spContent=电力电子技术是电气工程及其自动化专业的专业核心课程,是联系强电和弱电技术的纽带,它是由电力学、电子学和控制理论三个学科交叉而成的,已成为现代电气工程与自动化专业不可缺少的一门专业核心课,通过本课程的学习还可以为《电力拖动》等后续课程打好基础。
电力电子技术是电气工程及其自动化专业的专业核心课程,是联系强电和弱电技术的纽带,它是由电力学、电子学和控制理论三个学科交叉而成的,已成为现代电气工程与自动化专业不可缺少的一门专业核心课,通过本课程的学习还可以为《电力拖动》等后续课程打好基础。
—— 课程团队
课程概述
电力电子技术是电气工程及其自动化专业的专业课,课程单独前导课程包括了电路分析基础、模拟电路、信号与系统等,后续的课程包括电气传动、高电压技术等,课程主要讲解了DC-DC、DC-AC、AC-AC、AC-DC等电力变换形式,是电源设计、电力传输等领域的必修专业课程,可以作为本科阶段的专业课,也可以作为今后研究生阶段的专业基础课程。该课程的内容可以为电气工程专业的学习和相关的学生竞赛奠定基础。
课程大纲
绪论
课时目标:了解电力电子技术的含义、与相关学科的关联、课程的主要知识范围、电力电子技术的应用,明确课程的地位,对即将开始的知识体系形成框架式概念,掌握常见器件的电路符号,了解常见器件的工作原理。
选自第1章:绪论/第1.1节:什么是电力电子技术,第1.3节:电力电子技术的应用,选自第2章:电力电子器件/第2.1节:电力电子器件概述。
电力电子元件-二极管
课时目标:电力电子器件的概念,应用电力电子器件的系统组成,电力电子器件的分类,认识电力二极管的原理、符号,理解其基本特性,理解电力二极管主要参数的意义。理解电导调制效应,了解晶闸管的内部结构,掌握晶闸管的静态特性。
选自第2章:电力电子器件/第2.2节:不可控器件-电力二极管,晶闸管。
电力电子元件-晶闸管
课时目标:晶闸管的基本特性;单相半波可控整流电路、单相桥式全控整流电路的工作原理、输出波形、数量关系、负载性质对整流电路的影响;单相半波可控整流电路的分段线性等效。重点掌握晶闸管的工作条件和特性。
选自第2章:电力电子器件/第2.3节:晶闸管;第3章:整流电路/第3.1节:单相可控整流电路(半波)。
单相半波可控整流电路
课时目标:(1)掌握单相半波可控整流带阻感负载的情况,掌握续流二极管在阻感回路中的作用;(2)掌握单相桥式全控整流原理及不同负载的波形。
选自第3章:整流电路/第3.1节:单相可控整流电路(半控带续流二极管+桥式)。
单相桥式整流及全波整流电路
课时目标:(1)掌握单相桥式半控整流原理;(2)掌握反电动势负载的分析方法;(3)掌握续流二极管的用处,同时掌握有续流二极管的电路分析;(4)掌握单相全波可控整流带阻感负载的情况。
选自第3章:整流电路/第3.1节:单相可控整流电路(桥式&全波)
三相半波整流电路
课时目标:掌握三相半波在不同负载下的工作原理。掌握三相桥式全控整流电路的基本原理及纯电阻负载情况下的输出电压电流波形。
选自第3章:整流电路/第3.2节:三相可控整流电路(半波&桥式)
三相桥式整流电路
课时目标:分析说明三相整流的缺相问题。复习三相桥式整流带阻感负载的工作原理,掌握漏感对整流电路的影响。了解电容滤波对不可控整流电路的影响,了解谐波、功率因数概念。
选自第3章:整流电路/第3.2节:三相可控整流电路(桥式阻感负载)/第3.3节:变压器漏感对整流电路的影响/第3.5节:整流电路的谐波和功率因
漏感对整流电路的影响
课时目标:复习三相桥式整流带阻感负载的工作原理,掌握漏感对整流电路的影响。了解电容滤波对不可控整流电路的影响,了解谐波、功率因数概念。明确逆变的概念和分类,以单相全波整流电路的有源逆变状态为例,使学生掌握逆变产生的条件,分析说明逆变失败的原因。
自第3章:整流电路/第3.3节:变压器漏感对整流电路的影响/第3.7节:整流电路的有源逆变工作状态。
移相触发电路
课时目标:理解同步信号为锯齿波的触发电路的工作原理。使学生掌握换流的概念,理解逆变电路的基本工作原理,掌握换流的分类,了解各种换流方式的原理,重点掌握负载换流的工作原理。
选自第3章:整流电路/3.8节整流电路相位控制的实现/第4章:逆变电路/第4.1节:换流方式。
IGBT的特性及其在逆变电路中的应用
课时目标:(1)掌握IGBT的工作原理及特性。(2)理解电压型逆变电路的特点,掌握单相半桥电压型逆变的原理,理解电压型逆变电路的波形。
选自第2章:电力电子器件/第2.4.4节:绝缘栅双极晶体管/第4章:逆变电路/第4.2节:电压型逆变电路。
电压型逆变电路
课时目标:(1)掌握单相全桥电压型逆变的原理,理解电压型逆变电路的波形。(2)理解三相电压型逆变的原理,使学生对三相电压型逆变波形有所了解。
