時(shí)間:2023-09-19 18:19:03
序論:好文章的創(chuàng)作是一個(gè)不斷探索和完善的過(guò)程,我們?yōu)槟扑]十篇電力與電子技術(shù)范例,希望它們能助您一臂之力,提升您的閱讀品質(zhì),帶來(lái)更深刻的閱讀感受。
現(xiàn)階段,很多的行業(yè)與領(lǐng)域都涉及到了電力電子技術(shù)的應(yīng)用。全球范圍內(nèi)的經(jīng)濟(jì)模式都逐漸走向信息化發(fā)展方向,這就需要對(duì)傳統(tǒng)的產(chǎn)業(yè)模式進(jìn)行改革,轉(zhuǎn)變?yōu)橐揽扛咝录夹g(shù)的經(jīng)濟(jì)發(fā)展模式,而電力電子技術(shù)在經(jīng)濟(jì)模式轉(zhuǎn)變過(guò)程中是重要的技術(shù)保障。電力電子技術(shù)在不斷的應(yīng)用的過(guò)程中,也在不斷的得到完善與發(fā)展,很多高性能、多功能的元件被不斷的開發(fā)并使用到電力變流設(shè)備運(yùn)行中來(lái)。高性能元件的發(fā)展與使用,很大程度上推動(dòng)了電力電子技術(shù)的進(jìn)步,同時(shí)也推進(jìn)了半導(dǎo)體器件、集成電路、自動(dòng)化技術(shù)以及信息技術(shù)等領(lǐng)域的發(fā)展。所以,電力電子技術(shù)在實(shí)際應(yīng)用中展示出了越來(lái)越多的優(yōu)勢(shì),并逐漸的被廣泛推廣。
1)電力電子技術(shù)在交通設(shè)施中的應(yīng)用。電力電子技術(shù)隨著自身不斷的改革與進(jìn)步,其應(yīng)用范圍也越來(lái)越廣,而電力電子技術(shù)在交通運(yùn)輸中的應(yīng)用尤為廣泛。例如鐵道運(yùn)輸中的電氣機(jī)車,其分為直流機(jī)車與交流機(jī)車兩種,這兩種機(jī)車就是分別對(duì)整流以及變頻裝置的實(shí)際使用。此外,最新開發(fā)的磁懸浮列車,電力電子技術(shù)在其中起著重要的作用,很多的設(shè)備以及元件都需要借助電力電子技術(shù)才可以進(jìn)行正常運(yùn)轉(zhuǎn)。例如,在磁懸浮列車的牽引機(jī)傳動(dòng)過(guò)程中以及輔助電源運(yùn)行過(guò)程中,都需要利用到電力電子技術(shù)。目前所研發(fā)的綠色節(jié)能汽車,就是依靠電力作為汽車運(yùn)行的動(dòng)力。而電力在通過(guò)電機(jī)轉(zhuǎn)化為動(dòng)力的過(guò)程中,也需要電子裝置將電力轉(zhuǎn)換處理,才可以達(dá)到有效控制驅(qū)動(dòng)的效果。船舶以及飛機(jī)等交通工具其電源在使用過(guò)程中差異也非常大,也需要采用電力電子技術(shù)進(jìn)行控制與改進(jìn)。
2)電力電子技術(shù)在家電中的應(yīng)用。越來(lái)越多的家用電器開始應(yīng)用電力電子技術(shù),以更加方便的為人們的生活服務(wù),提高人們生活的質(zhì)量。例如,日常中經(jīng)常用到的洗衣機(jī),通過(guò)應(yīng)用電力電子技術(shù)就能夠?qū)崿F(xiàn)洗衣過(guò)程的自動(dòng)化控制,減少了人力工作,我們僅僅把衣服放置到洗衣機(jī)中,通過(guò)給定制定的操作,就可以借助電力電子技術(shù)的功能實(shí)現(xiàn)我們想要的目的。才出現(xiàn)時(shí)間不長(zhǎng)的洗碗機(jī),其工作原理與洗衣機(jī)相似,都是通過(guò)電力電子技術(shù)來(lái)完成的。空調(diào)也逐漸的向變頻節(jié)能的功能轉(zhuǎn)變,利用電力電子技術(shù)的變頻功能,可以為我們降低近1/3的電能消耗,不僅節(jié)省了日常開銷,也在很大程度上節(jié)約了資源與能源的消耗。電頻熒光照明燈泡同樣要比白熾燈泡擁有更好的節(jié)能性能,其中也是電力電子技術(shù)所應(yīng)用的效果。
3)電力電子技術(shù)在工業(yè)節(jié)能中的應(yīng)用。隨著我國(guó)的社會(huì)經(jīng)濟(jì)不斷發(fā)展,工業(yè)對(duì)于能源以及資源的消耗也在逐漸的增加,特別是對(duì)于電力能源的消耗數(shù)量尤為高。由于電力能源具有性能穩(wěn)定、利用率相對(duì)較高的特點(diǎn),工業(yè)生產(chǎn)中大多都采用電力作為能源的主要來(lái)源,使得電力的消耗隨著經(jīng)濟(jì)的不斷發(fā)展而大幅增加。就目前工業(yè)發(fā)展的大體狀況上來(lái)說(shuō),其用電過(guò)程中依然出現(xiàn)較多不科學(xué)現(xiàn)象,特別是工業(yè)用電效率普遍偏低,使得電力能源大量的浪費(fèi)。隨著我國(guó)可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略的不斷深化與改革,電力能源的節(jié)約使用已成為一個(gè)重大的社會(huì)問(wèn)題,而電力電子技術(shù)可以在很大程度上降低對(duì)于電力能源的消耗。很多的企業(yè)開始逐漸使用電力電子節(jié)能設(shè)備,使得設(shè)備的運(yùn)行更加優(yōu)化,極大提升了電力能源的使用效率。
