“電力電子技術”課程教學改革探索

摘要：為適應應用型本科的辦學要求，針對教學中存在的一些問題，對電氣工程及自動化專業“電力電子技術”課程的理論教學內容和實踐教學方法進行了一系列的改革。理論教學內容改革包括：在課堂教學中隨著電力電子行業的發展及時更新教學內容；針對電氣專業特點適當調整教學內容；實踐教學方法改革：在實踐教學中增加仿真內容，即利用Multisim軟件在計算機上進行模擬實驗。

關鍵詞：電力電子技術；電氣工程及自動化；教學；改革

作者簡介：周珊（1971-），女，浙江諸暨人，長春工程學院，講師。（吉林 長春 130012）

基金項目：本文系2013年長春工程學院教研基金項目（項目編號：2013-11）的研究成果。

中圖分類號：G642.0 文獻標識碼：A 文章編號：1007-0079（2013）27-0103-01

長春工程學院（以下簡稱“我校”）是全國示范性高等工程專科重點建設學校，在長期辦學歷程中，始終堅持以應用能力和工程素質培養為主線，專心致力于培養“安心基層、基礎扎實、實踐能力強、綜合素質好、具有創新精神的應用型高級專門人才”。社會和科技的發展對高校應用型人才培養提出了新的要求：一方面是本學科新理論、新技術不斷涌現，需要在教學中及時將這些新理論、新技術引入課堂；另一方面，需要提高學生的工程意識和實踐能力，這樣，才能培養出符合我校辦學要求的高素質的高級應用型人才。

“電力電子技術”是一門利用電力半導體開關器件對電能進行高效率變換和控制的技術，它是20世紀后半葉發展起來的一門嶄新技術。同時，它也是電氣工程領域發展最快、影響最大的一個分支。“電力電子技術”課程是電氣工程及自動化專業的一門重要的專業基礎課。針對培養應用型人才這一目標，我校電氣工程及自動化專業“電力電子技術”課程的教學還存在一些問題，需要對課程教學內容和實踐教學方法進行進一步的改革。

一、教學內容改革

1.教學內容及時更新

以往“電力電子技術”課程的教學內容基本包括本學科已經成熟的、普遍被人們應用的科學技術，大量詳細講述了晶閘管的電路、原理和設計方法。但是，將來學生在他們的實際工作中真正接觸到的主要是全控型器件及其組成的電力電子裝置。如果不對以往的教學內容進行必要的改革，那么即將走上工作崗位的學生只是學習了成熟的晶閘管電力電子器件電路，掌握了電力電子基礎知識，在今后工作中接觸到實際工作時就會感到措手不及。因此，這樣的教學內容設置會使教學與實際脫節，不利于學生的就業和工作。為此需要做到隨著行業的發展及時更新教學內容，進行整體知識整合。

對“電力電子器件”部分，以目前電力電子領域的核心器件全控型器件為主，重點介紹器件外部特性、極限參數的應用；對“電力電子電路”部分，重點講述四大類基本變流電路，即AC/DC、DC/DC、AC/AC、DC/AC 變流電路；對“控制技術”部分，重點介紹 PWM技術；對新技術方面，重點介紹軟開關技術。

2.針對專業特點調整教學內容

我校電氣工程及自動化專業面向的是電力系統，電力電子技術在電力系統中有著非常廣泛的應用。據統計，發達國家在用戶最終使用的電能中，有60%以上的電能經過一次以上電力電子變流裝置的處理，如：在長距離、大容量輸電時有很大優勢的直流輸電技術，其送電端的整流閥和受電端的逆變閥都需要采用晶閘管變流裝置；柔性交流輸電技術，需依靠多種多樣的電力電子裝置才能得以實現；無功補償和諧波抑制技術，現在也開始大量應用電力電子裝置來實現，如：晶閘管控制電抗器（TCR）、晶閘管投切電容器（TSC）、靜止同步補償器 STATCOM）、有源電力濾波器 （APF）等，這些新型電力電子裝置具有更為優越的無功補償和諧波補償的性能；直流電源和不間斷電源（UPS），能夠用作發電廠和變電所的保護電源、事故電源和備用電源，都是由整流、逆變電路組成的。由此可知，電力電子裝置在電力系統中隨處可見，離開電力電子技術，電力系統的現代化是不可想象的。因此，在電氣工程及自動化專業當中，“電力電子技術”好比一個中樞，地位突出。

