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     课程介绍 教学大纲 学习方法 课程重点、难点

   本课程是电气工程与自动化(电气工程及其自动化、自动化)专业类的专业技术基础课 , 教学内容以器件发展为纲,将课程内容主要分为 2 大部分:传统电力电子部分,其器件代表为晶闸管。相应讲授晶闸管的器件符号、半导体结构、导电机理、伏安特性、应用要点,晶闸管的典型应用电路特点波形及分析方法(包括整流、逆变、交交变换等),及晶闸管的驱动、保护等;现代电力电子部分,其器件代表为多种全控器件,如电流型全控器件 BJT( 双极型功率晶体管 ) 和电压型全控器件 MOS (功率场效应管)、 IGBT (绝缘栅晶体管)等。相应讲授这些器件的符号、半导体结构、导电机理、伏安特性、应用要点,典型电路拓扑波形及特性分析及应用(包括 DC-DC 变换、 DC-AC 逆变电路及基本控制原理等),变换器系统的构成及主要部件的功能及原理(包括闭环控制 PWM 调压原理、缓冲电路、驱动电路等);此外,还包括电力电子变换器中磁性元件的设计以及电力电子系统热设计的基本工程方法。

1)适应航空事业发展需求,紧密结合功率电子变换技术的发展,建立电力电子技术课程阶段
  电力电子技术是以功率电子器件的发展为基础的,上世纪五十年代末期晶闸管的诞生标志了现代意义的电力电子技术的出现。新技术总是在军事科技领域得到重视和发展,航空领域是电力电子技术应用的重要领域之一。为适应我国航空领域对电源技术发展的迫切需求,早在上世纪七十年代初我校就在国内率先开展了功率电子技术的科研和教学工作,沈冬珍、丁道宏教授等研制的750VA晶闸管型静止变流器是我国首台试飞成功的航空静止变流器,获得了首届全国科技大会奖,邱贤承、严仰光教授建立了我国的第一套变速恒频电源实验系统,南京航空学院的功率电子技术研究水平处于国内先进地位。在科研和教学实践的基础上,1975年即开设了“功率电子线路基础”课程,是全国高校中开设功率电子技术方面课程最早的学校之一。自恢复高考招生后,功率电子技术一直作为航空电气工程专业学生的必修课,1980年自编了“功率电子线路基础”教材。上世纪七十年代,基于大功率晶体管的开关电源技术、变频技术开始发展。1984年航空专业教材编审会议确定我校为部级规划教材“功率电子线路基础”的主编单位,1985年该教材由航空专业教材编审组出版,内容上除精简晶闸管变流部分内容外,在国内率先写入了全控器件及其相关内容。1988年该教材修订再版,更名为 “电力电子线路”,1992年6月航空工业出版社出版,为国内二十多所高校选作为教材,并于1995年11月再版,全书53.7万字,获得广泛好评,1995年获部级优秀教材一等奖。
  与课程配套的实验也一直在同步建设。七十年代就开发了“单结晶体管移相触发实验电路”,相继又开发了三相晶闸管可控整流实验装置,接着又建设开出了功率晶体管DC-DC变换器设计性实验,还研制了两种试验装置:DC-DC变换器组合试验板,晶体管斩波器—直流电动机实验装置,这些试验装置大部分都是在科研基础上提炼设计而成。
  这一阶段,紧密围绕航空科研事业和人才培养需求奠立了我校电力电子技术课程的深厚基础,形成了“与时俱进、科研与教学相结合、理论与实践相结合”的课程传统。

2)创新课程教学体系,突出教学条件建设,建设电力电子技术精品课程阶段
  1990年代电力电子技术的蓬勃发展,相关技术广泛推广应用,在各行各业发挥越来越重要的作用,我校在90年代初期就确立将电力电子技术课程作为专业的重要基础课程进行建设,并逐步将该课程扩展为自动化专业和电气工程与自动化专业的重要平台课程。
  1994年南京航空航天大学的电力电子技术与电力传动学科被评为江苏省重点学科,1997年立项建设部级航空电源航空科技重点实验室。学科建设和科研事业的发展进一步推动了人才培养工作。从课程开设至今,本课程组教师既是教学主力,又是科研精英,积极承担与电力电子技术相关的科研项目,不断提升课程建设和教学水平。
  这一阶段,大力加强师资队伍、教材、实践教学条件和现代教育技术手段应用等课程教学条件的建设。形成了一支学历层次高、教学和科研能力强、结构合理的师资队伍;1999年8月航空工业出版社出版了“九五国家级重点教材”《电力电子技术》,增加了大量高频功率变换技术的内容,教学内容兼顾基础性的低频功率变换技术和高频硬开关、软开关等新理论和新技术,形成了以器件为纲、功率变换电路为核心、系统设计和技术应用为目标的课程教学体系;结合创新教学体系的《电力电子技术》教材被列为“十一五”国家规划教材;2009年1月机械工业出版社出版了《电力电子技术基础》教材;开发了技术先进、内容独到的系列化基础实验装置,采用国际先进教学设备和教学理念建设了高水平的开放性实验室,建设了创新实验室和创新实践平台,形成了多层次递进型的实践教学体系,向着高水平实验教学示范中心目标发展;建设了课程教学网站,充分利用教学资源和起到教学辅助、辐射示范作用。课程组形成了“兼顾基础理论知识、基本方法和技术发展,夯实基础、面向应用和引导创新”的教学理念,建成了理论教学与实践教学相结合、教学内容与工程背景及科学研究相结合、课堂教学与课外教学相结合、通识教育与个性教育相结合的教学模式。
  1998年电力电子技术课程通过江苏省一类课程验收评审并被评为江苏省一类优秀课程,2004年该课程在江苏省精品课程评选中被评为二类优秀课程,2008年被评为江苏省精品课程。

  南京航空航天大学是一所工业与信息化部属(原国防科工委属)、进入国家“211工程”全国重点大学,学校以航空航天为特色,并制定了创建“国内知名的研究型大学”的办学目标。本课程为自动化学院“电气工程与自动化”(江苏省特色专业和国家特色专业建设点)和“自动化”(江苏省特色专业、国防特色专业)的主干技术基础课程,涉及电力、电子与控制等学科,包括电力电子器件、电磁元件、电力电子电路、变换器控制技术、变换器系统与应用等内容,是当今许多高新技术的基础,涉及知识面广,综合性和实践性强。电力电子技术课程在专业课程体系中占有十分重要的地位,担负着培养“宽口径、厚基础、强能力、勇创新”的人才培养目标的重任。

  培养学生掌握典型电力电子器件的基本原理、特性和应用基础;重点学习交流/直流、直流/直流、直流/交流、交流/交流变换电路的基本电路结构、工作原理、工作特性,掌握电力电子电路的基本分析和设计计算方法;学习PWM控制技术、功率器件的驱动与缓冲技术和磁性元件设计技术,掌握电力电子系统的设计和应用的基本知识;学习软开关等新技术、介绍电力电子技术的新发展、新应用,为学生实际涉足电力电子技术的研究与应用开发做好铺垫。

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