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關(guān)鍵詞:卓越工程師;電子技術(shù);課程改革
中圖分類號(hào):TN7文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼:A文章編號(hào):1674-120X(2016)17-0071-02收稿日期:2016-05-04
基金項(xiàng)目:河北省高等教育教學(xué)改革研究與實(shí)踐項(xiàng)目(2015GJJG085);河北聯(lián)合大學(xué)教育教學(xué)改革研究與實(shí)踐項(xiàng)目(Y1338-08)。
作者簡(jiǎn)介:王靜波(1974―),女,河北唐山人,副教授,主要研究方向:電子技術(shù)。
“卓越工程師培養(yǎng)計(jì)劃”是列入中國(guó)高等教育中長(zhǎng)期發(fā)展規(guī)劃的一個(gè)重要計(jì)劃[1],是通過(guò)教育和行業(yè)、高校和企業(yè)的密切合作,以實(shí)際工程為背景,以工程技術(shù)為主線,著力提高學(xué)生的工程意識(shí)、工程素質(zhì)和工程實(shí)踐能力,培養(yǎng)出一大批創(chuàng)新型工程師,為我國(guó)走新型工業(yè)化道路和建設(shè)創(chuàng)新型國(guó)家提供堅(jiān)實(shí)的人才支撐和智力保證[2][3]。華北理工大學(xué)(以下簡(jiǎn)稱“我?!保┍唤逃颗鷾?zhǔn)為第二批實(shí)施“卓越工程師培養(yǎng)計(jì)劃”高校之一,我校自動(dòng)化、電信工程兩專業(yè)成為實(shí)施“卓越計(jì)劃”重點(diǎn)專業(yè),學(xué)時(shí)少、知識(shí)結(jié)構(gòu)完整,是卓越班的主要特點(diǎn),課程改革是卓越班教學(xué)改革的必經(jīng)之路。
一、電類專業(yè)電子技術(shù)基礎(chǔ)課程存在的主要問(wèn)題
電類專業(yè)基礎(chǔ)課程主要包括模擬電子技術(shù)、數(shù)字電子技術(shù)以及電子技術(shù)課程設(shè)計(jì),是電類專業(yè)的一門入門基礎(chǔ)課,課程容量大、知識(shí)梯度大,理論具有抽象性,但實(shí)踐又是具體的。電子技術(shù)基礎(chǔ)課程教學(xué)如何開展將直接影響到其他專業(yè)課的學(xué)習(xí),也會(huì)影響大學(xué)生職業(yè)能力的形成,更會(huì)影響大學(xué)生綜合素質(zhì)的發(fā)展。
傳統(tǒng)的電子技術(shù)基礎(chǔ)課程的教學(xué)主要是灌輸式教學(xué),以傳授知識(shí)的教學(xué)為重,忽略了學(xué)生工程素質(zhì)的發(fā)展,不能調(diào)動(dòng)學(xué)生的自主性,故學(xué)生處于被動(dòng)接受的地位,不僅課程目標(biāo)難以實(shí)現(xiàn),培養(yǎng)具有綜合素質(zhì)人才的目標(biāo)更難以實(shí)現(xiàn),存在的主要問(wèn)題有以下三點(diǎn)。
1課程體系陳舊
現(xiàn)有教材過(guò)分強(qiáng)調(diào)每一門課程的系統(tǒng)性與完整性, 重理論輕工程應(yīng)用, 存在著起點(diǎn)低, 內(nèi)容重復(fù), 節(jié)奏慢等現(xiàn)象。
2灌輸式的教育方法單調(diào)
傳統(tǒng)的灌輸式教學(xué)手段單一,老師講學(xué)生聽,課堂氣氛不活躍。由于原理抽象、內(nèi)容繁雜,特別是應(yīng)用的場(chǎng)合和對(duì)應(yīng)學(xué)習(xí)的知識(shí)之間缺乏有效的聯(lián)系,使大部分學(xué)生在學(xué)習(xí)中感到知識(shí)點(diǎn)很難掌握,無(wú)法想象完整的情景,更無(wú)法弄清原理,許多可能出現(xiàn)的現(xiàn)象無(wú)法準(zhǔn)確描述,使學(xué)生缺乏感性認(rèn)識(shí),較難理解和掌握,學(xué)習(xí)的積極性不高。
3考核形式及內(nèi)容單一
考核形式單一。課程結(jié)束時(shí)進(jìn)行的期末考試決定了學(xué)生的成績(jī),導(dǎo)致學(xué)生學(xué)習(xí)的目的只是考試過(guò)關(guān),忽視自身工程意識(shí)和工程創(chuàng)新能力的發(fā)展,這種方式很難及時(shí)準(zhǔn)確地評(píng)價(jià)學(xué)生對(duì)本門課程的掌握情況,容易使學(xué)生的學(xué)習(xí)前松后緊。
考核內(nèi)容單一。目前期末考試通常為閉卷,由主觀題和客觀題組成,試卷考核過(guò)于強(qiáng)調(diào)學(xué)生應(yīng)用公式的能力和熟練程度,這造成學(xué)生的成績(jī)不能反映其真實(shí)能力??己藘?nèi)容難以涉及實(shí)踐型的題目,主觀性試題較少,對(duì)實(shí)踐技能和設(shè)計(jì)能力等的考核難以評(píng)判,學(xué)生很難深入理解與靈活運(yùn)用所學(xué)知識(shí),工程素質(zhì)差。
二、電子技術(shù)基礎(chǔ)課程整合方案
卓越工程師培養(yǎng)的教學(xué)體系是以理論與實(shí)踐并重為指導(dǎo)思想,以夯實(shí)基礎(chǔ)、拓寬口徑、重視設(shè)計(jì)、突出綜合、強(qiáng)化實(shí)踐為教學(xué)實(shí)踐目標(biāo),強(qiáng)化通識(shí)教育、基礎(chǔ)教育與工程實(shí)踐、工程應(yīng)用以及創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)的有機(jī)結(jié)合。采用符合工程實(shí)踐要求和人才成長(zhǎng)規(guī)律的培養(yǎng)方法,科學(xué)地培養(yǎng)具有現(xiàn)代工程師的知識(shí)、能力和素質(zhì),具有可持續(xù)發(fā)展?jié)摿Φ淖吭焦こ處煛?/p>
以卓越計(jì)劃為契機(jī),將卓越計(jì)劃實(shí)驗(yàn)班作為主要研究對(duì)象,以現(xiàn)代教學(xué)理論為指導(dǎo),認(rèn)真分析電類專業(yè)特點(diǎn)和課程現(xiàn)狀,探索電子技術(shù)基礎(chǔ)課程的教學(xué)改革,制訂電類基礎(chǔ)課程理論教學(xué)與實(shí)踐教學(xué)的規(guī)范,尋求適合本學(xué)科特點(diǎn)的教學(xué)策略。
我校目前有自動(dòng)化、電信工程兩個(gè)電類專業(yè)參與建設(shè)卓越工程師計(jì)劃,其電子技術(shù)基礎(chǔ)課程也相對(duì)獨(dú)立,雖然不同專業(yè)有不同的側(cè)重,但其共性是遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于差異的,所以搭建一個(gè)基礎(chǔ)平臺(tái)加強(qiáng)基礎(chǔ)部分教學(xué)是十分重要的。
1構(gòu)建立體化的課程體系
強(qiáng)調(diào)基礎(chǔ)性、綜合性、整體性和素質(zhì)教育;必須拋棄孤立地單純地傳授某些具體知識(shí), 而應(yīng)強(qiáng)調(diào)培養(yǎng)學(xué)生分析問(wèn)題和解決問(wèn)題的能力, 尤其是培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新精神和創(chuàng)新能力;要把理論教學(xué)和專業(yè)相對(duì)應(yīng)的實(shí)踐環(huán)節(jié)部分有機(jī)地結(jié)合起來(lái),把電子技術(shù)基礎(chǔ)課程進(jìn)行優(yōu)化,改革教學(xué)內(nèi)容及教學(xué)計(jì)劃,并把知識(shí)點(diǎn)進(jìn)行優(yōu)化組合、綜合應(yīng)用,構(gòu)建一個(gè)整體框架,使電類專業(yè)基礎(chǔ)課程的教學(xué)形成一個(gè)目標(biāo)明確、知識(shí)緊密連接的新體系。
2改革教學(xué)方式方法
必須拋棄教師講、學(xué)生聽的“灌輸式” 教學(xué)方式, 強(qiáng)調(diào)啟發(fā)性教學(xué), 充分發(fā)揮學(xué)生的積極性和主動(dòng)性; 必須拋棄愈管愈細(xì)的人才培養(yǎng)觀念,給學(xué)生以足夠的時(shí)間和思維空間, 充分發(fā)展學(xué)生的個(gè)性, 使其具有自我開拓和獲得知識(shí)的能力。在課程教學(xué)中,增加工程案例,修改重組課程教案,豐富多媒體教學(xué)手段。
隨著計(jì)算仿真技術(shù)的發(fā)展和普及,各類仿真功能強(qiáng)大的電子設(shè)計(jì)類軟件工具為人們提供了新的教學(xué)手段。通過(guò)這些仿真軟件既可消除人為因素對(duì)精度造成的影響,又能激發(fā)學(xué)生的實(shí)驗(yàn)興趣,增強(qiáng)主動(dòng)性,提高創(chuàng)新能力。通過(guò)仿真軟件、EDA技術(shù)等來(lái)化解課時(shí)少內(nèi)容多等矛盾,EDA可使抽象知識(shí)變得形象直觀,調(diào)動(dòng)學(xué)生的主動(dòng)性,提高教學(xué)效率,最大化地提高學(xué)生的學(xué)習(xí)熱情。合理使用仿真軟件,首先講清電路分析思路,老師將電路分析透徹之后,使用仿真軟件演示電路,讓學(xué)生觀察結(jié)果,可以在課堂上改變參數(shù)、條件,模擬故障結(jié)果,不僅能幫助學(xué)生梳理思路,同時(shí)也與實(shí)際的元器件聯(lián)系起來(lái),理論與實(shí)踐相結(jié)合,增強(qiáng)教學(xué)效果。
3改革考核形式
電子技術(shù)綜合實(shí)踐通過(guò)明確的“項(xiàng)目任務(wù)”布置給學(xué)生,學(xué)生根據(jù)任務(wù)要求,運(yùn)用所學(xué)的知識(shí)和技能。設(shè)計(jì)任務(wù)安排下去后,學(xué)生2~3人自由結(jié)組,設(shè)置組長(zhǎng)1名,負(fù)責(zé)人員的分工和協(xié)調(diào)。在經(jīng)過(guò)資料查閱、方案制訂、討論、完善等步驟后,各組將最終方案提交。其間教師可以為學(xué)生提供咨詢幫助,但注意應(yīng)以傳授解決問(wèn)題的方法為主,而不是幫學(xué)生解決具體問(wèn)題。
鼓勵(lì)學(xué)生參加電子競(jìng)賽、智能車競(jìng)賽等電類競(jìng)賽,學(xué)生參賽獲獎(jiǎng)可認(rèn)同學(xué)分。全國(guó)大學(xué)生電子競(jìng)賽、智能車大賽、挑戰(zhàn)杯比賽、嵌入式系統(tǒng)設(shè)計(jì)大賽等比賽都是一些創(chuàng)新性要求高的比賽,沒(méi)有良好的實(shí)驗(yàn)?zāi)芰?,要在?jìng)賽中取得好的成績(jī)是非常困難的。電子技術(shù)基礎(chǔ)課程改革的重要內(nèi)容之一就是應(yīng)該服務(wù)于各類競(jìng)賽的開展,輔以良好的運(yùn)行機(jī)制,使學(xué)生創(chuàng)新活動(dòng)得到支持和鼓勵(lì),在創(chuàng)新的實(shí)踐中取得好的成績(jī)。
三、電子技術(shù)基礎(chǔ)課程教學(xué)改革特色
卓越班的學(xué)生都是經(jīng)過(guò)自愿報(bào)名、面試選的,對(duì)工程技術(shù)工作有熱情和有興趣。卓越班的許多課程是單獨(dú)開班上課,包括“電子技術(shù)基礎(chǔ)”這門課程,小班授課時(shí),教師可以更好地掌控課堂進(jìn)度,對(duì)比多班上課時(shí)較難采用的問(wèn)答、互動(dòng)等教學(xué)手段,在小班授課時(shí)都可靈活使用,同時(shí)學(xué)生的注意力、聽課效果也會(huì)有極大提高。卓越班的不利因素是課程過(guò)多。根據(jù)培養(yǎng)計(jì)劃,三年要修完所有課程,要累計(jì)一年的實(shí)習(xí)實(shí)踐環(huán)節(jié),致使不少課程提前半年學(xué)習(xí)。課程多、壓力大,因此教師授課時(shí)也要注意當(dāng)堂消化,不增加學(xué)生課業(yè)負(fù)擔(dān)。
1工程實(shí)例引入課程中
工程知識(shí)拓展引入與課程內(nèi)容有關(guān)的工程實(shí)例,選擇的實(shí)例應(yīng)是學(xué)生比較熟悉的生活中的例子。從眾多的項(xiàng)目中簡(jiǎn)化、提煉出蘊(yùn)含概念和知識(shí)點(diǎn)的典型項(xiàng)目,使其難度和綜合程度與學(xué)生的認(rèn)知水平相適應(yīng)。
