电气与控制工程学院 课程教学大纲 课程名(COURSE TITLE): 新能源变换与控制 课程代码(COURSE CODE): 7272901 学分(CREDIT VALUE): 3 开课单位(DEPARTMENT/UNTT)：电气工程系 版本(VERSION): DG7272901-202108 课程负责人 (COURSE COORDINATOR): 贾鹏宇 北方工业大学电气与控制工程学院 2021年8月
电气与控制工程学院 课程教学大纲 课 程 名（COURSE TITLE）： 新能源变换与控制 课程代码（COURSE CODE）： 7272901 学 分（CREDIT VALUE）： 3 开课单位（DEPARTMENT/UNIT）： 电气工程系 版 本（VERSION）： DG7272901-202108 课程负责人 （COURSE COORDINATOR）： 贾鹏宇 北方工业大学 电气与控制工程学院 2021 年 8 月
目录 1课程基本信息 .3 2毕业要求与课程目标 .4 2.1本课程支撑的毕业要求观测点 4 2.2课程目标 2.3毕业要求与课程目标的关系 .6 3课程内容及安排」 3.1课程学时总体安排 7 3.2各知识单元内容和预期学习目标 4课堂教学设计和实施载体 10 5课程实验教学 10 5.1仿真名称和安排 10 5.2实验名称和安排 11 5.3仿真、实验要求和教学组织 5.4仿真、实验环节的要求 13 5.5实验教学在能力培养方面的具体措施， .14 6课程考核方案和依据 15 6.1课程考核方案 15 6.2课程各考核项评价依据和标准 16 7本次修订说明… 18 8其他需要说明的问题 .18
2 目 录 1 课程基本信息.............................................................................................................................. 3 2 毕业要求与课程目标.........................................................................................................4 2.1 本课程支撑的毕业要求观测点....................................................................................4 2.2 课程目标............................................................................................................................4 2.3 毕业要求与课程目标的关系........................................................................................ 6 3 课程内容及安排..................................................................................................................7 3.1 课程学时总体安排..........................................................................................................7 3.2 各知识单元内容和预期学习目标............................................................................... 7 4 课堂教学设计和实施载体..............................................................................................10 5 课程实验教学.................................................................................................................... 