实验教学电力电子技术

实验教学电力电子技术（精选12篇）

实验教学电力电子技术 篇1

1 目前存在的问题

《电力电子技术》课程是理论性和工程实践性均较强的专业基础课程,在航天、农业、交通、电气、机械制造等工程学科中都有非常广泛、重要的应用。该课程的主要任务是通过对电力电子技术理论知识的学习,培养学生对电力电子系统的分析设计能力、工程实践能力和创新能力。

《电力电子技术》课程是自动化、电气工程及其自动化等专业的专业基础课程 ,是能源动力类、电气信息类等许多专业的基础课程 , 也是许多工科专业非常重要的课程。因此 , 该系列课程涉及的专业面十分广。教学过程的设计、内容的组织、授课的方法等等直接影响着学生学习的效果 ,影响着学生后续课程的学习 , 影响着学生对整个专业知识的掌握。为了适应电力电子技术理论发展形势的需要和新时期对人才培养提出的新要求 ,《电力电子技术》课程教学方法与手段的改革应受到重视 ,在教学中 , 注重使用先进的教学方法 , 合理运用多媒体等现代信息技术手段 , 并改革实验教学的形式和内容 , 提高教学效率 , 建立一个优良的教学团队 , 使《电力电子技术》课程的教学质量上一个新的台阶。

2 教学内容建设

(1)在教材选择和教学内容的选择上要与本校本专业的特色有机结合起来,为现有专业特色和将要发展的专业特色服务。

(2)在教学大纲制定中,能够通盘考虑,在考虑本课程教学内容完成的基础上,增加能够增强课程群联系的相关知识点间的讲解学时。

(3)教学方法上重视多媒体教学方式的应用,增加教学内容的信息量和灵活性,对重点知识要保持传统板书教学模式的应用,根据学生的情况把握教学的进度,在实践教学过程中,要求理论授课老师切实参与实验教学环节,根据理论教学内容选择具体实验项目,避免出现重视理论教学,轻视实验教学的情况。这样做的好处是教师可以根据自己的授课内容和实验内容掌握教学进度,并能及时了解学生对所学内容的掌握情况,能更好的融知识传授、能力培养、素质教育于一体。

3 教师队伍建设

《电力电子技术》课程的教师既有从教多年的老教师,也有毕业于重点大学的硕士、博士学位的教师,以及比较年轻的教师。为了使得教师队伍的建设和发展与课程的建设有机结合起来,需要进行以下两个方面的工作 :

(1)老教师和硕士、博士学位教师要将年轻教师纳入自己的科研团队,使得年轻教师有机会参加电力电子与电气传动学科的相关科研活动,了解该学科的最新前沿动态,有助于年轻教师对教材相关内容的理解,并应用于教学过程中,从而增强课本知识与实践的结合。

(2)加强相关课程教师间的交流,包括同一课程及前后衔接紧密的课程内容教学方式的交流探讨,使得每一个教师对系列课程群有透彻的了解。

4 实践环节建设

实践环节是将整个系列课程知识点有机连接起来的强力纽带,也是将理论知识点与实践应用有机结合起来的桥梁,对于学生系统的、全面的掌握电力电子与电力传动学科的知识,并具备实践应用的能力具有重要的意义。

(1)实验教学与实验室开放

根据电气专业培养目标及教学计划,电力电子技术课程实验教学内容紧密联系理论教学内容,制定了实验教学大纲,自行编写了实验指导书,安排了十二个实验项目,并根据专业培养计划的要求,及时调整相关内容。实验中注意培养学生的动手能力和独立解决问题能力。实验后对发现的问题和实验的结果进行讨论,做到理论联系实际。

对实验成绩的评定,一般分成三个部分 :一是预习部分,占20%,通过检查预习报告来确定 ;二是实验操作部分,占50%,考核学生的动手能力,独立完成试验任务和解决实验过程中遇到的问题的能力,注意发现和培养学生在实验过程中的新的方法、新思路 ;第三就是实验总结部分,占30%,检查实验总结报告完整性、系统性,实验数据分析处理以及回答问题的正确性。

本着开发学生智力、培养动手能力和创新精神的原则以及一切为学生服务的宗旨,实验室全天开放,欢迎学生做基础理论和相关技术的研究、探讨工作,并提供所需实验器材和技术上的帮助。

(2)实践教学及其条件

为了改善实验教学条件,进一步提高实验教学质量。学院和系部加大了对实验中心的投资力度,实验室面积近100平方米。目前电力电子实验室已经配备了20套实验装置,具备一个班型的实验条件,已满足两个学生一个台套设备的要求。

(3)引入MATLAB仿真技术

通过研究教材及实践环节,整合实践内容 , 补充新技术,设计和开发基于MATLAB的电力电子技术和交直流调速技术课程中紧密结合课程知识点的仿真程序和题目,主要包括电力电子基本电路的仿真、交、直流调速系统的仿真等,通过学生上机编程和波形演示,加深学生对相关知识点和实际应用课题的印象。

(4)增加设计性和开放性实验

课题组教师可带领学生利用我校电气传动实验室提供的常用电子元器件耗材 , 电烙铁等实验工具 , 示波器、万用表等检测设备 , 小功率异步电机等电力电子装置的控制对象 ,MATLAB7.0计算机仿真软件等丰富的实验资源 , 进行大胆思维 ,充分发挥学生的创新能力,自行设计实验,并进行实验调试。通过仿真和开放性实验两个实践环节,一方面使学生形象化、立体化理解电力电子学科的主要知识点及课程间的关系,另一方面使学生具备一定的设计和研究能力。

5 总结

本项目的研究对于完善电气工程及其自动化专业的教学模式具有重要的意义。同时也为整个电气工程及其自动化专业的课程体系建设和改革打下良好的基础。

摘要：《电力电子技术》课程是电气工程及其自动化专业重要的专业基础课,课程中现有的实验内容均为验证性实验,制约了学生实践能力的培养。本课程教学内容基于电力电子电路的基础上,紧密结合电气工程的发展,引入MATLAB系统仿真软件,构建电力电子技术仿真实验,为帮助学生深化理解诸多工程问题提供了有效的手段,对夯实学生的基础理论、提高其理论应用能力具有重要作用,取得了良好的育人效果。

关键词：电力电子,仿真,教学

实验教学电力电子技术 篇2

1、单相桥式全控整流及有源逆变电路实验

目的：

（1）加深理解单相桥式全控整流电路及有源逆变电路的工作原理。

（2）研究单相桥式全控整流的全过程。

（3）研究单相桥式变流电路逆变的全过程。掌握实现有源逆变条件。

（4）掌握产生逆变颠覆的原因及预防方法。

内容：

（1）单相桥式全控整流带电阻负载。

（2）单相桥式有源逆变电路带电阻电感负载。

（3）有源逆变颠覆现象观察。

2、三相桥式全控整流电路实验

目的：

（1）加深理解三相桥式全控整流电路的工作原理

（2）理解KC系列集成触发器的调整方法和各点的波形

内容：

（1）三相桥式全控整流电路带电阻负载

（2）三相桥式全控整流电路带阻感负载

（3）当触发电路出现故障（人为模拟）时，观测主电路的各电压波形。

3、直流斩波电路实验

目的：

（1）加深理解直流斩波电路的工作原理

（2）掌握斩波器主电路、触发电路的调试步骤和方法

（3）熟悉直流斩波电路各点的电压波形。

内容：

（1）直流斩波器触发电路调试

（2）直流斩波器电路接电阻负载

（3）直流斩波器电路接电感性负载

4、单相交流调压电路实验

目的：

（1）加深理解单相交流调压电路的工作原理

（2）加深理解单相交流调压电路带电感性负载对脉冲及移相范围的要求。内容：

（1）KC05集成移相触发电路的调试

（2）单相交流调压电路带电阻负载。

实验教学电力电子技术 篇3

【关键词】《电力电子技术》      虚拟仿真实验      建设

电力电子技术是使用电力电子器件对电能进行变换和控制的技术，其应用范围非常广泛，涉及一般工业、交通运输、电力系统、通信网络、计算机、新能源发电等，因而《电力电子技术》已成为本科教学阶段的专业基础课程。同时，电力电子技术又具有很强的实践性，故而实验在教学中占据着十分重要的位置。然而由于课程难、内容多、课时少，在实际教学过程中，通常都只留出极少课时甚至没有留出课时让学生自主开展实验与训练。

虚拟仿真实验教学是依托虚拟现实、多媒体、人机交互、数据库和网络通信等技术，构建高度仿真的虚拟实验环境和实验对象，学生在虚拟环境中开展实验，达到教学大纲所要求的教学效果。虚拟仿真实验教学是高等教育信息化建设和高校实验室建设的重要内容。

为进一步推进我校实验教学信息化建设，加快专业实验教学与现代信息技术的深度融合，努力实现优质实验教学资源的共建共享，切实加强学生创新精神和实践能力的培养，我们开展了《电力电子技术》虚拟仿真实验教学中心的建设工作。

一、建设的任务和原则

《电力电子技术》虚拟仿真实验教学中心的建设任务是实现真实实验不具备或难以完成的教学功能，在涉及高危或极端的环境、不可及或不可逆的操作，高成本、高消耗、大型或综合训练以及现有实验条件不足或学生自主开展实验与训练等情况时，提供可靠、安全和经济的实验项目。《电力电子技术》虚拟仿真实验教学中心的建设必须充分体现虚实结合、相互补充、能实不虚的原则。