舉例來(lái)說(shuō),組合邏輯電路中有“編碼器”“譯碼器”“數(shù)碼管”等內(nèi)容,工程實(shí)例舉的是利用這些器件構(gòu)成“醫(yī)院的病房呼叫系統(tǒng)”,患者在病房發(fā)出的呼叫信號(hào),經(jīng)編碼器編碼成8421BCD碼,再經(jīng)過(guò)顯示譯碼器輸出到護(hù)士站的數(shù)碼管上,直觀顯示患者的病房號(hào)。學(xué)生經(jīng)常問(wèn)的“學(xué)這些有什么用”,通過(guò)這樣一些與實(shí)際相結(jié)合的工程實(shí)例,使學(xué)生更好地理解學(xué)習(xí)的知識(shí)如何去應(yīng)用,正如“授之以魚,不如授之以漁”,在教學(xué)過(guò)程中,教師更應(yīng)注重 “漁”的傳授,讓學(xué)生收獲更多的“魚”。
2指導(dǎo)學(xué)生使用工具書、手冊(cè)
將工程中需要使用的工具書或手冊(cè)引入教學(xué)中。舉例來(lái)說(shuō),因?yàn)閷W(xué)生做數(shù)字電路設(shè)計(jì)時(shí)會(huì)使用到各種型號(hào)的集成電路,集成電路的使用手冊(cè)就是非常好的學(xué)習(xí)資源,集成電路的邏輯功能、主要特點(diǎn)、引腳功能、參數(shù)定義等都包含在使用手冊(cè)中,因此學(xué)會(huì)查閱使用手冊(cè),掌握閱讀使用手冊(cè)的方法都十分必要。注重實(shí)用,工程性強(qiáng),是學(xué)生獲得工程實(shí)踐能力的基礎(chǔ)。
3更新、完善實(shí)驗(yàn)教學(xué)體系
減少驗(yàn)證型、演示型實(shí)驗(yàn)學(xué)時(shí),加大設(shè)計(jì)型、綜合型、創(chuàng)新型實(shí)驗(yàn)學(xué)時(shí),制訂了“基礎(chǔ)驗(yàn)證、仿真、設(shè)計(jì)、綜合、創(chuàng)新、競(jìng)賽”六位一體,仿真與實(shí)做相結(jié)合的實(shí)驗(yàn)體系。要求學(xué)生在做實(shí)驗(yàn)之前必須完成仿真實(shí)驗(yàn),同時(shí),將實(shí)驗(yàn)內(nèi)容分為基礎(chǔ)型實(shí)驗(yàn)、仿真實(shí)驗(yàn)、綜合型實(shí)驗(yàn)、設(shè)計(jì)型實(shí)驗(yàn)、自主型實(shí)驗(yàn)五個(gè)層次;考慮到課內(nèi)學(xué)時(shí)的不足及不同專業(yè)特點(diǎn),設(shè)置一定量的選做實(shí)驗(yàn),增加實(shí)驗(yàn)室的開放時(shí)間,學(xué)生隨時(shí)可到實(shí)驗(yàn)室來(lái)進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。
總之,在卓越工程師計(jì)劃的教學(xué)實(shí)踐中,在不斷的探索中重新定位“電子技術(shù)基礎(chǔ)”課程的性質(zhì)、任務(wù)、教學(xué)特點(diǎn)、教學(xué)模式和考核方式,探尋教學(xué)效果的突破手段,突出實(shí)驗(yàn)、實(shí)踐環(huán)節(jié)的作用,注重與工程實(shí)踐的聯(lián)系,采用“理論與實(shí)際相結(jié)合的做中學(xué)、練中學(xué)”的教學(xué)模式,提高學(xué)生對(duì)該課程的認(rèn)識(shí)和學(xué)習(xí)興趣。為切實(shí)提高大學(xué)生的工程實(shí)踐能力,還要不斷完善并建立科學(xué)的教學(xué)體系。
參考文獻(xiàn):
[1]中華人民共和國(guó)教育部教育部關(guān)于開展高等學(xué)校實(shí)驗(yàn)教學(xué)示范中心建設(shè)和評(píng)審工作的通知(教高〔2005〕18號(hào)文件)2005.
論文關(guān)鍵詞:電力電子技術(shù);課程設(shè)計(jì);教學(xué)方法
電力電子技術(shù)始于20世紀(jì)50年代末、60年代初,主要研究電力領(lǐng)域中使用電力電子器件對(duì)電能進(jìn)行高效的變換和控制,是電力、電子、控制三大學(xué)科的交叉學(xué)科。目前,“電力電子技術(shù)”課程已成為我國(guó)高等院校電氣工程與自動(dòng)化類本科專業(yè)最為重要的學(xué)科基礎(chǔ)課之一,教學(xué)內(nèi)容涵蓋電力電子器件、四大類電力變換電路、控制技術(shù)以及電力電子新技術(shù)等多方面知識(shí),理論性和實(shí)用性都非常強(qiáng)。為實(shí)現(xiàn)良好的教學(xué)效果,該課程要求教師能結(jié)合各自學(xué)校的實(shí)際情況合理地設(shè)計(jì)課程,均衡理論和實(shí)驗(yàn)教學(xué)的比例,針對(duì)具體不同的授課內(nèi)容靈活運(yùn)用多種教學(xué)方法和教學(xué)手段,注重激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣,使學(xué)生通過(guò)學(xué)習(xí)掌握相關(guān)的基本概念、基本分析方法等理論知識(shí)并提高他們理論聯(lián)系實(shí)際和分析解決問(wèn)題的實(shí)踐能力。
浙江工業(yè)大學(xué)(以下簡(jiǎn)稱“我?!保半娏﹄娮蛹夹g(shù)”課程是全校電氣工程與自動(dòng)化類本科專業(yè)教學(xué)鏈中一個(gè)承上啟下的重要環(huán)節(jié)。它的前續(xù)課程有“電路原理與實(shí)驗(yàn)”、“模擬電子技術(shù)”、“電機(jī)學(xué)”、“數(shù)字電路與數(shù)字邏輯”、“電氣工程基礎(chǔ)等”,后續(xù)課程有“開關(guān)電源設(shè)計(jì)”、“控制電機(jī)及應(yīng)用”、“現(xiàn)代電氣傳動(dòng)控制技術(shù)”、“DSP原理及應(yīng)用”、“畢業(yè)設(shè)計(jì)”等。多年來(lái),我校在不斷學(xué)習(xí)國(guó)內(nèi)外高校教學(xué)經(jīng)驗(yàn)的同時(shí)不斷實(shí)踐,豐富自身的教學(xué)經(jīng)驗(yàn),積極改革創(chuàng)新,追求高質(zhì)量和高水平的教學(xué)。
本文將主要介紹我校多年來(lái)在電力電子技術(shù)本科生教學(xué)方面所取得的一些實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)以及關(guān)于今后如何繼續(xù)提高教學(xué)質(zhì)量和水平的一些設(shè)想。
一、注重建設(shè)教學(xué)團(tuán)隊(duì)和培養(yǎng)青年教師
在整個(gè)教學(xué)過(guò)程中,教師不但是知識(shí)的教授者、教學(xué)活動(dòng)的組織者,同時(shí)還是學(xué)生學(xué)習(xí)效果的評(píng)估者。優(yōu)秀的教師是保證教學(xué)高質(zhì)量和高水平的關(guān)鍵,他們?yōu)槿藥煴?、具有豐富的知識(shí)和經(jīng)驗(yàn)、富有愛(ài)心,能夠激發(fā)學(xué)生求知的熱情,既教會(huì)學(xué)生學(xué)習(xí)方法,又讓學(xué)生掌握科學(xué)知識(shí)。
經(jīng)過(guò)多年的積累,目前我校電力電子技術(shù)本科生教學(xué)團(tuán)隊(duì)已初具規(guī)模,核心成員主要有教授1人、副教授2人、講師2人、實(shí)驗(yàn)員1人。其中具有博士學(xué)位2人,碩士學(xué)位3人。該團(tuán)隊(duì)每年都會(huì)承擔(dān)全校3個(gè)電氣工程與自動(dòng)化類本科專業(yè)(電氣工程及其自動(dòng)化專業(yè)、自動(dòng)化專業(yè)和電氣工程及其自動(dòng)化教育專業(yè))約6~8個(gè)班的電力電子技術(shù)教學(xué)工作。為保證全校范圍內(nèi)該課程教學(xué)內(nèi)容與質(zhì)量的一致性,各授課教師按統(tǒng)一的教學(xué)大綱分專業(yè)分班級(jí)進(jìn)行教學(xué),期末所有選課的學(xué)生參加全校統(tǒng)一的考試。不同專業(yè)、不同班級(jí)的學(xué)生呈現(xiàn)出來(lái)的特點(diǎn)也各不相同。在學(xué)內(nèi)容的前提下,各教師遵循以學(xué)生為本的原則采取靈活恰當(dāng)?shù)慕虒W(xué)方法進(jìn)行針對(duì)性授課,確保達(dá)到良好的教學(xué)效果。
我校電力電子技術(shù)本科生教學(xué)團(tuán)隊(duì)自組建以來(lái)一直定期召開會(huì)議討論并解決教學(xué)中遇到的問(wèn)題,交流并總結(jié)教學(xué)經(jīng)驗(yàn),共同開展教學(xué)和科研課題項(xiàng)目,促進(jìn)各成員教師特別是青年教師在業(yè)務(wù)上的進(jìn)步。在培養(yǎng)教學(xué)新生力量上,該教學(xué)團(tuán)隊(duì)引入青年教師導(dǎo)師制度,由多位(副)教授級(jí)的教師擔(dān)任指導(dǎo)教師,對(duì)經(jīng)驗(yàn)尚淺的青年教師進(jìn)行全程、全方位的培訓(xùn),包括寫教案、制作PPT課件、課堂試講、實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)、批改作業(yè)、學(xué)生答疑、擬考試卷、指導(dǎo)畢業(yè)設(shè)計(jì)等。每個(gè)階段,指導(dǎo)教師都會(huì)對(duì)青年教師的表現(xiàn)做出中肯的評(píng)價(jià),幫助他們盡快熟悉業(yè)務(wù)、提高水平。在整個(gè)團(tuán)隊(duì)的關(guān)心下,青年教師成長(zhǎng)很快,在由學(xué)院組織的學(xué)評(píng)教和教學(xué)技能比賽中都取得了良好的成績(jī)。
二、完善適合學(xué)校實(shí)際情況的課程設(shè)計(jì)
“電力電子技術(shù)”是一門理論性、實(shí)用性都很強(qiáng)的課程,課程內(nèi)容量多且面廣,合理分配理論教學(xué)和實(shí)驗(yàn)教學(xué)的比例就顯得非常重要。結(jié)合學(xué)校的實(shí)際情況,我校電力電子技術(shù)本科生教學(xué)團(tuán)隊(duì)為電氣工程與自動(dòng)化類相關(guān)的3個(gè)本科專業(yè)制訂了統(tǒng)一的教學(xué)大綱。“電力電子技術(shù)”課程總共安排了64學(xué)時(shí),其中,理論教學(xué)48學(xué)時(shí)、實(shí)驗(yàn)教學(xué)16學(xué)時(shí),在注重教授學(xué)生基本概念和基本分析方法等理論知識(shí)的同時(shí)也同樣注重培養(yǎng)學(xué)生理論聯(lián)系實(shí)際和分析解決問(wèn)題的實(shí)踐能力。與大多數(shù)國(guó)內(nèi)高校接軌,教材主要選用普通高等教育“十一五”國(guó)家級(jí)規(guī)劃教材、普通高等教育電氣工程與自動(dòng)化類“十一五”規(guī)劃教材——機(jī)械工業(yè)出版社出版的《電力電子技術(shù)》最新版本和學(xué)校自編的《電力電子技術(shù)實(shí)驗(yàn)用書》,實(shí)驗(yàn)裝置采用求是公司生產(chǎn)的MCL型電力電子及電力傳動(dòng)教學(xué)實(shí)驗(yàn)臺(tái)。所選教材《電力電子技術(shù)》第5版本一共有10個(gè)章節(jié),僅48學(xué)時(shí)的理論課不可能也沒(méi)必要面面俱到講授教材中的所有內(nèi)容。因此,教學(xué)團(tuán)隊(duì)進(jìn)一步對(duì)這10章的教學(xué)內(nèi)容劃分了主次,對(duì)電力電子器件、電力電子器件應(yīng)用的共性問(wèn)題、整流電路、直流-直流變流電路這4個(gè)章節(jié)做重點(diǎn)教學(xué),對(duì)其余的6個(gè)章節(jié)做次重點(diǎn)教學(xué)。16學(xué)時(shí)的實(shí)驗(yàn)課要求完成5個(gè)實(shí)驗(yàn)的教學(xué),內(nèi)容涉及各主要電力電子器件及其驅(qū)動(dòng)電路、晶閘管可控整流電路、PWM直流斬波電路分析及測(cè)試和開關(guān)電源分析及測(cè)試,進(jìn)度與理論課的相關(guān)內(nèi)容同步,確保學(xué)生能在第一時(shí)間把所學(xué)的理論知識(shí)和實(shí)際聯(lián)系起來(lái)。教學(xué)團(tuán)隊(duì)在教學(xué)內(nèi)容和學(xué)生學(xué)習(xí)效果考評(píng)兩方面同時(shí)做到了對(duì)理論與實(shí)踐的兼顧,規(guī)定學(xué)生學(xué)習(xí)該課程所得總成績(jī)由以下三部分組成,即期末理論考試成績(jī)占70%、平時(shí)實(shí)驗(yàn)成績(jī)占10%、課堂表現(xiàn)及課后作業(yè)成績(jī)占20%。
