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电力电子技术概念范文1
关键词 数字化电厂 热工自动化专业 教学改革
中图分类号：G642.0 文献标识码：A
2016年是国家“十三五”规划的开局之年，在“十三五”期间发电企业将面临节能减排、减员增效等多重压力，但同时也是电力发展的又一个重要战略机遇期；目前中国经济社会进入新常态，转向经济结构优化升级、创新驱动发展。基于这样的大背景，电力行业作为支撑国民经济和社会发展的基础性行业，受到了较大的冲击。电力市场表明，低速增长将成为新常态。
发电企业如何积极应对经济转型，适应经济发展新常态，打造、建设高效、安全节约的数字化电厂是发电企业的首选。做为培养发电企业中自动控制人才的专业，进行相应人才培养模式及课程体系的改革必须先行启动。本文首先介绍数字化电厂的概念和国内外数字化电厂的现状，然后阐述教学改革的必要性和存在的问题，最后探索提出了教学改革的措施。
1数字化电厂的概念
数字化工厂在全世界并没有形成公认的统一的定义，但在我国电力行业标准《火力发电厂热工自动化术语》DL/T701-2012中，对数字化电厂采用了电厂数字化和数字化 电厂二术语进行解释。电厂数字化是利用计算机及微处理器技术将反映火电厂生产和管理过程对象的现象、特征、本质及规律的声音、文字、数字、符号、图形和图象等模拟信息转换为数字信息的过程。数字化电厂是电厂数字化达到一定程度后的概念。
电厂的数字化应包括在其各个生存过程，分为六个层面：即电厂规划和设计的数字化、电厂建设的数字化、电厂运行的数字化、电厂经营管理的数字化等各个层面，才可称得上是全面的数字化电厂；数字化电厂具有以下六个特点：数字化、模型化、可视化、互操作性、信息化、智能化。
热工自动化专业的毕业生在未来的工作中，将参与到电厂的各个层面，因此适应形势、与时俱进进行教学改革势在必行。
2国内外数字化电厂的现状
2.1 国外现状
近年来，数字化电厂建设取得了长足的进步，德国的尼德豪森电厂是全球第一家数字化电厂，控制系统为西门子TXP-2000，除锅炉安全监控系统（FSSS）、汽轮机控制和保护系统（DEH、ETS）、重要的模拟量采用常规方案外，均采用了现场总线控制系统。被称为尼德豪森二期工程的德国诺伊拉特电厂1100MW的F机组和G机组，控制系统西门子TXP-3000，与尼德豪森一期相比，不仅被控对象采用了Profibus-DP协议，仪表与全部采用了Profibus-PA协议，同时在常用电源系统还采用了IEC61850协议。
2.2国内现状
国内电厂在运行方面基本实现了过程控制及设备运行的初级数字化，具备了一定的控制优化和状态检修能力。也已经有相当一部分火力发电厂采用了现场总线技术，如即将投产的华电常德电厂（2？60MW）现场总线控制系统占40%，在主控和辅控系统中都有用到；
3基于数字化电厂理念的教学改革的必要性
3.1数字化电厂的推进，要求专业人才知识体系的转型
我国经济正向结构调整的新常态转型，“十三五”规划期间对电力行业将会有更高的要求，尤其是传统能源方面，因此将进一步推进数字化电厂。数字经济和信息时代的到来，电力消费者对于供电可靠性、电能质量及多元化服务的要求越来越高，另一方面发电企业内部也面临减员增效和节能减排的双重压力。基于行业的需求，要求专业人才在一定的知识基础上，适应社会和发电企业的发展，这样就要求学生的知识面广，在具备理论基础的能力上，着重培养创新能力。
3.2自动化技术的发展
数字化电厂采用故障预警、无人值守等技术，将满足发电企业节能减排和减员增效的要求，而实现电厂的数字化主要依据自动化技术。其中先进的测量技术、控制技术和在线优化技术，进行数据挖掘和故障预警技术，能够实现锅炉燃烧的优化及故障预警等，从而实现节能减排和减员增效。这些先进的技术和手段都为适应经济形势的发展，发电企业将全面实行数字化、智能化，这主要依赖于自动化技术的发展。
4目前人才培养中存在的问题
4.1人才培养模式深化拓展
目前专业培养人才主要是面向火电、核电行业，但在“十三五”规划期间电力工业的发展重点预计会向分布式能源、热电联产等方向发展，以及更高容量、更高参数、更高效洁净的方向发展，因此专业的人才培养模式必须能够在传统优势的基础上，深度挖掘利用专业领域的新知识，并适当开拓新的领域。在优势领域里做深做强，并适当探索新领域，这是当前人才培养的首要问题。
4.2 教学中存在的问题
鉴于社会经济形势的发展及人才培养模式的改革，原有的课程设置及采用教材的不适应显得尤为突出。适应经济形势的发展变化，增减相应课程，并修订课程中的内容，也需要修订相应教材。
5探索人才培养模式和课程体系的改革措施
5.1人才培养模式的改革
我校的热工自动化专业是为电力行业基层培养具有创新精神和实践能力的应用型高级专门人才，因此改革首先要适应电力行业的要求，并根据本专业的现状，借鉴和学习其他高校的经验进行改革。因此，首先到本省、外省的先进发电企业进行走访和调研，了解企业的发展战略和自动化技术现状，以及对热工自动化专业人才的具体要求；其次，到同行业高校进行调研，学习改革的措施，借鉴成功经验及教训；并实时关注本专业毕业生的动态及听取学生的反馈，根据学生的切身体验，对人才培养模式进行动态更新。
