《电力电子变换和控制技术》课程教学大纲课程代码：060431007课程英文名称：Power Electronics课程总学时：40 讲课：40 实验：上机：0适用专业：电气工程及其自动化专业大纲编写（修订）时间：2017.11一、大纲使用说明（一）课程的地位及教学目标本课程是电气工程及其自动化专业的一门专业基础课，是为进入专业课学习做准备的重要必修课程，是培养电力电子技术领域高级工程技术人才的一门主干课程。

本课程的教学目标和任务是使学生熟悉各种电力电子器件的特性和使用方法；掌握各种电力电子电路（包括AC/DC、DC/DC、DC/AC、AC/AC）的结构、工作原理、控制方法、设计计算方法及实验实训技能；熟悉各种电力电子装置的应用范围及技术经济指标。

为发电厂电气部分、交直流调速控制系统、电力系统继电保护等后续课程打好基础。

通过本课程的学习，学生将达到以下要求：1．掌握常用电力电子器件的性能。

2．掌握整流装置的基本原理、控制方法、设计计算等。

3．掌握逆变装置的基本原理、控制方法、设计计算等。

4．掌握PWM控制的基本原理。

5．掌握基本变流装置的调试方法。

6．了解电力电子技术的发展趋势。

7．为后续专业课打好基础。

8．了解软开关技术（二）知识、能力及技能方面的基本要求1.基本知识：掌握常用电力电子器件和典型电力变换一般知识，四大类电力变换的结构特点、性能、控制方法、器件保护、应用等。

2.基本理论和方法：掌握常用电力电子器件的静态和动态特性以及器件参数的定义；掌握整流电路的结构分析以及整流电路的控制方法，主要指相位控制的整流电路；掌握逆变电路的结构分析以及逆变电路的控制方法，包括单相电压型逆变电路和单相电流型逆变电路；掌握斩波电路的结构分析以及斩波电路的控制方法，包括基本降压和升压斩波电路；掌握交流电力控制电路的结构分析以及交流电力控制电路的控制方法，包括交流调压和交流调功以及交流电子开关；掌握PWM控制技术；掌握电力电子器件的驱动和保护方法。

3.基本技能:掌握电力变换设计计算、电力变换电路结构设计、器件选型、实验实训技能、编制技术文件技能等。

（三）实施说明课堂讲授中要重点对基本概念、基本方法和解题思路的讲解；采用启发式教学，培养学生思考问题、分析问题和解决问题的能力；引导和鼓励学生通过实践和自学获取知识，培养学生的自学能力；增加讨论课，调动学生学习的主观能动性；注意培养学生提高利用标准、规范及手册等技术资料的能力。

讲课要联系实际并注重培养学生的创新能力。

（四）对先修课的要求本课程的教学必须在完成先修课程之后进行。

本课程主要的先修课程有《电路》、《模拟电子技术》、《数字电子技术》。

（五）对习题课、实践环节的要求电力电子技术是一门理论性和实践性均较强的专业技术基础课，要加强实践环节，从实际应用的角度去分析和掌握各种典型电路。

通过实验实训达到更进一步加深对各种电力电子元件和各种典型电路的认识和理解，增强和提高学生的实际应用能力。

对习题课、实验实训环节的要求：1．每一类电力变换电路的理论讲完后，应当安排相应的习题课。

2．要求学生在做实验实训前，充分阅读实验实训指导书。

以免实验时不知所措。

3．要求每个学生亲自动手，通过实验实训，加强对电力变换电路原理的理解。

4．要求每个学生在实验实训过程中，认真仔细，注意安全。

5. 要求每个学生对实验条件、实验数据或实验现象进行完整记录，并对实验实训数据或实验实训现象进行分析。

6. 要求每个学生认真完成实验实训报告，实验实训报告要符合规范要求。

（六）课程考核方式1．考核方式：考试2．考核目标：在考核学生对电力电子技术基本知识、基本原理和方法的基础上，重点考核学生的分析能力、电力变换电路结构设计和分析计算能力、电力变换波形分析能力。