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三、以學(xué)生為本的教學(xué)活動(dòng)實(shí)踐
在具體實(shí)施電力電子教學(xué)的過(guò)程中,教師激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣,創(chuàng)造良好的互動(dòng)教學(xué)氛圍是非常重要的。這就需要教師以學(xué)生為本結(jié)合具體的授課內(nèi)容靈活運(yùn)用多種教學(xué)方法和教學(xué)手段。
我校“電力電子技術(shù)”是“電路原理與實(shí)驗(yàn)”等課程的后續(xù)課程,理論性很強(qiáng)。在教授該課程新知識(shí)點(diǎn)時(shí),若涉及到相關(guān)前續(xù)課程重要的舊知識(shí)點(diǎn),教師會(huì)采用先溫故后知新的教學(xué)方法,通過(guò)學(xué)生回答問(wèn)題的方式復(fù)習(xí)舊知識(shí)點(diǎn),由淺入深幫助學(xué)生進(jìn)入狀態(tài)以便教授新知識(shí)點(diǎn)。比如,在講述變壓器漏感對(duì)整流電路的影響這一節(jié)內(nèi)容的最開始,先溫習(xí)理想變壓器的特性和非理想變壓器的等效電路模型,再把簡(jiǎn)化后的非理想變壓器等效電路模型代入到已學(xué)的整流電路中,然后進(jìn)入正題——分析電路的工作原理。教師在講授電路工作原理時(shí),會(huì)一再?gòu)?qiáng)調(diào)電力電子器件的開關(guān)工作狀態(tài)和電力電子電路的分段線性分析方法這兩個(gè)貫穿整個(gè)課程始終的基本概念和基本方法,并現(xiàn)場(chǎng)指導(dǎo)學(xué)生獨(dú)立完成一部分電路的分析工作,通過(guò)加強(qiáng)學(xué)生的參與感來(lái)促使他們更積極地把外在的基本知識(shí)點(diǎn)轉(zhuǎn)化為內(nèi)在的電路分析能力。
在傳統(tǒng)的口頭講授過(guò)程中,教師會(huì)適當(dāng)?shù)亟柚办o動(dòng)相宜”的PPT課件、具體的實(shí)物教具和靈活的板書等來(lái)提高“電力電子技術(shù)”課程的理論教學(xué)效果。此外,教師還會(huì)適當(dāng)?shù)財(cái)U(kuò)充一些教科書以外的電力電子技術(shù)內(nèi)容,如仿真技術(shù)等。教師利用仿真軟件PSPICE、MATLAB等在課堂上虛擬地實(shí)時(shí)演示電路更真實(shí)的工作過(guò)程,既拓展了學(xué)生的視野又能很形象地解說(shuō)課程中的知識(shí)難點(diǎn),如三相半波可控整流電路中晶閘管的正向耐壓?jiǎn)栴}。電力電子器件的封裝材料及形式多種多樣,性能也不盡相同。為了讓學(xué)生更真實(shí)、更立體地認(rèn)識(shí)電力電子器件,教師除了展示器件照片外還會(huì)提供一些器件的樣品讓學(xué)生親身接觸。關(guān)于教材中重要公式的推導(dǎo),教師會(huì)采用PPT課件與板書相結(jié)合的方式幫助學(xué)生更容易理解和掌握。
“電力電子技術(shù)”課程包含很多基本概念,在講述時(shí)教師會(huì)根據(jù)聽課學(xué)生的實(shí)際英語(yǔ)能力,有意識(shí)地就專業(yè)術(shù)語(yǔ)部分進(jìn)行中英文雙語(yǔ)教學(xué)。這不但能增強(qiáng)學(xué)生的專業(yè)英語(yǔ)水平,而且還可以提高學(xué)生使用中英文關(guān)鍵詞檢索科技文獻(xiàn)的能力,為該課程的后續(xù)課程特別是“畢業(yè)設(shè)計(jì)”的教學(xué)打下良好的基礎(chǔ)。
在“電力電子技術(shù)”的理論教學(xué)過(guò)程中,強(qiáng)調(diào)電力電子技術(shù)對(duì)國(guó)計(jì)民生的重要性是非常必要的。比如,在舉例說(shuō)明電力電子技術(shù)的實(shí)際應(yīng)用時(shí),教師會(huì)盡量多舉些與學(xué)生日常生活以及當(dāng)前社會(huì)熱點(diǎn)相關(guān)的例子(如手機(jī)電池充電器、筆記本電腦電源適配器、未來(lái)的“光源之星”LED照明、節(jié)能環(huán)保的電動(dòng)汽車等)。先拋磚引玉讓學(xué)生有些感性的認(rèn)識(shí),再通過(guò)啟發(fā)性的提問(wèn)鼓勵(lì)學(xué)生積極地去發(fā)現(xiàn)身邊所遇到的科學(xué)技術(shù)。在增加學(xué)生學(xué)習(xí)興趣的同時(shí),提高學(xué)生對(duì)該課程的重視程度。
“電力電子技術(shù)”是一門理論性和實(shí)踐性都很強(qiáng)的課程。為了更好地銜接理論知識(shí)和實(shí)驗(yàn)內(nèi)容,教師在課堂上除了提供電力電子電路的理想波形圖,還會(huì)提供一些電力電子電路的實(shí)際波形圖,讓學(xué)生自己去發(fā)現(xiàn)和思考它們之間的異同。用一連串的疑問(wèn)激發(fā)起學(xué)生的強(qiáng)烈求知欲,令他們更主動(dòng)地去預(yù)習(xí)實(shí)驗(yàn),更認(rèn)真地進(jìn)行實(shí)驗(yàn),并且更努力地去嘗試著尋找答案。比如,反激式電路在電流斷續(xù)工作模式下,由教科書提供的開關(guān)管S兩端電壓的理想波形和在實(shí)驗(yàn)中用示波器觀察到的S兩端電壓的實(shí)際波形在S關(guān)斷的部分是有很大差別的。在理論課堂上,當(dāng)教師同時(shí)給出理論和實(shí)驗(yàn)波形圖加以對(duì)照時(shí),學(xué)生表現(xiàn)出極大的興趣,躍躍欲試地去尋找實(shí)際電路中S兩端電壓在S關(guān)斷時(shí)刻出現(xiàn)阻尼振蕩現(xiàn)象的原因。此時(shí),教師正好因勢(shì)利導(dǎo),鼓勵(lì)他們認(rèn)真地去完成相關(guān)的實(shí)驗(yàn),通過(guò)實(shí)驗(yàn)再結(jié)合已學(xué)理論知識(shí)自主地找出答案。實(shí)踐結(jié)果表明該教學(xué)效果很好。
四、關(guān)于今后教學(xué)的一些設(shè)想
電力電子技術(shù)的發(fā)展日新月異,關(guān)于“電力電子技術(shù)”的教學(xué)也需要與時(shí)俱進(jìn),緊跟潮流,與社會(huì)接軌。目前,在我校采用全英文教學(xué)電力電子技術(shù)的條件還不夠成熟。但是,教師可采用循序漸進(jìn)的方法,從目前以中文為主的雙語(yǔ)授課,到中英文各半的雙語(yǔ)授課,再到以英文為主的雙語(yǔ)授課,最后過(guò)渡到全英文授課。目前,最適合我校的辦法是課程的重要章節(jié)主要采用中文教學(xué),務(wù)必讓學(xué)生掌握必要的基本知識(shí);而次重要章節(jié)則可主要采用英文教學(xué),這對(duì)擴(kuò)展學(xué)生視野很有利。
層出不窮的電力電子新技術(shù)不斷豐富著“電力電子技術(shù)”的教學(xué)內(nèi)容。全面而系統(tǒng)的“電力電子技術(shù)”教學(xué)是無(wú)法僅通過(guò)一門課程來(lái)完成的,但它可以通過(guò)一系列課程來(lái)不斷深化。在現(xiàn)有“電力電子技術(shù)”課程的基礎(chǔ)上,按社會(huì)就業(yè)的需求配套完善其后續(xù)課程。除了強(qiáng)化這些課程之間的內(nèi)在聯(lián)系、完善整個(gè)教學(xué)鏈,教師還應(yīng)多鼓勵(lì)優(yōu)秀的學(xué)生積極參加各類電子設(shè)計(jì)競(jìng)賽、申請(qǐng)由學(xué)院提供的建龍基金等,在教師指導(dǎo)下開展一些與電力電子技術(shù)相關(guān)的小課題。通過(guò)一系列課程的學(xué)習(xí)和科研課題的參與,學(xué)生能更深入地了解和掌握電力電子技術(shù),對(duì)他們今后從事與電力電子技術(shù)相關(guān)的工作具有積極的意義。
【關(guān)鍵詞】電力電子技術(shù) 電氣控制 應(yīng)用 計(jì)算機(jī)技術(shù)
當(dāng)今社會(huì)正在處在一個(gè)信息技術(shù)不斷更新發(fā)展的時(shí)期,電子科技技術(shù)的飛速發(fā)展給人們的日常生活帶來(lái)了很大的便利,同時(shí)廣泛應(yīng)用于電氣控制中,電氣自動(dòng)化控制系統(tǒng)是電氣控制的一個(gè)主要系統(tǒng),其對(duì)電氣設(shè)備的正常運(yùn)行可以進(jìn)行有效的控制。隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展,各種新型的控制元件和應(yīng)用軟件不斷應(yīng)用于電氣控制系統(tǒng)中,提升了整個(gè)系統(tǒng)的可靠性,精簡(jiǎn)了作業(yè)流程,提高了企業(yè)的生產(chǎn)效益。
1 電力電子技術(shù)概念和發(fā)展現(xiàn)狀
1.1 電力電子技術(shù)概念
電力電子技術(shù)是一門廣泛應(yīng)用于電力系統(tǒng)的電子技術(shù),其目的就是對(duì)電力系統(tǒng)中的電子元件進(jìn)行有效的轉(zhuǎn)換和控制,從而達(dá)到提高電力系統(tǒng)工作效率的目的。電力電子技術(shù)主要分為電力電子器件制造技術(shù)和變流技術(shù)兩部分,在電氣控制的過(guò)程中電力電子技術(shù)充當(dāng)重要的角色。電力電子技術(shù)依靠電子學(xué)、電工原理和自動(dòng)化控制技術(shù)三個(gè)領(lǐng)域的相互合作,在工業(yè)生產(chǎn)中對(duì)電氣設(shè)備進(jìn)行有效的控制,電力電子技術(shù)對(duì)電氣系統(tǒng)中的電路進(jìn)行數(shù)據(jù)檢測(cè)、信息記錄和故障預(yù)警等功能,對(duì)不同生產(chǎn)工藝的電力設(shè)備的運(yùn)行情況進(jìn)行監(jiān)控。
1.2 電力電子技術(shù)的發(fā)展現(xiàn)狀
電力電子技術(shù)的發(fā)展主要分為兩個(gè)方面,分別為電子器件制造和電力電子電路應(yīng)用,隨著科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展,電力電子技術(shù)在這兩方面有了很大的發(fā)展,電子器件的發(fā)展過(guò)程經(jīng)過(guò)了不可控制性、半控制型和全控制型三個(gè)階段,時(shí)至今日電力電子技術(shù)在電氣控制中已實(shí)現(xiàn)了自動(dòng)化控制,這不僅體現(xiàn)了電力電子技術(shù)的快速發(fā)展,還能在一定程度上促進(jìn)電力電子技術(shù)的發(fā)展?,F(xiàn)在出現(xiàn)一種智能化技術(shù),其在電氣控制中已逐漸得到應(yīng)用,智能化技術(shù)的運(yùn)用可以實(shí)現(xiàn)電氣系統(tǒng)自動(dòng)化控制,智能化技術(shù)通過(guò)對(duì)下降時(shí)間、魯性棒變化和響應(yīng)時(shí)間系統(tǒng)的控制,維持電氣系統(tǒng)的順利進(jìn)行,智能化技術(shù)還可以對(duì)電氣自動(dòng)化系統(tǒng)進(jìn)行數(shù)據(jù)監(jiān)測(cè)和調(diào)節(jié),在電氣自動(dòng)化系統(tǒng)中設(shè)立反饋機(jī)制,在故障發(fā)生時(shí),電力設(shè)備可以進(jìn)行自我調(diào)節(jié),實(shí)現(xiàn)自我控制、自我調(diào)節(jié),同時(shí)還減少了人力資源的消耗。目前電力電子技術(shù)已經(jīng)形成了先進(jìn)的功率集成電力,雖然以當(dāng)前的技術(shù)水平使功率還處于一個(gè)較小值,但是隨著電力電子技術(shù)的不斷發(fā)展,提高電力功率只是一個(gè)時(shí)間問(wèn)題。
2 電力電子技術(shù)在電氣控制中的應(yīng)用分析
