Силовая электроника Рабочая программа

Якутский институт во дного транспорта (филиал)

ФГБОУ ВО

«Сибирский государственный университет водного транспорта»

Шифр дисциплины: Б3.Б.6

Силовая электроника

Рабочая программа по направлению 13.03.02

«Электроэнергетика и электротехника»

профиль «Электропривод и автоматика»

Якутск 2015

Рабочая программа составлена деканом ЯИВТ на основании аналогичной программы ФГБОУ ВО «Сибирского государственного университета водного транспорта»

Программа утверждена:

Зам. директора по УР и ДПО  ______________ 

«___» ______________ 20__г.

Декан ЯИВТ  _____________________________ 

1 ЦЕЛИ И ЗАДАЧИ ДИСЦИПЛИНЫ

Курс «Силовая электроника»  базируется на дисциплинах математического и естественнонаучного цикла: математика, физика, химия; профессионального цикла: теоретические основы электротехники, электрическое и конструкционное материаловедение.

2 Место дисциплины в структуре ООП

Дисциплина относится к базовому компоненту профессионального цикла ФГОС ВПО

3 ТРЕБОВАНИЯ К УРОВНЮ ОСВОЕНИЯ СОДЕРЖАНИЯ
ДИСЦИПЛИНЫ

3.1 Процесс изучения дисциплины направлен на формирование следующих компетенций (в соответствии с ФГОС ВПО):

Общекультурные компетенции (ОК):

ОК-6	способностью в условиях развития науки и изменяющейся социальной практики к переоценке накопленного опыта, анализу своих возможностей, готовностью приобретать новые знания, использовать различные средства и технологии обучения
ОК-7	готовностью к самостоятельной, индивидуальной работе, принятию решений в рамках своей профессиональной компетенции
ОК-11	способностью и готовностью владеть основными методами, способами и средствами получения, хранения, переработки информации, использовать компьютер как средство работы с информацией
ОК-12	способностью и готовностью к практическому анализу логики различного рода рассуждений, к публичным выступлениям, аргументации, ведению дискуссии и полемики

Профессиональные компетенции (ПК):

ПК-2	способностью и готовностью к самостоятельному обучению в новых условиях производственной деятельности с умением установления приоритетов для достижения цели в разумное время
ПК-4	способностью и готовностью использовать нормативные правовые документы в своей профессиональной деятельности
ПК-6	способностью и готовностью анализировать научно-техническую информацию, изучать отечественный и зарубежный опыт по тематике исследования
ПК-9	способностью разрабатывать простые конструкции электроэнергетических и электротехнических объектов
ПК-10	готовностью использовать информационные технологии в своей предметной области
ПК-12	способностью графически отображать геометрические образы изделий и объектов электрооборудования, схем и систем
ПК-14	готовностью обосновывать принятие конкретного технического решения при создании электроэнергетического и электротехнического оборудования
ПК-15	способностью рассчитывать схемы и элементы основного оборудования, вторичных цепей, устройств защиты и автоматики электроэнергетических объектов
ПК-18	способностью использовать технические средства для измерения основных параметров электроэнергетических и электротехнических объектов и систем и происходящих в них процессов
ПК-20	способностью использовать нормативные документы по качеству, стандартизации и сертификации электроэнергетических и электротехнических объектов, элементы экономического анализа в практической деятельности
ПК-21	готовностью обосновывать технические решения при разработке технологических процессов и выбирать технические средства и технологии с учетом экологических последствий их применения
ПК-45	готовностью использовать технические средства испытаний технологических процессов и изделий
ПК-46	способностью к монтажу, регулировке, испытаниям и сдаче в эксплуатацию электроэнергетического и электротехнического оборудования
ПК-47	готовностью к наладке и опытной проверке электроэнергетического и электротехнического оборудования
ПК-49	готовностью к приемке и освоению нового оборудования

В результате освоения дисциплины студент должен:

Знать:

основные методы и способы преобразования энергии; классификацию, назначение, основные схемотехнические решения устройств силовой электроники.

Уметь:

применять, эксплуатировать и производить выбор электротехнических систем и элементов автоматики; формировать законченное представление о принятых решениях и полученных результатах в виде научно-технического отчёта с его публичной защитой.

Владеть:

методами расчёта, проектирования и конструирования электроэнергетического и электротехнического оборудования и систем; методами анализа режимов работы электроэнергетического и электротехнического оборудования и систем.

