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电力电子教学范文1
关键词：电力电子技术；例证法；仿真
引言
电力电子技术简言之就是应用于电力领域的电子技术，包括信息电子技术和电力电子技术两个主要分支，涵盖了电子学、电力学和控制技术三个学科。电力电子技术是电气工程及其自动化专业的专业基础课程，主要体系包括：电力电子器件、电力变换、控制技术三部分主要内容。电力电子器件从1957年美国通用公司发明第一个晶闸管开始，经过数十年的发展，从半控型到全控型，从小容量到大容量，从中低频到高频、超高频的发展历程。电力变换也称之为“变流技术”，实现了交直流的电力变换，具体包括：AC－DC、DC－AC、DC－DC、AC－AC，从而使电力电子技术得到广泛应用，是电力电子技术的核心部分。控制技术主要指电力电子装置采用的控制方式方法，最为常见的是相位控制、通断控制及软开关控制技术等。
1理论和实践教学现状
随着高校教学改革的深入，电力电子技术学时逐渐减少，理论教学通常停留在课堂教师讲解，学生被动接受的情况，很难唤起学生的学习热情和学习兴趣。实践教学通常停留在验证性实验为主的层面，主要完成对所学知识的验证，学生按部就班的按照指导书完成实验操作，而忽略了实验的原理、电路的工作原理，当实验环境稍有改动，则无所适从，达不到解决实际问题和提高专业技术水平的教学目的。如整流电路公式、输出波形的验证等，内容和形式单一。实体实验设备电压等级高，电流较大，而且极易损坏，很难达到实践教学的效果，因此迫切需要对理论和实践教学进行改革。
2理论教学改革
课程的知识体系如图1所示，采用预习仿真、例证等方法完成相应理论知识的讲解。
2．1例证法的应用
电力电子技术知识繁复，学生应熟练掌握电路的工作原理、波形分析、数量关系等知识，只枯燥的讲解理论，难以把学生的注意力凝聚起来，采用例证法是很有效的已知办法。以单相整流的基础电路半波整器为例，首先从简单的手机充电器入手，手机充电器是从城市电网（墙壁电源）当中获得交流电，通过整流器将交流电转化成直流电给手机电池充电的设备，再研究电路不同负载时的工作原理、波形分析、数量关系等知识点，讲解也就更显通俗易懂，从而完成靶向性教学。随着学习的深入就可以进一步研究如何缩短各种充电器的充电时间等。所谓的“充电5分，通话2小时”“快速充电”“护眼灯”“无线充电”等等也就不再神奇。从充电器到充电宝就引申出逆变和组合电路，为后续知识的讲解做出了形象的铺垫。
2．2仿真在理论教学中的应用
因为电力电子技术课程中有很多的波形分析内容，手工绘出的波形缺乏灵活性，所以在电力电子技术理论教学中，仿真的作用就尤为重要。利用仿真软件分析对电气工程及其自动化专业学生理解电路的工作原理及工作过程分析，定量计算等均有莫大的帮助。现今主要应用于电子电路的仿真软件有：通用软件MAT-LAB、通用仿真软件PSpice、通用仿真软件Saber、专业仿真软件PSIM等。如图2、图3所示单相半波整流电路的仿真。建议学生在课前完成电路的仿真，从而使学生掌握了电路的组成，了解电路的工作情况及相应的特性，从而为相应知识的学习打下坚实的感性基础。
3实践教学改革
电力电子技术的主要特征就是实践性很强，体现了实践教学体系与理论教学体系相互衔接和验证。
3．1实验项目的设置
实践教学分阶段、分层次设置，由简入繁，如整流电流设置单相和三相电路实验，其中单相为选做内容，三相整流电路（含触发电路）为必做内容；单相交流调压电路实验是基础为必做内容，而三相交流调压为设计性实验；斩波器只需完成简单的升降压斩波电路的实验等。增大设计性实验如灯光亮度调节装置、软启动器、直流电机调速系统、开关电源、功率因数校正等装置的设计与制作，提高了学生动手能力和专业素养。对于危险性比较大的实验，设置高端演示实验，如逆变实验，利用中频炉演示完成。
3．2模拟仿真实验
在实践教学中引入了MATLAB仿真软件，充分利用软件的功能，对电路的不同特性进行仿真。如PWM控制系统、交交变频调速系统等复杂的系统实验等。利用仿真软件的强大功能实现系统的优化和极端控制，有效地掌握系统的动静态特性，参数设计，达到控制要求，满足系统的性能指标。
3．3项目驱动等
根据电力电子技术课程特点及教学目标的要求，充分利用教师的科研项目、大学生科技竞赛、企业参观实习、运动控制系统课程设计等环节，实现对电力电子技术实践环节有益的补充。
4结语