電力電子技術(shù)在電氣控制中的應(yīng)用主要有軟開關(guān)控制裝置、電路保護(hù)裝置、靜止無(wú)功補(bǔ)償裝置、有源電力濾波器和高壓直流輸電技術(shù)等方面的應(yīng)用,可以運(yùn)用電力電子技術(shù)對(duì)電路進(jìn)行有效控制并對(duì)電子元件的運(yùn)行進(jìn)行監(jiān)控,提高電力系統(tǒng)的可靠度。
2.1 軟開關(guān)控制裝置
隨著電子技術(shù)和電力系統(tǒng)的發(fā)展,電力系統(tǒng)對(duì)電磁兼容和效率的需求越來(lái)越大,這就要求電力裝置滿足輕便和小型的要求,傳統(tǒng)的電力系統(tǒng)中通過(guò)開關(guān)控制來(lái)節(jié)省變壓器和電容等元件的占用空間,但是這樣高頻率的開關(guān)轉(zhuǎn)換會(huì)使其損耗過(guò)大,并會(huì)對(duì)電路的效率產(chǎn)生不利的影響,同時(shí)也會(huì)產(chǎn)生一些額外的電磁干擾。軟開關(guān)控制裝置很好地解決了這一缺陷,特別是在減少噪音和降低開關(guān)損耗上有很大的幫助,目前軟開關(guān)控制裝置用于很多電力系統(tǒng)中,研究表明在開關(guān)頻率大于1Mhz的情況下,其性能也會(huì)達(dá)到理想的狀態(tài)。將多個(gè)簡(jiǎn)單的電路通過(guò)串并聯(lián)成一個(gè)組合電路的方法在很多情況下會(huì)提高電力系統(tǒng)的性能,軟開關(guān)裝置的應(yīng)用越來(lái)越廣泛。
2.2 電路保護(hù)裝置
電氣控制系統(tǒng)中電路保護(hù)裝置占有重要的比例,當(dāng)電力電子電路中的元件方式故障時(shí)可以對(duì)電路作出保o措施,常有的電路保護(hù)裝置有電流繼電器、快速熔斷器等,但是隨著電子技術(shù)的發(fā)展,電力電子元件趨向小型化和高功率化,傳統(tǒng)的電路保護(hù)裝置已經(jīng)不能滿足電力電子電路保護(hù)的需求。電力電子技術(shù)可以在電路中加入過(guò)電流保護(hù)電路,結(jié)合電路檢測(cè)裝置反饋的信息,在檢測(cè)到電路中存在過(guò)電流時(shí)可以自動(dòng)對(duì)電子元件進(jìn)行斷電處理,達(dá)到保護(hù)電路和電子元件的作用。
2.3 靜止無(wú)功補(bǔ)償裝置
隨著用電需求的增加,對(duì)電網(wǎng)功率變化的需求也不斷增加,電網(wǎng)中功率的頻繁變化和一些沖擊性負(fù)荷的增加對(duì)電網(wǎng)的穩(wěn)定性產(chǎn)生了很大的影響,不利于電網(wǎng)電路中低頻振蕩的有效控制,而通過(guò)靜止無(wú)功補(bǔ)償裝置可以增大電力系統(tǒng)和負(fù)載的相關(guān)因數(shù),降低電力系統(tǒng)中功率損耗值,同時(shí)還可以控制電路中電壓的穩(wěn)定性,提升電力使用質(zhì)量。
2.4 有源電力濾波器
有源電力濾波器的工作原理是對(duì)電路中的補(bǔ)償元件進(jìn)行檢測(cè),從而得到一些等分量的諧波電流,然后再利用補(bǔ)償裝置產(chǎn)生一個(gè)與諧波電流分量相等極性相反的電流分量,使其與檢測(cè)的諧波分量相抵消,使電網(wǎng)中的電流沒(méi)有諧波電流只存在基波電流。有源電力濾波器以其響應(yīng)速度快和補(bǔ)償功能多樣性的特點(diǎn),可以有效地減少電網(wǎng)阻抗的影響。有源電力濾波器由兩部分組成,分別為補(bǔ)償電路發(fā)生裝置和指令電流運(yùn)算電路,通過(guò)電力電子技術(shù)對(duì)電路中的補(bǔ)償電流進(jìn)行檢測(cè),然后得出電路中無(wú)功電流和諧波的分量。
2.5 高壓直流輸電技術(shù)
現(xiàn)電廠輸出的都是交流電壓,但是交流輸電過(guò)程會(huì)產(chǎn)生大量的電量損耗,并且不易控制,造價(jià)也很高,因此現(xiàn)在選用的都是直流輸電,在高電壓大容量和遠(yuǎn)距離的輸電的情況下要選用直流輸電,直流輸電技術(shù)通過(guò)高壓直流輸電技術(shù)可以將交流電壓轉(zhuǎn)變?yōu)橹绷麟妷?,然后直流電輸送到各地的變電站?nèi),再通過(guò)直流電逆變過(guò)程,轉(zhuǎn)變?yōu)榻涣麟?,最后再供用戶使用?/p>
3 結(jié)束語(yǔ)
電力電子技術(shù)隨著科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步不斷發(fā)展變化,其在電氣控制中的應(yīng)用越來(lái)越廣泛,并占有重要的作用,我們要深入研究電力電子技術(shù)在電氣控制中的應(yīng)用情況,查找電力電子技術(shù)應(yīng)用的不足之處,充分發(fā)揮電力電子技術(shù)的優(yōu)勢(shì),促進(jìn)電氣控制行業(yè)的發(fā)展。
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【關(guān)鍵詞】電力電子技術(shù) 配電網(wǎng) 應(yīng)用
隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)快速發(fā)展,社會(huì)的進(jìn)步,我國(guó)科技和信息化水平在逐漸的提高,電網(wǎng)在發(fā)展過(guò)程中也面臨著全新的挑戰(zhàn)。依靠著現(xiàn)代信息、網(wǎng)絡(luò)、通訊技術(shù)的發(fā)展,電力電子技術(shù)在配電網(wǎng)中得到了廣泛的應(yīng)用,同時(shí)這也是未來(lái)發(fā)展的主要趨勢(shì)。但是配電網(wǎng)在發(fā)展過(guò)程中還面臨著一些問(wèn)題,因此如何加強(qiáng)電力電子技術(shù)在配電網(wǎng)的使用已經(jīng)成為了人們?cè)谘芯窟^(guò)程中的主要一部分。
1 電力電子技術(shù)的發(fā)展
隨著社會(huì)不斷的發(fā)展,電力電子技術(shù)在電力發(fā)展過(guò)程中得到了廣泛的應(yīng)用,同時(shí)還也加大了功率開關(guān)器件的使用效率?,F(xiàn)階段,在市場(chǎng)上已經(jīng)有6kv/6ka的門級(jí)可關(guān)斷元件,在元件使用過(guò)程中,其主要的效率達(dá)到了10MW,這對(duì)電力電子裝置技術(shù)在配電網(wǎng)的應(yīng)用起到了重要的作用[1]。隨著電力電子技術(shù)在電力電子芯片中的使用,使電力集成技術(shù)得到了快速發(fā)展,同時(shí),這在一定程度上還能減少配電網(wǎng)功率的開關(guān),將電力信號(hào)信息更好檢測(cè)出來(lái),從而形成一種自動(dòng)診斷、保護(hù)功能合為一體的主要智能模版,使電力電子技術(shù)更好的在配電網(wǎng)中得應(yīng)用?,F(xiàn)階段,電力電子裝置在運(yùn)行中具有一定的穩(wěn)定性、可靠性與先進(jìn)性,為人們的用電生活得到了保障。
電力電子在裝置應(yīng)用過(guò)程中為電力系統(tǒng)提供較高了現(xiàn)實(shí)性。電力電子的開關(guān)元件本身還具有一定的高速開端和觸電點(diǎn)性能的主要特點(diǎn),其使用壽命較長(zhǎng),方便人們使用,同時(shí)它還在一定程度上了取代了傳統(tǒng)的繼電保護(hù)裝置,從而提高電力電子技術(shù)的穩(wěn)定性與可靠性。電力電子技術(shù)主要內(nèi)容就是在不改變現(xiàn)代網(wǎng)絡(luò)的情況下,將電力電自己技術(shù)與配電網(wǎng)進(jìn)行結(jié)合,從而有效的控制住現(xiàn)代信息技術(shù),并對(duì)電力系統(tǒng)中的電壓、線路、功率等進(jìn)行準(zhǔn)確的調(diào)控,從而降低輸電的損耗,這在一定程度上保證了電力系統(tǒng)在使用過(guò)程中的穩(wěn)定性。
2 電力電子技術(shù)在配電網(wǎng)系統(tǒng)中的應(yīng)用
隨著時(shí)代快速發(fā)展,人們的生活質(zhì)量也在逐漸的提高,電力用戶對(duì)電能質(zhì)量的要求也越來(lái)越高。人們?cè)谟秒娺^(guò)程中要求供電不斷、電壓波動(dòng)較小,還有一些用戶在用電中要求電壓波形近與正弦形,不會(huì)受到任何撒布的干擾,如果出現(xiàn)電壓不穩(wěn)現(xiàn)象,需要不受故障波動(dòng)的而影響用戶的生活[2]。針對(duì)這些問(wèn)題,我國(guó)供電部門一直在不斷的研究。
2.1 用戶用電
美國(guó)早在90年代就提出了專業(yè)的“用戶電力”概念。用戶用電的主義含義是指電力電子技術(shù)在設(shè)計(jì)計(jì)算和現(xiàn)代通信儀器時(shí)的主要成就,按照制定的標(biāo)準(zhǔn)來(lái)滿足配電系統(tǒng)的可靠性與電力質(zhì)量的要求。同時(shí)“用戶用電”還被人們稱作為“制定的電力”,要想將電力電子技術(shù)在配電網(wǎng)更好的應(yīng)用需要將電力電子技術(shù)落實(shí)到配電自動(dòng)化系統(tǒng)中,從而提高用電質(zhì)量。要想更好的提高用電質(zhì)量還需要注意噴點(diǎn)系統(tǒng)用電源投入,發(fā)生故障需要及時(shí)解決,在故障解決之后需要將普通的開關(guān)切換到備用的電源中,在這個(gè)過(guò)程中只需要0.2~0.5秒之間。如果電子為靜態(tài),只需要5毫秒就可以,從而保證電力可以正常運(yùn)行。但是,配電網(wǎng)系統(tǒng)發(fā)生故障時(shí),不管是兩相短路還是三相短路,都會(huì)使整個(gè)的系統(tǒng)電壓下降,這對(duì)用戶的用電安全造成了一定的影響。如果出現(xiàn)問(wèn)題,只有使用電力電子裝置稱才能保證電力正常運(yùn)行。
2.2 電力電子技術(shù)在配電網(wǎng)的應(yīng)用特點(diǎn)
電力電子技術(shù)在配電網(wǎng)中的裝置的主要原因有:(1)提高用戶用電的可靠性,我國(guó)相關(guān)的電業(yè)部門在流輸電應(yīng)用都廣泛使用電力電子技術(shù);(2)電力電子裝置自動(dòng)化程度更高,方便人們使用。同時(shí)電力電子在裝置過(guò)程中其速度極快,同時(shí)還非常的智能化,相關(guān)技術(shù)人員可以在使用過(guò)程中按照一些列的專業(yè)設(shè)備完成各種自動(dòng)化系統(tǒng);(3)隨著社會(huì)不斷的發(fā)展,電力電子技術(shù)安裝的容量已經(jīng)不斷的擴(kuò)大,已經(jīng)完全的接近配電系統(tǒng)在應(yīng)用時(shí)所需的規(guī)模。通過(guò)人們不斷的研究,電力電子裝置也被人們充分保護(hù),其在工作過(guò)程中更高發(fā)揮出更好的作用,同時(shí)還能承受了足夠的短路與電路電流中的所有電壓;(4)電力電子裝置技術(shù)的主要趨勢(shì)是在常規(guī)項(xiàng)目安裝中,在安裝過(guò)程中除了可以保證其技術(shù)的主要特點(diǎn)之外,同時(shí)電力電子技術(shù)還可以根據(jù)一些可防效線性元件。比如說(shuō)一些在生產(chǎn)時(shí)不穩(wěn)定的電壓、電流以及各種調(diào)制系統(tǒng)等等;(5)電力電子技術(shù)在裝置過(guò)程中使用成本較低,滿足人們的需求。成本主要下降的原因的電力電子技術(shù)中的一些元件價(jià)格隨著市場(chǎng)的調(diào)動(dòng)而產(chǎn)生變化。這些電力電子技術(shù)在配網(wǎng)中主要的應(yīng)用特點(diǎn)[3]。
3 結(jié)語(yǔ)
電力電子技術(shù)在配電網(wǎng)中也得到了廣泛的應(yīng)用,電力電子技術(shù)會(huì)隨著社會(huì)不斷的發(fā)展而改變。電力電子技術(shù)在配電網(wǎng)的應(yīng)用會(huì)有效的提高其本身元件的使用壽命,提高人們用電的可靠性與穩(wěn)定性。本文對(duì)電力電子技術(shù)在配電網(wǎng)中的應(yīng)用進(jìn)行了簡(jiǎn)單的分析,文中還存在著一定的不足,希望專業(yè)人員加強(qiáng)對(duì)電力電子技術(shù)在配電網(wǎng)中的應(yīng)用,從而使我國(guó)的配電元件開斷功率得到快速的提升。同時(shí),這也的預(yù)示著電力電子技術(shù)在配電網(wǎng)中未來(lái)的發(fā)展趨勢(shì),實(shí)現(xiàn)了配電系統(tǒng)電子開關(guān)的靈活調(diào)控模式。
參考文獻(xiàn):
[1]何湘寧,宗升,吳建德,李武華,趙榮祥.配電網(wǎng)電力電子裝備的互聯(lián)與網(wǎng)絡(luò)化技術(shù)[J].中國(guó)電機(jī)工程學(xué)報(bào),2014,29:5162-5170.