二、建设的内容

《电力电子技术》虚拟仿真实验教学中心的建设内容为：

1.虚拟仿真实验教学资源。发挥学院的电气工程学科专业优势，积极利用企业的开发实力和支持服务能力，充分整合信息化实验教学资源，以培养学生综合设计和创新能力为出发点，创造性地建设与应用高水平实验教学资源（包括软件共享虚拟实验、仪器共享虚拟实验和远程控制虚拟实验等），提高实验教学能力，拓展实验领域，丰富实验教学内容，降低成本和风险，开展绿色实验教学。

2.虚拟仿真实验教学的管理和共享平台。建设具有扩展性、兼容性、前瞻性的管理和共享平台，高效管理实验教学资源，实现校内外、本地区及更广范围内的实验教学资源共享，满足多地区、多学校和多专业的虚拟仿真实验教学的需求。探索学校和企事业单位（包括企业、科研机构、政府机构等）共建共管的新模式和新途径，建立可持续发展的虚拟仿真实验教学服务支撑体系。

3.虚拟仿真实验教学和管理队伍。建设教学、科研、技术人员结合，核心骨干人员相对稳定，结构合理的虚拟仿真实验教学团队，形成一支教育理念先进、学术水平高、教学科研能力强、实践经验丰富、勇于创新的虚拟仿真实验教学和管理队伍。

4.虚拟仿真实验教学中心的管理体系。以虚拟仿真实验教学资源的开放共享和充分使用为目标，系统制定并有效实施保障虚拟仿真实验教学的教师工作绩效考核、经费使用管理、实验教学中心维护与可持续发展等政策措施，建立有利于激励学生学习和提高学生创新能力的教学效果考核、评价和反馈机制。

三、建设的办法

为了确保《电力电子技术》虚拟仿真实验教学中心建设工作的顺利开展，需要采取切实可行的办法：

首先，学院制定出台相关政策措施、中心建设与管理的各项规章制度等文件，并责成相关人员出具中心建设规划与实施方案。

其次，中心开发教学软件、多媒体课件、在线网络课程、教学视频等数字教学资源，且课件要求可在浏览器环境播放。

再有，虚拟仿真实验教学中心的视频材料包含实验教学中心环境全貌、设备全貌、实验项目操作界面和功能界面等内容，反映虚拟仿真实验教学建设、应用和共享的基本情况。

最后，对于虚拟仿真实验教学中心，学校在实验室建设经费中给予一定的建设经费资助，学院也加大校企合作力度，加大经费投入力度。

四、结束语

教学效果和学生的收获是教学研究的出发点和落脚点。针对实际教学过程中极少留出课时甚至没有留出课时让学生自主开展实验与训练的状况，笔者介绍了开展《电力电子技术》虚拟仿真实验教学中心建设工作的情况，涉及建设任务和原则、内容、办法等，希望能起到抛砖引玉的作用。

【参考文献】

[1]王兆安， 黄俊.电力电子技术（第4版）[M].北京： 机械工业出版社， 2000.

[2] 许泽刚， 李俊生， 郭建江.基于电力电子的虚拟综合实验设计与实践[J].电气电子教学学报， 2008， 30 （5）： 62-64.

[3]许泽刚， 张兵， 卢国才.电类综合性仿真实验的设计与实践[J].常州工学院学报， 2009， 22 （6）： 25-28.

《电力电子技术》实验教学改革 篇4

《电力电子技术》是一门应用性很强的专业基础课程,它不仅用于一般工业,也广泛用于交通运输、电力系统、通信系统、计算机系统、新能源系统、军用领域等,在照明、空调等家用电器及其他领域中也有着广泛应用,这也激发了一代又一代的学者和工程技术人员学习、研究电力电子技术并使其飞速发展。但是,目前在部分普通高校的学生仍然不知道学的是什么,有什么用,该怎么用,学生的迷茫正是教育工作的失败之处,尤其是实验教学工作的失败。笔者针对这一问题,进行了多年的实验教学探索和改革,对《电力电子技术》课程实验教学方法和内容进行了专门的研究和尝试,现将其总结如下,供同行参考。

二、《电力电子技术》传统实验教学中存在的问题

1、对实验教学不够重视

受传统观念的影响,实验教学不被重视,认为实验只是起到对教材中的理论进行验证的作用,是理论教学的可有可无的附属物,正是因为存在这样的认识,从课时安排到授课要求,实验教学都低于理论教学,从教师到学生都忽视了实验这一重要的教学环节,学生也就放弃了这一实践的大好时机,以应付的心态去完成实验,甚至部分学生以抄袭的方式完成实验报告,自然实验的效果不够理想。

2、实验内容陈旧

电力电子技术的发展日新月异,但实验内容没有更新,以不变应万变。例如:目前,电力电子器件已经由半控型器件发展为全控型器件,而且全控型器件的应用日益广泛,但实验内容仍以半控型器件为主,甚至没有全控型器件的实验,这使得教学工作比工程实际滞后得多,对于学生能力的培养和将来的就业是很不利的。

3、以验证性实验为主

《电力电子技术》的实验类型有验证性、综合性、设计性三种,传统实验教学侧重于验证性实验,或全部是验证性实验,在实验内容上仅局限于对教材中部分理论的验证,不能很好地与实际应用相联系,在实验方法上基本是简单的模仿,学生始终处于被动地位,没有积极的思维和创新,也没有探索的目标和方向,学生的主观能动性没能很好地发挥出来,这不符合当今社会对应用型、创新型人才的要求。

基于上述分析,在实验过程中学生动脑筋思考较少,发现问题、提出问题较少,出现问题便手足无措,学生应掌握的知识和应具备的能力没能落到实处,不能充分实现应用型人才的培养目标,因此实验教学改革势在必行。

三、以验证性实验为基础,增加综合性、设计性实验

1、协调验证性实验与综合性实验的关系

验证性实验是为了使学生巩固理论知识而开设的基础实验,实验内容单一,注重实验的结果而不是实验的过程,通过该类实验可以使教材上的基本理论得到充分的验证,加深学生对理论教学中各个知识点的理解,使学生对实验仪器的使用及注意事项有比较清楚的了解,同时也可以培养学生的基本操作、数据处理和计算技能。在此基础上开设综合性实验,每个综合性实验是由几个有一定内在联系的基础实验或知识点组成,选取有利于实践技能和创新精神培养的实验内容,在全部或部分验证性实验完成之后,适时安排综合性实验内容,以培养学生综合应用能力和创新能力。

综合性、设计性实验是指在学生具有一定基础知识和基本操作技能的基础上运用某一课程或多门课程的综合知识,对学生的综合实验技能和实验方法进行综合训练的一种复合性实验。其目的在于锻炼学生对知识综合应用的能力,培养学生分析和解决复杂问题的能力,培养学生数据处理以及查阅中、外文资料的能力。因该类实验涉及的知识面广,操作复杂,一般需要的时间较长,而目前的实验学时数较为紧张,要解决这一问题,方法之一是在保证学生基本技能的基础上,精简基本验证性实验,变验证性为综合性、设计性实验,同时开放实验室,部分复杂的设计性实验,可以在课外时间完成。这样既能保证良好的教学效果,又能提高实验室的利用率。

2、多学科结合,增加综合性、设计性实验内容

电力电子技术的核心内容是电力变换,电力变换通常分为四大类,即交流变直流、直流变交流、直流变直流、交流变交流,任何一种电力变换方式都是根据负载的要求进行的,简单变流电路常用的负载有交流电动机或直流电动机,因此可以将《电力电子技术》与《电机拖动基础》相结合,开设综合性实验项目。例如:“直流电动机可逆调速系统设计”,该综合性实验项目专业实践性很强且与生产紧密联系,培养学生把专业理论知识综合运用于工程实践的能力,提高学生的综合素质水平。实践证明,学生对此有浓厚的兴趣,提出了多种设计方案,有桥式整流(逆变)电路,有直流斩波电路,还有二者的结合,在教师的指导下,学生广泛查阅资料,进行多种方案的理论分析和比较,最终确定一个设计方案,并通过了相关计算和实验调试。

电力电子技术还可以看成是弱电控制强电的技术,即电力变换电路的正常工作需要由信息电子电路来控制,因此该课程可以与《模拟电子》、《数字电子》等课程相结合,也可以与《单片机》或《可编程控制器》等课程相结合,增加综合性实验内容。例如:“基于单片机的三相全控桥整流电路设计”,就是利用单片机硬件和软件资源,设计一种触发脉冲产生的方法,满足三相全控桥整流电路的工作要求,实验教师提出实验要求,学生自己设计并进行实验调试。该实验内容将《单片机》和《电力电子技术》相结合,使学生能充分理解二者之间的关系以及单片机的应用。

另外,《电力电子技术》还可以与《工厂供电》相结合,开设“高压直流输电系统设计”的实验。通过这样多学科结合,增加综合性、设计性的实验项目,学生能充分理解《电力电子技术》、《单片机》、《电机拖动》、《工厂供电》等主干课程的应用,以及所学专业在社会生产中的作用,能将所学过的知识综合分析并有效利用,形成自己独到的设计方案,使学生认识到开发常用项目的一般过程,掌握强电电路设计的一般方法、过程及注意事项,培养学生解决实际问题的工作能力,提高其综合素质,为今后的设计或工作积累经验。

