《电力电子技术》课程教学大纲
课程基本信息
- 课程名称： 电力电子技术
- 课程代码： EE301 / AUT302 (示例)
- 课程性质： 专业核心课 / 专业必修课
- 学分/学时： 3-4学分 / 48-64学时 (建议理论课40-48学时，实验课8-16学时)
- 适用专业： 电气工程及其自动化、自动化、新能源科学与工程等
- 先修课程： 《电路原理》、《模拟电子技术基础》、《大学物理》
- 后续课程： 《运动控制系统》、《电力系统分析》、《新能源发电技术》
课程简介
本课程是电气工程领域的核心专业课程,主要研究利用电力电子器件对电能进行变换和控制的技术，课程内容涵盖了电力电子器件的原理与特性、四大基本变换电路（AC-DC, DC-AC, DC-DC, AC-AC）的工作原理、分析方法和控制技术，通过本课程的学习，学生将掌握电力电子系统的基本构成、工作原理和设计方法，具备分析和设计简单电力电子变换器的能力，并为后续学习更高级的电力电子应用课程打下坚实基础。
（图片来源网络，侵删）
课程教学目标
通过本课程的学习,学生应能够达到以下目标：
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知识目标：
- 掌握电力二极管、晶闸管、GTO、IGBT、MOSFET等常用电力电子器件的结构、工作原理、主要参数和开关特性。
- 深入理解并掌握AC-DC（整流）、DC-DC（斩波）、DC-AC（逆变）、AC-AC（交流调压）四大类基本变换电路的拓扑结构、工作原理和工作波形。
- 掌握PWM（脉宽调制）技术的基本原理，特别是SPWM（正弦脉宽调制）技术。
- 了解软开关技术的基本概念和典型拓扑。
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能力目标：
- 能够对典型的电力电子电路（如单相/三相桥式整流电路、Boost/Buck变换电路、逆变器等）进行波形分析和关键参数计算。
- 能够根据应用需求,初步选择合适的电力电子器件和变换器拓扑。
- 能够运用仿真软件（如MATLAB/Simulink, PLECS）对电力电子电路进行建模与仿真分析。
- 具备一定的实验操作和调试能力,能够独立完成基本的电力电子实验。
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素质目标：
（图片来源网络，侵删）- 培养严谨的科学态度和工程实践能力。
- 树立节能环保和高效利用电能的工程意识。
- 激发对电力电子前沿技术（如新能源并网、电动汽车、智能电网）的兴趣，培养创新思维。
课程教学内容与学时分配
| 章节编号 | 理论学时 | 实验学时 | 教学方式 | 重点与难点 | |
|---|---|---|---|---|---|
| 第一章 | 绪论 | 2 | 0 | 讲授 | 重点： 电力电子技术的定义、应用领域。 难点： 理解“电力电子”是“弱电”控制“强电”的技术桥梁。 |
| 第二章 | 电力电子器件 | 6 | 2 | 讲授+实验 | 重点： 二极管、晶闸管、IGBT、MOSFET的工作原理、开关特性和主要参数。 难点： 器件的动态特性、驱动与保护电路。 |
| 第三章 | AC-DC变换技术（整流电路） | 10 | 4 | 讲授+实验 | 重点： 单相/三相可控/不可控整流电路的工作原理、波形分析、电压计算。 难点： 三相整流电路的复杂波形分析、换相重叠。 |
| 第四章 | DC-DC变换技术（直流斩波电路） | 8 | 2 | 讲授+实验 | 重点： Buck、Boost、Buck-Boost等基本拓扑的工作原理、工作模式（CCM/DCM）。 难点： 状态空间平均法、隔离型DC-DC变换器（如Flyback, Forward）。 |
| 第五章 | DC-AC变换技术（逆变电路） | 10 | 4 | 讲授+实验 | 重点： 逆变器的基本概念、方波逆变器、SPWM逆变原理、三相桥式逆变器。 难点： SPWM波的生成原理与谐波分析。 |
| 第六章 | AC-AC变换技术（交流调压与变频电路） | 4 | 0 | 讲授 | 重点： 交流调压电路（单相/三相）的工作原理。 难点： 矩阵式变频器的基本概念。 |
| 第七章 | PWM控制技术 | 4 | 0 | 讲授 | 重点： PWM的基本原理、SPWM生成方法、谐波抑制。 难点： SVPWM（空间矢量脉宽调制）的基本思想。 |
| 第八章 | 软开关技术 | 2 | 0 | 讲授 | 重点： 软开关的基本概念（ZVS, ZCS）、典型拓扑。 难点： 理解软开关如何实现，以及与硬开关的对比。 |
| 机动/复习 | 机动与期末复习 | 2 | 0 | 讲授 | |
| 总计 | 48 | 12 |
注： 实验课内容可包含：单相桥式整流、Boost/Buck变换器、SPWM逆变等典型电路的搭建与测试。
教学方法与手段
- 课堂讲授： 以PPT和板书相结合的方式，系统讲解基本概念、原理和分析方法，重点突出，条理清晰。
- 多媒体教学： 利用动画、仿真视频等资源，直观展示电力电子器件的开关过程和电路的动态波形，帮助学生理解抽象概念。
- 实验教学： 设置验证性和设计性实验，让学生亲手搭建电路、使用示波器等仪器进行测量和分析，加深对理论知识的理解，培养动手能力。
- 课程设计/大作业： 鼓励学生以小组形式，使用MATLAB/Simulink等软件完成一个完整的电力电子变换器（如光伏逆变器、电机驱动器）的仿真设计。
- 翻转课堂/专题讨论： 针对特定应用（如电动汽车充电桩、光伏并网）组织讨论，引导学生将理论知识与工程实际相结合。
考核方式与标准
本课程采用过程性考核与终结性考核相结合的方式,综合评定学生成绩。
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平时成绩 (30%)：
- 作业 (10%)：按时、独立完成，答案准确。
- 课堂表现/考勤 (10%)：积极参与课堂互动，无无故缺勤。
- 实验报告 (10%)：实验过程规范，数据记录完整，分析报告条理清晰。
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期中考试 (20%)：
主要考察前半学期（器件、整流、斩波）的核心知识点，形式为闭卷笔试。
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期末考试 (50%)：
全面考察本学期所有教学内容,侧重于综合应用能力，题型包括选择、填空、计算、分析、设计等，形式为闭卷笔试。
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总评成绩标准：
- 90-100分 (优秀)： 理论基础极其扎实，能灵活运用知识解决复杂问题，实验技能出色，有创新思维。
- 80-89分 (良好)： 理论基础扎实，能较好地掌握主要知识点，能分析和解决常见问题，实验操作规范。
- 70-79分 (中等)： 掌握基本理论和分析方法，能完成基本计算和简单分析，实验报告基本合格。
- 60-69分 (及格)： 对基本概念和原理有一定了解，能完成最基本的计算，但分析和应用能力较弱。
- 60分以下 (不及格)： 未能达到课程基本要求。
教材与参考资料
- 推荐教材：
王兆安, 刘进军. 《电力电子技术》（第5版）. 机械工业出版社. (国内最经典、使用最广泛的
