淺談電力電子技術實驗教學新思路

吳安靜

【摘 要】針對電力電子技術實驗如何從傳統實驗、仿真實驗到開放實驗、創新性實驗進行了一些可行性探討。搭建傳統實驗、仿真實驗、設計創新性實驗三級平臺。傳統實驗+仿真實驗+開放實驗室的方法，大大滿足了不同層面學生的實踐要求。

【關鍵詞】電力電子技術；傳統實驗；仿真實驗；設計性實驗；創新性實驗

【中圖分類號】G712 【文獻標識碼】A

【文章編號】2095-3089（2018）31-0036-01

電力電子技術是電氣工程及其自動化專業及電子信息技術專業的一門極為重要的專業基礎課程，該課程為后續專業課打下重要基礎，它是控制技術和電力技術的交叉學科。簡單說在電力拖動與控制、電機學、電力拖動自動控制系統等課程里都離不開電力電子技術這門課的基本理論。他廣泛應用于每個領域，具有極強的實用性、廣泛性，因此，讓學生掌握好這門課有著重要意義。

一、電力電子技術傳統實驗的重要性與局限性

傳統實驗是電力電子技術這門課的重要環節，如何上好這門實驗課，對我們教師來說是一個長期探索的問題。首先是提高我們老師的自身素質，改進實驗裝置，提高實驗技能，創新實驗方法。其次是怎么激發學生的學習興趣，提高他們對該課的認知度，潛移默化地把他們的思維引進想探討、想創新、想解決問題的高度。為學生提供直觀形象的實驗教學也很重要。

1.電力電子技術實驗的特點。

電力電子技術實驗的特點是電路多波形多，分析原理以及輸入輸出結果，更多是以輸入輸出波形來分析驗證，所以學生感到很抽象。理論知識課堂傳授了，來到實驗室可以從書中電路圖形走進實際的元件、導線連接的真實電路，利用實驗設備、儀器、儀表，驗證其正確性，理解原理、性質，觀察各種狀態下輸入輸出波形，對照理論知識，充分證實、驗證原理的正確性，進一步鞏固了所學內容。

2.電力電子技術實驗的內容。

在該課實驗中，半控型器件組成的單相整流、三相整流、單相逆變、三相逆變，是第一部分實驗。自關斷全控型器件組成單相正弦波逆變電源，單相交流調壓電路，直流斬波電路性能研究，單相交直交變頻電路研究，半橋型開關穩壓電源性能研究是第二部分內容。第一部分是靠改變觸發角來改變電路狀態，改變輸出結果。第二部分是靠PWM信號調節占空比，靠SPWM信號改變調度來控制各點狀態波形的。

3.電力電子技術實驗的重要性。

電力電子技術實驗得到結論的過程就是實際操作能力的培養過程。實驗結果也不盡與理論完全相符，那么提出問題，找出不同，再去實驗，直到分析出原因的過程，就培養了學生分析問題，解決問題的能力。同時也掌握了實驗的基本方法基本技能以及實驗手段，在實驗中能夠真正掌握儀器、儀表的實驗方法以及注意事項，學會如何獲取更準確的實驗數據，就是操作應用技術的提高。在傳統試驗中每一次小小故障，都是同學一種安全意識的培養，每一次不正確的操作的帶來的危險性，都能提示他們樹立一絲不茍的工作精神的重要性。所以，傳統實驗教學是必不可少的過程，是實驗教學的重要環節，是培養學生綜合實踐能力的手段。