5.2 课程体系的改革
在正确的人才培养模式的指导下，对具体的课程体系进行改革主要从理论教学和实践教学两方面进行：
5.2.1理论教学的改革
基于数字化电厂理念下，电厂的测量技术、控制技术、在线优化技术和数据挖掘技术都将在电厂中得到广泛的应用，相应这些内容课程的增设就十分必要。除传统的一些必要的专业课外，可增设选修课或开设讲座等，或通过专家学者的报告等，使学生接触和学习这些前沿的知识，做为知识储备，才能在工作岗位上立于不败之地。
现有课程的教材也需要实时更新，测控技术日新月异，在教学过程中可通过编写讲义、教案等，或在网络教学平台中向学生补充先进的技术的内容。
总之，通过传统和现代的教育手段相结合，为学生补充信息。
5.2.2实践教学的改革
实践教学是整个教学环节中重要的一部分，实践教学的改革主要从两方面进行：实验设备及实验手段的改革。
目前学校加大了对教学的投入，不断更新增置教学实验设备。利用此契机，新增加的设备应面向数字化电厂的运行及管理，例如现场总线控制系统、智能设备的添置，将来还应加大对大数据利用、互联网+等方面的投入，使学生能够在学校掌握最前沿的知识，并为将来的创新提供驱动力。
在教学的各个环节进行全方位的改革，才能培养出适应社会经济形势发展的人才。
6结语
基于社会经济形势的大背景，适应数字化电厂的发展，进行教学改革势在必行。人才培养模式的改革和课程体系的改革都是在教育方针的指导下，结合热工自动化专业的特点，探索改革措施，具有较强的理论和实践推广价值。
参考文献
[1] 张晋宾.解读数字化电厂[J].自动化博览，2013（10）：42-46.
电力电子技术概念范文2
关键词 电力电子技术；电力系统；应用
中图分类号：TM76 文献标识码：A 文章编号：1671—7597（2013）041-095-01
1 解释电力电子技术
电力电子技术是一个技术平台，该平台由计算机技术、半导体器件、控制系统搭建而生。该技术发展已经有50年之久，技术服务了人们的生活，在传统生产中，电力电子技术在民用产品、新能源开发、电能质量控制、设备发行等等，都起到重要作用。该行业发展得到了技术支持，发展速度越来越迅速。电力电子技术在电力系统中起到作用最明显，它能够实现大功率电力系统向直流电转化。从20世纪80年代开始，该电力电子技术创造出了柔流电概念，使得技术备受发展人们关注，技术应用范围越来越广，多种设备也相应被研制而出。
2 电力电子技术的应用
自从柔流电概念被提出之后，该技术开始备受关注。人们关注该系统应用效果，系统推动社会发展力度等等。从电力电子技术的应用中看出，该技术极大的提高了人们生活水平，为电力系统发展奠定了技术基础。
2.1 应用于发电环节
电气系统是一个复杂的系统，它涉及到发电组诸多设备，这些设备都是电力行业最先进的设备，设备结构复杂。由此说电气系统是一个复杂之系统，它需要技术人员有着扎实的专业基础，有着极强的业务能力，能够在复杂的设备中进行设计和维修。电力电子技术应用到电气行业中，主要是为了提高设备运行效率。一些大型的发电机，一般被静止励磁控制。静止励磁主要是采用品闸管整流电路的方式进行连接，它的结构比较简单，而且可靠性强，最重要的是性价比高。因此，励磁系统备受各大电力系统使用。在设备运行中，将励磁机运行出现的惯性环节省去，保留了励磁性能的稳定性。这些整改方式主要是为了电力系统提供规律性的技术控制方法，技术优势得到发挥。在电气设备中将产生极大作用，提高了电气工作效率。水力、风力发电主要运用变速励磁机进行发电，电力的输出功率大小主要受水流量和水头压力控制。当水头的压力变大时，机组的速度随之发生改变，而且形成统一性运行方式。众所周知，风力发电的最大功效和风速三次方形成正比关系，该风速的运转方式会随着风力转速发生变化，为了获取更大的电力功效，可以将机组变化速率提高，改变机组运行速率，再通过调整励磁的运动频率，提高了电力生产效率，达到输出频率恒定功效。
发电厂中的风机水泵可是实现变频调速调整，一般而言，发电厂的用电率都保持着在8%左右，它的总耗电量在整个设备耗电量中占到65%，整体运行效率非常低。设备一般使用高压变频器或者是低压变频器，该变频器实现相互转化，达到电气使用效果，进而实现了风机水泵的变频调速。节约用电的效果在实施中达到，节能目的随之实现。随着变频器技术不断发展，我国的低压变频器技术越来越成熟，国内很多地区都有该生产厂家，一系列的电力产品被生产而出。为了达到高效率的使用低压变频器，让低压变频器具备高压大容量特性，企业应该和学习建立起合作关系，不断努力生产出先进的变频器，让技术推动节源目标实现。
2.2 在输电环节中应用
