曹建平

摘 要 電力電子技術(shù)是電氣工程及其自動(dòng)化專業(yè)非常重要的一門專業(yè)基礎(chǔ)課。為了增強(qiáng)學(xué)生學(xué)習(xí)效果，提高教學(xué)質(zhì)量，結(jié)合學(xué)生和課程本身的特點(diǎn)，從備好課、調(diào)整教學(xué)內(nèi)容、引入工程實(shí)例、應(yīng)用計(jì)算機(jī)仿真軟件及實(shí)踐改革等方面進(jìn)行詳細(xì)闡述。實(shí)踐表明，學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性有了很大提高，教學(xué)效果較好。

關(guān)鍵詞 民辦高校；電力電子技術(shù)；計(jì)算機(jī)仿真軟件

中圖分類號：G642.0 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：B

文章編號：1671-489X（2017）10-0096-02

Teaching Reform and Practice of Power Electronics in Private Colleges//CAO Jianping

Abstract Power Electronics is a very important professional basic course of electrical engineering. Considering the characteristics of Power Electronics course and students， a detailed discussion about making preparation before class， adjusting the teaching content， intro-

ducing of projects， applying computer simulation software and prac-tical reform is made in order to enhance students learning effectively and improve teaching quality. The practice shows that students enthusiasm and teaching efficiency have been greatly improved.

Key words private college； power electronics； computer simulation software

1 前言

電力電子技術(shù)作為電氣工程及其自動(dòng)化和自動(dòng)化專業(yè)的一門專業(yè)基礎(chǔ)課，由電子學(xué)、電力學(xué)及控制技術(shù)三門學(xué)科交叉而成[1-2]，因此，該課程綜合性強(qiáng)、學(xué)習(xí)難度大，需要教師和學(xué)生雙方努力配合，才會(huì)有較好的教學(xué)效果。

2 民辦高校電力電子技術(shù)理論教學(xué)現(xiàn)狀

電力電子技術(shù)理論綜合性強(qiáng)，需要學(xué)生有扎實(shí)的模擬電子技術(shù)、電路及控制理論等知識儲(chǔ)備。而對于民辦高校的學(xué)生，模擬電子技術(shù)、電路及控制理論都不是容易的課程，普遍學(xué)習(xí)起來較吃力，在這種情形下再學(xué)習(xí)電力電子技術(shù)這門課程就會(huì)膽怯，沒有學(xué)好這門課的信心。另外，該課程教學(xué)內(nèi)容多、課時(shí)少、更新快，以武昌首義學(xué)院為例，電力電子技術(shù)總課時(shí)為48，其中實(shí)驗(yàn)學(xué)時(shí)為12，因此，在短學(xué)時(shí)內(nèi)掌握好這門課程，學(xué)生有一定的困難。

3 電力電子技術(shù)理論教學(xué)的改革

做好課前教學(xué)設(shè)計(jì) 要講好一門課程，教師課前必須有充分的準(zhǔn)備，即備好課。而備課不僅僅是對教材的熟悉、寫教案，同時(shí)也要知學(xué)生、知教法。因此，教師需要根據(jù)教學(xué)內(nèi)容和學(xué)生特點(diǎn)，在課前做好教學(xué)設(shè)計(jì)，將教學(xué)過程中各個(gè)環(huán)節(jié)寫出來。如講晶閘管的結(jié)構(gòu)與工作原理，教學(xué)設(shè)計(jì)包括教學(xué)目標(biāo)、教學(xué)重點(diǎn)難點(diǎn)、教學(xué)過程，而教學(xué)過程又分復(fù)習(xí)舊知、新課導(dǎo)入、新課講解、例題鞏固、課后小結(jié)與思考等環(huán)節(jié)，在每個(gè)環(huán)節(jié)中對學(xué)生都設(shè)有提問，如復(fù)習(xí)舊知環(huán)節(jié)中，讓學(xué)生回顧回答：二極管的結(jié)構(gòu)是怎樣的？工作原理如何？PN結(jié)的特性是怎樣的？通過這些問題的回答，調(diào)動(dòng)學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性，鞏固已學(xué)的知識，并為新課要用到的相關(guān)概念做鋪墊。其他環(huán)節(jié)同樣可通過精心的設(shè)計(jì)來完成。

