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