ПЕРВОЕ ВЫСШЕЕ ТЕХНИЧЕСКОЕ УЧЕБНОЕ ЗАВЕДЕНИЕ РОССИИ
МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ
федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования
«НАЦИОНАЛЬНЫЙ МИНЕРАЛЬНО-СЫРЬЕВОЙ УНИВЕРСИТЕТ «ГОРНЫЙ»
Согласовано | Утверждаю |
___________________ Руководитель ООП по направлению 140404 зав. кафедрой ЭЭЭ проф. | ____________________ Зав. кафедрой ЭЭЭ проф. |
ПРОГРАММА УЧЕБНОЙ ДИСЦИПЛИНЫ
«СИЛОВАЯ ЭЛЕКТРОНИКА»
Направление подготовки: 140404 Электроэнергетика и электротехника
Профиль подготовки: Электропривод и автоматика
Квалификация (степень) выпускника: бакалавр
Форма обучения: очная
Составитель: доцент каф. ЭЭЭ
САНКТ-ПЕТЕРБУРГ
2012
Цели и задачи освоения дисциплиныЦелью изучения дисциплины «Силовая электроника» является приобретение студентами основных навыков в силовой преобразовательной технике для электроприводов и технологических установок горных и нефтегазовых предприятий.
Задачами изучения дисциплины является получение студентами общего представления о процессе преобразования электроэнергии посредством статических преобразователей, основным типам статических преобразователей и принципам управления статическими преобразователями для электроприводов и технологических установок горных и нефтегазовых предприятий. Полученные теоретические знания студенты должны закрепить путем выполнения цикла лабораторных работ по курсу.
Место дисциплины в структуре ООП ВПО по направлениям подготовки 140404 «Электроэнергетика и электротехника»Дисциплина «Силовая электроника» относится к базовой (общепрофессиональной) части профессионального цикла Б.3 основной образовательной программы бакалавриата и предназначена для получения базовых знаний и представлений в области силовой электроники и устройств на их основе.
Изучение дисциплины базируется на знаниях, полученных при изучении дисциплин естественнонаучного циклов, а знания, умения и навыки, полученные при её изучении, будут использованы в процессе освоения специальных дисциплин, при курсовом и дипломном проектировании, в практической профессиональной деятельности.
Изучение и успешная аттестация по данной дисциплине, наряду с другими дисциплинами, являются необходимыми для освоения специальных дисциплин, прохождения учебной и производственной практик.
3. Требования к результатам освоения дисциплины
В результате освоения данной дисциплины, выпускник должен обладать следующими профессиональными компетенциями (ПК):
способностью и готовностью использовать информационные технологии, в том числе современные средства компьютерной графики, в своей предметной области (ПК-1);
способностью демонстрировать базовые знания в области естественнонаучных дисциплин и готовностью использовать основные законы в профессиональной деятельности, применять методы математического анализа и моделирования, теоретического и экспериментального исследования (ПК-2);
готовностью выявить естественнонаучную сущность проблем, возникающих в ходе профессиональной деятельности, и способностью привлечь для их решения соответствующий физико-математический аппарат (ПК-3);
способностью и готовностью использовать нормативные правовые документы в своей профессиональной деятельности (ПК-4);
владением основными методами защиты производственного персонала и населения от последствий возможных аварий, катастроф, стихийных бедствий (ПК-5);
способностью и готовностью анализировать научно-техническую информацию, изучать отечественный и зарубежный опыт по тематике исследования (ПК-6);
способностью формировать законченное представление о принятых решениях и полученных результатах в виде отчета с его публикацией (публичной защитой) (ПК-7);
готовностью работать над проектами электроэнергетических и электротехнических систем и их компонентов (ПК-8);
готовностью использовать информационные технологии в своей предметной области (ПК-10);
способностью использовать методы анализа и моделирования линейных и нелинейных электрических цепей постоянного и переменного тока (ПК-11);
готовностью обосновывать принятие конкретного технического решения при создании электроэнергетического и электротехнического оборудования (ПК-14);
способностью рассчитывать схемы и элементы основного оборудования, вторичных цепей, устройств защиты и автоматики электроэнергетических объектов (ПК-15);
способностью использовать современные информационные технологии, управлять информацией с применением прикладных программ; использовать сетевые компьютерные технологии, базы данных и пакеты прикладных программ в своей предметной области (ПК-19);
способностью использовать нормативные документы по качеству, стандартизации и сертификации электроэнергетических и электротехнических объектов, элементы экономического анализа в практической деятельности (ПК-20);
способностью контролировать режимы работы оборудования объектов электроэнергетики (ПК-24);
способностью анализировать технологический процесс как объект управления (ПК-28);
готовностью систематизировать и обобщать информацию по использованию и формированию ресурсов предприятия (ПК-31);
готовностью обеспечивать соблюдение заданных параметров технологического процесса и качество продукции (ПК-37);
готовностью участвовать в исследовании объектов и систем электроэнергетики и электротехники (ПК-38);
готовностью изучать научо-техническую информацию, отечественный и зарубежный опыт по тематике исследования (ПК-39);
готовностью понимать существо задач анализа и синтеза объектов в технической среде (ПК-41);
готовностью участвовать в составлении научно-технических отчетов (ПК-42);
способностью выполнять экспериментальные исследования по заданной методике, обрабатывать результаты экспериментов (ПК-44);
готовностью к приемке и освоению нового оборудования (ПК-49);
готовностью к составлению инструкций по эксплуатации оборудования и программ испытаний (ПК-51).
