《电力电子技术及实践》教学大纲

11.《电力电子技术及实践》教学大纲

（Power Electronics Technology and Practice）

课程代码：1G12735学分：4

总学时数：64理论时数：48实验时数：16

先修课程：电路分析及实践、数字电子技术及实践、模拟电子技术及实践

开课对象：电气工程及其自动化

一、课程的性质、目的与任务

电力电子技术及实践是电气工程及其自动化专业的专业必修课，同时也是本专业的一门核心课程，它包括电力电子器件、电力电子变流技术以及以微电子技术和计算机为代表的控制技术三大部分。通过本课程的教学，学生能较熟练地应用电力电子器件和以计算机为代表的控制技术对电能进行处理和变换。

本课程通过一系列实验项目，把理论知识和实际电路紧密结合起来；通过本课程的实验学习和实践，能够使学生对电力电子技术的理论内容有更深入的理解，同时培养学生的动手能力和独立思考问题的能力。

课程重点支持以下毕业要求指标点：

3.养成实事求是的精神，具有自主学习和终身学习的意识，不断学习和适应发展的能力。

体现在，熟悉各种电力电子器件的特性和使用方法，掌握变流电路的基本分析方法，结合任务驱动教学使学生具有自主学习意识，为从事与电气工程有关的技术工作打下基础。

 7.掌握工程知识，能够将数学、自然科学、工程基础和专业知识用于解决电气工程领域复杂工程问题。

体现在，掌握各类变流装置中发生的电磁过程、基本原理、控制方法、设计计算方法和实验技能，为后续专业课程奠定基础，使学生毕业后具有进一步掌握各种新型变流装置的能力。

 9.能够基于科学原理并采用科学方法对电气工程领域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。

体现在通过课内所设计的5个实验使学生在了解原理的基础上对复杂的工程实践问题有所研究，并通过分析比较数据得到合理有效的结论。

本课程将融合课程思政内容，将德育内容融入课程体系，支撑和满足电气工程及其自动化专业毕业的第一项要求：“形成对人生价值的正确认识和积极向上的人生观、价值观，养成对国家、民族、社会和他人的责任感和奉献精神”。通过课程内容与德育相关内容融合的设计，使学生在具备专业能力的基础上，达到思想道德要求。

二、课程内容及教学基本要求

讲授第一章之前要先进行说课，介绍本门课程在专业课程中的地位及与其他课程的关系，介绍本课程教学理念，提出学习要求，明确考核办法，概括说明本课程适宜的学习方法。对每部分的学习都要讲明学习方法。

第1章 绪论

[教学目的和要求]

了解电力电子技术的定义和其发展历史；掌握电力电子技术的应用范围和与其他课程的联系等。

主要支持毕业要求指标点3。

[教学内容]

（1）电力电子技术的概念。

（2）电力电子技术的发展史。

（3）电力电子技术的应用。

[德育要素及内容]

 1.了解我国近几年在电力电子技术上的突出贡献，培养学生高度的社会责任感。引领学生树立科技创新、学以致用报效社会的家国情怀。

 2.首先把学生遵守的最基本的规则讲清楚，比如按时上下课、按时完成作业、离开时收拾好自己的位置及不在教室饮食等，这些素质的培养对他们今后工作有很大帮助。

[教学重点与难点]

教学重点：电力电子技术的概念、电力电子技术的应用。

第2章 电力电子器件

第9章 电力电子器件应用的共性问题

[教学目的和要求]

熟悉各种电力电子器件及其分类；理解电力二极管、晶闸管及典型的全控型电力电子器件的特性和参数；掌握电力电子器件的驱动、保护和串并联使用。

主要支持毕业要求指标点3。

[教学内容]

（1）电力电子器件概述。

（2）不可控器件；半控型器件；全控性器件；其他新型电力电子器件。

（3）电力电子器件的驱动、保护、串并联使用。

[德育要素及内容]

