電力電子技術(shù)課程教學(xué)探析范文

本站小編為你精心準(zhǔn)備了電力電子技術(shù)課程教學(xué)探析參考范文，愿這些范文能點(diǎn)燃您思維的火花，激發(fā)您的寫(xiě)作靈感。歡迎深入閱讀并收藏。

《電氣電子教學(xué)學(xué)報(bào)》2016年第3期

摘要:

為了提高學(xué)生運(yùn)用電力電子技術(shù)理論進(jìn)行工程設(shè)計(jì)能力，在“電力電子技術(shù)”課程實(shí)驗(yàn)教學(xué)環(huán)節(jié)上增設(shè)設(shè)計(jì)型和研究型實(shí)驗(yàn)，并開(kāi)放實(shí)驗(yàn)室;采用實(shí)驗(yàn)教學(xué)和課程設(shè)計(jì)相融合的方法，將硬件實(shí)物設(shè)計(jì)和虛擬仿真相結(jié)合，有效解決實(shí)踐教學(xué)和理論教學(xué)相脫節(jié)的問(wèn)題。

關(guān)鍵詞:

電力電子技術(shù);工程實(shí)踐;教學(xué)改革

“電力電子技術(shù)”是高等院校電氣工程及其自動(dòng)化、自動(dòng)化與信息工程以及機(jī)電一體化等專業(yè)開(kāi)設(shè)的一門重要的專業(yè)基礎(chǔ)課程［1］。課程的應(yīng)用性、實(shí)踐性很強(qiáng)，其實(shí)驗(yàn)教學(xué)和課程設(shè)計(jì)對(duì)于提高學(xué)生實(shí)踐能力和啟發(fā)學(xué)生創(chuàng)新思維具有重要意義［2-3］。為了提高學(xué)生對(duì)電力電子技術(shù)的理解和應(yīng)用，為后續(xù)專業(yè)課程學(xué)習(xí)和畢業(yè)后從事相關(guān)專業(yè)工作奠定堅(jiān)實(shí)的理論和實(shí)踐基礎(chǔ)，“電力電子技術(shù)”課程的工程實(shí)踐教學(xué)改革勢(shì)在必行。

1現(xiàn)狀與問(wèn)題分析

在實(shí)驗(yàn)教學(xué)方面，“電力電子技術(shù)”課程現(xiàn)有的實(shí)驗(yàn)內(nèi)容更新較慢，多以驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)為主，缺乏設(shè)計(jì)性和創(chuàng)新性實(shí)驗(yàn)，學(xué)生只需要按照實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書(shū)進(jìn)行簡(jiǎn)單線路連接，大多數(shù)學(xué)生對(duì)實(shí)驗(yàn)過(guò)程中遇到問(wèn)題缺乏主動(dòng)性和積極性，往往以應(yīng)付或抄襲的方式完成實(shí)驗(yàn)。實(shí)驗(yàn)教學(xué)只作為理論教學(xué)的輔助部分，不單獨(dú)作為一個(gè)考核環(huán)節(jié)。作為實(shí)踐教學(xué)的一個(gè)重要環(huán)節(jié)，課程設(shè)計(jì)的目的是加深學(xué)生對(duì)基礎(chǔ)理論及重要規(guī)律的理解，提高學(xué)生應(yīng)用理論知識(shí)解決實(shí)際問(wèn)題的能力。但是現(xiàn)有課程設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)主要采用仿真軟件，如Matlab、OR-CAD和Multisim等，對(duì)整流電路、逆變電路以及其它開(kāi)關(guān)變換電路進(jìn)行仿真研究。課程設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)與實(shí)驗(yàn)環(huán)節(jié)完全分隔，沒(méi)有有機(jī)的結(jié)合起來(lái)，學(xué)生不能很好將理論仿真和實(shí)際電路融合在一起，并且很難在較短時(shí)間里掌握和靈活運(yùn)用所學(xué)知識(shí)。本研究課題分析了目前存在的問(wèn)題，著手從以下兩個(gè)方面進(jìn)行改革和創(chuàng)新。

(1)在實(shí)驗(yàn)教學(xué)環(huán)節(jié)，增設(shè)設(shè)計(jì)型和研究型實(shí)驗(yàn)。單獨(dú)設(shè)置實(shí)驗(yàn)教學(xué)環(huán)節(jié)，并將實(shí)驗(yàn)室開(kāi)放管理和學(xué)生考勤管理結(jié)合起來(lái)，作為實(shí)驗(yàn)教學(xué)考核的一個(gè)環(huán)節(jié)。

(2)將課程設(shè)計(jì)和實(shí)驗(yàn)有機(jī)結(jié)合，實(shí)現(xiàn)理論仿真和硬件實(shí)驗(yàn)相結(jié)合的工程實(shí)踐模式教學(xué)。