В результате освоения дисциплины «Силовая электроника» студент должен:
знать управляемые вентильные преобразователи с системами импульсно-фазового управления; широтно-импульсные преобразователи постоянного тока и тиристорные регуляторы напряжения переменного тока; источники тока на базе вентильного преобразователя; вентильные преобразователи частоты с непосредственной связью источника энергии и нагрузки и преобразователи частоты со звеном постоянного тока;
уметь рассчитывать характеристики преобразователей; определять динамические свойства преобразователей; аналитически определять оптимальные настройки аналоговых регуляторов;
владеть аппаратными и программными средствами управления микропроцессорных систем управления статических преобразователей.
4. Объём дисциплины и виды учебной работы
Вид учебной работы | Всего часов / зачётных единиц | Семестры |
6 | ||
Аудиторные занятия (всего) | 54 | 54 |
В том числе: | ||
Лекции | 36 | 36 |
Практические занятия (ПЗ) | - | - |
Семинары (С) | - | - |
Лабораторные работы (ЛР) | 18 | 18 |
Самостоятельная работа (всего) | 54 | 54 |
В том числе: | - | - |
Курсовой проект (работа) | 54 | 54 |
Расчетно-графические работы | - | - |
Реферат | - | - |
Другие виды самостоятельной работы | - | - |
Вид промежуточной аттестации (зачет, экзамен) | Экзамен | 3 |
Общая трудоёмкость часы зачётные единицы | 108 3 | 108 3 |
5. Содержание дисциплины
5.1. Содержание разделов дисциплины
№ п/п | Наименование раздела дисциплины | Содержание раздела |
1 | Силовые выпрямители для горных и нефтегазовых предприятий | Трехфазные силовые неуправляемые выпрямители. Расчет основных параметров. Особенности работы на активную и индуктивную нагрузку. Влияние питающего трансформатора на работу выпрямителя. Внешние характеристики выпрямителя. Трехфазные силовые управляемые выпрямители. Расчетные соотношения при работе управляемых выпрямителей на активную и активно-индуктивную нагрузку. Режимы прерывистых и непрерывных токов. Влияние питающего трансформатора на работу управляемых выпрямителей. Внешние характеристики управляемых выпрямителей. |
2 | Силовые управляемые выпрямители в режиме зависимого инвертора на горных и нефтегазовых предприятиях | Силовые управляемые выпрямители в режиме зависимого инвертора. Особенности коммутации тока в зависимых инверторах, внешние характеристики. Влияние работы зависимых инверторов на питающее напряжение. Реверсивные управляемые выпрямители. Способы управления реверсивными управляемыми выпрямителями. Внешние характеристики реверсивных управляемых выпрямителей. Работа реверсивного управляемого выпрямителя на машину постоянного тока. |
3 | Широтно-импульсные преобразователи постоянного тока для горных и нефтегазовых предприятий | Классификация широтно-импульсных преобразователей постоянного тока. Регулирование выходного напряжения в широтно-импульсных преобразователях постоянного тока. Методика расчета коммутирующих устройств широтно-импульсных преобразователей. Внешние характеристики широтно-импульсных преобразователей. Спектральный состав выходного напряжения широтно-импульсного преобразователя. Статические компенсаторы. |
4 | Силовые преобразователи частоты для горных и нефтегазовых предприятий | Автономные инверторы тока и напряжения, выполненные на полностью управляемых силовых полупроводниковых элементах. Использование IGBT-транзисторных модулей и двухоперационных тиристоров с полевым управлением в качестве элементной базы для статических преобразователей частоты. Отделение коммутирующих устройств от цепей нагрузки в статических преобразователях частоты. Компенсация реактивной мощности нагрузки. Классификация силовых преобразователей частоты со звеном постоянного тока. Регулирование выходного напряжения в различных типах преобразователей частоты. Преобразователи частоты по схеме неуправляемый выпрямитель – ШИМ-инвертор. Гармонический состав выходного напряжения и его влияние на энергетические характеристики двигателей. Силовые тиристорные преобразователи частоты с непосредственной связью сети и нагрузки. Классификация тиристорных преобразователей частоты с непосредственной связью и с естественной коммутацией тиристоров. Формирование режимов инвертирования. Форма и спектральный состав выходного напряжения тиристорного преобразователя частоты с непосредственной связью и с естественной коммутацией. Непосредственные преобразователи частоты с уравнительными реакторами и программным управлением. |
