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电力电子技术实训范文1
关键词：电子白板；师范生；教育技术能力；培训
中图分类号：G451.2 文献标识码：A 文章编号：1673－8454(2012)06－0086－03
引言
2004年，我国《中小学教师教育技术能力标准》的正式颁布，明确提出了教师教育技术能力的构成要素。高师院校对师范生教育技术能力的培养，主要通过《现代教育技术》公共课程来完成。但是随着近年来教育技术的快速发展以及学生信息技术水平和自学能力的提高，《现代教育技术》课程教学工作面临着一系列的问题。我国目前仍存在着师范生到工作岗位之后不能很快适应教学工作、新教师成长进程相对较缓慢的现状。因此，对师范生教育技术能力培训的模式和方法有待进一步研究。
电子白板的出现加快了我国教育信息化发展的脚步，正在逐渐步入我国教育领域特别是中小学校的课堂。师范生作为未来的教师，应尽早掌握并利用电子白板的功能提高课堂教学效果，以便尽快适应教学工作。
本文尝试将电子白板运用到师范生教育技术能力培训过程中，把电子白板的课堂教学应用和对师范生的教育技术能力培训结合起来。首先，通过相关理论基础提出了基于学习情境创设的“五要素”培训模式：然后，笔者选取了广西师范学院的师范生作为培训对象，以电子白板为培训工具，通过行动研究不断实践和完善培训模式。最后检验培训效果。
一、理论依据
1.SCLEs――以学生为中心的学习环境理论
关于“学习环境”的研究是从上个世纪80年代西方学习理论由行为主义范式向建构主义范式转向开始的，主张弥补正规学校教育与真实情境生活之间差距的情境学习是其中一支重要的学习理论。在此基础上，兰德(Land)和汉纳芬(Hannafin)将与“真实的”、“以学习者为中心”、“以学习为中心”、“情境化的”或“建构主义”等词语相联系的模式统称为“以学生为中心的学习环境(student centered learning environments――SCLEs)。SCLEs设计的理论基础是建构主义、情境认知和活动理论，且更加强调支持实践应用的境脉学习，使学习者可以将对问题的思考迁移到新任务的解决中，灵活地加以推理和应用。
美国著名教学设计师戴维，H・乔纳森(David.H.Jonassen)在《学习环境的理论基础》著作中概括出SCLEs设计模型的几个基本要素：问题／项目空间、相关案例、信息资源、认知(知识建构)工具、对话和协作工具。设计SCLEs要注意的原则包括：学习者的中心地位，情境化的、真实化的境脉的重要性，个人看法和多种观点的协商和解释，在意义建构中学习者的先前经验的重要性，运用技术来支撑高级的心智过程。
2.ASSURE模式
ASSURE模式是罗伯特・海涅克的经典著作《教学技术与媒体》中的核心内容，是一个系统整合教学媒体与技术，计划和实施教学的过程指南。具体内容包含：分析学习者(Analyze Learners)、陈述教学目标(State Obiectives)、选择教学方法、媒体和材料(Select Methods、Media and Materials)、使用媒体和材料(Utilize Media and Materials)、要求学习者参与(Require LearnerParticipation)、评价与修正(Evaluate and Revise)。ASSURE模式并不是一个完整的系统化教学设计过程，它只是一套围绕在教学环境下，怎样使用媒体而设计的一套模式。该模式包含了许多教学计划中的重要内容，教师在设计课程或演讲的时候都可以使用这个模式。
基于以上理论，本培训立足于以学生为中心、以任务(或)为驱动，将电子白板整合到系统化培训的过程中。设计过程注重学生的自主探索、知识建构、问题解决等能力的提升。
二、培训模式设计
基于以上理论基础和本次研究的具体内容构建出以下培训模式，该模式的设计以学习者为主，围绕学习者“解决问题／项目”为中心设计模式要素(见图1)。培训者的任务主要是为学习者提供一个丰富的情境，在相应的学习环境下帮助学习者建构知识、解决问题。
1.模式要素及关系分析
(1)解决问题／项目
问题解决是整个培训模式的中心，促进有意义学习的发生。需要解决的问题必须是真实世界的问题或任务，解决问题／项目的结果必然是能直接运用到实际工作或学习中去的知识或技能。所需解决的问题一般是一些复杂子任务的集合，将子任务放在整个任务的进展中去学习，会促进学习效果，这与传统学习环境中将“问题”作为为巩固教过的概念而设计的例子有本质的区别。
(2)知识获取
知识获取是指能够提升培训效果的相应理论、媒体操作等能力的学习。解决具体问题必须要有相应知识技能的支持。培训者引导学习者从过去经验中回忆、联系、应用理解培训所需的先前知识，使学习者获取问题解决所必备的知识。
(3)信息参照
信息参照是具体的案例、动画、图解等可提供学习者解决问题／项目时支持性信息的参考。参照信息的选择必须与所需解决的问题相一致，培训者应引导学习者清晰地描述参照信息中各阶段的关键事件及其因果联系，指导学习者将其应用到解决复杂问题的情境中。
