《电力电子技术》课程教学（自学）基本要求

中国石油大学（华东）现代远程教育课程教学（自学）基本要求1《电力电子技术》课程教学（自学）基本要求适用层次本科适应专业电气、机械使用学期2008秋自学学时160面授学时40实验学时9使用教材教材名称《电力电子技术》编者张加胜出版社石油大学出版社参考教材《电力电子技术》（第四版），王兆安等，机械工业出版社课程简介电力电子技术是工科电气信息类专业学生的专业必基础课。电力电子技术课程的内容主要包括电力电子器件及保护、单相和三相可控整流电路、有源逆变、无源逆变电路及PWM控制、交流调压电路、直流变换电路等。使学生掌握经典的和现代电力电子学的基本概念、基本电路原理及应用知识；使学生了解电力电子器件的基本外特性和使用方法；能应用已有的电路和电子技术知识对电力电子技术的工程技术问题进行定量计算和定性分析，培养学生分析问题和解决问题的能力；电力电子技术课程的作用一是为学习后续专业课程、工程技术知识和今后的长远发展奠定基础，另一个就是培养和提高学生的科学素质。学习建议学习本门课程应注意理论学习与实验相结合，注意在实验过程中以及生活实际中体会理论知识的应用，要特别注意理解物理概念。培养自己初步的电力电子电路分析和应用能力、定量计算与定性分析及估算能力、联系工程实际能力等；学生必须具有一定的电学知识，建议在学完电路和电子技术课程后开始开课。各章节主要学习内容及要求第1章电力二极管和晶闸管学时要求主要内容一、核心知识点晶闸管的结构与工作原理；晶闸管的基本特性；晶闸管的主要参数；晶闸管的派生器件。二、教学基本要求【了解】晶闸管的四层半导体结构与工作原理；双晶体管等效模型及正反馈导通原理；晶闸管的主要参数；晶闸管的派生器件。【掌握】理解晶闸管的基本伏安特性；PE器件的四种损耗功率，各与何因素有关。PE系统需要强弱电隔离的原因及隔离措。【重点掌握】晶闸管的额定电流参数，理解晶闸管的额定电流IF(AV)与有效值电流的关系三、思考与练习【思考】1-1，1-2【练习】1-5，1-6，1-7备注第2章单相可控整流电路学时要求主要内容一、核心知识点中国石油大学（华东）现代远程教育课程教学（自学）基本要求2单相半波可控整流电路；单相桥式可控整流电路；*单相全波可控整流电路；*单相桥式半控整流电路。二、教学基本要求【了解】单相桥式半控整流电路：1.单相半波的基本电路形式；移相范围；波形分析；*和对角的影响。2.续流二极管的作用原理及对id的影响。3.输出Ud、Id的计算；SCR的正、反向最高电压的分析确定。4.变压器的直流磁化特点。【掌握】*单相半波可控整流电路；单相桥式可控整流电路；单相全桥可控整流电路画波形和有关计算。难点：单相半波可控整流电路阻感负载下的电流波形分析。【重点掌握】带大电感的L-E-R负载下，du波形与R-L负载时相同，定量计算公式照用（前提是L足够大使di连续）。三、思考与练习【思考】2-5【练习】例2－1备注第3章三相可控整流电路学时要求主要内容一、核心知识点三相桥式全控整流电路；变压器漏感对整流电路的影响。晶闸管的相控触发电路。二、教学基本要求【了解】大电感的L-R（E）负载情况下，移相范围为0~90。由于大电感对SCR的延续导通作用三只SCR保持各轮换导通120（1/3周期），且ud相应地呈现负面积。当=90时正负面积相等，Ud=0；变压器漏感对整流电路的影响。【掌握】自然换相点的概念；理解SCR端电压波形的三段分析方法，SCR最大反压即线电压峰值URM=2U6（任意负载）；三相全桥可控整流电路画波形和有关计算；*相控触发电路的定相；*各种整流电路换相压降和换流重叠角的计算；【重点掌握】三种相位关系；两种脉冲触发方式（宽脉冲、双窄脉冲）；*换流重叠角的大小主要与何因素有关；三相半波和三相全桥电路在大L-R-E负载下的画波形与计算。难点：变压器漏感对整流电路的影响。三、思考与练习【思考】3－2，3－3，3－6，3－9，3－17【练习】例题3－1，例题3－2备注实验一：相控触发电路第4章有源逆变电路学时要求主要内容一、核心知识点有源逆变的概念；三相有源逆变电路；*逆变失败与最小逆变角的限制；*晶闸管直流电动机系统。二、教学基本要求中国石油大学（华东）现代远程教育课程教学（自学）基本要求3【了解】*逆变失败与最小逆变角的限制；逆变失败可能产生的危害及造成逆变失败的原因；*晶闸管直流电动机系统。难点：晶闸管直流电动机系统机械特形分析。【掌握】产生有源逆变的基本条件以及顺向串联为什么应当避免；半控桥和带有续流二极管的整流电路不能实现有源逆变的原因；【重点掌握】有源逆变的条件；逆变电压dU的计算公式以及逆变回馈到电网的功率的计算。三、思考与练习【思考】4－1，4－2，4－3，4－8【练习】*4-11备注实验二：三相全控桥整流和逆变第5章其它整流电路及谐波和功率因数问题学时要求主要内容一、核心知识点电容滤波的不可控整流电路；整流电路的谐波和功率因数；带平衡电抗器的双反星形可控整流电路。