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电力电子技术
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课程评价
spContent=《电力电子技术》是电气工程及其自动化、电气工程等专业的重要专业基础课程,主要研究利用电力电子器件实现电能变换与控制的基本理论、关键技术及典型应用。课程围绕“器件-变换电路-控制方法-系统应用”展开,系统讲授电力电子器件的工作特性、整流电路、直流变换电路、逆变电路、交流变换电路及PWM控制、软开关等内容,使学生掌握电能变换与控制的基本原理、分析方法和设计思路。 同时,结合学校轨道交通电气化与电力牵引特色,课程重点强化电力电子技术在高速铁路牵引供电、电力机车与动车组牵引传动、城市轨道交通、新能源与储能等领域的典型应用。通过典型变换器工作原理分析、参数设计及仿真验证,培养学生分析和解决电力电子系统实际问题的能力。
—— 课程团队
课程概述

《电力电子技术》是电气工程及其自动化专业的重要专业基础课程。随着高速铁路、城市轨道交通、新能源汽车、新能源发电与储能等技术快速发展,电能的高效变换与精准控制已成为现代电气工程的核心技术之一。无论是动车组牵引运行、牵引供电,还是新能源与储能系统,都离不开电力电子技术。本课程是理解现代电气装备工作原理、掌握电能变换与控制核心技术的重要基础。


本课程主要学习如何利用电力电子器件对电能进行变换、控制和调节,围绕电力电子器件、整流、直流变换、逆变、交流变换及PWM控制等内容,建立器件-变换电路-控制方法-系统应用知识体系。通过理论分析、仿真与实验,使学生理解典型电力电子变换器的工作原理,掌握电路分析、参数设计和控制方法。


通过本课程学习,学生能够获得分析、设计和控制电力电子系统的基本能力,并能够将所学知识应用于电力牵引、轨道交通供电、新能源发电、储能、电机驱动等实际工程领域,为后续学习电力牵引传动、运动控制、新能源电能变换等课程以及开展工程实践和科技创新打下基础。


本课程立足西南交通大学轨道交通特色,将高速铁路动车组牵引变流器、牵引供电、辅助变流器等典型轨道交通装备作为课程知识的重要应用载体,帮助学生从学电路、懂原理进一步走向懂装备、会应用、能创新,形成鲜明的交通特色和工程实践导向。

 

授课目标

掌握基本理论。 掌握电力电子器件的基本特性及典型电力电子变换电路的工作原理、分析方法和基本控制技术,建立完整的电力电子技术知识体系。

具备分析与设计能力。 能够针对实际电能变换需求,分析典型变换器的工作特性,完成基本电路参数设计,并能够利用仿真和实验手段验证分析结果。

强化工程应用能力。 能够将电力电子技术应用于电力牵引、轨道交通供电、电机驱动、新能源发电与储能等典型系统,理解电力电子装置在实际工程中的作用。

培养创新意识。 通过理论学习与工程案例相结合,引导学生从电能变换与控制角度分析复杂工程问题,为后续专业课程学习、工程实践和科技创新奠定基础。

课程大纲
预备知识

电路分析基础:掌握基本电路定律、交流电路、暂态分析及频域分析等知识。

模拟电子技术:了解二极管、晶体管、运算放大器等基本电子器件及电路。

数字电子技术:了解基本数字逻辑电路及控制信号的基本概念。

自动控制原理:了解反馈控制、传递函数及基本控制方法,有助于理解电力电子变换器的闭环控制。

参考资料
  1. 宋文胜,周国华. 电力电子技术,科学出版社,2024年
  2. 郭世明.电力电子技术(第2版).西南交通大学出版社.2008年
  3. 王兆安, 黄俊.电力电子技术(第4版).机械工业出版社.2002年
  4. 徐德鸿,马皓,汪槱生.电力电子技术.科学出版社.2006年
常见问题

为什么要学习电力电子技术?

电力电子技术是现代电气工程实现“电能变换与精准控制”的关键技术。高速铁路动车组牵引、城市轨道交通、新能源汽车、新能源发电及储能等系统中,都广泛应用了电力电子变换器。掌握本课程,有助于理解现代电气装备的核心工作原理。

这门课难不难?需要哪些基础?

课程涉及电路分析、数学推导和控制等内容,需要一定的电路基础。只要掌握电路分析的基本方法,并按照工作原理-波形分析-数学模型-参数计算-控制方法的思路循序学习,一般可以较好地掌握。

学习这门课最重要的是记住各种电路吗?

不是。课程学习的重点不是机械记忆电路拓扑和公式,而是理解电路为什么这样工作、能实现什么样的电能变换,以及如何对其进行控制和设计。掌握分析方法比记住具体结论更重要。

电力电子技术与轨道交通有什么关系?

关系非常密切。动车组牵引变流器、牵引电机驱动系统、辅助变流器以及轨道交通供电系统等,都以电力电子变换与控制技术为重要基础。本课程将结合西南交通大学的轨道交通特色,通过典型装备案例帮助学生理解理论知识的工程应用。

学完这门课以后能做什么?

可以进一步学习电力牵引传动、运动控制、新能源电能变换、储能技术等课程,并可将所学知识应用于高速铁路与城市轨道交通、新能源汽车、新能源发电、储能、电机驱动及电能质量控制等领域。

如何学好这门课?

建议按照“先理解原理,再分析波形;先掌握规律,再进行计算;联系实际系统,再进行综合应用”的方式学习。重点掌握典型变换器的工作过程、基本分析方法和控制思想,同时结合仿真与实验加深理解。

仿真和实验在这门课中有什么作用?

仿真和实验能够将抽象的电路原理转化为直观的电压、电流波形和系统运行现象,帮助学生验证理论分析、发现设计问题,并逐步建立从理论分析到工程实现的能力。