4)電力電子技術(shù)在發(fā)電站的應(yīng)用。世界能源的短缺促使了人們加快開發(fā)新能源的步伐,我國(guó)也逐漸的重視風(fēng)力發(fā)電以及水力發(fā)電的工程建設(shè),在這些電力設(shè)施建設(shè)與運(yùn)行的過(guò)程中,發(fā)電機(jī)電流頻率的轉(zhuǎn)換是非常關(guān)鍵與重要的技術(shù)。對(duì)于水力發(fā)電來(lái)說(shuō),發(fā)電的功率大小跟水壓頭的大小以及水流量的大小有直接關(guān)系,也在很大程度上影響著發(fā)電機(jī)組的轉(zhuǎn)速改變,為了獲得發(fā)電機(jī)組的最佳運(yùn)轉(zhuǎn)功率,就要借助電力電子技術(shù)來(lái)改變電流的頻率,以達(dá)到改變發(fā)電機(jī)組轉(zhuǎn)速的目的。
中圖分類號(hào):TM714 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼:A 文章編號(hào):1671—7597(2013)041-163-02
1 諧波的產(chǎn)生和影響
1.1 諧波與無(wú)功功率的產(chǎn)生
在用電負(fù)載中,阻感負(fù)載占了很大一部分,阻感負(fù)載要正常的工作就要吸收無(wú)功功率。而這些裝置中交流側(cè)的電流會(huì)因?yàn)槭褂昧讼嗫胤绞蕉鴾笥陔妷?,也就產(chǎn)生了大量的諧波電流。即使一些交流側(cè)電壓電流基本相同的裝置,但是電流波形的畸變,也會(huì)產(chǎn)生諧波電流,導(dǎo)致無(wú)功功率被消耗。
純正弦交流電路中,定義了三種功率,它們的表達(dá)式為(P是有功功率,Q是無(wú)功功率,S是視在功率):
P=UIcosφ
Q= UIsinφ
S=UI
三種功率滿足關(guān)系式:
S2=P2+Q2
有功功率P的表示交流平均功率;視在功率S在工程上表示為電氣設(shè)備功率中設(shè)計(jì)的極限值,它當(dāng)中的額定電流由銅耗和導(dǎo)線的截面積決定;無(wú)功功率表示的則是含有儲(chǔ)能元件的電路中的一種功率互換的幅度,單相電路與三相電路之間又有一些不同。
在非正弦交流電路中,有功功率和視在功率可以分別表示成:
其中,Un和In分別代表基波和諧波中電壓、電流的分別的有效值。
按照純正弦電路的模式,可以給非正弦電路的無(wú)功功率做一個(gè)定義:
在這里,Q雖然反應(yīng)能量的流動(dòng)交換,但卻不體現(xiàn)其的消耗情況。公用電網(wǎng)的電壓,波形穩(wěn)定,畸變很小,而電流的畸變可能卻很大,所以在研究過(guò)程中,可以將各個(gè)功率可以用以下公式表示:
其中,Qf和D分別表示基波電流和諧波電流產(chǎn)生的無(wú)功功率。功率因素可以表示成:
在這個(gè)式子中,u=I1/I是叫波形畸變因數(shù),cosφ1則被稱為位移因數(shù)或功率因數(shù)。
可以看出,功率因數(shù)在非正弦電流電路中除了與基波電流相關(guān),還與諧波大小有關(guān)系。所以,電路中的諧波,會(huì)使得無(wú)功功率增大,從而使功率因數(shù)變低,導(dǎo)致電氣容量的可利用率下滑,從而損害電網(wǎng)。
1.2 諧波對(duì)電網(wǎng)的影響
1)諧波的產(chǎn)生,會(huì)使電網(wǎng)設(shè)備產(chǎn)生附加的損耗,從而降低供配電以及用電設(shè)備的功率。
2)諧波引起的過(guò)電壓、過(guò)電流將會(huì)使變壓器產(chǎn)生過(guò)熱現(xiàn)象,這樣一來(lái),設(shè)備容易老化,使用壽命縮短而且還會(huì)損壞。
3)諧波會(huì)到這繼電保護(hù)裝置的誤操作,是一些測(cè)量?jī)x表失效或測(cè)量不準(zhǔn)確。
4)諧波會(huì)在公用電網(wǎng)中引發(fā)并聯(lián)諧振和串聯(lián)諧振,極易造成安全隱患。
5)諧波的產(chǎn)生,對(duì)近處的通信裝置產(chǎn)生干擾,導(dǎo)致通信質(zhì)量下降,造成一些額外損失。
2 對(duì)諧波抑制技術(shù)的研究
各國(guó)在電力技術(shù)方面都制定了一些法規(guī)或措施來(lái)將諧波抑制控制在允許范圍,對(duì)諧波和諧波電流的合成方法進(jìn)行了明確說(shuō)明,為了滿足這些要求,要采用一些方法來(lái)抑制諧波以及對(duì)無(wú)功功率進(jìn)行補(bǔ)償。
2.1 安裝諧波補(bǔ)償裝置
2.1.1 無(wú)源濾波器
無(wú)源電力濾波器(PPF)在諧波抑制中有很大優(yōu)勢(shì),初期投資比較小,運(yùn)行效率高,它主要利用電子元件的諧振特性,使得電感或電容在阻抗分流回路中形成低阻抗,但體積大,材料消耗多等,也是它的缺點(diǎn)。
2.1.2 有源濾波器
有源濾波器(APF)與無(wú)源濾波器(PPF)相比而言,它能在補(bǔ)償各次諧波的同時(shí),還能調(diào)節(jié)三相不平衡電壓和抑制閃變;并且它能夠?qū)?dòng)態(tài)的諧波進(jìn)行跟蹤補(bǔ)償,達(dá)到自適應(yīng)的效果;濾波特性也不受頻率與阻抗影響。