四、引入仿真技术,开设研究性实验

随着电子计算机技术的发展,计算机辅助设计方法已经开始逐渐进驻电子设计的领域,借助计算机仿真技术,可以弥补实验器材缺乏的不足,减少实验耗材,完成现有实验设备难以实现的复杂实验,缩短实验时间,更加完整地分析实验对象的系统性能指标,优化电路设计,具有高效、快速、直观、完整的优势。

根据当地工业生产对电力电子技术的应用现状,提出与实际生产相关的实用性科研课题,充分利用现有实验室条件,发挥计算机仿真技术的优势,教师与学生合作完成相关课题。在2005年上半年,笔者接到一个项目——“逆变弧焊电源的优化设计”,因为实验条件所限,无法进行实际调试,笔者和部分学生便借助PSpice仿真技术,通过反复实验、改进,最终顺利完成了该课题。在这个过程中,学生表现出极大的兴趣和高度的热情,主动进行各项工作,不但对学过的知识能融会贯通,还积极查阅资料,进行大量的参数计算、反复的实验或仿真验证,这既提高了现有实验设备的利用率,又实现了产学研的联合,还提高了学生对新型软件的应用能力和科研创新能力。

五、结束语

实验课是课堂教学的深化和延伸,是训练学生研究问题、解决问题的重要手段。通过对《电力电子技术》实验教学的改革,以培养学生的主动性、探索性学习精神为目标,精简基础性实验,增加综合性、设计性实验;以实验和科研为切入点,引入计算机仿真技术,构建理论教学与实验教学整合的完善的课程体系,使实验课程真正担负起培养学生动手和操作能力、综合组织知识能力、论证表述及交流能力、科技创新能力的任务,使学生的实践、创新等综合素质得以提高,以适应当今社会对应用型高级技术人才的要求。

参考文献

[1]王兆安，黄俊．电力电子技术[M]．北京：机械工业出版社．2003．2．

[2]李永平，董欣．PSpice电路优化程序设计[M]．北京：国防工业出版社．2004．6．

高校电力电子技术课程教学改革 篇5

本文结合高职学生特点，从培养学生兴趣、丰富教学手段和方法、加强实践环节三个角度出发，探讨了《电力电子技术》教学改革的内容，并认为只有通过实践环节，将理论与实践实现有效结合，才能从根本上提高学生的能力和素质。

[关键词]电力电子技术实验;教学改革;能力培养

1.引言

电力电子技术是横跨电子、电力和控制三个领域的一门综合学科，是电气信息类专业的一门重要的专业基础课。

它不仅用于一般工业，也广泛用于电力系统、通信系统、交通运输、计算机系统、新能源系统等，在照明、空调等家用电器及其他领域中也有着广泛应用。

2.电力电子教学的现状

(1)教材的问题。

教材内容的更新与电力电子技术的发展不协调，导致了课堂教学知识与实际工程实践相脱节。

(2)教学手段。

目前的教学基本沿用以课堂教授为主，多媒体教学和实验为辅。

电力电子课程的特点决定了，前2章以公式计算和微积分知识为主，容易让学生产生畏难情绪，实验课多以做完实验草草了事，“知其然，而不知其所以然”教学效果大打折扣。

(3)实验的问题。

电力电子技术的发展日新月异，但实验内容更新较慢。

这使得教学工作比工程实际滞后得多，对于学生能力的培养和将来的就业是很不利的。

实验项目以验证性实验为主，综合性和创新型实验较少，这样学生的.主观能动性没有更好地发挥出来，始终处于被动地位，不利于其综合素质的提高和创新意识的培养。

(4)现代教育技术与创新的问题。

过去教学中很少采用现代教学手段，对学生创新不够重视。

这不利于丰富课堂教学内容和提高教学效率与教学质量，也不利于培养出社会需要的复合型人才。

3.教学改革讨论

3.1选取合适的教材

“电力电子技术”课程教学内容和教学体系的改革必须把素质教育和能力培养摆放在第一位。

针对高职学生的特点，黄石职院采用人邮版《电力电子技术》作为主干教材。

与此同时，结合新技术和教育发展的要求，选用西安交大黄俊教授主编的《电力电子技术》和《电力电子技术与MATLAB仿真》作为参考资料，采用项目式的教学方法，理论教学和实验同步进行，辅以企业参观等环节，让学生亲身感受到电力电子技术的广泛应用和重要性，提高了学习兴趣。

3.2优化教学内容，突出重点

(1)电力电子技术课程中的基本电路是应用电力电子器件构成各种可控硅整流和调压电路，这些电路要求学生全面掌握，而晶闸管是一种常用的电力电子器件，过载能力强，应用广泛，其构成的触发电路，调试方法，电压与触发角的关系应作为重点内容。

(2)根据电力电子技术在工程中的作用，重新对课本内容整合，归纳为以下几个模块：

①器件特性认知模块：晶闸管SCR，可关断晶闸管GTO，电力晶体管GTR，电力场效应管MOSFET，绝缘栅双极管IGBT的工作原理，参数选择，应用场合，使用方法;

②变流模块：整流过程(A-D)要求学生不仅会电路计算，更重要的是具备电路设计能力，完成整流;逆变(D-A)主要是对三相逆变电路的原理;斩波(D-D)主要分析的是降压式、升压式斩波电路。

实施过程中，以学生为主，老师引导监督，不要求学生一步到位，更注重其能力培养。

③开关电源模块。

主要是单相交流调压和三相交流调压过程进行分析，同时对光电耦合开关进行分析。

4.MATLAB仿真教学

MATLAB是一种科学计算软件。

MATLAB主要用于解决科学和工程的复杂数学计算问题。

由于它使用方便、输入便捷、运算高效、适应科技人员的思维方式，因此受到用户的欢迎，使它成为在国内外高校教学和科学研究的常用软件。

电力电子技术仿真实验选用其中的Simulink模块，该工具箱的功能是在MATLAB环境下，把一系列模块连接起来，构成复杂的系统模型。

其中的电力系统(PowerSystem)仿真工具箱，功能非常强大，可用于电路、电力电子系统、电动机系统、电力传输等领域的仿真，它提供了一种类似电路搭建的方法，用于系统的建模。

下面以单相半波可控整流电路为例，得出的波形图

通过仿真实验后，我们对电气自动化班的39人学习情况进行了测评，97.6%的学生几乎掌握了所有的电力电子器件，已经有9870的学生会搭单相半波、桥式电路，90%的学生会搭三相半波桥式电路，89%的学生已经了解升压式、降压式斩波电路，更有85%的学生对触发电路掌握比较深刻。

关于电力电子技术教学的几点思考 篇6

关键词：电力电子技术；教学方法；改进方案

凡是需要电源，或者需要运动并对运动进行控制的场合，都离不开电力电子技术。可以说，现在已经很难找到一个完全不使用电力电子技术的工科领域。目前很多高校的工科专业都开设了电力电子技术这门课程。电力电子作为一项新兴的交叉学科要怎样与各相关专业的教学体系融合是一个仍需进一步探索的问题。目前，对于该课程，学生大都是通过课堂上教师的讲述来进行学习，因而教学的效果很大程度上决定了学生对于该门课程的掌握水平。要是教学质量或者教学方式跟不上时代的要求，就会严重影响学生的就业以及就业后的发展。因而，我们有必要在教学过程中主动发现问题并尽力改进。

一、电力电子技术教学中存在的问题

1.课程教学内容针对性不强

当前高校电力电子技术的教学，基本不能满足现代企业对人才教育的要求。这其中既有教材编排的原因，也有教师自身的原因。电力电子技术教材数量众多，堪称经典的也为数不少，但是很少有根据不同专业编排的有针对性的教材，通常的教材都是大而全，这给不同专业教学内容的取舍造成了一定的干扰。另一方面，由于任课教师本身对于电力电子技术在各专业的应用掌握不够全面，很难根据专业要求以及企业需求安排适合的教学内容，大多教师按照教材的编排从头讲到尾，学生不堪重负，苦不堪言，从而大大影响了学习效果。

2.教学课时紧，教学内容多

大部分高校电力电子技术课程安排的学时不高于48个（含实验），且有逐渐压缩之势。以笔者所在学校为例，自动化专业卓越班课时设置为48个（含实验12个），汽车工业专业产业班课时设置36个（含实验6个）。但电力电子技术课程的内容，总共10章，其中电力电子器件、四大类变换电路以及PWM控制技术都是非讲不可的重点内容。在不充裕课时内怎样兼顾教学的进度和教学的质量，这是大多数任课教师都在努力摸索的问题。

3.学生自主学习积极性不高

电力电子技术课程涉及的理论知识枯燥而又繁杂，让很多学生对其心有余悸从而兴趣乏乏，甚至有的学生因此对该课程产生抵触情绪。在高校的教学中，尤其是工科的专业课程学习中，学生大多数是被动接受知识，很少积极自主地进行学习，这也是高校工科专业教学面临的一个通病。

二、电力电子技术教学的几点改进方案

1.注重各课程间的交叉学习

当今各个行业之间都不是孤立存在的，因此学生需要掌握多门学科，才能更好地适应社会。电力电子技术的教学也是一样的，电力电子技术包含的范围较广，它和很多其他的学科是紧密关联的，在电力电子的教学过程中，把其他的课程和电力电子技术这门课程结合起来一起学习，这样更能起到事半功倍的效果。比如：可以将信息电力技术中的器件和电力电子技术中的器件进行对比学习，可以将电力电子中涉及的控制理论和方法和自动控制原理中学习的控制思路和方法进行对比学习，还可以将传统电力设备和电力电子设备进行对比学习，等等。