电力电子技术课程通过在电气工程及其自动化专业几年的教学改革与实践，明确了教师指导，学生的主体地位，让学生自己结合实际应用，扩大视野，拓展思维，激发进一步探究的兴趣，促使学生主动掌握理论知识，应用理论知识，有效地提高了分析问题、解决问题的能力，达到了教学的目的和效果。
参考文献
1王兆安．电力电子技术［M］．北京：机械工业出版社，2013
2黄信兵．“项目驱动教学法”在电力电子技术课程改革中的应用与探索［J］．大学教育，2013（11）
3孙晓明．“电力电子与电机调速技术应用”课程教学改革与探索［J］．教育与教学研究，2016（1）
4陈宏．基于Matlab的电力电子技术课程的教学探索［J］．实验室科学，2013（1）
电力电子教学范文2
关键词：电力电子；教学改革；实践
电力电子技术是电力电子变换和控制技术的简称，是一门综合性的电子技术、控制技术和电力技术的新兴交叉学科，是自动化专业的一门重要的专业基础课。该课程总学时36学时，其中实验6学时，其课堂教学的最大特点就是电路图和波形图较多，实践性强。随着电力电子技术的不断发展，内容不断增加，如何在有限学时内获得最好的教学效果，使学生较好地掌握课程内容，并培养学生的工程实践能力和创新精神，增强学生的学习兴趣，是一项急需解决的问题。本人从教学内容、教学方法，教学手段，实践环节，教学研究等几方面对该课程的教学改革进行了探索。
一、课程的重点、难点
1、课程的重点
各类电力电子器件的通断控制特性、四类基本电力电子开关电路拓扑结构、实现电力电子变换和电力电子补偿控制的原理、电力电子变换的过程中运行参数的变化及实时控制特性、输入输出电流电压波形分析。
2、课程的难点
电力电子电路种类繁多，当电路中含多个开关器件时电路的运行模态较多，且理解电力电子电路特性时常常要从s级、ms级和us级等不同时间尺度人手，因此学生学习时容易被本门课程表面的繁杂所迷惑，甚至感到无所适从。而且本门课程实践性很强，学生在课程学习时难以将所学知识与实践相结合。
二、调整教学内容
1、优化课程内容
晶闸管是半控型器件的代表，在20世纪90年代前期，应用范围相当广泛。但从20世纪80年代初，以P-MOS-FET和IGBT为代表的全控型器件发展迅速，目前已经成为电力电子领域的核心器件，这影响到主电路拓扑结构、控制方法，也同样影响电力电子技术课程的教学。在教学过程中，将半控型器件的相关内容删减，介绍全控型器件的特性，由全控型器件组成的斩波器、逆变器、变频器。压缩和删减一些已过时或在实际工程中应用较少的器件和电路。例如在整流电路章节中晶闸管直流电动机系统，原来它是可控整流装置的主要用途之一，但目前已由全控型器件构成的PWM脉宽调制电路所取代，因此在授课时就简单介绍。在删减晶闸管教学的同时，必须强化全控型器件及电路、控制方法的教学。
在课程内容上，将电力电子技术的内容分为有机的几个部分，提出了新的课程内容设置思路，即以电力电子开关器件为核心、以四类基本变换器和两种控制方法为基础、以四类应用为目标，兼顾当前技术发展，这种内容设置方法有利于学生掌握课程核心内容。
在器件学习中，就着重指出全控型尤其是电压型全控器件的优点，让学生知道全控器件制造工艺的发展决定电力电子的发展。在讲授斩波电路和逆变电路时，要以全控器件为基础。对脉宽调制PWM控制技术这一章要重点讲解，指出正是采用了全控器件才得以使这一技术得到大量应用，成为电力电子的核心技术，是电力电子技术的一场革命。另外结合应用，要加强交直交变频和直流开关电源的教学。
2、适当增加最新技术的教学
由于电力半导体器件和微电子半导体器件日新月异的发展，电力电子技术每隔不久便有一个新飞跃，其应用领域也在不断扩大。要及时传授该学科的前沿知识、介绍其发展趋势，使学生对该学科有一个清晰的认识。如对当前电力电子最新应用：矩阵式交一交变换器、电网谐波抑制技术、功率因数提升技术等内容作较为详细的介绍。另外，应加强理论联系实际，介绍一些和生活息息相关的应用，如电子镇流器，增加学生的见识，提高他们的学习兴趣。
三、改进教学方法和手段
1、培养学生的主动性，提高学习兴趣
从第一节课开始，通过大量的图片，演示了电力电子的多种应用，包括工业生产、交通运输、电力系统、家用电器、航天飞行器等。通过这些生动的实例，使学生明白电力电子其实就在身边。这门课的内容不是空洞的理论，而是与实际紧密结合的。在讲授DC-DC变换器时，与直流开关电源结合起来，并制作了小功率Buck变换器样机。演示时调节占空比，观察输出电压，学生印象深刻。此外，还向学生推荐阅读相关的期刊，并精选了几篇文章让学生仔细阅读。这些文章从理论分析、电路设计、控制系统设计到仿真和实验验证都比较完整，内容具备典型性，让学生初步了解电力电子科研和最新发展的动态。这些措施改变了以往学生被动接受的状态，学生对这门课的兴趣大大提高，学习有了主动性。