目前我國(guó)正處于一個(gè)技術(shù)急缺的時(shí)候,在電力電子技術(shù)應(yīng)用方面體現(xiàn)為:二并網(wǎng)變換器主要來(lái)源于進(jìn)口產(chǎn)品,我國(guó)對(duì)外來(lái)產(chǎn)品的普通運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)不夠,我國(guó)的國(guó)產(chǎn)產(chǎn)品仍然在費(fèi)力的摸索中逐步前進(jìn)。我國(guó)產(chǎn)品的主要問(wèn)題表現(xiàn)為:裝備的可靠性差,產(chǎn)品的有關(guān)性能和功能還達(dá)不到要求,產(chǎn)品沒(méi)有統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)。雖然這樣,我國(guó)的電力電子技術(shù)的應(yīng)用系統(tǒng)仍然的到了一定程度的發(fā)展。其表現(xiàn)如下:首先,我國(guó)的電力電子技術(shù)應(yīng)用系統(tǒng)開始向大容量發(fā)展。我國(guó)發(fā)電系統(tǒng)的單機(jī)容量已經(jīng)用兆瓦來(lái)作單位,并且它在向更大的容量方向發(fā)展。其次,電力電子技術(shù)應(yīng)用系統(tǒng)的高能性。這種特性主要通過(guò)電力電子技術(shù)在應(yīng)用時(shí)所展現(xiàn)的高可靠性和高效率,還有電力電子技術(shù)為了適應(yīng)電網(wǎng)所需求的低電壓穿越以及對(duì)電網(wǎng)進(jìn)行的孤島保護(hù)等。
2、智能電網(wǎng)發(fā)展歷程
智能電網(wǎng)也是近幾年來(lái)隨著我國(guó)電力電子技術(shù)的發(fā)展在電子行業(yè)興起的概念。在人們的潛意識(shí)里,基本上認(rèn)為電力電子技術(shù)、傳感技術(shù)、新能源發(fā)電技術(shù)、通訊技術(shù)等是驅(qū)動(dòng)“智能電網(wǎng)”的主要因素。事實(shí)上,電力電子技術(shù)是一門包括靈活輸電、新型儲(chǔ)能、傳感、先進(jìn)的信息、控制等技術(shù),它承載著大規(guī)模的可再生能源并網(wǎng)發(fā)電,以實(shí)現(xiàn)電網(wǎng)的安全、穩(wěn)定、高效運(yùn)行。近些年來(lái),世界各國(guó)對(duì)于智能電網(wǎng)的研究愈加重視,2008年,美國(guó)提出了智能電網(wǎng)計(jì)劃,企圖用智能電網(wǎng)對(duì)各種新能源進(jìn)行入網(wǎng)管理,并在此基礎(chǔ)上全面地對(duì)能源進(jìn)行分布式的管理,最終是美國(guó)創(chuàng)造出世界上高能源使用效率的記錄。同年10月,我國(guó)也針對(duì)智能電網(wǎng)正式地啟動(dòng)了一個(gè)具有可行性的研究項(xiàng)目。并依據(jù)這一項(xiàng)目規(guī)劃出了一個(gè)“三步走”的戰(zhàn)略。所謂“三步走”戰(zhàn)略,即在2010年將我國(guó)的電網(wǎng)高級(jí)調(diào)度中心建成,在2020年將我國(guó)具有初步智能特征的數(shù)字化電網(wǎng)全面建成,在2030年使得我國(guó)具有自愈能力的智能電網(wǎng)得以真正建成??梢哉f(shuō),電力電子應(yīng)用系統(tǒng)近些年來(lái)被廣泛運(yùn)用與智能電網(wǎng)中。
3、電氣節(jié)能發(fā)展歷程
變頻調(diào)速作為電氣節(jié)能的主要內(nèi)容。它是解決我國(guó)節(jié)能規(guī)劃工程中電機(jī)系統(tǒng)節(jié)能的關(guān)鍵。我國(guó)政府對(duì)自2006啟動(dòng)的節(jié)能規(guī)劃工程投入頗多,因此,節(jié)能這一舉措勢(shì)在必行。變頻調(diào)速系統(tǒng)在運(yùn)行過(guò)程中的主要依靠作為電機(jī)的電力電子變頻器驅(qū)動(dòng)電源。隨著我國(guó)電子技術(shù)應(yīng)用系統(tǒng)的不斷發(fā)展,我國(guó)的變頻調(diào)速技術(shù)也變得日趨成熟,在市場(chǎng)上有極大的發(fā)展空間,且其保質(zhì)期延長(zhǎng)了許多。目前,我國(guó)高壓電機(jī)系統(tǒng)中采用變頻調(diào)速技術(shù)的大約有20%,而低氣壓電機(jī)系統(tǒng)中采用此技術(shù)的大約占30%??梢?jiàn),我國(guó)使用電力電子變頻器來(lái)驅(qū)動(dòng)源的變頻調(diào)速系統(tǒng)在未來(lái)有著極大的發(fā)展空間。除此之外,變頻調(diào)速系統(tǒng)將會(huì)在未來(lái)繼續(xù)隨著電子技術(shù)應(yīng)用系統(tǒng)的發(fā)展成為一個(gè)集成型、專用型的系統(tǒng)產(chǎn)品。它的特點(diǎn)即是將變頻器、電機(jī)以及其控制集于一體。
4、電力牽引發(fā)展歷程
電力牽引對(duì)于我國(guó)的交通系統(tǒng)來(lái)說(shuō),有著越來(lái)越重要的作用?,F(xiàn)在,由于國(guó)家及政府的大力支持,它正在迅速發(fā)展成為我國(guó)乃至世界交通的發(fā)展重點(diǎn)。近幾年來(lái),由于電力電子技術(shù)的發(fā)展,我國(guó)利用電力牽引技術(shù)制造出許多種類的電動(dòng)汽車。而在電力牽引中,最關(guān)鍵的即是電力傳動(dòng)與電力電子。可見(jiàn),近些年來(lái),電力電子技術(shù)應(yīng)用系統(tǒng)的發(fā)展愈加成熟。
5、結(jié)語(yǔ)
電力電子技術(shù)是一個(gè)以功率半導(dǎo)體器件、電路技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)、現(xiàn)代控制技術(shù)為支撐的技術(shù)平臺(tái)。經(jīng)過(guò)50年的發(fā)展歷程,它在傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)設(shè)備發(fā)行、電能質(zhì)量控制、新能源開發(fā)和民用產(chǎn)品等方面得到了越來(lái)越廣泛的應(yīng)用。最成功地應(yīng)用于電力系統(tǒng)的大功率電力電子技術(shù)是直流輸電(HVDC)。自20世紀(jì)80年代,柔流輸電(FACTS)概念被提出后,電力電子技術(shù)在電力系統(tǒng)中的應(yīng)用研究得到了極大的關(guān)注,多種設(shè)備相繼出現(xiàn)。本文介紹了電力電子技術(shù)在發(fā)電環(huán)節(jié)中、輸電環(huán)節(jié)中、在配電環(huán)節(jié)中的應(yīng)用和節(jié)能環(huán)節(jié)的運(yùn)用。
二、電力電子技術(shù)的應(yīng)用
自20世紀(jì)80年代,柔流輸電(FACTS)概念被提出后,電力電子技術(shù)在電力系統(tǒng)中的應(yīng)用研究得到了極大的關(guān)注,多種設(shè)備相繼出現(xiàn)。已有不少文獻(xiàn)介紹和總結(jié)了相關(guān)設(shè)備的基本原理和應(yīng)用現(xiàn)狀。以下按照電力系統(tǒng)的發(fā)電、輸電和配電以及節(jié)電環(huán)節(jié),列舉電力電子技術(shù)的應(yīng)用研究和現(xiàn)狀。
(一)在發(fā)電環(huán)節(jié)中的應(yīng)用
電力系統(tǒng)的發(fā)電環(huán)節(jié)涉及發(fā)電機(jī)組的多種設(shè)備,電力電子技術(shù)的應(yīng)用以改善這些設(shè)備的運(yùn)行特性為主要目的。
1.大型發(fā)電機(jī)的靜止勵(lì)磁控制。靜止勵(lì)磁采用晶閘管整流自并勵(lì)方式,具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、可靠性高及造價(jià)低等優(yōu)點(diǎn),被世界各大電力系統(tǒng)廣泛采用。由于省去了勵(lì)磁機(jī)這個(gè)中間慣性環(huán)節(jié),因而具有其特有的快速性調(diào)節(jié),給先進(jìn)的控制規(guī)律提供了充分發(fā)揮作用并產(chǎn)生良好控制效果的有利條件。
2.水力、風(fēng)力發(fā)電機(jī)的變速恒頻勵(lì)磁。水力發(fā)電的有效功率取決于水頭壓力和流量,當(dāng)水頭的變化幅度較大時(shí)(尤其是抽水蓄能機(jī)組),機(jī)組的最佳轉(zhuǎn)速便隨之發(fā)生變化。風(fēng)力發(fā)電的有效功率與風(fēng)速的三次方成正比,風(fēng)車捕捉最大風(fēng)能的轉(zhuǎn)速隨風(fēng)速而變化。為了獲得最大有效功率,可使機(jī)組變速運(yùn)行,通過(guò)調(diào)整轉(zhuǎn)子勵(lì)磁電流的頻率,使其與轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速疊加后保持定子頻率即輸出頻率恒定。此項(xiàng)應(yīng)用的技術(shù)核心是變頻電源。
3.發(fā)電廠風(fēng)機(jī)水泵的變頻調(diào)速。發(fā)電廠的廠用電率平均為8%,風(fēng)機(jī)水泵耗電量約占火電設(shè)備總耗電量的65%,且運(yùn)行效率低。使用低壓或高壓變頻器,實(shí)施風(fēng)機(jī)水泵的變頻調(diào)速,可以達(dá)到節(jié)能的目的。低壓變頻器技術(shù)已非常成熟,國(guó)內(nèi)外有眾多的生產(chǎn)廠家,并不完整的系列產(chǎn)品,但具備高壓大容量變頻器設(shè)計(jì)和生產(chǎn)能力的企業(yè)不多,國(guó)內(nèi)有不少院校和企業(yè)正抓緊聯(lián)合開發(fā)。
(二)電子調(diào)速技術(shù)應(yīng)用
這是國(guó)外電動(dòng)工具最早使用、最普遍使用的一種電子技術(shù),幾乎所有品種都已采用。采用電子調(diào)速,電動(dòng)工具能夠在設(shè)定的速度范圍內(nèi)無(wú)級(jí)變速,特別是在低轉(zhuǎn)速上能夠十分靈便地進(jìn)行工作,從而改善了加工質(zhì)量,增強(qiáng)了使用靈活性。
(三)電子控速技術(shù)應(yīng)用
這一技術(shù)使電動(dòng)工具的串激電機(jī)具備額定負(fù)載轉(zhuǎn)速與空載轉(zhuǎn)速基本相同或完全相同這一特殊性能,因而特別運(yùn)用于嚴(yán)酷條件下作業(yè)的大功率、高轉(zhuǎn)速電動(dòng)工具,不僅大大提高了工作效率,而且顯著降低了空載噪音和振動(dòng),負(fù)載功率損失很小,延長(zhǎng)了工具使用壽命
(四)微機(jī)控制技術(shù)應(yīng)用
微機(jī)控制的電動(dòng)工具的結(jié)構(gòu)并不復(fù)雜,其機(jī)械部分與普通電動(dòng)工具一樣,一般不需作重大改變。微機(jī)控制部分只需使用價(jià)格便宜、體積很小的單片機(jī),安裝在工具機(jī)器內(nèi)。主要特點(diǎn)是具有優(yōu)越的自動(dòng)控制功能和操作選擇功能,工具運(yùn)作狀況是通過(guò)控制屏上的按鈕控制的,不受人為因素影響,從而提高工作效率,改善加工質(zhì)量,確保高精度,減少作業(yè)工具磨損。
(五)電子繞組溫度監(jiān)控技術(shù)應(yīng)用
這一技術(shù)是電動(dòng)工具的一種安全保護(hù)措施,也是電子控速器的必不可少的監(jiān)控元件。 繞組溫度監(jiān)控元件是在電機(jī)繞組上安裝一個(gè)溫度傳感器,用于監(jiān)控繞組的實(shí)際溫度,并與設(shè)定的最大允許溫度值進(jìn)行比較,如接近該溫度,就自動(dòng)采取適當(dāng)?shù)谋Wo(hù)方式,如可以通過(guò)熱敏電阻阻斷電路。
(六)電子減速技術(shù)應(yīng)用
在拆卸螺釘或螺栓時(shí),工具要求低轉(zhuǎn)速、大扭矩,而采用串激電機(jī)的扳手或螺絲刀,在降低轉(zhuǎn)速時(shí),又同時(shí)降低扭矩,拆卸螺釘或螺栓比較困難,特別是生銹的大螺釘或大螺栓,拆卸更加困難。電子減速器在串激電機(jī)負(fù)載減速時(shí)自動(dòng)增加電壓,使電機(jī)仍然保持大扭矩,從而能夠方便地拆卸螺栓或者螺釘。
(七)電子扭矩控制技術(shù)應(yīng)用
扳手和螺絲刀擰緊大螺栓或大螺釘時(shí),功率高,扭矩大。如果扭矩過(guò)大,容易折斷鉆頭或者螺栓、螺釘。電子扭矩控制器用于無(wú)級(jí)調(diào)節(jié)扳手或螺絲刀的扭矩值,同時(shí)控制最大扭矩值,有效地解決以上問(wèn)題,從而確保流水線上每只螺栓或螺釘裝配的擰緊程度均一,保證產(chǎn)品的一致性。
(八)電子起動(dòng)電流限制技術(shù)應(yīng)用
這是通過(guò)限制起動(dòng)電流來(lái)控制電動(dòng)工具的起動(dòng)速度,其作用類似于電子軟起動(dòng)技術(shù),對(duì)于大功率電動(dòng)工具很是有效。電子起動(dòng)電流限制器由一只限流電阻和一只繼電器組成,安裝在工具機(jī)體內(nèi)。繼電器的勵(lì)磁繞組與電樞并聯(lián),電阻與定子和電樞串聯(lián)。工具起動(dòng)時(shí),電阻限制起動(dòng)電流不會(huì)很快增大。工具起動(dòng)后,由于電樞旋轉(zhuǎn),切割磁力線,產(chǎn)生反電壓,當(dāng)反電壓由零上升到繼電器的吸動(dòng)電壓時(shí),繼電器閉合,使限流電阻短路,則工具正常工作。
三、結(jié) 語(yǔ)
電力電子技術(shù)正在不斷發(fā)展,新材料,新結(jié)構(gòu)器件的陸續(xù)誕生,計(jì)算機(jī)技術(shù)的進(jìn)步為現(xiàn)代控制技術(shù)的實(shí)際應(yīng)用提供了有力的支持,在各行各業(yè)中的應(yīng)用越來(lái)越廣泛。電力電子技術(shù)在電力系統(tǒng)中的應(yīng)用研究與實(shí)際工程也取得了可喜成績(jī)。
參考文獻(xiàn):
[1]鄭錦彪.淺談電力電子技術(shù)在電力系統(tǒng)中的應(yīng)用與研究[J].黑龍江科技信息,2007(5).