科技的发展脚步越来越快，科技推动了电力电子技术发展，衍生出了各式各样的电子器件。电子器件被应用在不同的行业中，为社会发展创造了大量的社会财富。最值得关注的是，硅片引起的第技术发展出现的原因，正是电力电子器件成功使用到高压输电系统的成功。它极大的改变了电网不稳定特性，使得电网发展更加安全。轻型直流输电和直流输电在电力系统中使用率最高，主要是因为直流输电有着突出优势，它的控制调节灵活、电力输送稳定性强、输电容量大等等，这些优势使得直流输电被广泛使用。而且，针对海底电缆输电和远距离输电，直流输电都有着极大的优势，根据不同的电力频率，接入对应的联网系统，让直流输电发挥最大的功效。柔流点概念被提出之后，相应的技术也随着出现，例如：FACTS技术、fac3技术。这是一个功能巨大的输电技术，它将现代控制技术和电力电子技术向集合起来，对交流电输出进行控制，起到了节约能源的功效。输电技术在灵活的相位调节下实现，较好的控制了交流电输出功率，提高电力系统发电稳定性。FACTS技术具备了电力使用成本低、控制方便等特点，早在20世纪90年时已经被应用到电力开发研究上，研究取得良好效果。
2.3 在配电环节中应用
目前，配电系统发展不完善，它急需提高电力使用效率和提高电力应用性能进行完善。在电力中最需要关注的对象是：电能质量高低。一般而言，电能质量需要满足谐波、频率、电压要求，在产电中该系统要较好的避免电力瞬态波动和干扰影响。当前，现代控制技术和电力电子技术被结合使用，这一行为在电力行中被称为：DFACTS技术结合或者是用户电力技术糅合。它主要是在FACTS技术发展成熟的条件下被应用起来，堪称能质量控制新技术。该技术是在FACTS技术基础下进行升华，可以将DFACTS设备技术阐述成缩小版的FACTS设备技术。这两个设备的工作原理、性能、结构、功能都大相径庭。随着电力电子器件不断发展，市场上电气设备出现求过于供的现象，DFACTS设备市场前景广阔，市场需求量。DFACTS设备市场介入相对容易。而且该设备的成本投入比较少，技术开发比较简单。随着市场不断发展，DFACTS设备产品将进入高速发展状态。
3 结束语
随着科技发展，电力电子技术也得到发展。电力系统与人们的生活息息相关，在发展中，人们期待电力系统能够稳定高效的发展。技术人员应人们的需求，借助科技力量成功的将电力电子技术投入电力系统中，使得电力生产效率高，电力运行安全可靠。
参考文献
[1]余红.电力电子技术在电力系统中的应用[J].煤炭技术，2012（10）.
[2]闫影，丁涛.浅谈电力电子技术在电力系统中的应用[J].黑龙江科技信息，2011.
[3]李函.电力电子技术在电力系统中的应用[J].金色年华，2011（4）.
电力电子技术概念范文3
【关键词】 教学设计；电力电子技术； 教学效果
【中国分类号】G640【文献标识码】B
作者简介：刘福鑫（1979-），男，南京航空航天大学自动化学院副教授，主要从事电力电子、电气工程方面的教学和科研工作。
1 引言
电力电子技术是一门横跨电子、电力和控制三个领域的新型工程技术学科，对培养高水平应用型电气工程和自动化专业人才起着非常重要的作用。本文将结合我校电力电子技术课程的教学研究与实践，对于研究性大学中本科阶段的电力电子技术课程进行系统的教学设计。
针对教学设计的概念，归纳起来主要有以下几种观点。以美国加涅为代表的学者提出教学设计过程说[1]，他认为教学设计就是规划教学系统的过程，该过程包括分析教学目标、寻求优良的教学方法、合理配置教学资源、精心设计教学规程以及评价学生学习结果等若干内容。一部分学者认为教学设计是研究教学目标、制定决策计划的教育技术学科[2]。还有部分学者采用程序的概念来解释教学设计过程，他们提出教学设计是在研究教学问题和需求的基础上，确立解决教学的方法和步骤，并对教学结果做出评价的整个过程及程序规则[3]。
在总结上述学者对教学设计分析、归纳和概括的基础上，结合作者多年电力电子教学经验，本文根据教学设计概念和具体电力电子教学特点，深入探讨良好的教学设计对教学效果的作用和影响。
2 教学设计主要作用
1） 教学设计可以帮助教师系统化地设计教学要素
教学设计中所涉及的教学要素主要包括教学内容、教学媒体、教师和学生等，这些要素之间的关系如图1所示，即教学设计中的教师和学生是两个中心点，教学最终目的是将教师头脑中的知识传授给学生，而教学设计则是为了提高这种教学传授的效果所进行的课程教学设计和课堂教学设计过程。针对电力电子教学特点，作者对教学设计的4个主要要素进行了相关设计，主要内容如下：
a. 教师
建设青年教师为主、中年教师为辅的课程教学团队，充分发挥教授的示范带头作用，重点加强青年教师培养，努力提高青年教师的业务水平，特别是对教龄1-4年的青年教师，制订详尽的成长方案和发展计划，使优秀的青年教师能脱颖而出，尽快成为教学业务中的骨干。
图1 教学要素间的关系
b. 教学媒体
多种教学媒体综合运用。在设计教学课件时可尽量引入实时动画以模拟各种电力电子变换电路的工作原理，课件要做到直观性强，表现手法简单明了，图文并茂。同时采用视频、仿真软件等辅助媒体工具开展教学，对性能各异的教学媒体进行优化组合，使其在教学过程中交互应用，扬长避短。
c. 教学内容