2、利用现代化教学手段，改善教学效果
近年来，多媒体教学逐渐代替了板书成为主流课堂教学手段，那么这种静态的演示文稿却还不能吸引学生。如何有效地利用多媒体手段，将枯燥的分析变得生动，也是该课程教学中一个棘手的问题。具体对于电力电子技术课程，方法是使图形、波形动起来。采用了相对易用的软件Matlab/Simulink。软件中有完善的电力电子工具包SimPow-ersystem，其中有各种器件、电源、负载、测量和波形显示元件等，可以搭建教材中的各种电路。在课堂上演示给学生，且可以方便地修改电路的参数。为了使演示界面更友好，我们在课下制作flash课件，可进一步丰富教学资源。采用这些方法后，大大改善了课堂讲授效果。
四、加强实践环节
在学校的大力支持下，近年来实验教学从教学思想、实验教学管理和教学条件上都有了很大改进，正在由演示性、验证性实验向设计性和创新性实验发展，由封闭实验室管理向开放管理发展，由单一的电力电子实验向综合性实验发展，由教师主导进行实验向发挥学生自主性发展。
调整实验的内容，保证实验的先进性、代表性和方向性实验内容，首先要考虑理论教学的进度及其知识的难点和重点，以利于学生对基本理论、基本原理的掌握；其次要对原有的实验内容进行筛选、补充、综合，减少验证性实验，多开一些综合性、设计性实验。对电力电子技术实验，保留原有的晶闸管整流、逆变的验证性实验，使学生对本课程的应用有初步认识，对直流斩波、交一交变换以及PWM控制技术部分的实验，则可开出设计型实验，由教师给出电路参数，由学生自行设计主电路，选择器件及其驱动电路、保护电路，进而完成实验，培养学生分析问题，解决问题的能力。
五、结束语
电力电子教学范文3
但是,随着学生人数的增加,实验设备的更新速度明显无法满足企业对于高职院校毕业生能力的要求,同时在进行实验教学过程中实验项目的选择图1TKDD-1电力电子技术及电机控制实验装置还不能完全满足现行教学的需求,能够开设的实验数量少且较简单;实验教学中通常采用缩小功率的系统进行模拟分析,往往会使实验结果产生较大误差;随着时间的推移,实验设备逐渐老化,在实际操作中容易受接触不良等因素的干扰,使实验结果与理论分析不符甚至出现异常现象;有些实验因在高压下进行,还存在一定的危险性。基于MATLAB的计算机仿真技术已在许多本科院校有了相当成熟的应用,并已取得了良好的教学效果。然而,对于侧重培养学生实践及动手操作能力的高职院校而言,多数实验是基于现场实验装置进行的,计算机仿真技术尚未引起足够的重视。针对这一现象,提出将基于MATLAB的计算机仿真技术引入高职院校电力电子技术课程实验教学环节的过程中。
1案例分析
教学中一般采用的教学模式为:电路原理分析-电路关键参数的设计-电路仿真-仿真结果分析讨论-总结电路的特点及各参数对电路的影响[3]。
1•1单相交流调压电路
单相交流调压电路是把两个晶闸管反向并联后串联在交流电路中,通过对晶闸管的控制来控制交流电力的控制电路。广泛应用于灯光控制(如调光台灯和舞台灯光控制)、异步电动机的软启动、异步电动机的调速、供电系统中无功功率的连续调节等诸多领域。在进行单相交流调压电路的教学过程中,由于课本仅给出了如图2所示的电路构成[4],学生对此缺乏感性认识,课堂教学效果欠佳。而在进行实验调试的过程中,又往往会出现控制角α的调节不准而导致实验效果不佳的问题,使学生对电路的理解不准甚至干脆无法理解。使教师讲得费力、学生听得费神,无法获得良好的教学效果。针对这一问题,引入基于MATLAB的虚拟实验室进行计算机仿真以确保教学的有效性,使学生一改往日“上课听听、作业抄抄、考试突击”的被动学习为“勤动脑、肯动手、敢提问、会分析、能解决”的主动学习[5],同时,对学生学习兴趣的提高起到了有力的推动作用。以下从构筑电路、参数设置及仿真比较方面分析不同负载、不同电路状态时的输出结果,以增强学生对知识内在联系的把握及认识,培养其创新意识。1•1•1带电阻性负载的仿真串联RLC模块中参数设置为R=45Ω,L=0H,C=inf(无穷大)。仿真结果如图4所示。
1•1•2带电阻电感性负载的仿真
串联RLC模块中参数设置为R=45Ω,L=0•1H,C=inf。仿真结果如图5所示。
1•2三相正弦波脉宽调制变频电路
