序言：作為思想的載體和知識(shí)的探索者，寫(xiě)作是一種獨(dú)特的藝術(shù)，我們?yōu)槟鷾?zhǔn)備了不同風(fēng)格的5篇電力電子教學(xué)，期待它們能激發(fā)您的靈感。

篇1

關(guān)鍵詞：電力電子技術(shù)；控制電路；控制理論

1引言

電力電子技術(shù)是一門(mén)由電子技術(shù)、電力技術(shù)以及控制技術(shù)交叉而來(lái)的新興學(xué)科，是自動(dòng)化專業(yè)、電氣工程等專業(yè)的專業(yè)基礎(chǔ)課程，在整個(gè)專業(yè)體系中具有重要的作用。電力電子技術(shù)具體地說(shuō)就是指利用電力電子元器件來(lái)構(gòu)造不同的轉(zhuǎn)換電路從而實(shí)現(xiàn)對(duì)電能的一系列變換，是一種利用弱電來(lái)控制強(qiáng)電的技術(shù)。同時(shí)電力電子技術(shù)的應(yīng)用范圍十分廣泛，從工業(yè)、交通運(yùn)輸、通信到新能源系統(tǒng)等各方面都有應(yīng)用，甚至已經(jīng)滲透到我們的生活中，比如現(xiàn)在家用電器中很流行的“變頻”技術(shù)就是電力電子技術(shù)的一個(gè)小應(yīng)用。

2教學(xué)體系結(jié)構(gòu)及要求

電力電子技術(shù)的教學(xué)內(nèi)容主要分成三部分：元器件、控制電路和控制技術(shù)。我們學(xué)校給這門(mén)課一共安排了80學(xué)時(shí)，如果這三個(gè)部分都要詳細(xì)介紹的話，時(shí)間上是不夠的，所以主要介紹前面兩塊內(nèi)容。電力電子元器件是本門(mén)課程的基礎(chǔ)，包括半控元件、全控元件和不可控元件。控制電路主要包括四大基本電路：整流電路、逆變電路、直流到直流變流電路以及交流到交流的變流電路。控制技術(shù)部分主要介紹SPWM脈寬調(diào)制技術(shù)和軟開(kāi)關(guān)技術(shù)。元器件部分要求學(xué)生首先要能分清楚各種元器件所屬的類別，其次要求能理解各自的工作原理，最后要求能夠按照電路要求自主選擇元件；控制電路部分要求學(xué)生能夠理解電路的工作過(guò)程，能夠分析并畫(huà)出電路的輸出波形圖，能計(jì)算電路的一些參數(shù)來(lái)選擇元器件；最后控制技術(shù)部分要求能夠掌握SPWM的原理即可。

3理論教學(xué)

（1）興趣的培養(yǎng) 電力電子技術(shù)是自動(dòng)化、電氣工程專業(yè)很重要的專業(yè)基礎(chǔ)課程，但也的確是一門(mén)比較枯燥的學(xué)科，要引起學(xué)生的重視、激發(fā)他們的興趣是比較困難的。所以如何吸引學(xué)生的注意力，讓他們從心理上重視這門(mén)課就尤為重要。筆者認(rèn)為上好第一堂課對(duì)該課程后續(xù)的展開(kāi)有很重要的作用。在第一堂課上要多多的展示一些電力電子應(yīng)用方面的圖片和視頻，讓學(xué)生親身體會(huì)到電力電子技術(shù)就在我們身邊，來(lái)培養(yǎng)他們的學(xué)習(xí)興趣[1]；同時(shí)可以給他們展示一下對(duì)口的公司在招聘信息上對(duì)該課程的要求來(lái)引起他們的重視。然后后期可以通過(guò)實(shí)驗(yàn)教學(xué)來(lái)慢慢引導(dǎo)他們對(duì)本門(mén)課程的學(xué)習(xí)。（2）教學(xué)思路的把握 教學(xué)的順序是先介紹元器件，然后介紹各種轉(zhuǎn)換電路，最后介紹控制技術(shù)。在介紹元器件時(shí)，要講清楚半控、全控和不可控指的是對(duì)電路“開(kāi)”與“關(guān)”的控制。在控制電路中元器件是作為開(kāi)關(guān)使用的，輸出波形的轉(zhuǎn)換也是因?yàn)殡娐贰伴_(kāi)關(guān)”的切換實(shí)現(xiàn)的[2]；在介紹各種轉(zhuǎn)換電路時(shí)，首先要介紹各種電路實(shí)現(xiàn)的功能，然后可以讓學(xué)生試著自己分析下如何用電路實(shí)現(xiàn)這些變化，最后提出典型的變換電路進(jìn)行講解。在課堂內(nèi)容上應(yīng)以元器件的工作原理為基礎(chǔ)，以整流電路和有源逆變電路的原理、搭載各種不同負(fù)載時(shí)的波形分析為重點(diǎn)，特別是在介紹感性負(fù)載和純電阻負(fù)載時(shí)波形的變化是很重要的。無(wú)源逆變和直流到直流變流電路可以簡(jiǎn)單介紹一下。由于目前變頻技術(shù)在家電行業(yè)應(yīng)用廣泛，所以交流到交流變流中的變頻技術(shù)也可以進(jìn)行詳細(xì)介紹。（3）教學(xué)方法的改變 近年來(lái)，多媒體教學(xué)以絕對(duì)的優(yōu)勢(shì)替代了傳統(tǒng)板書(shū)成為教學(xué)的主要手段。電力電子技術(shù)這門(mén)學(xué)科在教學(xué)時(shí)涉及很多復(fù)雜電路、波形的繪制，采用多媒體教學(xué)能提前將這些波形準(zhǔn)備好，節(jié)約了大量教師課上板書(shū)的時(shí)間，同時(shí)多媒體教學(xué)還可以采用FLASH動(dòng)畫(huà)來(lái)吸引眼球，能更直觀的仿真出電路通斷的過(guò)程，更好的幫助學(xué)生理解和記憶。所以多媒體教學(xué)這一手段對(duì)于電力電子技術(shù)這門(mén)課程是非常重要的。此外，我們還可以利用Matlab中的simulink自帶的工具包搭建各種電路來(lái)仿真，通過(guò)軟件仿真出對(duì)應(yīng)的圖形。這樣通過(guò)計(jì)算機(jī)算出圖形，要比直接把圖形顯示給學(xué)生看更讓他們記憶深刻，也更讓他們信服。