2.制订符合需求的教学方案

要根据不同的专业要求制订不同的教学方案，还要参考企业对人才的需求合理修正教学方案。不一定书本上所有的内容都要讲，很多内容更不需要深讲，要偏重于学生以后的工程应用。例如：笔者所在高校自动化专业、电气工程及其自动化专业以及汽车工程专业都开设了电力电子技术这门课程。自动化专业更强调弱电对强电的控制，电气工程及其自动化专业更偏向电力电子在电力系统中的应用，而汽车工程专业主要是为新能源动力汽车的研发打下基础。而这些专业中还单独分出更加偏重实践应用的产业班、卓越班，这些班级就会在普通班级的教学方案上适当压缩理论学时，而增加实践学时。只有摸清需求的教学方案，才能培养出学有所长、学有所用的人才。

3.改变传统的教学方式

由于电力电子技术课程涉及的理论知识枯燥而又繁杂，这让很多学生对其心有余悸而兴趣缺乏。事实上，电力电子技术同时也是一门实用性很强的课程，并不完全适合依照先讲解概念，再剖析原理，然后结合实际应用的传统教学模式进行，反而更适合采用先引入实际案例，再对其工作原理进行剖析，最后总结基本概念的逆向教学模式。这样，便能够从一开始就让学生感受到电力电子技术的实用性，从而最大程度地激发他们的学习兴趣。

逆向教学法和传统的教学法不同，它不是由因到果的推导，而是由果到因的回溯。在这样的教学活动中，教师起到的更多的是引导作用，学生能够变被动地接受为主动地学习。逆向教学法在教给学生新知识的同时还培养了学生分析解决问题的能力，理论结合实践的能力，尤其是创新的能力，而这些能力的培养能更好地帮助他们就业后快速适应工作岗位，将知识转化为生产力。

参考文献：

[1]刘力伟，黄文霞.“电力电子技术”课程理论实践一体化的探讨[J].中国电力教育，2010(13).

[2]赵仁德，王艳松，张加胜，马文忠.“电力电子技术”课程设计的内容与考核方法探讨[J].电气电子教学学报，2011（S1）.

[3]王腊节，聂招秀.问题学习法在电力电子技术课程教学中的应用[J].宜春学院学报，2013(6).

电力电子技术教学方法探索 篇7

作为强电和弱电之间的转换和连接技术,电力电子技术在电类专业中具有重要作用,因此,自动化专业及电力系统自动化专业都将电力电子技术课程作为专业基础课进行学习,而相关的电类专业也将其作为重要课程进行学习。随着电力系统和控制技术发展,特别是新能源发电与控制技术的发展,使得电力电子技术得到了空前进步和应用,不少新型电力电子器件和电力电子控制技术不断涌现,给电力电子技术的教学工作带来了极大的挑战。在电力电子技术不断进步过程中,如何提高电力电子技术的教学水平和教学质量,使学生既能掌握传统电力电子技术原理,又能实时掌握当前发展的新技术,是目前电力电子技术教学的难点之一。论文从明确重点难点、改进课堂教学方法、增强学生动手能力及学习积极性等方面对电力电子技术的教学方法进行探讨,以达到提高电力电子技术教学质量的目的。

1明确课程内容重点难点

本文所述的电力电子技术教材以王兆安编著的第五版为讨论对象,该教材的整体框架如图1所示。整个教材由10章构成,可分为5部分。各部分之间紧密联系,层次和结构合理。本文接下来将对该教材各部分的重点和难点进行详细说明,以便于进一步促进教学质量。

第一部分为教材的第1章,该部分为绪论部分,主要讲述电力电子技术与电子技术、电力学和控制理论之间的相互关系,及电力电子技术在各个学科之间的地位,同时也介绍了电力电子技术的发展历史和应用领域。本章的讲授主要以提高学生对该课程的整体认识和学习积极性为主要目标。

第二部分包括教材第2章和教材第9章。第2章主要讲述电力电子器件,第9章讲述电力电子器件的共性问题。在教学过程中,应将这两章内容进行融合,一起进行讲解,使学生在掌握电力电子器件基本结构、工作原理、主要参数和应用特性的同时,能够理解和掌握电力电子器件的共性问题,包括电力电子器件的驱动、电力电子器件的保护及电力电子器件的使用特性。

教材的第三部分包括第3章、第4章、第5章和第6章,主要讲述基本的电力电子电路,包括整流电路、逆变电路、直流-直流变流电路和交流交流变流电路。其中,第3章所讲授的整流电路是第三部分的基础,也是变流电路的重点和难点。在教学过程中应让学生充分理解和掌握单相整流电路和三相整流电路的电路结构、整流原理和输入输出波形。在学生充分掌握单相和三相整流电路原理的基础上,再概要讲述电容滤波不可控整流电路、整流电路的谐波和功率因素及整流电路的有源逆变等内容。在充分掌握第3章内容的基础上,理解和掌握第4章的逆变电路、第5章的直流-直流变流电路和第6章的交流-交流变流电路。

教材的第四部分内容包括第7章和第8章。第7章为脉宽调制技术,第8章为软开关技术。第7章是本部分的重点和难点,在进行第7章的讲授过程中,应将实验、仿真和理论相结合,使学生充分理解PWM控制的基本原理;在学生理解PWM控制原理的基础上,详细讲授PWM逆变电路及其控制方法。PWM逆变电路及其控制方法是第7章的主要内容,在讲授过程中以掌握原理为目标,适当结合理论。在第8章的讲授过程中,主要让学生理解软开关的基本思想,以及典型的软开关电路。

教材第五部分主要讲授电力电子技术在生产生活中的应用。包括晶闸管直流电动机系统、变频器和交流电动机系统、不间断电源、开关电源、功率因素校正技术、电力电子技术在电力系统中的应用及电力电子技术的其他应用。这部分内容在讲授过程中,可根据授课专业具体情况选择授课内容,让学生能够充分认识到该课程与本专业的紧密关系。

2改进课堂教学方法

通过改进课堂教学方法,提高学生学习兴趣,增强学生对该课程的掌握程度是教学的主要目标。电力电子技术是一门多学科交叉课程,该课程电路种类、输入输出波形复杂,在教学过程中,应使学生充分理解电路原理及输入输出波形,这是该课程教学的难点。作者通过对多年电力电子技术教学经验的总结,提出了在课堂上对电路进行现场仿真的讲授方法,这样即可让学生掌握电路的工作原理,同时教会学生利用仿真软件实现电力电子电路的能力。

在讲授电力电子技术的第3章、第4章、第5章和第6章时,作者结合MATLAB仿真软件进行讲解。例如,在进行单相全波整流的讲授时,可根据单相全波整流电路的原理,在MATLAB仿真软件中搭建仿真模型,理论与仿真相结合,让学生能够更加直观理解整流电路的工作原理。单相全波整流电路的原理图如图2所示。

图3为单相全波MATLAB仿真模型图。在课堂讲授过程中,可向学生详细介绍整个模型的建模过程及模型中每个模块的功能,便于学生课堂下自己实现模型的建立。

图4为单相全波MATLAB仿真模型的结果图。图4中顶部图形表示电源侧电压的变化过程;中间图形表示负载侧电压波形的变化过程;底部图形表示电源侧输入电流波形变化过程。从图4中可以看出,输出电压波形趋于稳定,输入电压和电流呈周期性变化,符合单相全波整流电路原理,增强学生认知程度。

3增强学生动手能力

电力电子技术是一门实践性很强的课程,仅仅从理论教学上要使学生完全掌握该课程知识是不现实的。借助实验教学提高学生理解能力是电力电子技术教学过程的重要手段,但现阶段,课程的讲授时间被大量压缩,无法安排足够的实验时间培养学生动手能力,这成为目前电力电子技术教学的另一个难题。作者在电力电子技术课堂讲授过程中,增加电力电子技术MATLAB的仿真方法,既可增加学生对电力电子技术理论的认知程度,同时也能增强学生的动手能力。

图5是作者在讲授第7章过程中增加的MATLAB仿真内容,包括PWM控制的直流-直流斩波电路、PWM控制的直流-交流半桥逆变电路及PWM控制直流-交流全桥逆变电路。整个仿真模型简单易懂,便于学生自己实现模型的构建。

图6是PWM控制的直流-直流斩波电路输出波形图,图6中上部图形是输出电压波形图,下部图形是输入脉冲。图6中的结果与理论教学中的结论相一致,增强了学生对PWM控制技术的认知程度和学习兴趣,提高电力电子技术的教学质量。

图7和图8是PWM控制的直流-交流半桥逆变电路和直流-交流全桥逆变电路输出波形,从两幅图中可以看出,输出波形基本一致,但是,全桥输出的谐波含量少于半桥的谐波含量,这与理论讨论的结论相一致。

4结论

电力电子技术是一门多学科交叉的课程,并且在电学专业中具有重要地位,在有限课时内,清楚明了地讲授完该课程,提高教学质量、增强学生学习兴趣,是电力电子技术授课的主要目标。

论文从明确重点难点、改进课堂教学方法、增强学生动手能力及学习积极性等方面,对电力电子技术的教学方法进行探讨,达到提高电力电子技术教学质量的目的。

摘要：电力电子技术是自动化和电气专业的专业基础课。电力电子技术由电力学、电子学和控制理论三个学科所形成的一门交叉学科,这决定了电力电子技术这门课程不仅重要,而且难学。论文从明确重点难点、改进课堂教学方法、增强学生动手能力及学习积极性等方面对电力电子技术的教学方法进行探讨,达到提高电力电子技术教学质量的目的。

关键词：电力电子技术,教学方法,动手能力,教学质量

参考文献

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[4]张波,丁金林.电力电子技术的教学体会与思考[J].科技信息,2008.19:268-269.