因?yàn)閮?yōu)勢(shì)明顯,APF技術(shù)也是治理電網(wǎng)污染中的一項(xiàng)關(guān)鍵技術(shù),對(duì)它的研究比較廣泛。根據(jù)使用場(chǎng)合分,可分為有源直流和有源交流兩類;根據(jù)逆變電路儲(chǔ)能元件來(lái)分,分為電流型與電壓型濾波裝置,如圖1所示:a)為電壓型。b)為電流型。
電壓型效率高,可任意并聯(lián)擴(kuò)容,適用于電網(wǎng)級(jí)的諧波補(bǔ)償,且技術(shù)相對(duì)成熟,目前使用廣泛;電流型結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單,性能穩(wěn)定,不適用大容量系統(tǒng)。
通過(guò)接入電網(wǎng)的方式來(lái)分,還可分為串聯(lián)型與并聯(lián)型。并聯(lián)型的APF,主要功能是消除負(fù)載引起的諧波電流,優(yōu)勢(shì)是可以多臺(tái)并聯(lián)使用,適用于多種容量場(chǎng)合;串聯(lián)型APF,是通過(guò)向電網(wǎng)中加入或減去一個(gè)瞬時(shí)電壓,使負(fù)載側(cè)電壓維持一個(gè)純正弦波,這種方式使串聯(lián)型在電壓敏感性負(fù)載中非常適合,但它負(fù)載電流過(guò)大,體積較大,沒有并聯(lián)型使用廣泛。
有源濾波器的控制策略是濾波技術(shù)中最重要的部分,包括直流側(cè)電容電壓控制、輸出電流跟蹤控制,一般來(lái)說(shuō)又可分為開環(huán)控制、閉環(huán)控制,目前主要采用閉環(huán)控制技術(shù),它補(bǔ)償效果較好。
參考文獻(xiàn)
[1]劉玉冰.關(guān)于電力電子技術(shù)與諧波抑制、無(wú)功功率補(bǔ)償技術(shù)的研究[J].科技廣場(chǎng),2007(7):218-221.
電力電子技術(shù)是一門新興的應(yīng)用于電力領(lǐng)域的電子技術(shù)。簡(jiǎn)單的說(shuō),電力電子技術(shù)就是通過(guò)計(jì)算機(jī)技術(shù)將強(qiáng)電和弱電進(jìn)行有效的組合。隨著近年來(lái)經(jīng)濟(jì)飛速發(fā)展,巨大的電力需求與當(dāng)前電力系統(tǒng)電力缺口的矛盾日益顯現(xiàn),使得電力電子技術(shù)在電力系統(tǒng)中的需求相應(yīng)增加,伴隨而來(lái)的是我國(guó)電力電子技術(shù)面臨著寶貴的發(fā)展機(jī)遇。
1 電力電子技術(shù)的發(fā)展
電力電子技術(shù)起始于五十年代末六十年代初的硅整流器件,現(xiàn)代電力電子技術(shù)的發(fā)展方向,是從以低頻技術(shù)處理問(wèn)題為主的傳統(tǒng)電力電子學(xué),向以高頻技術(shù)處理問(wèn)題為主的現(xiàn)代電力電子學(xué)方向轉(zhuǎn)變。其發(fā)展先后經(jīng)歷了整流器時(shí)代、逆變器時(shí)代和變頻器時(shí)代,并促進(jìn)了電力電子技術(shù)在許多新領(lǐng)域的應(yīng)用。八十年代末期和九十年代初期發(fā)展起來(lái)的、以功率MOSFET和IGBT為代表的、集高頻、高壓和大電流于一身的功率半導(dǎo)體復(fù)合器件,表明傳統(tǒng)電力電子技術(shù)已經(jīng)進(jìn)入現(xiàn)代電力電子時(shí)代。目前,電力電子技術(shù)正向著以高頻技術(shù)處理問(wèn)題為主的現(xiàn)代電力電子技術(shù)方向發(fā)展。在實(shí)現(xiàn)高頻技術(shù)的基礎(chǔ)上,更增加了節(jié)能、環(huán)保、自動(dòng)化、自能化等特點(diǎn)。
2 電力電子技術(shù)在電力系統(tǒng)中的應(yīng)用
2.1電力電子技術(shù)在發(fā)電環(huán)節(jié)中的應(yīng)用。主要體現(xiàn)在發(fā)電機(jī)組的勵(lì)磁控制和變頻調(diào)速上。在我國(guó)范圍內(nèi)乃至全球范圍內(nèi)的各個(gè)大型電廠發(fā)電機(jī)組中,運(yùn)用的最為普遍的就是靜止勵(lì)磁系統(tǒng),電力電子技術(shù)的發(fā)展,使電子技術(shù)取代了勵(lì)磁控制中的勵(lì)磁機(jī)環(huán)節(jié),使靜止勵(lì)磁實(shí)現(xiàn)了簡(jiǎn)單的控制構(gòu)造和高性能低成本的運(yùn)作。同時(shí)由于電子技術(shù)代替了勵(lì)磁機(jī)的環(huán)節(jié),使靜止勵(lì)磁能夠?qū)ψ陨磉M(jìn)行迅速有效的調(diào)節(jié),提高電力系統(tǒng)的運(yùn)作效率。電子技術(shù)也應(yīng)用于電廠的風(fēng)機(jī)水泵的變頻調(diào)速上和太陽(yáng)能發(fā)電控制機(jī)組的控制系統(tǒng)中。在電廠的電力生產(chǎn)過(guò)程中,由于發(fā)動(dòng)機(jī)組等設(shè)備對(duì)于發(fā)電量的損耗相對(duì)較大,考慮電力生產(chǎn)中節(jié)約能源的要求。