三相正弦波脉宽调制变频原理如图6所示[4]。在实际工程试验过程中,由于该电路接线复杂,并对示波器有较高要求,因此不得不借助计算机虚拟实验室来实现波形及参数的观测与调节。三相正弦波脉宽调制变频电路的系统是由直流电源、给定信号、同步脉冲触发器、IGBT逆变桥及负载等部分组成的。由于篇幅限制,系统建模和模型参数设置不再赘述。仿真结果如图7所示。在仿真过程中,学生通过自主地合理改变系统模块参数不仅对系统有了更深刻的理解,同时也对各参数对系统的影响有了更加明确的把握,更进一步提高了学生学习新知识、新技能的积极性和主动性,教学效果明显提高,并为进一步学习和工作打下了良好的基础。
电力电子教学范文4
高校电类专业中，电力电子技术是自动化、电气工程及其自动化、电子信息工程等多个专业的重要技术基础课程。该门课程涉及电力电子器件、电力电子主电路及控制电路，集电力技术、电子技术和自动控制技术为一体，具有非常广泛的应用前景[1-2]。
电力电子技术课程具有很强的综合性和实践性，因此在教学过程中十分重视对各种电力电子电路的工作原理及电压、电流的波形分析，这样能够更加深入的理解电力电子器件的开关特性[3-4]。由于电力电子技术课程中将包含整流电路、逆变电路、直流-直流变流电路和交流-交流变流电路，同时又有各种不同负载分析，如电阻性负载、阻感性负载及反电动势负载等，在此基础上又包含相应的参数计算，如直流电压、电流平均值、交流电压、电流有效值等[5-6]，因此在该门课程的教学及学习过程中主要存在如下几点问题：
（1）教学过程中由于课时的限制，教师不能在黑板上手工绘制和讲解全部电路波形，而是大量采用幻灯片方式教学，造成学生不易理解。
（2）学习过程中由于各种变换电路知识点较多，因此会让学生感觉到电路非常繁琐，分析非常抽象，并从思想上认为课程不好学。
（3）实验学时不足，使学生对电力电子器件性能及电力电子电路的应用不能有更为深入的认识。
以上问题均反映出教学手段及教学设计上存在不足，因此本文提出以仿真教学模式为主，同时配合传统黑板手工波形绘制与计算分析为辅的复合型教学模式，不仅可以大大提高教学效率、教学效果，同时可以帮助学生提高学习兴趣、增强自主学习能力，使得更为深入理解电力电子技术课程的学习内容。该种教学模式的深入开展，对电力电子技术课程设计、相关毕业设计以及开放性实验和创新实验是非常有益的。
一、电力电子技术仿真教学改革
电力电子技术课程内容量大、知识点多、既有理论分析又有实际电路应用。以我校自动化专业为例，采用王兆安老师主编的《电力电子技术》第五版教材，课程内容将涉及电力电子器件、电力电子电路（AC-DC整流电路、DC-AC逆变电路、DC-DC直流-直流变流电路、AC-AC交流-交流变流电路）及电路控制技术（PWM、软开关），课时安排为56学时，其中8学时为实验教学。在48学时的理论教学内容中，除绪论、习题课和总复习占4学时外，电力电子器件占4学时，电力电子电路占34学时，PWM控制与软开关技术占6学时。由上可见，电力电子电路占理论教学学时的70%，但是该部分的实际教学内容非常多，以整流电路部分为例，将主要涉及到两大类（单相整流、三相整流）、四小类（单相半波整流、单相桥式整流、三相半波整流、三相桥式整流）、三种负载（电阻性、阻感性、反电动势）及多种电路变换形式（如带续流二极管），其中每种电路还要分析不同触发角（如30度、60度、90度、120度等）控制下的电路工作原理、电压和电流波形图（如负载直流电压、负载直流电流、晶闸管承受电压、晶闸管流过电流、交流电流等）、电量参数计算（如直流平均值、交流有效值）。如此复杂的电路教学过程，若仅靠传统黑板板书及幻灯片教学模式进行讲解，将不能在有限的课时时间内，既完成教学内容，又让学生深入理解各种电路的工作过程，其结果是学生没能抓住电力电子电路学习的根本，不具有分析和设计电力电子电路的能力。
电力电子技术的仿真教学改革就是要改变上述由于教学内容多、课程内容复杂、课时分配少而带来的教学和学习问题，其改革的内容就是在有效的教学时间内，通过仿真软件搭建电力电子电路并进行仿真波形分析与工作原理讲解的教学模式，该模式不仅能把教学基本内容讲授清楚，同时能大大提高学生对课程教学重点与教学难点的理解和把握，达到事半功倍的效果。
仿真教学改革中采用MATLAB仿真软件，其中的电力系统模型库包含电源模块库、电器元件模块库、电机模块库、电力电子元件模块库、连接件模块库、测量仪器模块库和其他电气模块库。通过使用Simulink模块库组成电力电子控制电路，使用电力系统模块库组成电力电子主电路和驱动电路，可以较为容易的分析和设计更为复杂的电力电子电路，可以深入的研究和观察电力电子电路的动态响应和稳态响应。
二、仿真教学过程实例分析