4 ОБЪЕМ ДИСЦИПЛИНЫ И ВИДЫ УЧЕБНОЙ РАБОТЫ

Общая трудоемкость учебной дисциплины составляет: 3 зачетных единицы.

Вид учебной работы	Очное обучение (О)	Заочное обучение (З)
Всего часов	Семестры	Курс
5	3
Общая трудоемкость дисциплины	108	108	108
Аудиторные занятия	54	54	12
Лекции	36	36	6
Практические занятия (ПЗ)
Лабораторные работы (ЛР)	18	18	6
Самостоятельная работа	54	54	96
Изучение литературы теоретического курса	54	54	96
Контольная работа	12
Расчетно-графические работы
Вид  аттестации	зачётО	зачётО	зачётО

5 СОДЕРЖАНИЕ ДИСЦИПЛИНЫ

5.1 Разделы, темы дисциплины и виды занятий

Раздел и тема дисциплины	Лекции	ПЗ	ЛР	СР
О	З	О	З	О	З	О	З
5 семестр
Раздел 1 Управляемые выпрямители
Тема 1.1 Однофазная однополупериодная схема выпрямления	1	1	1	3	3
Тема 1.2 Однофазная двухполупериодная схема выпрямления	1	1	3	6
Тема 1.3 Однофазная мостовая схема выпрямления	2	1	2	3	3
Тема 1.4 Трехфазная нулевая схема выпрямления	2	1	4	2	3	3
Тема 1.5 Трехфазная мостовая схема выпрямления	2	1	4	2	3	3
Раздел 2 Преобразователи тока, напряжения, частоты
Тема 2.1. Инверторы: классификация, область применения.	2	3	9
Тема 2.2. Инверторы, ведомые сетью.	3	2	3	3
Тема 2.3. Автономные инверторы: классификация, искусственная коммутация.	3	1	3	6
Тема 2.4. Автономные инверторы тока.	2	3	6
Тема 2.5. Автономные инверторы напряжения.	2	3	6
Тема 2.6. Преобразователи частоты с непосредственной связью.	2	3	9
Тема 2.7. Двухзвенные преобразователи частоты.	2	3	9
Раздел 3 Системы импульсно-фазового управления(СИФУ)
Тема 3.1. Классификация СИФУ	2	1	3	3
Тема 3.2. Синхронные СИФУ	2	3	6
Тема 3.3. Асинхронные СИФУ	2	3	6
Тема 3.4. СИФУ с горизонтальным управлением	2	3	6
Тема 3.5. СИФУ с вертикальным управлением	2	4	2	3	3
Тема 3.6. Цифровые СИФУ	2	3	6

5.2 Содержание разделов и тем дисциплины

ПЯТЫЙ СЕМЕСТР

Раздел 1 Управляемые выпрямители [2]

Тема 1.1 Однофазная однополупериодная схема выпрямления.

Схема силовых цепей. Эпюры выпрямленного напряжения и тока в нагрузке при различных видах нагрузки и углах управления. Вывод основных соотношений в схеме. Процессы коммутации в силовых элементах. Вынужденное намагничивание трансформатора.

Тема 1.2 Однофазная двухполупериодная схема  выпрямления. [2]

Схема силовых цепей. Эпюры выпрямленного напряжения и тока при различных видах нагрузки и углах управления. Вывод основных соотношений в схеме. Процессы коммутации в силовых элементах. Вынужденное намагничивание трансформатора.

Тема 1.3 Однофазная мостовая схема выпрямления. [2,3]

Схема силовых цепей. Эпюры выпрямленного напряжения и тока в нагрузке при различных видах нагрузки и углах управления. Вывод основных соотношений в схеме. Процессы коммутации в силовых элементах.

Тема 14. Трёхфазная нулевая схема выпрямления. [2,3,4]

Схема силовых цепей. Эпюры выпрямленного напряжения и тока в нагрузке при различных видах нагрузки и углах управления. Вывод основных соотношений в схеме. Процессы коммутации в силовых элементах.

Тема 1.5. Трёхфазная мостовая схема выпрямления [2,3,4]

Схема силовых цепей. Эпюры выпрямленного напряжения и тока в нагрузке при различных видах нагрузки и углах управления. Вывод основных соотношений в схеме. Процессы коммутации в силовых элементах.

Раздел 2. Преобразователи тока, напряжения, частоты [2,3,4]

Тема 2.1.  Инверторы: классификация, область применения.