(4)合作建构
合作建构是指学习者在解决问题的实践过程中，组成学习小组共同完成知识的建构。培训者应该引导学习者相互交流合作，完成初步设计方案的反馈、修改、提升。并选择相应的多媒体软件呈现。
(5)评价反馈
评价反馈有助于提高培训的整体效果。在培训模式的最后，学习者以作品展示的形式呈现已建构的知识，在互评和自我评价中进一步提升作品质量，进而达到解决问题／项目的培训目的。
该培训模式要素在具体运作过程中相互影响、相互促进。培训模式的各个要素围绕“问题/项目的解决”为中心，其它几个要素按照图1中所示的顺序依次进行。总体来讲，解决问题／项目是培训模式的核心内容，知识获取和信息参照是问题解决和培训模式其它环节运行的基础，合作建构是培训模式中解决问题／项目的关键，评价反馈是促进培训效果提升的保障，
2.培训模式主要特点
基于电子白板的师范生教育技术能力培训模式的主要特点体
现如下：
(1)学习目标设计真实、明确
该模式以学生为中心，学习目标设计真实、明确、可操作性强。强调为解决“问题”而学习相关领域中的知识，学习目标被赋予“情境化”的学习环境中。
(2)学习环境基于认知工具，资源丰富
培训模式的学习环境基于相应认知工具。学习者不仅要掌握认知工具的操作，更要把它运用到解决具体问题的过程中。学习环境提供基于Web的信息资源，以满足学习者提出问题解决方案所需的详细背景、预备知识等内容。
(3)学习过程强调对话与合作
培训中学习者对问题的解决并不是孤立进行的，而是依靠共同合作。培训者应尽量指导学习者相互交流、讨论、协商、共同建构知识，学习者可以通过与别人交流过程中的体验和收获调整对已有知识的建构。
(4)学习效果注重学生创造性作品的呈现
学习者在培训过程中的学习效果最终以小组作品汇报的形式呈现。不仅要求学习者运用认知工具、以多媒体课件的形式展示问题的解决方案，更要求学习者在汇报过程中参与评价反馈，学习效果的呈现体现出学习者的创造性。
三、培训实践
1.培训目标
本试验在“五要素”模式支持下，通过四轮行动研究过程，对结合电子白板的师范生教育技术能力培训进行探索，开展“电子白板功能”、“基于电子白板的教学设计与应用”、“基于电子白板的课件制作与应用”、“教学评价与反思”四个模块的培训，具体试验目标为：①通过培训，使师范生掌握电子白板的基本功能，能够结合电子白板设计并实施教学。②通过培训，有效提升师范生在教学资源与教学过程的设计、开发、应用、评价等方面的教育技术能力。③构建“五要素”培训模式。
2.培训内容和对象
选取符合电子白板的功能使用手册以及《中小学教师教育技术能力标准》中要求的教学设计、多媒体课件设计与制作、教学评价和反思、合作学习等作为本次培训的主要内容。培训对象为广西师范学院地理科学、化学、教育技术学等三个专业的师范生。
3.培训环境
本试验在广西师范学院“未来教师空间站一学习共同体”实验室中进行，该实验室包含交互式电子白板、笔记本电脑、投影仪、录播系统等设备。
4.培训过程
依据上述培训模式和试验内容，本试验通过四轮行动研究，在不断的计划、行动、观察、反思中归纳出图2所示的基于电子白板的师范生教育技术能力培训模式流程图。
四、效果分析
本研究采用小组作品评价、调查问卷、访谈的方法对培训效果进行综合分析。学习者对电子白板功能、教学设计、课件制作、教学评价等实践能力的掌握情况通过对小组作品评价的量化来测量，即设计相应的评价指标体系(即基于电子白板的师范生教育技术能力评价指标体系)，以百分制得分的形式反映学习者实践技能的掌握情况。通过对小组作品的分析结果来看，小组作品得分的平均水平在80分以上，说明此次培训效果良好。
采用调查问卷的方式对每个学习者相应能力的掌握情况进行统计分析，问卷以相应技能的描述为问题，参照李克特量表，制定“非常符合”、“符合”、“不符合”、“非常不符合”等答案作为选项。统计数据显示，选择“非常符合”或“符合”的学生比例在71％至100％之间。即大多数人都掌握了本次培训所要求的电子白板功能、教学设计、课件设计与制作、教学评价与反思、团队合作学习、教学技能等师范生教育技术能力。
此外，通过访谈我们了解到学习者对本次培训的目标、内容、时间、方式等的态度，绝大多数人对本次培训的整体安排和取得的效果还是比较满意的，说明本次培训的整体设计有助于提高师范生的教育技术能力。
电力电子技术实训范文2
关键词：虚拟仿真；Matlab；电力电子技术；实验实训
中图分类号：G642.0文献标志码：A文章编号：1674-9324（2016）02-0134-02
作者简介：王波（1982-），男，浙江义乌人，博士研究生，副教授，研究方向：电工、电子和自动化
一、引言
电力电子技术是目前最活跃、发展最快的一门新兴学科，且广泛应用于工业、交通、IT、通信、国防以及民用电器、新能源发电等领域，它的应用领域几乎涉及国民经济的各个工业部门。