4實(shí)驗(yàn)教學(xué)

實(shí)驗(yàn)教學(xué)在任何一門(mén)課程中都應(yīng)該占有很重要的地位，通過(guò)實(shí)驗(yàn)可以加深對(duì)已學(xué)知識(shí)的理解，驗(yàn)證理論的正確性同時(shí)也能幫助他們記憶。而電力電子技術(shù)本身就是一門(mén)實(shí)踐性很強(qiáng)的課程，新型的電力電子器件、新技術(shù)、新的使用方法，都需要通過(guò)實(shí)驗(yàn)來(lái)驗(yàn)證其可用性。電力電子技術(shù)這門(mén)課配備的實(shí)驗(yàn)還是比較多的，比如四種控制電路以及控制技術(shù)都有對(duì)應(yīng)的實(shí)驗(yàn)，那么在實(shí)驗(yàn)教學(xué)中可以從中選擇一些有較高實(shí)驗(yàn)價(jià)值的項(xiàng)目進(jìn)行。例如整流電路是教學(xué)時(shí)的重點(diǎn)內(nèi)容，那么這一方面的實(shí)驗(yàn)就可以做一些。可以讓學(xué)生搭建橋式整流電路，然后搭配純電阻負(fù)載、感性負(fù)載和反電動(dòng)勢(shì)負(fù)載，通過(guò)觀察波形變化來(lái)加強(qiáng)對(duì)學(xué)習(xí)知識(shí)的理解和掌握；在講直流斬波電路時(shí)，可以讓學(xué)生在六種典型斬波電路中選擇一到兩個(gè)電路進(jìn)行測(cè)試，深入理解理論課上學(xué)習(xí)的原理。在實(shí)際的教學(xué)過(guò)程中，由于學(xué)校設(shè)備有限不能做到每人一臺(tái)設(shè)備，一般都是幾人一臺(tái)，這樣就會(huì)出現(xiàn)有些同學(xué)整個(gè)過(guò)程游離在狀態(tài)之外的情況。所以在實(shí)驗(yàn)過(guò)程中，可以將一組學(xué)生進(jìn)行任務(wù)的分工，分成設(shè)計(jì)電路的、搭建電路的和驗(yàn)證實(shí)驗(yàn)結(jié)果的，這樣每個(gè)人都分配有任務(wù)，就不會(huì)出現(xiàn)上述的情況了。

5小結(jié)

本文從課程體系、教學(xué)要求和實(shí)際教學(xué)三個(gè)方面分別闡述筆者從事該課程教學(xué)的體會(huì)。對(duì)一門(mén)課程的處理方式，不同的教師有不同的方式，但都希望能以較為恰當(dāng)?shù)慕虒W(xué)方式把最需要最重要的知識(shí)傳授給學(xué)生。

參考文獻(xiàn)：

[1]劉廣忱.電力電子技術(shù)教學(xué)探討[J].內(nèi)蒙古科技與經(jīng)濟(jì),2003(12).

[2]張波,丁金林.電力電子技術(shù)的教學(xué)體會(huì)與思考[J].科技信息,2008(19).

篇2

《電力變流技術(shù)》課程包含電力器件的知識(shí)、各種整流電路和逆變電路的工作原理與工作過(guò)程、驅(qū)動(dòng)和保護(hù)電路的原理與實(shí)現(xiàn)等內(nèi)容。在該課程的學(xué)習(xí)中，采用模塊式的教學(xué)模式，將教學(xué)內(nèi)容分為以下五個(gè)部分進(jìn)行：

1）單相整流電路模塊；2）三相整流電路模塊；3）單相逆變電路模塊；4）三相整理與電路模塊；5）驅(qū)動(dòng)與保護(hù)電路模塊。在教學(xué)過(guò)程中，通過(guò)理論講授和實(shí)際驗(yàn)證的模式進(jìn)行。同時(shí)在完成教學(xué)內(nèi)容后，通過(guò)1周的集中實(shí)訓(xùn)，加深學(xué)生的學(xué)習(xí)體驗(yàn)。《微機(jī)原理與接口技術(shù)》主要為學(xué)生提供所需的控制技術(shù)相關(guān)知識(shí)。在該課程中，需要學(xué)生掌握CPU的接口技術(shù)以及相應(yīng)的軟件程序設(shè)計(jì)方法，為提高學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性，增強(qiáng)學(xué)習(xí)效果，必須增強(qiáng)程的趣味性。鑒于此，采用一個(gè)基于單片機(jī)的智能小車進(jìn)行教學(xué)，同時(shí)開(kāi)發(fā)了一整套的課程學(xué)習(xí)資料，豐富了教學(xué)內(nèi)容。依托以上三門(mén)課程的學(xué)習(xí)，學(xué)生具備了電子技術(shù)、變流技術(shù)和控制技術(shù)的相關(guān)知識(shí)，為后續(xù)的專業(yè)學(xué)習(xí)打下了基礎(chǔ)。