Инвертры, ведомые сетью. Автономные инверторы. Область применения инверторов.

Тема 2.2. Инверторы, ведомые сетью. [2,3,4]

Однофазная однополупериодная схема инвертирования, однофазная двухполупериодная схема выпрямления, однофазная мостовая схема, трехфазная нулевая схема и трехфазная мостовая схемы инвертирования: основные соотношения, эпюры напряжения и тока в нагрузке.

Тема 2.3. Автономные инверторы: классификация, искусственная коммутация [3,4]

Классификация автономных инверторов: автономные инверторы тока, напряжения. Процессы коммутации в автономных инверторах. Цепи искусственной коммутации.

Тема 2.4. Автономные инверторы тока [2,3]

Основные соотношения. Эпюры напряжения и тока в нагрузки при различных видах нагрузки.

Тема 2.5. Автономные инверторы напряжения[2,3]

Основные соотношения. Эпюры напряжения и тока в нагрузки при различных видах нагрузки.

Тема 2.6. Преобразователи частоты с непосредственной связью. [3,4]

Преобразователи частоты: основное отличие от инверторов. Схемы силовых цепей преобразователей частоты с непосредственной связью. Эпюры напряжения и тока в преобразователях частоты.

Тема 2.7. Двухзвенные преобразователи частоты [3,4]

Двухзвенные преобразователи частоты. Преобразователи частоты тока и напряжения. Область применения.

Раздел 3. Системы импульсно-фазового управления (СИФУ).

Тема 3.1. Классификация СИФУ [4]

Функциональная схема СИФУ. Виды СИФУ по способам синхронизации с питающей сетью, выходным усилителям мощности сигнала.

Тема 3.2. Синхронные СИФУ [4,5]

Функциональная схема синхронных СИФУ. Назначение блоков, входящих в состав СИФУ. Достоинства, недостатки и область применения синхронных СИФУ.

Тема 3.3. Асинхронные СИФУ [4,5]

Функциональная схема асинхронных СИФУ. Назначение блоков, входящих в состав СИФУ. Достоинства, недостатки и область применения асинхронных СИФУ.

Тема 3.4. СИФУ с горизонтальным управлением [2,3,5]

Функциональная схема СИФУ. Назначение блоков, входящих в состав СИФУ. Достоинства, недостатки и область применения СИФУ.

Тема 3.5. СИФУ с вертикальным управлением [2,3,5]

Функциональная схема вертикальных СИФУ. Назначение блоков, входящих в состав СИФУ. Достоинства, недостатки и область применения вертикальных СИФУ.

Тема 3.6. Цифровые СИФУ [4,5]

Функциональная схема цифровых СИФУ. Назначение блоков, входящих в состав СИФУ. Достоинства, недостатки и область применения цифровых СИФУ

5.3 Разделы дисциплины и междисциплинарные связи

№ в УП	Наименование обеспечиваемых дисциплин	№№ разделов дисциплины (из табл. 5.1),  необходимых для изучения обеспечиваемой дисциплины
Б3.В. ОД.11	Системы управления электроприводов	1	2	3
Б3.В. ДВ.3	Автоматизация технологических комплексов	1	2
Б3.В. ДВ.5	Автоматизированные электроприводы береговых объектов	1	2	3

6 ЛАБОРАТОРНЫЙ ПРАКТИКУМ

№ раздела (темы) дисциплины	Наименование лабораторных работ или деловых игр
Тема 1.1 Однофазная однополупериодная схема выпрямления	Исследование однофазных управляемых схем выпрямления [1]
Тема 1.2 Однофазная двухполупериодная схема выпрямления
Тема 1.3 Однофазная мостовая схема выпрямления
Тема 1.4 Трехфазная нулевая схема выпрямления	Исследование трехфазной нулевой схемы выпрямления.[1]
Тема 1.5 Трехфазная мостовая схема выпрямления	Исследование трехфазной мостовой схемы выпрямления [1]
Тема 2.2 Инверторы, ведомые сетью	Исследование трехфазного инвертора с нулевой схемой инвертирования. [1
Тема 3.5. СИФУ с вертикальным управлением	Исследование системы формирования импульса управления для трехфазной нулевой схемы выпрямления [1]