二、电力电子技术课程教学现状
当前高职院校基本都采取理论教学加实践操作的模式进行电力电子技术课程的教学。首先，讲解电力电子器件的工作原理、特性以及使用方法；然后对各种变流电路（包括整流、逆变、斩波和交流变换等）的电路构成、工作原理和波形等进行分析；最后在实验实训台上进行实操、搭建电路、观察波形等进行验证。电力电子技术课程本身属于电类各专业课程中较难的课程之一，教学对象又为高职学生，他们理论基础差，计算能力弱，因此教学重心一定偏向实操。然后，在对电力电子电路进行实验实训分析的过程中，由于电力电子器件具有非线性等特点以及电力电子电路的复杂性，造成实验实训结果不明显，单从示波器显示波形不能很好地检测电路的正确性。而且电力电子技术的实验实训都涉及到220V或者380V的高电压，具有一定的危险性。往往造成学生实验实训项目做得迷迷糊糊，不知道结果是否正确，即使知道错误了也很难进行排故，导致学生学习兴趣减低，形成恶性循环。
三、虚拟仿真技术在电力电子技术教学中的应用
虚拟仿真技术是近年来随着计算机技术迅猛发展而逐步形成的一类实验研究的新技术，它在各类专业各种类型的课程当中被广泛应用。虚拟仿真技术的优点主要有：（1）实验硬件门槛低，基本不需要专业的实验设备，只需要普通计算机即可；（2）实验过程安全可靠，不涉及高电压、高电流；（3）实验过程迅速、结果清晰明显，能快速地在计算机屏幕上显示所需要的所有结果，一目了然；（4）纠错排故简单，基本的仿真实验修改只需要在仿真环境下进行器件或者连接的修改。鉴于以上优点，虚拟仿真技术在电力电子技术课程实验当中进行应用十分合适，并能有效地提高电力电子技术课程的教学效果。目前，可对电力电子电路及系统进行虚拟仿真的软件较多，如Matlab、Pspise、Saber以及Multisim等。这些模拟仿真软件的出现，为电力电子电路及系统的分析提供了方便、有效的手段，大大简化了电力电子电路及系统的设计和分析过程。其中Matlab软件由于其Simulink环境下提供的SimPow-erSystems工具箱在电力系统分析、电力电子电路分析中令人满意的表现、友好的界面和模块化的形式受到广大用户的青睐。根据电力电子技术课程教学的要求，结合课程实验操作内容，我们设计、建立并实现了涵盖高职教学要求的十五个电力电子技术Matlab仿真项目。下面以直流升压斩波电路为例，详细介绍使用Matlab软件进行模拟仿真的方法和步骤。
四、仿真实例
本节以直流升压斩波电路为例，详细介绍使用Matlab软件进行电力电子电路仿真的方法和步骤。直流升压斩波电路是典型的直流斩波电路之一，它通过电容、电感元件的储能以及电力电子器件（此处使用IGBT）的通断控制，使负载上得到比电源电压高的电压。根据电路原理图，在Matlab的Simulink中建立直流升压斩波电路仿真模型，步骤如下：
1.仿真平台建立。启动MATLAB，进入MATLAB环境，点击工具栏中的Simulink选项，进入所需的仿真环境，点击File/New/Model新建一个仿真平台。
2.模块提取。在Simulink环境中拉取所需要的模块到仿真平台中，具体做法是点击左边的器件分类，电力电子仿真实验一般只用到Simulink和SimPowerSys-tems两个，分别在它们的下拉选项中找到我们所需的模块，用鼠标左键点击所需的模块不放，然后直接拉到仿真平台中。
3.仿真模型建立。将提取的各模块，按照原理图布局好位置并进行连线。具体做法是移动鼠标到一个模块的连接点上，会出现一个“+”字型光标，按住鼠标左键不放，一直拉到所要连接的另一个模块的连接点上，放开左键，连线就完成了。
4.参数设置。参数设置分为模块参数设置和仿真参数设置。模块参数设置如下：直流电压源的幅值设置为100V。电阻负载设置为1Ω。控制脉冲电压由脉冲发生器产生，电压幅值设置为3V，周期设置为0.001S，脉冲宽度比的大小设置可改变输出负载电压的大小。IGBT、功率二极管、信号分解器、电感和电容可保持默认设置。示波器根据需要输出的波形个数设置输入端口数。仿真参数设置如下：将开始时间设置为0，终止时间设置为0.01，算法设置为ode23tb。
5.仿真。完成以上步骤后便可以开始仿真，仿真结束后双击示波器观察波形。直流升压斩波电路在控制脉冲电压宽度比为80%和40%时的仿真波形如图3所示，与理论分析值一致。五、小结虚拟仿真技术随着计算机技术的发展在近些年得到了长足的发展，越来越多的课程在教学中引入了虚拟仿真技术，它对课程教学效果的提供具有较大的作用。文章在分析教学现状的基础上，引入了使用Matlab软件的虚拟仿真技术，并以直流升压斩波电路为例，详细介绍使用Matlab软件进行电力电子电路仿真的方法和步骤。
参考文献：
[1]王波.虚实结合、理实一体的电力电子技术课程改革的探索与实践[J].时代教育，2015，（7）.
[2]牛天林，樊波，张强，等.Matlab/Simulink仿真在电力电子技术教学中应用[J].实验室研究与探索，2015，34（2）.
