电力电子课程教学大纲

总学时：54学时 ，其中实验12学时                           开课学期：第五或第六学期

课程类别：必修 课程性质：专业基础课

先修课程：高等数学、普通物理、电路原理、电子技术、电机与拖动基础等课程。

教  材：王兆安、黄俊主编，电力电子技术（第4版），机械工业出版社，2003年。

一、   课程的性质、目的与任务：

本课程是电气自动化专业教学计划中的一门必修专业技术基础课。本课程的目的和任务是使学生为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，续课程以及从事与电子信息工程专业有关的技术工作和科学研究打下一定的基础。

教学基本要求：

 (一)在学生对电力电子技术重要的基本概念、原理、研究方法有较深入的认识和掌握的基础上，通过加强作业练习，训练计算能力，使学生真正做到在解决问题时，思路清晰、方法正确、结果可靠。

(二)培养学生基本的实验动手能力和基本的实验技能。

(三)能使学生在后续专业课程的学习中，充分利用本课程的基本知识来分析、研究专业理论知识。

熟悉晶闸管、电力MOSFET、IGBT等电力电子器件的结构、原理、特性和使用方法；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；了解电力电子技术的应用范围和发展动向及技术经济指标；掌握基本电力电子装置的实验和调试方法。

二、课程的主要内容和基本要求

（一）绪论（1学时）

主要内容：电力电子技术的基本概念、学科地位、基本内容和发展历史、电力电子技术的应用范围和发展前景、本课程的任务与要求。

（二）电力电子器件（8学时）

主要内容：各种二极管、半控型器件-晶闸管的结构、工作原理、伏安特性、主要静态、动态参数，器件的选取原则，典型全控型器件：GTO、电力MOSFET、IGBT，功率集成电路和智能功率模块，电力电子器件的串并联、电力电子器件的保护，电力电子器件的驱动电路。

重点：晶闸管的结构、工作原理、伏安特性、主要静态、动态参数，器件的选取原则，典型全控型器件。

难点：晶闸管的结构、工作原理、伏安特性、主要静态、动态参数。

基本要求：掌握半控型器件-晶闸管的结构、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，掌握典型全控型器件，了解电力电子器件的串并联，了解电力电子器件的保护。

（三）整流电路（12学时）

主要内容：单相可控整流电路的工作原理、波形分析及计算，续流二极管的作用及有关波形分析。三相半波整流电路的波形分析及计算。三相全控桥的工作原理、波形分析及计算。整流变压器原、附边绕组电流有效值及容量计算。带平衡电抗器的双反星性大功率整流电路工作原理及波形分析。变压器漏抗对整流电路的影响。电路中谐波的产生、组成及抑制方法。整流电路的谐波和功率因数。整流电路的有源逆变工作原理及实施逆变的条件，逆变颠覆及防止措施。触发脉冲与主回路电压的同步，移相工作原理。

重点：单相可控整流电路的工作原理、波形分析及计算。三相半波整流电路的波形分析及计算。三相全控桥的工作原理、波形分析及计算。变压器漏抗对整流电路的影响。电路中谐波的产生、组成及抑制方法。整流电路的谐波和功率因数。整流电路的有源逆变工作原理及实施逆变的条件，逆变颠覆及防止措施。触发脉冲与主回路电压的同步，移相工作原理。

难点：三相半波整流电路的波形分析及计算。三相全控桥的工作原理、波形分析及计算。整流电路的有源逆变工作原理及实施逆变的条件，逆变颠覆及防止措施。触发脉冲与主回路电压的同步，移相工作原理。

基本要求：掌握单相各、三相半波、三相全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。理解以带平衡电抗器的双反星性电路为代表的大功率整流电路工作原理。掌握变压器漏抗对整流电路的影响。了解电路中谐波的产生、组成及拟制方法。掌握整流电路的谐波和功率因数。掌握整流电路的有源逆变工作状态及实施逆变的条件，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。掌握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，了解集成触发器的工作原理及应用；

（四）直流斩波电路（4学时）

主要内容：降压斩波电路、升压斩波电路、升降压斩波电路、复合斩波电路的结构与工作原理。

重点：降压斩波电路、升压斩波电路的结构与工作原理。

难点：升压斩波电路的工作原理

基本要求：掌握降压斩波电路、升压斩波电路、升降压斩波电路的结构与工作原理，了解复合斩波电路的结构与工作原理。

（五）交流—交流电力变换电路（6学时）

主要内容：单相、三相相控式交流调压电路，交流调功电路，交流电子开关，单相、三相输出交—交变频电路。

重点：单相相控式交流调压电路，交流调功电路，单相输出交—交变频电路。

难点：单相相控式交流调压电路，单相输出交—交变频电路。

基本要求：掌握单相相控式交流调压电路，理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，掌握单相输出交—交变频电路，了解三相输出交—交变频电路。

（六）逆变电路（4学时）

主要内容：换流方式，电压型逆变电路，电流型逆变电路，多重逆变电路和多电平逆变电路。

重点：换流方式，电压型逆变电路。

难点：电压型逆变电路，电流型逆变电路。

基本要求：掌握换流方式，掌握电压型逆变电路，理解电流型逆变电路，了解多重逆变电路和多电平逆变电路。

（七）脉宽调制（PWM）技术（3学时）

主要内容：PWM控制的基本原理、控制方式与PWM波形的生成方法，PWM逆变电路的谐波分析，PWM整流电路。

重点：PWM控制的基本原理、控制方式与PWM波形的生成方法。

难点： PWM波形的生成方法，PWM逆变电路的谐波分析。

基本要求：掌握PWM控制的基本原理、控制方式与PWM波形的生成方法，了解PWM逆变电路的谐波分析，了解跟踪型PWM逆变电路，了解PWM整流电路。

（八）软开关技术（1学时）

主要内容：软开关技术的分类，各种软开关电路的原理及应用。

（九）组合变流电路（3学时）

主要内容：间接交流变流电路，交—直—交变频电路（VVVF），恒压恒频变流电路（CVCF），间接直流变流电路（间接DC/DC变换器），开关电源。