弧焊电源及其数字化控制（一）基本信息中文课程名称：弧焊电源及其数字化控制英文课程名称：ArcWeldingPowerSourceandIt'sDigitalControl课程编号：0304503学分：2学时：32课程性质：专业核心课适用专业：焊接技术与工程先修课程：大学物理B1、大学物理B2、电工电子技术、焊接理论基础开课系（教研部）：焊接工程系执笔：胡德安审核：杨成刚课程简介：《弧焊电源及其数字化控制》是焊接技术与工程专业的一门专业核心课，是焊接专业的专业必修课。该课程涉及焊接、电工电子技术和自动控制等多学科相关专业知识，是一门理论性、实践性和综合性较强的课程。本课程主要讲授弧焊电源的基本电气特性、常见弧焊电源的电路结构和工作原理及其数字化控制等相关内容。通过本课程的学习，使学生掌握弧焊电源设备相关基础知识，能正确选择和使用弧焊电源，并具备弧焊电源电路分析、常见故障诊断与维修的基本能力，为后续焊接专业课程的学习和从事焊接工艺与焊接设备方面工作打下良好的基础。（二）课程目标本课程的主要目标是通过该课程的系统性学习，学生应熟悉弧焊电源的分类、用途及其性能特点：掌握焊接电弧电特性、弧焊电源外特性和调节特性；熟悉弧焊变压器、晶闸管式弧焊整流器和逆变式弧焊整流器等常见弧焊电源的电路结构和工作原理。能够按照焊接工艺的要求正确选择和安全使用弧焊电源，并具备弧焊电源电路分析、故障诊断和维修能力，支撑专业毕业目标中相应指标点的达成。课程目标对学生的知识和能力的要求如下：1、掌握弧焊电源的特性、电源电路结构等基本知识：了解数字化控制模型方法，针对复杂焊接工程中的设备问题，能够提出有效的解决方案，并能进行比较与综合。2.针对各种焊接工艺的特点，正确地选择和使用弧焊电源设备，会通过相关文献研究，依据相关领域的最新发展，寻求可替代的解决方案。课程目标对毕业要求的支撑关系如表1所示
弧焊电源及其数字化控制 （一）基本信息 中文课程名称：弧焊电源及其数字化控制 英文课程名称：Arc Welding Power Source and It’s Digital Control 课程编号：0304503 学分：2 学时：32 课程性质：专业核心课 适用专业：焊接技术与工程 先修课程：大学物理 B1、大学物理 B2、电工电子技术、焊接理论基础 开课系（教研部）：焊接工程系 执笔：胡德安 审核：杨成刚 课程简介： 《弧焊电源及其数字化控制》是焊接技术与工程专业的一门专业核心课，是焊接专业的专业必 修课。该课程涉及焊接、电工电子技术和自动控制等多学科相关专业知识，是一门理论性、实践性 和综合性较强的课程。本课程主要讲授弧焊电源的基本电气特性、常见弧焊电源的电路结构和工作 原理及其数字化控制等相关内容。通过本课程的学习，使学生掌握弧焊电源设备相关基础知识，能 正确选择和使用弧焊电源，并具备弧焊电源电路分析、常见故障诊断与维修的基本能力，为后续焊 接专业课程的学习和从事焊接工艺与焊接设备方面工作打下良好的基础。 （二）课程目标 本课程的主要目标是通过该课程的系统性学习，学生应熟悉弧焊电源的分类、用途及其性能特 点；掌握焊接电弧电特性、弧焊电源外特性和调节特性；熟悉弧焊变压器、晶闸管式弧焊整流器和 逆变式弧焊整流器等常见弧焊电源的电路结构和工作原理。能够按照焊接工艺的要求正确选择和安 全使用弧焊电源，并具备弧焊电源电路分析、故障诊断和维修能力，支撑专业毕业目标中相应指标 点的达成。 课程目标对学生的知识和能力的要求如下： 1. 掌握弧焊电源的特性、电源电路结构等基本知识，了解数字化控制模型方法，针对复杂焊接 工程中的设备问题，能够提出有效的解决方案，并能进行比较与综合。 2. 针对各种焊接工艺的特点，正确地选择和使用弧焊电源设备，会通过相关文献研究，依据相 关领域的最新发展，寻求可替代的解决方案。 课程目标对毕业要求的支撑关系如表 1 所示