1拉近距離增大求知欲
1•1項(xiàng)目為起點(diǎn)激活教學(xué)
通過(guò)實(shí)物演示、項(xiàng)目分析拉近該課程與同學(xué)們的距離,大大增強(qiáng)學(xué)生學(xué)習(xí)這門課的欲望。在講授半控型器件晶閘管(SCR)時(shí),簡(jiǎn)要介紹以前我校為成都市府南河整治工程所設(shè)計(jì)制作的電動(dòng)游艇智能快速充電系統(tǒng)案例。同時(shí)將這個(gè)看似簡(jiǎn)單,卻又需要一定電力電子技術(shù)基礎(chǔ)的項(xiàng)目布置給學(xué)生,提出“未來(lái)的工程師們,你來(lái)設(shè)計(jì)制作完成,怎么辦?”的問(wèn)題,。從而拉近了學(xué)生與該(技術(shù))課程的距離,使學(xué)生強(qiáng)烈地感覺(jué)到該課程有意思、有用處而感興趣。在老師的引導(dǎo)下,有針對(duì)性的開始學(xué)習(xí)。并自己圍繞該課題去思去想,變“要我學(xué),成我要學(xué)”,積極性和主動(dòng)性大大提高。當(dāng)然,一些大膽設(shè)想甚至五彩繽紛的想法也被提出,智慧的火花和創(chuàng)新的沖動(dòng)不斷涌現(xiàn)。從而,改變了傳統(tǒng)的“你教我學(xué),你講我聽”的授課模式,課堂氛圍也積極活躍很多。圖書館、實(shí)驗(yàn)室成了同學(xué)們常去的地方。
1•2緊跟行業(yè)發(fā)展適當(dāng)調(diào)整課程
隨著課程的深入,原來(lái)以晶閘管半控器件為主要內(nèi)容如晶閘管全控橋相控直流電動(dòng)機(jī)系統(tǒng),現(xiàn)在已被全控型器件(MOSFET、IGBT)和新的控制方式脈寬調(diào)制技術(shù)(PWM)系統(tǒng)所取代,所以只從能流轉(zhuǎn)換的角度去說(shuō)明即可。而全控型器件和PWM控制技術(shù)的引入越來(lái)越與目前業(yè)界的應(yīng)用和發(fā)展相融合:變頻,開關(guān)電源,高壓直流輸電,風(fēng)能水能太陽(yáng)能綠色能源……此時(shí)不失時(shí)機(jī)地將國(guó)際社會(huì)綜合研究綠色能源的熱點(diǎn)以及一些應(yīng)用前景廣泛的新能源發(fā)電及轉(zhuǎn)換控制技術(shù)作相應(yīng)介紹[6-8]。在強(qiáng)化全控型器件和新控制技術(shù)及電路系統(tǒng)的同時(shí),努力探索將最新科技知識(shí)、科研成果組織到教材和授課內(nèi)容中,與節(jié)能減排和綠色能源經(jīng)濟(jì)這些社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展的新概念灌輸給學(xué)生。指明能源是人類社會(huì)發(fā)展永恒的課題。而綠色能源即風(fēng)能、太陽(yáng)能、水能、地?zé)崮?等的轉(zhuǎn)換技術(shù)是當(dāng)今社會(huì)發(fā)展的必然趨勢(shì),同時(shí)明確電力電子技術(shù)在這個(gè)大潮中的作用和國(guó)民經(jīng)濟(jì)中的地位。在課程進(jìn)行中,努力將知識(shí)點(diǎn)與當(dāng)前成都正在進(jìn)行的一些大的項(xiàng)目結(jié)合講授,使之感受電力電子技術(shù)就在我們身邊。如:講DC\DC變換時(shí),不僅要讓學(xué)生明確一個(gè)固定的直流電壓也可以經(jīng)直流載波電路變?yōu)榱硪豢烧{(diào)直流電壓,而該技術(shù)被大量應(yīng)用于無(wú)軌電車、地鐵列車、電動(dòng)車的無(wú)級(jí)變速和控制,使控制獲得變速平穩(wěn)、響應(yīng)快速的性能,還同時(shí)收到節(jié)約電能的效果。參觀成都地鐵電源系統(tǒng)和現(xiàn)場(chǎng)技術(shù)人員的講解會(huì)加深學(xué)生的印象和對(duì)知識(shí)點(diǎn)的理解?!半娏﹄娮蛹夹g(shù)就在身邊非常有用”的觀點(diǎn)得以強(qiáng)化。
2站在前沿了解動(dòng)態(tài)增強(qiáng)責(zé)任感
及時(shí)追蹤新器件、新控制技術(shù)、新電路拓?fù)浼皩W(xué)科發(fā)展新動(dòng)態(tài)。闡明電力電子技術(shù)作為節(jié)能節(jié)材、自動(dòng)智能化、機(jī)電一體化的基礎(chǔ),正朝著應(yīng)用技術(shù)高頻化、硬件結(jié)構(gòu)模塊化、控制技術(shù)數(shù)字化、產(chǎn)品性能綠色化的方向邁進(jìn)。新能源發(fā)電、電能質(zhì)量控制、節(jié)能減排、都為電力電子技術(shù)提供了廣闊的發(fā)展空間和機(jī)遇。大膽地將目前已經(jīng)成熟和正在進(jìn)行的以及尚需完善的多種觀點(diǎn)以及系統(tǒng)介紹給學(xué)生,同時(shí)將我國(guó)目前電力電子技術(shù)行業(yè)的現(xiàn)狀以及與國(guó)外先進(jìn)技術(shù)差距告訴同學(xué),從而使學(xué)生將自己的學(xué)習(xí)與改變祖國(guó)的落后狀況聯(lián)系起來(lái),增強(qiáng)學(xué)生的使命感和責(zé)任感,明確自己的定位和應(yīng)承擔(dān)的責(zé)任。
3加強(qiáng)實(shí)驗(yàn)培養(yǎng)綜合能力夯實(shí)基礎(chǔ)
強(qiáng)化系統(tǒng)的概念和綜合運(yùn)用專業(yè)知識(shí)的能力。在講授各種各樣的組合變流電路的同時(shí),將電力電子技術(shù)、自動(dòng)控制理論和系統(tǒng)、電機(jī)及拖動(dòng)以及低壓電器PLC、輸配電、計(jì)算機(jī)等知識(shí)點(diǎn)結(jié)合起來(lái),進(jìn)行相應(yīng)的介紹和講解。調(diào)動(dòng)學(xué)生綜合運(yùn)用所學(xué)專業(yè)知識(shí)及相關(guān)學(xué)科如機(jī)械、通信等專業(yè)基礎(chǔ)知識(shí)來(lái)理解相關(guān)的系統(tǒng)電路。設(shè)計(jì)電路拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)和解決實(shí)驗(yàn)實(shí)習(xí)中所遇故障問(wèn)題。使學(xué)生在失敗中學(xué)到知識(shí),在解決實(shí)際問(wèn)題中培養(yǎng)和提高能力。讓學(xué)生充分感覺(jué)到在校學(xué)習(xí)的知識(shí)都是有用并與工程實(shí)際緊密相連,能解決實(shí)際問(wèn)題的,有“書到用時(shí)方恨少”的緊迫感。同時(shí),逐步培養(yǎng)起綜合運(yùn)用知識(shí)來(lái)考慮和分析解決問(wèn)題的思維習(xí)慣,以及系統(tǒng)設(shè)計(jì)的步驟和方法。為學(xué)生后一步能順利完成畢業(yè)設(shè)計(jì)和融入社會(huì),盡快成為合格技術(shù)工作者而做好準(zhǔn)備、打好基礎(chǔ)。
關(guān)鍵詞:電力電子技術(shù);課程建設(shè);初探
中圖分類號(hào):G642.0 文獻(xiàn)標(biāo)志碼:A 文章編號(hào):1674-9324(2014)24-0271-02
一、本課程存在的問(wèn)題
1.理論內(nèi)容太深,過(guò)多的數(shù)學(xué)公式推導(dǎo)超出了學(xué)生的承受能力,教學(xué)內(nèi)容枯燥繁雜,缺乏聯(lián)系實(shí)際情況,對(duì)培養(yǎng)學(xué)生的實(shí)踐能力難以達(dá)到預(yù)期的效果,不符合應(yīng)用型大學(xué)新型技術(shù)技能人才的培養(yǎng)目標(biāo),比如陳堅(jiān)的《電力電子學(xué)》教材。
2.教學(xué)內(nèi)容滯后,比如晶閘管作為典型的半控型器件,在20世紀(jì)90年代前期都以基于晶閘管的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)為主進(jìn)行介紹。但自上世紀(jì)80年代以來(lái),以絕緣柵雙極晶體管和電力場(chǎng)效應(yīng)晶體管為代表的全控型器件發(fā)展迅速,這已經(jīng)是電子電力領(lǐng)域的主要器件,在一定程度上影響了電路控制方法與拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)等,而與此相關(guān)的內(nèi)容在課堂上和教材中卻未得到充分體現(xiàn)。
3.在教學(xué)方法上,以問(wèn)題為導(dǎo)向的教學(xué)模式有可能會(huì)導(dǎo)致學(xué)生對(duì)授課對(duì)象認(rèn)識(shí)不夠全面,從而背離最初的教學(xué)目標(biāo)。《電力電子技術(shù)》的前接課程主要以電路直觀的方式進(jìn)行教學(xué),而進(jìn)入本課程學(xué)習(xí)時(shí),要讓學(xué)生逐漸建立起電路―模型―系統(tǒng)的概念。
4.實(shí)驗(yàn)課程安排不合理。實(shí)驗(yàn)作為課程教學(xué)中的重要部分,卻得不到應(yīng)有的重視,課時(shí)安排較少,實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目不充足,實(shí)驗(yàn)設(shè)備落后,難以體現(xiàn)《電力電子技術(shù)》的最新內(nèi)容,難以激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)熱情。由此可見(jiàn),《電力電子技術(shù)》課程建設(shè)刻不容緩。《電力電子技術(shù)》課程建設(shè)應(yīng)適應(yīng)專業(yè)特點(diǎn)、社會(huì)需求和學(xué)科建設(shè)的需要,從教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)手段、實(shí)踐環(huán)節(jié)等幾個(gè)方面鞏固和加強(qiáng)基礎(chǔ)理論的教學(xué)。通過(guò)現(xiàn)代化教學(xué)手段改善教學(xué)環(huán)節(jié),提高教學(xué)質(zhì)量;也通過(guò)本課程的學(xué)習(xí)幫助學(xué)生增強(qiáng)專業(yè)意識(shí),并通過(guò)實(shí)踐教學(xué)環(huán)節(jié)使學(xué)生受到實(shí)際操作和實(shí)驗(yàn)手段方面的訓(xùn)練,提高學(xué)生的專業(yè)素質(zhì),從而提高創(chuàng)新人才的培養(yǎng)質(zhì)量。
二、課程建設(shè)的主要內(nèi)容
1.理論教學(xué)內(nèi)容?!峨娏﹄娮蛹夹g(shù)》是一門理論與應(yīng)用相結(jié)合,實(shí)踐性很強(qiáng)的課程,它不僅為電氣工程及其自動(dòng)化、自動(dòng)化、機(jī)電一體化等各相關(guān)專業(yè)在校學(xué)生打下堅(jiān)實(shí)的理論基礎(chǔ),同時(shí)也可為從事與電能變換、電氣傳動(dòng)、自動(dòng)化、電力系統(tǒng)等相關(guān)領(lǐng)域工作的工程技術(shù)人員提供現(xiàn)代高新技術(shù)的重要基礎(chǔ)知識(shí)。參考國(guó)內(nèi)各高?!峨娏﹄娮蛹夹g(shù)》課程內(nèi)容與體系,課程組將對(duì)該課程教學(xué)內(nèi)容進(jìn)行優(yōu)化整合,制定符合專業(yè)需求和人才培養(yǎng)標(biāo)準(zhǔn)的教學(xué)大綱。在教學(xué)過(guò)程中,以整流電路和逆變電路為重點(diǎn),壓縮斬波電路和交流變換電路的內(nèi)容;以PWM控制方法為主線,講授電力電子器件在電能變換以及提高電能品質(zhì)方面應(yīng)用;在電力電子器件中,重點(diǎn)講述IGBT和集成門極換流晶閘管(IGCT),同時(shí)兼顧智能功率模塊(IPM)在現(xiàn)代電力變換器中的應(yīng)用;以電力電子技術(shù)在電力補(bǔ)償和交直流調(diào)速方面的應(yīng)用為重點(diǎn),同時(shí)兼顧其他應(yīng)用。由于電力電子電路類型多,波形分析和參數(shù)計(jì)算復(fù)雜,如果仍采用靜態(tài)的電路和波形圖片難以達(dá)到好的教學(xué)效果。因此,可以考慮在教學(xué)中使用Labview或者M(jìn)atlab提供的動(dòng)態(tài)仿真工具對(duì)電子電路系統(tǒng)進(jìn)行仿真,只需將相關(guān)的模塊拖入至仿真平臺(tái),設(shè)置模塊參數(shù)便可得出生動(dòng)的仿真結(jié)果,有利于彌補(bǔ)課堂學(xué)時(shí)少的不足。