在高壓電和低壓電的轉(zhuǎn)換過(guò)程中,使用風(fēng)機(jī)水泵變頻機(jī)替代原有的變頻器,改變電能轉(zhuǎn)換過(guò)程中耗能大效率低的問(wèn)題。而在太陽(yáng)能發(fā)電的控制系統(tǒng)中,電子技術(shù)的作用尤為突出,太陽(yáng)能作為21世紀(jì)被廣泛重視的新型能源,發(fā)展太陽(yáng)能發(fā)電產(chǎn)業(yè)是整個(gè)國(guó)家乃至全世界的戰(zhàn)略目標(biāo)。然而由于太陽(yáng)能發(fā)電本身的功率過(guò)大,在使用太陽(yáng)能發(fā)電機(jī)組發(fā)電的時(shí)候,需要將生產(chǎn)出來(lái)的電能進(jìn)行轉(zhuǎn)換,這個(gè)時(shí)候就需要大功率的電流轉(zhuǎn)換器。而電子技術(shù)能夠很好的解決這一問(wèn)題。
2.2電力電子技術(shù)在配電過(guò)程中的作用。要使配電系統(tǒng)能夠配送出高質(zhì)量的電力資源,需要在配電過(guò)程中滿足配電頻率、電壓以及在諧波上滿足相應(yīng)的條件,同時(shí),在配電過(guò)程中需要阻止電能的各種不穩(wěn)定的波動(dòng)和影響。這個(gè)過(guò)程中,電力電子技術(shù)作為配電環(huán)節(jié)的質(zhì)量控制部分,以用戶電力技術(shù)和FACTS技術(shù)為實(shí)現(xiàn)形式,通過(guò)在配電線路中增設(shè)電力電子裝置,加強(qiáng)對(duì)與電壓,電流和功率的可控性,調(diào)控電力傳輸。
電力電子技術(shù)是研究采用電力電子器件實(shí)現(xiàn)對(duì)電能的控制和變換的科學(xué),是介于電氣勤務(wù)員三大主要領(lǐng)域—電力,電子和控制之間的交叉學(xué)科,在電力,工業(yè),交通,航空航天等領(lǐng)域具有廣泛的應(yīng)用。電力電子技術(shù)的應(yīng)用已經(jīng)深入到工業(yè)生產(chǎn)和社會(huì)生活的各個(gè)方面,成為傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)和高新技術(shù)領(lǐng)域不可缺少的關(guān)鍵技術(shù),可以有效地節(jié)約能源。
1.我國(guó)電力工業(yè)面臨的挑戰(zhàn)
(1)電力供需矛盾難以根本緩解。按照統(tǒng)計(jì)分析,每個(gè)國(guó)家的人均GDP與人均的能耗有十分密切的相關(guān)關(guān)系。我國(guó)要在下世紀(jì)中葉達(dá)到中等發(fā)達(dá)國(guó)家水平,人均用電水平的增長(zhǎng)是不可避免的。人口增長(zhǎng)和現(xiàn)代化進(jìn)程使用我國(guó)對(duì)電子表力需求不斷增加,按照規(guī)劃,2050年我國(guó)發(fā)電裝機(jī)應(yīng)超過(guò)15億千瓦,比現(xiàn)有的裝機(jī)凈增13億千瓦以上,按常規(guī)格化的發(fā)展模式幾乎不可能達(dá)到這個(gè)目標(biāo),除非尋求新的發(fā)展途徑。
(2)有限資源的制約日趨嚴(yán)重。我國(guó)去年已成為石油進(jìn)口國(guó),不能指望靠石油發(fā)電。水電可發(fā)容量不足3.7億千瓦,在相當(dāng)長(zhǎng)的時(shí)期內(nèi)煤碳仍是主要的一次能源,但燃煤生產(chǎn)的環(huán)境污染的治理是一個(gè)極為困難的問(wèn)題,此外,煤炭基地資源短缺是我國(guó)發(fā)展水電的又一重要制約因素。
(3)對(duì)電網(wǎng)可靠性和電能質(zhì)量要求不斷提高。20世紀(jì)電力系統(tǒng)發(fā)展的特征常以“大機(jī)組、大電網(wǎng)、高電壓”來(lái)描述。近二十年的世界各國(guó)的經(jīng)驗(yàn)表明,在下世紀(jì),這個(gè)趨勢(shì)不會(huì)再繼續(xù)下去,研究表明,機(jī)組的單機(jī)容量和交流輸電電壓等級(jí)的發(fā)展已出現(xiàn)飽和趨勢(shì),單機(jī)容量120MW和電壓等級(jí)800KV已達(dá)到由電網(wǎng)可靠性決定的極限。盡管現(xiàn)代電網(wǎng)的設(shè)計(jì)運(yùn)行技術(shù)近年取得了長(zhǎng)足發(fā)展,但仍不能完全避免大電網(wǎng)的瓦解事故的發(fā)生。近幾年內(nèi),世界上的達(dá)電網(wǎng)事故仍有發(fā)生,有時(shí)還造成了災(zāi)難性的后果。
2.電力電子技術(shù)的發(fā)展概述
(1)整流器時(shí)代。大功率的工業(yè)用電由工頻交流發(fā)電機(jī)提供,但是大約20%的電能是以直流形式消費(fèi)的,其中最典型的電解,牽,直流傳動(dòng)等大三領(lǐng)域。大功率硅整流器能夠高效率地把工頻交流電轉(zhuǎn)變?yōu)橹绷麟?,因此在六十年代和七十年代,大功率硅整流管和晶閘管的開發(fā)與應(yīng)用是以很大發(fā)展,當(dāng)時(shí)國(guó)內(nèi)曾經(jīng)掀起了一股各地大辦硅整流器廠的熱潮,目前全國(guó)大小的制造硅整流器的半導(dǎo)體廠家就是那時(shí)的產(chǎn)物。
