電力電子技術(shù)在電力系統(tǒng)中的應用課程教學大

綱

課程中文名稱：電力電子技術(shù)在電力系統(tǒng)中的應用

課程英文名稱：TheApplicationofPowerElectronicsinPowerSystem

課程編號：204T0613

學分：1

學時：16

先修課程：高等數(shù)學I（一）/（二）、電路原理II、電機與拖動、電力電子技術(shù)I

適用專業(yè)：自動化

課程類別：專業(yè)拓展課程/選修

使用教材：電力電子技術(shù)在電力系統(tǒng)中的應用，戴衛(wèi)力，費峻濤著。北京：機械工業(yè)出

版社，2015。

開課單位：電氣與新能源學院

課程簡介：

隨著電力電子技術(shù)和功率半導體集成技術(shù)的發(fā)展，電力電子器件的性能不斷提高，耐壓

和功率等級迅速增大，再加上計算機技術(shù)和控制技術(shù)的發(fā)展，使電力電子裝置直接用于電力

系統(tǒng)一次回路進行控制成為可能，以現(xiàn)代電力電子技術(shù)為核心的電能變換與控制技術(shù)已開始

應用「電力系統(tǒng)中的發(fā)電、輸電、配電與用電的各個環(huán)節(jié)并得到迅速發(fā)展，正在電力的安全、

穩(wěn)定、高效、靈活的控制中發(fā)揮著重:要作用。本課程對用于電力系統(tǒng)的各種類型電力電子裝

置的基本原理及其在電力系統(tǒng)控制中的作用進行討論。

一、課程性質(zhì)

本課程是自動化專業(yè)的專業(yè)拓展選修課程，介紹電力電子技術(shù)在電力自動化系統(tǒng)中應用

的最新發(fā)展，分析討論電力電子技術(shù)在電力自動化系統(tǒng)日應用的基本原理和適用領(lǐng)域。在內(nèi)

容安排上盡可能避免復雜的理論推導，以定性的方法從物理概念入手對各種新型控制器的結(jié)

構(gòu)、原理進行介紹，主要涉及發(fā)電領(lǐng)域的電力電子技術(shù)、直流輸電、柔性交流輸電、電能質(zhì)

量控制、柔性化用電與負荷特性等內(nèi)容。

二、課程目標：

課程目標1:通過本課程學習，從電力電子技術(shù)在電力自動化系統(tǒng)中應用的內(nèi)容、方法、

思維多個層面對學生進行價值塑造，幫助學生樹立良好的人生觀價值觀，培養(yǎng)學生的愛國情

懷、創(chuàng)新能力、科學思維和探索習慣。

課程目標2：能將電力電子技術(shù)的專業(yè)知識和數(shù)學模型方法用于發(fā)電領(lǐng)域的電力電子技

術(shù)、直流輸電、柔性交流輸電、電能質(zhì)量控制、柔性化用電與負荷特性等自動化系統(tǒng)專業(yè)工

程問題解決方案的比較與綜合。

課程目標3：能認識到解決與電力電子技術(shù)相關(guān)的自動化系統(tǒng)復雜工程問題有多種方案

可選擇，通過專業(yè)文獻閱讀、課題研討、虛擬仿真、實驗測試等手段，尋求電力電子裝置及

控制系統(tǒng)等可替代的解決方案。

課程目標4：掌握與目力電子技術(shù)相關(guān)的自動化系統(tǒng)工程設計和產(chǎn)品開發(fā)全周期、全流

程的基本設計/開發(fā)方法和技術(shù),通過電力電子系統(tǒng)模型構(gòu)建，對工藝設計、系統(tǒng)參數(shù)和設

備指標進行計算，了解影響設計tl標和技術(shù)方案的各種因素。

三、課程目標對畢業(yè)要求的支撐關(guān)系

課程目標對

畢業(yè)要求畢業(yè)要求指標點畢業(yè)要求的

支撐關(guān)系

1.4能夠?qū)?shù)學、自然科學、工程科學的知識和數(shù)學模型方法用于課程目標1

1.工程知識

自動化系統(tǒng)專業(yè)工程問題解決方案的比較與綜合。課程目標2

23能認識到解決自動化系統(tǒng)工程問題畬多種方案可選擇，會通過課程目標1

2.問題分析

文獻研究尋求可替代的解決方案。課程目標3

3.設計/開發(fā)3.1掌握自動化系統(tǒng)工程設計和產(chǎn)品開發(fā)全周期、全流程的基本設課程目標1

解決方案計/開發(fā)方法和技術(shù)，了解影響設計目標和技術(shù)方案的各種因素。課程目標4

四、教學內(nèi)容及要求

第一章電力系統(tǒng)的柔性化技術(shù)

