電力電子教學(xué)精選(五篇)

序言：作為思想的載體和知識的探索者，寫作是一種獨特的藝術(shù)，我們?yōu)槟鷾蕚淞瞬煌L(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)是一門由電子技術(shù)、電力技術(shù)以及控制技術(shù)交叉而來的新興學(xué)科，是自動化專業(yè)、電氣工程等專業(yè)的專業(yè)基礎(chǔ)課程，在整個專業(yè)體系中具有重要的作用。電力電子技術(shù)具體地說就是指利用電力電子元器件來構(gòu)造不同的轉(zhuǎn)換電路從而實現(xiàn)對電能的一系列變換，是一種利用弱電來控制強電的技術(shù)。同時電力電子技術(shù)的應(yīng)用范圍十分廣泛，從工業(yè)、交通運輸、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)校給這門課一共安排了80學(xué)時，如果這三個部分都要詳細介紹的話，時間上是不夠的，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程，能夠分析并畫出電路的輸出波形圖，能計算電路的一些參數(shù)來選擇元器件；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課就尤為重要。筆者認為上好第一堂課對該課程后續(xù)的展開有很重要的作用。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)生親身體會到電力電子技術(shù)就在我們身邊，來培養(yǎng)他們的學(xué)習(xí)興趣[1]；同時可以給他們展示一下對口的公司在招聘信息上對該課程的要求來引起他們的重視。然后后期可以通過實驗教學(xué)來慢慢引導(dǎo)他們對本門課程的學(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，要講清楚半控、全控和不可控指的是對電路“開”與“關(guān)”的控制。在控制電路中元器件是作為開關(guān)使用的，輸出波形的轉(zhuǎn)換也是因為電路“開關(guān)”的切換實現(xiàn)的[2]；在介紹各種轉(zhuǎn)換電路時，首先要介紹各種電路實現(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現(xiàn)這些變化，最后提出典型的變換電路進行講解。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、搭載各種不同負載時的波形分析為重點，特別是在介紹感性負載和純電阻負載時波形的變化是很重要的。無源逆變和直流到直流變流電路可以簡單介紹一下。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)也可以進行詳細介紹。（3）教學(xué)方法的改變 近年來，多媒體教學(xué)以絕對的優(yōu)勢替代了傳統(tǒng)板書成為教學(xué)的主要手段。電力電子技術(shù)這門學(xué)科在教學(xué)時涉及很多復(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備好，節(jié)約了大量教師課上板書的時間，同時多媒體教學(xué)還可以采用FLASH動畫來吸引眼球，能更直觀的仿真出電路通斷的過程，更好的幫助學(xué)生理解和記憶。所以多媒體教學(xué)這一手段對于電力電子技術(shù)這門課程是非常重要的。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仿真，通過軟件仿真出對應(yīng)的圖形。這樣通過計算機算出圖形，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實驗教學(xué)

實驗教學(xué)在任何一門課程中都應(yīng)該占有很重要的地位，通過實驗可以加深對已學(xué)知識的理解，驗證理論的正確性同時也能幫助他們記憶。而電力電子技術(shù)本身就是一門實踐性很強的課程，新型的電力電子器件、新技術(shù)、新的使用方法，都需要通過實驗來驗證其可用性。電力電子技術(shù)這門課配備的實驗還是比較多的，比如四種控制電路以及控制技術(shù)都有對應(yīng)的實驗，那么在實驗教學(xué)中可以從中選擇一些有較高實驗價值的項目進行。例如整流電路是教學(xué)時的重點內(nèi)容，那么這一方面的實驗就可以做一些。可以讓學(xué)生搭建橋式整流電路，然后搭配純電阻負載、感性負載和反電動勢負載，通過觀察波形變化來加強對學(xué)習(xí)知識的理解和掌握；在講直流斬波電路時，可以讓學(xué)生在六種典型斬波電路中選擇一到兩個電路進行測試，深入理解理論課上學(xué)習(xí)的原理。在實際的教學(xué)過程中，由于學(xué)校設(shè)備有限不能做到每人一臺設(shè)備，一般都是幾人一臺，這樣就會出現(xiàn)有些同學(xué)整個過程游離在狀態(tài)之外的情況。所以在實驗過程中，可以將一組學(xué)生進行任務(wù)的分工，分成設(shè)計電路的、搭建電路的和驗證實驗結(jié)果的，這樣每個人都分配有任務(wù)，就不會出現(xiàn)上述的情況了。

5小結(jié)

本文從課程體系、教學(xué)要求和實際教學(xué)三個方面分別闡述筆者從事該課程教學(xué)的體會。對一門課程的處理方式，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傳授給學(xué)生。

參考文獻：

[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,2003(12).