电力电子技术实训范文3
关键词：电力电子技术；实验教学；应用型
引言
实验教学作为高职院校工作的重要组成部分，可以培养学生的动手能力、分析能力以及解决问题的能力，以往“电力电子技术”教学主要以理论为主，辅以验证性实验，这样学生无法真正通过实验来掌握工程技能和方法，偏离了实验教学目标，与本学科工程背景强的特性不符。
电力电子技术是本校工程技术学院电气自动化技术专业开设的课程之一，也是培养学生实践、创新能力的基础课程。电力电子技术是弱电对强电实现控制的纽带，它的实验内容是通过驱动电路控制主电路[1]。本实验的实践性较强，必须通过实践环节才能加深学生对课程内容的理解。在工程实践和企业控制电路维护中，此课程始终是基础和常用的，但是由于此课程实验是强弱电结合的综合实验，对学生的实验操作水平提出了更高的要求，因此针对这些情况，对这门课的实践教学进行改革是非常必要的。
就海南经贸职业技术学院电气自动化专业在电力电子技术实践教学中存在的普遍问题是缺少实训设备、实训设备损坏严重、实训内容验证性为主、缺少设计性实验、书本知识与实验脱节、学生动手能力差、查找资料能力欠缺、惧怕强电等现象。安全性好的实验环境对培养应用型人才、培养学生掌握实验的方法、提高学生兴趣与主动参与性、调动学生积极性，将起到重要的作用。
1.实验教学内容的改革
随着本校“电力电子技术”、“电机拖动”以及“电气控制”等课程的改革，以提高实验教学效果，相对应的实验教学环节需相应的加以改善。学校已开设的实验项目多为验证性实验，学生基本按照步骤接线、验证，缺乏主动性，缺乏积极探究精神，对应掌握的理论知识和应掌握的能力并没有落到实处，在理论与实践相结合的过程中出现连接不紧密，浮于表面的现象。
作为本校“优质校项目”支持的项目，结合电力电子技术基础的课堂教学内容以及电力电子技术课程特点，实验教学内容必须包括电力电子器件工作原理、基本电力电子电路原理、典型电力电子系统应用等。在每个实验内容选择、设计以及实验指导等环节上，必须坚持“以培养学生的实践能力”和“理论与实践相结合”的实验教学理念，使学生既动手又动脑、丰富工程实践知识，并且培养学生的创新能力和综合能力。为了提高学生“电力电子技术试验”的兴趣，在原有实验基础上，增加了综合性和设计性等生活案例实验项目，体现该课程的核心内容[2][3]。主要新增实验项目有以下2种：
（1）基础设计性实验
家用调光灯设计。该实验紧贴生活实际案例，在原有实验基础上增强学生的理解性、积极性和主动性。主电路为晶闸管和半波可控整流电路，触发电路为单结晶闸管和单结晶体管触发电路。实验目的为掌握晶体管工作原理，波形分析，晶闸管的触发原理，掌握调光灯的线路布局、焊接、电路调试等方法，并学会文档撰写。通过该实验，使学生对单相整流控制电路、单相调压电路以及驱动模块有较为形象的认识。在教学过程中，提前布置试验任务，从原有按照步骤验证方式改为课后学生必须自主查阅相关设计资料，认真组织实验步骤，以期达到进一步巩固、深化电力电子技术及相关课程的基本知识、基本理论和基本技能，培养学生独立思考、分析和解决实际问题的能力。
（2）综合应用设计性实验
晶闸管整流电路应用设计。该实验为新增实验，实行项目导向教学模式，这种模式将教学过程与项目设计融为一体，将理论教学与实际工程相结合，技能训练和项目实战相结合，从而使得学习过程变为一个实际的创造实践活动，在完成项目的过程中加深专业知识和技能的运用，有助于发掘学生的创造潜能，培养学生的操作能力，锻炼和提升学生的工程意识。
该实验以整流电路为Z4直流电动机供电为例，根据不同型号直流电机技术参数，设计可控整流电路。为了避免学生在主电路结构上的趋一性质，可根据负载电动机的功率大小做出整流主电路结构选择的限定。在该实验中，学生学会根据电路负载不同、输出电压的纹波要求、功率因数、电路的复杂情况和成本等因素，综合判断是否采用整流变压器、主电路采用单相还是三相、半波还是全波以及半控还是全控形式，培养学生综合应用所学知识和实际查阅相关设计资料、工程绘图和编写设计书名数的能力，为今后从事相关工作打下良好基础。
2.实验教學考核的改革
传统考核方式仅在记忆型考核的基础上增加了部分理解能力的内容，缺少设计、分析能力的考核内容，考核内容与实际应用之间缺乏关联性，往往考核成绩优异的学生在面对实际问题时仍然束手无措[4]。为加强电力电子技术与实际应用的关联性，实验考核方式分改为过程性考核。该部分贯穿整个学期，考核方式包含学生的每一个实验阶段成绩。评分标准每次实验为百分制，包括课前查阅资料，方案准备成绩20分，课中动手能力、排查纠错能力成绩50分，课后撰写实验报告是否真实、准确成绩30分。试验考核按该课程考核的60%计入昀终课程考核成绩。
3.结束语