(2)變頻器時(shí)代。進(jìn)入八十年代,大規(guī)模和超大規(guī)模集成電路技術(shù)的迅猛發(fā)展,為現(xiàn)代電力電子技術(shù)的發(fā)展奠定了基礎(chǔ),將集成電路技術(shù)的精細(xì)加工技術(shù)和高壓大電流技術(shù)有機(jī)結(jié)合,出現(xiàn)了一批全新的全控制功率器件,首先是功率MOSFET的問(wèn)世,導(dǎo)致了中小功率電源向高頻化發(fā)展,而后絕緣門極雙極晶體管(IGBT)的出現(xiàn),又為大中型功率電源向高頻發(fā)展帶來(lái)機(jī)遇。MOSFET和IGBT的相繼問(wèn)世,是傳統(tǒng)的電力電子向現(xiàn)代電力電子轉(zhuǎn)化的標(biāo)志。據(jù)統(tǒng)計(jì),到1995年底下,功率MOSFET和GTR在功率半導(dǎo)體器件市場(chǎng)上已達(dá)到平分秋色的地步,而用IGBT代替GTR在電力電子領(lǐng)域已成定論,新型器件的發(fā)展不僅為交流電機(jī)變頻調(diào)速提供了較高的頻率,使其性能更加完善可靠,而且僅現(xiàn)代電子技術(shù)不斷向高頻化發(fā)展,為用電設(shè)備的高效節(jié)材節(jié)能,實(shí)現(xiàn)小型輕量化,機(jī)電一體化和智能化提供了重要的技術(shù)基礎(chǔ)。
3.電力電子技術(shù)的應(yīng)用
(1)一般工業(yè)。工業(yè)中大量應(yīng)用各種交直流電動(dòng)機(jī)。直流電動(dòng)機(jī)有良好的調(diào)速性能,給其供電的可控整流電源或直流斬波電源都是電力電子裝置。近年來(lái),由于電力電子變頻技術(shù)的迅速發(fā)展,使得交流電機(jī)的高速速性能可與直流電機(jī)相媲美,交流調(diào)速技術(shù)大量應(yīng)用并占據(jù)主導(dǎo)地位。大至數(shù)千KW的各種軋網(wǎng)機(jī),小到幾百W的數(shù)控機(jī)床的伺服電機(jī),以及礦山牽引等場(chǎng)合都廣泛采用電力電子交流調(diào)速技術(shù),一些對(duì)調(diào)速性能要求不高的大型鼓風(fēng)機(jī)等近年來(lái)也采用了變頻裝置,以達(dá)到節(jié)能的目的。
(2)交通運(yùn)輸。電氣化鐵道中廣泛采用電力電子技術(shù),電氣機(jī)車中的直流機(jī)車中采用整流裝置,交流機(jī)車采用變頻裝置。直流斬波器也廣泛用于鐵道車輛。在未來(lái)的磁懸浮列車中,電力電子技術(shù)更是一項(xiàng)關(guān)鍵技術(shù),除牽引電機(jī)傳動(dòng)外,車輛中的各種輔助電源也都離不開電子技術(shù),電動(dòng)汽車的電機(jī)靠電力電子裝置進(jìn)行電力變換和驅(qū)動(dòng)控制,其蓄電池的充電也離不開電力電子裝置,一臺(tái)高級(jí)汽車中需要許多控制電機(jī),它們也要靠變頻器和斬波器驅(qū)動(dòng)并控制,飛機(jī),船舶需要很多不同要求的電源,因此航空和航海都離不開電力電子技術(shù),如果把電梯也算做交通運(yùn)輸,那么它也需要電力電子技術(shù),以前的電梯大都采用直流調(diào)速系統(tǒng),而近年來(lái)交流變頻器調(diào)速已成為主流。
4.電子電力技術(shù)關(guān)鍵技術(shù)在電力方面的應(yīng)用
(1)智能電網(wǎng)應(yīng)用的關(guān)鍵技術(shù)。采用電子傳感技術(shù),對(duì)電子表網(wǎng)用戶端,電網(wǎng)設(shè)備,電網(wǎng)運(yùn)行狀況進(jìn)行適時(shí)監(jiān)控,確保智能電網(wǎng)穩(wěn)定性與經(jīng)濟(jì)性,以便實(shí)現(xiàn)電力資源最大利用率,增強(qiáng)電網(wǎng)運(yùn)營(yíng)的高效低耗。在智能電網(wǎng)中采用先進(jìn)的電子電力裝置,諸如故障電流限制器,人性化交流輸電設(shè)備,儲(chǔ)能控制裝置,智能保護(hù)設(shè)備等,這些裝置與其它技術(shù)相結(jié)合,保障了智能化電網(wǎng)的可靠性。采用系統(tǒng)控制技術(shù),能夠?qū)﹄娋W(wǎng)故障作出快速診斷并根據(jù)專家系統(tǒng)對(duì)電網(wǎng)診斷結(jié)果給出處理方案,控制系統(tǒng)從電網(wǎng)相關(guān)設(shè)備采集數(shù)據(jù)信息,通過(guò)系統(tǒng)運(yùn)算確定電網(wǎng)的運(yùn)行是否正常,藉此實(shí)現(xiàn)配電,變電自動(dòng)化,繼電的自適應(yīng)保護(hù),電網(wǎng)智能化等功效。
(2)電力系統(tǒng)中的太赫茲技術(shù)。在電力系統(tǒng)中,電纜通常埋于地下,故障查找非常麻煩,采用太赫茲探測(cè)器能夠透射探測(cè)碳板,塑料,沙塵等,還能探測(cè)厚墻,干燥土層等,可以突破傳統(tǒng)探測(cè)技術(shù)的10米極限,目前亟待研制便攜式太赫茲探測(cè)器,可以利用太赫茲波的敏感性查找隨時(shí)查找電纜的損壞情況和無(wú)破損故障。
