电力电子基础（双语）

课程代码

16043021

课程名称

电力电子基础(双语)

Fundamental   Power Electronics

课程性质

《电力电子基础》是电气工程及其自动化专业的一门重要技术基础课，是电气类专业必修主干课程。

学分/学时

3学分 / 48学时，实验学时14

开课学期

三（2）

开课单位

电气工程学院

适用专业

电气工程及其自动化

教学语言

演示文稿、讲解、作业、试卷均采用中文，主要术语采用中英文对照

先修课程

高等数学、大学物理、电路、信号与系统、电机学

后续课程

无

教材及参考书

²贺益康、潘再平主编. 电力电子技术（第2版）. 科学出版社，2010.9

²王兆安、黄俊主编.电力电子技术.机械工业出版社，2000

²陈坚主编.电力电子学.第2版.高等教育出版社，2004

²徐德鸿、马皓、汪槱生主编.电力电子技术.科学出版社，2006

课程简介

绿色环保是人类社会发展的主流方向，电力作为当今社会的主要能源，提高电力的使用效率具有重要意义。电力电子基础课程专注电能的变换与节能技术，是电气工程及其自动化专业的一门重要技术基础课，也是专业的主干必修课之一。课程研究电力电子技术的分析与设计的基础知识，包括可控整流技术（单、三相，半控与全控，半波与全波）、电力电子器件及参数、有源逆变技术、触发电路、交流调压、无源逆变技术等。通过对本课程的学习，使学生了解并掌握分析电力电子装置与设备设计的基本理论与基本方法，为相关后续课程的学习打下坚实的基础。

考核方式

²平常点名+作业   10~20%

²课程实验       10%

²期末考试70~80%

实验教学

实验教学（14学时）与课程同步进行，实验内容与课程相衔接。详见《电力电子基础实验课程教学大纲（实验课程类）》。

专业培养能力

⑴工程知识：具有从事电气工程专业所需数学、自然科学知识；掌握电气工程基础理论和专业知识，具有较系统的工程实践学习经历；了解电气类专业的前沿发展现状和趋势；能够将数学、自然科学、工程基础和专业知识用于解决复杂工程问题。

⑵问题分析：能够应用数学、自然科学和工程科学的基本原理，识别、表达、并通过文献研究分析复杂工程问题，以获得有效结论。

⑶设计/开发解决方案：能够设计针对复杂工程问题的解决方案，设计满足特定需求的系统、单元（部件）或工艺流程，并能够在设计环节中体现创新意识，考虑社会、健康、安全、法律、文化以及环境等因素。

⑷研究：能够基于科学原理并采用科学方法对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。

⑸使用现代工具：能够针对复杂工程问题，开发、选择与使用恰当的技术、资源、现代工程工具和信息技术工具，包括对复杂工程问题的预测与模拟，并能够理解其局限性。

⑹工程与社会：了解与电气类专业相关行业的生产、设计、研究与开发等方面的方针、政策和法津、法规；能够基于工程相关背景知识进行合理分析，评价专业工程实践和复杂工程问题解决方案对社会、健康、安全、法律以及文化的影响，并理解应承担的责任。

⑺环境和可持续发展：了解与电气类专业相关行业的环境保护和可持续发展等方面的方针、政策和法津、法规；能够理解和评价针对复杂工程问题的专业工程实践对环境、社会可持续发展的影响。

⑻职业规范：具有人文社会科学素养、社会责任感，能够在工程实践中理解并遵守工程职业道德和规范，履行责任。

⑼个人和团队：能够在多学科背景下的团队中承担个体、团队成员以及负责人的角色。

⑩沟通：能够就复杂工程问题与业界同行及社会公众进行有效沟通和交流，包括撰写报告和设计文稿、陈述发言、清晰表达或回应指令。并具备一定的国际视野，能够在跨文化背景下进行沟通和交流。

⑾项目管理：理解并掌握工程管理原理与经济决策方法，并能在多学科环境中应用。

⑿终身学习：具有自主学习和终身学习的意识，有不断学习和适应发展的能力。

课程培养学生的能力

1)  掌握电力电子基础的基本知识，初步理解各类电力电子变换电路的基本分析方法，了解电力电子基础发展过程和目前的前沿技术，培养学生发现问题、解决问题的基本能力。

2)  掌握电力电子基础四种基本变换电路（交流直流变换，直流直流变换，直流交流变换，交流交流变换）基本理论与分析方法，具备分析新变换电路的能力。

3)  掌握基本电力电子器件的选型设计，半控型器件可控硅的主要参数，全控型器件MOSFET与IGBT的驱动电路设计，PWM调制基本原理，SPWM调制的基本原理，具备四种基本变换系统的分析和设计能力。