根据电力电子教学特点，作者设计了如图2所示的教学内容。其中将基础知识和最新进展结合起来对电力电子技术进行延续性的介绍。在讲授电力电子基础知识时结合点、面广泛却又不乏侧重点地讲解电气技术专业知识。在全面介绍电力变换技术的基础上，重点讲解不同电力半导体器件所构成的各种典型功率变换电路，让学生熟练掌握各种电路的构成和工作原理，计算元器件参数并合理选择元器件，并最终达到运用课堂所学知识进行相关设计目的。
图2 电力电子技术教学内容组成
d. 学生
在教学设计中加入以班级或者项目小组为单位的群体学习内容。给群体一个题目，以群体的形式布置任务、查找资料、讨论问题，通过群体的协作讨论出解决方案。
2） 良好的教学设计可以提高课堂教学质量
良好的教学设计通过分析、设计、组织和优化课堂教学内容从而达到最大限度发挥课堂教学效果的目的。精心设计的教学过程不仅可以将更多更好的教学内容展现给学生，培养学生的学习兴趣和学习能力，而且有助于节省学生的学习时间，减轻学生的学习负担，达到更好的学习效果。课堂教学实践证明，经过教学设计后的教学效果明显优于未经过教学设计前，学生能够快速了解该课程需要学习的相关内容以及本节课需要解决的重点问题，不仅可以提高教师“教”的教学质量，也能明显地提高学生“学”的质量。
3） 良好的教学设计可以更好地调动学生的学习积极性
良好的教学设计可以帮助教师充分地发挥其角色作用，从而更好地调动学生学习积极性。作者在电力电子教学中以“学”为中心，以成就动机为驱动进行引导学生自主学习的教学设计。将教学内容与生活实际紧密结合，让学生发现电力电子技术在日常生活中的广泛应用，并指导学生采用课堂知识解释日常应用中的现象，引导学生主动思考并探索电力电子技术的发展，达到激发学生学习兴趣和积极性的目的。
3 教学设计对教学过程的影响
教学设计的目的是为了达到更好的“教”与“学”的双重效果而合理配置教学资源、精心设计教学程序等的过程，其内容可以概括为确定教学目标、选择教学策略和教学方法、评价教学效果等方面。这些内容对课堂教学过程会产生一定的影响，而一个良好的教学设计应该影响到课堂教学的以下几个方面。
1） 引起学生注意并激活原有知识
在进行教学设计时，教师除了应该对教学相关要素进行分析外，还要注意一些教学关键环节的设计，这些关键环节包括导入阶段、授课过程中课堂氛围的控制等。作者在电力电子教学中采用在课堂开始阶段提问的方式让学生回忆已经学习的知识，或者是引出这堂课需要讲解的内容。例如向学生询问他们认为电力电子技术在我们的日常生活中的体现，使学生了解电力电子技术的发展现状及电力电子技术在国民经济中的重要作用，这样不仅能扩大学生的视野，而且进一步增加他们对电力电子技术的理解。
2） 帮助学生学习新内容
作者采用互动教学法与问题教学法相结合来帮助学生学习新的内容。在课堂上，教师不能仅仅以一个讲授者的身份出现，而是应该以知识引领者的身份出现。这就要求在教学过程中互动不仅体现在学生与学生之间，或者是教师与学生之间，而且应该体现在教学参与者与实际行动上的接触与交往。具体而言，即在教师的指导下，让学生积极地参与资料查找、材料分析与调查研究，并在此基础上自己尝试从中温习旧的知识，学习新的知识。
3） 帮助学生练习所学知识
为了在教学课时有限的情况下达到满意的教学效果，作者采用了多种手段来帮助学生练习在课堂上所学到的电力电子知识。经常采用的方式之一是将习题和例题的讲解穿课堂中。通常作者会在每一基本概念知识点后插入一两道典型例题，在每章结束后插入综合应用题或者实际工程问题，通过这样的方式来促进学生即刻思考和复习所学的知识。有些时候作者还会采用通过问题解决进行知识练习的方式，即针对某些概念进行探索研究活动，这种情况下需要学生围绕问题情境进行一系列的知识练习过程。
4 评估教学效果的作用
教学的最后一个环节就是评价，即对教师教学的验收阶段。在进行教学设计时同样应重视这一环节。教师做好教学评价设计，既是检验自己教学水平的表现，也是对学生负责任的表现。
1） 通过评估了解学生的学习结果
本文采用的了解学生学习结果的评估方式是，在重要的课题内容阶段性结束后进行课题口头提问式的考核，或者是随堂抽查若干个同学观察他们的知识吸收情况，有时候还布置一些课后题目，或者通过专门的答疑时间和练习课发现学生学习中存在的问题。这样可以随时把握学生的动态，也了解自己的教学还有哪些疏漏，继续保持良好的教学方法和内容，及时修正有欠缺的部分。
2） 通过评估强化教师职责
作者所在的高校采用的教学评价是从学生的角度出发，让学生参与评教。通过给任课老师各方面的数量化评价来反馈学生对教师的意见。同时从学校管理部门来说，教学院长经常督促每位老师的教学，并且教学督导组也定期抽查老师的课堂效果。这样通过双重的检验来增强教师的教学责任感，并促进教学的发展。
5 结语
良好的教学设计是提高教学质量、改善教学效果的有力保证。本文结合电力电子技术课程特点和作者多年教学经验，详细阐述了教学设计对电力电子教学效果的作用和影响，研究结果和评估结果表明，经过系统化的教学设计，可有效激发学生的学习兴趣，强化相关知识的理解和掌握，达到更好的“教”与“学”的双重效果。
参考文献
[1] 盛群力，李志强. 现代教学设计论[M]. 杭州：浙江教育出版社，1998.