表1课程目标对毕业要求的支撑关系表毕业要求课程目标毕业要求指标点指标点1.4：能够将相关知识和数学模型方法用于复杂焊接工程问题毕业要求1课程目标1解决方案的比较与综合指标点2.3：能认识到解决复杂焊接工程问题有多种方案可选择，会毕业要求2课程目标2通过相关文献研究寻求可替代的解决方案（三）教学内容教学内容及其对课程目标支撑关系如表2所示。表2教学内容对课程目标的支撑对应的序号教学内容教学要求课程目标知识方面：熟悉弧焊电源的发展历史及现状，重点掌握弧焊绪论电源的分类，特点和相关应用。（1）弧焊电源的发展概况；1课程目标1(2）弧焊电源的分类、特点与应用。能力和素质方面：通过讲述弧焊电源的现状与工程应用，培养学生的责任感、使命感和奉献精神。焊接电弧及其电特性知识方面：掌握焊接电弧电特(1）焊接电弧概述性，交流电弧稳定性及其连续(2）焊接电弧的结构和伏安特性燃烧条件。2课程目标1(3）交流电弧能力和素质方面：提高焊接电(4）焊接电弧的分类及其特点源电路分析能力，培养学生的重视基础的工匠精神。知识方面：掌握弧焊电源外特性的要求，弧焊电源的稳定性与规范参数稳定性，调节性能弧焊电源的基本要求和可调参数，外特性测试方（1）弧焊电源的空载电压和外特性3法，负载持续率。课程目标1(2）弧焊电源的调节性能能力和素质方面：强化逻辑思(3）弧焊电源的动特性维能力，培养学生的综合分析能力，全局意识与严谨细致地科研作风
表 1 课程目标对毕业要求的支撑关系表 毕业要求 毕业要求指标点 课程目标 毕业要求 1 指标点 1.4：能够将相关知识和数学模型方法用于复杂焊接工程问题 解决方案的比较与综合 课程目标 1 毕业要求 2 指标点 2.3：能认识到解决复杂焊接工程问题有多种方案可选择，会 通过相关文献研究寻求可替代的解决方案 课程目标 2 （三）教学内容 教学内容及其对课程目标支撑关系如表 2 所示。 表 2 教学内容对课程目标的支撑 序号 教学内容 教学要求 对应的 课程目标 1 绪论 (1) 弧焊电源的发展概况； (2 )弧焊电源的分类、特点与应用。 知识方面：熟悉弧焊电源的发 展历史及现状，重点掌握弧焊 电源的分类，特点和相关应 用。 能力和素质方面：通过讲述弧 焊电源的现状与工程应用，培 养学生的责任感、使命感和奉 献精神。 课程目标 1 2 焊接电弧及其电特性 (1) 焊接电弧概述 (2) 焊接电弧的结构和伏安特性 (3) 交流电弧 (4) 焊接电弧的分类及其特点 知识方面：掌握焊接电弧电特 性，交流电弧稳定性及其连续 燃烧条件。 能力和素质方面：提高焊接电 源电路分析能力，培养学生的 重视基础的工匠精神。 课程目标 1 3 弧焊电源的基本要求 (1) 弧焊电源的空载电压和外特性 (2) 弧焊电源的调节性能 (3) 弧焊电源的动特性 知识方面：掌握弧焊电源外特 性的要求，弧焊电源的稳定性 与规范参数稳定性，调节性能 和可调参数，外特性测试方 法，负载持续率。 能力和素质方面：强化逻辑思 维能力，培养学生的综合分析 能力，全局意识与严谨细致地 科研作风。 课程目标 1
