《电力电子技术》课程的若干方面阐述

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,即应用于电力领域的电子技术。

它是自动化、电气工程及其自动化等电气信息类专业的一门重要的专业基础课。随着电力电子技术的不断发展,电力电子技术课程的内容不断更新,以及本校电气信息类专业的特色,根据笔者多年的教学经验,对电力电子技术课程的教学内容、教学手段和教学方法的改革进行了有益的探索。

1 教学内容的改革 1.1 教学内容的完善

电力电子技术的应用范围十分广泛。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、新能源系统等。

由于不同专业对电力电子技术的要求不一样,相应的教学内容及侧重点也不一样。对电气信息类专业来说,选择具体教学内容如图1所示。

第一部分,电力电子器件。主要讲授电力二极管、晶闸管及典型全控型器件。重点掌握器件的结构、工作原理、基本特性及驱动和保护等内容。这部分知识是课程的基础。第二部分,四大基本变流电路。主要讲授整流电路及有源逆变电路、直流变流电路、逆变电路及交流变流电路。要求能画出主电路图;根据电路图能画出电压电流的波形图;结合波形图能进行一些重要的参数计算,如整流电压的平均值,负载电流的平均值和有效值、开关器件承受的正反向电压等。这一部分是课程的主体部分。第三部分,脉宽调制技术。主要掌握PWM控制的基本原理及SPWM逆变器的工作原理。

1.2 教学重点的改革

应根据学生毕业后所从事的领域,对教学内容的侧重点进行调整。根据调查统计,我校自动化、电气工程及其自动化两个专业学生主要从事供配电系统和电力传动领域的工作。课程原来以讲晶闸管为主,但晶闸管逐步退出中小容量系统,被IGBT等全控型器件所取代。晶闸管主要应用在大容量和大容量系统。所以我们适当减少讲授晶闸管器件的课时,增加讲授全控型器件的课时。减少讲授由晶闸管构成变流器的课时,增加讲授由全控型器件组成的变流器的课时。

2 教学手段的改革

2.1 理论联系实践,培养学生的兴趣

要取得良好的教学效果,关键是培养学生的学习兴趣,兴趣是最好的老师。要让学生觉得所学的知识“有用”,学生才会认真地去学。所以我们在讲授变流电路时,都会讲一些身边的实例,例如,讲授直流电路介绍手机、电动车的充电器;讲授交流变流电路介绍调光台灯、舞台灯光控制;讲授逆变电路介绍捕鼠器等。这些让学生看得见、摸得着的例子大大增强了学生的浓厚兴趣。激发了学生的学习热情。

2.2 教学手段的改革

电力电子技术课程的特点是根据电路中的器件的关断不断变化来分析电压电流的波形,进而分析变流电路的工作原理和相关的计算。如果只用板书的方式进行讲授的话,画电路图、波形图和数据的变化引起的改变了的波形图要费大量的时间,传授的知识量非常有限。而如果只采用多媒体教学的话,讲授速度会大大加快,但画波形的过程和公式计算的过程不能与学生互动,影响学生对知识的吸收。我们采用多媒体+黑板板书的方式进行教学。例如,在讲授三相全波整流电路时,把电源的三相电压、线电压投影到黑板上,然后用彩色粉笔在上面画出分段的波形,这样把传统的教学手段和现代的教学手段的优点有机地结合起来,取得了非常满意的教学效果。

3 教学方法的改革

电力电子学是由电力学、电子学和控制理论三个学科交叉而形成的。一个电力电子系统由控制电路、驱动电路和以电力电子器件为核心的主电路组成。除了与电力电子技术课程有关以外,还与模拟电子技术、数字电子技术、微计算机原理、控制理论、电力系统、电力拖动自动控制系统等课程有着紧密的联系。以前学生学完所有的课程,得到的是很多孤立的知识点,没有系统的概念。所以要从“系统工程”的角度进行教学方法的改革。不但要讲主电路,还要讲驱动电路和保护电路,以便于模拟电子技术、数字电子技术等课程联系起来,还要讲主电路后面的负载,以便于电力系统、电力拖动自动控制系统等课程联系起来。例如,在讲授三相桥式SPWM逆变电路时,除了讲授逆变器的工作原理以外,还要讲授驱动信号是如何产生的,如果用模拟电路实现,与模拟电子技术、数字电子技术中的三角波电路、正弦波电路、比较器、功放电路联系起来,如果用计算机实现,则与微计算机原理中的定时器、中断等联系起来。另外还要讲逆变器的应用如高压直流输电、变频

器等,以便与电力系统、电力拖动自动控制系统等后续课程相衔接。这样讲授使学生有系统的概念。对自己的专业有了全面的认识。

4 结语

通过对《电力电子技术》课程的教学改革,针对教学内容、教学手段和教学方法的改革,完善了教学内容,加大了课堂讲授的信息量,强化了学生的系统理念,取得了满意的教学效果。

参考文献

[1] 王兆安,刘进军[主编].电力电子技术(第五版)[M].西安:機械工业出版社,2009.

[2] 王云亮[主编].电力电子技术[M].北京:电子工业出版社,2004.