10 5.1 仿真名称和安排............................................................................................................ 10 5.2 实验名称和安排.............................................................................................................11 5.3 仿真、实验要求和教学组织...................................................................................... 11 5.4 仿真、实验环节的要求............................................................................................... 13 5.5 实验教学在能力培养方面的具体措施.....................................................................14 6 课程考核方案和依据.......................................................................................................15 6.1 课程考核方案.................................................................................................................15 6.2 课程各考核项评价依据和标准..................................................................................16 7 本次修订说明.................................................................................................................... 18 8 其他需要说明的问题...............................................................................................................18
1课程基本信息 课程名称（中文）新能源变换与控制 课程名称（英文） New Energy Conversion and Control 课程计划学时 48 课外学时建议 96 计划学时构成 理论学时40实验学时8 上机学时 0 课外学时要求 线上学习要求：20 自主学习建议学时：76 (7030701)高等数学、(7021241)电路分析、(7069201)摸拟电子技术、(7087611 先修课名称 数字电子技术、(7099811)现代电力电子技术、(7120401)自动控制原理、 (7211201)电机学、(7329501)新能源发电原理 适用专业年级新能源科学与工程专业2019级及以后年级 开课单位 电气工程系 本课程为新能源科学与工程专业的专业教有课程必修课，开设于第6学期 本课程为学生从事新能源发电工程领域的研究奠定基本的理论基础，目的是让 本专业的学生堂挥以大阳能、风能为代表的新能由能变换控制原理、典型鸡 课程简介 换电路、 了解新能源发电领域中的具体工业应用 ,培养学生分析和解决具体剂 能源变换与控制问题的能力。考核方式为平时成绩+期末考试成绩，期末考试为 闭卷考试。 基础资料： (1)《新能源发电变流技术》张兴主编，机械工业出版社，2018年，1SBN: 9787111600268 教材和学习资源 参考资料： (1)《新能源转换与控制技术》惠晶主编， 机械工业出版社，2008年 ISBN:9787111228691 大纲版本号 DG7272901-202108 前一版本号 DG7272901-201912 大纲修订人 贾琳字 修订时间 2021.08 课程团队负贵人 贾鞘字 实验教学审核人 胡长斌 专业负责人 温春雪 审核时间 2021.08 学院批准人 徐继宁 批准时间 2021.09