电力电子技术实践教学探索 篇8

1 传统实践教学存在问题

我校电力电子技术实践教学过程中, 发现存在以下几个问题: (1) 实验教学内容陈旧, 脱离生产, 学生提不起学习兴趣。实验课中, 教师示范做实验, 学生单纯地、机械地试验台上模仿, 实验结果与书本基本一致就行, 知其然不知其所以然。不关注试验中出现的各种现象, 不能独立思考问题, 更别提从试验中获得灵感启发了; (2) 实验项目单一, 且大部分是验证性实验, 缺乏综合性实验和设计性实验, 从而降低了学生的创作性; (3) 课程设计题目, 脱离实际生产和科研项目, 没有工程应用背景, 学生在网上下载几篇, 拼拼凑凑就行了, 根本不关注课程设计的目的和意义。 (4) 实践教学考核只看实验报告和课程设计报告, 与学生实际工程应用能力没有一点联系。在这种情况下, 学生丧失学习兴趣, 不知所学理论知识应用到什么地方, 不利于人才的培养。

2 更新实践教学模式, 完善实践教学体系

经过实践教学改革和探索, 引入产学研教学模式, 采用项目教学法[3], 把电力电子技术实践教学与生产实际相结合, 与老师的科研项目相结合, 最大化学生的积极性, 最大程度地培养学生的实践动手能力。例如, 在做整流电路试验中, 我们结合生活中的UPS不间断电源、开关电源、和交流电机的变频调速中的整流部分讲解, 并通过实物观测, 熟悉整流电路的电路结构、作用, 输入输出波形, 来激发学生的学习兴趣, 让他们知道学有所用。还有, 在做无源逆变电路实验时, 通过与我系两位老师有关太阳能发电的项目讲解, 让学生掌握无源逆变电路结构, 输入和输出波形, 并熟悉太阳能发电系统参数计算、系统组成和和维护, 让他们知道电力电子技术知识就在身边。

同时, 完善实践教学体系。在原有的实践教学体系基础上, 引入新的模块:一是利用MATLAB软件的计算机仿真实验模块, 二是结合大学生创新实验室和大学生电子大赛实训基地进行的设计性、创新性实验;三是依托我校农业工程兵团重点实验室, 在老师和动手能力强的同学传带下, 与阿拉尔周边的企、事单位进行的技术实践活动。在这几个模块中, 因已将计算机仿真软件MATLAB/SIMULINK引入电力电子技术理论课堂教学中, 老师只需提供仿真题目, 由学生在自己电脑上独立完成仿真实验, 教师在课外辅导并检查即可, 重点是后两个模块的内容, 是学生实践能力得到升华的直接途径。

在大学生创新实验室和电子大赛实验室, 收集了很多面向企业的、二手的开关电源、UPS电源、静止无功发生器 (SVG) 、有源电力滤波器 (APF) 、各种单相、三相变频器等电力电子产品。刚接触电力电子技术课程时, 在老师和学长的指导下, 学生就可以对着实物钻研理论, 在里面拆卸、研究、测试、维修这些产品, 进行一些设计性, 创新性实验, 为参加实践工程夯实理论和实践基础。近几年, 依托我院兵团重点实验室, 利用电气工程系教师深厚的专业知识, 签订了阿拉尔街道风光互补路灯系统的维修与维护, 阿拉尔十二团泵房节能改造工程和周边纺织厂的电力电子产品维修和调试、研发家用型太阳能发电系统的组成等项目。采用传、帮、带的方法, 让刚接触电力电子技术的电气学生参与到这种别开生面的实践中来。在技术指导教师和学长的带领下, 通过这些工程项目, 学生熟练掌握了变频调速的工作原理, 伟创变频器和变频柜的安装技巧、现场有关参数调试;UPS电源的电路结构和维修技巧;风光互补路灯的维修技巧、如何组成太阳能发电系统等工程实践知识。

采取这种边学习边实践的教学模式和传帮带的教学方法[4], 不仅提高了学生的工程应用能力, 还提高了学生的团队合作精神。

3 改变实践考核方式, 建立科学的评价与激励机制

课程设计考核也不再是只看报告就给分数, 而与工程实践紧密联系起来。学生的课程设计不再是天马行空, 而是通过所参加实际工程项目写设计报告, 写出来的设计报告不再是拼拼凑凑, 而是有血有肉, 值得一看。考核上, 由设计报告、PPT效果、现场提问回答情况这几部分成绩组成, 在分数比例上, 老师更看重所参加实践项目的实际表现, 通过项目学到的知识和动手技巧。

为了激励教师和学生共同投入到这种新的实践教学中来, 我校还建立科学的评价和激励机制。对学生, 参加一次对外接的工程实践项目, 就给一定的报酬, 激发了学生钻研理论, 更多次的申请参加工程项目。鼓励更多学生参加全国电子设计大赛, 对取得名次的同学, 除了给一定学分外, 还要额外给一定的奖励, 不但可以激发他们学习兴趣, 提高动手能力, 还能提高学校的知名度。老师是学生的领头羊, 其重要作用毋庸置疑。为了激发教师把更多精力投入到这种实践教学中来, 学校对与企业签订技术实践性工程项目的负责教师、对参加工程的现场指导教师、对指导学生参加电子大赛获得名次的教师等, 根据多劳多得原则, 给予物质奖励外, 还与年终评优和职称晋升挂钩。

4 总结

以上是我们课题组对严峻就业形势下电气专业引进新的电力电子技术实践教学的一些探索。通过近三年的实践摸索, 学生的学习兴趣、工程实践能力、创新能力得到了很大提高, 已经形成了你追我赶的学习劲头。通过与阿拉尔工业园区企业进行的这些技术服务活动, 我校电气学生的实践能力得到了极大肯定, 就业率也有了很大提高。当然, 实践教学改革是一项长期的任务, 还有待于我们进一步研究和探索。SS

摘要：电力电子技术是应用性、实践性、工程性很强的一门专业基础课, 其知识在毕业生工作中占据着十分重要的地位。随着南疆地区越来越严峻的就业形势, 为了满足用人单位对应届毕业生的工程实践、创新能力的要求, 应该如何进行电力电子技术实践教学成为一个备受关注的问题。针对南疆经济发展的需要, 结合塔里木大学的办学特色, 在电力电子技术实践教学中, 引入新的教学模式, 提高了实践教学质量, 取得了不错的成绩。

关键词：电力电子技术,实践教学,教学改革

参考文献

[1]王兆安, 刘进军.电力电子技术[M].5版.北京:机械工业出版社, 2009.

[2]何新华, 陈志武.面向创新型人才培养的专业实验教学体系研究与实践[J].实验技术与管理, 2009, 26 (10) :24-26.

[3]唐纬.基于“项目驱动”的单片机类课程实践教学改革[J].实验室研究与探索, 2010, 29 (5) :130-116.

浅析《电力电子技术》的教学改革 篇9

电力电子作为一项新兴技术, 因为其变换和传输电能的功能,在生产生活的各个领域受到越来越多的关注。全球性的能源危机使人们的目光开始转向环保型能源, 如太阳能、风能,不同形式的能量之间的转换必须依赖电力电子技术。以上海为核心的长江三角地区经济的快速发展, 必然会带动电力电子技术的大力发展与应用, 同时电力电子技术的发展也相应推动长三角地区经济的迅速发展。

目前国内外高等教育部门均已认识到加强电力电子技术专业教育的重要性。通观全球的电力电子技术教育现状,“改革”的观念渗透到从课堂教育、仿真、实验到专业论文的方方面面。近十年,当高职完成规模建设的过程后,必然实现走内涵发展的道路,实现人才培养目标。我院人才培养目标定位立足不断探索创新人才培养模式, 培养高素质的技术技能型人才。因此,无论从该课程对国计民生的重要性还是从教学务实的角度讲, 对于该课程的建设和教学改革都具有重要的实际意义。

2.教学现状

(1)学生方面。对于高职学生 ,本门课程一般在大二开设已有电学的基础知识,但是本门课程涉及的电学知识,被遗忘和不扎实现象特别严重, 在讲授过程中因为没有掌握基础知识,所以学习这门课程很吃力,以致厌学。

(2)教学方面。近十年来电力电子技术得到飞速发展 ,新器件和新的控制方法不断出现,《电力电子技术》教学内容必须随自身技术的发展及时更新, 但实际授课教材大纲往往内容滞后,与电力电子技术的发展不协调,造成课堂教学与工程实践相脱节;基本沿用传统的以课堂教学为主、验证性实验为辅的教学模式,与先进的现代教学方法和教学手段不相适应不利于学生对本课程的深入理解;目前课时越来越少,给高职学生的学习和教师教学带来难度。

3.教学方法改革

利用新的 教学方法 提高学生 对电力电 子课程的 兴趣被视为电力电子教学改革的重要手段。迅速发展的信息技术和网络技术不仅被应用于实验室建设, 而且被广泛作为课程教学的新方法。国内外许多大学都已开发出电力电子的网上授课内容,并以多媒体的形式呈现,其中以瑞士的i PE最著名。