知识方面：掌握弧焊变压器的弧焊变压器基本工作原理，获得下降外特(1）弧焊变压器的基本原理及分类性的方法和调节方法。(2）串联电抗器式弧焊变压器课程目标14.能力和素质方面：强化焊接设(3）动铁芯式弧焊变压器课程目标2备分析和研究能力，提升设计(4)动线圈式弧焊变压器分析和解决问题能力。重视基(5）抽头式弧焊变压器础，稳重发展的工匠精神。直流弧焊发电机与硅弧焊整流器知识方面：掌握硅弧焊整流器（1）直流弧焊发电机的基本原理和分的组成，抽头式弧焊整流器工类作原理。熟悉直流弧焊发电机(2）典型直流弧焊发电机课程目标1的工作原理及应用。5（3）硅弧焊整流器的分类和组成课程目标2能力和素质方面：培养学生分（4）普通硅弧焊整流器析与解决问题能力和循序渐(5)交直流两用机脉冲式硅弧焊整流进的科研精神。器晶闸管弧焊整流器知识方面：掌握晶闸管整流器（1）概述（整流器的组成，整流波形主电路基本形式、工作原理和脉动问题）相关工作波形，外特性及其控(2）晶闸管式弧焊整流器主电路制原理；掌握ZX5系列晶闸(3）晶闸管移相触发电路管式弧焊整流器电路分析。课程目标16（4）晶闸管式弧焊整流器外特性的控能力和素质方面：强化焊接电课程目标2制方法源电路分析和设计能力，培养5）晶闸管式脉冲及矩形波交流弧焊学生的学会分而治之、循序渐电源进的科学研究精神，重视基(6)晶闸管式弧焊整流器典型产品简础，精益求精的工匠精神。介弧焊逆变电源知识方面：掌握逆变器主电路（1）弧焊逆变器概述的基本形式和特点，熟练掌握(2）晶闸管式弧焊逆变器以及晶体管／MOSFET/（3）晶体管式弧焊逆变器IGBT类弧焊逆变器主电路工课程目标1A(4）场效应管式弧焊逆变器作原理。课程目标2(5)IGBT式弧焊逆变器能力和素质方面：强化焊接电(6）软开关式弧焊逆变器源电路分析和设计能力，培养(7)SiC功率器件与新一代SiC类弧焊学生的综合全局观念与精益1逆变器求精的工匠精神
4 弧焊变压器 (1) 弧焊变压器的基本原理及分类 (2) 串联电抗器式弧焊变压器 (3) 动铁芯式弧焊变压器 (4) 动线圈式弧焊变压器 (5) 抽头式弧焊变压器 知识方面：掌握弧焊变压器的 基本工作原理，获得下降外特 性的方法和调节方法。 能力和素质方面：强化焊接设 备分析和研究能力，提升设计 分析和解决问题能力。重视基 础，稳重发展的工匠精神。 课程目标 1 课程目标 2 5 直流弧焊发电机与硅弧焊整流器 (1) 直流弧焊发电机的基本原理和分 类 (2) 典型直流弧焊发电机 (3) 硅弧焊整流器的分类和组成 (4) 普通硅弧焊整流器 (5) 交直流两用机脉冲式硅弧焊整流 器 知识方面：掌握硅弧焊整流器 的组成，抽头式弧焊整流器工 作原理。熟悉直流弧焊发电机 的工作原理及应用。 能力和素质方面：培养学生分 析与解决问题能力和循序渐 进的科研精神。 课程目标 1 课程目标 2 6 晶闸管弧焊整流器 (1) 概述（整流器的组成，整流波形 脉动问题） (2) 晶闸管式弧焊整流器主电路 (3) 晶闸管移相触发电路 (4) 晶闸管式弧焊整流器外特性的控 制方法 (5) 晶闸管式脉冲及矩形波交流弧焊 电源 (6)晶闸管式弧焊整流器典型产品简 介 知识方面：掌握晶闸管整流器 主电路基本形式、工作原理和 相关工作波形，外特性及其控 制原理；掌握 ZX5 系列晶闸 管式弧焊整流器电路分析。 能力和素质方面：强化焊接电 源电路分析和设计能力，培养 学生的学会分而治之、循序渐 进的科学研究精神，重视基 础，精益求精的工匠精神。 课程目标 1 课程目标 2 7 弧焊逆变电源 (1) 弧焊逆变器概述 (2) 晶闸管式弧焊逆变器 (3) 晶体管式弧焊逆变器 (4) 场效应管式弧焊逆变器 (5) IGBT 式弧焊逆变器 (6) 软开关式弧焊逆变器 (7) SiC 功率器件与新一代 SiC 类弧焊 逆变器 知识方面：掌握逆变器主电路 的基本形式和特点，熟练掌握 以 及 晶 体 管 / MOSFET / IGBT类弧焊逆变器主电路工 作原理。 能力和素质方面：强化焊接电 源电路分析和设计能力，培养 学生的综合全局观念与精益 求精的工匠精神。 课程目标 1 课程目标 2