2．專業(yè)核心課程

專業(yè)核心課程是體現(xiàn)學(xué)生應(yīng)用能力的知識(shí)來(lái)源，是學(xué)生就業(yè)的技能基礎(chǔ)。在該專業(yè)的開(kāi)設(shè)時(shí)，設(shè)定的專業(yè)培養(yǎng)目標(biāo)是：培養(yǎng)具備電力電子產(chǎn)品設(shè)計(jì)、生產(chǎn)、調(diào)試和服務(wù)的技能型人才，服務(wù)于各類變頻器、驅(qū)動(dòng)器、開(kāi)關(guān)電源、特種電源、光伏逆變器的生產(chǎn)和設(shè)計(jì)企業(yè)，從事相關(guān)產(chǎn)品的輔助設(shè)計(jì)、調(diào)試以及售后和售前的專業(yè)服務(wù)。鑒于以上目標(biāo)，開(kāi)設(shè)的專業(yè)核心課程為《變頻器技術(shù)》、《電源技術(shù)》和《風(fēng)光互補(bǔ)發(fā)電技術(shù)》這三門(mén)核心課程。課程的基本安排如表2所示。《變頻器技術(shù)》是一門(mén)典型的電力電子技術(shù)綜合應(yīng)用的課程，包含電子技術(shù)、變流技術(shù)和控制技術(shù)等內(nèi)容。同時(shí)變頻器是工業(yè)電力電子產(chǎn)品，在工業(yè)應(yīng)用上具備廣泛的應(yīng)用，是進(jìn)行電力電子專業(yè)教學(xué)的典型載體。在教學(xué)中，我們將其分為兩個(gè)階段，第一階段通過(guò)課堂和實(shí)驗(yàn)進(jìn)行教學(xué)，使學(xué)生掌握理論知識(shí)和基本技能；第二階段通過(guò)兩周的專用周完成一個(gè)單相變頻器的安裝和調(diào)試，使學(xué)生掌握實(shí)踐技能。《電源技術(shù)》課程的開(kāi)設(shè)與其類似。當(dāng)今，電力電子技術(shù)是新能源的重要技術(shù)支撐，為此開(kāi)始了《風(fēng)光互補(bǔ)發(fā)電技術(shù)》課程。通過(guò)該課程的學(xué)習(xí)，學(xué)生可以掌握新能源領(lǐng)域中電力電子技術(shù)的應(yīng)用現(xiàn)狀，增強(qiáng)學(xué)生的知識(shí)面，拓展學(xué)生的就業(yè)領(lǐng)域。

3．總結(jié)

篇3

關(guān)鍵詞：應(yīng)用人才；電力電子；教學(xué)內(nèi)容；改革

《電力電子技術(shù)》課程內(nèi)容中包括電路理論、電機(jī)學(xué)、電力控制技術(shù)、電力半導(dǎo)體技術(shù)、控制理論、模擬和數(shù)字電子技術(shù)等，知識(shí)面寬廣，信息量大，不容易理解。隨著科技的快速更新?lián)Q代，教學(xué)內(nèi)容日益豐富，對(duì)課堂教學(xué)內(nèi)容要求的難度也越來(lái)越高。傳統(tǒng)簡(jiǎn)單的照本宣讀理論教學(xué)，已然無(wú)法適應(yīng)《電力電子技術(shù)》課程教學(xué)的要求，更無(wú)法滿足市場(chǎng)對(duì)應(yīng)用型人才的需求。因此，如何對(duì)教學(xué)內(nèi)容進(jìn)行改革，提高教學(xué)效果，真正培養(yǎng)出有實(shí)際操作能力的應(yīng)用電力電子技術(shù)人才，是當(dāng)前高校教學(xué)改革發(fā)展的重點(diǎn)。

一、當(dāng)前《電力電子技術(shù)》課程教學(xué)內(nèi)容存在的問(wèn)題

（一）課堂教學(xué)內(nèi)容存在的問(wèn)題。當(dāng)前對(duì)于《電力電子技術(shù)》課程的教學(xué)，由于課程本身涉及范圍較廣，知識(shí)面較寬，而教材編纂內(nèi)容還在不斷更新與探索，所以導(dǎo)致課堂理論教學(xué)基本是照本宣讀，缺乏生動(dòng)易懂的典型案例。學(xué)生很難產(chǎn)生整體的概念以及邏輯理解思維，理解困難，紛雜的理論讓學(xué)生思而生畏，產(chǎn)生厭學(xué)情緒，教學(xué)效果難以達(dá)到要求。（二）實(shí)驗(yàn)教學(xué)內(nèi)容存在的問(wèn)題。電力電子技術(shù)本來(lái)就是一門(mén)應(yīng)用性很強(qiáng)的課程。高校教學(xué)的目的也是相應(yīng)地培養(yǎng)應(yīng)用型人才。因此，實(shí)踐教學(xué)應(yīng)該被貫穿創(chuàng)新應(yīng)用型人才培養(yǎng)的始終。當(dāng)前高校對(duì)電力電子技術(shù)實(shí)驗(yàn)教學(xué)平臺(tái)的建設(shè)，重視程度不足。實(shí)驗(yàn)教學(xué)內(nèi)容及設(shè)備陳舊，教學(xué)還是按照舊的功能模塊來(lái)進(jìn)行操作，學(xué)生機(jī)械地模仿老師的操作，對(duì)實(shí)驗(yàn)過(guò)程和現(xiàn)象沒(méi)有足夠的關(guān)注，對(duì)新技術(shù)的接觸了解經(jīng)常一帶而過(guò)。培養(yǎng)出來(lái)的學(xué)生，根本不能很好地適應(yīng)當(dāng)下新的科學(xué)技術(shù)發(fā)展，造成高校實(shí)驗(yàn)教學(xué)形同虛設(shè)。