电力电子技术概念范文4
关键词：Saber；电力电子技术；课堂教学
作者简介：丁新平（1975-），男，甘肃定西人，青岛理工大学自动化工程学院，副教授；马淋淋（1979-），男，黑龙江黑河人，青岛理工大学自动化工程学院，讲师。（山东 青岛 266520）
中图分类号：G642.0 文献标识码：A 文章编号：1007-0079（2014）06-0053-02
随着半导体器件技术的日益成熟和数字控制技术（Digital Signal Control）的飞速发展。电力电子技术在国民经济和工业生产中的地位越来越突出：节能减排的很大一部分比重都是通过以电力电子技术为核心的变频调速、高效节能灯具等电力电子节能产品完成。在国家大力发展的新能源利用以及分布式发电等领域，电力电子技术也是大有用武之地，作用越来越明显。同时，电力电子技术人才供不应求，国家需要大量电力电子技术的应用型人才。
本科教学中，对电力电子技术的要求越来越高。而电力电子技术教学中存在的主要问题是该门功课属于理论和实践结合性非常强的课程，任何一个环节出现问题都会影响到学习效果。高校中电力电子技术课堂教学主要以理论讲解为主，在教学过程中配以部分典型电路的实验验证等实践教学。而实验项目的完全封闭性（考虑到学生安全性等原因）造成了学生在学习过程中的盲目性和迷茫感。学生很难把课堂所学理论知识和实际应用项目联系起来。笔者调研后发现，学生由于缺乏对理论知识相对应实践环节的感性认识，学习的主动性和积极性不高。学生最主要的迷茫感是——学习的电力电子电路能用到什么地方？怎么去用？成天讲的电力电子器件在实际中到底如何控制？这些问题在传统课堂教学中得不到有效解决，久而久之，学生就丧失了学习的积极性。单纯为了分数的学习使得教师教得费劲，学生学得没劲。
Saber仿真软件是一款专门针对电力电子学而开发的仿真软件，其主要应用于科研人员对新型拓扑电路的验证上，为实验验证提供相关参数和对新电路的有效性进行验证。[1，2]先有很多仿真软件都是把物理特性用数学模型表示出来，然后在数学模型的基础上进行仿真。这些仿真电路和实际硬件电路相差较多，更不能给人带来更直观的硬件电路设计指导作用。Saber仿真软件最大的优点是“硬件化”仿真思想的植入，其在仿真时能够完整还原真实系统，而不是用数学模型来代替系统特性进行设计研究。Saber仿真软件应用在电力电子技术课堂教学中将解决目前在学习过程中困扰学生的主要难题。
第一，增加学生的成就感，进而培养学生的学习兴趣。很多时候，学生在接触到一门新课的时候，都会有一个过程：满怀信心和好奇地去了解和学习感性认识和理论入门主动（或被动）学习考试。在一门课程学习过程中，起关键作用的是感性认识和理论入门阶段，如果此时能有真实的应用电路来入门，其必然的结果将是学生主动和有兴趣去学习，效果将不言而喻。Saber软件的“硬件化设计”给人以电力电子电路的真实感，解决了学生学习过程中由于理论公式推导而造成的“实际电路和理论分析对不上号”的困境，能够起到“感性认识电路仿真出结果学习成就感学习兴趣”的良性循环。
第二，培养学生的主动思考能力。一改传统教学中课堂上教师枯燥地讲和学生被动听的教学模式，变被动听课为主动参与设计电路，通过在仿真软件上自己搭建电路及设计闭环控制器，培养了学生主动思考问题的能力。
第三，在课堂教学中，引入硬件仿真电路的现场演示，增加电路的直观和感性认识。通过仿真电路对电力电子电路工作原理和工作模式的验证和演示，现场用“硬件电路”验证了理论分析的结果，加深了学生对所学电力电子电路知识的认识和掌握。
第四，实验前认识电路工作原理，验证各部分实验波形，为知识点的更好掌握和实验的顺利进行做前期准备工作。有些论文介绍计算机仿真软件能够部分或者全部代替实验教学，[3]笔者持否定观点。仿真软件无外乎是理论知识的验证，其根本代替不了实验对学生实践动手能力的锻炼。笔者认为要学好学通“电力电子技术”这门课程，不但要保留电力电子实验，还应该增加相关课程创新项目等实践活动来增加学生在实际设计中对理论知识的加强和融会贯通。
一、典型电力电子电路工作原理介绍
几乎所有的电力电子电路都可以用Saber软件实现仿真，其中包括各种电能转换电路：AC-DC，DC-DC，DC-AC，以及AC-AC电路。在现代电力电子技术里面颇具代表性的几种典型电路有：应用于开关电源中的DC-DC斩波电路之Boost /Buck/Buck-boost电路；广泛应用于节能减排中，作为变频调速系统主要能量转换环节的电压源全桥逆变电路（VSI）；大功率场合应用较广的可控整流电路。限于篇幅限制，本文主要以Boost电路和电压源逆变器为例进行阐述。