4)  掌握电力电子基础系统设计的基本方法，具备一般电力电子变流装置初步设计能力，培养学生的实践能力。

教学内容与

学时分配

熟悉和掌握晶闸管、电力MOSFET、IGBT等电力电子器件的结构、原理、特性和使用方法；熟悉和掌握各种基本的整流电路、直流斩波电路、交流—交流电力变换电路和逆变电路的结构、工作原理、波形分析和控制方法。掌握PWM技术的工作原理和控制特性，了解软开关技术的基本原理。了解电力电子技术的应用范围和发展动向。掌握基本电力电子装置的实验和调试方法。

具体如下：

1、绪论（2课时/课内）：

掌握电力电子技术的基本概念、学科地位、基本内容和发展历史；了解电力电子技术的发展前景，了解本课程的内容、任务与要求。

2、电力电子器件（4课时/课内）：

重点掌握半控型器件-晶闸管的参数，特别是电流参数；全控型器件MOSFET与IGBT主要参数与特性。

3、电力电子器件的驱动与保护（4课时/课内）：

了解电力电子器件的串联与并联，变流装置与器件过电压的基本保护元件、原理，过电流的基本保护元件、原理；缓冲电路的作用；对触发电路的基本要求，常用的基本驱动芯片。

4、整流电路（10课时/课内）：

掌握单、三相、多相，半控与全控，半波与全波整流电路在纯电阻负载，大电感负载，反电势负载等情况下的的分析要点；了解在电容负载情况下的分析要点。

5、直流直流变换电路（5课时/课内）：

掌握Buck、Boost、升降压电路以及Cuk电路的分析要点，电感电流连续模式下的基本计算，滤波器的基本设计。

6、有源逆变电路（3课时/课内）：

掌握有源逆变电路的主要特点，实现有源逆变的两个条件，“源的意义”，分析计算方法；

7、触发电路（3课时/课内）：

理解同步的概念，了解单结晶体管同步电路，同步信号为锯齿波的同步电路。

8、交流调压电路（6课时/课内）：

重点掌握单相相控式交流调压电路，了解三相相控式交流调压电路，掌握交流调功电路了解交流电子开关。

9、无源逆变电路（6课时/课内）：

掌握换流方式，重点掌握电压型逆变电路，掌握电流型逆变电路，掌握多重逆变电路和多电平逆变电路。

10、其它（5课时/课内）：

PWM原理与分析、软开关谐振电路基本原理、电力电子应用实例等。

11、实验（14学时/实验课程）

示波器、信号发生器、万用表的使用。

理论分析波形与实验波形的对比；

实验值与理论计算值的对比。

教学方法

课程教学以课堂教学、课外作业、习题课、课堂讨论、网络以及授课教师的科研项目于积累等共同实施。

本课程以信息流为主线，重点讲授四种类型的基本变换电路分析与计算，通过授课与讨论、实验等重点培养学生的分析问题与解决问题的能力、测试结果分析能力和创新能力，培养学生的工程实践能力。

本课程的教学将充分利用数字化技术、网络技术制作丰富多彩的教学和辅导材料，调动学习积极性，提高教学效率。本课程注重教与学过程，采用一定数量的作业、课堂讨论、课堂提问等多种形式综合考核，采用工程背景强的实验与作业来锻炼学生的能力。

本课程为技术课程，实验特别重要，作为补充手段，仿真软件对学生加深基本概念的理解也很重要，教学中会穿插一定的仿真教学。

制定人

及发布时间

王念春时斌王政，2015年5月15日

序号

实验项目名称

学时分配（实验学时/总学时）

实验内容提要

实验类型

实验要求

主要仪器设备、人员分组等其他需要说明的情况

1

单相半波与桥式整流电路的实验研究

2/14

测量单相整流电路在电阻、大电感负载情况下的输出电压波形，撰写实验报告，分析结果。

验证性

必做

示波器，万用表等。2-3人一组，实验中注意安全。

2

三相半波可控整流电路的实验研究

2/14

三相半波整流电路是大功率整流电路的基础，测量输出电压波形，对比教材与实验波形。

验证性

必做

示波器，万用表等。2-3人一组，实验中注意安全。

3

三相桥式全控整流电路的实验研究

2/14

测量输出电压波形，分析其与三相半波整流的关系。

验证性

必做

示波器，万用表等。2-3人一组，实验中注意安全。

4

三相有源逆变电路的实验研究

2/14

了解有源逆变的实现条件，观察实验波形。

验证性

必做

示波器，万用表等。2-3人一组，实验中注意安全。

5

锯齿波同步移相触发电路的设计与调试

2/14

了解同步的基本概念，观察实验波形。

验证性

必做

示波器，万用表等。2-3人一组，实验中注意安全。

6

BUCK变换器的实验研究

2/14

观察电感电流波形，导通比与输入电压、输出电压间的关系。

验证性

必做

示波器，万用表等。2-3人一组，实验中注意安全。

7

单相交流调压实验

2/14

了解交流调压电路与变压器调压电路的异同，观察交流调压电路的输出波形。

验证性

必做

示波器，万用表等。2-3人一组，实验中注意安全。