二、對(duì)《電力電子技術(shù)》教學(xué)內(nèi)容改革的建議

（一）優(yōu)化課堂理論教學(xué)內(nèi)容順序。電力電子技術(shù)課程教學(xué)的特點(diǎn)是，內(nèi)容多且涉及面廣，而課時(shí)相對(duì)安排較少。教材又一直在根據(jù)實(shí)際科技的發(fā)展而不斷調(diào)整更新。在這樣的情況下，教師需要根據(jù)自己的教學(xué)經(jīng)驗(yàn)及教學(xué)目標(biāo)，來(lái)對(duì)課程內(nèi)容的教學(xué)順序進(jìn)行優(yōu)化調(diào)整。旨在幫助啟發(fā)學(xué)生建立清晰的概念和整體邏輯，讓學(xué)生的學(xué)習(xí)有條理，有方向，最終達(dá)到有方法的主動(dòng)創(chuàng)新學(xué)習(xí)。例如，可以啟發(fā)學(xué)生利用圖表方法，將電力電子技術(shù)整體的內(nèi)容大致分為幾個(gè)部分，并對(duì)每個(gè)部分進(jìn)行主要核心內(nèi)容的整理，此處需要注意的是，一定要進(jìn)行有重點(diǎn)的區(qū)分，而非形式上的冗雜。比如說(shuō)可以按照如下的方式劃分：以電力電子器件為核心，以兩種控制方法（相控控制和PWM控制）和四類基本電力的變換電路（整流電路、逆變電路、斬波電路和交流變換電路）為基礎(chǔ)，以兩類應(yīng)用（電力、電子技術(shù)應(yīng)用）為目標(biāo)，配合當(dāng)前新技術(shù)的發(fā)展需要來(lái)進(jìn)行教學(xué)內(nèi)容的設(shè)置。這樣，對(duì)于學(xué)生來(lái)說(shuō)，就能夠很清晰地建立整體的概念，也能夠?qū)χR(shí)進(jìn)行很好地理解和吸收。（二）重視實(shí)驗(yàn)平臺(tái)建設(shè)。應(yīng)用型人才發(fā)展的重點(diǎn)，除了理論素養(yǎng)過(guò)硬之外，必須要有很強(qiáng)的實(shí)踐創(chuàng)新能力。而這種能力的最佳培養(yǎng)期，就是在大學(xué)時(shí)期。高校實(shí)驗(yàn)平臺(tái)的建設(shè)，對(duì)于電力電子技術(shù)專業(yè)的學(xué)生來(lái)說(shuō)，是尤為重要的，也是其鍛煉實(shí)踐能力的主要渠道。高校實(shí)驗(yàn)教學(xué)應(yīng)該緊跟時(shí)代科技發(fā)展步伐，定期更新實(shí)驗(yàn)?zāi)K，分層進(jìn)行實(shí)驗(yàn)教學(xué)。例如，實(shí)驗(yàn)教學(xué)內(nèi)容可以分為三個(gè)層次：第一層次為基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)教學(xué)。即教師示范，學(xué)生學(xué)習(xí)。第二層次為設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)教學(xué)。即教師給出設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)任務(wù)，學(xué)生通過(guò)分組討論，給出設(shè)計(jì)方案，然后教師對(duì)可行的實(shí)驗(yàn)進(jìn)行指導(dǎo)實(shí)驗(yàn)。第三層次為創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)教學(xué)。即讓學(xué)生自主地對(duì)自己感興趣的方向或者科研熱點(diǎn)問(wèn)題進(jìn)行創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)，教師則以配合者的身份參與其中進(jìn)行指導(dǎo)。這樣，用逐步遞進(jìn)的方式來(lái)進(jìn)行的實(shí)驗(yàn)教學(xué)，既可以鍛煉學(xué)生的動(dòng)手實(shí)踐能力，同時(shí)又以開(kāi)放式探究問(wèn)題的方法，激發(fā)了學(xué)生的自主創(chuàng)新意識(shí)，可以真正地使學(xué)生得到全面的發(fā)展。（三）明確培養(yǎng)應(yīng)用型人才的目標(biāo)。傳統(tǒng)教育模式的目標(biāo)，都是應(yīng)試教育。教學(xué)內(nèi)容也以此為基礎(chǔ)，將知識(shí)點(diǎn)反復(fù)疊加講授，使學(xué)生苦不堪言。新課改要求，教學(xué)要以培養(yǎng)應(yīng)用型人才為目標(biāo)，全力改革教學(xué)內(nèi)容，以人為本，以滿足社會(huì)發(fā)展的實(shí)用性為基準(zhǔn)。這就要求教師堅(jiān)持從學(xué)生的角度出發(fā)，切實(shí)通過(guò)改革教學(xué)內(nèi)容，激發(fā)學(xué)生的自主意識(shí)。例如，在課程教學(xué)講授理論知識(shí)的同時(shí)，通過(guò)生活中的實(shí)例，使學(xué)生真正了解電力電子技術(shù)在人們生活中的地位及作用，培養(yǎng)學(xué)生的自豪感及使命感，激發(fā)學(xué)生的求知欲望。在實(shí)驗(yàn)教學(xué)中，間插性地配合現(xiàn)代網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，讓學(xué)生了解到電力電子技術(shù)不斷發(fā)展的現(xiàn)狀和亟待解決的問(wèn)題，以期讓學(xué)生的創(chuàng)新思維得到啟發(fā)，明確目標(biāo)，達(dá)到實(shí)驗(yàn)教學(xué)的效果。

三、結(jié)語(yǔ)

課程教學(xué)本身就像一門(mén)藝術(shù)，而《電力電子技術(shù)》這門(mén)課程的教學(xué)，就是需要極高造詣方能領(lǐng)悟的藝術(shù)。想要上好這門(mén)課，真正地培養(yǎng)出對(duì)社會(huì)發(fā)展有用的實(shí)力應(yīng)用型人才，就必須認(rèn)真地、反復(fù)不斷地研究教學(xué)內(nèi)容及教學(xué)方法手段。希望通過(guò)教學(xué)內(nèi)容的改革，能夠真正培養(yǎng)出專業(yè)基礎(chǔ)知識(shí)清晰扎實(shí)、創(chuàng)新能力過(guò)硬以及擁有出眾工程實(shí)踐能力的應(yīng)用型人才，為社會(huì)主義社會(huì)建設(shè)貢獻(xiàn)力量。

作者:羅瑞鴻 單位:河池學(xué)院物理與機(jī)電工程學(xué)院

參考文獻(xiàn)：

［1］陶俊珍．“電力電子技術(shù)”教學(xué)內(nèi)容更新例析［J］．中國(guó)電力教育，2011，（09）：160，166．

［2］李旭春，王春鳳．創(chuàng)新實(shí)踐教學(xué)，提高電力電子技術(shù)基礎(chǔ)課程教學(xué)效果［J］．實(shí)驗(yàn)技術(shù)與管理，2012，29（07）：11－13．

［3］王卓，王強(qiáng)，曹晶人等．“電力電子技術(shù)”課程教學(xué)改革探討與實(shí)踐［J］．中國(guó)電力教育，2013，（11）：37－38．