[2]張波,丁金林.電力電子技術(shù)的教學(xué)體會與思考[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、各種整流電路和逆變電路的工作原理與工作過程、驅(qū)動和保護電路的原理與實現(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)容分為以下五個部分進行：

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)動與保護電路模塊。在教學(xué)過程中，通過理論講授和實際驗證的模式進行。同時在完成教學(xué)內(nèi)容后，通過1周的集中實訓(xùn)，加深學(xué)生的學(xué)習(xí)體驗。《微機原理與接口技術(shù)》主要為學(xué)生提供所需的控制技術(shù)相關(guān)知識。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)計方法，為提高學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性，增強學(xué)習(xí)效果，必須增強程的趣味性。鑒于此，采用一個基于單片機的智能小車進行教學(xué)，同時開發(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，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)用能力的知識來源，是學(xué)生就業(yè)的技能基礎(chǔ)。在該專業(yè)的開設(shè)時，設(shè)定的專業(yè)培養(yǎng)目標是：培養(yǎng)具備電力電子產(chǎn)品設(shè)計、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)動器、開關(guān)電源、特種電源、光伏逆變器的生產(chǎn)和設(shè)計企業(yè)，從事相關(guān)產(chǎn)品的輔助設(shè)計、調(diào)試以及售后和售前的專業(yè)服務(wù)。鑒于以上目標，開設(shè)的專業(yè)核心課程為《變頻器技術(shù)》、《電源技術(shù)》和《風(fēng)光互補發(fā)電技術(shù)》這三門核心課程。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，我們將其分為兩個階段，第一階段通過課堂和實驗進行教學(xué)，使學(xué)生掌握理論知識和基本技能；第二階段通過兩周的專用周完成一個單相變頻器的安裝和調(diào)試，使學(xué)生掌握實踐技能。《電源技術(shù)》課程的開設(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，為此開始了《風(fēng)光互補發(fā)電技術(shù)》課程。通過該課程的學(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，增強學(xué)生的知識面，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，對課堂教學(xué)內(nèi)容要求的難度也越來越高。傳統(tǒng)簡單的照本宣讀理論教學(xué)，已然無法適應(yīng)《電力電子技術(shù)》課程教學(xué)的要求，更無法滿足市場對應(yīng)用型人才的需求。因此，如何對教學(xué)內(nèi)容進行改革，提高教學(xué)效果，真正培養(yǎng)出有實際操作能力的應(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。

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

（一）課堂教學(xué)內(nèi)容存在的問題。當(dāng)前對于《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)效果難以達到要求。（二）實驗教學(xué)內(nèi)容存在的問題。電力電子技術(shù)本來就是一門應(yīng)用性很強的課程。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)前高校對電力電子技術(shù)實驗教學(xué)平臺的建設(shè)，重視程度不足。實驗教學(xué)內(nèi)容及設(shè)備陳舊，教學(xué)還是按照舊的功能模塊來進行操作，學(xué)生機械地模仿老師的操作，對實驗過程和現(xiàn)象沒有足夠的關(guān)注，對新技術(shù)的接觸了解經(jīng)常一帶而過。培養(yǎng)出來的學(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，造成高校實驗教學(xué)形同虛設(shè)。

