電機(jī)與控制 課程教學(xué)大綱

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1、 《電機(jī)與控制》課程教學(xué)大綱 課程編號(hào)： 學(xué) 分：3 課程性質(zhì)：專業(yè)選修課 是否全英/雙語(yǔ)課程：否 英文課程名稱：Electric Motors and Control 授課語(yǔ)言：中文 課內(nèi)學(xué)時(shí)：51 先修課程：《電工學(xué)》、《大學(xué)物理》 考試/考查：考試 一、 課程定位和基本要求 1. 課程定位 本課程是“車(chē)用動(dòng)力工程” “車(chē)輛.工程”等方向?qū)I(yè)選修課. 教學(xué)基本FI的是在學(xué)習(xí)了電工學(xué)、自動(dòng)控制原理等專業(yè)基礎(chǔ)課之后，熟悉和掌握車(chē)用驅(qū) 動(dòng)電機(jī)的機(jī)電能量轉(zhuǎn)換原理和基本控制方法，并熟悉車(chē)用電驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的負(fù)載特性及其匹配應(yīng) 用方法。 2. 課程教學(xué)目標(biāo) 課程教學(xué)目

2、標(biāo)1：掌握基本電磁系統(tǒng)（磁場(chǎng)、磁路）定量分析方法，能對(duì)常見(jiàn)機(jī)電能量 轉(zhuǎn)換裝置進(jìn)行建模和計(jì)算；理解車(chē)用電機(jī)定轉(zhuǎn)子構(gòu)造、工作原理；掌握典型車(chē)用電機(jī)的空間 矢量分析方法；掌握典型車(chē)用同步/異步電機(jī)的磁場(chǎng)定向控制方法，了解基本功率電子和電 壓逆變方法和關(guān)鍵問(wèn)題；熟悉車(chē)用電驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的適配應(yīng)用。具體要求學(xué)生做到： ? 強(qiáng)化磁場(chǎng)的基本概念和基本定理，掌握典型直流和交流磁路的分析計(jì)算方法； ? 理解一般電磁系統(tǒng)的機(jī)電能量轉(zhuǎn)換原理、掌握旋轉(zhuǎn)電機(jī)的轉(zhuǎn)矩生成原理和分析方 法； ? 了解車(chē)用電機(jī)典型繞組結(jié)構(gòu)和特點(diǎn)、熟悉三相繞組的磁動(dòng)勢(shì)規(guī)律； ? 掌握利用空間矢量數(shù)學(xué)手段分析交流電機(jī)的基本電磁規(guī)律；

3、? 掌握車(chē)用永磁同步電機(jī)的空間矢量模型及其轉(zhuǎn)于磁場(chǎng)定向控制原理； ? 掌握車(chē)用感應(yīng)電機(jī)的轉(zhuǎn)子磁場(chǎng)建立過(guò)程及其空間矢景模型、了解感應(yīng)電機(jī)轉(zhuǎn)子磁場(chǎng) 定向控制的原理和算法實(shí)現(xiàn)； ? 了解車(chē)用電壓逆變的基本原理和常用器件特性，掌握SVPWM電壓逆變算法原理； ? 熟悉車(chē)用電驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的負(fù)載特性及其匹配應(yīng)用方法。 課程教學(xué)目標(biāo)2：能夠基于車(chē)輛工程相關(guān)背景知識(shí)，分析、評(píng)價(jià)車(chē)輛工程實(shí)踐和車(chē)輛領(lǐng) 域復(fù)雜工程問(wèn)題解決方案對(duì)社會(huì)、健康、安全、法律以及文化的影響，并理解應(yīng)承擔(dān)的責(zé)任 二、 課程“立德樹(shù)人”育人內(nèi)涵 能力訓(xùn)練方面：采取因材施教的能力培養(yǎng)模式，以能力培養(yǎng)為貫穿主線，秉承開(kāi)放性、 互動(dòng)式的

4、教學(xué)方式，讓學(xué)生參與知識(shí)的形成過(guò)程，培養(yǎng)獨(dú)立思考的能力，提高創(chuàng)新意識(shí)與實(shí) 踐能力。設(shè)定綜合性研討題目，組織學(xué)生圍繞選題組織材料匯總成研先論文，培養(yǎng)學(xué)生分析問(wèn)題、總結(jié)問(wèn)題的綜合技能。 素質(zhì)培養(yǎng)方面：加強(qiáng)基本素質(zhì)培養(yǎng)。將出勤率作為成績(jī)?cè)u(píng)定的基本要求，強(qiáng)化組織性紀(jì) 律性教育。本課程將以社會(huì)未來(lái)發(fā)展需求和相關(guān)法律法規(guī)要求，使學(xué)生了解工程師的基本職 業(yè)道德和倫理道德，培養(yǎng)誠(chéng)實(shí)為人、實(shí)事求是、兼容并蓄的人生哲學(xué)，實(shí)現(xiàn)“知識(shí)、能力、 人格"的全面發(fā)展。 課程知識(shí)與課程思政育人內(nèi)涵對(duì)應(yīng)表: 序號(hào) 課程知識(shí)單元 挖掘課程思政融入點(diǎn) 預(yù)期育人效果 1 緒論和電驅(qū)動(dòng)技術(shù) 發(fā)展歷程 我國(guó)

