《电力电子技术》教学大纲

教学大纲

课程代码：10120480 课程名称：电力电子技术

学分：3 周学时 2.5-1.0

面向对象：电气工程及其自动化、自动化等电气类专业学生

预修课程要求：电路原理，模拟电子技术基础，数字电子技术基础

一、课程介绍（100-150字）

（一）中文简介

《电力电子技术》内容包括功率半导体器件、驱动及保护电路、交流-直流(AC-DC)变换电路、直流-直流(DC-DC)交换电路、直流-交流(DC-AC)变换电路、交流-交流(AC-AC)变换电路、软开关技术等。教学上除考虑课程本身的系统性外，还特别注意在电力电子技术在电力工程中的应用。通过本课程的学习，可掌握各电力电子变换装置的电路结构、基本原理、控制方法、设计计算，为今后从事相关科研工作打下坚实基础。

（二）英文简介

The course introduces power electronic devices, drive and snubber circuits, AC-DC Converters (Rectifiers), DC-DC Converters (Choppers), DC-AC Converters (Inverters ), AC-AC Converters (AC Controllers and Frequency Converters ), soft-switching techniques. Both theoretics and applications of power electronic technology are discussed in this course. The circuit configurations, fundamental theory, control and design methods of power electronic apparatus can be mastered , and a solid foundation for future research can be acquired through studying this course.

二、教学目标

(一)学习目标

电力电子技术横跨“电力”、“电子”与“控制”三个领域，是现代电子技术的基础之一，已被广泛地应用在工农业生产、国防、交通等各个领域，有着极其广阔的应用前景。《电力电子技术Ⅰ》是电类专业重要的专业基础课程。

（二）可测量结果

本课程通过对功率半导体器件、驱动及保护电路、交流-直流(AC-DC)变换电路、直流-直流(DC-DC)交换电路、直流-交流(DC-AC)变换电路、交流-交流(AC-AC)变换电路、软开关技术等内容的学习，使学生能掌握各类电能变换的基本原理，各电力电子变换装置的电路结构、基本原理、控制方法、设计计算；使学生具有初步设计、调试、分析电力电子变流装置的能力。

三、课程要求

（一）授课方式与要求

课堂讲授、讨论，实验研究。

1.采用CAI课件教学。

2.实验课每周2学时，安排进行4～5个实验(每个实验3～4学时) ：

(1)晶闸管触发电路(锯齿波触发电路)及单相整流电路实验

(2)全控型器件及驱动保护电路实验

(3)三相桥式全控整流与有源逆变电路实验

(4)DC-DC电路实验

(5)AC-AC电路(或DC-AC) 实验

每周布置作业，作业量2～3小时。

（二）考试评分与建议

1．期末考试方式：有纸化半开卷考试，可带一张写有总结的A4纸。

2．进行实验操作考试。

3．撰写科技小论文（选做），符合要求者适当加分。

4．按照实验考试20％、平时作业10%、平时实验10%、期末考试60％比例，评定最终成绩。

四、教学安排

每周5学时（不计实验时间），共8周,计40学时。

第一次：概论（2学时）

主要内容：

介绍电力电子技术的基本概念、研究现状、发展趋势；布置论文作业题目；介绍科技论文的写作基本要求。

阅读材料：

1.电力电子技术（第2版），贺益康、潘再平编著，科学出版社 2010年

思考题：

1.电力电子技术的发展趋势如何？

第二次：功率半导体器件（1～2）：功率二极管与晶闸管（3学时）

主要内容：

介绍功率二极管的结构、开关特性、主要参数等。晶闸管的结构、工作原理、门极伏安特性、开关特性、主要参数，以及晶闸管的派生器件。

阅读材料：

1.电力电子技术（第2版），贺益康、潘再平编著，科学出版社 2010年

2.现代电力电子器件及其应用，华伟、周文定，北方交通大学出版社，2002年

思考题：

1. 晶闸管作为半控型器件，为何仍在当前的电气工程中得到广泛应用？

第三次：功率半导体器件（3～4）：全控型器件（2学时）

主要内容：

介绍大功率晶体管、功率场效应晶体管、绝缘栅双极型晶体管等全控型器件的结构、开关特性、主要参数等。讨论大功率晶体管的二次击穿现象与安全工作区、绝缘栅双极型晶体管擎住效应和安全工作区

阅读材料：

1.电力电子技术（第2版），贺益康、潘再平编著，科学出版社 2010年

2.现代电力电子器件及其应用，华伟、周文定，北方交通大学出版社，2002年

思考题：

1.理想的电力电子器件应具有哪些特性？

2.说明各类电力电子器件的特点及适用场合。

第四次：驱动与保护（1～2）：晶闸管触发电路（3学时）

主要内容：

晶闸管是半控型器件，晶闸管的触发电路应满足与主电路同步、能平稳移相且有足够移相范围、脉冲前沿陡、有足够的幅值与脉宽、抗干扰能力强等要求。单结晶体管触发电路简单实用，在单相整流电路中得到应用。锯齿波同步移相触发电路是使用较多的晶闸管触发电路，它主要有同步检测、锯齿波形成、移相控制、脉冲形成、脉冲放大等环节组成。主要介绍锯齿波同步移相触发电路，以及触发脉冲与主电路的同步问题。

阅读材料：

1.电力电子技术（第2版），贺益康、潘再平编著，科学出版社 2010年

思考题：

1.晶闸管电路对触发脉冲有哪些要求？

2.锯齿波同步移相触发电路的工作原理。

3.如何实现触发脉冲与主电路的同步？

第五次：驱动与保护（3～4）：晶闸管的串、并联与保护（2学时）

主要内容：

晶闸管的串、并联及均流、均压方法。晶闸管的过压保护主要使用压敏电阻、阻容吸收等，过流保护则采用电流检测、快速熔断器等，另外还应对d u/d t、d i/d t进行限制。

阅读材料：

1.电力电子技术（第2版），贺益康、潘再平编著，科学出版社 2010年

思考题：

1.为何要对晶闸管进行串并联连接？

2.如何实现晶闸管的过压、过流保护？

第六次：驱动与保护（5）：全控型器件的驱动与保护（3学时）

主要内容：

大功率晶体管（GTR）和门极可关断晶闸管（GTO）属电流型全控型器件。GTO的驱动电路中的门极开通电路与SCR触发电路基本相同，而要求门极关断电路能产生足够大的