3．成绩构成：本课程的总成绩主要由三部分组成：平时成绩（包括作业情况、课堂回答问题、讨论、出勤情况等）占20%，期末考试成绩占80%。

平时成绩由任课教师视具体情况按百分制给出；电力电子综合实训做为单独的必修实践教学环节，成绩由实验和理论老师参照相关规定按考查课给出，实训无成绩或实训不及格，取消期末考试资格，总成绩直接以不及格计。

（七）参考书目《电力电子技术》第2版，浣喜明、姚为正编著，高等教育出版社，2013.12（重印）《电力电子技术》第5版，王兆安、刘进军等编，机械工业出版社，2009《电力电子技术》第4版，王兆安、黄俊等编，机械工业出版社，2000《电力电子变流技术》第3版，黄俊、王兆安等编，机械工业出版社，1993《电力电子学》第2版，陈坚编，高等教育出版社， 2005《电力电子技术》，邵丙衡编，中国铁道出版社， 1997《现代电力电子技术》，林渭勋编，机械工业出版社， 2006二、中文摘要本课程是电气工程及其自动化专业学生必修的一门理论和实践都很强的主干技术基础课程。

课程通过对电力电子器件和四大类电力变换的讲授，使学生掌握电力变换的基本知识、基本原理和基本方法，并具有设计应用电力变换电路的能力。

课程主要内容包括电力电子技术基础知识、整流电路、逆变电路、斩波电路、交流电力控制电路以及PWM技术等。

本课程将为后续课程的学习以及相关课程设计、毕业设计等奠定重要的基础。

三、课程学时分配表四、教学内容及基本要求第1部分概述总学时(单位：学时):2 讲课:2 实验:0 上机:0具体内容:1) 什么是电力电子技术；2) 电力电子技术的发展史；3) 电力电子技术的应用；第2部分电力电子器件总学时(单位：学时):4 讲课:4 实验:0 上机:02.1 电力电子器件的基本模型1)掌握电力电子器件的基本模型与特性。

2)掌握电力电子器件的分类。

2.2电力二极管具体内容:掌握电力二极管的工作原理、基本特性及参数。

2.3晶闸管具体内容:掌握晶闸管的工作原理、基本特性及参数。

2.4可关断晶闸管具体内容:掌握可关断晶闸管的工作原理、基本特性及参数。

2.5电力晶体管具体内容:掌握电力晶体管的工作原理、基本特性及参数。

2.6电力场效应晶体管具体内容:掌握电力场效应晶体管的工作原理、基本特性及参数。

2.7绝缘栅双极型晶体管具体内容:掌握绝缘栅双极型晶体管的工作原理、基本特性及参数。

2.8其它新型电力电子器件2.9电力电子器件的驱动与保护重点:电力电子器件的基本特性及参数。

1)掌握GT0、GTR的工作原理、基本特性及参数。

2)掌握电力MOSFET的工作原理、基本特性及参数。

3)掌握IGBT的工作原理、基本特性及参数。

难点:电力电子器件动态特性及各种参数。

习题:电力电子器件的基本特征及基本特性分析。

第3部分直流变换电路总学时(单位：学时):8 讲课:8 实验:0 上机:03.1直流变换电路的工作原理3.2降压变换电路3.3升压变换电路3.4升降压变换电路3.5库克变换电路3.6带隔离变压器的直流变换器3.7直流变换电路的PWM控制技术具体内容：1) 基本升压、降压斩波电路。

