《Matlab与电力拖动控制仿真》教学大纲

《与电力拖动控制仿真》教学大纲Matlab适用范围版本科人才培养方案202X课程代码05153061课程性质专业选修课学分学分L5学时学时（理论学时，上机学时）24816先修课程电机学、电路等后续课程电气设备在线监测与故障诊断适用专业电气工程及其自动化开课单位电气工程与自动化学院一课程说明《与电力拖动控制仿真》是电气工程及其自动化专业的一门专业选修课本课程主要Matlab传授直流和交流调速系统的组成原理和应用，以及调速系统的建模与仿真技术，为学习其他有关课程及以后从事电气工程领域技术工作打下必耍的基础本课程在适当阐述理论的基础上，重点介绍系统的分析和工程应用，强调培养运用理论知识与建模分析方法来解决实际生产与研究中问题的能力，兼顾新技术及其发展方向的介绍

二、课程目标通过本课程的学习，使学生达到如下目标课程目标能够基于数学模型对直流电动机、异步电动机、变压器、晶闸管等元件及系统进行1:仿真建模；能够将工程基础和专业知识用于电力拖动系统问题的分析和优化课程目标掌握直流电动机、交流电动机的控制、调速等关键过程与问题的建模方法，能够2采用软件对直流调速系统的开环、闭环、双环控制以及交流电动机开环恒压频比调速和磁链Matlab等复杂问题进行建模仿真与模拟分析；能够认识软件在电力拖动控制系统中的局限性，培养Matlab学生树立正确的科学理念课程目标能够根据电力拖动控制项目，使用对电力拖动控制系统进行针对3Matlab/simulink性建模，建模过程中，需要有针对性的查阅文献，展开技术问题探索、归纳总结，所搭模型对复杂电气工程具体问题进行预测与模拟，并能够理解其局限性

三、课程目标与毕业要求《与电力拖动控制仿真》课程教学目标对电气工程及其自动化专业毕业要求的Matlab支撑见表1表课程教学目标与毕业要求关系1支撑强毕业要求指标点课程目标度

2.问题分析

2.2能够运用数学、自然科课程目标1:能够基于数学模型对直流电动机、学和工程科学的基本原异步电动机、变压器、晶闸管等元件及系统进理，分析并表达复杂电气行仿真建模；能够将工程基础和专业知识用于M工程问题的特性，获得多电力拖动系统问题的分析和优化种解决方案

4.研究

4.2能够根据复杂电气工课程目标2掌握直流电动机、交流电动机的控程问题的特征，选择研究制、调速等关键过程与问题的建模方法，能够路线，设计实验方案采用Matlab软件对直流调速系统的开环、闭环、双环控制以及交流电动机开环恒压频比调速和磁链等复杂问题进行建模仿真与模拟分析；能M够根据复杂电气工程问题的特征，选择研究路线，设计实验方案，培养学生树立正确的科学理念；能够认识软件在电力拖动控制系Matlab统中的局限性，培养学生树立正确的科学理念

5.使用现代工具

5.3能够开发或选用满足课程目标3能够根据电力拖动控制项目，使用特定需求的现代工具对复对电力拖动控制系统进行针对Matlab/simulink杂电气工程具体问题进行性建模，建模过程中，需要有针对性的查阅文H预测与模拟，并能够理解献，展开技术问题探索、归纳总结，所搭模型其局限性对复杂电气工程具体问题进行预测与模拟，并能够理解其局限性注表中（高）、（中）”表示课程与相关毕业要求的关联度66H M

四、教学内容、基本要求与学时分配

1.理论部分理论部分的教学内容、基本要求与学时分配见表2表教学内容、基本要求与学时分配2上机理论对应的课程教学内容教学要求，教学重点难点学时学时目标l.MATLAB Ml教学要求使学生了解MATLAB工作环基础

1.1MATLAB境；掌握常用运算和基本数学MATLAB

1.2MATLAB的安装与启函数；掌握MATLAB程序设计基础和绘动图功能、

1.3MATLAB环境重点MATLAB工作环境、计算基础、绘1212图功能的计算基础

1.4MATLAB难点程序设计基础、绘图功MATLAB程序设计基

1.5MATLAB能础常用的其他

1.6MATLAB

2.Simulink环境和模型库教学要求使学生掌握Simulink模块库命令系统仿真（）环及操作；掌握常用模型的查找方法重

2.1SIMULINK点模型库的认识与查找境、1212难点模型的查找模型库中的模

2.2SIMULINK块电力系统模型库

2.

33.电力电子器件模型教学要求:使学生掌握二极管、晶闸管、变、1212二极管模型压器、直流电机、交流电机的数学模

3.