二、對《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)的特點是，內(nèi)容多且涉及面廣，而課時相對安排較少。教材又一直在根據(jù)實際科技的發(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)驗及教學(xué)目標，來對課程內(nèi)容的教學(xué)順序進行優(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，最終達到有方法的主動創(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)容大致分為幾個部分，并對每個部分進行主要核心內(nèi)容的整理，此處需要注意的是，一定要進行有重點的區(qū)分，而非形式上的冗雜。比如說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，配合當(dāng)前新技術(shù)的發(fā)展需要來進行教學(xué)內(nèi)容的設(shè)置。這樣，對于學(xué)生來說，就能夠很清晰地建立整體的概念，也能夠?qū)χR進行很好地理解和吸收。（二）重視實驗平臺建設(shè)。應(yīng)用型人才發(fā)展的重點，除了理論素養(yǎng)過硬之外，必須要有很強的實踐創(chuàng)新能力。而這種能力的最佳培養(yǎng)期，就是在大學(xué)時期。高校實驗平臺的建設(shè)，對于電力電子技術(shù)專業(yè)的學(xué)生來說，是尤為重要的，也是其鍛煉實踐能力的主要渠道。高校實驗教學(xué)應(yīng)該緊跟時代科技發(fā)展步伐，定期更新實驗?zāi)K，分層進行實驗教學(xué)。例如，實驗教學(xué)內(nèi)容可以分為三個層次：第一層次為基礎(chǔ)實驗教學(xué)。即教師示范，學(xué)生學(xué)習(xí)。第二層次為設(shè)計實驗教學(xué)。即教師給出設(shè)計實驗任務(wù)，學(xué)生通過分組討論，給出設(shè)計方案，然后教師對可行的實驗進行指導(dǎo)實驗。第三層次為創(chuàng)新實驗教學(xué)。即讓學(xué)生自主地對自己感興趣的方向或者科研熱點問題進行創(chuàng)新實驗設(shè)計，教師則以配合者的身份參與其中進行指導(dǎo)。這樣，用逐步遞進的方式來進行的實驗教學(xué)，既可以鍛煉學(xué)生的動手實踐能力，同時又以開放式探究問題的方法，激發(fā)了學(xué)生的自主創(chuàng)新意識，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。傳統(tǒng)教育模式的目標，都是應(yīng)試教育。教學(xué)內(nèi)容也以此為基礎(chǔ)，將知識點反復(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，全力改革教學(xué)內(nèi)容，以人為本，以滿足社會發(fā)展的實用性為基準。這就要求教師堅持從學(xué)生的角度出發(fā)，切實通過改革教學(xué)內(nèi)容，激發(fā)學(xué)生的自主意識。例如，在課程教學(xué)講授理論知識的同時，通過生活中的實例，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。在實驗教學(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)狀和亟待解決的問題，以期讓學(xué)生的創(chuàng)新思維得到啟發(fā)，明確目標，達到實驗教學(xué)的效果。

三、結(jié)語

課程教學(xué)本身就像一門藝術(shù)，而《電力電子技術(shù)》這門課程的教學(xué)，就是需要極高造詣方能領(lǐng)悟的藝術(shù)。想要上好這門課，真正地培養(yǎng)出對社會發(fā)展有用的實力應(yīng)用型人才，就必須認真地、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)知識清晰扎實、創(chuàng)新能力過硬以及擁有出眾工程實踐能力的應(yīng)用型人才，為社會主義社會建設(shè)貢獻力量。

作者:羅瑞鴻 單位:河池學(xué)院物理與機電工程學(xué)院

參考文獻：

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

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

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

篇4

一、“電力電子技術(shù)”課程實踐教學(xué)體系

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

1“.電力電子技術(shù)”課程實驗

課程實驗是整個體系的基礎(chǔ)階段，是培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新能力和實踐能力的最起碼的條件。課程實驗包括驗證性實驗、設(shè)計性實驗和研究性實驗，主要是鍛煉學(xué)生應(yīng)用所學(xué)的電力電子理論知識驗證電力電子主電路、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、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)實驗?zāi)芰Α榱烁玫劐憻拰W(xué)生的創(chuàng)新能力和實踐能力，我們采取的措施一是在實驗項目中增加設(shè)計性實驗項目的比例，使其達到50%，二是大膽嘗試研究性實驗教學(xué)方法。研究性實驗教學(xué)根據(jù)“電力電子技術(shù)”課程教學(xué)大綱要求，根據(jù)課程實驗課時要求，讓學(xué)生完成規(guī)定的研究性實驗項目。研究性實驗項目跟一般的驗證性實驗項目相比有著本質(zhì)的區(qū)別，著重鍛煉學(xué)生發(fā)現(xiàn)問題、分析問題和解決問題的能力，達到培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新能力和實踐能力的目的。研究性實驗項目可以單獨完成，也可以和其他學(xué)生組成小組共同完成。完成后必須撰寫實驗研究報告并答辯。

