民辦高校電力電子技術教學改革與探討

曹建平

摘 要 電力電子技術是電氣工程及其自動化專業非常重要的一門專業基礎課。為了增強學生學習效果，提高教學質量，結合學生和課程本身的特點，從備好課、調整教學內容、引入工程實例、應用計算機仿真軟件及實踐改革等方面進行詳細闡述。實踐表明，學生的學習積極性有了很大提高，教學效果較好。

關鍵詞 民辦高校；電力電子技術；計算機仿真軟件

中圖分類號：G642.0 文獻標識碼：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

電力電子技術作為電氣工程及其自動化和自動化專業的一門專業基礎課，由電子學、電力學及控制技術三門學科交叉而成[1-2]，因此，該課程綜合性強、學習難度大，需要教師和學生雙方努力配合，才會有較好的教學效果。

2 民辦高校電力電子技術理論教學現狀

電力電子技術理論綜合性強，需要學生有扎實的模擬電子技術、電路及控制理論等知識儲備。而對于民辦高校的學生，模擬電子技術、電路及控制理論都不是容易的課程，普遍學習起來較吃力，在這種情形下再學習電力電子技術這門課程就會膽怯，沒有學好這門課的信心。另外，該課程教學內容多、課時少、更新快，以武昌首義學院為例，電力電子技術總課時為48，其中實驗學時為12，因此，在短學時內掌握好這門課程，學生有一定的困難。

3 電力電子技術理論教學的改革

做好課前教學設計 要講好一門課程，教師課前必須有充分的準備，即備好課。而備課不僅僅是對教材的熟悉、寫教案，同時也要知學生、知教法。因此，教師需要根據教學內容和學生特點，在課前做好教學設計，將教學過程中各個環節寫出來。如講晶閘管的結構與工作原理，教學設計包括教學目標、教學重點難點、教學過程，而教學過程又分復習舊知、新課導入、新課講解、例題鞏固、課后小結與思考等環節，在每個環節中對學生都設有提問，如復習舊知環節中，讓學生回顧回答：二極管的結構是怎樣的？工作原理如何？PN結的特性是怎樣的？通過這些問題的回答，調動學生的學習積極性，鞏固已學的知識，并為新課要用到的相關概念做鋪墊。其他環節同樣可通過精心的設計來完成。

調整教學內容 上述已提到電力電子技術是由電子學、電力學及控制技術三門學科交叉而成，它需要模擬電子技術、電路及控制理論等較難學課程的知識儲備，特別是模擬電子技術這門課程，普遍學生感覺學習吃力。而在電力電子技術中，電力電子器件章節涉及模擬電子技術的知識較多，如PN結的特性、多子少子的移動、器件動態參數中開通時間、關斷參數的分析等，分析起來耗時長，學生難理解。因此，在講此章節時，可以簡化這些知識點的講解，著重講器件的開通和關斷的條件、一些重要的參數（如器件的額定電壓和額定電流）。學生掌握這些較易理解的內容，不影響后續章節的學習，對于其他不講或簡講的內容，以后如果用到，可查器件的參數表。

隨著電力電子器件的發展，全控型器件已處于核心地位，因此，由全控器件構成的相關電路，如電壓型逆變電路、直流斬波電路等應作為教學的重點。但武昌首義學院選用的劉進軍、王兆安老師的第五版《電力電子技術》，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，因此在講解時可對第三章內容進行適當刪減，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，那么結合實際可著重講解電壓型逆變電路，同時加入PWM技術，對于電流型逆變電路學生可自學。由于對電力電子技術課程學時進行了刪減，開展了“開關電源”課程，因此在第五章直流斬波電路，可以只詳細講解降壓升壓斬波電路，對其他內容可不講。

對電力電子技術課程，本校實行必講、選講、學生自學相結合，機動調節課程內容，在有限的學時內，學生最大限度地掌握該課程。

引入工程實例 電力電子技術是一門專業基礎性強且與生產實際緊密結合的課程[3]，它在交通運輸、電力系統、計算機系統及新能源發電等領域應用十分廣泛，結合民辦高校培養應用型人才的特點，因此在教學時不僅要注重理論的講解，同時要引入工程實例。劉進軍、王兆安老師的第五版《電力電子技術》教材中，理論分析較多，例題偏少，且例題都是服務理論，與實際應用聯系不緊密，無法讓學生與電力電子技術工程應用相結合。因此在上課時，可多查閱資料，引入與理論相關的工程實例，既能強化學生的理論，又能培養學生的工程意識。如在講單相橋式整流電路時，可引入例題：有一轉差離合器的勵磁繞組，其直流電阻為45 Ω，希望在0～90 V范圍內可調，采用單相橋式可控整流電路，有電網直接供電，電源電壓為220 V，試對晶閘管進行選型[4]。endprint

除了在課堂講解理論時引入相關工程實例，同時課后布置與課堂理論相關的應用思考。如在第五章直流斬波電路中，引入課后思考：某一開關電源，輸入為12 VAC，輸出為36 VDC，并盡可能具備高的功率因數，試設計該開關電源的電路結構框圖，并對設計思路作簡要說明。

引入工程實例后，學生對電力電子技術的應用有了清晰的認識，同時與實際相結合，激發了學習興趣，培養了工程意識。

應用計算機仿真軟件 電力電子技術課程教學中進行AC-DC、DC-AC、DC-DC、AC-AC四大變換電路工作原理分析時，波形圖較多，如果采用傳統的“黑板板書”雖然直觀，但耗時；若采用在PPT上直接給出波形圖，學生印象不深刻，會出現多、雜而不會的現象。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電路。在上課時演示，且相關的參數可以方便修改，讓波形動起來，既省時又生動，大大加深學生的印象。對于不講未演示的電路，學生可在課下自行建模仿真，不僅鞏固了課堂理論知識，而且鍛煉了自主學習與軟件使用能力。

4 電力電子技術實踐教學的改革

武昌首義學院電力電子技術實驗有12個學時，在課程中起著非常重要的作用，可以加強學生理解和鞏固理論知識，提高學生動手實踐能力。過去的實驗都是對單個的變換電路進行驗證，在理論教學中引入MATLAB/Simulink仿真軟件后，去掉了比較簡單電路的實驗驗證，比如三相半波整流電路，重點對三相橋式整流電路、逆變電路、交交變換等學生較難理解的電路進行驗證，同時引入綜合性實驗，如交直交變頻電路的實驗。另外，學校有專門針對學生開放的實驗室，鼓勵學生進實驗自主設計實驗，特別是把歷年全國電子設計大賽電源類的題目作為學生鍛煉的選題。在此過程中，學生通過團隊分工、資料收集、方案論證、實物制作與調試，大大調動學生學習的主動性和積極性，培養學生綜合設計能力和團隊合作能力。

5 結束語

電力電子技術教學是一門藝術，要上好并不容易，需要教師根據學生情況用心琢磨，將以上改革用于武昌首義學院該課程的教學，教學效果有明顯改善，學生的學習積極性也大大提高。同時正在編寫適合民辦高校的《電力電子技術》教材，從學生特點和工程應用兩方面著手，著重培養應用型本科人才。

參考文獻

[1]王兆安，劉進軍.電力電子技術[M].5版.北京：機械工業出版社，2009.

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

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

[4]李先允，陳剛.電力電子技術習題集[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”教學改革的探索[J].電氣電子教學學報，2007，29（2）：13-15.endprint