 1.介绍世界上著名的器件生产厂家，激发学生认识到关键技术突破的重要性，

 2.培养学生具备坚定正确的政治方向、爱国情怀和较高的政治素质。进一步拓展让学生结合新闻热门话题“中国芯”，让学生意识到自己学习专业知识所肩负的责任，以及我们近几年所取得的成就使学生的爱国之情更加具体--有“爱国心”才有“中国芯”。

[教学重点与难点]

教学重点：半控型器件、典型全控型器件的结构、工作原理、基本特性、主要参数及选择原则。

教学难点：额定电流的计算。

第3章 整流电路

[教学目的和要求]

了解相控电路的驱动控制；理解电容滤波的不可控整流电路、整流电路的谐波和功率因数、直流可逆电力拖动系统及变压器漏抗对整流电路的影响；掌握可控整流的电路结构、工作过程、波形分析及各物理量的计算；掌握有源逆变的条件、逆变失败及失败原因。

主要支持毕业要求指标点3，7，9。

[教学内容]

（1）单相、三相可控整流电路。

（2）变压器漏感对整流电路的影响；

（3）电容滤波不可控整流电路；整流电路的谐波和功率因数。

（4）整流电路的有源逆变工作状态。

（5）晶闸管直流电动机系统。

[德育要素及内容]

 1.变流电路的共性不仅有主电路还有控制电路，变流后的电源用在电气拖动，引导学生认识学科交叉的重要性，不断培养与提高自身的眼界及知识的广度和深度。

 2.变流电路会给电网带来谐波污染，介绍国内外关于谐波污染的标准规定和典型案例，引入工程师良知的话题，提升学生的社会责任感。

[教学重点与难点]

教学重点：单相、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；三相可控整流电路有源逆变工作状态的分析计算。

教学难点：晶闸管直流电动机系统的工作特性，包括变流器的特性和电机的机械特性等。

第4章 逆变电路

[教学目的和要求]

了解三相电压、电流型逆变电路及多重、多电平逆变电路及其特点；理解无源逆变与有源逆变的区别，换流及换流方式；掌握单相半桥和单相全桥电压型逆变电路的结构、工作原理和工作波形；掌握单相电流型逆变电路的工作原理和工作波形；掌握逆变器的应用：变频器与不间断电源的工作原理。

主要支持毕业要求指标点3，7，9。

[教学内容]

（1）换流方式。

（2）电压型逆变电路。

（3）电流型逆变电路。

（4）逆变电路的应用：变频器和不间断电源。

[教学重点与难点]

教学重点：逆变电路工作原理。

教学难点：电流型逆变电路的工作原理。

[德育要素及内容]

引导学生认识学科发展的艰辛，理论与实践相结合的重要性，关键技术突破的重要性，更进一步认识到国家科技发展的重要性。

第5章 直流-直流变流电路

[教学目的和要求]

了解Cuk斩波电路、Sepic斩波电路和Zeta斩波电路的工作原理；了解半桥和全桥电路的工作原理；理解复合斩波电路和多相多重斩波电路的结构和工作原理；理解功率因数校正电路的工作原理；掌握降压斩波电路、升压斩波电路和升降压斩波电路结构、工作原理、工作波形及分析计算；掌握正激、反激电路的工作原理及分析计算；掌握开关电源的电路结构及控制方式。

主要支持毕业要求指标点3，7，9。

[教学内容]

（1）降压斩波电路、升压斩波电路和升降压斩波电路。

（2）复合斩波电路、多相多重斩波电路的结构和工作原理。

（3）正激、反激电路的工作原理及分析计算。

（4）开关电源的电路结构及控制方式。

[德育要素及内容]

要在课程教学中把马克思主义立场观点方法的教育与科学精神的培养结合起来，提高学生正确认识问题、分析问题和解决问题的能力。

[教学重点与难点]

教学重点：降压斩波电路和升压斩波电路的工作原理、输入输出关系、电路解析方法和工作特点。

教学难点：正激、反激电路。

第6章 交流-交流变流电路

[教学目的和要求]