本文就电力电子技术实验教学内容体系的改革进行了探讨和验证，以海南经贸职业技术学院17级、18级和19级电气自动化技术专业为实践对象，经过两个学期的实践验证，在促进学生自主学习方面起到了很大作用，明显提高了学生的主动参与度，课堂小组讨论氛围也取得了较好的进展，实验成绩评定也更加客观真实，其中18级部分学生受到了实习单位的表扬。
电力电子技术实训范文4
【关键词】 电力电子 可控整流 变频装置 柔流输电 有源电力滤波器
电力电子技术是职业教育中电气类专业的一门重要课程，研究采用电力电子器件实现对电能的控制和变换的科学，是介于电气工程三大主要领域――电力、电子和控制之间的交叉学科，在电力、工业、交通、航空航天等领域具有广泛的应用。电力电子技术的应用已经深入到工业生产和社会生活的各个方面，成为传统产业和高新技术领域不可缺少的关键技术，可以有效地节约能源。
1、一般工业
工业中大量应用各种交直流电动机。直流电动机有良好的调速性能，给其供电的可控整流电源或直流斩波电源都是电力电子装置。近年来，由于电力电子变频技术的迅速发展，使得交流电机的调速性能可与直流电机相媲美，交流调速技术大量应用并占据主导地位。大至数千kW的各种轧钢机，小到几百W的数控机床的伺服电机，以及矿山牵引等场合都广泛采用电力电子交直流调速技术。一些对调速性能要求不高的大型鼓风机等近年来也采用了变频装置，以达到节能的目的。还有些不调速的电机为了避免起动时的电流冲击而采用了软起动装置，这种软起动装置也是电力电子装置。电化学工业大量使用直流电源，电解铝、电解食盐水等都需要大容量整流电源。电镀装置也需要整流电源。电力电子技术还大量用于冶金工业中的高频、中频感应加热电源、淬火电源及直流电弧炉电源等场合。
2、交通运输
电气化铁道中广泛采用电力电子技术。电气机车中的直流机车中采用整流装置，交流机车采用变频装置。直流斩波器也广泛用于铁道车辆。在未来的磁悬浮列车中，电力电子技术更是一项关键技术。除牵引电机传动外，车辆中的各种辅助电源也都离不开电力电子技术。电动汽车的电机靠电力电子装置进行电力变换和驱动控制，其蓄电池的充电也离不开电力电子装置。一台高级汽车中需要许多控制电机，它们也要靠变频器和斩波器驱动并控制。飞机、船舶需要很多不同要求的电源，因此航空和航海都离不开电力电子技术。如果把电梯也算做交通运输，那么它也需要电力电子技术。以前的电梯大都采用直流调速系统，而近年来交流变频调速已成为主流。
3、电力系统
电力电子技术在电力系统中有着非常广泛的应用。据估计，发达国家在用户最终使用的电能中，有60%以上的电能至少经过一次以上电力电子变流装置的处理。电力系统在通向现代化的进程中，电力电子技术是关键技术之一。可以毫不夸张地说，如果离开电力电子技术，电力系统的现代化就是不可想象的。直流输电在长距离、大容量输电时有很大的优势，其送电端的整流阀和受电端的逆变阀都采用晶闸管变流装置。近年发展起来的柔流输电（FACTS）也是依靠电力电子装置才得以实现的。无功补偿和谐波抑制对电力系统有重要的意义。晶闸管控制电抗器（TCR）、晶闸管投切电容器（TSC）都是重要的无功补偿装置。近年来出现的静止无功发生器（SVG）、有源电力滤波器（APF）等新型电力电子装置具有更为优越的无功功率和谐波补偿的性能。在配电网系统，电力电子装置还可用于防止电网瞬时停电、瞬时电压跌落、闪变等，以进行电能质量控制，改善供电质量。 在变电所中，给操作系统提供可靠的交直流操作电源，给蓄电池充电等都需要电力电子装置。
4、电子装置用电源
各种电子装置一般都需要不同电压等级的直流电源供电。通信设备中的程控交换机所用的直流电源以前用晶闸管整流电源，现在已改为采用全控型器件的高频开关电源。大型计算机所需的工作电源、微型计算机内部的电源现在也都采用高频开关电源。在各种电子装置中，以前大量采用线性稳压电源供电，由于高频开关电源体积小、重量轻、效率高，现在已逐渐取代了线性电源。因为各种信息技术装置都需要电力电子装置提供电源，所以可以说信息电子技术离不开电力电子技术。
5、家用电器
照明在家用电器中占有十分突出的地位。由于电力电子照明电源体积小、发光效率高、可节省大量能源，通常被称为"节能灯"，它正在逐步取代传统的白炽灯和日光灯。变频空调器是家用电器中应用电力电子技术的典型例子。电视机、音响设备、家用计算机等电子设备的电源部分也都需要电力电子技术。此外，有些洗衣机、电冰箱、微波炉等电器也应用了电力电子技术。电力电子技术广泛用于家用电器使得它和我们的生活变得十分贴近。
6、其他
电力电子技术实训范文5
关键词：智能变电站;仿真系统;数字物理混合型
【中图分类号】G 【文献标识码】B 【文章编号】1008-1216（2016）11C-0067-02