篇4

一、“電力電子技術(shù)”課程實(shí)踐教學(xué)體系

從培養(yǎng)具有創(chuàng)新能力的應(yīng)用型人才目標(biāo)出發(fā)，根據(jù)“電力電子技術(shù)”課程的特點(diǎn)，建立起如圖1所示的“電力電子技術(shù)”課程實(shí)踐教學(xué)體系。實(shí)踐教學(xué)體系以培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新能力和實(shí)踐能力為核心，涵蓋課程實(shí)驗(yàn)、課程設(shè)計(jì)、學(xué)生科研、教師科研四個(gè)方面。在培養(yǎng)體系中，課程實(shí)驗(yàn)是基礎(chǔ)階段，課程設(shè)計(jì)是提高階段，學(xué)生科研和教師科研是升華階段。下面對(duì)體系的四個(gè)組成部分予以分別介紹。

1“.電力電子技術(shù)”課程實(shí)驗(yàn)

課程實(shí)驗(yàn)是整個(gè)體系的基礎(chǔ)階段，是培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新能力和實(shí)踐能力的最起碼的條件。課程實(shí)驗(yàn)包括驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)、設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)和研究性實(shí)驗(yàn)，主要是鍛煉學(xué)生應(yīng)用所學(xué)的電力電子理論知識(shí)驗(yàn)證電力電子主電路、觸發(fā)電路與控制電路的工作原理、綜合應(yīng)用電力電子技術(shù)設(shè)計(jì)、電力電子電路等方面的能力，使學(xué)生具備初步的電力電子技術(shù)實(shí)驗(yàn)?zāi)芰Α榱烁玫劐憻拰W(xué)生的創(chuàng)新能力和實(shí)踐能力，我們采取的措施一是在實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目中增加設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目的比例，使其達(dá)到50%，二是大膽嘗試研究性實(shí)驗(yàn)教學(xué)方法。研究性實(shí)驗(yàn)教學(xué)根據(jù)“電力電子技術(shù)”課程教學(xué)大綱要求，根據(jù)課程實(shí)驗(yàn)課時(shí)要求，讓學(xué)生完成規(guī)定的研究性實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目。研究性實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目跟一般的驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目相比有著本質(zhì)的區(qū)別，著重鍛煉學(xué)生發(fā)現(xiàn)問(wèn)題、分析問(wèn)題和解決問(wèn)題的能力，達(dá)到培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新能力和實(shí)踐能力的目的。研究性實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目可以單獨(dú)完成，也可以和其他學(xué)生組成小組共同完成。完成后必須撰寫(xiě)實(shí)驗(yàn)研究報(bào)告并答辯。

2“.電力電子技術(shù)”課程設(shè)計(jì)

課程設(shè)計(jì)是實(shí)踐教學(xué)體系的提高階段，主要是鍛煉學(xué)生在課程實(shí)驗(yàn)的基礎(chǔ)上綜合應(yīng)用所學(xué)的電力電子技術(shù)設(shè)計(jì)某種實(shí)際的電力電子應(yīng)用電路（電力電子裝置）或驅(qū)動(dòng)電路、控制電路。設(shè)計(jì)內(nèi)容包括電路拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的選擇、功率開(kāi)關(guān)器件的選型與參數(shù)計(jì)算、控制電路設(shè)計(jì)、驅(qū)動(dòng)電路設(shè)計(jì)和保護(hù)電路設(shè)計(jì)等，為將來(lái)從事電力電子裝置的研究和開(kāi)發(fā)奠定基礎(chǔ)。根據(jù)需要，我們給學(xué)生課程設(shè)計(jì)的題目也基本上歸納為主電路（含整流電路、斬波電路、交流電力控制與交變頻電路、逆變電路）設(shè)計(jì)及器件選型與參數(shù)計(jì)算、PWM控制電路設(shè)計(jì)、驅(qū)動(dòng)電路設(shè)計(jì)和保護(hù)電路設(shè)計(jì)，同時(shí)要求學(xué)生能熟練應(yīng)用PSIM和MATLAB等仿真軟件對(duì)所設(shè)計(jì)的電力電子主電路、控制電路和保護(hù)電路進(jìn)行仿真分析。通過(guò)課程設(shè)計(jì)讓學(xué)生具備“方案論證—理論分析—仿真分析—參數(shù)計(jì)算—器件選型—實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證”的電力電子裝置設(shè)計(jì)能力。

3“.電力電子技術(shù)”學(xué)生科研

學(xué)生科研就是積極鼓勵(lì)學(xué)生申報(bào)電力電子技術(shù)類科研課題，帶著問(wèn)題去學(xué)習(xí)、去探索，鍛煉學(xué)生的文獻(xiàn)查閱能力、應(yīng)用電力電子技術(shù)解決實(shí)際問(wèn)題的能力等，從理論和實(shí)踐兩個(gè)方面全面提升學(xué)生的實(shí)踐能力和創(chuàng)新能力。學(xué)生科研的主要途徑就是申報(bào)各級(jí)各類大學(xué)生科研項(xiàng)目，如湖南省大學(xué)生研究性學(xué)習(xí)和創(chuàng)新性實(shí)驗(yàn)計(jì)劃項(xiàng)目、邵陽(yáng)學(xué)院學(xué)生科研項(xiàng)目等。我們鼓勵(lì)并資助大學(xué)生開(kāi)展研究性學(xué)習(xí)和創(chuàng)新性實(shí)驗(yàn)計(jì)劃項(xiàng)目，從項(xiàng)目的實(shí)施與管理、資助條件與項(xiàng)目申報(bào)、項(xiàng)目結(jié)題與獎(jiǎng)勵(lì)等幾個(gè)方面對(duì)大學(xué)生申報(bào)項(xiàng)目進(jìn)行管理。到目前為止，電氣工程及其自動(dòng)化專業(yè)學(xué)生已獲得湖南省大學(xué)生研究性學(xué)習(xí)和創(chuàng)新性實(shí)驗(yàn)計(jì)劃項(xiàng)目4項(xiàng)、獲得校級(jí)大學(xué)生科研立項(xiàng)項(xiàng)目2項(xiàng)。這些項(xiàng)目均以電力電子裝置的設(shè)計(jì)與實(shí)驗(yàn)為研究?jī)?nèi)容。通過(guò)這些項(xiàng)目的研究，學(xué)生發(fā)表學(xué)術(shù)論文8篇、獲得軟件著作權(quán)3項(xiàng)。