5 | Системы управления полупроводниковыми преобразователями на горных и нефтегазовых предприятиях | Системы управления статическими вентильными преобразователями. Принципы построения систем управления для управляемых выпрямителей, инверторов тока и напряжения, широтно-импульсных преобразователей постоянного тока и преобразователей частоты различных типов. |
5.2. Разделы дисциплины и междисциплинарные связи с обеспечиваемыми
(последующими) дисциплинами
№№ п/п | Наименование обеспечиваемых (последующих) дисциплин | № разделов данной дисциплины, необходимых для изучения обеспечиваемых (последующих) дисциплин | |||||
1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 | 7 | 8 |
1 | Электрические и электронные аппараты | + | |||||
2 | Электрический привод | + | |||||
3 | Управление техническими системами | + | |||||
4 | Эксплуатация систем автоматики | + | + | ||||
5 | Проектирование систем электропривода | + | + | ||||
6 | Эксплуатация систем электроснабжения | + | + | ||||
7 | Проектирование систем электроснабжения | + | + | ||||
8 | Элементы систем автоматики | + | |||||
9 | Программируемые логические контроллеры | + | |||||
10 | Эксплуатация систем электропривода | + | + | ||||
11 | Проектирование систем электропривода | + | + |
5.3. Разделы дисциплины и виды занятий
№ п/п | Наименование раздела дисциплины | Лекц. | Практ. зан. | Лаб. зан. | Се- мин. | СРС | Всего часов |
1 | Силовые выпрямители для горных и нефтегазовых предприятий | 6 | - | 4 | - | - | 10 |
2 | Силовые управляемые выпрямители в режиме зависимого инвертора на горных и нефтегазовых предприятиях | 6 | - | 4 | - | - | 10 |
3 | Широтно-импульсные преобразователи постоянного тока для горных и нефтегазовых предприятий | 8 | - | 4 | - | - | 12 |
4 | Силовые преобразователи частоты для горных и нефтегазовых предприятий | 8 | - | 4 | - | - | 12 |
5 | Системы управления полупроводниковыми преобразователями на горных и нефтегазовых предприятиях | 8 | 2 | 10 |
6. Лабораторный практикум
№ п/п | № раздела дисциплины | Наименование лабораторных работ | Трудо-емкость (час.) |
1. | 1 | Исследование свойств и характеристик неуправляемых выпрямителей при работе на активную и активно-индуктивную нагрузку | 4 |
2. | 2 | Исследование свойств и характеристик реверсивных управляемых трехфазных выпрямителей при работе на двигательную нагрузку | 4 |
3. | 3 | Исследование свойств и характеристик широтно-импульсных преобразователей постоянного тока | 4 |
4. | 4 | Исследование свойств и характеристик тиристорных преобразователей частоты с непосредственной связью источника и нагрузки | 4 |
5. | 5 | Исследование свойств и характеристик преобразователей частоты со звеном постоянного тока при работе на активную нагрузку и на электродвигатель переменного тока | 2 |
7. Практические занятия (семинары)
Не предусмотрены.
8. Примерная тематика курсовых проектов (работ)
Расчет параметров частотного преобразователя для привода насосов шахтной водоотливной установки. Расчет основных параметров работы частотно-регулируемого привода вентиляторов, системы охлаждения установки крекинга нефти.
9. Учебно-методическое и информационное обеспечение дисциплины:
а) основная литература
1. Забродин силовой электроники: Учебник. - Новосибирск: Изд-во НГТУ, 1999 г. Ч.1.-199 с.
2. Забродин силовой электроники: Учебник. - Новосибирск: Изд-во НГТУ, 2000 г. Ч.1.-197 с.
б) дополнительная литература
1. Забродин электроника. М.: Высшая школа, 1996.
2. , , Сенько преобразовательной техники. М.: Высшая школа, 1980.
3. , Павлов преобразователи. Л.: Изд. ЛГИ, 1990.
При самостоятельном выполнении расчетно-графических работ предполагается использование компьютерных программ Matlab, Mathcad.
г) базы данных, информационно-справочные и поисковые системы
Не предусмотрены
10. Материально-техническое обеспечение дисциплины
При выполнении лабораторных работ предполагается использование компьютерных классов кафедры Электротехники и Электромеханики.
11. Методические рекомендации по организации изучения дисциплины
Примерная программа предусматривает возможность обучения в рамках традиционной поточно-групповой системы обучения.
Разработчик:
Горный Университет ______доцент_______ ______
(место работы) (занимаемая должность) (инициалы, фамилия)
Эксперты:
Горный Университет __зав. кафедрой ЭЭЭ _______
(место работы) (занимаемая должность) (инициалы, фамилия)
Горный Университет ______доцент _______
(место работы) (занимаемая должность) (инициалы, фамилия)