2“.電力電子技術(shù)”課程設(shè)計

課程設(shè)計是實踐教學(xué)體系的提高階段，主要是鍛煉學(xué)生在課程實驗的基礎(chǔ)上綜合應(yīng)用所學(xué)的電力電子技術(shù)設(shè)計某種實際的電力電子應(yīng)用電路（電力電子裝置）或驅(qū)動電路、控制電路。設(shè)計內(nèi)容包括電路拓撲結(jié)構(gòu)的選擇、功率開關(guān)器件的選型與參數(shù)計算、控制電路設(shè)計、驅(qū)動電路設(shè)計和保護電路設(shè)計等，為將來從事電力電子裝置的研究和開發(fā)奠定基礎(chǔ)。根據(jù)需要，我們給學(xué)生課程設(shè)計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)計及器件選型與參數(shù)計算、PWM控制電路設(shè)計、驅(qū)動電路設(shè)計和保護電路設(shè)計，同時要求學(xué)生能熟練應(yīng)用PSIM和MATLAB等仿真軟件對所設(shè)計的電力電子主電路、控制電路和保護電路進行仿真分析。通過課程設(shè)計讓學(xué)生具備“方案論證—理論分析—仿真分析—參數(shù)計算—器件選型—實驗驗證”的電力電子裝置設(shè)計能力。

3“.電力電子技術(shù)”學(xué)生科研

學(xué)生科研就是積極鼓勵學(xué)生申報電力電子技術(shù)類科研課題，帶著問題去學(xué)習(xí)、去探索，鍛煉學(xué)生的文獻查閱能力、應(yīng)用電力電子技術(shù)解決實際問題的能力等，從理論和實踐兩個方面全面提升學(xué)生的實踐能力和創(chuàng)新能力。學(xué)生科研的主要途徑就是申報各級各類大學(xué)生科研項目，如湖南省大學(xué)生研究性學(xué)習(xí)和創(chuàng)新性實驗計劃項目、邵陽學(xué)院學(xué)生科研項目等。我們鼓勵并資助大學(xué)生開展研究性學(xué)習(xí)和創(chuàng)新性實驗計劃項目，從項目的實施與管理、資助條件與項目申報、項目結(jié)題與獎勵等幾個方面對大學(xué)生申報項目進行管理。到目前為止，電氣工程及其自動化專業(yè)學(xué)生已獲得湖南省大學(xué)生研究性學(xué)習(xí)和創(chuàng)新性實驗計劃項目4項、獲得校級大學(xué)生科研立項項目2項。這些項目均以電力電子裝置的設(shè)計與實驗為研究內(nèi)容。通過這些項目的研究，學(xué)生發(fā)表學(xué)術(shù)論文8篇、獲得軟件著作權(quán)3項。

4“.電力電子技術(shù)”教師科研

除了學(xué)生自己申報各級大學(xué)生研究性學(xué)習(xí)和創(chuàng)新性實驗計劃項目外，同時積極引導(dǎo)學(xué)生參與教師與電力電子技術(shù)相關(guān)的科研課題，進一步培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新意識和創(chuàng)新能力。在鍛煉創(chuàng)新能力和實踐動手能力的過程當(dāng)中，要結(jié)合學(xué)生具體的研究課題進行專題培訓(xùn)。主要是讓學(xué)生通過閱讀相關(guān)專著、文獻等掌握所研究課題的發(fā)展情況及最新進展。目前，學(xué)生已經(jīng)參與到湖南省自然科學(xué)基金項目“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)秀青年項目“基于并聯(lián)補償?shù)呐潆娋W(wǎng)電能質(zhì)量控制技術(shù)研究”等多項電力電子研究課題當(dāng)中，學(xué)生的畢業(yè)設(shè)計課題、申報的科研項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)”課程實踐教學(xué)體系在電氣工程系實踐三年多來，成績顯著，學(xué)生在電力電子技術(shù)方面的實踐能力和創(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)新性實驗計劃項目4項，獲得校級大學(xué)生科研立項項目2項，獲得校級優(yōu)秀畢業(yè)設(shè)計（論文）3篇，學(xué)生參與開發(fā)70kvar微機型低壓動態(tài)靜止無功補償裝置和50kvar新型靜止無功補償裝置各一套，發(fā)表電力電子學(xué)術(shù)論文8篇，獲得國家實用新型專利1項，獲得軟件著作權(quán)3項，實現(xiàn)了我校電氣工程系電氣工程及其自動化專業(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，我們將進一步完善“電力電子技術(shù)”課程實踐教學(xué)體系，進而推廣所取得的成果。