2實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革

1)增設(shè)設(shè)計(jì)型和研究型實(shí)驗(yàn)為了改變實(shí)驗(yàn)環(huán)節(jié)的現(xiàn)狀，“電力電子技術(shù)”實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革從實(shí)驗(yàn)內(nèi)容的選取著手，除了優(yōu)化驗(yàn)證型實(shí)驗(yàn)之外，增設(shè)了設(shè)計(jì)型實(shí)驗(yàn)和研究型實(shí)驗(yàn)，實(shí)驗(yàn)順序遵循驗(yàn)證型實(shí)驗(yàn)→設(shè)計(jì)型實(shí)驗(yàn)→研究型實(shí)驗(yàn)的原則。其中驗(yàn)證型實(shí)驗(yàn)旨在要求學(xué)生了解和熟悉整流電路、逆變電路、直流斬波電路和交流變換電路等典型電路，掌握實(shí)現(xiàn)電能變換的基本特點(diǎn)和規(guī)律，通過(guò)這些實(shí)驗(yàn)，學(xué)生可以接觸到具體的電力電子器件、控制電路、驅(qū)動(dòng)電路、主電路等，從而掌握電力電子系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)以及基本的實(shí)驗(yàn)技能和方法，為設(shè)計(jì)型實(shí)驗(yàn)和研究型實(shí)驗(yàn)打下良好的基礎(chǔ)。在驗(yàn)證型實(shí)驗(yàn)基礎(chǔ)上，開(kāi)設(shè)與生產(chǎn)實(shí)際緊密結(jié)合的設(shè)計(jì)型實(shí)驗(yàn)，對(duì)設(shè)計(jì)型實(shí)驗(yàn)，教師只是提出實(shí)驗(yàn)的要求，具體的實(shí)驗(yàn)方案和進(jìn)度需要學(xué)生自己設(shè)計(jì)。設(shè)計(jì)型實(shí)驗(yàn)要求學(xué)生在實(shí)驗(yàn)前自己做好充分的準(zhǔn)備，爭(zhēng)取在實(shí)驗(yàn)課堂上完成，如果完不成，可以在實(shí)驗(yàn)室開(kāi)放時(shí)間內(nèi)完成。在以上兩個(gè)實(shí)驗(yàn)的基礎(chǔ)上，增設(shè)應(yīng)用價(jià)值高、反映最新發(fā)展的研究型實(shí)驗(yàn)。該部分實(shí)驗(yàn)內(nèi)容對(duì)于本科生來(lái)說(shuō)具有一定的挑戰(zhàn)性，需要學(xué)生查閱相關(guān)書(shū)籍和資料，或請(qǐng)教指導(dǎo)教師，依靠自己努力，才能很好完成，并且完成該實(shí)驗(yàn)可能需要花較多時(shí)間。所以研究型實(shí)驗(yàn)可以設(shè)置為實(shí)驗(yàn)教學(xué)選修的環(huán)節(jié)，學(xué)生可以針對(duì)自己的能力和時(shí)間來(lái)選擇。該類型實(shí)驗(yàn)可以給那些成績(jī)優(yōu)秀、精力充沛，又特別愛(ài)好本課程的學(xué)生提供一個(gè)很好的實(shí)踐平臺(tái)。通過(guò)研究型實(shí)驗(yàn)環(huán)節(jié)的鍛煉，不僅促使學(xué)生充分掌握電力電子技術(shù)理論知識(shí)與應(yīng)用，而且提高學(xué)生的學(xué)習(xí)能力、工程意識(shí)和合作意識(shí)。

2)獨(dú)立設(shè)置實(shí)驗(yàn)教學(xué)。在以往的電力電子技術(shù)實(shí)驗(yàn)教學(xué)過(guò)程中，實(shí)驗(yàn)環(huán)節(jié)不作為單獨(dú)的環(huán)節(jié)考核，這使學(xué)生對(duì)實(shí)驗(yàn)的積極性不高，在實(shí)驗(yàn)過(guò)程中不去積極思考，實(shí)驗(yàn)環(huán)節(jié)失去了意義，實(shí)驗(yàn)室豐富設(shè)備和資源不能發(fā)揮應(yīng)有的作用。如果單獨(dú)設(shè)置電力電子技術(shù)實(shí)驗(yàn)教學(xué)，并單獨(dú)作為一個(gè)考核環(huán)節(jié)，即內(nèi)容不變，要求發(fā)生變化，學(xué)生對(duì)待實(shí)驗(yàn)的態(tài)度也就發(fā)生了變化。為了激發(fā)學(xué)生對(duì)電力電子技術(shù)實(shí)驗(yàn)學(xué)習(xí)的興趣，提高學(xué)生的重視程度，有必要考慮實(shí)驗(yàn)教學(xué)環(huán)節(jié)的單獨(dú)設(shè)置和考核的問(wèn)題。