作为应用较广的电路之一，Boost电路能够实现对输入电压的任意升压功能，通过控制开关管的占空比能够控制输出电压的大小。在闭环控制器的作用下，该电路能够抑制输入电压扰动和负载扰动对系统的影响，保持恒定的输出电压。Boost电路除了应用于开关电源DC-DC中外，主要应用在PFC电路实现功率因数的校正。同时，在新能源能量转换电路中，其可以作为前级电路以实现MPPT（Maximum Power Point Tracking）调整功能，在实现光伏模块和燃料电池等新型能源的最大功率输出的基础上，实现对输入电压的升压功能。图1所示为Boost电路在光伏电池发电中实现MPPT和升压功能的原理图。图2为实现PFC功能的Boost电路，能够实现较高的功率因数，减少了开关电源对电网的影响，并得到相对稳定的直流电压。
图3为应用广泛的变频器主电路图，电网输入，经过二极管不控整流得到6脉波波动的直流电，再通过电压源逆变器实现DC-AC转换，得到所需的可控交流电（CVCF或者VVVF），实现电机的变频调速功能。全桥电压源逆变器控制可以采用比较简单的SPWM控制或者SVPWM方法实现。
二、Saber软件在电力电子典型电路中的应用
1.课堂授课中的应用
Saber软件应用到课堂教学中，可以增加上课时学生的参与性和理论知识验证的直观性。为枯燥的课堂教学带来生机，具体例子为：在讲授DC-DC斩波电路时，必须要讲明白两个前提（概念）：一是稳态的概念，二是电感的伏秒平衡（电容的安秒平衡）法则。在此基础上，所有的变换电路都可以解释并推导出来。在讲到这两个概念的时候，学生很难理解透彻，大多数情况下学生都是一知半解的状态，这时能够利用Saber软件进行说明则会起到事半功倍的效果。在电路启动阶段，此时电感电流从零开始上升，然后振荡几个周期，最后进入稳态阶段，具体如图4所示。稳态状态最关键的现象是：每个开关周期，电感电流的上升变化量和下降变化量保持相等，通过电感公式VL=Ldi/dt可以推导出电感的伏秒平衡法则。用该法则可以推导出几乎所有DC-DC斩波电路输出-输入电压关系。用该仿真软件直观验证和理论推导相结合教学效果非常好。
在讲不同DC-DC电路输出-输入电压关系时，推导的公式可以直接用Saber仿真软件验证，具体如图5所示，Vout=（1/（1-D）Vg=12/0.6=20V。图5直观显示出两个关键现象：一是让学生知道了开关管是如何驱动的；二是输出-输入电压增益的验证。DC-DC斩波电路另一个比较关键的概念是电路的连续工作模式（CCM）和断续工作模式（DCM）。通过仿真软件能够非常直观地呈现给学生，当电感电流较大的时候，电路工作在连续工作模式（CCM）下；当电感电流变小到在一个开关周期里面有部分时段电感电流等于零，此即进入了断续工作模式（DCM）。具体仿真演示结果如图6所示。
在讲到其他电力电子电路时，Saber仿真软件在讲课中的直观性优势也非常明显，譬如以电压源逆变器为例，其交流输出电压频率和幅值受调制波的控制而变化。最直观的讲解如图7仿真所示，图7上半部分为调制因子M的波形，可以控制交流输出电压的大小，也就是说输出交流电的频率和调制信号频率相同，而幅值和调制信号幅值成正比。通过上下两部分仿真图的比较，非常直观地看出逆变器输出电压和调制信号之间的关系。
2.课后设计电路时的应用
Saber仿真软件还可以作为课后设计电路参数和闭环控制器的主要依据。工业应用中，绝大部分产品都是工作在闭环控制方式下，以达到抑制输入扰动和负载扰动、最后输出稳定的直流电压。在主电路参数（L，C）选型和闭环控制器设计上，Sabrer软件起到指导和验证的作用。在控制器参数设计完毕后，可以通过Saber仿真软件进行初期验证，对参数进行优化和微调以得到最优的控制参数。图8所示是Boost变换器在闭环控制器的作用下进行的负载扰动和输入扰动仿真验证，由图可以看到在PI闭环控制器的作用下，系统具有抑制负载扰动和输入电压扰动的能力，输出电压Vout很少受两种扰动的影响。
三、结论
本文研究了Saber仿真软件在“电力电子技术”教学中的应用。在教学中通过引入Saber软件使得课堂教学生动直观，一改传统教学中的死板和枯燥。以“电力电子技术”课程里的几种典型电路为例，详细地说明了如何有效地应用Saber软件辅助传统课堂教学以收到直观生动和事半功倍的效果。
参考文献：
[1]李艳林，宋海良，陈凯，等.基于saber的电压源仿真设计[J].科技信息，2012，（33）：30-31.
电力电子技术概念范文5
【关键词】工学结合；电力电子；项目课程
Abstract：In this paper，analysis of the current in the power electronic technology teaching are widespread problems，based on the combination of project curriculum development train of thought.Through the adoption of"project lead，task driving"teaching method can motivate students'learning interest and learning initiative，and further improve the quality of the talent cultivation.