4“.電力電子技術(shù)”教師科研

除了學(xué)生自己申報(bào)各級(jí)大學(xué)生研究性學(xué)習(xí)和創(chuàng)新性實(shí)驗(yàn)計(jì)劃項(xiàng)目外，同時(shí)積極引導(dǎo)學(xué)生參與教師與電力電子技術(shù)相關(guān)的科研課題，進(jìn)一步培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新意識(shí)和創(chuàng)新能力。在鍛煉創(chuàng)新能力和實(shí)踐動(dòng)手能力的過(guò)程當(dāng)中，要結(jié)合學(xué)生具體的研究課題進(jìn)行專題培訓(xùn)。主要是讓學(xué)生通過(guò)閱讀相關(guān)專著、文獻(xiàn)等掌握所研究課題的發(fā)展情況及最新進(jìn)展。目前，學(xué)生已經(jīng)參與到湖南省自然科學(xué)基金項(xiàng)目“基于VSI-SPWM結(jié)構(gòu)的綜合電能質(zhì)量調(diào)節(jié)器關(guān)鍵技術(shù)研究”、湖南省教育廳優(yōu)秀青年項(xiàng)目“基于并聯(lián)補(bǔ)償?shù)呐潆娋W(wǎng)電能質(zhì)量控制技術(shù)研究”等多項(xiàng)電力電子研究課題當(dāng)中，學(xué)生的畢業(yè)設(shè)計(jì)課題、申報(bào)的科研項(xiàng)目也大都與教師的科研課題相關(guān)。

二、“電力電子技術(shù)”課程實(shí)踐教學(xué)體系的成效

根據(jù)以上內(nèi)容構(gòu)建的“電力電子技術(shù)”課程實(shí)踐教學(xué)體系在電氣工程系實(shí)踐三年多來(lái)，成績(jī)顯著，學(xué)生在電力電子技術(shù)方面的實(shí)踐能力和創(chuàng)新能力得到明顯提高。到目前為止，學(xué)生獲得的與電力電子技術(shù)相關(guān)的成果為：獲得湖南省大學(xué)生研究性學(xué)習(xí)和創(chuàng)新性實(shí)驗(yàn)計(jì)劃項(xiàng)目4項(xiàng)，獲得校級(jí)大學(xué)生科研立項(xiàng)項(xiàng)目2項(xiàng)，獲得校級(jí)優(yōu)秀畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）3篇，學(xué)生參與開(kāi)發(fā)70kvar微機(jī)型低壓動(dòng)態(tài)靜止無(wú)功補(bǔ)償裝置和50kvar新型靜止無(wú)功補(bǔ)償裝置各一套，發(fā)表電力電子學(xué)術(shù)論文8篇，獲得國(guó)家實(shí)用新型專利1項(xiàng)，獲得軟件著作權(quán)3項(xiàng)，實(shí)現(xiàn)了我校電氣工程系電氣工程及其自動(dòng)化專業(yè)畢業(yè)生被許繼電氣、中山南瑞錄用從事電力電子技術(shù)研發(fā)工作零的突破。在今后的工作中，我們將進(jìn)一步完善“電力電子技術(shù)”課程實(shí)踐教學(xué)體系，進(jìn)而推廣所取得的成果。

篇5

國(guó)內(nèi)高校電類專業(yè)都已引入各種仿真軟件，如MATLAB、EWB、Protel、Saber、PISM及PSpice等，[4]其中MATLAB、Saber、PISM及PSpice等是在電力電子領(lǐng)域使用較多的仿真軟件，并取得了一定成效。仿真軟件的選擇是根據(jù)筆者所在上海電機(jī)學(xué)院（以下簡(jiǎn)稱“我校”）的實(shí)際情況來(lái)確定的。我校的“電力電子技術(shù)”課程是這樣設(shè)置的：普通班級(jí)共64學(xué)時(shí)，其中理論58學(xué)時(shí)、實(shí)驗(yàn)6學(xué)時(shí)，而人才實(shí)驗(yàn)創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)區(qū)試點(diǎn)班級(jí)設(shè)置的“電力電子技術(shù)”課程共64學(xué)時(shí)，其中理論48學(xué)時(shí)、實(shí)驗(yàn)16學(xué)時(shí)。人才實(shí)驗(yàn)創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)區(qū)試點(diǎn)班級(jí)的教學(xué)模式應(yīng)以不刪減教學(xué)內(nèi)容、不增加學(xué)時(shí)以及契合我校學(xué)生實(shí)際情況為前提，因此，仿真軟件必須具有易學(xué)易用、運(yùn)算快速等特點(diǎn)，同時(shí)結(jié)合我校學(xué)生在學(xué)習(xí)高等數(shù)學(xué)時(shí)已經(jīng)接觸到了MATLAB軟件的情況，因此選用MATLAB軟件。MATLAB/Simulink中提供的SimPowerSystem模型庫(kù)，是進(jìn)行電力電子系統(tǒng)仿真的理想工具，SimPowerSystem模型庫(kù)中包含了常用的電源模塊、電力電子器件模塊等。通過(guò)使用這些模塊可以搭接各種電路，能方便得到電路中的電流、電壓等各種波形，并能方便改變電路參數(shù)而得到不同的波形。