3 1 课程基本信息 课程名称（中文） 新能源变换与控制 课程名称（英文） New Energy Conversion and Control 课程计划学时 48 课外学时建议 96 计划学时构成 理论学时 40 实验学时 8 上机学时 0 课外学时要求 线上学习要求：20 自主学习建议学时：76 先修课名称 （7030701）高等数学、（7021241）电路分析、（7069201）模拟电子技术、（7087611） 数字电子技术、（7099811）现代电力电子技术、（7120401）自动控制原理、 （7211201）电机学、（7329501）新能源发电原理 适用专业年级 新能源科学与工程专业 2019 级及以后年级 开课单位 电气工程系 课 程 简 介 本课程为新能源科学与工程专业的专业教育课程必修课，开设于第 6 学期。 本课程为学生从事新能源发电工程领域的研究奠定基本的理论基础，目的是让 本专业的学生掌握以太阳能、风能为代表的新能源电能变换控制原理、典型变 换电路、了解新能源发电领域中的具体工业应用，培养学生分析和解决具体新 能源变换与控制问题的能力。考核方式为平时成绩+期末考试成绩，期末考试为 闭卷考试。 教材和学习资源 基础资料： （1）《新能源发电变流技术》张兴主编，机械工业出版社，2018 年，ISBN： 9787111600268 参考资料： （1）《新能源转换与控制技术》惠晶主编，机械工业出版社，2008 年， ISBN：9787111228691 大纲版本号 DG7272901-202108 前一版本号 DG7272901-201912 大纲修订人 贾鹏宇 修订时间 2021.08 课程团队负责人 贾鹏宇 实验教学审核人 胡长斌 专业负责人 温春雪 审核时间 2021.08 学院批准人 徐继宁 批准时间 2021.09
2毕业要求与课程目标 2.1本课程支撑的毕业要求观测点 新能源科学与工程专业2019版培养方案为本课程设置了6个观测点，具体 如下： (1)毕业要求观测点1-5：面向新能源发电与智能电网专业方向，掌握专业 基础理论知识，具备将新能源工程、控制工程、计算机科学与技术等多学科基础 知识应用于分析和解决复杂新能源工程问题的能力。 (2)毕业要求观测点2-1：能利用数学、自然科学和工程科学的基本原理， 分析复杂新能源工程问题的工作机理，针对复杂工程问题建立数学和物理模型并 得出恰当结论。 (3)毕业要求观测点31：能综合专业基础课程与专业方向的课程的学习知 识，针对复杂新能源工程问题，制定具体的解决方案，设计系统参数。 (4)毕业要求观测点4-2：能根据实验步骤操作实验装置，正确采集和整理 实验数据，对实验数据和结果进行分析和解释，并与理论分析进行比较，通过信 息综合得出合理有效的结论。 (5)毕业要求观测点5-1：能开发、选择与使用恰当的技术、资源、现代工 程工具和信息技术工具。 (6)毕业要求观测点121：具有自主学习与终身学习并适应发展的能力。 2.2课程目标 根据新能源专业毕业要求观测点，本课程设置了5个知识目标，5个能力目 标（简称：NYBHYKZ-X),另根据教育部和学校要求，课程设置了1个思政 目标，不做输出目标考核。 知识目标： NYBHYKZ1:新能源变换与控制的基本概念和具体应用 掌握新能源变换与控制的基本概念、分类：理解新能源变换与控制课程和相 关课程之间的关系：了解新能源变换与控制技术的具体应用以及发展趋势。 XNYBHYKZ-2:光伏发电系统的结构 掌握光伏发电系统的结构分类和特点分类：掌握光伏发电系统的集中式结 4
4 2 毕业要求与课程目标 2.1 本课程支撑的毕业要求观测点 新能源科学与工程专业 2019 版培养方案为本课程设置了 6 个观测点，具体 如下： （1）毕业要求观测点 1-5：面向新能源发电与智能电网专业方向，掌握专业 基础理论知识，具备将新能源工程、控制工程、计算机科学与技术等多学科基础 知识应用于分析和解决复杂新能源工程问题的能力。 （2）毕业要求观测点 2-1：能利用数学、自然科学和工程科学的基本原理， 分析复杂新能源工程问题的工作机理，针对复杂工程问题建立数学和物理模型并 得出恰当结论。 （3）毕业要求观测点 3-1：能综合专业基础课程与专业方向的课程的学习知 识，针对复杂新能源工程问题，制定具体的解决方案，设计系统参数。 （4）毕业要求观测点 4-2：能根据实验步骤操作实验装置，正确采集和整理 实验数据，对实验数据和结果进行分析和解释，并与理论分析进行比较，通过信 息综合得出合理有效的结论。 （5）毕业要求观测点 5-1：能开发、选择与使用恰当的技术、资源、现代工 程工具和信息技术工具。 （6）毕业要求观测点 12-1：具有自主学习与终身学习并适应发展的能力。 2.2 课程目标 根据新能源专业毕业要求观测点，本课程设置了 5 个知识目标，5 个能力目 标（简称：XNYBHYKZ-X），另根据教育部和学校要求，课程设置了 1 个思政 目标，不做输出目标考核。 知识目标： XNYBHYKZ -1：新能源变换与控制的基本概念和具体应用 掌握新能源变换与控制的基本概念、分类；理解新能源变换与控制课程和相 关课程之间的关系；了解新能源变换与控制技术的具体应用以及发展趋势。 XNYBHYKZ -2：光伏发电系统的结构 掌握光伏发电系统的结构分类和特点分类；掌握光伏发电系统的集中式结
构、组串式、集散式、组件式等结构的基本特点和结构图。理解不同结构的光伏 发电系统所适用的工作场合。 XNYBHYKZ-3:风力发电系统的结构 掌握风机的基本类型和特点，掌握风力发电机的主要机型拓扑结构图。理解 定速、变速风力发电机的主要区别和特点。掌握多风力机组并网群控的基本结构。 XNYBHYKZ-4:光伏发电系统的控制策略 掌握三相逆变器的空间矢量调制算法，理解空间矢量调制算法与正弦脉宽调 制算法的区别和特点。 掌握同步旋转坐标系下的并网逆变器的数学模型，掌握坐标变换系数矩阵的 推导过程及结果，理解基于前馈解耦的电流环控制策略。掌握基于电压矢量定向 的并网逆变器双环控制结构图，并理解有功功率、无功功率的指令生成方法。 理解锁相环的基本实现方法，掌握单同步坐标系软件锁相环的控制结构原理 图。理解并能推导出单同步坐标系软件锁相环的锁相过程及角度误差消除原理。 理解最大功率点跟踪的目的及常用方法。掌握扰动电压观测法、电导增量法 的控制流程图。 XNYBHYKZ-5:风力发电系统的控制策略 1)双馈风力发电系统 理解双馈电机在三相、两相静止坐标系下的数学模型以及两相同步旋转坐标 系下的数学模型。掌握旋转坐标系下的双馈电机三阶简化数学模型。 理解双馈电机在双馈型风力发电系统的运行状态，掌握对应的向量图。理解 双馈电机定子侧有功、无功功率的控制方法。学握基于定子磁场定向、定子电压 定向的双馈电机矢量控制并网发电系统结构图。 2)永磁直驱同步电机风力发电系统 掌握永磁同步电机在同步旋转坐标系下的数学模型。掌握永磁同步全功率型 风力发电变流器控制结构图。理解永磁同步电机矢量控制中电流环解耦控制方 法。 能力目标： XNYBHYKZ-6:新能源发电电路及控制系统的分析能力
5 构、组串式、集散式、组件式等结构的基本特点和结构图。理解不同结构的光伏 发电系统所适用的工作场合。 XNYBHYKZ -3：风力发电系统的结构 掌握风机的基本类型和特点，掌握风力发电机的主要机型拓扑结构图。理解 定速、变速风力发电机的主要区别和特点。掌握多风力机组并网群控的基本结构。 XNYBHYKZ -4：光伏发电系统的控制策略 掌握三相逆变器的空间矢量调制算法，理解空间矢量调制算法与正弦脉宽调 制算法的区别和特点。 掌握同步旋转坐标系下的并网逆变器的数学模型，掌握坐标变换系数矩阵的 推导过程及结果，理解基于前馈解耦的电流环控制策略。掌握基于电压矢量定向 的并网逆变器双环控制结构图，并理解有功功率、无功功率的指令生成方法。 理解锁相环的基本实现方法，掌握单同步坐标系软件锁相环的控制结构原理 图。理解并能推导出单同步坐标系软件锁相环的锁相过程及角度误差消除原理。 理解最大功率点跟踪的目的及常用方法。掌握扰动电压观测法、电导增量法 的控制流程图。 XNYBHYKZ -5：风力发电系统的控制策略 1）双馈风力发电系统 理解双馈电机在三相、两相静止坐标系下的数学模型以及两相同步旋转坐标 系下的数学模型。掌握旋转坐标系下的双馈电机三阶简化数学模型。 理解双馈电机在双馈型风力发电系统的运行状态，掌握对应的向量图。理解 双馈电机定子侧有功、无功功率的控制方法。掌握基于定子磁场定向、定子电压 定向的双馈电机矢量控制并网发电系统结构图。 2）永磁直驱同步电机风力发电系统 掌握永磁同步电机在同步旋转坐标系下的数学模型。掌握永磁同步全功率型 风力发电变流器控制结构图。理解永磁同步电机矢量控制中电流环解耦控制方 法。 能力目标： XNYBHYKZ -6：新能源发电电路及控制系统的分析能力