Key words：Work-integrated learning；Power electronics；Project course
《电力电子技术》是应用电子技术专业的专业核心课程，本课程是建立在电工技术、电子电路的调试与应用、电子产品的检测与维修等学科基础上的，它横跨“电子”、“电力”和“控制”三个领域，主要研究各种电力电子器件，以及由电力电子器件所构成的各种电路或变流装置，以完成对电能的变换和控制。它运用弱电（电子技术）控制强电（电力技术），是强弱电相结合的新学科。
一、《电力电子技术》的教学现状
目前《电力电子技术》教学过程设计主要包括以下四个部分：第一部分为绪论，主要介绍电力电子技术的基本概念和应用领域；第二部分为常用电力电子器件的结构、工作原理及性能；第三部分为四个典型单元电路，整流、逆变、直流变换和交流变换；第四部分为具体的应用实例，以帮助学生理解和掌握电力电子技术的理论及应用知识。在具体的教学过程中基本沿用以课堂教学为主，验证性实验为辅的教学模式。这种模式不足之处在于，在课堂教学中理论与实践脱节，学生尚未接触过实际电路，难以深入理解所学内容的背景、用途，只能被动地接受知识，难以激发学生学习兴趣；另外验证性实验教学也与真实地实践背景脱离，不利于学生职业能力的培养。
二、《电力电子技术》课程开发与实施
（一）课程开发思路
《国务院关于大力发展职业教育的决定》明确要求“大力推行工学结合、校企合作培养模式”，这说明职业教育的教学内容必须与生产岗位、工作任务相联系，“工学结合”模式应该成为我国高等职业教育基本的人才培养模式，这种模式的目标是对学生的技能培养应满足企业的生产与发展需求。同时这种“工学结合、校企合作培养模式”也为《电力电子技术》课程的项目开发指明了思路。
（二）课程内容选择及课程体系构建
《电力电子技术》是为电气设备的安装、调试与维护这一岗位服务的核心课程。通过对这一岗位的工作任务与职业能力分析，按照基于工作过程项目课程开发的理念重新构建了知识体系。在具体的教学内容选择上，我们选择源于企业，并经过教学化处理的典型项目为载体，同时我们也参照了维修电工、电气设备安装工国家职业标准，并将其内容融入到教学内容中。
在课程内容的设计上，我们精心选择了四个项目为载体，项目的安排是有简单到复杂递进设计，这也符合学生的认知规律。具体项目为：项目一、调光灯安装与调试；项目二、三相变频电源的调试；项目三、中频感应加热电源电路调试；项目四、开关电源电路调试。
（三）教学过程设计
《电力电子技术》课程教学过程中总体上采用“项目引导、任务驱动”的教学方法，实施“教、学、做”一体化的教学模式，以学生为主体，教师主要起组织和引导作用。下面我结合“项目一、调光灯安装与调试”介绍下主要教学过程：
1.项目引入。列举日常生活中常见的调光灯，引入本项目，通常采用案例教学法。
2.任务布置。本项目需要学生完成以下任务：
（1）检测和选择晶闸管、双向晶闸管、可关断晶闸管和单结晶体管等电力电子器件；
（2）分析调光灯电路的主电路和触发电路；
（3）制作和调试单相半波可控整流电路；
（4）制作单结晶体管触发电路，并用示波器调试各点的波形，与理论分析计算对比。
3.讲解示范。教师带领学生对本项目涉及的相关电路进行拆解、观察、测试、分析。总结引申出要完成本项目需要掌握的理论知识点，教师对一些重点、难点内容进行讲解，从而帮助学生能够尽快开展工作。
4.小组讨论，制定方案。小组间相互讨论、相互协作并根据任务要求拟定技术方案，设计电路，教师巡回指导，了解学生参与情况。
5.任务实施。根据方案制定情况，进行电路设计、制作、安装及调试等。
6.检测与评价。这里的评价包括学生自评、小组互评及教师评价三个部分内容，充分体现了评价主体的多元化。
三、项目课程实施中注意的问题
《电力电子技术》课程改革取得了一定的成果，但在具体实施过程中体现工学结合，教、学、做一体化的教学模式，也遇到了一些问题，针对出现的问题我们也进行了深入的思考。
1.工学结合，教、学、做一体化的教学模式对教师提出了更高的要求。课程改革前教师基本都是以讲授为主，学生都是被动的接受知识并且学生所学知识与企业工作严重脱节。但实施项目式课程教学，教师要深入学习，成为该领域的行家、专家。只有这样才能胜任项目式教学要求。
2.教、学、做一体化实践教学场所的建设。《电力电子技术》项目式课程实施教学场所有特定要求，需具备产品设计、制板与加工等条件。同时还要具备教师讲授的条件，如有投影仪和电脑、黑板等。在实践场所建设中我们尽量参照按照企业实际的生产环境，做到学生情境与工作情境相统一。
3.在考核方法与内容上，从理论考核为主转到以实践技能考核为主，从结果考核为主转到以过程考核为主，从单纯的专业考核，转到专业知识、技能与职业素质综合考核，同时注重加强过程考核等。
四、结束语
《电力电子技术》课程作为应用电子技术专业的核心课程，他的重要性是不言而喻的。通过基于工作过程的项目课程改革对于提高学生的学习兴趣与积极性产生了较大作用，更加有利于学生职业能力、职业素质的培养。同时我们也感到要真正实施好这一改革成果，既需要学校的投入，也需要教师的艰苦努力和无私奉献。我们要积极探索教学内容、教学方法和教学手段的改革，不断提高人才的培养质量。
参考文献
[1]方翔.职业院校《电力电子技术》课程教学初探[J].教学研究，2010（4）.
[2]邵仕泉.《电力电子技术》逆向教学思路初探[J].西南民族大学学报，2010（9）.
[3]陶俊珍.“电力电子技术”教学内容更新例析[J].中国电力教育，2011（9）.
[4]白敬彩，吴君晓.高等职业教育电力电子技术课程教改探讨[J].河南机电高等专科学校学报，2011（1）.
[5]唐杰，林立，刘家芳等.电力电子技术课程研究性教学的探索与实践[J].中国现代教育装备，2011（3）.