調(diào)整教學(xué)內(nèi)容 上述已提到電力電子技術(shù)是由電子學(xué)、電力學(xué)及控制技術(shù)三門學(xué)科交叉而成，它需要模擬電子技術(shù)、電路及控制理論等較難學(xué)課程的知識儲(chǔ)備，特別是模擬電子技術(shù)這門課程，普遍學(xué)生感覺學(xué)習(xí)吃力。而在電力電子技術(shù)中，電力電子器件章節(jié)涉及模擬電子技術(shù)的知識較多，如PN結(jié)的特性、多子少子的移動(dòng)、器件動(dòng)態(tài)參數(shù)中開通時(shí)間、關(guān)斷參數(shù)的分析等，分析起來耗時(shí)長，學(xué)生難理解。因此，在講此章節(jié)時(shí)，可以簡化這些知識點(diǎn)的講解，著重講器件的開通和關(guān)斷的條件、一些重要的參數(shù)（如器件的額定電壓和額定電流）。學(xué)生掌握這些較易理解的內(nèi)容，不影響后續(xù)章節(jié)的學(xué)習(xí)，對于其他不講或簡講的內(nèi)容，以后如果用到，可查器件的參數(shù)表。

隨著電力電子器件的發(fā)展，全控型器件已處于核心地位，因此，由全控器件構(gòu)成的相關(guān)電路，如電壓型逆變電路、直流斬波電路等應(yīng)作為教學(xué)的重點(diǎn)。但武昌首義學(xué)院選用的劉進(jìn)軍、王兆安老師的第五版《電力電子技術(shù)》，教材中對于由半控型器件晶閘管組成的整流電路介紹篇幅仍較多，因此在講解時(shí)可對第三章內(nèi)容進(jìn)行適當(dāng)刪減，著重講解單相橋式整流電路和三相橋式整流電路，其他形式的整流電路不講。第四章逆變電路，包括電壓型逆變電路和電流型逆變電路，那么結(jié)合實(shí)際可著重講解電壓型逆變電路，同時(shí)加入PWM技術(shù)，對于電流型逆變電路學(xué)生可自學(xué)。由于對電力電子技術(shù)課程學(xué)時(shí)進(jìn)行了刪減，開展了“開關(guān)電源”課程，因此在第五章直流斬波電路，可以只詳細(xì)講解降壓升壓斬波電路，對其他內(nèi)容可不講。

對電力電子技術(shù)課程，本校實(shí)行必講、選講、學(xué)生自學(xué)相結(jié)合，機(jī)動(dòng)調(diào)節(jié)課程內(nèi)容，在有限的學(xué)時(shí)內(nèi)，學(xué)生最大限度地掌握該課程。

引入工程實(shí)例 電力電子技術(shù)是一門專業(yè)基礎(chǔ)性強(qiáng)且與生產(chǎn)實(shí)際緊密結(jié)合的課程[3]，它在交通運(yùn)輸、電力系統(tǒng)、計(jì)算機(jī)系統(tǒng)及新能源發(fā)電等領(lǐng)域應(yīng)用十分廣泛，結(jié)合民辦高校培養(yǎng)應(yīng)用型人才的特點(diǎn)，因此在教學(xué)時(shí)不僅要注重理論的講解，同時(shí)要引入工程實(shí)例。劉進(jìn)軍、王兆安老師的第五版《電力電子技術(shù)》教材中，理論分析較多，例題偏少，且例題都是服務(wù)理論，與實(shí)際應(yīng)用聯(lián)系不緊密，無法讓學(xué)生與電力電子技術(shù)工程應(yīng)用相結(jié)合。因此在上課時(shí)，可多查閱資料，引入與理論相關(guān)的工程實(shí)例，既能強(qiáng)化學(xué)生的理論，又能培養(yǎng)學(xué)生的工程意識。如在講單相橋式整流電路時(shí)，可引入例題：有一轉(zhuǎn)差離合器的勵(lì)磁繞組，其直流電阻為45 Ω，希望在0～90 V范圍內(nèi)可調(diào)，采用單相橋式可控整流電路，有電網(wǎng)直接供電，電源電壓為220 V，試對晶閘管進(jìn)行選型[4]。endprint

除了在課堂講解理論時(shí)引入相關(guān)工程實(shí)例，同時(shí)課后布置與課堂理論相關(guān)的應(yīng)用思考。如在第五章直流斬波電路中，引入課后思考：某一開關(guān)電源，輸入為12 VAC，輸出為36 VDC，并盡可能具備高的功率因數(shù)，試設(shè)計(jì)該開關(guān)電源的電路結(jié)構(gòu)框圖，并對設(shè)計(jì)思路作簡要說明。