3)實(shí)驗(yàn)室的開(kāi)放和學(xué)生考勤管理。如何很好完成設(shè)計(jì)型和研究型實(shí)驗(yàn)以及實(shí)施實(shí)驗(yàn)環(huán)節(jié)獨(dú)立設(shè)置，實(shí)驗(yàn)室開(kāi)放是實(shí)現(xiàn)的前提條件和保障。在實(shí)驗(yàn)課上沒(méi)有很好完成的實(shí)驗(yàn)，學(xué)生可以利用自己的業(yè)余時(shí)間，在實(shí)驗(yàn)室開(kāi)放時(shí)間段去完成實(shí)驗(yàn)。實(shí)驗(yàn)室需要設(shè)置人員、時(shí)間、所使用設(shè)備等信息登記，實(shí)驗(yàn)室的管理信息可以作為本實(shí)驗(yàn)課程的考核環(huán)節(jié)。所以將實(shí)驗(yàn)室的開(kāi)放管理和學(xué)生考勤管理有機(jī)結(jié)合起來(lái)，不僅可以調(diào)動(dòng)學(xué)生對(duì)電力電子技術(shù)實(shí)驗(yàn)學(xué)習(xí)的積極性，而且可以提高學(xué)生的動(dòng)手能力和工程實(shí)踐能力。

3課程設(shè)計(jì)改革

針對(duì)現(xiàn)有課程設(shè)計(jì)僅局限于仿真研究，結(jié)合我院現(xiàn)有的研究條件，將電力電子技術(shù)應(yīng)用的仿真研究與實(shí)驗(yàn)有機(jī)結(jié)合起來(lái)。在課程設(shè)計(jì)中強(qiáng)調(diào)學(xué)生可以根據(jù)自己的興趣選擇課題，對(duì)課題要求的任務(wù)和目標(biāo)進(jìn)行獨(dú)立設(shè)計(jì)，并要求學(xué)生將實(shí)驗(yàn)環(huán)節(jié)積累的經(jīng)驗(yàn)和成果融合進(jìn)來(lái)，完成從方案設(shè)計(jì)、器件選擇、電路設(shè)計(jì)、軟件仿真到硬件調(diào)試及撰寫(xiě)報(bào)告等整套工作。下面以“單相SPWM逆變電路”這一課題為例，介紹課程設(shè)計(jì)是如何開(kāi)展的。(1)該課題先采用ORCAD軟件搭建單相逆變電路和SPWM控制電路，并通過(guò)變頻控制和波形分析，實(shí)現(xiàn)輸出電壓的頻率調(diào)節(jié)。單相SPWM逆變電路仿真電路和電壓輸出波形如圖1所示。(2)利用現(xiàn)有實(shí)驗(yàn)設(shè)備，對(duì)單相SPWM逆變電路進(jìn)行實(shí)驗(yàn)研究，并與仿真結(jié)果進(jìn)行對(duì)比分析。單相SPWM逆變電路實(shí)驗(yàn)電路及電壓輸出波形如圖2所示。通過(guò)將理論仿真研究和實(shí)驗(yàn)有機(jī)結(jié)合，該課程設(shè)計(jì)更好地調(diào)動(dòng)了學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，加深了他們對(duì)專業(yè)知識(shí)的理解，開(kāi)闊了他們的視野，為以后的課程和教學(xué)打下良好的基礎(chǔ)。

4結(jié)語(yǔ)

通過(guò)單獨(dú)設(shè)置的實(shí)驗(yàn)環(huán)節(jié)和實(shí)驗(yàn)室開(kāi)放性管理，增加了學(xué)生獨(dú)立實(shí)驗(yàn)和動(dòng)手實(shí)踐的條件，使學(xué)生的學(xué)習(xí)從被動(dòng)型向主動(dòng)型轉(zhuǎn)變。這些措施不僅鞏固了學(xué)生所學(xué)理論知識(shí)，而且提高了我們的動(dòng)手能力。電力電子技術(shù)課程設(shè)計(jì)與實(shí)驗(yàn)相結(jié)合，將虛擬仿真和硬件實(shí)物設(shè)計(jì)相對(duì)比，有效解決了實(shí)踐教學(xué)和理論教學(xué)相脫節(jié)的問(wèn)題，提高了學(xué)生工程實(shí)踐能力。該工程實(shí)踐改革不僅給學(xué)生提供了積極探索和實(shí)踐的空間，而且提高了學(xué)生的自學(xué)、獨(dú)立工作、解決問(wèn)題的能力。

參考文獻(xiàn):

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

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

［3］陳佩軍，電力電子技術(shù)課程的應(yīng)用型教學(xué)改革探索［J］．廣西:大學(xué)教育，2015，2:161-162

［4］朱海榮，楊奕，王娟等，電力電子技術(shù)課程教學(xué)改革［J］．北京:中國(guó)教育技術(shù)裝備，2013，24:88-89

［5］王卓，王強(qiáng)，曹晶人等，“電力電子技術(shù)”課程教學(xué)改革探討與實(shí)踐［J］．北京:中國(guó)電力教育，2013，11:37-38.

作者:張紅娟 路秀芬 孟海濤 單位:太原理工大學(xué)電氣與動(dòng)力工程學(xué)院