课程大纲

课程大纲

现代电力电子与控制技术

课程编码:080800M01002H 英文名称:Modern Power Electronics and Control 课时:50 学分:3.00 课程属性:一级学科核心课 主讲教师:李子欣等

教学目的要求
本课程为电气工程学科研究生的学科基础课和核心课。主要学习现代电力电子器件及线路,即DC/AC、AC/DC、DC/DC、AC/AC等多种典型变换器的工作原理、调制方法、建模方法和控制方法。要求通过学习掌握现代电力电子技术的基础知识和基本理论,并了解其最新的发展现状和将来的发展趋势。

预修课程
电路原理、模拟/数字电路基础、自动控制原理、电力电子技术

大纲内容
第一章 现代电力电子技术引论 2.0学时
第1节 现代电力电子技术特点
第2节 现代电力电子技术应用
第二章 现代电力电子器件概述 10.0学时
第1节 电力电子器件简介和分类
第2节 二极管
第3节 BJT
第4节 晶闸管及衍生器件
第5节 MOSFET
第6节 IGBT
第7节 电力电子器件封装
第8节 电力电子器件散热
第9节 电力电子器件仿真
第10节 宽紧带半导体器件简介
第三章 电力电子变换器及其控制基础 0.5学时
第1节 电力电子变换器及其控制系统简介
第2节 电力电子变换器的典型应用
第四章 DC-AC变换器及其调制 12.0学时
第1节 DC-AC变换器简介
第2节 DC-AC变换器的性能指标
第3节 单相半桥两电平电压型DC-AC变换器工作原理
第4节 单相半桥两电平电压型DC-AC变换器的方波调制
第5节 单相半桥两电平电压型DC-AC变换器的脉宽调制
第6节 单相半桥两电平电压型DC-AC变换器的正弦脉宽调制
第7节 单相全桥两电平电压型DC-AC变换器的方波调制
第8节 单相全桥两电平电压型DC-AC变换器的正弦脉宽调制
第9节 三相两电平电压型DC-AC变换器的方波调制
第10节 三相两电平电压型DC-AC变换器的正弦脉宽调制
第11节 三相两电平电压型逆变器三次谐波注入SPWM
第12节 三相两电平电压型DC-AC变换器的空间矢量调制
第13节 两电平电压型DC-AC变换器的过调制
第14节 两电平电压型DC-AC变换器的特定谐波消除脉宽调制
第15节 多电平电压型DC-AC变换器的调制方法
第16节 电流型DC-AC变换器的调制方法
第五章 DC-AC变换器建模及控制 8.0学时
第1节 DC-AC变换器的数学模型和闭环控制基本原理
第2节 单相逆变器无源负载输出电流闭环控制
第3节 单相并网逆变器输出电流闭环控制
第4节 三相逆变器无源负载输出电流闭环控制
第5节 三相并网逆变器输出电流闭环控制
第6节 单相DC-AC变换器恒压恒频输出(CVCF)控制
第7节 三相DC-AC变换器恒压恒频输出(CVCF)控制
第8节 三相DC-AC变换器变压变频输出(VVVF)控制
第9节 电力电子换器的设计与仿真技术基础
第六章 变换器中的变压器及等效电路建模方法 3.0学时
第1节 电力电子变换器中的变压器简介
第2节 磁路与电感
第3节 带铁芯的单相及三相电感
第4节 单铁芯双绕组变压器数学模型
第5节 单铁芯多绕组变压器数学模型
第6节 三相多芯柱变压器数学模型
第7节 电力电子仿真软件中的变压器
第8节 交流侧含变压器的逆变器建模及控制
第七章 PWM型AC-DC变换器建模及控制 3.0学时
第1节 AC-DC变换器简介
第2节 单相PWM型AC-DC变换器及双闭环控制
第3节 三相PWM型AC-DC变换器及数学模型
第4节 三相PWM型AC-DC变换器双闭环控制
第5节 单相、三相交流电源的相位检测/锁相方法
第6节 电力电子变换器的高性能数字控制技术
第八章 不控与相控AC-DC变换器建模及控制 3.0学时
第1节 不控整流电路
第2节 典型单相相控整流电路及工作原理及控制
第3节 典型三相相控整流电路工作原理及控制
第4节 整流器通过移相变压器消除交流侧谐波电流
第九章 DC-DC变换器建模及控制 1.0学时
第1节 DC-DC变换器简介
第2节 Buck、Boost、Buck-Boost和Cuk变换器
第3节 Flyback和Forward变换器
第4节 全桥与双向DC-DC变换器
第5节 DC-DC变换器控制系统
第十章 AC-AC变换器及其控制 1.0学时
第1节 AC/AC变换器简介
第2节 交流调压器(交流斩波器)
第3节 循环变流器(Cycloconverter)
第4节 矩阵变换器(Matrix Converter)
第5节 基于模块化多电平变流器的AC/AC变换器
第十一章 复合变换器及其控制 1.0学时
第1节 复合变换器简介
第2节 具有中间交流环节的复合型DC/DC变换器
第3节 具有中间直流环节的复合型AC/AC变换器
第4节 电力电子变换器及其控制课程总结
第十二章 课程及作业答疑 2.0学时
第1节 课程及作业答疑
第十三章 考试 3.0学时
第1节 考试

参考书
1、 电力电子学——电力电子变换和控制技术 陈坚 2002年1月 高等教育出版社

课程教师信息
李子欣,男,中国科学院电工研究所研究员,博士生导师,中国科学院大学岗位教授,IEEE高级会员,主要从事大功率电力电子技术研究。兼任IEEE Transactions on Power Electronics、IET High Voltage等国际期刊编委。已发表EI、SCI论文80余篇,获国家发明专利授权10余项,省级科技奖3项。由于在电力电子变换器方面的贡献,2015年获IEEE杰出青年电力电子工程师奖,是该奖项自1997年设立以来中国首位获奖者。由于在电力电子领域天津市转移转化工作中的贡献,2017年入选天津市“青年拔尖人才”。
宁圃奇,男,中科院电工所研究员,硕士生导师。本硕毕业于清华大学电机系,博士毕业于美国弗吉尼亚理工大学。研究方向为高性能功率模块封装,宽禁带半导体应用,高密度变频器开发。