课程信息
教学大纲

一、教学目的和任务

电力电子技术横跨“电力”、“电子”与“控制”三个领域,是现代电子技术的基础之一,已被广泛地应用在工农业生产、国防、交通等各个领域,有着极其广阔的应用前景。《电力电子技术》是电类专业重要的专业基础课程。本课程通过对功率半导体器件、驱动及保护电路、交流-直流(AC-DC)变换电路、直流-直流(DC-DC)交换电路、直流-交流(DC-AC)变换电路、交流-交流(AC-AC)变换电路、软开关技术等内容的学习,使学生能掌握各类电能变换的基本原理,各电力电子变换装置的电路结构、基本原理、控制方法、设计计算;使学生具有初步设计、调试、分析电力电子变流装置的能力。

二、教学内容的结构

序号 章节 内容 学时
1 功率半导体器件 功率二极管、晶闸管、 大功率晶体管、功率场效应晶体管、绝缘栅双极型晶体管、其他新型功率开关器件等内容。 4学时
2 功率半导体器件的驱动与保护 晶体管的驱动与保护、电流型自关断器件的驱动、电压型自关断器件的驱动、自关断器件的保护等内容。 3学时
3 交流-直流(AC-DC)变换 单相可控整流电路、三相可控整流电路、可控整流的逆变工作状态、电容滤波的不控整流电路、整流电路的谐波及功率因数、大功率整流电路*等内容。 8学时
4 直流-直流(DC-DC)交换 DC-DC变换的基本控制方式、基本直流斩波电路、晶闸管斩波器、桥式可逆斩波器等内容。 4学时
5 直流-交流(DC-AC)变换 逆变电路概述、负载谐振式逆变电路、强迫换流式逆变器、逆变电路的多重化与多电平化*、脉宽调制型(PWM)逆变电路、PWM整流技术*等内容。 5学时
6 交流-交流(AC-AC)变换 交流调压电路、交-交变频电路、 矩阵式变换电路*等内容。 4学时
7 谐振软开关技术 谐振软开关电路 2学时
8 电力电子技术在电气工程中的应用 晶闸管-直流电动机调速系统、晶闸管无换向器电机、 异步电机变频调速系统、变速恒频发电、有源电力滤波器(APF)、不间断电源(UPS)、静止无功补偿(SVC、静止无功发生器(SVG)、高压直流输电(HVDC)、灵活交流输电系统(FACTS)等内容,可根据需要选择部分内容介绍。 2学时
9 实验课、讨论课 2~4个网络实验或现场实验 10学时

 

三、教学目标与任务

目次 教学内容 学时 教学基本要求
1 功率半导体器件 3 掌握功率二极管、晶闸管、大功率晶体管、功率场效应晶体管、绝缘栅双极型晶体管等功率半导体器件的结构、开关特性、主要参数等。
能根据使用场合,选用合适的功率半导体器件。
2 功率半导体器件的驱动与保护 3 掌握掌握晶闸管触发电路的结构,晶闸管的串、并联及均流、均压方法,过压、过流保护方法。
掌握大功率晶体管(GTR)、门极可关断晶闸管(GTO)、功率场效应晶体管(P-MOSFET)和绝缘栅双极型晶体管(IGBT)的驱动电路,全控型器件的保护、缓冲电路。
3 交流-直流(AC-DC)变换(一) 4 掌握单相整流电路在电阻性、电感性及反电势负载时的工作原理、电压、电流波形及计算方法。
掌握三相可控整流电路的工作原理、电压与电流的波形及计算,整流电路的换流重叠现象及换流压降的计算。
4 交流-直流(AC-DC)变换(二) 3 掌握有源逆变电路的工作原理、逆变颠覆及其防止、最小逆变角的确定。
了解整流电路谐波与功率因数的分析。双反星形整流电路、整流电路的多重化技术。
5 直流-直流(DC-DC)交换 3 掌握直流-直流(DC-DC)变换电路的原理及作用,介绍Buck、Boost、Boos-Buck、Cúk变换电路及桥式可逆斩波电路。
6 直流-交流(DC-AC)变换(一) 3 掌握直流-交流(DC-AC)交换电路的分类及原理,脉宽调制(PWM)逆变电路。
熟悉常用换流方式:电网换流、负载谐振换流、电容强迫换流。逆变器多重化和逆变电路多电平化技术。
7 直流-交流(DC-AC)变换(二) 3 掌握PWM技术的基本概念。
熟悉正弦脉宽调制(SPWM)、电流跟踪控制PWM及电压空间矢量控制(SVPWM)的实现技术。
8 交流-交流(AC-AC)变换 3 掌握不同负载时的交流-交流(AC-AC)变换电路的工作原理、交流调功电路。
学习交-交变频器、矩阵式变换器。
9 谐振软开关技术 2 掌握谐振软开关的概念,零电压开关准谐振电路、零电流开关准谐振电路、零电压开关PWM电路、零电压转换PWM电路和谐振直流环电路。
10 电力电子技术在电气工程中的应用 2 了解直流电动机调速系统、异步电机变频调速系统、变速恒频风力发电技术、在电力系统中的应用等。

 

四、教学活动

本课程学习主要形式以:课件学习为主,辅以网上实时和非实时答疑、网上BBS讨论。课件自学由学生根据教学周历表要求,自主安排学习计划。具体如下:

•自主性学习:借助教材、视频课件、课程导学、习题库、课外阅读等网上内容,进行自主性学习;

•互动性学习:通过在线专题讨论、辅导答疑、BBS交流、电子邮件、电话等形式,与教师、同学进行交流,解决学习中疑难问题;

•实践性学习:学生在家就可以通过网络实时完成远程网络教学实验。在具备条件的教学中心,组织学生利用课程组研制的得到广泛推广的电力电子技术与电机控制系统实验装置进行实验。

 

 

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