能运用所学知识分析光伏、风电并网系统的工作原理和控制方法：能够推导 出电路中的典型电量表达式：能结合具体工程问题和应用对象对并网发电方案进 行分析 XNYBHYKZ-T:新能源发电电路及控制系统的设计能力 能结合具体工程问题和应用需求对并网发电方案进行设计：能对变换系统的 主电路进行参数计算和控制系统设计， XNYBHYKZ-&:新能源并网发电系统的仿真能力 能使用现代化仿真工具对光伏、风力发电闭环系统进行建模、控制系统设计、 原理验证以及波形分析。 NYBHYKZ-9:新能源并网发电系统的实验能力 能正确操作实际的并网发电实验系统、记录波形与数据、进行波形分析与数 据处理。 XNYBHYKZ-1O:自学与自律能力 能保证出勤、按时完成作业、善于时间管理。 思政目标： XNYBHYKZ-1l:课程思政 课程立足于国家大力发展清洁能源实现高效、环保的能源系统背景和总体政 策要求下，培养学生进行光伏、风力发电等并网系统的理论学习及实验验证。培 养学生认识到国家大力引领贯彻新能源改革的举措及实现方式、理解新能源专业 在国家实现清洁能源发展的作用，激发学生的专业自豪感、以及建设国家的使命 感。 2.3毕业要求与课程目标的关系 毕业要 观测点 支撑 权重 课程目标 贡献度 XNYBHYKZ-l:新能源变换与控制的基本概是 10% XNYBHYKZ-2:光伏发电系统的结构 20% 1工程知 1-5 0.1 XNYBHYKZ3:风力发电系统的结构 识 20% XNYBHYKZ4:光伏发电系统的控制策略 25% XNYBHYKZ-5:风力发电系统的控制策略 25%
6 能运用所学知识分析光伏、风电并网系统的工作原理和控制方法；能够推导 出电路中的典型电量表达式；能结合具体工程问题和应用对象对并网发电方案进 行分析。 XNYBHYKZ -7：新能源发电电路及控制系统的设计能力 能结合具体工程问题和应用需求对并网发电方案进行设计；能对变换系统的 主电路进行参数计算和控制系统设计。 XNYBHYKZ -8： 新能源并网发电系统的仿真能力 能使用现代化仿真工具对光伏、风力发电闭环系统进行建模、控制系统设计、 原理验证以及波形分析。 XNYBHYKZ -9： 新能源并网发电系统的实验能力 能正确操作实际的并网发电实验系统、记录波形与数据、进行波形分析与数 据处理。 XNYBHYKZ -10：自学与自律能力 能保证出勤、按时完成作业、善于时间管理。 思政目标： XNYBHYKZ -11：课程思政 课程立足于国家大力发展清洁能源实现高效、环保的能源系统背景和总体政 策要求下，培养学生进行光伏、风力发电等并网系统的理论学习及实验验证。培 养学生认识到国家大力引领贯彻新能源改革的举措及实现方式、理解新能源专业 在国家实现清洁能源发展的作用，激发学生的专业自豪感、以及建设国家的使命 感。 2.3 毕业要求与课程目标的关系 毕业要 求 观测点 支撑 权重 课程目标 贡献度 1 工程知 识 1-5 0.1 XNYBHYKZ -1：新能源变换与控制的基本概念 10% XNYBHYKZ -2：光伏发电系统的结构 20% XNYBHYKZ -3：风力发电系统的结构 20% XNYBHYKZ -4：光伏发电系统的控制策略 25% XNYBHYKZ -5：风力发电系统的控制策略 25%
2问题分 XNYBHYKZ-6:新能源发电电路及控制系统的 2-l 0.1 100% 析 分析能力 3设计 XNYBHYKZ-7:新能源发电电路及控制系统的 开发 3 0.1 100% 设计能力 4研究 0.05 XNYBHYKZ-9:新能源并网发电系统的实验能 100% 5使用现 代工具 5 XNYBHYKZ-8:新能源并网发电系统的仿真 01 100% 12终身 12-1 0.1 XNYBHYKZ-IO:自学与自律能力 100% 学习 3课程内容及安排 3.1课程学时总体安排 课程性质：专业数有课程必修课 课内/实验/上机课外学时：408096 理论课 习题课 实验 研讨 社会实践项目任务在线学习 其他 (学时) (学时)（学时） (学时) (学时) (学时)（学时）（学时） 误课课课课课误丁课课课课误课课课外 内外 内外 内外内外 内外 内外 3866210800.0000002000 3.2各知识单元内容和预期学习目标 下表介绍课程的章节划分，学时安排，以及学习完成后的预期目标结果。 