在以往的教學內容安排當中，與電力系統相關的應用知識介紹得很少，更多的內容是基本變流電路及控制技術在普通工業生產當中的應用，教學內容與電氣專業聯系不多，脫節嚴重。這樣的教學內容安排使學生在學習的過程當中不能將本課程的學習內容與本專業其他專業課程的內容聯系起來，認識不到這門課程對本專業的重要性，也不能及時了解到電力電子技術與電力系統行業發展、最新技術及實際應用的聯系，既降低了他們學習這門課程的積極性和主動性，又不利于他們的就業和工作。

為將“電力電子技術”課程的教學與電力系統行業發展、最新技術及實際應用等多方面內容結合起來，我校進行了教學內容的調整，在傳授該學科的前沿知識的同時，注重結合電氣工程專業的工程實際，多設置一些與電力系統相關的內容，介紹一些實用性的電力電子裝置。在教學內容中增加了如高壓直流輸電、電力系統無功功率控制設備（TSC、TCR、SVG）、電力系統的諧波抑制方法、電能質量控制措施及柔性交流輸電技術等部分內容，這樣使學生不僅對所學習內容與本專業的聯系有更加直觀的認識，還能掌握最新的行業發展動態。由于學時關系，一些過時的、和行業聯系不大的內容可以適當刪減，如教材中的晶閘管直流電動機系統這一節內容刪掉，由分立元件構成的鋸齒波觸發電路工作原理這一部分內容只將調節觸發角的原理講清楚即可。

二、實踐教學方法改革

實驗是培養理論聯系實際、動手能力的重要手段。因此，在電力電子課程的教學中實驗環節占據十分重要的地位。在電力電子技術的實驗教學中，以往都是讓學生在實驗臺上直接按照實驗指導書進行實際設備的接線、操作。由于實驗所涉及的都是功率器件、三相電源及示波器等設備，直接動手實驗費用高、費時，且容易損壞，實驗時一個器件損壞就會直接影響實驗的正常進行，不能得出正確的實驗結果，這就直接影響了實踐環節的教學效果。若利用模擬元件代替實際元件在計算機上進行仿真，既不擔心元器件被損壞，也沒有任何危險，學生完全可以在計算機上獨立完成電力電子線路仿真實驗。

Multisim，又叫虛擬電子實驗室。它是一個原理電路設計、電路功能測試的虛擬電路仿真軟件，相當于一個虛擬電子實驗室。軟件可以虛擬設計、測試和演示各種電子電路，能夠進行詳細的電路分析，以幫助設計人員分析電路的性能。

引入了Multisim仿真軟件后，實際教學中，采用了虛實結合的實踐教學方式。簡單一些的實驗讓學生在實驗臺上實際動手操作，以使學生對實際電力電子裝置有感性認識，同時提高學生的動手能力；部分復雜、容易損壞設備的實驗讓學生利用Multisim軟件在計算機上仿真實現；部分電力電子實驗可采用仿真與實際動手相結合，要求學生先按照實驗要求自己動手設計一個實用的電路模型，利用Multisim軟件在計算機上進行模擬實驗，記下結果；在此基礎上在實驗臺上進行實際設備的連線實驗，同樣記下結果，最后對兩實驗的誤差做出對比分析。通過對電力電子課程實踐教學方法的改革，提高了學生的理論分析和動手能力，也提高了學生的工程意識和實踐能力。

三、結束語

針對教學中存在的一些問題，對電氣工程及自動化專業“電力電子技術”課程的教學內容和實踐教學方法進行了一系列的改革： 通過對電力電子課程教學內容的改革，使教學內容與行業發展、工程實際和電氣專業聯系更加緊密；通過對電力電子課程實踐教學方法的改革，提高了學生的理論分析和動手能力，有利于學生的就業和工作。希望通過這些改革措施使培養出的學生具有更扎實的基礎理論、更寬闊的專業知識、更強的實踐能力和更高的專業素質，使他們畢業走上工作崗位后能較快適應和勝任工作。

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