仿真軟件在“電力電子技術”課程教學中的應用

錢荔

摘 要： “電力電子技術”是高等學校電氣工程及其自動化專業的專業課，課程內容復雜，涉及多門學科。本文在分析獨立學院學生特點和“電力電子技術”課程特點的基礎上，對“電力電子技術”課程進行了教學方法的改革，提出基于仿真軟件的“實例教學”方法，強化了課程教學效果。

關鍵詞： 電力電子技術 仿真軟件 教學改革

一、引言

“電力電子技術”是獨立學院電氣工程及其自動化專業的一門專業課，課程理論性強、概念多、與工程實際聯系緊密。電力電子技術的應用范圍廣泛。它不僅用于一般工業，而且廣泛用于交通運輸、電力系統、通信系統、計算機系統、新能源系統等，在照明、空調等家用電器及其他領域中也有廣泛應用。現今，電力電子技術正以令人矚目的發展速度，改變著我國工業的整體面貌。同時，對社會的生產方式、人們的生活方式和思想觀念也產生了重大影響，隨著與信息科學、計算機科學和能源科學等相關學科的交叉融合，它正在向智能化、網絡化和集成化的方向發展[1]。

近幾年金城學院發展迅速，建立了很多新的實驗室，配備了相應的軟硬件設施，同時學院的生源水平也有了很大提高，用人單位招聘時的要求也在不斷提高，這些變化促使學院提出新的培養目標，即“高素質應用型人才”，對于電氣工程及其自動化專業而言就是培育掌握電氣工程及其自動化領域的理論知識；具有創新精神和實踐應用能力的電氣工程及其自動化領域的高級工程技術人才。“電力電子技術”作為重要的專業課，原先的授課方式已無法滿足要求，必須做出相應調整。

二、“電力電子技術”課程的特點

“電力電子技術”課程的主要內容為電力電子器件、整流電路、逆變電路、直流-直流變流電路、PWM控制技術、電力電子器件應用的共性問題。課程主要特點為：

1.理論性強、概念多：“電力電子技術”課程要求學生先修電路、模擬電子技術、數字電子技術等課程，同時涉及“電子學”、“電力學”、“控制理論”，屬于交叉學科，所以相關概念較多，內容復雜。

2.實踐性強：“電力電子技術”是一門實用性課程，學習的目的是解決工程應用中的實際問題。對學生的項目設計開發能力、制作與測試研究能力都有較高要求。

三、仿真軟件在課程教學中的應用

1.仿真軟件介紹

Saber軟件是美國Synopsys公司推出的一款系統仿真軟件，可用于電子、電力電子、機電一體化、機械、光電、光學、控制等不同類型系統構成的混合系統仿真，為復雜的混合信號設計與驗證提供了一個功能強大的混合信號仿真器，兼容模擬、數字、控制量的混合仿真，可以解決從系統開發到詳細設計驗證等一系列問題[2]。該軟件可以對電源的各個組成部分及整體運行狀態進行模擬，并對結果進行分析。Saber軟件仿真真實性強，網絡學習實例較多，適用于“電力電子技術”課程的教學及學生電源開發設計驗證。

Matlab軟件是美國MathWorks公司出品的一款仿真軟件。其中的Simulink提供了可視化開發環境，可以在基本模塊庫及電氣模塊庫中選擇合適的模塊搭建電源系統進行電源整體或部分的運行狀態仿真。

Labview軟件由美國國家儀器（NI）公司研制開發，使用的是圖形化編輯語言G編寫程序，產生的程序是框圖的形式。Labview開發環境集成了工程師和科學家快速構建各種應用所需的所有工具，旨在幫助工程師和科學家解決問題、提高生產力和不斷創新，是開發測量或控制系統的理想選擇[3]。

三種仿真軟件易于獲得，可互相通信，網絡學習實例較多，方便學生自學，對于后期電源實物研制或電源研究是不可或缺的部分。

2.結合仿真軟件的實例教學

“電力電子技術”初始的授課方式就是基本理論的講解，這樣的教學方式使得內容較分散，學生沒有電源整體概念。在授課內容和方式上結合仿真軟件，采取整體-分布-整體的講解方式。

首先，以具體的應用實例（比如一個筆記本電腦用的電源適配器）說明一個完整的電源內部的組成，讓學生有整體概念；其次，對每一部分的內容進行基本工作原理和特性的講解，再回到整體，介紹如何進行整體電源的設計。在講解過程中結合三種仿真軟件，每講解完一個部分，就用仿真軟件搭建相應的模型，在仿真環境下演示此部分的特性或運行原理。最后，演示完整電源的仿真運行及結果。

運用這樣的授課方式可提高學生學習興趣，讓學生對所學內容有直觀了解，同時仿真軟件的應用對學生后期的發展有較大幫助。學生可用仿真軟件做電源前期的設計驗證工作，特別是一些較復雜電源，此步驟不可缺少；在電源研究過程中出現問題時，可在仿真環境中模擬，找到問題的所在并解決問題；在課堂教學中結合仿真軟件可不用開設專門的課程來學習軟件，節省了相應的時間，提高了教學效率。

四、結語

在“電力電子技術”的教學改革中，根據學生的特點和社會需求進行教學方式改革，內容上以基礎知識為重，注重實踐應用，利用仿真軟件進行實例教學，這樣可以調動學生的學習積極性，收到良好的教學效果。

參考文獻：

[1]王兆安，劉進軍.電力電子技術（第5版）[M].北京：機械工業出版社，2005.

[2]http：//baike.haosou.com/doc/577704-611597.html.

[3]http：//baike.so.com/doc/2068940-2188708.html.