二、教学基本要求【了解】采用大电容滤波，在直流侧不串接电感和串入电感两种情况下，分析说明变压器副边电流ia与ua波形及相位关系，两电流波形在轻载和重载时各有何变化。【掌握】谐波对电网产生的污染危害；电容滤波不可控三相整流电路的交流侧电流谐波特点和功率因数特点。主电路变压器双反星形联接的作用及克服直流磁化的优点；*不接平衡电抗器时所存在的主要问题及原理。【重点掌握】电容滤波的不可控整流电路的谐波和功率因数；直流侧输出电压平均值的计算公式（三种情况）；功率因数公式1cos及物理意义；接入平衡电抗器Lp的作用，以及两个三相半波整流的协同控制运作方式。三、思考与练习【思考】5－3，5－5，5－6，5－12，5－13【练习】课堂讨论：变频调速的网侧功率因数与谐波污染。备注第6章交流电力控制电路学时要求主要内容一、核心知识点单相交流调压电路；三相交流调压电路；*交流调功电路；*电力电容器的投切控制。二、教学基本要求【了解】交流调压输出波形特点：正负半波对称，平均面积为0；谐波较重但不含直流分量和偶次谐波；当0时，若采用宽脉冲或脉冲列触发，则作用效果与交流开关完全短路的情况相同，不具备可控调压作用，uo=u1，io为完整的正弦波（=180º）；【掌握】交流调压控制角的计量起点为交流电压过零点；三相交流调压Y接主电路：电路结构及VT1~6编号顺序；控制角的起点（与三相整流不同）；各管之间的三种触发相位关系（60º、120º、180º）和触发顺序以及对触发脉冲的要求均与三相全控桥相同。中国石油大学（华东）现代远程教育课程教学（自学）基本要求4【重点掌握】单相交流调压电路的输出电压和电流波形。较小和较大时的输出电压波形；能使输出电压有效值可调的正常移相范围：＝~180º；输出电流为正负半波断续（180°）的非正弦波形，越大，则越小，电流波形断续加重；角越大则功率因数越低。难点：*移相角时的波形分析。三、思考与练习【思考】6－9【练习】6－2，6－5。例题6－1备注实验三：三相交流调压第7章全控型电力电子器件学时要求主要内容一、核心知识点门极可关断晶闸管；电力晶体管；电力场效应晶体管；绝缘栅双极型晶体管；*其它新型电力电子器件；电力电子器件的保护；*全控型器件的驱动。二、教学基本要求【了解】按可控性分为不可控器件：电力二极管；半控器件：SCR；全控型器件：GTO、GTR、VMOSFET、IGBT；VMOSFET开关速度高的根本原因。【掌握】按驱动信号性质分为电流驱动型：GTR，GTO，SCR；电压驱动型：VMOSFET，IGBT。常用PE器件的容量排队；影响VMOSFET开关速度的主要因素；常用PE器件的开关速度排队。【重点掌握】：常用全控型电力电子器件的特点：GTO的主要优点与缺点；VMOSFET的特点；绝缘栅极晶体管IGBT；缓冲电路（Snubber）：（a）作用目的：防止PE系统内因过压尖峰，保护器件，减小开关损耗。（b）全控器件在关断过程中产生过冲电压尖峰的原因。（c）RCD缓冲电路的作用：防止过压尖峰，保护器件，减小开关损耗。三、思考与练习【思考】7－3，7－4，*7－7，7－8，7－9，7－10【练习】7－6，7－11备注第8章无源逆变电路学时要求主要内容一、核心知识点换流方式；电压型逆变电路；电流型逆变电路；PWM逆变电路及其控制方法。二、教学基本要求【了解】三点式和两点式PWM波形；电压型逆变电路特点。【掌握】4种换流方式，典型用例；单相半桥式逆变电路的PWM控制方法。【重点掌握】单相半桥逆变电路：1）电路的拓扑形式（用全控器件）。2）开关管的控制方式、输出电压波形及输出交流电压有效值如何改变：180°方波控制（两开关管互补通断），输出电压为正负对称180°方波，幅度为2/Ud，通过改变直流侧Ud来调节输出交流电压有效值大小。载频三角波比较法；调制比的概念；单相半桥逆变电路的PWM控制方式、输出电中国石油大学（华东）现代远程教育课程教学（自学）基本要求5压波形及输出交流基波电压有效值的改变。难点：电流型逆变原理。三、思考与练习【思考】8－1，8－3，8－11，8－13【练习】8－2，课堂讨论：晶闸管有源逆变电路和三相电流型无源逆变电路的关系。备注实验五：PWM逆变电路第9章直流变换电路学时要求主要内容一、核心知识点基本斩波电路；间接式直流变换电路。二、教学基本要求【了解】单端隔离式间接直流变换电路分析。*电流不连续模式的波形分析；【掌握】降压式（包括带LC滤波）和升压式直流斩波电路：电路拓扑形式；电流连续模式的波形分析；L大小、*负载轻重、占空比大小、Uo大小、*PWM开关频率各对电感电流连续性的影响；【重点掌握】基本斩波电路基本计算：直流输出电压及电压变换比的计算；间接式直流变换电路的一般结构。难点：单端隔离式间接直流变换电路分析。三、思考与练习【思考】课堂讨论：无源逆变电路在双端间接式直流变换电路种的应用。【练习】9－1，*9－10备注实验四：PWM直流斩波