篇5

國內(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)筆者所在上海電機學(xué)院（以下簡稱“我校”）的實際情況來確定的。我校的“電力電子技術(shù)”課程是這樣設(shè)置的：普通班級共64學(xué)時，其中理論58學(xué)時、實驗6學(xué)時，而人才實驗創(chuàng)新實驗區(qū)試點班級設(shè)置的“電力電子技術(shù)”課程共64學(xué)時，其中理論48學(xué)時、實驗16學(xué)時。人才實驗創(chuàng)新實驗區(qū)試點班級的教學(xué)模式應(yīng)以不刪減教學(xué)內(nèi)容、不增加學(xué)時以及契合我校學(xué)生實際情況為前提，因此，仿真軟件必須具有易學(xué)易用、運算快速等特點，同時結(jié)合我校學(xué)生在學(xué)習(xí)高等數(shù)學(xué)時已經(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，是進行電力電子系統(tǒng)仿真的理想工具，SimPowerSystem模型庫中包含了常用的電源模塊、電力電子器件模塊等。通過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)活動中的應(yīng)用

利用MATLAB/Simulink軟件能夠非常容易地構(gòu)建與實際相符合的教學(xué)場景。教師在教學(xué)中引入仿真軟件，在講授基本變流理論時，利用MATLAB/SIMLINK軟件構(gòu)建電力電子電路進行仿真演示，電力電子變換與控制領(lǐng)域所遇到的多數(shù)典型開關(guān)電路均可建立仿真模型，通過對模型的仿真，可直觀展示各種參數(shù)變化對電路波形圖的影響以及數(shù)值計算，以便學(xué)生全面準確理解教學(xué)內(nèi)容，可以為教學(xué)現(xiàn)場營造一種真實的電力電子電路工作場景，既具體又生動。除此以外，還可以利用軟件提供的參數(shù)設(shè)置功能，通過改變器件參數(shù)值，學(xué)生在學(xué)習(xí)的時候，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)果相對比。同時，在電路仿真時，可以模擬各種電力電子器件故障，如開路、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，同時將學(xué)習(xí)活動情境化、趣味化，這大大加深了學(xué)生對所學(xué)知識的理解，使學(xué)生能夠?qū)㈦[性的理論知識轉(zhuǎn)化為顯性的技能。在教學(xué)設(shè)計上，教學(xué)初期，剛剛講授電路變換時，學(xué)生初次接觸，實際的感觀并不多，對電路電壓、電流波形、管子的切換、工作原理等理解有些困難，需要構(gòu)建一個與實際相符合的情境，并且學(xué)生對MATLAB仿真軟件的應(yīng)用還不熟練，需要在課堂上現(xiàn)場建立仿真模型。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）建立一個仿真模型的新文件。從MATLAB窗口進入Simulink環(huán)境有三種方式，我們選擇其中一種：在MATLAB的菜單欄上點擊File，選擇New，再在彈出菜單中選擇Model，這時出現(xiàn)一個空白的仿真平臺，在這個平臺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擊圖標調(diào)出模型庫瀏覽器，找到Simulink／PowerSystem的模型窗口，在模型庫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)是保證仿真準確和順利進行的重要一步。有些參數(shù)由仿真任務(wù)決定，如電壓、電流等，有些參數(shù)是需要通過仿真來確定的。設(shè)置模型參數(shù)可以雙擊模塊圖標彈出參數(shù)設(shè)置對話框，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，在彈出的對話框中設(shè)置的項目很多，主要有開始時間、終止時間、仿真類型等。在參數(shù)設(shè)置完畢后即可以開始仿真。在菜單Simulation下選擇Start，立即開始仿真，若要中途停止仿真可以選擇Stop。在仿真計算完成后即可以通過示波器來觀察仿真的結(jié)果。在需要觀察的點上放置示波器，雙擊示波器圖標，即彈出示波器窗口顯示輸出波形，同時在Display模塊可以看到輸出電壓的平均值。以下是不同負載時的仿真波形圖。（1）Rd負載時的仿真波形。如圖2所示為控制角α=60°單相半控橋式整流電路電阻負載時二次側(cè)電壓、觸發(fā)脈沖、負載的電壓和電流及管子VT1兩端的電壓波形。（2）Rd+Ld負載時的仿真波形。研究阻感性負載時電路工作情況，只需重新設(shè)置負載參數(shù)。再次啟動仿真，在單相半控整流電路中，阻感性負載時電路的二次側(cè)電壓、觸發(fā)脈沖、負載的電壓以及管子二端的電壓波形都同阻性負載時相同，如圖2所示。與阻性負載不同的是負載電流波形不同，阻性負載時負載電流波形為斷續(xù)的，而阻感負載時負載電流的波形為連續(xù)的。（3）失控時的仿真。在研究單相半控橋式整流電路電阻電感負載時，當(dāng)觸發(fā)脈沖丟失會發(fā)生失控現(xiàn)象，只需斷開一個觸發(fā)脈沖，再次啟動仿真，得到如圖3所示波形。通過這樣一個過程，使學(xué)生在腦海里深深留下了電路的各點波形形狀，電壓波形為什么會變化，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應(yīng)關(guān)系？怎樣的情況下發(fā)生失控，失控時電路的工作情況又是如何？引導(dǎo)學(xué)生自然地進入單相半控橋式整流電路的知識學(xué)習(xí)。在教學(xué)過程的中后期，學(xué)生已經(jīng)熟悉MATLAB/Simulink軟件使用，就不必在課堂上現(xiàn)場建立電路的仿真模型。為了節(jié)約時間，把《電力電子技術(shù)》教材各個電路的仿真模型都事先建好備用，當(dāng)講解到哪個電路時就可以運行這個模型，改變參數(shù)看電路仿真結(jié)果。通過這樣一個環(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課程。