通观国内外高校电力电子教学现状, 有很多值得我们学习和借鉴的新方式、新方法,在我国电力电子教学改革中,以下几方面值得注意。

(1)建立系统的观念。在教材编写与课程内容组织的过程中,从电力电子系统的观点出发,将相关知识有机融合,避免将各种电力电子器件、各种结构功能的电路作孤立讲解,因为电力电子电路通常都是几种电路组合在一起构成一个系统实现一定的功能的,仅仅孤立地讲解其中的一个意义不大。

(2)注重电力电子电路的设计 ,培养学生的电路设计思想和能力。从电路设计的角度出发组织电力电子技术的教学内容,是一种很好的教学方式。哪怕是最简单的电力电子电路的设计,也是一个很好的开端。

(3)课堂教学、仿真、实验并重。 在课堂教学中引入各种先进的教学手段, 在实验室中引入先进的仿真软件, 如MATLAB、PSPICE等 ,同时下大力气建立电力电子技术实验室。通过各种实验电路搭建完整的电力电子系统, 应是实验室的基本功能,而不仅仅是对各种功能电路的验证。

(4)在教学中 , 为了跟上电力电子技术快速发展的步伐仅仅讲授教材中的内容是不够的,还应采取调研、讨论、讲座专题报告等各种形式, 使学生对电力电子技术的前沿技术有所把握,为学生未来的科研与工作打好基础。

(5)积极开展电力电子及相关课程的网上教学 , 用动画多媒体等先进手段展示电力电子的课程内容, 提高学生的学习兴趣。通过交互式网页设计使学生主动参与学习,增强教学效果,如“慕课”(MOOC,大规模在线开放课程)。

4.MOOC+翻转课堂

近年兴起的“慕课”已在全球高等教育界引发热潮,我国北大、清华、复旦等高校相继加入“慕课”平台。同时,国内高校认识到,应借势“慕课”冲击,努力提高教学质量,还能用较低的成本进一步均衡国内高等教育优质资源。建设“中国式慕课”很快由理念变为行动。

翻转课堂是指重新调整课堂内外的时间, 教师不再占用课堂的时间讲授信息,这些信息需要学生通过看视频讲座、听播客、网络阅读等形式课后自行学习。教师更多地利用课堂时间对学生进行一对一的互动和指导。

把基于MOOC的翻转课堂法融入《电力电子技术》的教学实践活动中,使师生共同走进课程,体验、思考,成为课程的创造者和主体,这种教学改革在全国范围的课程改革中尚属前沿。

摘要：文章从介绍电力电子技术在生产生活的各领域的应用,对国计民生的重要性及从教学务实的角度提出对该课程的教学改革具有重要的实际意义,具体结合高职学校《电力电子技术》的教学现状,指出在我国的电力电子教学改革中需要注意的问题,最后提出“慕课(MOOC,大规模在线开放课程)精细化教学设计”和“翻转课堂教学法”。

实验教学电力电子技术 篇10

电力电子技术是一门综合了电子技术、控制技术和电力技术的新兴交叉学科, 在电气专业当中, “电力电子技术”好比一个中枢, 地位突出。电力电子技术的主要应用领域: (1) 用电领域中的电力电子技术。 (1) 为直流、交流电动机供电的可控整流电源是电力电子装置。 (2) 高能量密度的电源应用。如不间断电源 (UPS) 、新型环保绿色电动汽车和混合动力汽车的能源供应。 (2) 通信领域。高频小型化的开关电源及其技术已成为现代通信供电系统的主流。 (3) 发电领域中的电力电子技术。 (1) 发电机的直流励磁。 (2) 水轮发电机的变频励磁。 (3) 新能源发电。 (4) 储能领域中的电力电子技术。 (1) 蓄电池与电容器组储能。 (2) 抽水储能发电。 (3) 超导线圈的磁场储能。本课程的掌握程度直接关系到学生严谨科学思维方式的养成, 理论联系实践作风的培养, 灵活机智处理工程问题方法的建立。如何为培养应用型本科人才奠定良好的理论基础, 改革课程教学结构, 改变传统教学手段, 重构实践教学体系等成为本课程主讲教师所要面对的课题。

二、调整教学内容使其适合学生的学习

近年来, 随着电力电子技术的飞速发展, 使得《电力电子技术》这门课程内容不断地增加。因而教学要从讲授内容划分过细及知识点联系实际薄弱向知识整体性和创造性解决能力的方向转变。为此需要做到更新教学内容, 进行整体知识整合。

1. 掌握相关课程之间的联系。教师应该熟悉掌握本课程与相关课程的联系, 例如了解先修课“电路”、“模拟电子技术”和“数字电子技术”三门课程的教学情况和后续课“电力拖动自动控制系统”的安排, 处理好它们之间的关系, 使整个专业课程体系前后衔接, 避免内容的重复和疏漏。例如讲“半导体电力开关器件”一章时, 模拟电子技术中已讲过小功率晶体管结构、原理、特性及应用。在本门课程中, 对晶体管应重点讲述其与小功率晶体管的不同之处。模拟电子技术中讲述的晶体管其工作特性在线性放大区, 而在电力电子技术中, 晶体管工作在截止区和饱和区之间, 使用的是其开关特性。对于晶闸管相控有源逆变的应用部分, 重点讲解在整流、有源逆变两种状态下, 直流电机四象限传动系统的特性, 也就是直流电机的转矩正比于电枢电流, 转速正比于电枢电压, 改变电枢电压、电流的方向, 就可以使直流电机四象限运行, 为后续课程《电力拖动自动控制系统》中的直流调速部分做好铺垫工作。

2. 导论是说明编者写作意图、本书内容的主要特点、背景及主要内容的知识体系和概要等, 同时还向学习者指明了学习本教材的学习方法, 因此, 教材的导论部分对学习者的入门学习起到了提纲挈领的重要作用。我们在每学年的第一节导论课时, 通常要给学生做一个专题讲座, 以图文并茂的形式详细介绍电力电子技术领域最新的发展动态、国内外的发展现状以及在相关领域的应用等, 开阔学生的视野, 使其对本课程有个大概的了解, 引导学生充分认识到本课程在现实生活中及在本专业中的重要性。

3. 电力电子器件是电力电子技术的基础, 四类基本变流电路 (AC/DC、DC/DC、AC/AC、DC/AC) 是电力电子技术的研究核心。教学内容大致分为三部分: (1) 电力电子器件。主要包括电力二极管、晶体三极管、晶闸管、MOS-FET、IGBT等器件的基本结构、工作原理、主要参数、应用特性等问题。 (2) 四种基本的电力电子电路。对于直流斩波电路, 主要电路为BUCK、BOOST、CUK斩波电路等。重点讲解BUCK、BOOST斩波电路的原理, 输出电压电流波形的画法, 改变占空比的方式:脉冲宽度调制PWM, 脉冲频率调制PFM。逆变电路是主要依赖于全控型开关器件, 重点讲解正弦波脉冲宽度调制SPWM基本原理, 单极性、双极性倍频正弦波脉冲宽度调制逆变器的原理及其控制方式。以半控型器件晶闸管为主的整流电路部分, 主要包括晶闸管驱动和保护、整流电路及有源逆变电路。交流电路的器件为双向晶闸管, 电路为单相交流调压电路、单相调功电路、三相调压电路及触发电路等内容的讲解。

三、注重教师自身建设, 提高综合素质

在教学中, 教师必须先对所教课程的内容刻苦钻研, 做到深刻理解、全面掌握。深刻理解就是要了解课程内容的每一个组成部分, 不能含糊不清。

1. 在讲授《电力电子技术》这门课程内容的时候, 教师不能只讲课程教学大纲或教科书的内容, 还要广泛涉猎其他有关的教材和参考书, 形成自己的独到见解。因此, 任课教师对电力电子技术的现状和发展趋势, 理论如何与实际相联系, 必须要有所了解。例如在讲授直流斩波电路时, 可以引出该电路可以使用在开关电源、太阳能发电系统中;在讲解整流变换时, 介绍其在电力机车的启动、调速与制动中的应用, 有源逆变电路可应用到变频空调、电梯、计算机不间断电源;逆变变换可联系太阳能发电、风力发电;在讲授交流电路时, 说明其在可调光台灯、异步电动机软启动装置中的应用。通过以上讲解就可以使学生了解所学的书本知识在实际生活中的应用, 激发学生的学习兴趣。

2. 教师要定期地阅读最新的与电力电子技术有关的学术期刊, 及时浏览相关的专业技术网站, 掌握本学科前沿发展的动向, 熟悉本学科和相邻学科的新成果、新进展。

3. 教师还要承担一些与电力电子技术相关的科研工作, 将科研与教学有机地结合起来, 把科研成果转化成教学资源, 将科研成果和科研体会引进课堂教学, 丰富教学内容, 促进专业教学水平的提高。

四、激发学生学习兴趣, 增强课堂效果

《电力电子技术》课程的特点之一是理论性强, 逻辑思维严密, 涉及到电路、模拟、数字电子技术、自控控制原理等许多课程的知识。因此, 在讲授课程之前, 应首先去了解学生的学习情况, 研究学生的状态和需求, 在开始的几节课里多与学生接触, 了解情况。开课后, 教师应争取在最短的时间内熟悉学生们的实际学习情况, 作为安排教材、决定教学进度和选择教学方法的依据。

