榮 軍，李一鳴，李宏民，楊 勃

(湖南理工學院1.信息與通信工程學院;2.計算機學院，湖南岳陽 414006)

高校重視學生科研能力培養(yǎng)教育，是現(xiàn)代高等教育發(fā)展的趨向，理工科大學生的培養(yǎng)已從知識型向素質(zhì)型轉(zhuǎn)化，著重培養(yǎng)學生的學習能力、動手能力和綜合解決問題的能力［1］。筆者在自動化專業(yè)“電力電子技術”專業(yè)課教學中，將自己的科研項目引入課堂教學中，取得了不錯的教學成效。

1 課堂教學知識舉例

筆者在課堂教學時采用的教材［2］中，軟開關電路是教學上的一個重點也是一個難點，特別是其中的移相全橋型零電壓開關PWM電路和零電壓轉(zhuǎn)換PWM電路分別是對逆變電路(DC/AC)和斬波電路(DC/DC)知識的延展。作為軟開關技術新的知識點的引入，它是上述所有知識的一個綜合運用。

移相全橋型零電壓開關PWM電路，其電路工作原理如圖1所示。教師對著工作波形將其工作原理在上半周期分為七個工作階段，在每個階段做詳細的講解。

對于零電壓轉(zhuǎn)換PWM電路的工作原理在教材中已有詳細介紹，其工作電路如圖2所示。

這兩個軟開關電路從原理上比較難理解，學生普遍反映理論性太強，不明白其具體應用場合，所以學習積極性不高。筆者將自己的科研項目與課堂教學結(jié)合起來，通過對科研項目的系統(tǒng)講解，讓學生將課堂教學知識通過具體應用來消化吸收。并且采用仿真結(jié)果驗證課堂所學理論知識。

圖1 移相全橋零電壓開關PWM的工作電路

圖2 零電壓轉(zhuǎn)換PWM的工作電路

2 科研項目的引入

圖3 通信電源主電路結(jié)構(gòu)框圖

為配合在課堂上講解上述兩個軟開關電路，筆者先介紹一個與課堂教學結(jié)合的具體科研項目。這個課題來源于通信電源項目。主要是:①單相功率因數(shù)校正AC/DC變換電路的研究，包括所采用的電路以及基于UC3855A的控制電路設計。②移相全橋DC/DC變換電路的研究，包括所選用的電路以及基于UC3875的控制電路的研究。

上面所研究的兩個問題在教材［2］中第四章和第五章都有介紹。另外，為了提高系統(tǒng)的效率和消除諧波，就要應用到第八章的“軟開關技術”;對諧波這個概念在第三章整流電路已有詳細的介紹。因此筆者的這個科研項目所用到的知識與該教材四章內(nèi)容的知識緊密銜接。尤其是上節(jié)中提及的兩個電路:移相全橋零電壓開關PWM電路和零電壓轉(zhuǎn)換PWM電路都包括在其中。該通信電源項目的具體電路如圖3所示。

本項目具有如下主要技術指標。輸入電壓:單相交流220±10%V，輸入頻率:50Hz/60Hz，輸出電壓:48V，輸出電流:20A，電壓調(diào)整率±2%，紋波電壓峰—峰值小于240mV，效率大于90%，功率因數(shù)大于98%;開關頻率:f=100 kHz。

從技術指標可以看出，項目要求設計一個輸出48V的直流電源。學生會認為不就是《電力電子技術》第三章整流的知識嗎?此時筆者即提出是不是有諧波污染以及功率因數(shù)高不高的問題?為此，筆者會選用第五章介紹的Boost電路來提高功率因數(shù)和消除諧波污染。但是，市電經(jīng)不控整流后又經(jīng)過Boost電路，電壓可能會升高到300～400V。學生會想到先將直流逆變成交流，再用變壓器降壓后整流成所要求的48V直流電壓。在整個教學過程中，筆者通過科研項目的引導，一步步地引導學生將整個《電力電子技術》中學過的章節(jié)串聯(lián)起來，將學過的知識點通過項目得到應用，從而達到了學習目的。

我們?yōu)榱蓑炞C課堂所學理論知識的正確性，利用仿真軟件PSpice對項目進行了仿真，仿真波形如圖4和圖5所示［3，4］。圖4為零電壓轉(zhuǎn)換 PWM 電路的主開關管軟開通過程，圖5為輸入電壓和輸入電流的工作波形。從仿真波形圖可以看出Boost電路改善了輸入電流波形，起到功率因數(shù)校正的目的，也證明了Boost電路除了具有升壓的作用，而且能夠提高功率因數(shù)。由此可見，在“電力電子技術”課堂教學中將教師科研項目緊密相結(jié)合，可以鼓勵學生將課堂所學理論知識應用于實際項目當中。

圖4 主開關管驅(qū)動(上)、漏源電流(中)和電壓(下)

圖5 輸入交流電壓(上)和電流波形(下)

3 結(jié)語

綜上所述，將教師科研項目與“電力電子技術”課堂教學相結(jié)合，引導學生主動思考和討論課堂所學理論知識，能夠主動將所學知識應用于畢業(yè)設計和學生科研項目當中。通過學和用相結(jié)合，拓展了學生的學習思維，為國家培養(yǎng)卓越工程師打下了良好的基礎。

［1］ 彭坤明，創(chuàng)新與教育［M］.南京:南京師范大學 出版社，2000(7):27-30

［2］ 王兆安，劉進軍.電力電子技術(第五版)［M］.北京:機械工業(yè)出版社，2009.

［3］ 榮軍，李一鳴.基于Pspice的全橋移相變換器的仿真研究.岳陽:湖南理工學院學報(自然科學版).2010.6:49-53

［4］ 吳建強 PSpice仿真實踐［M］.哈爾濱:哈爾 濱工業(yè)大學出版社，2001