2.實(shí)踐教學(xué)項(xiàng)目。電力電子技術(shù)有很強(qiáng)的實(shí)踐性,而實(shí)踐教學(xué)是培養(yǎng)理論聯(lián)系實(shí)際、動(dòng)手能力、嚴(yán)謹(jǐn)?shù)目茖W(xué)態(tài)度和科學(xué)研究方法的重要手段,因此應(yīng)精選最基本的也有較高實(shí)用價(jià)值的實(shí)踐教學(xué)項(xiàng)目。①在《電力電子技術(shù)》實(shí)驗(yàn)教學(xué)的原有驗(yàn)證性基礎(chǔ)上,開發(fā)針對(duì)電氣工程系統(tǒng)的綜合實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目,比如故障檢測(cè)項(xiàng)目、變頻器項(xiàng)目、開關(guān)電源項(xiàng)目等。②開發(fā)1~2個(gè)基于計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的虛擬實(shí)驗(yàn)裝置并用于教學(xué)實(shí)踐。通過(guò)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)對(duì)正在設(shè)計(jì)或者已經(jīng)存在的對(duì)象的模型進(jìn)行計(jì)算機(jī)仿真,有利于提高其精確度,重復(fù)性也較好。利用虛擬的實(shí)驗(yàn)平臺(tái)一方面節(jié)省昂貴儀器的購(gòu)置費(fèi)用、實(shí)驗(yàn)室場(chǎng)地等,另一方面讓學(xué)生參與整個(gè)實(shí)驗(yàn)的過(guò)程,深化學(xué)生對(duì)所學(xué)知識(shí)的理解,能輕松而且更扎實(shí)地掌握所學(xué)的專業(yè)知識(shí),也為學(xué)生今后從事工程設(shè)計(jì)和科學(xué)研究打下良好的基礎(chǔ)。③開放電力電子技術(shù)實(shí)驗(yàn)室,為學(xué)生提供開放性實(shí)驗(yàn)教學(xué)環(huán)境。通過(guò)開放式的實(shí)驗(yàn)場(chǎng)所,在專業(yè)教師的指導(dǎo)下,一方面提高設(shè)備、儀器的綜合利用率;另一方面充實(shí)學(xué)生的業(yè)余時(shí)間,激發(fā)學(xué)生做實(shí)驗(yàn)的興趣,并為后續(xù)的電力電子技術(shù)課程設(shè)計(jì)提供基礎(chǔ)和保障。④通過(guò)教學(xué)改革項(xiàng)目研究,完善以提高學(xué)生的實(shí)踐能力、創(chuàng)新能力和綜合素質(zhì)為目標(biāo)的教學(xué)體系。結(jié)合社會(huì)需求和學(xué)科發(fā)展情況,及時(shí)調(diào)整實(shí)驗(yàn)室設(shè)備與實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目。
3.教材建設(shè)。①應(yīng)當(dāng)以必需和夠用為原則精簡(jiǎn)和精選內(nèi)容,以應(yīng)用型工程實(shí)踐能力的培養(yǎng)目標(biāo)為主線組織教材內(nèi)容。結(jié)合教學(xué)內(nèi)容的選取,積極編寫與相關(guān)專業(yè)領(lǐng)域的科技發(fā)展水平同步、適用于應(yīng)用型人才培養(yǎng)的教材,適當(dāng)?shù)卦黾庸こ虒?shí)踐性的教學(xué)內(nèi)容,減少數(shù)學(xué)理論公式的推導(dǎo)等。②編寫《電力電子技術(shù)》實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書,爭(zhēng)取將該指導(dǎo)書建設(shè)成為校級(jí)優(yōu)秀教材。學(xué)生通過(guò)閱讀實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書可以清楚了解實(shí)驗(yàn)?zāi)康摹?shí)驗(yàn)方法及實(shí)驗(yàn)內(nèi)容,為順利完成實(shí)驗(yàn)打下基礎(chǔ)。這樣將教材和實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書相結(jié)合,對(duì)提高學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣有一定的促進(jìn)作用,還能及時(shí)將工程實(shí)踐與課堂理論學(xué)習(xí)有機(jī)結(jié)合。③編寫“電力電子技術(shù)題集”。利用各種各樣的題目,加深學(xué)生對(duì)已有知識(shí)的理解,或未知知識(shí)的補(bǔ)充。通過(guò)實(shí)戰(zhàn),更好地學(xué)會(huì)解題方法,提高分析問(wèn)題和解決問(wèn)題的能力。④2~3年內(nèi)實(shí)現(xiàn)教學(xué)聲像媒體資料上網(wǎng)。利用網(wǎng)絡(luò)平臺(tái)這種全新的教學(xué)方式,可以彌補(bǔ)傳統(tǒng)課堂教學(xué)的不足,提供靈活的學(xué)習(xí)模式和大量豐富的學(xué)習(xí)資源,有利于培養(yǎng)學(xué)生自主學(xué)習(xí)能力,提高教學(xué)質(zhì)量。
4.師資隊(duì)伍建設(shè)。加強(qiáng)教師隊(duì)伍建設(shè)是課程建設(shè)的根本。目前,課程組教師共計(jì)6人,其中1名教授,3名副教授,2名高級(jí)實(shí)驗(yàn)師;其學(xué)歷結(jié)構(gòu)是2名博士、3名碩士和1名學(xué)士;課程組教師的平均年齡是40歲,最大年齡是52歲,最小年齡是34歲。雖然課程組高學(xué)歷高職稱的教師所占比例偏高,可是缺少35歲以下青年教師作為后備力量。因此,須從以下三點(diǎn)加強(qiáng)師資隊(duì)伍建設(shè):①盡可能地創(chuàng)造條件,讓教師們與企業(yè)合作,或者與企業(yè)進(jìn)行交流,培養(yǎng)具有“雙素質(zhì)型”教師,既要具備理論教學(xué)的素質(zhì),也應(yīng)具備實(shí)踐教學(xué)的素質(zhì)。②積極開展教學(xué)研究活動(dòng),在教學(xué)理念、教學(xué)水平和教學(xué)能力方面,提高教學(xué)團(tuán)隊(duì)教師的整體素質(zhì),形成一支結(jié)構(gòu)合理、人員穩(wěn)定、師德優(yōu)良、教學(xué)水平高、教學(xué)效果好的主講教師隊(duì)伍。③積極開展科研工作,提高教師科研水平。結(jié)合教師科研活動(dòng),開發(fā)綜合性、創(chuàng)新型實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目,并帶動(dòng)學(xué)生科技活動(dòng)的蓬勃發(fā)展。
5.本課程建設(shè)的最終目標(biāo)。①針對(duì)目前學(xué)生基礎(chǔ)能力的具體情況,落實(shí)理論以“必需”、“夠用”為度,突出定性,強(qiáng)調(diào)工程實(shí)踐能力的培養(yǎng)。要根據(jù)形勢(shì)的發(fā)展和專業(yè)建設(shè)需要,不斷充實(shí)和改革教學(xué)內(nèi)容。②優(yōu)化多媒體教學(xué),改進(jìn)教學(xué)水平,進(jìn)一步研制、開發(fā)和改進(jìn)多媒體教學(xué)課件,力爭(zhēng)1年內(nèi)完成全課程多媒體課件。③在市級(jí)或校級(jí)立項(xiàng)1~2個(gè)課題,推進(jìn)教學(xué)改革,通過(guò)教學(xué)改革項(xiàng)目研究,完善以提高學(xué)生的實(shí)踐能力、創(chuàng)新能力和綜合素質(zhì)為目標(biāo)的教學(xué)體系。④探索有效培養(yǎng)學(xué)生“三創(chuàng)”能力(即創(chuàng)新、創(chuàng)造、創(chuàng)業(yè)能力)的方法和途徑,充分運(yùn)用現(xiàn)代教育技術(shù)方法與手段,逐漸向以立體化和網(wǎng)絡(luò)化呈現(xiàn)教材,完善現(xiàn)有多媒體課件,開發(fā)基于網(wǎng)絡(luò)的虛擬實(shí)驗(yàn)環(huán)境,實(shí)現(xiàn)開放式教學(xué)。
通過(guò)在理論教學(xué)內(nèi)容優(yōu)化、實(shí)驗(yàn)教學(xué)項(xiàng)目開發(fā)、教材建設(shè)及師資隊(duì)伍建設(shè)等幾個(gè)方面開展《電力電子技術(shù)》課程建設(shè),探索培養(yǎng)學(xué)生運(yùn)用電力電子知識(shí)和理論的“三創(chuàng)”能力(即創(chuàng)新、創(chuàng)造、創(chuàng)業(yè)能力)提高的方法和途徑;同時(shí),提高教學(xué)質(zhì)量,擴(kuò)大知名度,并將該課程建設(shè)成校級(jí)優(yōu)質(zhì)課程。
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電力電子技術(shù)是使用電力電子器件對(duì)電能進(jìn)行變換和控制的技術(shù),是一門迅速發(fā)展的新興交叉學(xué)科。“電力電子技術(shù)基礎(chǔ)”課程是高等院校電類自動(dòng)化、電氣工程及其自動(dòng)化和工業(yè)電氣自動(dòng)化等專業(yè)的重要的基礎(chǔ)課。目前,在全國(guó)高校中,普遍存在著該課程的課時(shí)較少、實(shí)驗(yàn)教學(xué)環(huán)節(jié)薄弱等問(wèn)題,以清華大學(xué)自動(dòng)化系為例,課內(nèi)學(xué)時(shí)僅為32學(xué)時(shí),實(shí)驗(yàn)教學(xué)6個(gè)學(xué)時(shí)。在有限的學(xué)時(shí)內(nèi),合理安排課堂教學(xué)和實(shí)驗(yàn)教學(xué)內(nèi)容、改進(jìn)教學(xué)方法、配備良好實(shí)驗(yàn)教學(xué)環(huán)境,對(duì)提高學(xué)生學(xué)習(xí)的興趣及掌握電力電子技術(shù)的基本內(nèi)容、培養(yǎng)學(xué)生的理論聯(lián)系實(shí)際以及創(chuàng)新能力,提高教學(xué)效果都有著重要意義[1-4]。
1課堂教學(xué)的主要內(nèi)容和方法