知识方面：了解数字化弧焊电源的结构和工作原理，熟悉弧弧焊电源的数字化控制焊电源数字化控制系统技术。（1）弧焊电源控制系统概述能力和素质方面：强化学生多课程目标18(2）弧焊电源的数字化控制系统的关学科专业知识的综合应用能课程目标2键技术力。培养学生的综合组织能力(3）数字化控制弧焊电源产品和循序渐进的科研精神，精益求精的工匠精神。知识方面：熟练掌握依据焊接工艺方法正确地选择弧焊电弧焊电源的选择、使用及维护源的方法，熟练掌握弧焊电源(1）弧焊电源的选择的正确地使用方法。课程目标29(2）弧焊电源的使用条件及相关信息能力和素质方面：培养学生分(3）安全和绿色环保用电析与解决问题能力和实际焊接工程问题的执行能力。（四）实践教学安排实践教学内容及其安排如表3所示。表3实验教学安排项目实验实验项目实验类型实验要求每组人数编号学时弧焊电源内部结构分析与外特性的测综合性必修2人2定ZX5-250型晶闸管弧焊电源电路测试与22人2综合性必修分析合计必修学时：4A（五）教学方法与习题要求本课程教学所采用的课堂讲授、课堂讨论、案例分析、作业练习和课外大作业（项目研究）的方式，大力推进启发式、探究式、讨论式和参与式教学，通过引入“翻转课堂”、加强师生互动，推动课堂教学的主体从“以教为主”向“以学为主”转变。表4列出了本课程目标与教学环节对应的关系矩阵。表4课程目标与教学环节对应的关系矩阵教学环节序号课程目标课堂讲授作业实验项目研究（大作业）VVV课程目标1
8 弧焊电源的数字化控制 (1) 弧焊电源控制系统概述 (2) 弧焊电源的数字化控制系统的关 键技术 (3) 数字化控制弧焊电源产品 知识方面：了解数字化弧焊电 源的结构和工作原理，熟悉弧 焊电源数字化控制系统技术。 能力和素质方面：强化学生多 学科专业知识的综合应用能 力。培养学生的综合组织能力 和循序渐进的科研精神，精益 求精的工匠精神。 课程目标 1 课程目标 2 9 弧焊电源的选择、使用及维护 (1) 弧焊电源的选择 (2) 弧焊电源的使用条件及相关信息 (3) 安全和绿色环保用电 知识方面：熟练掌握依据焊接 工艺方法正确地选择弧焊电 源的方法，熟练掌握弧焊电源 的正确地使用方法。 能力和素质方面：培养学生分 析与解决问题能力和实际焊 接工程问题的执行能力。 课程目标 2 （四）实践教学安排 实践教学内容及其安排如表 3 所示。 表 3 实验教学安排 项目 编号 实 验 项 目 实验 学时 实验类型 实验要求 每组人数 1 弧焊电源内部结构分析与外特性的测 定 2 综合性 必修 2 人 2 ZX5-250 型晶闸管弧焊电源电路测试与 分析 2 综合性 必修 2 人 合 计 4 必修学时：4 （五）教学方法与习题要求 本课程教学所采用的课堂讲授、课堂讨论、案例分析、作业练习和课外大作业（项目研究）的 方式，大力推进启发式、探究式、讨论式和参与式教学，通过引入“翻转课堂”、加强师生互动， 推动课堂教学的主体从“以教为主”向“以学为主”转变。表 4 列出了本课程目标与教学环节对应 的关系矩阵。 表 4 课程目标与教学环节对应的关系矩阵 序号 课程目标 教学环节 课堂讲授 作业 实验 项目研究（大作业） 1 课程目标 1 ✓ ✓ ✓
