spContent=电力电子技术架起了弱电控制强电的桥梁,是能源互连网必不可少的环节。集成化、高频化、智能化助推了现代电力电子技术的发展,给社会生产带来前所未有快速发展。本课程内容覆盖了电力电子四大变换电路及其经典和前沿控制技术及应用,包括 AC/DC, DC/AC, DC/DC, AC/AC功率变换电路实例的输入输出分析,控制方法运用,PWM技术基础及实用、软开关技术应用分析,隔离型DCDC变换器,面向“船舶电力推进技术”的应用分析,实验案例:锯齿波触发电路,单相桥式整流,DC/DC,DC/AC的SPWM控制,AC/AC交流调压。由简单到深入,体现了各知识点之间的联系,适合学习者递进式学习。
电力电子技术架起了弱电控制强电的桥梁,是能源互连网必不可少的环节。集成化、高频化、智能化助推了现代电力电子技术的发展,给社会生产带来前所未有快速发展。本课程内容覆盖了电力电子四大变换电路及其经典和前沿控制技术及应用,包括 AC/DC, DC/AC, DC/DC, AC/AC功率变换电路实例的输入输出分析,控制方法运用,PWM技术基础及实用、软开关技术应用分析,隔离型DCDC变换器,面向“船舶电力推进技术”的应用分析,实验案例:锯齿波触发电路,单相桥式整流,DC/DC,DC/AC的SPWM控制,AC/AC交流调压。由简单到深入,体现了各知识点之间的联系,适合学习者递进式学习。
—— 课程团队
课程概述
电力电子技术是自动化、电气工程及其自动化等专业的专业基础课,是对电能进行变换和处理的技术,与信息电子技术构成了电子技术的主体,现已成为当代世界绿色、清洁、可再生能源及节能等应用的重要技术支撑,在工业、农业、交通、日用、航空航天、航海等领域都获得了广泛应用,社会对具有电气工程技术的科技人才的需求不断增加,渴望学习电力电子技术课程的学生和相关技术人员的数量越来越多。
电力电子技术是有效地使用电力半导体器件,应用电路和设计理论以及分析开发工具,实现对电能的高效变换和控制的一门技术,它包括电压、电流和频率、波形等方面的变换。
通过对本课程的教学,使学生了解电力电子学科的前沿、发展现状和发展趋势,掌握目前主要应用的电力电子器件的特性、参数及使用方法,掌握交流-直流、直流-交流、直流-直流、交流-交流等4种功率变换电路的基本原理、工作过程、控制方法,掌握PWM技术、软开关技术等应用于功率变换电路的新技术,使学生具有对各类功率变换电路参数的计算能力,具有通过使用电力电子技术分析工具和分析方法进行设计、调试、研究电力电子功率变换装置的能力。
本课程依据国家工程教育认证的理念,通过MOOC教学的形式制作了电力电子技术的网络授课素材,改变了以往课堂授课的单一教学模式,尝试进行在校本科生基于网络学习、翻转课堂、MOOC等现代教育技术的教学手段和教学方法的改革,同时满足想通过网络教育平台自学同学的愿望。
授课目标
通过对本课程的教学,使学生了解电力电子学科的前沿发展现状和发展趋势,掌握各类功率变换电路的基本原理、控制方法,具有对各类功率变换电路参数的计算能力,具有通过使用电力电子技术的分析工具和分析方法设计、调试、分析电力电子变换装置的能力。
(1)掌握电力电子技术的基本原理和知识,能够结合相关专业知识解决自动化领域相关的复杂工程问题。
(2)掌握电力电子技术的原理、方法和专业知识,通过文献分析研究对自动化工程领域、船舶控制工程领域相关的复杂工程问题表达、模拟,提出解决方案,获得有效结论。
(3)能够运用电力电子技术的原理和专业知识,参照理论模型对实验数据进行分析和解释,并得到有效结论。
(4)能够根据已经掌握的电力电子技术的发展历程,认清电力电子技术未来发展趋势和关键技术方向,形成自主学习、终身学习的意识。
课程大纲
绪论
课时目标:什么是电力电子技术,电力电子技术的发展史,电力电子技术的应用,课程的教材及参考资料。通过本章的学习,使学习者了解电力电子学科的前沿发展现状和发展趋势。