(3)竊電行為給供電企業(yè)造成了極大的經(jīng)濟(jì)損失。而查處竊電者需要時(shí)間和程序,給竊電者銷毀證據(jù)提供了機(jī)會(huì),使竊電行為難以舉證,供電企業(yè)在證據(jù)不足的情況下,不敢貿(mào)然查處竊電行為,導(dǎo)致竊電行為不能及時(shí)受到懲處,供電企業(yè)查處竊電的技術(shù)不足,不能查處較為隱蔽的竊電手段,導(dǎo)致企業(yè)損失慘重,采用太赫茲技術(shù)進(jìn)行竊電監(jiān)測(cè),可以實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)距離線損監(jiān)控,竊電取證舉證功能,有效防止竊電行為。
5.結(jié)束語(yǔ)
電力電子技術(shù)的應(yīng)用范圍十分廣泛,從人類對(duì)宇宙和大自然的探索,到國(guó)民經(jīng)濟(jì)的各個(gè)領(lǐng)域,再到我們的衣食住行,到處都能感受到電力電子技術(shù)的存在和巨大魅力,這也激發(fā)了一代又一代的學(xué)者和工程技術(shù)人員學(xué)習(xí),研究電力電子技術(shù)并使其飛速發(fā)展,電力電子裝置提供給負(fù)載的是各種不同的直流電源,恒頻交流電源和變頻交流電源,因此也可以說(shuō),電力電子技術(shù)研究的也就是電源技術(shù),電力電子技術(shù)對(duì)節(jié)省電能有重要意義。
【參考文獻(xiàn)】
[1]王鋒,華勝,萬(wàn)浩平.我國(guó)電力電子技術(shù)發(fā)展展望[J].科技廣場(chǎng),2008(8).
一、電力電子技術(shù)
電力電子技術(shù)是建立在電子學(xué)、電工原理和自動(dòng)控制三大學(xué)科上的新興學(xué)科。因它本身是大功率的電技術(shù),又大多是為應(yīng)用強(qiáng)電的工業(yè)服務(wù)的,故常將它歸屬于電工類。電力電子技術(shù)的內(nèi)容主要包括電力電子器件、電力電子電路和電力電子裝置及其系統(tǒng)。電力電子器件以半導(dǎo)體為基本材料,最常用的材料為單晶硅;它的理論基礎(chǔ)為半導(dǎo)體物理學(xué);它的工藝技術(shù)為半導(dǎo)體器件工藝。近代新型電力電子器件中大量應(yīng)用了微電子學(xué)的技術(shù)。通過(guò)電力電子技術(shù)對(duì)電能的處理,使電能的使用達(dá)到合理、高效和節(jié)約,實(shí)現(xiàn)了電能使用最佳化。例如,在節(jié)電方面,針對(duì)風(fēng)機(jī)水泵、電力牽引、軋機(jī)冶煉、輕工造紙、工業(yè)窯爐、感應(yīng)加熱、電焊、化工、電解等14個(gè)方面的調(diào)查,潛在節(jié)電總量相當(dāng)于1990年全國(guó)發(fā)電量的16%,所以推廣應(yīng)用電力電子技術(shù)是節(jié)能的一項(xiàng)戰(zhàn)略措施,一般節(jié)能效果可達(dá)10%-40%,我國(guó)已將許多裝置列入節(jié)能的推廣應(yīng)用項(xiàng)目。
電力電子技術(shù)是計(jì)算技術(shù)在電力系統(tǒng)中的具體實(shí)現(xiàn),隨著電力系統(tǒng)計(jì)算機(jī)化和信息化的水平不斷提高,電力電子技術(shù)在電力系統(tǒng)中的作用也越發(fā)明顯。簡(jiǎn)單的說(shuō),電力電子技術(shù)就是通過(guò)計(jì)算機(jī)技術(shù)將強(qiáng)電和弱電進(jìn)行有效的組合,它是計(jì)算機(jī)應(yīng)用技術(shù)、電子技術(shù)、電路技術(shù)還有電力控制技術(shù)為一體的服務(wù)性的技術(shù)。
二、電力電子技術(shù)與現(xiàn)代建筑的結(jié)合-—智能照明系統(tǒng)
現(xiàn)代建筑中的照明不僅要求能為人們的工作、學(xué)習(xí)、生活提供良好的視察條件,能利用燈具造型和光色協(xié)調(diào)營(yíng)造出具有一定風(fēng)格和美感的室內(nèi)環(huán)境以滿足人們和心理和生理要求,而且還要考慮到管理智能化和操作簡(jiǎn)單化以及靈活適應(yīng)未來(lái)照明布局和控制方式變更要求。一個(gè)優(yōu)秀的智能照明系統(tǒng)有僅可以提升照明環(huán)境的品質(zhì),還必須做到充分利用和節(jié)約能源。相比之下,智能照明系統(tǒng)體現(xiàn)出強(qiáng)大的優(yōu)越性,它在智能建筑中的應(yīng)用會(huì)越來(lái)越廣泛。
1、智能照明系統(tǒng)在現(xiàn)代建筑中的應(yīng)用效果