二、MATLAB/Simulink軟件在理論教學(xué)活動(dòng)中的應(yīng)用

利用MATLAB/Simulink軟件能夠非常容易地構(gòu)建與實(shí)際相符合的教學(xué)場(chǎng)景。教師在教學(xué)中引入仿真軟件，在講授基本變流理論時(shí)，利用MATLAB/SIMLINK軟件構(gòu)建電力電子電路進(jìn)行仿真演示，電力電子變換與控制領(lǐng)域所遇到的多數(shù)典型開(kāi)關(guān)電路均可建立仿真模型，通過(guò)對(duì)模型的仿真，可直觀展示各種參數(shù)變化對(duì)電路波形圖的影響以及數(shù)值計(jì)算，以便學(xué)生全面準(zhǔn)確理解教學(xué)內(nèi)容，可以為教學(xué)現(xiàn)場(chǎng)營(yíng)造一種真實(shí)的電力電子電路工作場(chǎng)景，既具體又生動(dòng)。除此以外，還可以利用軟件提供的參數(shù)設(shè)置功能，通過(guò)改變器件參數(shù)值，學(xué)生在學(xué)習(xí)的時(shí)候，可以先自己分析某種參數(shù)值條件下電路的工作情況和對(duì)應(yīng)的波形圖，然后再在仿真模型中輸入相應(yīng)的參數(shù)值，把自己分析的結(jié)果與仿真結(jié)果相對(duì)比。同時(shí)，在電路仿真時(shí)，可以模擬各種電力電子器件故障，如開(kāi)路、短路或脈沖丟失等，能夠清晰地展示各種電力電子電路的工作過(guò)程，使學(xué)生能夠直觀、全面地掌握課程學(xué)習(xí)內(nèi)容，同時(shí)將學(xué)習(xí)活動(dòng)情境化、趣味化，這大大加深了學(xué)生對(duì)所學(xué)知識(shí)的理解，使學(xué)生能夠?qū)㈦[性的理論知識(shí)轉(zhuǎn)化為顯性的技能。在教學(xué)設(shè)計(jì)上，教學(xué)初期，剛剛講授電路變換時(shí)，學(xué)生初次接觸，實(shí)際的感觀并不多，對(duì)電路電壓、電流波形、管子的切換、工作原理等理解有些困難，需要構(gòu)建一個(gè)與實(shí)際相符合的情境，并且學(xué)生對(duì)MATLAB仿真軟件的應(yīng)用還不熟練，需要在課堂上現(xiàn)場(chǎng)建立仿真模型。以單相半控橋式整流電路為例，把電路圖投影到大屏幕上，教師首先要分析電路的組成和工作原理，然后再一步一步建立MATLAB單相半控橋式整流電路仿真模型，該電路的仿真過(guò)程可以分為建立仿真模型、設(shè)置模型參數(shù)和觀察仿真結(jié)果。

1.建立仿真模型

（1）建立一個(gè)仿真模型的新文件。從MATLAB窗口進(jìn)入Simulink環(huán)境有三種方式，我們選擇其中一種：在MATLAB的菜單欄上點(diǎn)擊File，選擇New，再在彈出菜單中選擇Model，這時(shí)出現(xiàn)一個(gè)空白的仿真平臺(tái)，在這個(gè)平臺(tái)上可以繪制電路的仿真模型。（2）提取電路元器件模塊。在仿真模型窗口的菜單上點(diǎn)擊圖標(biāo)調(diào)出模型庫(kù)瀏覽器，找到Simulink／PowerSystem的模型窗口，在模型庫(kù)中提取所需的模塊放到仿真窗口。組成單相半控橋式整流電路的元器件有交流電源、晶閘管、二極管、脈沖發(fā)生器、RLC負(fù)載、示波器等。（3）將電路元器件模塊按單相半控橋式整流電路原理圖連接起來(lái)組成仿真電路，如圖1所示。

2.設(shè)置模型參數(shù)

設(shè)置模型參數(shù)是保證仿真準(zhǔn)確和順利進(jìn)行的重要一步。有些參數(shù)由仿真任務(wù)決定，如電壓、電流等，有些參數(shù)是需要通過(guò)仿真來(lái)確定的。設(shè)置模型參數(shù)可以雙擊模塊圖標(biāo)彈出參數(shù)設(shè)置對(duì)話框，然后按框中提示輸入，若有不清楚的地方可以借助help幫助。在本例中，參數(shù)設(shè)置交流電源、晶閘管、二極管、負(fù)載、脈沖等。以下以交流電源參數(shù)設(shè)置為例：雙擊交流電源模塊，彈出對(duì)話框，設(shè)置電壓為220V，頻率為50Hz，初始相位為0°。

3.觀察仿真結(jié)果

在模型開(kāi)始仿真前還必須首先設(shè)置仿真參數(shù)。在菜單中選擇Simulation，在下拉菜單中選擇Simulationparameters，在彈出的對(duì)話框中設(shè)置的項(xiàng)目很多，主要有開(kāi)始時(shí)間、終止時(shí)間、仿真類型等。在參數(shù)設(shè)置完畢后即可以開(kāi)始仿真。在菜單Simulation下選擇Start，立即開(kāi)始仿真，若要中途停止仿真可以選擇Stop。在仿真計(jì)算完成后即可以通過(guò)示波器來(lái)觀察仿真的結(jié)果。在需要觀察的點(diǎn)上放置示波器，雙擊示波器圖標(biāo)，即彈出示波器窗口顯示輸出波形，同時(shí)在Display模塊可以看到輸出電壓的平均值。以下是不同負(fù)載時(shí)的仿真波形圖。（1）Rd負(fù)載時(shí)的仿真波形。如圖2所示為控制角α=60°單相半控橋式整流電路電阻負(fù)載時(shí)二次側(cè)電壓、觸發(fā)脈沖、負(fù)載的電壓和電流及管子VT1兩端的電壓波形。（2）Rd+Ld負(fù)載時(shí)的仿真波形。研究阻感性負(fù)載時(shí)電路工作情況，只需重新設(shè)置負(fù)載參數(shù)。再次啟動(dòng)仿真，在單相半控整流電路中，阻感性負(fù)載時(shí)電路的二次側(cè)電壓、觸發(fā)脈沖、負(fù)載的電壓以及管子二端的電壓波形都同阻性負(fù)載時(shí)相同，如圖2所示。與阻性負(fù)載不同的是負(fù)載電流波形不同，阻性負(fù)載時(shí)負(fù)載電流波形為斷續(xù)的，而阻感負(fù)載時(shí)負(fù)載電流的波形為連續(xù)的。（3）失控時(shí)的仿真。在研究單相半控橋式整流電路電阻電感負(fù)載時(shí)，當(dāng)觸發(fā)脈沖丟失會(huì)發(fā)生失控現(xiàn)象，只需斷開(kāi)一個(gè)觸發(fā)脈沖，再次啟動(dòng)仿真，得到如圖3所示波形。通過(guò)這樣一個(gè)過(guò)程，使學(xué)生在腦海里深深留下了電路的各點(diǎn)波形形狀，電壓波形為什么會(huì)變化，電壓波形變化同哪些參數(shù)有關(guān)？控制角與輸出電壓波形有著怎樣的對(duì)應(yīng)關(guān)系？怎樣的情況下發(fā)生失控，失控時(shí)電路的工作情況又是如何？引導(dǎo)學(xué)生自然地進(jìn)入單相半控橋式整流電路的知識(shí)學(xué)習(xí)。在教學(xué)過(guò)程的中后期，學(xué)生已經(jīng)熟悉MATLAB/Simulink軟件使用，就不必在課堂上現(xiàn)場(chǎng)建立電路的仿真模型。為了節(jié)約時(shí)間，把《電力電子技術(shù)》教材各個(gè)電路的仿真模型都事先建好備用，當(dāng)講解到哪個(gè)電路時(shí)就可以運(yùn)行這個(gè)模型，改變參數(shù)看電路仿真結(jié)果。通過(guò)這樣一個(gè)環(huán)節(jié)，讓學(xué)生能夠把電力電子變換器的工作原理、物理波形及數(shù)學(xué)關(guān)系等緊密聯(lián)系在一起，從而全面掌握變換器的工作過(guò)程，為學(xué)生提供一種直接感性的學(xué)習(xí)方式，幫助學(xué)生更深刻地理解這門(mén)課程。