13.2晶闸管模型型；掌握电力拖动系统中常用模型库的使

3.3可关断晶闸管模型用

3.4电力场效应管模型重点元件模型的选择与参数设置难理想开关模型点直流电机与交流电机模型的使用

3.6三相桥式整流电路模型

3.7驱动模型

3.

9.变压器和电动机模型4变压器模型

4.1直流电机模型

4.2交流电机模型

4.

35.电力电子变流电路的仿真教学要求使学生掌握常用的电能变换的交流-直流变流器建模方法；掌握在简单电力电

5.1Powergui

5.2直流.直流变流器子仿真中的应用

121、

2、3重点电能变换的建模方法、难交流-交流变流器Powergui

5.3点电能变换的建模方法、交流.交流变流器Powergui

5.

4.直流调速系统的仿真教学要求使学生理解开环调速、闭环调6直流电动机开环调速系统速、双闭环调速的常用方法；掌握常用

6.1调速系统模型参数的调试方法仿真转速闭环控制的直流调速重点各种调速系统模型的搭建及参数调

121、

2、

36.2试方法系统仿真难点模型构建、参数设置及仿真结果分转速电流双闭环控制的直

6.3析流调速系统仿真.直流调速系统的仿真教学要求使学生理解直流可逆调速系统

1.1直流可逆调速系统仿真的工作原理；掌握直流可逆调速系统的

6.4桥主电路和直流模型搭建、参数设置及结果分析

6.5H PWM-M可逆调速系统的仿真重点直流可逆调速系统的模型搭建及仿

121、

2、3真难点直流可逆调速系统的模型搭建、参数设置及结果分析.交流调速系统的仿真教学要求使学生掌握交流电动机减压软7交流电动机减压软起动系起动系统的建模与仿真；掌握交流电动

7.1机开环恒压频比调速系统的建模与仿真；统仿真了解空间矢量的坐标变换在异步电动机转速开环恒压频比控制的

7.2分析中的应用、、交流异步电动机调速系统仿真12123重点异步电动机减压软起动的建模及仿空间矢量的坐标变换

7.3真，转速开环恒压频比控制系统的建模及仿真难点空间矢量的坐标变换.交流调速系统的仿真教学要求使学生掌握转子磁链的电流、

1.1交流异步电动机的磁链观电压模型及其仿真；掌握交流异步电动

7.4察机的矢量控制仿真方法交流异步电动机矢量控制重点转子磁链的仿真，交流异步电动机

121、

2、

37.5的矢量控制仿真调速系统仿真难点交流异步电动机的矢量控制仿真合计

8162.上机部分上机部分的教学内容、基本要求与学时分配见表3表上机项目、上机内容与学时3上机学对应的课程上机项目上机内容和要求时目标上机内容进行数组和矩阵运算、基本绘图、程序设计上机要求熟悉工作环境；掌握常用运算MATLAB MATLAB基础、

1.MATLAB j212和基本数学函数；掌握程序设计基础和绘图功能MATLAB上机内容采用等效电路及二极管整流系统建模环境

2.Simulink上机要求掌握Simulink模块库及操作；掌握创建模型的基

21、2和模型库本步骤及仿真算法上机内容三相桥式整流系统建模分析.电力电子器件、3上机要求掌握电力电子器件、变压器、直流电机、交流电变压器和电动机

21、2机等电力拖动基本模型的用法；熟悉电力图形用户分析界面模型模块Powergui上机内容三相电压源型逆变器仿真SPWM.电力电子变流4上机要求掌握常用电能变换电路的建模方法；掌握Powergui

21、

2、3电路的仿真在简单电能变换建模中的应用.直流调速系统上机内容直流双闭环系统的建模与分析

5、、2123的仿真上机要求掌握直流双闭环系统模型构建方法-

1.直流调速系统上机内容直流可逆系统的仿真分析

6、、2123的仿真-2上机要求掌握直流可逆系统的建模及仿真上机内容异步电动机的转速开环恒压频比控制仿真分析上.交流调速系统7机要求掌握异步电机的转速开环恒压频比控制的建模及仿、、2123的仿真-1真方法上机内容转差频率控制的异步电动机矢量控制系统仿真上.交流调速系统8机要求掌握转差频率控制的异步电动机矢量控制系统仿真