隨著照明系統(tǒng)應(yīng)用場(chǎng)合的不斷變化,應(yīng)用情況也逐步復(fù)雜和豐富多彩,僅靠簡(jiǎn)單的開關(guān)控制已不能完成所需要的控制,所以要求照明控制也應(yīng)隨之發(fā)展和變化,以滿足實(shí)際應(yīng)用的需要。尤其是計(jì)算機(jī)技術(shù)、計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、各種新型總線技術(shù)和自動(dòng)化技術(shù)的發(fā)展,使得照明控制技術(shù)有了很大的改觀。智能照明系統(tǒng)在現(xiàn)代建筑中的應(yīng)用效果如下:
(1)實(shí)現(xiàn)照明控制智能化
采用智能照明控制系統(tǒng),可以使照明系統(tǒng)工作在全自動(dòng)狀態(tài),系統(tǒng)將按預(yù)先設(shè)定的若干基本狀態(tài)進(jìn)行工作,這些狀態(tài)會(huì)按預(yù)先設(shè)定的時(shí)間相互自動(dòng)地切換。例如,當(dāng)一個(gè)工作日結(jié)束后,系統(tǒng)將自動(dòng)進(jìn)入晚上的工作狀態(tài),自動(dòng)并極其緩慢地調(diào)暗各區(qū)域的燈光,同時(shí)系統(tǒng)的探測(cè)功能也將自動(dòng)生效,將無(wú)人區(qū)域的燈自動(dòng)關(guān)閉,并將有人區(qū)域的燈光調(diào)至最合適的亮度。此外,不可以通過(guò)編程器隨意改變各區(qū)域的光照度,以適應(yīng)各種場(chǎng)合的不同場(chǎng)景要求。
(2)改善工作環(huán)境,提高工作效率
傳統(tǒng)照明控制系統(tǒng)中,配有傳統(tǒng)鎮(zhèn)流器的日光燈以100HZ的頻率閃動(dòng),這種頻閃使工作人員頭腦發(fā)脹、眼睛疲勞,降低了工作效率。而智能照明系統(tǒng)中的可調(diào)光電子鎮(zhèn)流器則工作在很高的頻率(40KHZ-70KHZ),不僅克服了頻閃,而且消除了起輝時(shí)的亮度不穩(wěn)定,在為人們提供健康、舒適環(huán)境的同時(shí),也提高了工作效率。
(3)自動(dòng)調(diào)光,充分利用自然光
智能照明控制系統(tǒng)使用了先進(jìn)的電力電子技術(shù),能對(duì)大多數(shù)燈具(包括白織燈、日光燈、配以特殊鎮(zhèn)流器的鈉燈、水銀燈、霓虹燈等)進(jìn)行智能調(diào)光。智能照明系統(tǒng)中的光電感應(yīng)開關(guān)通過(guò)測(cè)定工作面的照度與設(shè)定比較,來(lái)控制照明開關(guān),這樣可以最大限度地利用自然光,而達(dá)到節(jié)能的目的,也可提供一個(gè)較不受季節(jié)與外部氣候環(huán)境的相對(duì)穩(wěn)定的視覺環(huán)境。一般來(lái)講,越靠近窗自然光照度越高,從而人工照明提供的照度就低,但合成照度應(yīng)維持在設(shè)計(jì)照度值。
(4)提高管理水平,減少維護(hù)費(fèi)用
智能照明控制系統(tǒng),將普通照明人為的開與關(guān)轉(zhuǎn)換成智能化管理,不僅使大樓的管理者能將其高素質(zhì)的管理意識(shí)運(yùn)用于照明控制系統(tǒng)中去,而且同時(shí)將大大減少大樓的運(yùn)行維護(hù)費(fèi)用,并帶來(lái)極大的投資回報(bào)。
2、智能照明系統(tǒng)的組成
智能照明系統(tǒng)是利用先進(jìn)電磁調(diào)壓及電子感應(yīng)技術(shù),對(duì)供電進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控與跟蹤,自動(dòng)平滑地調(diào)節(jié)電路的電壓和電流幅度,改善照明電路中不平衡負(fù)荷所帶來(lái)的額外功耗,提高功率因素,降低燈具和線路的工作溫度,達(dá)到優(yōu)化供電目的照明控制系統(tǒng)。
(1)控制系統(tǒng)中心
一般由服務(wù)器、計(jì)算機(jī)工作站、網(wǎng)絡(luò)控制交換設(shè)備等組成的計(jì)算機(jī)硬件控制系統(tǒng)和由數(shù)據(jù)庫(kù)、控制應(yīng)用軟件等組成的照明控制軟件等兩大部分組成。系統(tǒng)最大的特點(diǎn)是場(chǎng)景控制,在同一室內(nèi)可有多路照明回路,對(duì)每一回路亮度調(diào)整后達(dá)到某種燈光氣氛稱為場(chǎng)景;可預(yù)先設(shè)置不同的場(chǎng)景(營(yíng)造出不同的燈光環(huán)境),切換場(chǎng)景時(shí)的淡入淡出時(shí)間,使燈光柔和變化.時(shí)鐘控制,利用時(shí)鐘控制器,使燈光呈現(xiàn)按每天的日出日落或有時(shí)間規(guī)律的變化.利用各種傳感器及遙控器達(dá)到對(duì)燈光的自動(dòng)控制。
(2)控制信號(hào)人民傳輸系統(tǒng)
通過(guò)控制信號(hào)傳輸系統(tǒng)完成照明網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)中有關(guān)控制信號(hào)和反饋信號(hào)的傳輸,從而完成對(duì)控制區(qū)域內(nèi)的照明設(shè)備進(jìn)行控制。
(3)區(qū)域照明控制