电力电子技术概念范文6
关键词：电力电子技术 FPGA 综合实验平台
电力电子技术是指电力电子变换和控制的技术，是涉及电子技术、控制技术和电力技术等多专业的交叉学科。同时，也是电气工程及其自动化、工业自动化等相关专业的重要专业基础课。该课程教学内容复杂抽象、信息量大，应用性和实践性强。课程内容以电力电子器件和变流电路为主，通过分析各类电力电子器件的通断来学习理解整流、逆变、斩波和变压变频等典型电路的工作原理，并分析在不同负载情况下的电压、电流波形。通过本课程的学习可独立分析、解决实际的工程技术问题[1]。
鉴于电力电子技术是一门强调理论与实践相结合的专业基础课，而目前电力电子技术课程的实验教学大多依托插拔式实验平台，主要是演示性或验证性实验。学生实验时大多按照实验指导书进行简单线路连接，并没有通过实验深入理解理论知识，出现问题也不会主动分析和解决。另外，由于对实验操作不熟而导致实验装置损坏，维护量大[2]。为此，需要增加学生真正动手设计、搭建和调试电路的机会，让学生完全掌握具体实现过程，加强学生动手能力和创新能力的培养。
1 目前电力电子技术实验教学现状及存在问题
实验的目的是让学生更好地理解和掌握理论知识，培养在实际应用过程中的实践能力。但目前电力电子技术实验普遍存在着实验与理论结合不紧密、实验与生产实践相脱节的问题[3，4]。主要体现在：
（1）传统的电力电子技术实验装置封装程度高，容易损坏，维护困难。课堂讲授的理论知识与实验过程衔接度低，尽管学生对工作原理掌握得很好，但在实际实验过程中还是无从下手，无法真正达到实际应用。
（2）传统的电力电子实验大多是演示性或验证性实验，只能观测实验结果，而不能有效地进行电路分析和动态分析，几乎没有仿真和模拟。
（3）传统的电力电子实验内容固定，较难实现模块化，无法根据学生实际情况定制实验内容。
随着电力电子技术朝着高度模块化、集成化以及应用多元化的方向发展，相应地也要求加强实验教学，让学生真正动手，在实际应用中更好地理解和掌握电力电子技术基本概念和工作原理。因此，需要设计和开发一种具有良好扩展性且交互式的综合实验平台来满足教学要求。
2 便携式综合实验平台
目前，我校电力电子技术实验设备相对陈旧且占地面积大，维护困难。为满足实践教学改革需要，我们研究和开发了一种便携式电力电子技术综合实验平台。
2.1 硬件平台
该实验平台的硬件系统主要由PC机、eMotion模块、FPGA芯片和实验模块组成（如图1所示）。
整个综合实验平台采用标准化的模块结构，PC机通过以太网或串口与eMotion模块相连。而FPGA1芯片卡通过ISA总线与eMotion模块相连，实验模块通过JP与FPGA2芯片相连。FPGA1与FPGA2通过SIO相连，使得FPGA1与实验模块完全隔离。实验模块包括示波器显示模块LCD，直流斩波模块DC2DC，逆变模块DC2AC等模块（如图2所示）。
2.2 软件平台
该实验平台运行在Matlab环境下，主要包括操作界面、波形显示界面和逻辑分析界面等。如图3所示，给出buck转换电路实验界面。整个实验系统采用层次式结构，如图4所示。所有实验均用Matlab编程实现，其中每个实验包括多个操作界面。
具体操作过程如下：
（1）开机运行后，首先执行eMotion模块，在PC机中执行Telnet程序，进入工作目录。
（2）启动Matlab，并进入相应实验的m文件目录。选择相应的实验，启动界面。
在实验过程中，学生可根据实际需要选择相关实验。该综合平台具有良好的可扩展性，可根据实验室规模灵活配置，方便携带。
3 实验内容设置
根据实际教学和学生不同能力的需要，设置了基础性实验、设计性实验、综合性实验和创新性实验4类实验，形成阶梯式实验教学。
3.1 基础性实验
这些实验基本上是演示性及验证性教学实验，实验指导书给出具体电路、实验内容及操作步骤。通过实验使学生获得感性认识并与理论知识相衔接，掌握各种典型电路的工作原理、波形分析及定量计算，为综合设计实验打下基础。
3.2 设计性实验
在基础性实验的内容和基础上，由学生自行设计设备参数及其特性，并通过编程进行仿真实现。主要目标是掌握电子电路的设计及软件编程，并学习实验参数的设置与调试。
3.3 综合性实验
根据教师提供的不同实验项目，从最初的方案设计，元器件选型，软件编程仿真到具体实物实现，将实验与实际问题相结合，提高学生的动手能力，积累学生的工程实践经验。
3.4 创新性实验
挑选优秀学生，采取集中培训的形式，在课程设计过程中结合国家或省市级大学生科技创新项目，进行创新性实验设计，深化课堂与实践教学的效果。
4 结束语
随着电力电子技术的快速发展以及电力电子在各行各业中的广泛应用，针对相关专业的本科生培养以及学校教育教学改革的深入，构建了一种便携式电力电子技术实验教学综合平台。该平台具有良好的可扩展性与交互性，实验内容丰富，开放性强。通过该平台，学生易于理解和掌握电力电子技术的理论知识与分析方法，提高动手能力和工程实践能力。
根据教学实践，还可进一步提高该平台的性能，形成多层次、立体化的实验教学。
参考文献
[1] 王兆安，刘进军.电力电子技术[M].第5版.北京：机械工业出版社，2009.
[2] 唐杰，刘丽，罗庆跃.“电力电子技术”课程研究性教学初探[J].中国电力教育，2009（12）：86-87.