三、MATLAB/Simulink軟件在實驗教學(xué)活動中的應(yīng)用

傳統(tǒng)本科電力電子技術(shù)實驗大都依托實驗平臺進行，實驗平臺的優(yōu)點是安全、方便管理。但是依托實驗平臺進行的實驗基本都屬于演示性或驗證性實驗，硬件實驗條件很難覆蓋知識點的各個方面，動手能力提高較慢，同時，學(xué)生誤操作多、實驗裝置損壞較嚴重，而且出現(xiàn)問題不知道如何分析解決，只能等老師來解決[4]，其主要原因是學(xué)生對所學(xué)知識掌握不夠以及對實驗臺和操作缺少感性認識，直接導(dǎo)致誤操作，學(xué)生應(yīng)掌握的知識和應(yīng)具備的能力沒能落到實處。同時實驗基本上局限于對教材中部分理論的驗證，不能很好地與實際應(yīng)用相聯(lián)系，這使得教學(xué)工作比工程實際滯后很多，不能充分實現(xiàn)技術(shù)應(yīng)用型本科人才的培養(yǎng)目標，對于學(xué)生能力的培養(yǎng)和將來的就業(yè)很不利。因此，我們在實踐教學(xué)中采用實物實驗與虛擬實驗技術(shù)手段相結(jié)合的模式，即先仿真實驗后實物實驗的雙實驗環(huán)節(jié)。在實驗教學(xué)環(huán)節(jié)上，依托實驗平臺進行，每章精選出1-2個實驗作為必做實驗教學(xué)內(nèi)容，使學(xué)生通過做這些實驗，熟悉并掌握實驗設(shè)備及儀器儀表的使用方法，在掌握理論知識的基礎(chǔ)上進行實驗，各種電力電子器件的性能特性、各種應(yīng)用電路的工作過程及技術(shù)指標也通過實驗得以驗證。同時，在現(xiàn)有條件的情況下，針對電力電子技術(shù)實驗中存在的問題，采用計算機模擬仿真的手段進行彌補，用MATLAB/Simlink仿真軟件對電力電子電路進行測試，根據(jù)教學(xué)內(nèi)容設(shè)計了相關(guān)的仿真實驗內(nèi)容（10個課外實驗），教師在課內(nèi)布置要完成的項目，每個項目給學(xué)生提出一個設(shè)計要求（如設(shè)計一個三相交流電到直流電的變換電路，給出這個直流電源的具體性能指標，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)計電路，并最終實現(xiàn)或仿真驗證），要求學(xué)生完成簡單的電路設(shè)計，實現(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。教師驗證結(jié)果，做到課內(nèi)和課外實驗相結(jié)合，充分發(fā)揮學(xué)生的主體作用，培養(yǎng)自信，調(diào)動了學(xué)生學(xué)習(xí)的主動性、積極性和創(chuàng)造性。同時，通過對實際電路的仿真分析，可進一步提高學(xué)生對電路的認識分析和創(chuàng)新能力，彌補實物實驗的不足。

四、結(jié)束語