《電力電子技術B》課程教學大綱（本科）

1、電力電子技術B(Power Electronic Technology)課程代碼：05410098學分：2.0學 時：32 （其中：課題教學學時：26實驗學時：6上機學時：0）先修課程：電路原理、電子學、自動控制理論適用專業(yè)：電子信息工程、電子信息科學與技術教 材：電力電子技術，王兆安、劉進軍，機械工業(yè)出版社，第5版，2013.01一、課程性質與課程目標（-）課程性能：電力電子技術是電機信息工程專業(yè)、電子信息科學與技術專 業(yè)的一門理論性與實踐性很強的專業(yè)選修課。該課程是弱電與強電之間的接口，通過本 課程可將先修的電路原理、電子學、自動控制原理等知識與工程實際相結合，拓寬電子 技術的知識面。（二

2、）課程目標：本課程學習的主要內容包括現(xiàn)代功率器件工作原理、應用特點， 基本電力電子變換電路工作原理，電力電子電路的控制方法三大局部。通過本課程的教 學，使得學生在掌握信息電子器件、電路的基礎上，了解電力電子器件、電路及相關技 術，拓寬電子信息科學與技術專業(yè)學生的知識面，可為學生畢業(yè)后從事功率變換器設計、 電源制造及電機驅動控制等相關領域工作打下理論及實踐基礎。具體目標包括：（1）知識方面電力電子技術課程主要介紹電力電子器件及電路的基本原理、基本構成以及對 應的控制方法。主要涉及現(xiàn)代功率器件的工作原理及應用特性，四種電能變化形式對應 的基本電力電子電路構成及工作原理，電力電子電路常用的PWM控制

3、技術以及電力電 子裝置的具體應用，包括：掌握現(xiàn)代電力電子器件的基本原理及應用特性（重點掌握功率二極管、SCR、 MOSFET 以及 IGBT 等）；掌握整流電路、逆變電路、直流-直流斬波電路、交流-交流變流電路的構成及工作原理;了解BUCK電路、BUCK-BOOST電路的優(yōu)缺點。在實際工業(yè)生產(chǎn)中的應用。2、實驗主要內容1）自行設計BUCK降壓電路、BUCK-BOOST升降壓電路的電路圖。2）根據(jù)以上設計，連接實驗電路；3）用萬用表測量輸入、輸出電壓。用示波器測量流過MOSFET開關管的電流 波形，流過二極管、電感的電流波形；4）用示波器測量PWM波形信號，并計算占空比、頻率。3、重難點1）測得

4、各個電流的波形和理論的波形有無差異，并分析存在差異的原因；2）分析這兩種斬波電路的優(yōu)缺點。實驗三、單相交流調壓電路實驗1、實驗目的1）加深理解單相交流調壓電路的工作原理；2）加深理解單相交流調壓電路帶電感性負載對脈沖及移相范圍的要求；了解KC05晶閘管移相觸發(fā)器的原理和應用。2、實驗主要內容1）KC05集成晶閘管移相觸發(fā)器調試；2）單相交流調壓器帶電阻性負載，用示波器記錄各觸發(fā)角a的電壓波形；3）單相交流調壓器帶阻感性負載時，用直流伏安法測出電阻，用交流伏安法測 出電感，計算出阻抗角。用示波器記錄a0、a=、a三種情況下負載兩 端電壓和流過負載的電流波形。3、重難點阻感性負載時，a角與0角相應

5、關系的變化對調壓器工作的影響。注：本課程為專業(yè)選修課，授課對象為大三學生，實驗類型主要包括驗證性實驗、 綜合性實驗和設計性實驗，均需要提交實驗報告，實驗報告主要包括實驗目的，要求和 內容，波形或者數(shù)據(jù)的分析，以及運行結果，思考題的回答。四、學時分配及教學方法注：1.課程實踐學時按相關專業(yè)培養(yǎng)計劃列入表格;章（按序填寫）教學形式及學時分配主要教學方法支撐的課程目標講 課實 驗上 機課 外第一章緒論2講授、案例、討論1.1第二章電力電子器件6講授、演示1.1,2.1第三章整流電路62講授、案例、實驗1.2, 2.2, 2.3, 2.5第四章逆變電路2講授、比照、演示1.2, 2.2, 2.5第五章

6、直流-直流變流電路22講授、實驗1.2, 2.2, 2.3第六章 交流-交流變流電路42講授、比照、實驗1.2, 2.2, 2.3第七章PWM控制技術4講授、案例1.3, 2.5第八章軟開關技術2講授、討論1.4, 2.5第九章電力電子器件應用的 共性問題2講授、討論1.5, 2.4第十章電力電子技術的應用2講授、案例1.6, 2.4, 2.6合計3262.主耍教學方法包括講授法、討論法、演示法、研究型教學方法（基于問題、工程、案例等教學方法）等。五、課程考核()考核方式考核方式考核要求考核權重備注平時作業(yè) 課堂表現(xiàn)課后完成2030個習題，主要考核學生 對各章節(jié)知識點的復習、理解和掌握 度，計