1. 充分发挥学生的主体作用。

教师要学会调动学生学习的主动性和积极性, 才能培养出高质量的人才。教师对内容相似或易于理解的内容予以精简, 选择一部分内容留给学生去自学, 然后让学生站在老师的角度去给别的同学讲解所理解的内容, 让学生画出主电路波形图, 通过相互交流, 互相促进, 提高学生的学习兴趣。

2. 平等待人, 积极鼓励。

在近几年教学过程中, 发现学生中有消极待学的现象, 这部分学生或沉迷于游戏, 或忙于出外打工赚钱, 严重地影响了其学业, 考试成绩也不理想。对于这部分学生, 教师一定要找到症结所在, 积极引导、平等对待、不断勉励。要重视学生的个性培养, 积极鼓励学生求新、求异、求难、质疑、进取的精神, 对于部分考研的学生, 他们认为凡是和考研有关的课程就认真对待, 无关的就不学, 对于这样的学生, 我们的做法是将考研数学的傅里叶变换与电力电子技术中的基波和谐波的概念结合起来, 既加强了考研知识学习, 又解决了电力电子技术中的知识难点掌握问题, 使其认识到课程之间都是相关的, 只有这样才能使师生之间建立一种平等、和谐、融洽的关系, 激发学生在课堂上的思维能力。

五、运用多种教学手段, 提高教学效果

《电力电子技术》课程本身特点是概念多、器件多、电路多。在对电路进行分析时, 从电力电子器件的导通与关断变化过程出发, 以波形分析为主要手段, 教授学生学习掌握不同器件所组成的变流电路的工作原理、波形画法、电路中主要物理量的计算。

1. 从以上对课程特点的分析可以看出, 只采用黑板板书的方法对课程进行讲授的话, 教师势必会在概念、电路图、波形图及参数变化对波形图的影响方面的书写花费大量的时间。而若只采用多媒体进行教学的话, 在波形和物理计算公式的推导的讲解过程中, 讲解速度虽然会加快, 但是与学生的互动也会相应减少。这样势必不利于启发学生, 培养学生的独立思考能力。教师在讲授的过程中应根据教学内容确定使用哪种方法进行讲解。文字内容比较多的情况, 可采用多媒体辅助教学。利用PPT向学生展示学习内容中涉及到的实物照片, 这样不仅可以增加教学内容的知识量, 而且可以提高学生的学习兴趣。如果讲解的是可控电路的工作原理和输出波形, 可采用多媒体 (电路图演示) 和板书教学 (波形图绘制) 相结合的方法。

2. 实验是培养理论联系实际、学生动手能力的重要手段。对电力电子技术实验, 保留原有的晶闸管整流验证性实验, 使学生对本课程的应用有初步认识, 对直流斩波电路以及正弦波同步移相触发电路实验, 则可当成设计型实验, 由教师给出电路图及参数, 由学生自行设计, 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。

3. 课程设计作为实践课教学中的重要组成部分, 在人才培养中起着举足轻重的作用。因此切实提高课程设计的质量, 具有重要意义。《电力电子技术》课程设计教学模式分以下几个方面: (1) 课程设计走进实验室。建立开放式综合性实验, 将实验时间交给学生, 让他们自行安排。而日常生产和生活中, 有许多实用的电力电子产品, 其电路相对简捷, 很接近教材, 非常具有代表性, 例如手机的充电器、录音机用的变压器, 可以把它引入到课程设计中来。通过这样的过程, 学生能够更真切地理解电力电子技术的基本内容、基本原理, 更加真实地感受电力电子电路的设计、调试过程。 (2) 课程设计引入计算机辅助设计。传统的电力电子技术实验, 基本上是学生利用protel软件画出PCB板图, 再利用电力电子开关器件、电阻、电容等元件搭建电路来获得电子线路的感性知识。但在教学实践中, 由于电路板连线可靠性差, 学生的操作技术不够熟练, 产生错误的概率较高。为了解决上述问题, 我们引入了计算机仿真软件MATLAB, Simulink作为MATLAB软件下的仿真系统, 通过它下面的工具箱可以对电力电子技术进行建模、仿真分析, 实现高效率开发系统的目标。

六、结语

本文针对近几年的《电力电子技术》课程理论教学和实践教学理念和改革思想进行了探讨, 有针对性地创新教学方法的研究, 使课程内容体现学科发展动态、学科前沿内容并提出有待解决的问题, 实行开放式教学, 对教学内容删繁就简, 吐故纳新, 实行教学内容对学科与专业发展的跟踪, 并且将课程教育与素质教育相结合, 将素质教育融入专业教育之中, 有效地调动了学生的学习兴趣和学习主动性, 提高了教学效果。

摘要：从教师自身建设出发, 根据《电力电子技术》课程的特点, 试着从教学内容、多媒体教学和实践教学等多个方面提出可行性建议, 提出了在教学过程中进行教学改革实践和探索的思路和做法。

关键词：《电力电子技术》课程,能力培养,教学实效

参考文献

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实验教学电力电子技术 篇11

摘要：“电力电子技术”是一门非常注重实践能力的专业基础课程，为了适应新形势下课程教学改革对学生综合素质的培养要求，解决以往教学中“重理论、轻能力”、内容枯燥难懂、学习积极性不高等问题，从课程教学理念、内容、方法的改革创新方面进行了探讨研究，在教学实践中取得了良好效果。

关键词：电力电子技术;教学改革;能力培养

中图分类号：G642.0 文献标识码：A 文章编号：1007-0079（2014）32-0095-02

“电力电子技术”课程是自动化、机电类专业培养中一门非常重要的专业基础课，其内容涉及电子学、电力学和控制理论[1]，原理抽象、电路及波形分析复杂，教学难度较大。[2-3]随着教学改革的推进，教学思路和模式在不断发生变化，授课学时不断压缩，而有限的教学时间内对学生应用能力的要求却越来越高。为了解决这一矛盾，更好地适应新形势下的人才培养需求，就必须对课程教学理念、内容和方法等进行全面改革。

一、转变教学理念

过去的教学模式主要以教师课堂讲授理论知识为主，在学生创新能力、综合素质的培养上较为缺乏，以至于形成了理论考试得分高、动手操作能力差的现象。大部分学生只是在被动地接受“死”的知识，而不能灵活进行自主学习和分析问题，这种教学模式已无法适应信息化条件下的部队技术工作需要。

随着人才培养目标的调整变化，国防现代化建设对于工程技术指挥人员的综合素质要求越来越高。为了使教学紧贴实战化情况下的部队实际工作需要，我们在新的课程教学设计理念上坚持了“厚基础、强实践、重能力、求创新”的指导思想，贯彻“教、学、做”的一体化教学模式，既发挥老师的主导作用又充分体现学生的认知主体地位。将过去课堂理论讲授为主变为“理论分析—仿真验证—工程实践”的有机结合，在这一过程中将理论知识与武器装备应用相结合，关注学科前沿发展动向，加强学生对于课程思想和内容的理解与把握，使其能够将所学知识灵活的应用到新装备的维修保障工作中，激发学生在强电、弱电结合领域的学习兴趣，通过课程学习培养他们独立自主的创新精神和严谨求实的工作作风。

二、优化教学内容

“电力电子技术”课程内容可以分为四大模块[1]：电力电子器件、电力电子主电路、电能变换控制技术和实践应用，其中器件是基础，电路与控制技术是核心，实践应用是延伸。在内容安排上，旧的课程标准将各部分内容分开讲授，这种方式在理论知识的学习过程中具有层次清晰、内容连贯的优点。但是，随着授课学时的不断压缩，对学生实践应用能力的要求越来越高，就需要充分把握各部分之间的联系，尽可能缩短单项内容学与用的时间间隔，加快教学节奏。为此，我们将电力电子电路部分作为应用能力培养的重点，把器件和部分实践应用内容融入到电路的章节中，学生在学完某个器件的特性之后马上就会在电路中学习如何应用，同时电路又以某个具体的装备技术应用为背景，提高了学生的学习兴趣。

除此之外，课程组根据以往教学经验，结合各阶段授课特点对内容设计进行了优化调整，主要体现在三个方面。

1.内容选材贴近生活

在新教学内容设计上，首先從贴近学生日常生活的应用举例入手，例如：从手机充电器、节能调光台灯、变频空调及车载逆变器等身边经常接触到的小型家电中，引入各种电能变换电路的概念，让学员体会到课程内容与生活息息相关，打破电力电子技术的神秘感，提高学习的积极性和主动性。

2.电路讲授遵循规律

针对课程主体内容——电力电子主电路的讲解中，充分把握不同电路的规律和联系，避免传统的罗列式讲授。基本的电能变换电路有四大类，每个大类中根据不同电路拓扑和负载性质，又衍生出许多电路形式。[4]如果对这些电路一一罗列讲授，容易使学生陷入迷茫，产生畏惧、厌倦情绪，教学效果较差。为了解决这一问题，我们在把握电路间联系的基础上，每一类电路在讲解过程中，按照电能变换目标、基本拓扑结构、触发控制方法、工作原理波形、特性参数计算、实践应用举例的规律组织授课，使学员从变换需求上了解电路结构设计，从控制方法上掌握工作过程分析，从工程应用中加深电路特性理解，提高学生分析问题、解决问题的能力和专业素养。

3.实践应用结合装备

过去的应用举例和实验部分内容为了配合所选教材，主要以民用技术为主，没有体现出部队院校的教学特色，与学生毕业后从事的工作也存在一定的差异。教改后的新内容在设计上考虑到这一点，将装备电气系统中的工程实际问题与电力电子电路的工作状态相结合，将电能变换的部分理论知识融入到教学项目和案例的分析中，由电路工作状态引出电能变换本质和规律，再回到应用中指导工程实践，扩展学生的视野和思路，也为毕业后从事的武器装备技术工作打下良好基础。