三、MATLAB/Simulink軟件在實(shí)驗(yàn)教學(xué)活動(dòng)中的應(yīng)用

傳統(tǒng)本科電力電子技術(shù)實(shí)驗(yàn)大都依托實(shí)驗(yàn)平臺(tái)進(jìn)行，實(shí)驗(yàn)平臺(tái)的優(yōu)點(diǎn)是安全、方便管理。但是依托實(shí)驗(yàn)平臺(tái)進(jìn)行的實(shí)驗(yàn)基本都屬于演示性或驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)，硬件實(shí)驗(yàn)條件很難覆蓋知識(shí)點(diǎn)的各個(gè)方面，動(dòng)手能力提高較慢，同時(shí)，學(xué)生誤操作多、實(shí)驗(yàn)裝置損壞較嚴(yán)重，而且出現(xiàn)問(wèn)題不知道如何分析解決，只能等老師來(lái)解決[4]，其主要原因是學(xué)生對(duì)所學(xué)知識(shí)掌握不夠以及對(duì)實(shí)驗(yàn)臺(tái)和操作缺少感性認(rèn)識(shí)，直接導(dǎo)致誤操作，學(xué)生應(yīng)掌握的知識(shí)和應(yīng)具備的能力沒(méi)能落到實(shí)處。同時(shí)實(shí)驗(yàn)基本上局限于對(duì)教材中部分理論的驗(yàn)證，不能很好地與實(shí)際應(yīng)用相聯(lián)系，這使得教學(xué)工作比工程實(shí)際滯后很多，不能充分實(shí)現(xiàn)技術(shù)應(yīng)用型本科人才的培養(yǎng)目標(biāo)，對(duì)于學(xué)生能力的培養(yǎng)和將來(lái)的就業(yè)很不利。因此，我們?cè)趯?shí)踐教學(xué)中采用實(shí)物實(shí)驗(yàn)與虛擬實(shí)驗(yàn)技術(shù)手段相結(jié)合的模式，即先仿真實(shí)驗(yàn)后實(shí)物實(shí)驗(yàn)的雙實(shí)驗(yàn)環(huán)節(jié)。在實(shí)驗(yàn)教學(xué)環(huán)節(jié)上，依托實(shí)驗(yàn)平臺(tái)進(jìn)行，每章精選出1-2個(gè)實(shí)驗(yàn)作為必做實(shí)驗(yàn)教學(xué)內(nèi)容，使學(xué)生通過(guò)做這些實(shí)驗(yàn)，熟悉并掌握實(shí)驗(yàn)設(shè)備及儀器儀表的使用方法，在掌握理論知識(shí)的基礎(chǔ)上進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，各種電力電子器件的性能特性、各種應(yīng)用電路的工作過(guò)程及技術(shù)指標(biāo)也通過(guò)實(shí)驗(yàn)得以驗(yàn)證。同時(shí)，在現(xiàn)有條件的情況下，針對(duì)電力電子技術(shù)實(shí)驗(yàn)中存在的問(wèn)題，采用計(jì)算機(jī)模擬仿真的手段進(jìn)行彌補(bǔ)，用MATLAB/Simlink仿真軟件對(duì)電力電子電路進(jìn)行測(cè)試，根據(jù)教學(xué)內(nèi)容設(shè)計(jì)了相關(guān)的仿真實(shí)驗(yàn)內(nèi)容（10個(gè)課外實(shí)驗(yàn)），教師在課內(nèi)布置要完成的項(xiàng)目，每個(gè)項(xiàng)目給學(xué)生提出一個(gè)設(shè)計(jì)要求（如設(shè)計(jì)一個(gè)三相交流電到直流電的變換電路，給出這個(gè)直流電源的具體性能指標(biāo)，如輸出電壓的變化范圍、電流大小、電壓紋波系數(shù)等等，要求自己選擇元器件，設(shè)計(jì)電路，并最終實(shí)現(xiàn)或仿真驗(yàn)證），要求學(xué)生完成簡(jiǎn)單的電路設(shè)計(jì)，實(shí)現(xiàn)所要求的電路功能，可以讓學(xué)生在課外利用仿真軟件自主完成。教師驗(yàn)證結(jié)果，做到課內(nèi)和課外實(shí)驗(yàn)相結(jié)合，充分發(fā)揮學(xué)生的主體作用，培養(yǎng)自信，調(diào)動(dòng)了學(xué)生學(xué)習(xí)的主動(dòng)性、積極性和創(chuàng)造性。同時(shí)，通過(guò)對(duì)實(shí)際電路的仿真分析，可進(jìn)一步提高學(xué)生對(duì)電路的認(rèn)識(shí)分析和創(chuàng)新能力，彌補(bǔ)實(shí)物實(shí)驗(yàn)的不足。

四、結(jié)束語(yǔ)