5、在交通強(qiáng)國(guó)戰(zhàn)略指導(dǎo)下，在軌道 交通、公路交通運(yùn)載工具電氣化領(lǐng)域 取得舉世矚目的成就 弘揚(yáng)愛(ài)國(guó)精神、培養(yǎng)科研強(qiáng)國(guó)的責(zé)任 意識(shí)。 2 電磁技術(shù)基礎(chǔ) 我國(guó)古代四大發(fā)明之一的指南針回顧 增強(qiáng)民族日豪感和科學(xué)創(chuàng)新的興趣。 3 電機(jī)基本結(jié)構(gòu)和交 流電機(jī)繞組原理 介紹我國(guó)電機(jī)工業(yè)從蹣跚起步到稱為 世界電機(jī)制造大國(guó)的艱辛歷程。 培養(yǎng)嚴(yán)謹(jǐn)認(rèn)真的學(xué)習(xí)態(tài)度及工匠精 神。 4 永磁同步電機(jī)原理 介紹我國(guó)稀土工業(yè)的成就和產(chǎn)業(yè)發(fā)展 經(jīng)驗(yàn)。 培養(yǎng)節(jié)約資源、合理利用能源的觀 點(diǎn)：強(qiáng)化國(guó)家興亡匹夫有責(zé)的責(zé)任 感。 5 車(chē)用功率半導(dǎo)體技 術(shù) 我國(guó)功率半導(dǎo)體行業(yè)存在的短板和迫

6、切需求 增強(qiáng)學(xué)生科技報(bào)國(guó)的主人翁意識(shí)和 使命感。 6 相關(guān)實(shí)驗(yàn)教學(xué)操作 現(xiàn)場(chǎng)實(shí)驗(yàn) 培養(yǎng)學(xué)生實(shí)踐創(chuàng)新能力 7 當(dāng)下熱點(diǎn)問(wèn)題互 動(dòng)、討論等 課堂互動(dòng) 引導(dǎo)學(xué)生關(guān)心時(shí)事，關(guān)心社會(huì)及國(guó)家 發(fā)展，激發(fā)學(xué)生責(zé)任擔(dān)當(dāng)意識(shí)。 三、課程內(nèi)容、教學(xué)要求、學(xué)時(shí)分配和教學(xué)手段 主要內(nèi)容圍繞車(chē)用電驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的機(jī)電能量轉(zhuǎn)換原理及其數(shù)學(xué)表述、磁場(chǎng)定向控制和匹配 應(yīng)用展開(kāi)。具體內(nèi)容包括： 教學(xué)時(shí) 段 主要知識(shí)點(diǎn)及教學(xué)要求 （了解/熟悉/掌握） 實(shí)驗(yàn)、上機(jī)或 實(shí)訓(xùn)內(nèi)容 學(xué)時(shí)（課內(nèi)/ 課外） 教學(xué)手 段 所對(duì)應(yīng)的課 程目標(biāo) 第1周 第1章緒論： 車(chē)用電機(jī)的分類(lèi)，不同電

7、機(jī)的技 術(shù)特點(diǎn)和使用場(chǎng)合 2 （課內(nèi)） 多媒體 教學(xué)目標(biāo)2 第2-3周 第2章磁場(chǎng)與磁路： 磁場(chǎng)的產(chǎn)生和度量（熟悉） （電）磁力（熟悉） 電磁感應(yīng)（掌握） 磁介質(zhì)（了解） 磁路的基本定律（掌握） 直流磁路（熟悉） 典型交流磁路一變壓器（熟悉） 8 （課內(nèi)） 多媒體 教學(xué)目標(biāo) 1、2 第4-5周 第3章機(jī)電能量轉(zhuǎn)換與電磁轉(zhuǎn)矩的生成 磁能、電磁系統(tǒng)的儲(chǔ)能（熟悉） 電磁轉(zhuǎn)矩的生成和統(tǒng)?表達(dá)式 （掌握） 機(jī)電能量轉(zhuǎn)換的一般原理（了解） 4 （課內(nèi)） 多媒體 教學(xué)目標(biāo)2  第5-7周 第4章繞組及其磁動(dòng)勢(shì) 典型交流繞組結(jié)構(gòu)（

8、熟悉） 正弦電流激勵(lì)單相繞組磁動(dòng)勢(shì) （熟悉） 三相繞組的磁動(dòng)勢(shì)（熟悉） 定子電壓、電流及磁鏈?zhǔn)噶浚ㄕ? 握） 矢量變換和空間矢量方程（掌握） 8 （課內(nèi)） 多媒體 教學(xué)目標(biāo) 1、2 第 8-11 周 第5章 永磁同步電機(jī)的空間矢量描述和 磁場(chǎng)定向控制 內(nèi)嵌式P\（SM物理模型（掌握） 定子坐標(biāo)系下磁鏈和電壓矢量方 程（掌握） 同步坐標(biāo)系下磁鏈和電壓矢量方 程（掌握） 同步坐標(biāo)系下PMSM磁共能和轉(zhuǎn) 矩模型（熟悉） 永磁同步電機(jī)的磁場(chǎng)定向控制 （熟悉） 2 課內(nèi) 10 （課內(nèi)） 多媒 體、 現(xiàn)場(chǎng)認(rèn) 知 教學(xué)日標(biāo) 1、2 第