7、算全部作業(yè)的平均成績再按5% 計入總成績。課堂隨機提問以及考勤率 按5%計入總成績。10%根據(jù)平時作 業(yè)得分取平 均值實驗完成3個實驗，主要考核學生對所學內 容的掌握及進行實驗的能力，最后按 20%計入課程總成績。20%期末考試試卷題型包括填空題、選擇題、簡單題、 分析題和綜合應用題5大類，以卷面成 績的70%計入課程總成績。其中考核電 力電子及功率變換技術基礎知識及應 用能力的題占70%；考核綜合應用能力 30% o70%閉卷注：1.考核方式或途徑主要包括課堂表現(xiàn)、平時作業(yè)、階段測試、期末考試。2.考核要求包括作業(yè)次數(shù)、考試方式(閉卷)等。3.考核權重指該考核方式或途徑在總成績中所占比重。六

8、、參考書目及學習資料.林渭勛.現(xiàn)代電力電子技術M.北京：機械工業(yè)出版社,2006.趙良炳.現(xiàn)代電力電子技術基礎M.北京：清華大學出版社，1995.尤德同，康梅.電力電子技術實驗指導書.鎮(zhèn)江:,2010.七、大綱說明.采用多媒體教學手段，建議采用講授、討論相結合，多種教學手段綜合運用。.課后共需完成大約20道習題作業(yè)，以加深學生對所學內容的理解和掌握，建議 利用相關仿真軟件加強理解和學習。2017年09月10日掌握相位控制技術及PWM控制技術的原理及具體應用；了解軟開關技術的概念和分類；了解電力電子器件應用的共性問題；了解電力電子技術的具體應用。（2）能力方面能夠根據(jù)電力電子電路的具體要求選擇對

9、應的功率器件。能夠根據(jù)產(chǎn)品要求，合理選擇對應的電力電子電路，并進行具體設計。能夠基于設計的電路構建電力電子裝置，并進行實驗驗證。能夠分析、解決實驗過程中出現(xiàn)的基本問題。逐步培養(yǎng)學生的邏輯思維能力、判斷和歸納能力。能跟蹤電力電子開展的趨勢，正確認識和評價電力電子技術在電子信息科學與 技術內的作用和意義。（三）課程目標與專業(yè)畢業(yè)要求指標點的對應關系本課程支持專業(yè)培養(yǎng)計劃中畢業(yè)要求指標點如下：.畢業(yè)要求指標點1-4.掌握電子信息科學與技術專業(yè)基礎知識，具有分析和解 決復雜電子信息科學與技術問題的初步能力。.畢業(yè)要求指標點4-2.能夠采用科學原理并采用科學方法，對復雜電子信息科 學與技術問題中的電氣特

10、性分析制定實驗方案。.畢業(yè)要求指標點6-3.能正確認識和評價電子信息科學與技術解決方案及新產(chǎn) 品、新技術、新工藝、新材料的開發(fā)和應用對于客觀世界和社會的影響，并理解應承當?shù)呢熑?。畢業(yè)要求指 示點 課程目標畢業(yè)要求指標點1畢業(yè)要求指標點2畢業(yè)要求指標點3課程目標1.1課程目標1.2課程目標1.3課程目標1.4q課程目標1.5課程目標1.6課程目標2.1課程目標2.2qN課程目標2.37課程目標2.4qq課程目標2.5課程目標2.6二、課程內容及教學要求第一章緒論（一）教學內容.什么是電力電子技術。.電力電子變化的特點。.電力電子技術的應用。.本課程的簡要說明。（二）教學要求掌握電力電子技術的基本

11、概念、學科地位、基本內容和開展歷史;了解電力電子技術的應用范圍；了解電力電子技術的開展前景；（三）重點與難點電力電子及功率變換技術的基本概念。第二章電力電子器件（一）課程內容.電力電子器件概述。.不可控器件一一電力二極管。.半控型器件一一晶閘管。.典型全控型器件。.其他新型電力電子器件。.功率集成電路與集成電力電子模塊。（二）教學要求.掌握電力電子器件的工作特點。.掌握電力電子器件動態(tài)工作過程的特點。.掌握現(xiàn)代電力電子器件的工作原理及使用考前須知。.了解新型電力電子器件及功率集成電路的特點及開展趨勢。（三）重點與難點.重點掌握現(xiàn)代電力電子器件中功率二極管、晶閘管、GTO、MOSFET及IGBT

12、的工作 原理和器件特性。.難點電力電子器件內部載流子的運動過程、電導調制效應以及器件的動態(tài)工作原理。 電路中電力電子器件選型的原那么。第三章整流電路（一）課程內容.整理電路的分類方法。.單相、三相整流電路工作原理。.變壓器漏感對整流電路的影響。.電容濾波的不可控整流電路。.整流電路的諧波和功率因數(shù)。.大功率整流電路中雙反星電路工作原理。.有源逆變電路工作。（二）教學要求掌握整流電路的工作原理，相控方法的優(yōu)缺點。了解變壓器漏感對整流電路工作的影響。了解電容濾波不可控整流電路的工作原理及參數(shù)計算。掌握諧波和功率因數(shù)的概念和特點，了解基本計算方法。了解雙反星電路的工作原理。了解有源逆變電路的工作原理