选自第4章:逆变电路/第4.2节:电压型逆变电路。
电流型逆变电路
课时目标:掌握单相电流型逆变电路的原理。理解电流型逆变的原理。复习第4章的主要内容,对逆变电路进行总结。
降压斩波电路/升压斩波电路的原理
课时目标:(1)掌握降压斩波电路原理,理解降压原因,掌握降压斩波的基本数量关系;(2)掌握升压斩波的原理,使学生认识到通过斩波电路可以达到输出电压高于输入电压的目的;理解升压斩波电路的量化分析方法。
选自第5章:直流-直流变流电路/第5.1节:基本斩波电路(降压/升压)。
CUK斩波电路和升降压斩波电路原理
课时目标:1、掌握升压式斩波变换电路输入输出电压关系。2、掌握Cuk斩波变换电路原理分析。
选自第5章:直流-直流变流电路/第5.1节:基本斩波电路(Cuk/升降压)。
SEPIC斩波和ZETA斩波
课时目标:掌握Sepic斩波的基本原理;掌握以能量守恒法为突破口分析电路;理解能量守恒规律在储能元件工作状态分析时的作用。
选自第5章:直流-直流变流电路/第5.1节:基本斩波电路(Sepic/Zeta)。
复合斩波电路
课时目标:理解复合斩波电路、多重多相斩波电路的工作原理。理解正激电路的工作原理,并能进行简单计算。
选自第5章:直流-直流变流电路/第5.2节:复合斩波电路和多相多重斩波电路/第5.3节:带隔离的直流-直流变流电路。
间接直流-直流变流电路
课时目标:理解反激、半桥、全桥的工作原理,并能进行简单计算。掌握全桥电路的工作原理,并能进行简单计算。
选自第5章:直流-直流变流电路/第5.3节:带隔离的直流-直流变流电路。
单相交流调压电路
课时目标:掌握全桥电路和推挽电路的工作原理,并能进行简单计算。熟练掌握单相交流调压。
选自第5章:直流-直流变流电路/第5.3节:带隔离的直流-直流变流电路/第6章:交流-交流变流电路/第6.1节:交流调压电路(单相)。
交流电力变换电路
课时目标:理解斩控式交流调压的基本原理,理解三相交流调压电路的基本原理。了解其他交流电力控制电路。
选自第6章:交流-交流变流电路/第6.1节:交流调压电路(三相)/6.2其他交流电力控制电路。
交-交变频电路
课时目标:掌握单相交-交变频的基本原理,熟练掌握交-交变频的工作状态,理解调制法输出正弦波。
选自第6章:交流-交流变流电路/第6.3节:交-交变频电路。
PWM控制原理
课时目标:学习PWM的概念,面积等效原理和等效方法,PWM波形的产生方法,调制法的载波采用等腰三角波的原因,单极性PWM控制单相桥式逆变电路的工作过程分析。
选自第7章:PWM控制技术/第7.1节:PWM控制的基本原理/第7.2节:PWM逆变电路及其控制方法。
软开关电路原理
课时目标:学习PWM电流跟踪控制技术的原理,软开关技术的概念和基本原理,典型的软开关电路—零电压开关准谐振电路的原理分析。学习典型的软开关电路—零电压开关准谐振电路的原理分析,学习电力电子器件的共性问题,尤其是驱动问题。
选自第7章PWM控制技术/7.3PWM跟踪控制技术/第8章:软开关技术/8.1软开关的基本概念/8.2软开关电路的分类/8.3典型电路。
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预备知识
高等数学、电路分析与基础、模拟电子技术基础、数字电子技术基础、电机学。
证书要求
为积极响应国家低碳环保政策, 2021年秋季学期开始,中国大学MOOC平台将取消纸质版的认证证书,仅提供电子版的认证证书服务,证书申请方式和流程不变。
电子版认证证书支持查询验证,可通过扫描证书上的二维码进行有效性查询,或者访问 https://www.icourse163.org/verify,通过证书编号进行查询。学生可在“个人中心-证书-查看证书”页面自行下载、打印电子版认证证书。
完成课程教学内容学习和考核,成绩达到课程考核标准的学生(每门课程的考核标准不同,详见课程内的评分标准),具备申请认证证书资格,可在证书申请开放期间(以申请页面显示的时间为准),完成在线付费申请。
认证证书申请注意事项:
1. 根据国家相关法律法规要求,认证证书申请时要求进行实名认证,请保证所提交的实名认证信息真实完整有效。
2. 完成实名认证并支付后,系统将自动生成并发送电子版认证证书。电子版认证证书生成后不支持退费。
参考资料
1、Power Electronics: Circuit Analysis and Design. Issa Batarseh;Ahmad Harb. Springer.
2、电力电子技术(第3版).肖冬,冯琳,王继春.冶金工业出版社.
3、电力电子技术.王鲁杨.中国电力出版社.
4、现代电力电子技术.张主、赵永健编著.科学出版社出版;
5、电力电子自关断器件及电路.黄俊,秦祖荫.机械工业出版社.