教学大纲

《电磁器件及系统的分析》教学大纲

发布时间:2023-04-13   点击:

英文名称:Analysis of Electromagnetic Devices and System

学时:32(理论学时:20 ;实验学时:12 ;课外学时:16)

学分:2

适用对象:电气工程与自动化及相近专业研究生

使用教材及参考书

教材:

[1]梁得亮,《电磁器件及系统分析》,西安交通大学讲义,2010年。

参考书:

[1]高景德,王祥珩,李发海,《交流电机及其系统的分析》,清华大学出版社,1993年。

[2]胡之光,《电机电磁场》,机械工业出版社,1993年。

[3]陈文纯,《电机瞬变过程》,机械工业出版社,1993年。

[4]贺益康,《交流电机的计算机仿真》,科学出版社,1990年。

[5]薛定宇,《基于MATLAB/Simulink的系统仿真技术与应用》,清华大学出版社,2002年。

课程性质和目的:

性质:专业课

目的:通过该课程的学习使学生了解电磁器件及系统的特征、共性问题及应用领域。掌握电磁器件及系统的分析方法,包括磁路法、磁网络法、电机多回路理论、有限元法、状态方程法、场路耦合分析技术、半实物硬件仿真技术等。通过该课程的学习,使学生具备电磁器件及系统的分析、仿真、设计及调试等的基础知识,为未来进行研究和工作奠定基础。

课程内容简介:

本课程讲解电磁器件及系统特征、共性问题及其应用领域。重点讲解电磁器件及系统的分析方法和手段。包括如下内容:

(1)分析电磁器件方法,如磁路法、磁网络法、电机多回路理论、有限元法等。

(2)电磁系统仿真分析方法。主要讲述电磁系统包含电磁器件、电力电子器件、控制与运行的建模仿真方法,如状态方程法、场路耦合技术、开关函数法等。

(3)结合电磁器件及系统的特征,讲述半实物仿真技术等。


教学基本要求:

1.了解电磁器件及系统的现状、发展及应用前景;

2.掌握电磁器件及系统的特征和共性问题;

3.掌握电磁器件及系统的参数及性能计算方法;

4.掌握电磁器件及系统的基本分析方法:磁路法、多回路理论,磁网络法、数值分析方法、状态方程法、场路耦合法等;

5.掌握应用电磁分析软件ANSOFT分析电磁器件及系统的分析方法;

6.学习采用MATLAB结合硬件实时仿真技术实现电磁器件及系统快速半实物仿真分析的方法。

教学内容及安排:


周次
教学环节
教学内容
课内学时
自学时数
备注
1 讲授 1.1前言1.2电磁器件与系统1.3电磁系统特征与构成 1 1
1 讲授 1.4标幺值、坐标变换 2 1
1 讲授 1.5常用数学方法 1 1
2 讲授 2.1磁路基础2.2磁路计算 1 1
2 讲授 2.3磁网络法 1 2
2 讲授 3.1电磁场基础 2 1
3 讲授 3.1边值问题\有限元法 1 1
3 讲授 3.2稳定场-3.3瞬态场 1 2
3 讲授 4.1多回路理论4.2电感参数 2 1
4 讲授 5.1状态方程法\感应电机数学模型\电感与电抗关系 1 1
4 讲授 5.2磁场定向矢量控制\同步电机数学模型及应用 2 2
4 讲授 6.1电力电子功率变换\外电路耦合分析 1 1
5 讲授 6.2开关函数耦合分析 2 1
5 讲授 6.3场路耦合分析 1 4
5 讲授 7硬件实时仿真技术 1 4

实践环节安排:

1. 电机静态和暂态参数测量,2学时。

2. 电磁器件有限元分析算例,2学时。

3. 电机模型建立及MATLAB仿真,2学时。

4. 电机场路耦合计算分析算例,2学时。

5. 电磁系统半实物硬件实时仿真实验,4学时。包含:1)永磁电机系统实验;2)直流无刷电机系统实验;3)感应电机系统实验;4)开关磁阻电机系统实验。

考核方式:

考察(平时成绩10%+过程考核20%+仿真实验20%+项目实践50%)。其中,平时成绩考核学生的课堂参与度;过程考核以单元作业考核的形式考察学生对阶段性知识点掌握的情况;仿真实验采用专业软件对后续项目实践所用电磁系统进行电气特性分析,考查学生对于所学知识的应用能力并为后续项目实践奠定基础,项目实践考核以项目驱动的形式综合考察学生团队协作能力、实验设计和分析的能力、研究创新能力和表达能力。

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