9、11-14 周 第6章感應(yīng)電機(jī)的空間矢量描述和磁場(chǎng) 定向控制 感應(yīng)電機(jī)的結(jié)構(gòu)和工作原理（熟 悉） 感應(yīng)電機(jī)的矢量方程（掌握） 轉(zhuǎn)子磁場(chǎng)建立過(guò)程及其等效物理 模型（掌握） 轉(zhuǎn)子磁場(chǎng)定向MT軸系矢量方程 （熟悉） 轉(zhuǎn)子磁場(chǎng)定向感應(yīng)電動(dòng)機(jī)與 PMSM的類(lèi)比（熟悉） 10 （課內(nèi)） 多媒體 教學(xué)目標(biāo) 1、2 第 15-16 周 第7章車(chē)用電機(jī)驅(qū)動(dòng)逆變技術(shù) 三相逆變和空間矢量調(diào)制（掌握） 車(chē)用功率半導(dǎo)體技術(shù)（了解） 車(chē)用電機(jī)控制器技術(shù)和裝置（了 解） 4 課外 5 （課內(nèi)） 多媒體 教學(xué)目標(biāo) 1、2 第17周 第8章車(chē)用電驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的集

10、成 車(chē)用電驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的負(fù)載平衡（熟 悉） 車(chē)載電源對(duì)電驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的影響 （了解） 2 （課內(nèi)） 多媒體 教學(xué)目標(biāo)2 合計(jì) 2 （課內(nèi)） 4 （課外） 49 四、實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目和主要儀器設(shè)備與器材配置 序 號(hào) 實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目 實(shí)驗(yàn)類(lèi)別 組人數(shù) 實(shí)驗(yàn) 學(xué)時(shí) 主要儀器 設(shè)備 設(shè)備復(fù) 套數(shù) 主要消 耗材料 所在實(shí) 驗(yàn)室 驗(yàn) 證 綜 合 設(shè) 計(jì) 1 車(chē)用馳動(dòng)電機(jī)的磁場(chǎng)定 向控制參數(shù)標(biāo)定（現(xiàn)場(chǎng)教 學(xué)） 是 4-6 2 PMSM矢量 控制套件 每組1 套 無(wú) 2 永磁同步電機(jī)磁場(chǎng)定向 控制算法快

11、速原型實(shí)現(xiàn) 是 4-6 課后 PMSM矢量 控制套件 旬;組1 套 無(wú) 課外 完成 教學(xué)器材及教學(xué)大綱參見(jiàn)教材網(wǎng)站資源鏈接。 五、考核、成績(jī)?cè)u(píng)定方式及重修要求 重視對(duì)實(shí)物認(rèn)知和現(xiàn)場(chǎng)答辯所體現(xiàn)出的知識(shí)掌握程度：將平時(shí)作業(yè)計(jì)入總成績(jī)，注重全 過(guò)程學(xué)習(xí)，督促學(xué)生進(jìn)行論文提煉總結(jié)，將出勤作為成績(jī)?cè)u(píng)定的基本條件。 考核形式 考核方式 考核內(nèi)容 所對(duì)應(yīng)的課程目標(biāo) 比重（%） 考勤 簽到 出勤情況 課程目標(biāo)2 10% 過(guò)程考核1 （大）作 業(yè) （1）日常作業(yè)：（2）車(chē)用電機(jī)（永磁同步 或感應(yīng)電機(jī)）及其磁場(chǎng)定向控制算法仿真， 提交報(bào)告。

12、 課程目標(biāo)1、2 20% 過(guò)程考核2 小組項(xiàng)目 永磁同步電機(jī)磁場(chǎng)定向控制算法快速原型 實(shí)現(xiàn)和調(diào)試，小組完成并提交報(bào)告和匯報(bào) 課程目標(biāo)1、2 10% 考試 期末考試 閉卷考試 課程目標(biāo)1、2 60% 重修要求：跟班重修。 六、教材與主要參考書(shū) 教材名稱 作者 出版社 版次 ISBN 教材性質(zhì) 車(chē)用驅(qū)動(dòng)電機(jī)原理與控制基礎(chǔ) 鐘再敏 機(jī)械匚業(yè)出版社 1 9787111671794 現(xiàn)代機(jī)械工程系列精品教材 現(xiàn)代電機(jī)控制技術(shù) 王成元 機(jī)械工業(yè)出版社 2 9787111452867 國(guó)家級(jí)規(guī)劃教材 電機(jī)學(xué) 湯蘊(yùn)琛 機(jī)械工業(yè)出版社 5 9787111447092 國(guó)家級(jí)規(guī)劃教材