由于电力电子技术课程中的各种电路形式复杂多样，因此以三相桥式全控整流电路为例，来说明电力电子技术的仿真教学过程。三相桥式全控整流电路在工业生产中具有重要位置，大量用于电解、电镀、直流电机传动、励磁等场合，因此该电路是电力电子技术课程的重点内容。
三相桥式全控整流电路为如上所述教材的3.2.2节内容，主要包括电路原理图、电阻性负载、阻感性负载工作情况三部分内容。该节课程的知识目标定位于掌握三相桥式全控整流电路的组成、特点及应用，理解三相桥式全控整流电路的工作原理；能力目标定位于能够根据电路图搭建相应电路并进行测量，同时能够根据任务要求开展相关实验。该节课程的仿真教学过程中首先让学生掌握电路结构，然后针对不同负载情况下，让学生理解工作原理并学会波形分析及参数定量计算，最后结合“自动控制原理”及“电机学”课程相关内容，给出仿真实验任务，目的让学生逐步进入状态，逐步掌握学习这门课的方法，下面给出仿真教学中需要注意的教学重点，其它教学部分可参考相应教材，这里不再赘述。
1.三相桥式全控整流电路结构
该部分首先介绍三相桥式全控整流电路是目前应用最广泛的整流电路，它区别于单相整流与三相半波整流，具有功率大、直流脉动小等优点，同时采用幻灯片播放实际应用案例的形式，来增强学生对该部分内容的感性认识，并提高学生的学习兴趣。其次，介绍该电路中包含六个晶闸管元件，是目前学习中器件最多的电路，需要学生们认真理解六个晶闸管器件的触发工作过程。再次，采用MATLAB仿真软件搭建三相桥式全控整流电路原理图，如图1所示。
搭建的过程中，一定要强调以下几点：①晶闸管器件编号务必为共阴极组内VT1、VT3、VT5，共阳极组内VT4、VT6、VT2；②晶闸管门极触发脉冲顺序务必为VT1-VT6；③晶闸管触发脉冲相位间隔60度。
2.带电阻性负载情况分析
前面讲解完三相桥式全控整流电路搭建后，真正进入到电路工作原理、波形分析及定量计算部分。进一步完善上面仿真电路原理图，将负载选择为电阻性负载，并增加若干示波器观察点，其中三相电源设置为幅值100V、频率50Hz，电阻负载2Ω，仿真参数设置为仿真起始时间0.0s，结束时间0.1s，算法选择ode23tb。
带电阻性负载情况下的教学重点为：①不同触发角下的波形分析；②负载电流的连续与断续分析；③晶闸管的单触发脉冲与双触发脉冲形式。其中难点内容为连续与断续状态下的脉冲形式。
首先通过仿真详细讲解30度触发角时的波形情况，要求学生在给定电源条件下能够正确理解触发脉冲、直流负载电压、直流负载电流、晶闸管承受电压和交流电源电流的波形，具体如图2所示。讲授过程中需要注意：①触发角的触发时刻，由于三相整流电路的自然换相点对应A相电压波形的30度位置，因此30度触发角情况下的晶闸管VT1触发时刻为60度位置，换算成时间为0.0033s；②将整个电源周期分成6段，每段先确定6个晶闸管的导通与关断状态，再分析其他电量；③特别注意强调线电压波形及波形画法。
然后，利用仿真教学的优势进一步讲解如上教学重点要求，如图3所示为60度和90度触发角下的晶闸管触发脉冲情况和直流输出电压波形情况。图中可以清楚的看到60度触发角为负载电压和电流连续与断续的临界点，90度触发角时清楚的看到负载电流为断续状态，同时各个触发脉冲为保证电流断续下正常工作而变成双触发脉冲形式。
为了让学生能够更深入的理解电阻性负载时的工作情况，在仿真教学过程中，可以采取更小的脉冲角度间隔对多个触发角进行多次仿真，这样更能深入理解随着触发角的增加，直流负载电压不断降低的过程。
3.带阻感性负载情况分析
当三相桥式全控整流电路带阻感性负载工作时，其特点就是能保证负载电流续流而不出现断续的状态，因此该部分的教学重点为：①让学生能够清楚的理解整个移相范围内负载电流总是连续的工作状态；②由于电感的作用，负载电压会出现负的部分；③大电感状态下，负载电流近似为一条直线。图4为触发角为90度时三相桥式全控整流电路的波形情况，与图3中触发角为90度情况进行对比，可以清楚的看出阻感性负载时的直流负载电压波形既有正向波形，又有负向波形，负载电流波形始终处于连续状态，同时还可以通过仿真教学清楚的展示电感为5mH和200mH时的直流电流波形，其中5mH时电流波形脉动较大，而200mH时电流波形脉动较小，近似为一条直线，这也充分说明当电感值为200mH时，感抗相对于阻抗来说充分大。
4.仿真实验任务：直流电机闭环调速系统
完成如上规定的仿真教学任务后，可以给学生布置相应的仿真实验任务，结合直流电机原理和闭环控制原理，安排直流电机闭环调速系统的仿真实验，可以安排在实验课中完成或课后自行完成。仿真实验任务如下：
