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67年茂陵机校毕业,68年进铜川变压器厂,干电工11年,变压器试验5年,管总装引线技术5年,在生产质检服务部门各干一年,在工艺科从事图纸会签现场工艺6年,我的E-mail: transformerhe@163.com,欢迎交流。

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电力电子技术课程教学大纲  

2009-06-21 17:16:29|  分类: 铜川职业技术学院 |  标签: |举报 |字号 订阅

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《电力电子技术》课程教学大纲

                    

课程编号:        

课程名称:电力电子技术

课程类别:专业技术课

开课单位:机电系机电教研室

开课对象:电气自动化专业二年级

课          时:48学时(其中讲授48学时)

推荐教材:电力电子技术(第4版),曾方,西安,西安电子科技大学出版社,2008.12。

参 考 书:1.电力电子技术(第3版),王兆安、黄俊,北京,机械工业出版社,2003.9。

         2.电力电子技术基础,应建平、林渭勋、黄敏超,北京,机械工业出版社,2003。

         3.电力电子应用技术,莫正康,北京,机械工业出版社,2003.9。

 

一、课程性质与任务

1、课程的性质:《电力电子技术》属于电气工程及其自动化专业基础课,自动化专业的一门必修课,是一门理论与应用相结合,实践性很强的课程。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组成部分。

2、课程的任务:电力电子技术是电气自动化专业一门必修课,它包括以下三大部分:元器件,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。通过本课程的教学,使学生能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。本课程使学生通过学习后,获得电力电子技术必要的基本理论、基本分析方法以及基本技能的培养和训练,为学习后续课程以及从事与电气工程及其自动化专业有关的技术工作和科学研究打下一定的基础。

二、 课程教学基本要求:

1.理解半控型器件和全控型器件的结构,掌握其工作原理,伏安特性,主要静态、动态参数,熟练掌握器件的选取原则;

2.熟练掌握单相可控整流电路在不同性质负载下的工作原理及波形分析,控制角移相范围,电流有效值、平均值的计算,对相位控制触发脉冲的基本要求;

3.正确理解续流二极管的作用及有关波形分析,平波电抗器的作用及计算,半控桥的失控现象及避免方法,电路的功率因数;

4.熟练掌握三相半波整流电路在不同性质负载下的输出电压波形分析及计算;熟练掌握全控桥的工作原理,对触发脉冲的要求;熟练掌握半控桥的工作特点及波形分析;不同电路控制角的移相范围,晶闸管承受电压的波形分析;

5.正确理解共阳极组及共阴极组三相零式可控整流电路工作情况;整流变压器原、副边绕组电流有效值及容量计算;变压器漏抗对整流电路的影响;

6.了解半控桥的失控现象及避免方法,电路中谐波的产生及组成;

7.掌握逆变的概念,有源逆变的工作状况及实施逆变的条件,逆变状态时的能量分析及其物理概念;掌握三相桥式逆变电路对触发脉冲的要求,逆变颠覆及防止措施,触发脉冲与主回路电压的同步问题,移相工作原理及移相范围,集成触发器的工作原理及应用;

8.熟练掌握各种直流电压变换电路的工作原理、分析方法,掌握电路设计方法;

9.正确理解交流调压电路、调功电路的工作原理;

10.掌握无源逆变电路的基本结构与工作原理;

11.掌握不间断电源电路的基本结构与工作原理:

12.熟悉整流变压器,电抗器,平衡电抗器,脉冲等变压器的设计原理。

三、课程教学内容:

学时分配

章节

主要内容

各教学环节学时分配

备注

讲授

小计

第一章

常用电力半导体器件

6

6

 

第二章

三相相控整流电路

8

8

 

第三章

有源逆变电路

4

4

 

第四章

全控型电力电子器件

4

4

 

第五章

直流电压变换电路

4

4

 

第六章

交流调压电路

4

4

 

第七章

变频电路

4

4

 

第八章

典型电力电子装置介绍

4

4

 

第九章

课程实训及实验

10

10

 

合计

48

48

 

 

各章教学要求及教学要点:

第一章  功率二极管、晶闸管及单相相控整流电路

教学要求:

1、认识常用的电力半导体器件,如功率二极管、晶闸管(SCR) 并知晓它们的结构、原理特性参数。

2、会画并理解单相相控整流电路工作原理,掌握晶闸管的触发电路有关知识。

教学内容:

(一)功率二极管

1、功率二极管的工作原理

2、功率二极管的主要参数

3、功率二极管的主要类型

(二)晶闸管

1、晶闸管的结构

2、晶闸管的工作原理

3、晶闸管的伏安特性

4、晶闸管的主要参数

5、晶闸管的型号及简单测试方法

(三)单相相控整流电路

1、电阻性负载

2、大电感负载

(四)晶闸管触发电路

1、对触发电路的要求

2、单结晶体管的结构和特性

3、单结晶体管的自激震荡电路

4、单结晶体管触发电路

第二章  三相相控整流电路

教学要求:

1、了解三相相控整流电路的分类;掌握可控整流电路的基本分析方法。

2、学会三相桥式整流电路在不同控制角时的工作情况分析

3、明白负载性质对整流电路性能的影响

4、了解换流过程及其对整流电路性能的影响

教学内容:

(一)三相半波相控整流电路

1、电阻性负载

2、大电感负载

3、反电势负载

4、共阳极整流电路

(二)三相全控桥式相控整流电路

1、工作原理

2、结果分析

(三)变压器漏磁电抗对整流电路的影响

1、换相期间的输出电压

2、可控整流电路的外特性

(四)集成触发电路

1、KC04集成移相触发器

2、六相双脉冲发生器KC41C

3、触发脉冲与主电路电压的同步

第三章  有源逆变电路

教学要求:

1、了解有源逆变电路的基本概念

2、掌握电源整流与能量逆变之间的控制角关系

3、会进行逆变失败原因分析和逆变角调整。

教学内容:

(一)逆变的概念

1、整流与逆变的关系

2、电源间能量的变换关系

3、有源逆变电路的工作原理

(二)三相半波逆变电路

1、电路的整流工作状态(0<α<π/2)

2、电路的逆变工作状态(π/2<α<π)

(三)三相桥式逆变电路

1、逆变工作原理及波形分析

(四)逆变失败原因分析及逆变角的限制

     第四章  全控型电力电子器件

教学要求:

1、认识门极可关断晶闸管(GTO)、双极型功率晶体管(GTR) 、功率场效应晶体管(MOSFET) 和绝缘门极双极型晶体管(IGBT) 等。

2、了解它们的工作原理及应用

教学内容:

(一)门极可关断晶闸管(GTO)

1、GTO的基本工作原理

2、GTO的特定参数

3、GTO的缓冲电路

4、GTO的门极驱动电路

5、GTO的典型应用

(二)大功率晶体管(GTR)

1、GTR的极限参数

2、二次击穿和安全工作区

3、GTR的基极驱动电路及其保护电路

4、GTR的应用

(三)功率场效应晶体管

1、P—MOSFET的主要特性

2、P—MOSFET的栅极驱动电路

3、P—MOSFET的应用

(四)绝缘栅双极型晶体管

1、IGBT的工作原理

2、IGBT的特性

3、IGBT的栅极驱动电路及其保护

4、IGBT的功率模块

(五)其它新型电力电子器件

1、静电感应晶体管(SIT)

2、静电感应晶闸管(SITH)

第五章  直流电压变换电路

教学要求:

1、了解DC—DC变换电路的基本概念

2、掌握降压式斩波电路,升压式变换电路,升降压式变换电路,库克电路,正向激励DC—DC变换电路,反向激励DC—DC变换电路,DC—DC变换电路的比较。

3、重点掌握升降压式变换电路及变换电路的比较。

教学内容:

(一)直流电压变换电路的基本工作原理及其分类

1、直流电压变换电路的工作原理

2、直流电压变换电路的分类

(二)由普通晶闸管构成的直流电压变换电路

1、电路的工作原理

2、晶闸管的换流原理

(三)单象限直流电压变换电路

1、降压直流电压变换电路

2、升压直流电压变换电路

3、库克直流电压变换电路

(四)二象限直流电压变换电路

1、双极性电压开关PWM控制方法

2、单极性电压开关PWM控制方法

第六章  交流调压电路

教学要求:

1、了解交流调压电路的基本概念和电感及纯阻负载下输出电流的波形的区别

2、掌握单相和三相交流调压电路主电路;重点掌握过零调功电路。

教学内容:

(一)单相交流调压电路

1、电阻性负载

2、电感性负载

(二)三相交流调压电路

1、三相全波相位控制的Y连接调压电路

2、其它三相调压电路形式

(三)交流过零调功电路

1、调功器的工作原理

2、调功电路实例

第七章  变频电路

教学要求:

1、掌握变频电路的几种基本工作原理

2、分清谐振式变频电路及三相桥式变频电路内包含两种不同的变频电路

3、理解脉宽调制(PWM)型单相和三相变频电路。

教学内容:

(一)变频电路的基本工作原理

1、单相输出交—直—交变频电路

2、单相输出交—交变频电路

3、两种变频电路的比较

(二)谐振式变频电路

1、并联谐振式变频电路

2、串联谐振式变频电路

(三)三相桥式变频电路

1、电压源型桥式变频电路

2、电流源型三相桥式变频电路

3、两种变频电路的特点

(四)交—交变频电路

1、方波型交—交变频电路

2、正弦波型交—交变频电路

(五)脉宽调制(PWM)型变频电路

1、脉宽调制变频电路概述

2、单相PWM变频电路

3、三相桥式PWM变频电路

4、专用大规模集成电路芯片形成SPWM波

5、PWM变频电路的优点

第八章  典型电力电子装置介绍

教学要求:

1、了解线性稳压和开关稳压的原理及区别

2、掌握不间断电源(UPS)不同结构的电路原理

3、知道有源功率因数校整器在电路中的正确使用。

教学内容:

(一)开关电源

1、开关电源的基本工作原理

2、隔离式高频变换电路

3、开关电源的应用

(二)UPS不间断电源

1、UPS的分类

2、UPS的整流器

3、UPS中的逆变器

4、UPS中的锁相技术

5、UPS中的静态开关

(三)有源功率因数校正器

1、有源电力滤波器和有源功率因数校正

2、畸变电流的产生与APFC的基本原理

3、有源功率因数校正的电路结构

4、有源功率因数校正的控制

5、APFC技术的应用

第九章  课程实训及实验

教学要求:

1、初步掌握整流变压器、平波电抗器、脉冲变压器等变压器的参数计算以及它们的结构设计。

2、使同学既会修理损毁的变压器也会设计新的变压器。

教学内容:

(一)整流变压器参数计算

1、次级电压U2

2、初级相电流I1和次级相电流I2

3、次级容量S2,初级容量S1以及平均计算容量S(视在容量)

(二)平波电抗器参数计算

1、电动机电枢电感LM和变压器漏感LT的计算

2、限制输出电流脉动的电感量Lm的计算

3、使输出电流连续的临界电感量L1的计算

(三)脉冲变压器设计

1、脉冲变压器设计的基本原理

2、基本关系和计算方法

3、设计举例

(四)课程设计及实习

(五)试验:

1、晶闸管的简单测试及导通关断条件实验

2、单相桥式半控整流电路的研究

3、三相桥式全控整流电路的研究

4、三相交流调压电路的研究

5、GTR单相并联逆变器的研究

6、IGBT斩波电路的研究

 

说    明:

(一)考核方式:

1.考核方式:考试

2.考试方法:笔试

3.成绩评定:

总评成绩100分=平时30分+期末考试70分。

平时成绩:

考勤考纪:10分

作业20分

 (二)教学建议:

本课程的教学原则上须由一定工作经验的讲师及讲师以上的教师担任,以保证理论知识和实践操作技能能满足教学的需要。要鼓励教师大胆进行教学内容和教学方法的改革。本大纲作为教师的参考与指导,不作为约束教师的法规。这样,教师可以根据课程的特点,针对学生的实际情况,充分发挥自己的特长,在教学舞台上显示身手,真正提高教学质量。

 

 

 执笔: 何顺兴    (任课教师签名)    二〇〇九年五月

 

 审阅:                   (教研室负责人签字)        年    月    

 

 审批:                     (系、部主任签字)         年     月    

 

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