了解交流电力控制电路和交交变频电路的谐波情况、三相交流调压电路的各种电路结构、交交变频电路的用途、矩阵式变频电路的结构和特点；理解交交变频与交直交变频的区别、电力系统无功功率控制的几种典型装置的工作原理；掌握交流电力控制电路的结构与类型、单相交流调压电路电阻性负载和阻感负载的工作原理和波形、单相交交变频电路的电路结构和工作原理。

主要支持毕业要求指标点3，7，9。

[教学内容]

（1）交流调压电路。

（2）其他交流电力控制电路。

（3）交交变频电路。

[德育要素及内容]

矩阵式变频技术以及软开关技术不断的在推动电力电子技术的发展，引导学生认识学科发展的艰辛，更进一步认识到国家科技发展的重要性，潜移默化的培养学生良好的工程素质和探索精神。

[教学重点与难点]

教学重点：交流调压、调功电路。

教学难点：交交变频电路。

第7章 PWM控制技术

[教学目的和要求]

了解PWM控制技术的应用、PWM整流电路的控制方法；理解PWM控制的基本原理；掌握单相桥式PWM逆变电路的电路结构、工作原理和波形。

主要支持毕业要求指标点3，7。

[教学内容]

（1）PWM控制的基本原理；

（2）单相桥式PWM逆变电路的电路结构、工作原理和波形。

[教学重点与难点]

教学重点：PWM控制的基本原理。

教学难点：PWM逆变电路的工作原理。

三、教学方法

本课程是电气工程及其自动化专业的一门专业必修课，并被定位核心课程，课程理论知识点较多、实践性强，其内容结合了控制、电子电路等多门技术。课程以理论讲授为主，并结合实验项目，培养学生的动手能力和独立思考问题的能力。课堂上为了提高学生积极主动性，把所讲理论凝练成2-3个问题（或练习题），让学生讨论并即时完成，以任务驱动学生思考讨论、活跃课堂气氛，通过对问题的理解让学生每堂课都有所收获。

另外对每种变流电路都会让学生分析一些实际应用的电路，比如调光台灯、电风扇无级调速、高频感应加热、交直流电机调速、开关电源等，这些有趣的和生活紧密相关的实例激发了学生对课程的兴趣，的主观能动性，他们会在课后积极查阅相关资料。总之是以教师为主导的启发式讲授教学法为主，任务驱动、学生研讨式教学为辅。同时，注重学生德育素质培养，将课程知识和德育要素内容有机整合，形成对于人才培养方案的有力支撑，注重德育目标的实现。

四、课内外教学环节及基本要求

课外学习要求：

（1）上课前预习上课内容，实验课要预习实验内容及实验步骤，作业以课后习题为主，补充习题为辅。（20学时）

重点支持毕业要求指标点3。

（2）阅读大纲推荐的至少两本电力电子技术相关的教学参考书（8学时）

重点支持毕业要求指标点3，7。

五、考核内容及方式

课程总评成绩100%=平时成绩*50%+期末成绩*50%。平时成绩主要包括出勤和课堂表现、课堂作业和测验、实验操作和实验报告、思政评价等，具体比例由课程组根据所在学期实际情况商量决定。思政评价成绩包括学习态度改进程度、学习过程表现和团队合作方面，通过多途径记录、多维度考察，给予定量和定性的评价。成绩均采用百分制计分制。期末考试采用闭卷笔试形式。考试题型多样、内容全面，符合课程教学大纲的要求，同时体现重点和难点，基础理论知识点占60%，应用知识点占40%。

六、教材与参考资料

教材：

王兆安，刘进军主编.《电力电子技术》（第5版）.机械工业出版社，2013年9月.

参考书：

 1．陈坚编著.《电力电子学》.高等教育出版社，2002年8月.

 2．浣喜明，姚为正编著.《电力电子技术》.高等教育出版社，2004年8月.

 3．李序葆，赵永健编著.《电力电子器件及其应用》.机械工业出版社，2004年5月.

 4．应建平林渭勋等编著.《电力电子技术基础》.机械工业出版社，2003年2月.