三、完善教学方法

改变过去以教师为主的授课模式，课堂上树立以学生为中心的教育思想，注重师生互动，引导学生思考，使不同程度的学生在课后都感到值得回味，能够在各个层次上举一反三，进而深化理解、正确应用。[5-6]为了达到这一目标，我们灵活地将案例分析法、角色扮演法等多种方法贯穿于教学实践过程中。

1.案例分析法

为了增强教学针对性，案例的选材主要以装备电气系统维修保障工作中的典型问题为主。在案例的分析中，使学生了解装备发展动态，熟悉毕业后从事维修技术的工作要点，培养他们利用所学知识独立分析、解决问题的能力。例如：整流电路的有源逆变工作状态与装备伺服系统中的电机驱动控制相结合，使学生在了解当前装备电气原理的同时，学习整流电路特殊工作状态的相关理论知识。

2.角色扮演法

结合布置的项目作业和学生自主分析的教学案例，根据分组情况分别使学员扮演领导决策、技术军官和士兵等角色。具体实施过程如下：由担任领导决策岗位的学生查阅资料讨论并制订总体方案，技术军官依据总体方案制订具体的实施计划，分配任务，全程把关检查，担任士兵岗位的学员根据计划安排展开工作，最后由领导决策人员完成项目或案例的汇报，根据组内每人承担的任务职责和完成情况，全班讨论给出评价。通过这种自主参与的学习方式调动学生积极性，同时更让他们体会不同岗位、不同角度在思考和解决问题方面的差异，为今后岗位任职工作打下基础。

四、结束语

“电力电子技术”课程教学既培养了学生基本的专业素质和能力，又为后续其他专业课程的学习奠定了基础，因此在自动化、机电类专业人才培养中占有非常重要的地位。本文借着专业教育课程全面改革的契机，根据军队院校专业人才能力提升规划，结合以往授课经验，在课程教学理念、教学内容、教学方法的改革方面进行了研究和探讨，并且在教学实践中应用，取得了初步的成效。但同时也应该认识到，课程教学改革是一项长期的工作，只有在今后的教学实践中不断改进和完善才能适应新形势下对人才综合能力的培养需求。

参考文献：

[1]王兆安，刘进军.电力电子技术[M].北京：机械工业出版社，2009.

[2]李久胜，王明彦，等.研究型大学中“电力电子基础”课程改革[J].电气电子教学学报，2010，（2）：79-82.

[3]付蓉，郭前岗，等.电力电子与新能源发电方向课程体系的构建与实践[J].中国电力教育，2009，（8）：86-87.

[4]李先允，廖德利，等.应用型本科“电力电子技术”教学改革与实践[J].电气电子教学学报，2011，（4）：118-121.

[5]温丽娟.《电力电子技术》课程教学方法改革的探索与实践[J].产业与科技论坛，2011，（12）：181-182.

[6]孙书芳，焦玉成，等.“应用技术主导型”电类专业电力电子课程教学改革与实践[J].中国电力教育，2011，（9）：97-98.

实验教学电力电子技术 篇12

全球性的能源危机和环保问题使人们倾向于采用新型的绿色能源, 如太阳能、风能, 这些能源必须经过转换才能供给电器使用, 因此电力电子技术在生产、生活中受到人们越来越多的关注。

电力电子技术是高等院校中电气工程及自动化专业最重要的专业基础课程之一, 是在近代发展起来的基于半导体技术的新兴交叉学科, 主要在自动控制原理、现代控制理论、模电、数电、电路原理等基础课的基础上进行理论深化和工程应用的实践。

目前国外高等教育部门在电力电子技术专业教育改革率先走到了前面[1,2,3]。为此本文在教学实践的基础上, 从教学组织、实验管理和课外兴趣小组的三个方面, 首先列出了国内外明显的差异, 其次结合教学中的实际问题提出了比较全面的改进方案, 取得了一定的成效。

二、课堂教学内容的组织和讲授

教材是课堂教学的一个很重要的起点。国外教材内容和国内目前较多采用的教材差异较大。国内通常把相关知识分成几门课来教, 各门课程看来互相独立, 各自属于不同的理论体系; 国外会把相关基础内容整合成一本厚教材, 对学生融会贯通比较有益。

国内教材内容全面系统, 但是受篇幅所限, 只局限于本学科, 将其他学科联系部分交代较少, 难于理解。因此合理使用教材, 取舍及补充, 按照由浅入深的顺序重新安排章节。

下面以课程中使用的教材为例[4], 给出一些实际的安排调整。 教材里四种基本电力电子变换器是按照AC - DC, DC - AC, DC - DC, AC - AC的顺序安排, 其实直流变换器部分是重点, 更容易入手, 因为涉及的拓扑简单, 开关少, 输入输出都是恒定的。因此教学中应按照DC - DC, DC - AC, AC - DC, AC - AC的顺序进行讲解。

除了和其他学科的串联讲解, 更要注意书前后的呼应讲解, 如DC - DC中拓扑在AC - DC中的应用。

教与学是教学的两个方面, 对学生学习的督促是一个教师容易忽视的任务。

比较而言, 国内学生课外查阅文献资料和阅读材料的环节需要加强。学生要学会利用网络资料解决电源制作中出现的问题。对此教师要加以引导, 让学生注意到网络资料的价值并学会分辨和利用。

三、实验的设计和管理及课程设计

实验不仅强化了对课堂内容的理解, 实践本身也是课程学习的目的之一。

国外实验条件较好, 而且实验室对学生开放, 设备利用率较高, 有兴趣的学生可以学到很多。特点是很扎实, 实验报告做的很详细。国内实验条件不好, 利用率也很低, 有限的时间里学生的动手能力无法得到锻炼, 实验辅导也没有跟上。

在本校这门课的实验和理论课是同时开的, 针对每个章节的内容都要设计对应的实验, 要精心设计按步骤和计划。在讲授概论知识的时候, 安排入门级实验。实验内容可以安排元器件的识别与检测, 在万用板上焊接的技能, 万用表、电子毫伏表和示波器的使用方法。在半导体器件部分, 安排学生按照半导体二极管、功率MOS管的型号在网上找说明书、应用的典型电路, 以及器件的重要参数值, 如导通电阻、额定电压、电流, 并焊接其应用电路, 得到器件典型特性的实验波形, 和学到的知识相印证, 而且要求写出完整的测试报告。

入门级实验的内容还包括让学生提前焊接控制电路的模块, 以便在后面的设计性实验不至于太手忙脚乱。

设计性实验按照由浅入深分为三个阶段, 在教师辅助下开环电源的制作, 同样要注意开环的浪涌分析与抑制。

由于时间和课时所限, 设计了围绕反激电源的系列制作, 按照层次递进的关系其功能分别是: ( 1) 直流变换 ( 2) 交- 直流变换 ( 3) 单级变换器, 最终要求详细的变压器设计过程, 及加入过压、 过流保护电路。

设计性实验较为复杂, 因此要在实验的前期准备工作上多下工夫, 学生给出的设计方案要经过充分论证、讲评后才开始实验阶段。

四、课外兴趣小组

课外兴趣及项目小组最基础的作用是组织学有余力的学生, 形成良好的学习氛围。

这部分可以借鉴国外课程设计部分的组织, 在两个学期的理论实验课后, 第三个学期是专门的课程设计部分。

兴趣小组主要由大三、大四学生组成, 依据学生的动手能力、 勤奋程度和主观意愿。以学生为主导, 老师为指导。选择表现突出的学生作为组长, 对老师直接负责。学生按其能力和专长形成三个梯队, 大二新进来负责找元件、焊接, 大三负责调试、测试、修理, 大四负责画PCB板、设计。每组由3 ~ 4位同学组成, 按照每组的整体水平, 题目设置也会由浅入深。

基于不同的特征, 兴趣小组的课题是电源高级制作, 如数字控制下电源制作, 注意数字控制及干扰, 教师课题研究相关的硬件制作, 也可以作为小组的题目。

课题完成后会举办讨论、讲座、专题报告进行内部交流。

五、总结

借鉴国外经验可以从方方面面提升电力电子技术的教学, 课程可以延伸至毕业设计, 经过兴趣小组两年的锻炼, 个别学生硬件水平可以提前达到硕士毕业的要求。为了取得最佳教学效果以及项目进度的需要, 需要配备开放的实验室以及给学生适当的薪酬、奖金会给他们更多的动力, 让项目得以更好完成。

摘要：本文从电力电子技术课程的教学实践出发, 在借鉴国外电力电子技术专业教育改革成功经验的同时, 结合学生的实际情况和教学中出现的问题, 从课堂教学、实验管理和课外兴趣小组三个方面改进了电力电子技术课程的教学, 对教师科研课题研究的硬件制作方面也可以起到一定的促进作用。

关键词：电力电子技术,电气工程,课程教学,国外经验

参考文献

[1]刘晋, 牛印锁, 文俊, 国内外“电力电子技术”课程教学研究[J], 中国电力教育, 2012.

[2]郑君里, 于歆杰, 美国MIT EECS系本科生课程设置简介[J], 电气电子教学学报, 2006.

[3]关晓菡, 张卫平, 张东彦, 国内外高校电力电子技术教育现状综述[J], 电气电子教学学报, 2006.