二、仿真實驗給開放實驗創新提供了很好的平臺

1.仿真實驗打開學生實驗空間。

隨著計算機軟件的豐富，各種仿真軟件可以極大滿足電力電子技術的仿真實驗，學生可以就書上所講內容，自己利用軟件的界面功能，運用模塊庫的內容，設計搭建電路，改變各參數，比較準確的驗證實驗，更有效的加深鞏固理論知識。如果操作不正確，不會出現操作事故，極大程度的滿足了學生的創新思維和對該課知識的探索性要求，實驗強度也大大減輕。我們在電力電子技術課程的實驗教學中引入了MATLAB仿真，它對于加深學生對這門課程的理解以及以后的課程設計打下基礎，對實驗教學的開放起到了良好的作用。通過仿真實驗的方法，學生可以直觀、形象地掌握不同電路工作特性，驗證自己所學概念的正確性，同時可以培養學生自主創新能力，調動學生的積極性，開闊嘗試思維空間。

2.仿真實驗的諸多優點。

（1）仿真實驗不受時間、空間和物質條件限制，學生可以在課外自行上機，促進課堂教學知識鞏固，有助于學生自學能力的培養。利用這樣一個虛擬實驗平臺搭建電力電子原理電路，分析仿真電路，將電力電子元器件的工作狀態清晰的展現在學生面前，既具體又生動，這樣的效果是可想而知的。電力電子技術實驗圖形多，更多是要觀察同一時刻，不同點的輸出。在傳統實驗中，我們實驗室提供示波器僅有兩路輸出，同一時刻只能觀察兩點波形。而在MATLAB仿真中我們可以同時觀察六路信號，這樣很直觀的留給學生同一時刻的不同點的輸出記憶，對原理理解更簡單化。

（2）仿真實驗還可以利用軟件模塊的參數設置功能，通過改變元件參數值，經仿真直觀地觀察到工作電路相關性能變化。被仿真的電力電子電路元件出現各種故障，如開路、短路或脈沖丟失，都可以方便地模擬出來，這樣大大加深了學生對所學知識的理解，對培養學生的探索精神和創新能力有很大的幫助，為實驗教學創新模式提供了完備的教學環境保障。

（3）仿真實驗給學生提供可行性實驗平臺，彌補了工程實驗的不足，學生可通過仿真實驗驗證自己設計電路的正確性，每一次仿真實驗的成功都會給他們極高的成就感自豪感，提高了學習興趣。

（4）在電力電子技術實驗創新過程中，MATLAB仿真的趣味化，使學生在輕松愉快的環境下，不斷產生質疑、不斷探究，自主搜尋、思考分析，獲得問題的答案。這給電力電子技術實驗教學和學習帶來了革命性的變化，充分發揮學生的想象力，提高了學習的主動性與積極性，激發了學生的創新意識和探索精神。

三、開放實驗室，讓學生再回到傳統實驗中

一直以來，電力電子技術實驗開放有著很多困難，因為學生基本實驗技能有限，實驗時間有限，開放實驗放手他們去操作，故障會很多，儀表使用不正確，儀器、元件設備燒損不可避免。繼續實驗困難重重，實驗經費要求很高，這樣開放實驗肯定不可行。我們知道開放實驗，主要是為有探索要求的學生，所以實驗室三級模式化有著重要意義。首先是每個學生都必須的傳統實驗模式，其次是對有興趣想做設計性探索性實驗的學生提供模擬實驗環境，最后是對有極強實踐要求的學生，在仿真實驗成功的基礎上為他們提供實驗室，讓他們在實驗臺上完成他們仿真成功的設計方案。這樣一套循序漸進三級模式實驗，可以滿足不同需求的學生要求，對實驗室開放也提供了可行性方案。

四、結束語

電力電子技術實驗教學過程引進計算機仿真技術，將計算機虛擬實驗與傳統實驗有機結合，向學生提供了先進的實驗技術和發揮想象力、創造力的空間。增強了學生主動性和積極性，增強了學生對于知識內在聯系的把握能力。同時能夠在此基礎上進行進一步創新。這種課堂教學+傳統實驗+仿真實驗+開放實驗室的方法，大大滿足了不同層面學生實踐要求，對電力電子技術實驗改革開闊了巨大空間，我們將在今后工作實踐中不斷地總結改進提高。