现代电力电子与控制技术

课程编码：180093080800P1001H 英文名称：Modern Power Electronics and Control 课时：50 学分：2.50 课程属性：学科核心课 主讲教师：李子欣

本课程是电气工程一级学科核心课，主要学习基于现代电力电子器件的直流/交流（DC/AC）、交流/直流（AC/DC）、直流/直流（DC/DC）、交流/交流（AC/AC）等多种类型的电力电子变换器（变换电路）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。

电路原理、自动控制理论

第一章 现代电力电子与控制技术引论 2.0学时 李子欣
第1节 现代电力电子技术内涵
第2节 电力电子电能变换的技术经济意义
第3节 电力电子电能变换的基本原理及特点
第4节 电力电子电能变换技术典型应用
第5节 课程要求
第二章 现代电力电子器件简介 3.0学时 李子欣
第1节 现代电力电子器件概述
第2节 PN结及功率二极管
第3节 功率晶体管（BJT）
第4节 晶闸管及其衍生器件
第5节 功率场效应晶体管（Power MOSFET）
第6节 绝缘门极双极型晶体管（IGBT）
第三章 DC-AC变换器及其调制 13.0学时 李子欣
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
第四章 DC-AC变换器建模及控制 10.0学时 李子欣
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
第五章 电力电子变换器仿真技术基础 2.0学时 李子欣
第1节 电力电子换器的计算机仿真技术基础
第2节 电力电子变换器的计算机仿真基本原理
第3节 常见的电力电子仿真软件
第4节 变换器仿真实例演示
第六章 变换器中的变压器及等效电路建模方法 3.0学时 李子欣
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 4.0学时 李子欣
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 电力电子变换器的先进控制技术
第八章 不控与相控AC-DC变换器建模及控制 3.0学时 李子欣
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 2.0学时 李子欣
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 2.0学时 李子欣
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 李子欣
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
第十二章 现代电力电子变换器工程应用 3.0学时 李子欣
第1节 机场用400Hz逆变电源
第2节 静止无功补偿和有源电力滤波器
第3节 电力电子变压器（PET）
第4节 柔性高压直流输电换流器（MMC）
第5节 超高速电磁推进系统变频驱动装置
第十三章 考试 2.0学时 李子欣
第1节 考试

李子欣，男，中国科学院电工研究所研究员、博导，中国科学院大学岗位教授，入选国家级科技创新领军人才、英国工程技术学会会士（IET Fellow）、中国科学院卢嘉锡青年人才奖、全球前2%顶尖科学家终身科学影响力榜单，IEEE PELS杰出青年电力电子工程师奖亚洲首位获得者。长期从事大功率电力电子与电磁驱动技术研究，曾承担广东南澳多端柔直工程±160kV/50MW换流器、云南鲁西柔直工程±350kV/1000MW换流器、江苏同里10kV/3MW电力电子变压器、世界首个超声速电磁橇设施（副总师）等大容量电力电子与电磁驱动装备研发。已发表EI、SCI论文100余篇，获国家发明专利授权30余项，省部级科技奖6项。兼任中国电机工程学会电工数学专委会委员、北京电力电子学会副秘书长以及IEEE Transactions on Power Electronics、IET High Voltage、《中国电机工程学报》、《电源学报》等学术期刊编委。