Power Electronics

课程编号： 021016

学    分： 4

学    时：  76   （其中：讲课学时：    实验学时：12  上机学时： 0  ）

先修课程：《电路》、《电子线路》、《电机与拖动》

后续课程：《调速技术》、《电力拖动自动控制系统》

适用专业： 四年制自动化本科

开课部门： 电子信息与电气工程系

一、课程的性质与目标

1、课程的性质

    本课程是一门横跨电力、电子、自动控制三门课程的交叉边缘学科，是利用大功率半导体器件对电能进行变换与控制的专业基础课程，是自动化专业的必修课。

2、课程的目标

通过本课程的学习，使学生获得电能高效率变换与控制方面的知识，培养学生分析问题、解决问题的能力，并且具有一定的实验能力，为后续课程的学习及以后的工作打下基础。

    本课程的任务是使学生获得利用电力电子器件对电能进行变换和控制的基本理论与概念。通过学习，要求学生熟悉和掌握可控整流、有源逆变、变频、斩波、无源逆变等电力电子电路的工作原理、特点和基本应用，正确选用元件与触发电路。

二、课程的主要内容及基本要求

第1章     电力电子器件 （ 10 学时）

[知 识 点] 概述；不可控器件；半控型器件；典型全控型器件；其他新型电力电子器件；电力电子器件的驱动、保护、串并联使用。

[重    点] 半控型器件、典型全控型器件的结构、工作原理、基本特性、主要参数及选择原则。

[难    点] 额定电流的计算。

[基本要求] 

1、了解电力电子器件的概念、特征、应用系统。

2、理解不可控器件、半控型器件、典型全控型器件等的结构、工作原理、基本特性、主要参数。

3、掌握电力电子器件的选择、使用以及驱动、保护和串并联使用。

[实践与练习]

实验： 晶闸管好坏的测定和导通实验

作业：P42   2、3、4

第2章    整流电路（28学时）

[知 识 点] 单相可控整流电路；三相可控整流电路；变压器漏感对整流电路的影响；电容滤波的不可控整流电路；整流电路的谐波和功率因数；大功率可控整流电路；整流电路的有源逆变工作状态；晶闸管直流电动机系统；相控电路的驱动控制。

[重    点] 

1、单相全控桥式整流电路和三相全控桥式整流电路的原理分析与计算、各种负载对整流电路工作情况的影响；

2、三相可控整流电路有源逆变工作状态的分析计算；

3、晶闸管直流电动机系统的工作特性，包括变流器的特性和电机的机械特性等；

4、晶闸管可控整流电路锯齿波移相的触发电路的原理和同步电压信号的选取方法。

[难    点] 晶闸管可控整流电路锯齿波移相的触发电路的原理和同步电压信号的选取方法。

[基本要求]

  1、了解电容滤波的不可控整流电路的工作情况和特点；

2、可逆电力拖动系统的工作情况和环流的概念；

3、集成触发芯片及其组成的三相桥式全控整流电路的触发电路和同步的概念。

4、理解换相压降、重叠角等概念，漏抗对整流电路工作情况的影响；

5、双反星形可控整流电路的工作情况和整流电路多重化的概念。

6、掌握电力电子电路作为分段线性电路进行分析的基本思想、单相全控桥式整流电路和三相全桥式整流电路的原理分析与计算、各种负载对整流电路工作情况的影响；

7、换相压降、重叠角等的计算；

8、谐波的概念、各种整流电路产生谐波情况的定性分析，功率因数分析的特点、各种整 流 电路的功率因数分析；

9、产生有源逆变的条件、三相可控整流电路有源逆变工作状态的分析计算、逆变失败及最小逆变角的等；

10、晶闸管直流电动机系统的工作特性，包括变流器的特性和电机的机械特性等；

11、晶闸管可控整流电路锯齿波移相的触发电路的原理和同步电压信号的选取方法。

[实践与练习]

实验：

1、锯齿波同步触发电路的研究

2、单相桥式半控整流电路的研究

3、三相半控桥式整流电路的研究

4、三相全控桥式整流电路的研究

作业：P97-98   3、5、6、11、12、13、、14、15、16、17、27、28、29、

第3章    直流斩波电路 （ 4 学时）

[知 识 点] 基本斩波电路；复合斩波电路

[重    点] 降压斩波电路和升压斩波电路的工作原理、输入输出关系、电路解析方法和工作特点。

[难    点] 复合斩波电路

[基本要求] 

1、了解直流斩波电路的分类和应用。

2、理解降压斩波电路和升压斩波电路的工作原理，复合斩波电路的工作原理。

3、掌握降压斩波电路和升压斩波电路的输入输出关系、电路解析方法、工作特点。

[实践与练习]

作业：P111   2、3、5

第4章    交流电力控制电路和交交变频电路（ 6 学时）

[知 识 点] 交流调压电路；其他交流电力控制电路；交交变频电路

[重    点] 交流调压电路；交流调功电路；交交变频电路

[难    点] 交交变频电路

[基本要求] 

1、了解交流变流电路的分类及其基本概念。

2、理解单相交流调压电路的电路构成，两种负载时的工作原理和电路特性；

3、三相交流调压电路的基本构成和基本工作原理；

4、交流调功电路和交流电力电子开关的基本概念；

5、晶闸管相位控制交交变频电路的电路构成、工作原理和输入输出特性。

6、掌握各种交流—交流变流电路的主要应用。

[实践与练习]

实验：单相交流调压实验

作业：P131   1、2、3

第5章    逆变电路 （ 10 学时）

[知 识 点] 换流方式；电压型逆变电路；电流型逆变电路

[重    点] 逆变电路工作原理

[难    点] 电压型逆变电路和电流型逆变电路的工作原理

[基本要求]

 1、了解逆变电路的概念、换流方式和应用。

2、理解基本的逆变电路的结构及其工作原理。

3、掌握电压型逆变电路和电流型逆变电路的工作原理。

[实践与练习]

作业：P149   1、2、3、4、5

第6章    PWM控制技术（2 学时）

[知 识 点] PWM控制的基本原理。

[重    点] PWM控制的基本原理。

[基本要求]

 1、了解PWM控制技术的概念、应用。

2、理解PWM控制的基本原理。

第7章   软开关技术（ 2 学时）

[知 识 点] 软开关的基本概念；软开关电路的分类。

[重    点] 软开关的基本概念。

[基本要求]

 1、了解软开关的基本概念。

2、理解软开关电路的分类。

3、掌握典型软开关电路的工作原理。

第8章    组合变流电路     （ 2 学时）

[知 识 点] 间接交流变流电路；间接直流变流电路

[重    点] 间接交流变流电路、间接直流变流电路的构成、特点等

[基本要求]

 1、了解组合变流电路的概念。

2、理解间接交流变流电路、间接直流变流电路的构成、特点等。

三、学时分配

闭卷考试 

总成绩=10%*平时成绩+30%*实验成绩+60%*考试成绩

五、选用教材和主要参考书

王兆安 黄俊主编，电力电子变流技术（第四版），机械工业出版社，2003年9月

丁道宏主编，电力电子技术（修订版），航空工业出版社， 1999年8月

陈坚编著，电力电子学（第一版），高等教育出版社，2002年2月

六、大纲说明

实验教学大纲见《电力电子技术》实验大纲。

    本课程采用多媒体课件教学。

撰写人：                              审定人：

批准人：                                     执行时间：下载本文