性。3．教学要求（1）掌握交流-交流变流电路的分类及基本概念；（2）掌握单相交流调压电路带电阻负载和阻感负载的工作原理分析及计算；了解斩控式交流调压电路的工作原理；了解单相交流调压电路的谐波情况；（3）了解三相调压电路的基本构成和基本工作原理；（4）熟悉交流调功电路和电力电子开关的基本概念；了解交流调功电路的基本原理；（5）掌握单相交-交变频电路的电路构成、基本工作原理及输入输出特性；了解单相交-交变频电路的工作状态及其调制方法；（6）熟悉三相交-交变频电路的电路接线方式、特点及其应用；了解三相交-交变频电路的输入输出特性。70（七）PWM控制技术1．教学内容PWM控制技术的概念及应用；PWM控制的基本原理；PWM逆变电路及其控制方法；PWM跟踪技术。2．课程重点、难点重点：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。难点：PWM控制的基本原理；三相桥式PWM逆变电路；PWM跟踪技术。3．教学要求（1）掌握PWM控制技术的概念及PWM控制的基本原理；（2）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；（3）掌握异步调制和同步调制的概念及特点；掌握规则采样法的概念及特点；（4）了解PWM逆变电路的谐波情况；（5）了解PWM跟踪技术。（八）软开关技术1．教学内容软开关技术的基本概念；各种软开关电路的分类；零电压开关准谐振电路。2．课程重点、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。3．教学要求（1）掌握软开关技术的基本概念，熟悉软开关电路的分类；（2）了解零电压开关准谐振电路的工作原理。三、课程学时分配教学章节理论实践（验）讨论、习题一、绪论2二、电力电子器件8三、整流电路1262四、逆变电路6五、直流-直流变流电路42六、交流-交流变流电路6271四、大纲说明1.本课程主要采用多媒体教学，辅以传统教学手段。2.本课程建议选用的教材是机械工业出版社2009年出版的王兆安、刘进军主编的《电力电子技术》（第5版），该书是在普通高等教育“九五”国家重点教材，是“十一五”国家级规划教材；3.本课程的先修课程为电路理论、模拟电子技术、数字电子技术、电机及电力拖动基础等，后续课程为电力拖动自动控制系统、毕业设计等；4.本课程的实验部分为课内实验，与理论授课同步进行。五、课程考核考核方式和考核时间：本课程考核方式为考试，考核形式采用闭卷笔试，考试时间120分钟。考核基本要求：本课程的成绩由期末考试成绩、实验成绩和平时成绩三部分组成。其中期末考试卷面成绩100分，占总成绩的70％，实验成绩占20%，平时成绩（考勤、作业）占10%。试卷每部分内容的分值大致按学时比例分配，题型有填空题、简答题、判断题、选择题、计算题、分析题、设计题等可选，每份试卷要求题型不少于四种，试卷中考查学生基本知识、基本理论、基本技能的试题分值占70%左右，比较灵活且有一定难度，重点考查学生综合应用能力的试题分值占30%左右。实验课程的具体考核方式见《电力电子技术实验教学大纲》。六、参考书目1.《半导体变流技术》，莫正康主编，机械工业出版社，2003年；2.《电力电子学》，陈坚主编，高等教育出版社，2002年；3.《现代电力电子器件及其应用》，华伟周文定主编，清华大学出版社，2002年。制订人：张凤蕊审订人：田斐批准人：朱清慧2012年8月七、PWM控制技术4八、软开关技术2合计44102