知识单元 学时 学习内容和预期结果 课程目标 章、节、点 课内课外 学习内容：新能源、可再生能源的概念：光伏 第1章 新能源发电概述 风力发电的基本含义和应用场景：海洋能、潮汐 XNYBHY 能、燃料电池发电的基本含义和应用场景。 KZ-1. 1.1能源与可再生能调 预期结果： XNYBHY 2 1.2光伏发电概话 KZ-2, 13风力发电概述 (1)识记和复述：能够阐述新能源概念、与传统XNYBH 14海洋能、燃料电池 KZ-3 能源区别 发电概述 (2)解释和举例：能够说明光伏发电系统中离网、 >
7 2 问题分 析 2-1 0.1 XNYBHYKZ -6：新能源发电电路及控制系统的 分析能力 100% 3 设计/ 开发 3-1 0.1 XNYBHYKZ -7：新能源发电电路及控制系统的 设计能力 100% 4 研究 4-2 0.05 XNYBHYKZ -9： 新能源并网发电系统的实验能 力 100% 5 使用现 代工具 5-1 0.1 XNYBHYKZ -8： 新能源并网发电系统的仿真能 力 100% 12 终身 学习 12-1 0.1 XNYBHYKZ -10：自学与自律能力 100% 3 课程内容及安排 3.1 课程学时总体安排 课程性质：专业教育课程必修课 课内/实验/上机/课外学时:40/8/0/96 理论课 （学时） 习题课 （学时） 实验 （学时） 研讨 （学时） 社会实践 （学时） 项目任务 （学时） 在线学习 （学时） 其他 （学时） 课 内 课 外 课 内 课 外 课 内 课 外 课 内 课 外 课 内 课 外 课 内 课 外 课 内 课 外 课 内 课外 38 66 2 10 8 0 0 0 0 0 0 0 0 20 0 0 3.2 各知识单元内容和预期学习目标 下表介绍课程的章节划分，学时安排，以及学习完成后的预期目标结果。 知识单元 学习内容和预期结果 课程目标 学时 章、节、点 课内 课外 第 1 章 新能源发电概述 1.1 能源与可再生能源 1.2 光伏发电概述 1.3 风力发电概述 1.4 海洋能、燃料电池 发电概述 学习内容：新能源、可再生能源的概念；光伏、 风力发电的基本含义和应用场景；海洋能、潮汐 能、燃料电池发电的基本含义和应用场景。 预期结果： （1）识记和复述：能够阐述新能源概念、与传统 能源区别。 （2）解释和举例：能够说明光伏发电系统中离网、 XNYBHY KZ -1， XNYBHY KZ -2， XNYBHY KZ -3 2 2
并网发电系统的特点：能够说明变速恒频与恒速 恒频风力发电系统的区别。 (3)念解释：能够说明海洋能、燃料电池发电 系统的含义。 学习内容：三相电压源型并网逆变器的正弦脉宽 调制方法、空间矢量调制方法，简要了解其他调 第2章 制方法。 三相电压源性逆变器预期结果 的调制 XNYBHY (1)识记和复述：正弦脉宽调制策略的原理和含 KZ-1, 卫1三相电压源型逆变义：空间矢量调制策略的原理和含义· XNYBHY KZ-2, 器的正弦脉宽调制 6 10 (SPWM) (2)原理分析：能够绘制、辨别单极性SPWM XNYBHY K7.3. 22二相电压源型逆鸡 器的空间矢量脉宽调 调制、双极性SPWM调制的基本图例。能够绘制XNYBHY 制(SVPWM) 三相逆变器在SPWM调制下的逆变侧电压波形， KZ-10 (3)数学计算和参数设计：能够推导、计 SVPWM调制方式下的直流电压利用率，能够计 算SVPWM调制方式下的扇区内矢量分解过程。 学习内容：三相电压源型并网逆变器的数学模型 三相并网逆变器交流侧典型运行状态矢量图： 第3章 并网逆变器及其控制 相静止-两相旋转坐标系：基于前馈解耦的并网逆XNYBHY K7.1. 3.1并网逆变器概述 变器电流环控制结构：基于电压矢量定向的并网XNYBHY B2同步坐标系下并网 逆变器双环控制结构：LCL滤波器的设计：软件KZ-2, XNYBHY 逆变器的数学模型 锁相环的设计与实现。 KZ.3. 3.3基于电网电压定向 12 的直接电流控制策略预期结果： XNYBHY 18 3.4基于LCL滤波的 KZ-8, (1)识记和复述：三相电压源型逆变器并网系统 XNYBHY 并网逆变器控制 3.5并网逆变器控制中的功率系统结构图、控制系统结构图， KZ-9. 的锁相环技术 XNYBHY (2)原理分析：能分析并绘制三相并网逆变器交 安排1次课内实验 KZ-10 流侧典型运行状态的矢量图：能够分析并解释基 于前馈解耦的并网逆变器电流环控制系统结构含