2) 带隔离的直流---直流变换电路。

重点:基本升压、降压斩波电路。

难点:斩波电路的电感电流连续、电流断续、临界连续分析。

习题:直流斩波电路的结构、计算等；第4部分无源逆变电路总学时(单位：学时):8讲课:8实验:0 上机:04.1 逆变器的性能指标与分类4.2 电力器件的换流方式与逆变电路的工作原理4.3 电压型逆变电路4.4 电流型逆变电路4.5多重逆变电路和多电平逆变电路4.6 逆变器的SPWM控制技术4.7负载换流式逆变电路具体内容:1)电力器件的换流方式与逆变电路的工作原理。

2)电压型逆变电路的结构、特点、工作原理。

3)电流型逆变电路的结构、特点、工作原理。

重点:1)单相电压型逆变电路和单相电流型逆变电路。

2)三相电压型逆变电路和三相电流型逆变电路。

难点:逆变电路的波形分析。

习题:逆变电路的设计及分析等。

第5部分整流电路总学时(单位：学时):8 讲课:8 实验:0 上机:05.1整流器的性能指标5.2单相相控整流电路具体内容:1)单相半波相控整流电路的定性分析和定量分析。

2)单相桥式相控整流电路的定性分析和定量分析。

3)单相桥式半控整流电路的定性分析和定量分析。

5.3三相相控整流电路具体内容:1)三相半波相控整流电路的定性分析和定量分析。

2)三相桥式相控整流电路的定性分析和定量分析3)习题课(整流电路的相关计算)。

5.4大容量相控整流电路具体内容:1)带平衡电抗器的双反星形相控整流电路工作原理2)带平衡电抗器的双反星形相控整流电路数量关系5.5相控整流电路的换相压降5.6整流电路的谐波分析1)m脉波相控整流输出电压通用公式2)单相和三相桥式相控整流电压的谐波分析5.7 整流电路的有源逆变工作状态具体内容:1)有源逆变的工作原理。

2)三相半波有源逆变电路。

3)三相桥式有源逆变电路。

4)有源逆变最小逆变角的限制。

5.8 晶闸管相控电路的驱动控制具体内容:1)对触发电路的要求。

2)晶闸管触发电路。

3)触发脉冲与主电路电压的同步。

5.9 PWM整流电路1)PWM整流电路的工作原理。

2)PWM整流电路的控制方法。

重点:单相、三相半波、桥式相控整流电路的定性分析和定量分析。

难点:整流电路的波形分析、同步电压的选择及整流电路的有源逆变工作状态分析。

习题:整流电路分析及设计等第6部分交流变换电路总学时(单位：学时):4 讲课:4 实验:0 上机:06.1 交流调压电路具体内容:1)单相交流调压电路。

2)三相交流调压电路。

6.2 交流调功电路6.3 交流电力电子开关6.4 交－交变频电路具体内容:1)单相输出交－交变频电路。

2)三相输出交－交变频电路。

3)交－交变频电路输出频率上限的限制。

重点:交流调压、调功电路难点:三相交流调压、调功电路的波形分析。

习题:交流调压、调功电路的电路及波形分析。

第7部分软开关技术总学时(单位：学时):3 讲课:3 实验:0 上机:07.1软开关的基本概念具体内容:1)软开关及其特点2)软开关的分类7.2 基本的软开关电路具体内容:1)准谐振变换电路2)零开关PWM变换电路3)零转换PWM变换电路重点:软开关及其特点难点:1)准谐振变换电路分析。

2)零开关PWM变换电路分析。

3)零转换PWM变换电路分析。

习题:准谐振变换电路分析、零开关PWM变换电路分析、零转换PWM变换电路分析。

第8部分电力电子装置总学时(单位：学时):3 讲课:3 实验:0 上机:08.1开关电源具体内容:1)开关电源的工作原理。

2)开关电源的应用。

8.2有源功率因数校正具体内容:1)有源功率因数校正的工作原理。

2)PFC集成控制电路UC3854及其应用。

8.3不间断电源（UPS）具体内容:1) UPS的分类。

2) UPS电源中的整流器。

3) UPS电源中的逆变器。

4) UPS的静态开关。