近年来，随着改革开放不断深化，我国职业技术教育在教学模式和实训手段上进行了创新发展，更加注重人才质量培养的多面性，树立创新的人才观、质量观。在这样的背景下，电力各类职业院校和培训中心更加重视将仿真技术应用到教学和科研中来，注重智能变电站培训基地的创新建设。
一、技术方案
（一）智能变电站的组成
智能变电站由过程层、间隔层、站控层三部分构成，其结构框图如图1所示。
1.过程层。
遥测量采用模拟的光电压互感器、电流互感器、一次信号采用电压源及电流源，所有设备内部结构做成可视化模块。合并单元采用真实的设备，同电压互感器、电流互感器利用光纤通道组成完整的信息采用网络。遥信量、遥控量采用模拟断路器加智能汇控柜或智能操作箱的模式，实现智能断路器的基本功能。
2.间隔层。
间隔层采用真实的数字化保护及测控装置，按IEC61850协议同过程层及站控层组成智能变电站的监控系统。
3.站控层。
依据220kV变电站的标准配置监控后台机及远动机。监控系统软件采用国家电网公司所属220kV变电站通用公司的产品。
（二）设计原则
智能变电站遵照DL860标准，与传统变电站综合自动化系统在结构上具有本质区别。需要针对智能变电站站控层、间隔层和过程层的三层结构，制定出智能变电站仿真实训环境的整体方案。同时智能变电站在继电保护及自动化的专业实训方面，系统在设计上充分考虑了网络架构，软、硬件的配置上遵循兼容开放性原则，具有适度超前性，为后续系统升级和教学科研开发留有余地。
（三）体系结构
智能变电站数字物理仿真实训系统主要包括智能电力网实时仿真软件和变电站电气二次设备两大部分，如图2所示：
智能变电站数字物理仿真系统总体结构是由实时仿真核心单元，电气一次设备模拟装置、光电式互感器模拟装置、智能操作箱，GOOSE网络保护装置、各类设备保护装置，教员机等设备组成。智能变电站二次设备依据电力规程，配置真实的继电保护、测控设备、监控后台系统，合并单元，智能操作箱，直流系统、交流系统、通信网络等设备。
二、系统规模及实现功能
实训项目的内容及规模按照标准220kV智能变电站设计，一次设备采用软仿真，二次设备采用与智能变电站电力规程设计要求真实设备和间隔配置。
（一）智能电网实时仿真系统
智能电网实时仿真结构包括电力网实时仿真核心单元，时钟同步模块，实时输入输出（IO）接口设备。智能电力网实时仿真软件核心单元。实时IO接口具有模拟扩展功能。依据实时电网仿真软件的计算结果，IO接口以数字或模拟信号为各类继保测控装置提供实时、准确、高精度的模拟电压、电流信号源，并能实时采控光电断路器、隔离开关、接地设备的状态反馈给电网仿真系统。
（二）仿真模拟装置
1.光电式互感器模块。
光电式互感器模块是模拟光电互感器输入输出信号的一次主要设备。可按照设计要求配置并与智能变电站的过程层设备相接，主要用于过程层合并单元和智能终端等设备运行和检修技能的教学培训。
2.过程层智能终端模块。
智能终端模拟接口模块采用国家标准GB/T860架构，主要面向变电站时间（GOOSE）成为智能变电站间隔层和过程层各类信息交互接口，可完成智能终端信息功能模拟。同时终端通信仿真模块可以实现GOOSE通信报文，仿真智能单元可实现信息上传和对设备的遥控。过程层智能终端模拟接口模块输出全部采用光纤网络接口，网络接口带宽不低于100Mbit/s。
3.过程层合并单元模块。
根据 GB/T860国家标准，针对过程层合并单元发出的信息报文，将静态模拟信息或电磁暂态计算波形实时发送，为间隔层设备提供了可靠、精确的仿真数据流，实现了智能变电站中合并单元的模拟。
合并单元模块可采用集中配置方式，同时为确保仿真数据实时性的要求，不同合并单元的模块采用独立网络接口，网络接口带宽不应低于100Mbit/s。
4.智能一次设备模块。
由于资金、场地的限制，智能变电站一次设备，可采用先进的3D技术模拟光电断路器，刀闸，主变及操作机构等设备。可以模拟一次设备的各类状态、信息和控制量。通过电缆接线盒、光纤终端连接，实现智能终端和间隔设备的软仿真。同时可利用嵌入技术开发智能变电站一次设备，例如，光电断路器、刀闸及操作机构的模拟装置，具体操作机构有接点、接入设备端子箱，可考虑与光电互感器（TA、TV）端子箱组屏。这样可以模拟光电断路器，刀闸及操作机构的正确操作和故障状态下事故的分析和处理。
三、智能变电站二次设备
依据电力行业标准，为了使实训场地满足现场环境，要求配备以下二次电气设备：
1.继电保护设备。
包括220kV主变保护柜;220kV线路保护柜;220kV母线保护柜;110kV线路保护柜;10kV线路保护柜;故障录波器屏;直流屏。配置数量依据电力规程而定。
2.监控系统及设备。
包括操作员工作站兼工程师站;站控层网络通信柜;卫星时钟接收和时钟同步装置;公用测控柜;220kV线路及母联测控柜;110kV线路及母联测控柜;主变测控装置。
3.过程层设备。