8 并网发电系统的特点；能够说明变速恒频与恒速 恒频风力发电系统的区别。 （3）概念解释：能够说明海洋能、燃料电池发电 系统的含义。 第 2 章 三相电压源性逆变器 的调制 2.1 三相电压源型逆变 器 的 正 弦 脉 宽 调 制 (SPWM) 2.2 三相电压源型逆变 器的空间矢量脉宽调 制(SVPWM) 学习内容：三相电压源型并网逆变器的正弦脉宽 调制方法、空间矢量调制方法，简要了解其他调 制方法。 预期结果： （1）识记和复述：正弦脉宽调制策略的原理和含 义；空间矢量调制策略的原理和含义。 （2）原理分析：能够绘制、辨别单极性 SPWM 调制、双极性 SPWM 调制的基本图例。能够绘制 三相逆变器在 SPWM 调制下的逆变侧电压波形。 （3）数学计算和参数设计：能够推导、计算 SVPWM 调制方式下的直流电压利用率，能够计 算 SVPWM 调制方式下的扇区内矢量分解过程。 XNYBHY KZ -1， XNYBHY KZ -2， XNYBHY KZ -3， XNYBHY KZ -10 6 10 第 3 章 并网逆变器及其控制 3.1 并网逆变器概述 3.2 同步坐标系下并网 逆变器的数学模型 3.3 基于电网电压定向 的直接电流控制策略 3.4 基于 LCL 滤波的 并网逆变器控制 3.5 并网逆变器控制中 的锁相环技术 安排 1 次课内实验 学习内容：三相电压源型并网逆变器的数学模型； 三相并网逆变器交流侧典型运行状态矢量图；三 相静止-两相旋转坐标系；基于前馈解耦的并网逆 变器电流环控制结构；基于电压矢量定向的并网 逆变器双环控制结构；LCL 滤波器的设计；软件 锁相环的设计与实现。 预期结果： （1）识记和复述：三相电压源型逆变器并网系统 的功率系统结构图、控制系统结构图。 （2）原理分析：能分析并绘制三相并网逆变器交 流侧典型运行状态的矢量图；能够分析并解释基 于前馈解耦的并网逆变器电流环控制系统结构含 XNYBHY KZ -1， XNYBHY KZ -2， XNYBHY KZ -3， XNYBHY KZ -8， XNYBHY KZ -9， XNYBHY KZ -10 12 18
义：能够分析并解释基于电压矢量定向的并网逆 变器双环控制系统结构图：能够绘制、分析和解 释软件锁相环的基本实现原理。 (3)数学计算和参数设计：能够推导三相静止 两相旋转坐标系变换与反变换的系数矩阵方程 能够计算并设计LCL滤波器的参数。 学习内容：从组成形式、电气隔离与否分类而定 义的不同光伏并网发电系统结构：光伏系统中的 手网光伏发电及逆安最大功率点跟踪控制技术， 第4章 预期结果： XNYBHY 器技术 K7.4. 4.1并网光伏发电的体 (I)识记和复述：能够说明并解释光伏发电体系XNYBH 结构中的集中式、组串式、集散式等不同组成形 KZ-6, 系结构 XNYBHY 6 12 42隔离型、非隔离型 光伏逆变器的结构 式结构的特点和区别。能够说明并解释隔离型、 K7.7. 4.3光伏系统的最大功排隔离型光伏逆变器的典型系统结构和工作原 XNYBHY KZ-10 率点跟踪(MPPT)控制 理 技术 (2)原理分析：能够绘制、分析扰动观测法实现 MPPT控制的流程图。 学习内容：风力机组的基本类型：水磁同步电机 的模型及矢量控制原理：双馈同步电机的模型及 第5章 矢量控制原理。 风力变流器及其控制预期结果： XNYBHYK Z5, 5.1风力发电系统概述 (I)识记和复述：能够辨别、理解风力发电机NYBHY ∠-6， 52双馈型风力发电机的主要机型拓扑结构、以及多风力发电机系统的 12 XNYBHYK 24 53水同步全功型主要并网结构。能够理解、辨别双馈电机在不同Z7, 及其变流器控制 风力发电机及其变流坐标系中的数学模型。能够理解双馈电机模型的NYBY Z-10 器控制 推导过程。能够列写出双馈电机的三阶简化数学 模型 (2)原理分析：能够绘制、分析背靠背变流器 9