1.教學內(nèi)容

（1）電力系統(tǒng)柔性化的必要性；

（2）柔性電力技術(shù)的概念、分類和應用示例；

（3）了解課程學習方法。

2.重點難點：柔性電力技術(shù)的概念。

3.課程思政融入點：柔性電力技術(shù)正在電力的安全、穩(wěn)定、高效、靈活的控制中發(fā)揮著

重要作用建設新型電力系統(tǒng)，助力實現(xiàn)“雙碳”目標。

4.考核要點：柔性電力技術(shù)的概念、電力電子技術(shù)的在電力系統(tǒng)中的典型應用等。

5.教學方法：基于雨課堂+翻轉(zhuǎn)課堂混合式教學。

6.作業(yè)安排：通過文獻或者網(wǎng)絡資源查找電力電子技術(shù)在電力系統(tǒng)中的典型應用實例。

第二章發(fā)電領(lǐng)域的電力電子技術(shù)

1.教學內(nèi)容

（1）整流勵磁在現(xiàn)代同步發(fā)電機中的應用。

（2）風力發(fā)電中的電力電子技術(shù)。

（3）可變速抽水蓄能發(fā)電技術(shù)。

（4）太陽能發(fā)電中的電力電子技術(shù)。

（5）發(fā)電領(lǐng)域其它相關(guān)的電力電子技術(shù)。

2.重點難點：同步發(fā)電機勵磁、風力發(fā)電、太陽能發(fā)電中的電力電子技術(shù)。

3.課程周政融入點：了解我國風力發(fā)電、太陽能發(fā)電等新能源發(fā)電的強勁發(fā)展現(xiàn)狀與輝

宏前景，并接軌國際技術(shù)發(fā)展趨勢，培養(yǎng)學生的愛國情懷和奮發(fā)向上的精神，樹立能源危機

意識，培養(yǎng)學生的科學探索精神、工程意識。

4.考核要點：現(xiàn)代同步發(fā)電機勵磁技術(shù)新進展、雙饋風力發(fā)電控制系統(tǒng)、太陽能發(fā)電等

分布式電源的并網(wǎng)技術(shù)。

5.教學方法：基于雨課堂+翻轉(zhuǎn)課堂混合式教學。

6.作業(yè)安排：雙饋風力發(fā)電中雙PWM變換器的工作原理分析，太陽能發(fā)電等分布式電

源的并網(wǎng)分析。

第三章直流輸電技術(shù)

1.教學內(nèi)容

（1）整流器工作原理。

（2）逆變器工作原理。

（3）直流輸電換流技術(shù)新發(fā)展。

2.重點難點：整流器工作原理、逆變器工作原理。

3.課程思政融入點：總結(jié)我國的高壓直流輸電技術(shù)發(fā)展史，介紹我國建設的世界上電壓

等級最高、輸電距離最遠、傳輸容量最大、技術(shù)最先進的昌吉-古泉±1100千伏特高壓直流

輸電工程,培養(yǎng)學生科研自信和愛國情懷，了解大國重器、工匠精神。

4.考核要點：我國典型的常規(guī)高壓直流輸電工程，整流、逆變原理，輕型直流輸電技術(shù)

發(fā)展趨勢。

5.教學方法：基于雨課堂+翻轉(zhuǎn)課堂混合式教學。

6.作業(yè)安排：分析整流、逆變工作原理，闡述輕型直流輸電技術(shù)特點。

第四章柔性交流輸電

1.教學內(nèi)容：

（1）輸電系統(tǒng)柔性并聯(lián)補償。

（2）輸電系統(tǒng)柔性串聯(lián)補償及混合補償。

2..重點難點：阻抗控制型、電流控制型、能量控制型并聯(lián)補償，阻抗控制型、電壓控制

型串聯(lián)補償，串并聯(lián)混合補償。

3.課程思政融入點：從串并聯(lián)補償對交流系統(tǒng)穩(wěn)定、經(jīng)濟運行的作用等方面介紹，了解關(guān)