主要包括不同电压等级的合并单元，如10kV线路间隔合并单元;10kV电容间隔合并单元;10kV主变间隔合并单元。智能终端（智能操作箱），其中包括：220kV线路智能终端;220kVPT智能终端;110kV线路智能终端;110kVPT智能终端;主变智能终端;10kV线路智能终端;10kVPT智能终端。
四、结束语
目前，随着特高压建设进入实用化阶段，风电、光伏等新能源也要陆续接入电网，电网的安全稳定性要求更高，对作为智能电网支撑点的变电站提出了新要求。比如，优化资源配置，智能设备之间应实现进一步的互联互通，支持采用系统级的运行控制策略，提供高级应用，与大用户，调度相邻变电站之间协同互动等内容。
220kV智能变电站数字物理仿真实训系统能够模拟和现场完全一致的工作环境，对电网安全生产、设备、维检等岗位员工的培训有着重要意义，使各职业院校在各种工况下进行技术的分析和智能控制系统的研究创新成为可能。
参考文献：
电力电子技术实训范文6
关键词:工程应用;课程改革;电力电子技术;项目开发
一、电力电子技术课程改革的背景
1.课程改革是培养高素质技能人才的突破口
电力电子技术是一门综合电子技术、控制技术和电力技术的新兴交叉学科,是电类、机电类专业的一门重要的专业课。随着新器件和控制技术的不断发展,新型技术应用正逐步渗透到生活领域,在有限的时间内让学生掌握本课程内容以及培养工程实践能力和创新意识是本课程教学的难点问题。2008年盐城纺织职业技术学院以课程改革为切入点,积极开展教学改革,改变传统学科导向的课程模式,依据高素质技能型人才培养目标,构建“以能力为本位、以职业实践为主线、以项目课程为主体”的教学体系。本文依据盐城纺织职业技术学院的实际情况,提出了以工程设计和工程应用为载体的项目开发思路,将社会和企业的旺盛需求引人教学项目,使学生既能了解基本原理,又能动手操作相关实训项目,有机地将职业道德、职业能力和职业技能结合起来,实现三位一体,贯穿于工作任务的实践中。
2.传统课程结构与能力培养过分强调学科性,未能体现职业性
长期以来,该课程都是以“器件一电路一应用”为知识主线,课程内容理论化,学习方式课堂化,不利于学生能力的培养。传统课程过分强调了这门学科的系统性和完整性,在教学中表现出理论与实践的严重割裂,课堂教学抽象深奥,专业实践的教学时理论容易遗忘,学生专业技能的提高受到制约,综合能力得不到发展。这门课程涉及到三大领域的技术,具体到六大行业的应用,但课程的技术应用仍停留在电路分析上,与学生将来能从事的岗位未能有实质性的联系。所以,以能力发展为主要目标,构建以工程应用为主线的项目课程,培养创新思维探究型教学模式,是电力电子技术课程改革的重要途径。
3.教学内容重复太多,没有体现职业教育的教材
电力电子电路从单相到三相,每种电路分电阻性负载、电感性负载、电机类负载,由此构成的教学设计就是介绍电路工作原理、电路波形分析、公式推导,如此重复的内容体系不仅教者讲得累,学生听得也很累。随着高职教育专业课程设置改革,“电力电子技术”教学学时不断减少,而随着电力电子技术的迅猛发展,该课程的教学内容越来越丰富,教学要求也越来越高。目前无论是使用的教材,还是实验实践手段都不能适应电力电子技术的发展,因此对电力电子技术课程的教学内容、教学方法、教学手段和实验实践等进行全面的改革势在必行。
二、电力电子技术项目课程的构建
项目设计原则:项目设计应以工作任务设置与分析为教学任务目标,项目应有较强的可操作性,项目的实施过程应涵盖了课程对知识和能力培养的要求,能在接近真实的学习情境中完成。
1.以工程应用为载体的课程开发思路
“电力电子技术”课程教学内容的改革必须把素质教育和能力培养放在首位。课程项目化选择工程应用为载体,以工作任务为中心,整合工程应用与理论知识,以够用、实用为原则。确定项目为达到能力目标,收集实际工作任务,并将实际的任务进行典型化,将三种学科知识进行横向构建,从简单到复杂,从单一到综合,形成一系列彼此联系、层次渐进的项目序列,这样将综合职业能力融入工作任务,以行动能力为目标,以知识为支撑,使学生在完成项目过程中,培养综合职业能力。
2.电力电子技术项目课程开发的基本过程
(1)电力电子技术项目课程目标确定。课程项目开发前组织小组成员广泛调研,进行技术领域分析,明确哪些岗位与本课程有联系,探求岗位所需要的职业能力,制定课程目标。在广泛的企业调研的基础上,主要是针对电子制造业、电力行业相关企业调查与电力电子相关工种或岗位群需要的专业知识、技能、工作能力。按完成一个工程案例分解成一系列的工作任务,针对工作任务分析完成相应的任务所必需的知识和能力,确定工作任务能力分析表。
