《电力电子装置及控制》课程教学大纲

《电力电子装置及控制》课程教学大纲

Power Electronic Devices and Control

课程编号：2000151

适用专业：电气工程及其自动化

学时数：48 学分数：3

执笔者：叶斌编写日期：2002.5

一、课程的性质和目的

课程性质：《电力电子装置及控制》是电气工程及其自动化专业的专业课、必修课，主要内容为电力电子实用技术和典型电力电子装置的控制技术。

主要任务

1．使学生了解电力电子技术在国民经济中的重大作用以及电力电子技术的发展现状，扩大学生视野，启发学生创新思维；

2．在先修课“电力电子器件”和“电力电子技术”课程的基础上，进一步介绍大功率变流电路的结构、工作原理、功能指标，理解大功率电力电子实用装置的构成、基本电量的计算方法和所有装置需解决的共同技术问题；

3．介绍几类电力电子实用装置，使学生掌握其工作原理、运行特性、以及依据装置所服务的实际负载特点所采用的控制手段，培养学生面向生产、面向实际、面向工程的实际运用能力。

4．本门课是在学生学习过多门技术基础课的基础上开设的，它涵盖知识的内容多，面广，难度大，实用性强，能培养学生融会贯通知识、提高综合应用知识解决实际问题的能力。

二、课程教学内容

第一章整流装置（6学时）

内容：介绍大功率整流电路的典型结构和控制方式；整流装置的功能指标、改善功率因数的措施；电力电子装置的谐波及其抑制、快速静止无功补偿装置的基本原则。

学习要求及重点：掌握大功率整流的典型电路结构，技术性能，功能指标、抑制谐波以及提高功率因数的措施。

作业本章作业4~6题，内容：大功率多相整流基本电量计算2题；多重化整流电路的谐波分析计算2题；功率因数的计算1题；静止无功补尝装置原理分析1题。

第二章逆变装置（6学时）

内容：重点介绍逆变器输出谐波的抑制及波形的改善、三点式逆变电路工作原理、谐振直流环节逆变器以及DC/AC变换技术的应用。

学习要求及重点：重点掌握谐波的抑制、SPWM波调制技术、三电平逆变器和谐振直流环节逆变器的工作原理，以及DC/AC变换技术的应用。

作业：基本逆变电路的计算2题；逆变器的多重化技术2题；结合教学内容，查阅文献资料，写出有关逆变技术的应用论文1篇。

第三章直流传动装置（10学时）

内容：本章主要内容为由AC/DC和DC/DC变流装置供电的直流电动机系统特性及典型系统的控制技术。重点介绍V—M系统的开、闭环控制特性、直流电动机不可逆双闭环调速系统及可逆调速系统的控制技术及系统性能。

学习要求及重点：要求掌握V—M系统的开、闭环控制特性；直流脉宽调速系统的开环机械特性；直流电动机不可逆双闭环调速系统的性能；重点要掌握的内容是可逆调速系统结构及控制方式。

作业：1.复习“电机及拖动”关于直流电动机调速方法、运转状态的有关内容；

2．自学V-M闭环系统的典型电路，作好书面准备，开展课堂讨论；

3．V-M系统特性计算1题；不可逆PWM变换器供电电路工作原理分析1题；

4．书面论述两种可逆调速系统结构及控制方式。

第四章交流调速装置（10学时）

内容：重点介绍异步电机变压调速系统性能、绕线转子异步电机串级调速系统性能、异步电机变频调速系统性能；简单介绍异步电机矢量控制、异步电机直接力矩控制及无换向器电机调速系统的控制思想。

学习要求及重点：重点掌握异步电机变压调速系统、绕线转子异步电机串级调速系统及异步电机变频调速系统性能；了解现代交流调速系统控制思想及现代交流调速控制方式，即矢量变换控制、直接力矩控制、无换向器电机的控制思想和实现方法。

作业：1.异步电动机变压调速系统及串级调速系统特性分析及电量计算各1题；

2．分析异步电动机变频调速控制系统结构、工作原理，并论述其适用范围、优缺点；

3．结合课程内容，查阅参考资料，写一篇论文，题目及内容自选，如交流电机的节能控制技术，交流电机控制方法综述，近代及现代交流调速思想、以及学习过程中的深刻体会等。

4. 指定交流调速英语文献资料，阅后写出综述。

第五章电源变换装置（6学时）

内容：介绍不停电电源（UPS）的基本功能、分类、结构和控制方法；介绍开关电源的基本功能、分类、结构、控制方法和主要的技术要求。

学习要求及重点：掌握在线式结构、控制方式和性能，开关电源基本技术要求及典型方法。

作业：

1. 掌握变流型UPS基本结构，区分在线式和后备式UPS的优缺点；

2．自学掌握一种后备式UPS，课上进行交流；

3．开关电源基本参量计算1题。

第六章电力电子装置的可靠性及抗干扰技术（6学时）

内容：介绍基本的可靠性理论及提高装置可靠性的一些技术措施。

学习要求及重点：掌握常用电力电子器件的保护措施、系统可靠性技术。

三、课程教学的基本要求

本课程的教学环节：课堂讲授、专题自学讨论、习题课、论文、作业及质疑等。通过这些环节，培养学生的自学能力，查阅文献资料的能力，撰写一般科技论文的能力，贯通知识、综合和分析问题的能力。

1．课堂讲授

启发式教学、提倡课堂讨论，组织互教互学，增加作业的综合性；

2．科技论文

部分章节授课结束后，由学生查阅资料，进行文献综述，阐述本领域的发展现状及趋势，并写出不少于5000字的论文；

3．教学手段

逐步采用CAI课件，有条件时组织学生走出课堂，到第一线参观学习；

4．作业及质疑

认真批改作业，掌握学生出勤及完成作业情况，有针对性地质疑，促进学生紧跟课堂内容，加深对讲授内容的理解。

5．实验

根据“电力电子系列课程建设”的整体考虑，本课的实验在“自动控制系统综合性实验”实践教学环节中完成。

四、考试

1．笔试题型分概念阐述、分析计算、电力电子多门课程的综合试题；

2．成绩作业、质疑及学习态度20％，论文、指定英语文献资料的综述或学习心得体会不少于30％，期末考试不大于50％。

五、建议教材与教学参考书

1．教材《电力电子应用技术及装置》，铁道出版社，1999.6

2．参考书

《SPWM变频调速应用技术》，电气自动化新技术丛书，机械出版社，1997.12

《电气传动的脉宽调制控制技术》，电气自动化新技术丛书，机械出版社，1997.4 叶斌，《电力电子技术习题集》，中国铁道出版社，1996年。

邵炳衡，《电力电子技术》，中国铁道出版社，1997年。

《电力电子半导体变流电路》，机械工业出版社，1993年1月。

李夙，《异步电动机直接力矩控制》，机械工业出版社，1994年12月。

满永奎等，《通用变频器及其应用》，机械工业出版社，1997年12月。

《近代交流调速》，第二版，冶金工业出版社，1996年。