课程目标2每个关键知识点章节都布置习题，习题的内容在基本概念和原理的基础上，注重以应用为导向，适当布置习题以帮助学生巩固理论知识，要求对习题全批全改。（六）考核方式及成绩评定考核方式：本课程采用多元化考核方式进行课程成绩评定，包括平时作业、项目研究（大作业）、课程实验考核、期末考试等环节。成绩评定：平时作业占总成绩10%：项目研究（大作业）占总成绩20%：实验占总成绩10%。期末考试占总成绩60%。平时作业、项目研究（大作业）、实验及期末考试分值均为100分，以上各项考核方式及成绩比例、各考核方式的成绩评定标准及依据与课程目标对应的关系矩阵如表5、表6、表7、表8、表9所示。课程目标达成度评价和毕业要求达成情况评价参见《航空制造工程学院关于课程目标达成情况评价办法》。表5考核方式与课程目标对应的关系矩阵考核方式及成绩比例（%）支撑的毕业课程目标项目研究平时作业指标点课程实验期末考试（大作业）5060课程目标1指标点1.410050课程目标2指标点2.310040合计（%）100100100100表6平时作业评定标准与依据指标与依据权重课程目标(%)90~100 (A)80~89(B)70~79(C)60~69 (D)0~59 (E)作业解答比较作业解答基本作业解答正确、作业解答不完全作业解答不正课程目标150正确、规范，表正确、规范，表规范，表达准正确、欠规范，表确、欠规范，表达基本准确、逻达较为准确、逻确、逻辑合理。达不够准确、逻辑达不准确、逻辑辑合理。能够较辑合理。能够能够很好的支不够合理。勉强能不合理。不能够好的支撑课程般化的支撑课课程目标2撑课程目标。够支撑课程目标。支撑课程目标50目标。程目标
2 课程目标 2 ✓ ✓ ✓ 每个关键知识点章节都布置习题，习题的内容在基本概念和原理的基础上，注重以应用为导向， 适当布置习题以帮助学生巩固理论知识，要求对习题全批全改。 （六）考核方式及成绩评定 考核方式：本课程采用多元化考核方式进行课程成绩评定，包括平时作业、项目研究（大作业）、 课程实验考核、期末考试等环节。 成绩评定：平时作业占总成绩 10%；项目研究（大作业）占总成绩 20%；实验占总成绩 10%。 期末考试占总成绩 60%。 平时作业、项目研究（大作业）、实验及期末考试分值均为 100 分，以上各项考核方式及成绩比 例、各考核方式的成绩评定标准及依据与课程目标对应的关系矩阵如表 5、表 6、表 7、表 8、表 9 所示。 课程目标达成度评价和毕业要求达成情况评价参见《航空制造工程学院关于课程目标达成情况 评价办法》。 表 5 考核方式与课程目标对应的关系矩阵 表 6 平时作业评定标准与依据 课程目标 指标与依据 权重 90～100（A） 80～89（B） 70～79（C） 60～69（D） 0～59（E） （%） 课程目标 1 作业解答正确、 规范，表达准 确、逻辑合理。 能够很好的支 撑课程目标。 作业解答比较 正确、规范，表 达较为准确、逻 辑合理。能够较 好的支撑课程 目标。 作业解答基本 正确、规范，表 达基本准确、逻 辑合理。能够一 般化的支撑课 程目标。 作业解答不完全 正确、欠规范，表 达不够准确、逻辑 不够合理。勉强能 够支撑课程目标。 作业解答不正 确、欠规范，表 达不准确、逻辑 不合理。不能够 支撑课程目标 50 课程目标 2 50 课程目标 支撑的毕业 指标点 考核方式及成绩比例（%） 平时作业 项目研究 （大作业） 课程实验 期末考试 课程目标 1 指标点 1.4 50 100 60 课程目标 2 指标点 2.3 50 100 40 合计（%） 100 100 100 100