引入工程實(shí)例后，學(xué)生對電力電子技術(shù)的應(yīng)用有了清晰的認(rèn)識，同時(shí)與實(shí)際相結(jié)合，激發(fā)了學(xué)習(xí)興趣，培養(yǎng)了工程意識。

應(yīng)用計(jì)算機(jī)仿真軟件 電力電子技術(shù)課程教學(xué)中進(jìn)行AC-DC、DC-AC、DC-DC、AC-AC四大變換電路工作原理分析時(shí)，波形圖較多，如果采用傳統(tǒng)的“黑板板書”雖然直觀，但耗時(shí)；若采用在PPT上直接給出波形圖，學(xué)生印象不深刻，會(huì)出現(xiàn)多、雜而不會(huì)的現(xiàn)象。因此，在電路工作原理波形圖分析這一部分，采用簡單易學(xué)的MATLAB/Simulink仿真軟件，軟件中有完善的電力電子工具包Sim Power System，包含各種電力電子器件、電源、負(fù)載、測量和波形顯示元件等[5]，可以通過元件搭建教材中的各個(gè)電路。在上課時(shí)演示，且相關(guān)的參數(shù)可以方便修改，讓波形動(dòng)起來，既省時(shí)又生動(dòng)，大大加深學(xué)生的印象。對于不講未演示的電路，學(xué)生可在課下自行建模仿真，不僅鞏固了課堂理論知識，而且鍛煉了自主學(xué)習(xí)與軟件使用能力。

4 電力電子技術(shù)實(shí)踐教學(xué)的改革

武昌首義學(xué)院電力電子技術(shù)實(shí)驗(yàn)有12個(gè)學(xué)時(shí)，在課程中起著非常重要的作用，可以加強(qiáng)學(xué)生理解和鞏固理論知識，提高學(xué)生動(dòng)手實(shí)踐能力。過去的實(shí)驗(yàn)都是對單個(gè)的變換電路進(jìn)行驗(yàn)證，在理論教學(xué)中引入MATLAB/Simulink仿真軟件后，去掉了比較簡單電路的實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證，比如三相半波整流電路，重點(diǎn)對三相橋式整流電路、逆變電路、交交變換等學(xué)生較難理解的電路進(jìn)行驗(yàn)證，同時(shí)引入綜合性實(shí)驗(yàn)，如交直交變頻電路的實(shí)驗(yàn)。另外，學(xué)校有專門針對學(xué)生開放的實(shí)驗(yàn)室，鼓勵(lì)學(xué)生進(jìn)實(shí)驗(yàn)自主設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)，特別是把歷年全國電子設(shè)計(jì)大賽電源類的題目作為學(xué)生鍛煉的選題。在此過程中，學(xué)生通過團(tuán)隊(duì)分工、資料收集、方案論證、實(shí)物制作與調(diào)試，大大調(diào)動(dòng)學(xué)生學(xué)習(xí)的主動(dòng)性和積極性，培養(yǎng)學(xué)生綜合設(shè)計(jì)能力和團(tuán)隊(duì)合作能力。

5 結(jié)束語

電力電子技術(shù)教學(xué)是一門藝術(shù)，要上好并不容易，需要教師根據(jù)學(xué)生情況用心琢磨，將以上改革用于武昌首義學(xué)院該課程的教學(xué)，教學(xué)效果有明顯改善，學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性也大大提高。同時(shí)正在編寫適合民辦高校的《電力電子技術(shù)》教材，從學(xué)生特點(diǎn)和工程應(yīng)用兩方面著手，著重培養(yǎng)應(yīng)用型本科人才。

參考文獻(xiàn)

[1]王兆安，劉進(jìn)軍.電力電子技術(shù)[M].5版.北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2009.

[2]陳堅(jiān)，康勇.電力電子學(xué)：電力電子變換和控制技術(shù)[M].北京：高等教育出版社，2002.

[3]陳麗茹.“電力電子技術(shù)”課程教學(xué)探究[J].中國電力教育，2011（5）：68-69.

[4]李先允，陳剛.電力電子技術(shù)習(xí)題集[M].北京：中國電力出版社，2007.

[5]王曉剛，王佳慶，林婷.“電力電子技術(shù)”教學(xué)改革的探索[J].電氣電子教學(xué)學(xué)報(bào)，2007，29（2）：13-15.endprint