(2)电力电子技术项目课程内容调整。近几年来,全控型器件(GTO、GTR、IGBT、MOSFET)的兴起几乎完全取代了晶闸管,全控型器件组成的整流电路、逆变电路、交流调压、变频电路的拓扑结构、工作原理、设计方法应当是当前授课的重点。缩减以晶闸管为代表的半控型器件及由其组成的控制电路和控制装置的教学,既降低了学习难度,减轻了学生的学习负担,也不影响教学效果。通过对电力电子技术应用、相关岗位的需求等方面调研,了解到与电力电子技术相关的工作岗位:电力电子器件及设备制造、安装、调试,交直流电机自动控制系统开发、调试、维护,冶炼加热系统安装、调试,变频调速系统的应用、调试和维护等。然后根据工作岗位需要的电力电子技术,结合电力电子通用技术,确定了六个与学生就业工作岗位联系紧密的项目,如表1所示。
(3)课程教学方法及教学情景设计。将EDA技术与探究学习教学模式相结合不失为一种电力电子技术教学较好的教学模式。而任务引领型教学法是实施探究式教学模式的一种常见有效教学方法,其过程就是让学生在一个典型的案例的任务引领下展开教学活动,引导学生完成一系列任务,从而得到清晰的思路、方法和知识的脉络,在完成“项目”的过程中巩固知识、在动态的学习工作中系统培养工作能力、学习知识技能。任务引领型教学法实施过程直接影响到学习效果和设计课题完成的质量。在知识讲授前授课教师需下达任务书,让学生知道有哪些设计课题,有哪些问题,需要具备哪些知识。这样,学生带着问题,由变动接受知识为主动探索知识,可以使课题任务的内容与授课、技能训练、思维训练、综合素质训练同步。
在采用典型案倒为背景的项目教学中,要以工作任务来激发学生的学习兴趣。教学过程中要充分利用挂图、投影、多媒体等现代化手段创设教学情境。教师首先以案例作为背景知识介绍为切入点,以激发学生的学习欲望,然后分析案例所需的知识和能力,调动学生的学习热情。在学生认知过程中,将知识点由浅入深分解成多个任务,要求学生参考案例完成工作任务,最后可安排能力训练。相关重复的理论知识和拓展知识安排在项目设计之后由指导教师适当讲解或学生自学。
(4)电力电子技术课程评价标准。探究式教学模式的各种教学方法上体现出很强的互动性,学生为解决某一问题可同时开展多学科的学习,同时还能培养学生创新思维、合作精神,提高学生学习积极性,增强学生学习信心与成就感。教师在指导学生完成项目的过程中将有关知识、职业道德、情感态度等与技能培训有机融合起来,加强学生动手操作能力的培养,注重培养学生独立分析能力和解决问题的能力。所以对学生的评价不能一纸定论,最后的评价是相对的、多层次的,是以行为、作品为基础的综合性评价。具体做法是以观察、记录学生完成学习目标的过程,或以实验、展示、描述等多种形式进行操作的。在评定学生的成绩考核时,以笔试和设计为主,作业及课堂表现为辅,笔试和作业反映了学生 对理论知识的掌握程度,设计实验体现的是对知识的实际运用能力。
三、电力电子技术课改促进了学生综合能力提高
电力电子技术课程改革不仅是对教学内容的组合优化,更注重的是一种理念,即培养学生贴近实际工作岗位职业意识,帮助学生形成社会人的基本品格。通过一年的实践,学生和教师的身上都发生了可喜的变化。
1.学生学习主动性提高
课堂上,学生由被动学生到主动学,主动提出问题并组队解决问题的能力增强,能积极开拓课堂以外的知识学习,极大地激发了学生自主探究的精神,学生的主体地位得到了落实。
2.合作意识增强
项目教学体现了一个分组分工完成任务的过程,“任务探究式教学”不是面向学生个体提出任务问题,而是强调任务需要师生、生生之间的共同合作完成,“教者一言堂为主”的局面正由学生问学生、学生教学生、学生帮学生、学生查学生、学生引领学生的局面逐步取代。学习中,学生们懂得了团结的重要,体会到了合作的乐趣,交流、表达能力更是有了显著提高。
3.工程意识得到提高
学生完成以工程案例为背景的设计课题,让学生模拟面对实际可能出现的各种设计型问题和操作型问题进行答辩。前者主要就设备参数条件选择的依据给出合理详尽的解释说明;而后者的一般表现方式是当某一个参数发生变化时,通过分析判断,该参数的变化将会引起其他哪些参数发生变化。若设备发生故障,则要求通过分析判断发生故障的原因,并排除故障。通过上述的训练,既加深了学生对“电力电子技术”课程相关知识的理解和巩固,又使学生在设计中实践了工程观念。
四、存在的问题
实践中存在的不足之处是在实施过程中受人数和辅导时间限制,真题性的设计质量难以把握,要完全正确评价学生的综合成绩还有一定难度,此外,由于这门是综合三门技术的课程,对教者来说,创设一个专业性很强的问题情境对教师自身的知识及业务水平等提出了更高要求,对教者是一个挑战,这在今后的教学过程中还需进一步加强学习和探索。
参考文献:
[1]魏翠琴,高职院校“电力电子技术”教学改革初探[J].湖北广播电视大学学报,2010,(2):30.
[2]束锋全方位提高电子技术课程教学质量的改革与实践[J].电气电子教学学报,2006,(2).