9 义；能够分析并解释基于电压矢量定向的并网逆 变器双环控制系统结构图；能够绘制、分析和解 释软件锁相环的基本实现原理。 （3）数学计算和参数设计：能够推导三相静止- 两相旋转坐标系变换与反变换的系数矩阵方程； 能够计算并设计 LCL 滤波器的参数。 第 4 章 并网光伏发电及逆变 器技术 4.1 并网光伏发电的体 系结构 4.2 隔离型、非隔离型 光伏逆变器的结构 4.3 光伏系统的最大功 率点跟踪(MPPT)控制 技术 学习内容：从组成形式、电气隔离与否分类而定 义的不同光伏并网发电系统结构；光伏系统中的 最大功率点跟踪控制技术； 预期结果： （1）识记和复述：能够说明并解释光伏发电体系 结构中的集中式、组串式、集散式等不同组成形 式结构的特点和区别。能够说明并解释隔离型、 非隔离型光伏逆变器的典型系统结构和工作原 理。 （2）原理分析：能够绘制、分析扰动观测法实现 MPPT 控制的流程图。 XNYBHY KZ -4， XNYBHY KZ -6， XNYBHY KZ -7， XNYBHY KZ -10 6 12 第 5 章 风力变流器及其控制 5.1 风力发电系统概述 5.2 双馈型风力发电机 及其变流器控制 5.3 永磁同步全功率型 风力发电机及其变流 器控制 学习内容：风力机组的基本类型；永磁同步电机 的模型及矢量控制原理；双馈同步电机的模型及 矢量控制原理。 预期结果： （1）识记和复述： 能够辨别、理解风力发电机 的主要机型拓扑结构、以及多风力发电机系统的 主要并网结构。能够理解、辨别双馈电机在不同 坐标系中的数学模型，能够理解双馈电机模型的 推导过程。能够列写出双馈电机的三阶简化数学 模型 （2）原理分析： 能够绘制、分析背靠背变流器 XNYBHYK Z -5， XNYBHYK Z -6， XNYBHYK Z -7， XNYBHYK Z -10 12 24
的双馈系统拓扑结构。能够理解、辨别并分析 馈型风力发电系统中双馈电机四种不同运行状 态，能够绘制对应的矢量图：能够理解、绘制 并分析基于定子磁场定向的双债电机矢量控制并 网发电系统结构图：能够理解、绘制、并分析永 磁同步全功率型风力发电变流器控制结构图。 (3)数学计算和参数设计：能够列写在转子磁链 定向的同步旋转d-q坐标系中，永磁同步电机的 数学模型。 4课堂教学设计和实施载体 本课程教学采用PowerPoint及课堂板书相结合的教学手段，同时采用启发 式、讨论式、案例式等教学方式，突出对学生工程应用能力和创新意识的培养。 课下学习采用布置书面作业、学习线上资源相结合的方式。 课程的理论性较强，且与先修课程《电力电子技术》、《电机学》、《电路》 等密不可分。在进行深度理论推导的同时，需要学生具有较好的先修课程理论基 础。为了巩固基础知识，课程会在线下自学资源中推送先修课程重要理论知识推 导的章节和视频，从而为本课程的学习扫清障碍。 5课程实验教学 本课程提供2课程仿真(8学时)，3课程实验(12学时)，其中仿真选做4学 时，实验选做4学时。 5.1仿真名称和安排 序号 仿真名称 仿真类型学时 教学安排 课程目标 单相并网逆变器的控 1 制 验证型 4 选做、机房或自带电脑 XNYBHYKZ-8 2永磁同步电机的控制 验证型 4 选做、机房或自带电脑 XNYBHYKZ-8
10 的双馈系统拓扑结构。能够理解、辨别并分析双 馈型风力发电系统中双馈电机四种不同运行状 态，能够绘制对应的矢量图；能够理解、绘制、 并分析基于定子磁场定向的双馈电机矢量控制并 网发电系统结构图；能够理解、绘制、并分析永 磁同步全功率型风力发电变流器控制结构图。 （3）数学计算和参数设计：能够列写在转子磁链 定向的同步旋转 d-q 坐标系中，永磁同步电机的 数学模型。 4 课堂教学设计和实施载体 本课程教学采用 PowerPoint 及课堂板书相结合的教学手段，同时采用启发 式、讨论式、案例式等教学方式，突出对学生工程应用能力和创新意识的培养。 课下学习采用布置书面作业、学习线上资源相结合的方式。 课程的理论性较强，且与先修课程《电力电子技术》、《电机学》、《电路》 等密不可分。在进行深度理论推导的同时，需要学生具有较好的先修课程理论基 础。为了巩固基础知识，课程会在线下自学资源中推送先修课程重要理论知识推 导的章节和视频，从而为本课程的学习扫清障碍。 5 课程实验教学 本课程提供 2 课程仿真(8 学时)，3 课程实验（12 学时），其中仿真选做 4 学 时，实验选做 4 学时。 5.1 仿真名称和安排 序号 仿真名称 仿真类型 学时 教学安排 课程目标 1 单相并网逆变器的控 制 验证型 4 选做、机房或自带电脑 XNYBHYKZ-8 2 永磁同步电机的控制 验证型 4 选做、机房或自带电脑 XNYBHYKZ-8