13、及有源失敗的原因。（三）重點與難點.重點三相整流電路的構成、工作原理及控制時序。有源逆變電路的工作原理及逆變失敗的原因。.難點三相整流電路的工作原理、各種開通條件下，電路中電壓、電流的波形繪制及分 析，以及整流電路中各參數(shù)的計算。第四章逆變電路（一）課程內容.逆變器的換流方式。.逆變器的分類及電壓型逆變器工作原理。.電流型逆變器工作原理。.多重逆變電路和多電平逆變電路。（二）教學要求.掌握逆變器的基本工作原理。.掌握逆變器換流方式。.掌握電壓型逆變器工作原理及控制方法。. 了解電流型逆變器工作原理，了解其與電壓型逆變器的差異。. 了解多重逆變電路和多電平電路的目的及特點。（三）重點與難點.重點

14、電壓型逆變器的構成、工作原理。.難點電壓型逆變器及移相控制的工作原理。第五章直流-直流變流電路（一）課程內容.基本斬波電路工作原理。.斬波控制工作原理。.復合斬波電路和多相多重斬波電路工作原理。.帶隔離的直流-直流變流電路。（二）教學要求.掌握基本斬波電路的構成、工作原理及應用特性。.掌握PWM控制的基本原理，及其與相控方法的差異。. 了解復合斬波電路和多相多重斬波電路的工作原理與特點。. 了解其他帶隔離的直流-直流變流電路的工作原理。（三）重點與難點.重點基本斬波電路的工作原理及控制方法。.難點基本斬波電路的波形分析、輸出輸入電壓變換公式的推導。第六章交流-交流變流電路（一）課程內容.交流調

15、壓電路。.交流調功電路。.交流電力控制電路。.交交變頻電流。（二）教學要求.掌握單相相控式交流調壓電路；. 了解三相相控式交流調壓電路；.掌握交流調功電路；, 了解交流電子開關；. 了解單相輸出交一交變頻電路、三相輸出交一交變頻電路的工作原理（三）重點與難點.重點單相相控式交流調壓電路的工作原理。.難點單相輸出交交變頻電路的工作原理及下限頻率的限制原因。第七章PWM控制技術（一）課程內容LPWM控制的基本原理。PWM逆變電路及控制方法。PWM跟蹤控制技術。（二）教學要求掌握PWM控制的理論依據(jù)，SPWM控制方法的理論依據(jù)。掌握單相逆變器單極性、雙極性控制的工作原理及差異。了解三相逆變器工作原理

16、。3.掌握調制控制的工作原理及相關概念。了解PWM控制的特殊方法。了解PWM跟蹤控制技術的工作原理及特點。（三）重點與難點.重點逆變器的單極性、雙極性控制。.難點三相橋式逆變器控制工作原理。第八章軟開關技術（一）課程內容.軟開關的基本概念。.軟開關電路的分類。.典型的軟開關電路。（二）教學要求理解軟開關的基本概念及其作用。了解軟開關電路的分類。了解典型的軟開關電路的構成及工作原理。（三）重點與難點軟開關電路的基本工作原理。第九章電力電子器件應用的共性問題（一）課程內容.電力電子器件的驅動。.電力電子器件的保護。.電力電子器件的串聯(lián)使用和并聯(lián)使用。（二）教學要求了解不同電力電子器件驅動電路的構成

17、及工作原理。了解電力電子器件的不同包含方法。了解電力電子器件串聯(lián)、并聯(lián)使用的原因及使用過程中的考前須知。（三）重點與難點.重點不同器件對應驅動電路的工作原理，RCD緩沖保護電路的工作原理。.難點RCD緩沖保護電路的工作原理。第十章電力電子技術的應用（一）課程內容.晶閘管直流電動機系統(tǒng)。.變頻器和交流調速系統(tǒng)。.不間斷電源的工作原理。.開關電源。.功率因數(shù)校正電路。（二）教學要求了解電力電子技術在調速系統(tǒng)中的應用。了解不間斷電源的構成及工作原理。了解開關電源的構成及工作原理。了解功率因數(shù)校正電路的構成及工作原理。（三）重點與難點通過本章的學習，了解電力電子電路的具體應用。三、本課程開設的實瞼工程編號實驗工程名稱學時類型要求備注1三相橋式全控整流及觸發(fā)電路的研究2驗證性必做報告2BUCK、BUCK-BOOST開關電路實驗2設計性必做報告3單相交流調壓電路實驗2綜合性必做報告注：1.類型指驗證性、綜合性、設計性等。2.要求指必做、選做。實驗一、三相橋式全控整流及觸發(fā)電路的研究1、實驗目的1）熟悉實驗裝置（第一次用此裝置）；2）加深理解三相橋式全控整流的工作