1.1 电力电子技术的概念
1.2 电力电子技术的发展史
1.3电力电子技术的应用
1.4 电力电子技术的未来和发展前景
电力电子器件
课时目标:电力电子器件概述,电力二极管,晶闸管,其他类型晶闸管,全控型电力电子器件,电力电子器件的驱动电路和保护,通过以上的学习,使学习者掌握电力电子器件的类型、工作原理、特性,以便于在实际电路中的分析。
2.1电力电子器件概述
2.2 电力二极管
2.3 晶闸管
2.4 其他类型晶闸管
2.5 全控型电力电子器件
2.6 电力电子器件的驱动电路和保护
整流电路
课时目标:掌握单相、三相可控整流电路结构、工作原理、控制方法,理解交流电路中变压器漏感对整流电路的作用,理解整流电路反电势负载,掌握有源逆变工作状态,理解逆变失败的原因,理解典型晶闸管触发电路的各部分组成和作用。
3.1单相可控整流电路
3.2三相可控整流电路
3.3变压器漏抗对整流电路影响
3.4全控整流电路的有源逆变工作状态
直流-直流变流电路
课时目标:掌握Buck、Boost、Buck-Boost、Cuk基本斩波电路原理及计算,掌握复合斩波电路和多重斩波电路原理,通过学习直流-直流间接变流电路结构及原理,理解直流电源的设计过程。
4.1基本斩波电路
4.2复合斩波电路及多重多相斩波电路
4.3直流-直流间接变流电路
逆变电路
课时目标:通过学习逆变电路的原理,理解电压型逆变电路和电流型逆变电路的区别和作用。
5.1逆变电路的基本概念
5.2电压型逆变电路
5.3电流型逆变电路
5.4逆变电路的多重化
交流-交流电力变换电路
课时目标:通过学习交流-交流电力变换,理解交流调压的作用,理解交-交变频的作用,能分析交流调压和直接变频的原理。
6.1 交流调压电路
6.2 其他交流电力控制电路
6.3交-交变频电路
PWM控制技术
课时目标:通过PWM控制技术的学习,理解PWM对于各种电路的控制作用和PWM理论基础,理解工程实现方法,尤其是数字设计实现方法。
7.1 PWM控制技术的基本原理
7.2 PWM逆变电路的控制方法
7.3 PWM跟踪控制技术
软开关技术
课时目标:通过软开关技术的学习,理解软开关的作用,能对基本电路的软开关设计原理进行分析。
电力电子技术的应用
课时目标:通过直流电力拖动系统,船舶电力推进系统的学习,理解电力电子在该领域的重要作用。
电力电子技术实验
课时目标:通过实验,进一步理解单相全控桥式整流电路带电阻性负载、电阻电感性负载的工作原理,理解交流调压电路的原理,直流斩波电路的原理,SPWM逆变电路原理,提高电路调试操作能力,提高发现问题、解决问题的能力。
10.1 单相全控桥式整流电路
10.2 单相和三相交流调压电路
10.3 直流斩波电路实验
10.4 SPWM逆变电路实验
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预备知识
包括电路理论基础,信息电子技术(模拟电子技术、数字电子技术)
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] 姚绪梁、张敬南、卢芳、巩冰.电力电子技术.哈尔滨:哈尔滨工程大学出版社,2017
[2] 王兆安等.电力电子技术(第5版).北京:机械工业出版社,2009
[3] Ned Mohan, Tore M. Undeland, William P. Robbins. Power Electronics-Converters, Applications, and Design[M]. Beijing: Higher Education Publishing Company, 2004
[4] 贺益康,潘再平. 电力电子技术(第2版). 北京:科学出版社,2013
[5] 徐德鸿 马皓 汪槱生.电力电子技术[M].北京:科学出版社,2015.7