7 ПРАКТИЧЕСКИЕ ЗАНЯТИЯ

Учебным планом не предусмотрены

№ раздела (темы) дисциплины

Наименование практических занятий

8 КУРСОВАЯ РАБОТА

Учебным планом не предусмотрена

№ раздела (темы) дисциплины

Работы, выполняемые по курсовому проектированию

9 САМОСТОЯТЕЛЬНАЯ РАБОТА

9.1 Расчетно-графическая работа, рефераты, контрольные работы не предусмотрены

9.2 Цель, содержание и структура курсовой работы (проекта) не предусмотрена

Наименование раздела	Объём	Часы	Литература
графическая часть	текстовая часть

10 УЧЕБНО-МЕТОДИЧЕСКОЕ ОБЕСПЕЧЕНИЕ ДИСЦИПЛИНЫ

10.1 Обязательная литература

Романов указания к лабораторным работам по курсу «Силовая электроника» Новосибирск: Изд-во ФБОУ ВПО «НГАВТ», 2013 – 40 с. (ЭБ)

10.2 Рекомендуемая литература

Основная

Миловзоров . Учебник для вузов – М: Высш. шк – 2005 – 288с. (15) Галкин электроника и микроэлектроника. Учебное пособие – М: Высш. шк. – 2006 - 352с.  (13) Розанов, устройства электромеханических систем : учеб. пособие / , ; , - М. : Академия, 2004. - 272 с. - (Высшее профессиональное образование) (Электротехника) (11)

Дополнительная

Антипьева основы электроники. Учебное пособие - Новосибирск : Изд-во НГАВТ, 2011 - 113 с. (80)

10.3 Информационные средства обеспечения дисциплины

а) Обязательные информационные средства

6 Операционная система Microsoft Windows XP. © Microsoft Corporation. All Rights Reserved. (http://www. ).

7 Пакет прикладных офисных программ, включающий в себя текстовый процессор, средства работы с электронными таблицами, графические редакторы

б) Рекомендуемые информационные средства

8 MathLAB version 6.0, Copyright © 2006 Parametric Technology Corporation. All Rights Reserved. – 217 Mb (http://www. /products/mathlab. htm).

11 МАТЕРИАЛЬНО-ТЕХНИЧЕСКОЕ ОБЕСПЕЧЕНИЕ ДИСЦИПЛИНЫ

1. Терминальный класс, оснащенный выходом в локальную сеть и сеть Internet.

2. Лекционная аудитория, оснащенная настенным экраном и мультимедийным проектором.

3. Лаборатория  оснащенная лабораторными стендами, необходимыми для выполнения лабораторных работ.

12 МЕТОДИЧЕСКИЕ РЕКОМЕНДАЦИИ ПО ОРГАНИЗАЦИИ ИЗУЧЕНИЯ ДИСЦИПЛИНЫ

При чтении лекций и проведении лабораторных работ всегда в конце дается название новой темы, поэтому рекомендуется краткая самостоятельная подготовка к каждой лекции по указанной литературе, подготовка к лабораторным работам (в соответствии с методическими указаниями) и с использованием учебных мультимедийных курсов. Занятия в компьютерном классе и специализированной лаборатории проводятся по-бригадно (по три человека), что позволяет активизировать диалоговый режим в процессе выполнения работы и анализа возникающих трудностей. Рекомендуется самостоятельное чтение современной периодической литературы по вопросам развития судового электропривода.

13 ФОРМЫ КОНТРОЛЯ

Итоговый контроль по дисциплине осуществляется в форме зачёта с оценкой.

Критериями оценки компетенций являются основы знаний классификацию, назначение, основные схемотехнические решения устройств силовой электроники.

Условиями получения зачёта является успешное освоение всех теоретических разделов дисциплины, выполнение и защита всех лабораторных работ, предусмотренных рабочей программой и учебным планом. Зачёт проводится по окончании  5 семестра.. При правильном ответе при защите лабораторных работ на все дополнительные вопросы, связанных с изучаемыми в семестре разделами, студент получает оценку «отлично». При правильном ответе на 2 вопроса и ошибке при ответе на 1 вопрос студент получает оценку «хорошо». При правильном ответе на 2 вопроса и неспособности ответить на 1 вопрос студент получает оценку «удовлетворительно». Во всех остальных случаях студент получает оценку «неудовлетворительно». В ходе ответа студента на вопросы преподаватель вправе задать уточняющие вопросы по теме защищаемой работы. Если преподаватель затрудняется в определении оценки, то он может задавать дополнительные вопросы по темам соответствующих разделов, изучаемых в семестре.