于電力系統(tǒng)的國家和行業(yè)標準，培養(yǎng)學生求真務實精神、工程倫理意識。

4.考核要點：掌握各種補償裝置的基本結(jié)構(gòu)與原理，了解其靜態(tài)和動態(tài)調(diào)節(jié)特性及其對交

流系統(tǒng)穩(wěn)定業(yè)經(jīng)濟運行的作用。

5.教學方法：基于雨課堂+翻轉(zhuǎn)課堂混合式教學。

6.作業(yè)安排：輸電系統(tǒng)柔性并聯(lián)補償基本結(jié)構(gòu)與原理分析，輸電系統(tǒng)柔性串聯(lián)補償基本

結(jié)構(gòu)與原理分析，輸電系統(tǒng)柔性混合補償基本結(jié)構(gòu)與原理分析。

第五章電力電子技術(shù)與電能質(zhì)量控制

1.教學內(nèi)容：

（1）電力諧波抑制技術(shù)：

（2）電壓波動與閃變的抑制技術(shù)：

（3）電壓暫降與短時中斷抑制技術(shù)；

2.重點難點：電力諧波抑制，電壓波動與閃變抑制，電壓暫降與短時中斷抑制。

3.課程思政融入點：從諧波治理、電壓波動與閃變抑制、電壓暫降與短時中斷等方面介紹

電能質(zhì)量控制，強化學生的綠色電力和工程倫理意識。

4.考核要點：有源電力濾波，功率因數(shù)校正，靜態(tài)無功補償，動態(tài)電壓調(diào)節(jié)器。

5.教學方法：基于雨課堂+翻轉(zhuǎn)課堂混合式教學。

6.作業(yè)安排：有源電力濾波原理分析，功率因數(shù)校正原理分析，靜態(tài)無功補償原理分析,

動態(tài)電壓調(diào)節(jié)器原理分析，

第六章柔性化用電與負荷特性

I.教學內(nèi)容

（1）電力負荷的柔性化;

（2）電力電子類負荷的電磁、機電特性分析。

2.重點難點：電力電子類負荷的電磁機電特性

3.課程思政融入點：采用電力電子新技術(shù)使電力負荷柔性化可實現(xiàn)綠色照明、節(jié)能降耗、

提高效率、削弱〃溫室效應"、減少注入電網(wǎng)的諧波和減少電磁干擾、減少環(huán)境污染。樹立能

源危機意識和環(huán)保意識，培養(yǎng)科學探索精神、專業(yè)素養(yǎng)和創(chuàng)新精神，

4.考核要點：綠色照F月，開關(guān)電源，變頻調(diào)速。

5.教學方法：基于雨課堂+翻轉(zhuǎn)課堂混合式教學。

6.作業(yè)安排：綠色照明、開關(guān)電源、變頻調(diào)速等典型柔性電力負荷的特點，電力電子類

負荷的電磁與機電特性分析。

學時分配

章節(jié)教學內(nèi)容支撐的課程目標

講課實驗實踐

第一章電力系統(tǒng)的柔性化技術(shù)21、2

第二章發(fā)電領(lǐng)域的電力電子技術(shù)21、2、3、4

第三章直流輸電技術(shù)21、2、3、4

第四章柔性交流輸電41、2、3、4

第五章電能質(zhì)量控制41、2、3、4

第六章柔性化用電與負荷特性21、2、3、4

五、教學內(nèi)容對課程目標的支撐關(guān)系

六、考核方式及成績評定標準

1.課程考核方式；期末開卷考試占60%,平時成績占40%。平時成績包括課堂考勤15%、

課堂討論5%、課程作業(yè)20%。

考核與評價方式

平時成績（40%）期末考試（60%）

支撐

課程目標課堂課堂課程合計

畢業(yè)要求

考勤討論作業(yè)開卷考試

15%5%20%

課程目標155

指標點1.4課程目標2153045

指標點2.3課程目標3102030

指標點3.1課程目標4101020

總分占比％4060100

2.課程考核評分標準

評分標準

課程目標考核要求高于預期達到預期低于預期

優(yōu)秀良好合格不合格

1.通過本課程學習，從電力電子

技術(shù)在電力自動化系統(tǒng)中應用的

內(nèi)容、方法、思維多個層面對學

課堂考勤

生進行價值塑造，幫助學生樹立543<3

課堂討論

良好的人生觀價值觀，培養(yǎng)學生

的愛國情懷、創(chuàng)新能力、科學思

維和探索習慣。（5分）

2.能將電力電子技術(shù)的專業(yè)知識

和數(shù)學模型方法用于發(fā)也領(lǐng)域的

課堂考勤

電力電子技術(shù)、直流輸電、柔性

課程作業(yè)

交流輸電、電能質(zhì)量控制、柔性41-4536-4027-35<27

課堂討論

化用電與負荷特性等自動化系統(tǒng)

課程考試

專業(yè)工程問題解決方案的比較與

綜合。（45分）

3.能認識到解決與電力電子技術(shù)

相關(guān)的自動化系統(tǒng)復雜工程問題

課堂考勤

有多種方案可選擇，通過專業(yè)文

課程作業(yè)

獻閱讀、課題研討、虛擬仿真、27-3024-2618-23<18

課堂討論

實驗測試等手段，尋求電力電子

課程考試

裝置及控制系統(tǒng)等可替代的解決