21、

2、3的仿真-2方法合计16

五、教学方法及手段本课程以课堂讲授与上机操作为主，结合讨论、案例分析、视频资源共享等教学手段完成课程教学任务和相关能力的培养使学生比较熟练的掌握的基本使用方法，具备进行简Matlab/Simulink单电力拖动控制系统建模、仿真分析的初步能力上机教学着重讲授如何用科学的手段来完成理论的验证，如何展开建模、处理数据和分析仿真结果等采用教师讲授和学生动手操作的方法；在上机前学生应复习和掌握与本次上机有关的教学内容、认真阅读上机指导书；在上机中要严格遵守实验室规章制度

六、课程资源.推荐教材1洪乃刚.电力电子和电力拖动控制系统的仿真北京:机械工业出版社1MATLAB[M].,

2006..参考书2曹弋在电类专业课程中的应用-教程及实训北京:机械工业出版

1.MATLAB[M].社,

2016.（）李维波在电气工程中的应用（第二版）.北京:中国电力出版社

2.MATLAB[M],

2016.（）陈中.基于的电力电子技术和交直流调速系统仿真（第二版）,北京:清华大3MATLAB[M]学出版社,

2019..期刊3（）中国电机工程学报，中国电机工程学会1（）电工技术学报，中国电工技术学会2（）电力系统自动化,国网电力科学研究院3（）高电压技术,国网电力科学研究院，中国电机工程学会4（）5IEEE TRANSACTIONSON POWERELECTRONICS JEEE（）6IEEE Transactionson PowerSystemsJEEE（）7IEEE Transactionson ElectronDevices,IEEE.网络资源4（）中国电机工程学会

1..（）2IEEE Transactionson IndustryApplications.ecentlssue.jsppunumber=28#opennewwindow.（）爱课程网〃

3.http:

七、课程考核对课程目标的支撑课程成绩由过程性考核成绩和机试成绩两部分构成，具体考核/评价细则及对课程目标的支撑关系见表4表课程考核对课程目标的支撑4考核占比课程目标环节考核/评价细则123（）根据课堂出勤情况和课堂回答问题情况进行考核，满分分；1100V7q课堂（）以平时考核成绩乘以其在总评成绩中所占的比例计入课程总210表现评成绩352（）根据每个上机项目的操作完成情况和建模仿真质量单独评分,1q q满分分;100过（）每次上机项目单独评分，取各次上机成绩的平均值作为此环2上机程20节的最终成绩；性5132考

（3）以上机成绩乘以其在总评成绩中所占的比例计入课程总评成核绩（）主要考核学生对主要知识点理解和建模方法的掌握程度，满1q分分;100（）每次作业单独评分，取各次成绩的平均值作为此环节的最终2作业10成绩；352（）以作业成绩乘以其在总评成绩中所占的比例计入课程总评成3绩（）机试成绩分，以机试成绩乘以其在总评成绩中所占的比11007q机试例计入课程总评成绩；60（）主要考核电力系统工程的建模仿真与分析，考核内容围绕203552潮流计算、故障分析、稳态分析等课程内容的某一要点展开；（）3机试类型为系统建模仿真合计分100315811

八、考核与成绩评定.考核方式及成绩评定1考核方式本课程主要以课堂表现、上机、作业、机试等方式对学生进行考核评价考核基本要求考核总成绩由机试成绩和过程性考核成绩组成其中机试成绩为分（权100重）；课堂表现、上机、作业等过程性考核成绩为分（权重）；过程性考核分值分配60%10040%应与教学大纲各章节的学时基本成比例.过程性考核成绩的标准2过程性考核方式重点考核内容、评价标准、所占比重见表5表过程性考核方式评价标准5考核方所占比100x9090x8080x7070x60x60式重（%）按时出勤，积按时出勤，认按时出勤，偶缺勤1次，上缺勤2次，上极参与教学活真参与教学尔参与教学课不认真，偶课不认真，课堂表动，踊跃回答活动，回答问活动，回答问尔参与教学不参与教学25现问题，准确率题准确率大题准确率大活动活动大于90%o于80%o于70%o能够熟练掌握能够掌握方基本能够掌不能掌握方不能独立完方法与步骤，法与步骤，操握方法与步法与步骤，操成建模仿操作过程熟作过程正确、骤，操作过程作过程基本真；模型搭练、规范，遵规范，遵规守基本正确，模正确，模型搭建不完整，上机50规守纪，模型纪，模型搭建型搭建完整，建基本完整，参数设置不搭建完整，参完整，参数设参数设置较参数设置较准确数设置准确置较准确准确准确作业完整，模作业完整，模作业完整，，不交作业次不交作业12型搭建准确，型搭建准确，模型搭建基以内，模型搭次及以上，作业25仿真结果正仿真结果基木准确，仿真建有欠缺，仿模型搭建不确本正确结果有错误真结果有错准确误。