1.1課程特點(diǎn)和課堂教學(xué)的主要內(nèi)容電力電子技術(shù)和信息技術(shù)發(fā)展迅猛,全控型器件及其脈寬調(diào)制(PWM)技術(shù)以其優(yōu)越特性,對(duì)電力電子技術(shù)的發(fā)展產(chǎn)生了深遠(yuǎn)的影響。目前,在電力電子器件方面,國(guó)內(nèi)的高等院校中,大多數(shù)采用以全控型器件為主要內(nèi)容的課堂教學(xué)[5-8]。主要的教學(xué)內(nèi)容有:電力MOSFET、IGBT、GTR、晶閘管和功率集成電路等電力電子半導(dǎo)體器件及相關(guān)器件或電路的特性、工作原理和使用方法;電路中強(qiáng)弱電接口、驅(qū)動(dòng)和保護(hù)等措施;各種電能變換基本電路的工作原理、應(yīng)用條件和分析方法;PWM技術(shù)、軟開關(guān)技術(shù)等控制方法。另外,增加了應(yīng)用實(shí)例及分析,以及對(duì)實(shí)際工程方法和相關(guān)知識(shí)的介紹,因?yàn)楹罄m(xù)的整流電路多以晶閘管整流電路為實(shí)例,其他教學(xué)內(nèi)容中也不同程度地涉及到晶閘管,所以,關(guān)于半控型晶閘管器件的內(nèi)容,我們安排了一定的學(xué)時(shí)。為提高教學(xué)效果和有利于學(xué)生學(xué)習(xí),除主教材外,我們還編寫了“補(bǔ)充講義”,向?qū)W生提供了教學(xué)內(nèi)容和要求、課程的知識(shí)單元與知識(shí)點(diǎn)、教學(xué)課件的使用說(shuō)明、與教學(xué)內(nèi)容有關(guān)的參考文獻(xiàn)和附錄等內(nèi)容。課件的組織和編排盡量保證課程教學(xué)內(nèi)容的完整性,根據(jù)教學(xué)內(nèi)容給出了200多道課堂討論和思考題,根據(jù)以全控型器件及應(yīng)用為主的教學(xué)特點(diǎn),編寫了200多道作業(yè)練習(xí)題。其中,部分內(nèi)容是為了擴(kuò)充學(xué)生的知識(shí)面、便于自學(xué)和實(shí)際應(yīng)用,給學(xué)有余力和有興趣的學(xué)生提供參考和實(shí)際應(yīng)用的具體指導(dǎo)。
1.2結(jié)合自動(dòng)化專業(yè)特點(diǎn),探索新的教學(xué)方法(1)承上啟下,注重系統(tǒng)分析。電力電子技術(shù)分為電力電子器件制造技術(shù)和變流技術(shù),從這兩個(gè)關(guān)鍵點(diǎn)出發(fā),課程的基本目標(biāo)是使學(xué)生熟悉各種電力電子器件的特性和使用方法,掌握各種電能變換基本電路的基本原理以及設(shè)計(jì)方法。為了突出自動(dòng)化專業(yè)的特點(diǎn)、更加側(cè)重學(xué)以致用和理論結(jié)合實(shí)際,同時(shí)針對(duì)培養(yǎng)研究型人才的要求,我們引導(dǎo)、啟發(fā)學(xué)生從系統(tǒng)控制的角度考慮各種電力電子器件和電力電子電路的結(jié)構(gòu)、工作原理、控制方法和參數(shù)計(jì)算方法等,這樣,既培養(yǎng)了學(xué)生將所學(xué)的“電路原理”、“模擬電子技術(shù)”、“數(shù)字電子技術(shù)”和“自動(dòng)控制原理”等課程的知識(shí)融會(huì)貫通的能力,又提高了學(xué)生學(xué)習(xí)新知識(shí)的積極性,而且,為“電力拖動(dòng)與運(yùn)動(dòng)控制”和“自動(dòng)控制系統(tǒng)”等后續(xù)課程打好基礎(chǔ)。(2)培養(yǎng)學(xué)生實(shí)際工程的意識(shí)。課堂教學(xué)中,選取一些實(shí)際工程中典型的實(shí)例來(lái)分析,讓學(xué)生熟悉各種電力電子器件和變換電路的實(shí)際工程分析方法、應(yīng)用范圍及技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)。因此,擴(kuò)展了學(xué)生的視野,使學(xué)生了解電力電子領(lǐng)域的最新成就和技術(shù)動(dòng)態(tài),力求做到在有限的學(xué)時(shí)內(nèi),使學(xué)生盡可能多地了解電力電子技術(shù)的概況,多掌握一些基礎(chǔ)知識(shí)和基本技能,提高學(xué)習(xí)和鉆研的興趣。(3)以專題討論等方式鼓勵(lì)學(xué)生與教師互動(dòng)。在課件里,根據(jù)教學(xué)內(nèi)容給出了200多道課堂討論和思考題。為了更好地調(diào)動(dòng)學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性,讓學(xué)生積極參與到教學(xué)的各個(gè)環(huán)節(jié)中,我們安排了課堂的專題討論,讓學(xué)生提前在課外時(shí)間通過(guò)網(wǎng)上和圖書館查閱資料,自主設(shè)計(jì)方案,然后在課堂上由教師引導(dǎo),就典型方案展開討論。學(xué)生的學(xué)習(xí)由被動(dòng)變?yōu)橹鲃?dòng),提高了綜合分析問(wèn)題和創(chuàng)新的能力,學(xué)生普遍反映:“提高了我們查閱資料、利用學(xué)習(xí)資源的能力,也很大地提升了我們的自主學(xué)習(xí)性,這對(duì)我們以后的學(xué)習(xí)和研究的幫助都將是巨大的”,“激發(fā)了自己對(duì)于科研的興趣”,是“較全面檢驗(yàn)自己所學(xué)基礎(chǔ)知識(shí)的機(jī)會(huì),更讓自己對(duì)于今后的學(xué)習(xí)有了總體的認(rèn)識(shí)”。
2實(shí)驗(yàn)教學(xué)體系的創(chuàng)新
2.1實(shí)驗(yàn)教學(xué)平臺(tái)的建設(shè)“電力電子技術(shù)基礎(chǔ)”是一門應(yīng)用性很強(qiáng)的技術(shù)基礎(chǔ)課。清華大學(xué)自動(dòng)化系歷來(lái)重視實(shí)驗(yàn)教學(xué),明確了實(shí)踐教學(xué)是創(chuàng)新人才培養(yǎng)過(guò)程中貫穿始終、不可缺少的重要組成部分,是培養(yǎng)學(xué)生理論聯(lián)系實(shí)際、提高專業(yè)業(yè)務(wù)水平的重要途徑[9-10]。根據(jù)學(xué)科發(fā)展的要求以及課程的實(shí)驗(yàn)教學(xué)特點(diǎn),我們研究了國(guó)內(nèi)外同類實(shí)驗(yàn)教學(xué)平臺(tái)的特點(diǎn),對(duì)原有已較先進(jìn)和實(shí)用的功能模塊進(jìn)行了升級(jí)改造,或按照我們的教學(xué)理念重新進(jìn)行了設(shè)計(jì),建設(shè)了新型電力電子實(shí)驗(yàn)教學(xué)平臺(tái)[11]。整套實(shí)驗(yàn)平臺(tái)由實(shí)驗(yàn)臺(tái)和不同的功能模塊組成。模塊按照功能可劃分為5個(gè)部分:電源部分、控制部分、功率部分、測(cè)量部分和負(fù)載部分。模塊化和集成化的設(shè)計(jì),實(shí)現(xiàn)了“電力電子技術(shù)基礎(chǔ)”課程所需的從電路原理、控制器及被控對(duì)象到系統(tǒng)的多層次、多內(nèi)容的實(shí)驗(yàn)體系。整個(gè)實(shí)驗(yàn)平臺(tái)結(jié)構(gòu)緊湊,易于擴(kuò)展,使用方便靈活,便于維護(hù)。主要特點(diǎn)如下:(1)覆蓋面廣。①滿足“電力電子技術(shù)基礎(chǔ)”、“電力拖動(dòng)與運(yùn)動(dòng)控制”課程的基本教學(xué)實(shí)驗(yàn)和“控制系列專題實(shí)驗(yàn)”課程的部分實(shí)驗(yàn);②為自動(dòng)化專業(yè)以及有關(guān)專業(yè)的本科生、研究生等學(xué)生提供一個(gè)綜合性實(shí)驗(yàn)平臺(tái);③同時(shí)也可為相關(guān)的科研項(xiàng)目提供實(shí)驗(yàn)環(huán)境。(2)主要控制電路采用先進(jìn)的主流技術(shù)。自主設(shè)計(jì)的驅(qū)動(dòng)及控制單元以DSP為核心,設(shè)計(jì)了多種控制模式,具有多功能、全數(shù)字化的特點(diǎn)。該單元集調(diào)壓、調(diào)頻、斬波和正弦脈寬調(diào)制輸出等多種控制功能于一體,可以進(jìn)行直流斬波、正弦逆變、倍頻逆變、開關(guān)電源和電機(jī)調(diào)速等多項(xiàng)實(shí)驗(yàn)。(3)安全性、易觀測(cè)性和易操作性得到提高。充分注意強(qiáng)電實(shí)驗(yàn)的特點(diǎn),對(duì)絕緣和保護(hù)做了細(xì)致考慮;合理地配置了觀測(cè)點(diǎn)和測(cè)量?jī)x器,以便于實(shí)驗(yàn)中各物理量的安全和準(zhǔn)確提取,方便了實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證。
2.2實(shí)驗(yàn)內(nèi)容結(jié)合“電力電子技術(shù)基礎(chǔ)”課程的課堂教學(xué)內(nèi)容以及課程特點(diǎn),實(shí)驗(yàn)教學(xué)內(nèi)容應(yīng)該包括電力電子器件工作原理、基本電力電子電路原理、典型電力電子系統(tǒng)應(yīng)用等。從實(shí)驗(yàn)類型來(lái)分,既有培養(yǎng)學(xué)生的基本實(shí)驗(yàn)技能和鞏固及加強(qiáng)課堂教學(xué)內(nèi)容的驗(yàn)證型實(shí)驗(yàn),又有旨在培養(yǎng)學(xué)生的綜合能力、設(shè)計(jì)能力和實(shí)現(xiàn)能力的設(shè)計(jì)型、研究型實(shí)驗(yàn)。實(shí)驗(yàn)難易程度也是從低到高,學(xué)生的能力培養(yǎng)也體現(xiàn)了逐步、穩(wěn)步提高的過(guò)程。作為實(shí)驗(yàn)技能訓(xùn)練的基本要求,實(shí)驗(yàn)內(nèi)容中充實(shí)了基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)即驗(yàn)證型實(shí)驗(yàn)———直流斬波電路實(shí)驗(yàn)?;疽笫菍?duì)典型斬波電路功能的驗(yàn)證。同時(shí)增加研究型實(shí)驗(yàn)的環(huán)節(jié),要求學(xué)生通過(guò)改變電路參數(shù)、改變開關(guān)頻率以及改變負(fù)載的大小等方式觀測(cè)和分析電路工作性能和參數(shù)的變化,改變了以往驗(yàn)證型實(shí)驗(yàn)中有些學(xué)生機(jī)械性地照搬實(shí)驗(yàn)步驟的現(xiàn)象,調(diào)動(dòng)了學(xué)生自主學(xué)習(xí)的積極性。例如,波形失真、諧波分析和高頻噪聲等內(nèi)容,在理論上比較難于理解,而通過(guò)實(shí)驗(yàn)可以很直觀地對(duì)這些概念加深感性認(rèn)識(shí),收到了很好的效果。研究型實(shí)驗(yàn)包括正弦波逆變電路實(shí)驗(yàn)和開關(guān)電源實(shí)驗(yàn)等。正弦波逆變電路實(shí)驗(yàn)融合了逆變電路和PWM控制技術(shù)的核心內(nèi)容。而開關(guān)電源采用交—直—交—直變換技術(shù),是一種組合變流電路,包含整流、高頻逆變、隔離變壓和濾波等電路,體現(xiàn)出了電力電子技術(shù)及其課程教學(xué)的主要內(nèi)容,對(duì)學(xué)生提煉電力電子技術(shù)課程教學(xué)的關(guān)鍵知識(shí)點(diǎn)有很大的幫助,這些研究型實(shí)驗(yàn)對(duì)學(xué)生深入學(xué)習(xí)與理解電力電子技術(shù)有很大的作用。在實(shí)踐教學(xué)中融入數(shù)字控制技術(shù)和計(jì)算機(jī)控制技術(shù),提高了系統(tǒng)的可擴(kuò)展性[12]。對(duì)學(xué)有余力和有興趣的學(xué)生可以選作設(shè)計(jì)型實(shí)驗(yàn),如有源功率因數(shù)校正實(shí)驗(yàn)和斬控式交流調(diào)壓電路實(shí)驗(yàn)等。在原有實(shí)驗(yàn)的基礎(chǔ)上增加了多項(xiàng)學(xué)生自主設(shè)計(jì)和動(dòng)手的環(huán)節(jié),充分滿足了學(xué)生自主實(shí)驗(yàn)時(shí)的要求,鼓勵(lì)學(xué)生充分利用實(shí)驗(yàn)室的條件,進(jìn)行創(chuàng)造性的研究工作。