（1）仿真参数设置：仿真起始时间0.0s，结束时间5s，算法选择ode23tb。
（2）系统要求跟踪恒值速度给定500r/min。
（3）转速调节器设定为比例控制，要求分析不同负载转矩、不同转速比例调节下的电机电压、电流和转速波形。
这里给出用于教学参考的系统仿真结构图及电机电压和电流波形，如图5和图6所示。由于直流电机为阻感性负载，因此通过仿真实验可以更深入的认识阻感性负载下的三相桥式全控整流电路的工作过程，直流负载电压即电机供电电压有正负波形，直流负载电流即电机电枢电流为连续状态且近似为一条直线，转速波形由学生在仿真实验中自行观察。
电力电子教学范文5
关键词:电力电子技术；教学内容；教学方法；课程改革
高职院校教学的主要目的是教授学生能力，让学生在毕业后即可迅速投入工作，从而为人力市场源源不断地供应技术型的人才。而电力电子工程作为电气工程及其自动化专业的基础课程，不仅适用范围较广，也是相关高素质技能型专门人才必须掌握的一门课程。传统的高职电力电子技术教学大多沿用的是本科的教学形式，没有体现高职教学的特色，也没有达到高职教学应有的目标。
1目前教学中存在的问题
1.1教学内容陈旧
科技的发展导致电力电子相关技术更新较快，是很多高职院校的教材却没有跟上科技发展的脚步，甚至仍以半控型器件晶闸管为核心器件搭建电路，而事实上在工业中都使用的是功率MOSFET和IG-BT等全控型器件为主流器件，整个电路的结构都发生了重大的变化。此外，由于教学内容过于偏向本科，在教材中对电子电力器械的内部结构以及运行原理介绍较多，而高职学生更多的是需要对元器件的运用能力。由于电力电子电路的种类繁多，很多教材都难以将其进行系统的归纳，不同章节之间完全没有衔接，这就导致学生在学习这些章节的时候难以对新的知识进行理解。教学内容的陈旧以及科学分类的缺乏使得学生很难成长为高素质高技能型应用人才。
1.2教学方法单一
电力电子技术中很多内容都是比较抽象的，如晶闸管整流及其逆变电路、交流调压电路等，这些内容仅仅依靠传统的口述加板书是无法加以展现的，如果学生理解能力有限，教师再怎么去努力也是徒劳的。虽然有的学校可能会进行多媒体的教学，但是学生对电力电子电路的实际构建过程和工作过程缺少形象直观的了解，仅仅依靠教学是达不到这个要求的。学生想要掌握实际应用电力电子产品的能力，就必须进行工程实际体验，而实践教学恰恰是高职电力电子技术教学的薄弱之处。
1.3实践环节薄弱
对于技术型人才来讲，实践教学的价值远比理论教学来得重要。但是在相当多的高职院校中，电力电子技术教学都是以理论教学为主，实践教学占的课时很少，可能学生能够运用一些基础的电力电子电路，但是真正要想对相关电气元件进行灵活的运用，学生远达不到这个要求。这就导致有的高职院校虽然具备了功能强大的实验设备，但是却没有发挥应有的作用。当前电力电子产品的更迭比较快，而学校的实训基地的资源又是有限的，因此高职院校更多的应该考虑的是加强校企合作，以此来增强学生的实践能力。
2课程改革的探索和思考
2.1整合和更新教学内容
教学内容和课程体系的改革是教学改革的重难点，特别是在当前电子电力技术不断发展的当下，教学内容的更新速度很难跟得上各种新型电力电子设备的推广速度，因而当前高职电力电子技术教学对教师知识面的要求更高，需要教师不断的整合和更新教学内容，做到与时俱进的教学。高职的目的是培养学生的能力，因此在教学的过程中一定要把握课程的核心，对于电子电力器件复杂的内部解构以及工作原理都可以一笔带过，这些复杂的公式推导过程对高职学生来讲，并没有什么意义，而对于电子电器元件的参数特性以及使用方法都要详细叙述，首先让学生在理论上掌握电子电气元件如何去使用。其次教学的内容要紧跟当前时代，自动化是当前工业发展的主流，在介绍这些电力电子元器件时应该选用能够代表当前实际应用水平的电路，如功率MOSFET、IGBT及其智能功率模块IPM进行讲述，这样才不至于让学生毕业后产生与社会脱节的现象。
2.2改革教学方法和手段
传统的本科式的讲授方法，对高职学生来讲并没有太大的作用，很少有学生能够凭借自己的能力来分析电力电子电路及其系统结构，因为三相交流电所带来的电路输出波形异常复杂，讲述如何去手动计算也没有太大的意义。而如果能够使用现代计算机仿真技术来进行电力电子电路的分析，则可以在短时间内就帮助学生理解整个知识架构，可以作为高职电力电子技术教学的重要手段。高职电力电子技术的仿真教学可以参见本科院校的课程，本科院校很多都是使用的基于MATLAB软件的电力电子电路仿真，从实践效果来看也相当的理想，因而不妨借鉴本科院校的教学方法和手段，让学生利用仿真电路来理解整个电子电路的架构和运行规律，或许能够在帮助学生理解的同时增强学生的学习兴趣。在技能培养上要采用层次化的方式，首先让学生通过基础实验来了解电子元器件的基本原理，然后利用综合实践来掌握电子电气电路的各部分电路功能和特征，再用综合实训来进一步加强学生的技能锻炼，能够独立完成电路的分析、制作、焊接和调试工作，最后使用现场教学来落实学生的实践能力，提前适应工作岗位的需求。
2.3扩充和创新实践环节
电力电子技术对于实践能力的要求较高，针对当前高职电力电子技术教学缺乏实践环节的情况，必须有效扩充和创新实践环节，利用实践来让学生所学到的理论知识得到验证，从而对电子电路知识有更深的了解。当前很多院校在电力电子技术实践环节上都只安排了基本的实验，对于高职学生来讲这些实验都过于简单，既没有起到提高学生相关能力的作用，又没有充分发挥现有实验设备的功能。高职院校可以保留基本的电力电子电路验证性实验，但是更多的是要基于现有的教学实验设备来开发设计综合性的设计实验项目，以此来增强学生对于电子电路的综合运用能力，在实践中巩固自身的知识，发展实际动手能力。而对于创新实践环节的考核上，高职电力电子技术教学也存在诸多的弊端，考核大多基于卷面分数，考核的结果也凸显不了学生的实际操作能力，这就很可能出现动手操作能力强的学生没有较好的卷面分数，而动手能力不强的学生依靠死记硬背却能够通过考核。在实践阶段的考核要根据学生的学习态度、作业情况、实践报告、实践操作考试等多方面来综合评定，这样才能够客观地评价学生的成绩，确保每个经过创新实践环节的学生都能够有良好的动手操作能力。而在电子电气技术不断更新的当下，仅仅依靠学校的实践基地是无法满足教学的需求的，学校应该加强与校外企业的联合建设，在教学过程中可以聘请校外企业的专业人员到课堂来讲授电气元件的操作和运行。也可以让学生到企业中去亲手实践和见证电力电子装置的运行情况，从而加深学生对课程的理解和印象。而对于表现优异的学生可以直接选择进入企业就业，无意进入企业就业的学生也拥有了较强的动手操作能力，有工作的资本。
3结语
当前我国的电子电力行业正处在飞速的发展中，需要大量的高素质技术性人才。虽然高职教学的目的就是为人力市场提供技术型人才，但是很多高职的电力电子技术教学都存在理论与现实脱节的情况，导致毕业的学生不能马上适应工作条件。对此高职院校有必要更新电力电子技术教学的内容，丰富教学方法，创新实践教学环节，从而让学生从书本上学习到的理论知识能够实际运用于生产之中。
作者:陈杰金 霍览宇 单位:湖南机电职业技术学院
参考文献：
[1]许纯昕,曹京生,贾君瑞等.CBE理念在高职电力电子技术课程教学改革中的应用[J].南通职业大学学报,2014(03):73-75.
电力电子教学范文6
《电力电子技术》是机电类专业的专业基础课。课程涉及到大量的电路分析，是一门与实践联系比较紧密的课程。逆向思维教学法是从果导因的逆向分析法。在逆向思维教学的基础上，为加强学生实际能力的培养，探索工学结合的教学模式，课程组结合课程教学特点，创建了“理论——实践——工程设计”一体化的教学模式。我们将教学过程分解为三个互相联系的模块，整个过程将理论教学、实训与实践、工程设计三大部分进行了一体化的组织设计，各个模块的有机衔接，教学组织过程依次展开。同时，根据教学内容，选择了灵活的教学方法，如现场教学、案例教学、项目驱动、真题实做等，构成一个学校——企业——社会贯通的现代教学链，加强了学生实际动手能力和创新能力的培养。从真正意义上实现了理论与实践互交互融和开放性教学，体现了工学结合特色。
二、加强课程建设，精心、合理选择教学内容
1.了解相关课程之间的分工。知识是相互联系、相互渗透的。在开课前，熟悉本课程与相关学科的联系，了解先修课“电路”和“电子技术基础”两门课程的教学情况和后续课“变频调速技术”的安排，处理好他们之间的关系，保持整个专业课程体系前后衔接，避免内容的重复和疏漏。例如“自关断器件”一章节，电子技术基础中已讲过小功率晶体管、场效应管的结构、原理、特性及应用。在本门课程中，对功率晶体管、功率场效应管应重点讲述其与小功率管的不同之处。对于晶闸管直流电动系统部分，重点应在整流、有源逆变两种状态下，电流连续、断续时的电动机特性，而直流可逆调速系统的内容则需放到后续课程“变频调速技术”中。
2.以器件、电路、应用为主线，加强基础知识的学习。以开关方式工作的电力半导体器件是现代电力电子技术的基础核心。电力电子器件的基础之一是能以小信号输入控制很大的输出，这就使电力电子设备成为强弱电之间的接口的基础。讲解器件原理及特性，目的是为了应用器件组成电路，故应掌握器件外部特性、极限参数和使用注意事项。三方面的内容应以电路为主，学习各类电力半导体器件所构造各种功率变换电路时，学生应掌握功率变换主电路的构成、工作原理和工作波形，不同负载对电路工作特性的影响以及主电路的元件参数计算和选择。
3.介绍学科前沿发展的动向，反映本学科和相邻学科的新成果、新进展。无电网污染、无电磁干扰、节能省电等绿色指标是全球范围内的热门话题。由于很多电力电子装置结构相当复杂，为简化设计而出现的集功率开关、变换控制电路、传感控制电路为一体的智能功率集成模块受到欢迎，厚膜集成模块、积木式的功能模块，灵活机动既能单独使用，也能相互组合成较大的系统，成为电力电子技术的发展方向。教学内容应主动吸收最新信息，同时引导学生了解电力电子技术的发展动态，扩大知识面，这可通过指导学生阅读与电力电子技术有关的学术期刊，登陆相关的专业网站，使学生了解自己目前所学知识在本领域所处的位置，从而站在较高的起点上，去适应学科未来发展的需要。
三、改革教学方法，形成以能力培养为主线的课程特色
《电力电子技术》是一门理论包含实践的课程，根据其自身的特点，课程的内容设计应注重“讲”“练”。多年来，电力电子技术课程的教学方法是以教师为中心的，逐章逐节不厌烦地讲授，讲得过多、过细，以求“当堂弄懂”“课上解决”。这样只是传授，学生总是处于被动接受的地位，极大地妨碍了学生学习的主动性和积极性的发挥，不利于学生的素质和能力的培养。而实现教学现代化是加大授课信息量，节约课时，增强教学效果的重要措施。为改变这种情况，首先，教师在课前注意调查学生的学习基础，合理安排教学内容。而在教学中力求突出内容的重点和难点，但又要保证内容的系统性、完整性，并精选一部分内容留给学生去自学，写报告，然后开展课堂讨论，同时，结合学生看到的一些与电力电子技术有关的现象，让学生设计主电路，画出波形图。四、加强实践环节，注重综合能力培养
电力电子技术有很强的实践性，而实验是培养理论联系实际、动手能力、严谨的科学态度和科学研究方法的重要手段，因此应精选最基本的也有较高实用价值的实验项目。例如选择在计算机、通讯设备及家用电器等广泛应用的开关电源作为实验项目，介绍典型的开关电源的线路，比较开关电源和线性电源的性能，使学生对开关电源有了深刻的印象，并增强了学习电力电子技术课程的兴趣。由于电力电子电路具有强、弱电结合的特点，要特别强调实验操作的认真、规范，保证实验顺利进行，避免事故发生。实验前，要求学生根据实验名称及预习要求进行预习，从而在观察现象和发现问题等方面充分发挥主观能动性。实验过程中，注意考察每个学生的实际动手能力，针对性提出线路连接和实验现象方面的问题。让学生边做边答，防止学生机械接线，使实验走过场。注意介绍新仪表、新仪器的使用，例如数字式示波器的使用，这样学生会直接感受到科技发展带来的巨大方便。
计算机仿真是使用计算机对已经存在或正在设计的对象的模型进行研究，具有精度高、重复性好等特点，是进行科学研究的重要手段之一。现在出现了大量的仿真软件，将电子仿真设计软件PSPICE和科学计算软件MATLAB等引入到电力电子技术教学中，让学生按研究的侧重面或实际需要对实际对象进行简化提炼，而不是原型的复现，这样有利于抓住其本质或主要矛盾，对所学理论有深刻的理解，也为学生今后从事工程设计和科学研究打下良好的基础。
在课程结束前安排一周的课程设计，可将电力电子技术及其他先修课程(电工基础、电子技术、电机学等)中所学到的理论和实践知识全面地结合起来，同时培养和提高学生自我获取知识的能力。课程设计的内容应具有一定的系统性、新颖性。教师要发挥指导作用，指导学生阅读参考文献，审阅设计方案，检查设计进度，及时指导和帮助其解决存在的问题，逐步培养学生的独立工作能力、设计技能和建立正确的设计思想，重视学生的具有创新精神的见解。
五、结束语
电力电子技术课程的教学改革是一项系统工程，其学术性和技术性较强，涉及面很广。而教学改革是一项长期而艰巨的任务，我们只有不断积极探索教学内容、教学方法，充实自己，以适应当今社会的需要。
【摘要】本文介绍了“电力电子技术”课程的教学方法改革。研究、探索和实践与教学体系相适应的实践教学模式、教学方法和教学手段。提出了全方位教学的改革与实践的新思路，为社会培养具有创新精神的高素质技术应用型人才。
【关键词】电力电子技术教学方法教学改革
参考文献：
[1]黄俊，王兆安.电力电子变流技术［M］.北京：机械工业出版社，2000.