網(wǎng)絡(luò)照明控制系統(tǒng)實(shí)際上是對(duì)一定控制區(qū)域的若干小區(qū)域的照明控制系統(tǒng)(設(shè)備)進(jìn)行聯(lián)網(wǎng)控制,區(qū)域照明控制系統(tǒng)(設(shè)備)是整個(gè)聯(lián)網(wǎng)控制系統(tǒng)的一個(gè)子系統(tǒng),它既可以作為一個(gè)獨(dú)立的控制系統(tǒng)使用,也可以作為聯(lián)網(wǎng)控制系統(tǒng)的終端設(shè)備使用。
(4)燈控設(shè)備
通過(guò)整個(gè)照明控制系統(tǒng)要完成對(duì)每盞燈的控制,燈控設(shè)備安裝在每盞燈上,并可以通過(guò)遠(yuǎn)程控制信號(hào)傳輸單元與照明控制中心通信,從而完成對(duì)每盞燈的有關(guān)控制(如開/關(guān)、調(diào)光控制),并可以通過(guò)照明控制中心對(duì)每盞燈的工作狀態(tài)進(jìn)行有關(guān)監(jiān)控,從而完成對(duì)每盞燈的控制。
三、結(jié)束語(yǔ)
智能照明系統(tǒng)是電力電子技術(shù)與現(xiàn)代建筑有效的結(jié)合,良好的使用效果與社會(huì)、經(jīng)濟(jì)的效應(yīng),推動(dòng)了智能照明的技術(shù)迅速向前發(fā)展,并形成照明發(fā)展的一個(gè)重要趨勢(shì)。隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)、通信技術(shù)、自動(dòng)控制技術(shù)、總線技術(shù)、信號(hào)檢測(cè)技術(shù)和微電子技術(shù)的迅速發(fā)展和相互滲透,照明控制技術(shù)有了很大的發(fā)展,照明進(jìn)入了智能化控制的時(shí)代。實(shí)現(xiàn)照明控制系統(tǒng)智能化的主要目的有兩個(gè):一是可以提高照明系統(tǒng)的控制和管理水平,減少照明系統(tǒng)的維護(hù)成本;二是可以節(jié)約能源,減少照明系統(tǒng)的運(yùn)營(yíng)成本。智能照明由電子計(jì)算機(jī)進(jìn)行控制與管理, 因而開發(fā)照明方面的計(jì)算機(jī)硬件和軟件工作是今后照明設(shè)計(jì)中的一項(xiàng)重要任務(wù)。
參考文獻(xiàn):
電力電子技術(shù)課程具有很強(qiáng)的綜合性和實(shí)踐性,因此在教學(xué)過(guò)程中十分重視對(duì)各種電力電子電路的工作原理及電壓、電流的波形分析,這樣能夠更加深入的理解電力電子器件的開關(guān)特性[3-4]。由于電力電子技術(shù)課程中將包含整流電路、逆變電路、直流-直流變流電路和交流-交流變流電路,同時(shí)又有各種不同負(fù)載分析,如電阻性負(fù)載、阻感性負(fù)載及反電動(dòng)勢(shì)負(fù)載等,在此基礎(chǔ)上又包含相應(yīng)的參數(shù)計(jì)算,如直流電壓、電流平均值、交流電壓、電流有效值等[5-6],因此在該門課程的教學(xué)及學(xué)習(xí)過(guò)程中主要存在如下幾點(diǎn)問(wèn)題:
(1)教學(xué)過(guò)程中由于課時(shí)的限制,教師不能在黑板上手工繪制和講解全部電路波形,而是大量采用幻燈片方式教學(xué),造成學(xué)生不易理解。
(2)學(xué)習(xí)過(guò)程中由于各種變換電路知識(shí)點(diǎn)較多,因此會(huì)讓學(xué)生感覺到電路非常繁瑣,分析非常抽象,并從思想上認(rèn)為課程不好學(xué)。
(3)實(shí)驗(yàn)學(xué)時(shí)不足,使學(xué)生對(duì)電力電子器件性能及電力電子電路的應(yīng)用不能有更為深入的認(rèn)識(shí)。
以上問(wèn)題均反映出教學(xué)手段及教學(xué)設(shè)計(jì)上存在不足,因此本文提出以仿真教學(xué)模式為主,同時(shí)配合傳統(tǒng)黑板手工波形繪制與計(jì)算分析為輔的復(fù)合型教學(xué)模式,不僅可以大大提高教學(xué)效率、教學(xué)效果,同時(shí)可以幫助學(xué)生提高學(xué)習(xí)興趣、增強(qiáng)自主學(xué)習(xí)能力,使得更為深入理解電力電子技術(shù)課程的學(xué)習(xí)內(nèi)容。該種教學(xué)模式的深入開展,對(duì)電力電子技術(shù)課程設(shè)計(jì)、相關(guān)畢業(yè)設(shè)計(jì)以及開放性實(shí)驗(yàn)和創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)是非常有益的。
一、電力電子技術(shù)仿真教學(xué)改革
電力電子技術(shù)課程內(nèi)容量大、知識(shí)點(diǎn)多、既有理論分析又有實(shí)際電路應(yīng)用。以我校自動(dòng)化專業(yè)為例,采用王兆安老師主編的《電力電子技術(shù)》第五版教材,課程內(nèi)容將涉及電力電子器件、電力電子電路(AC-DC整流電路、DC-AC逆變電路、DC-DC直流-直流變流電路、AC-AC交流-交流變流電路)及電路控制技術(shù)(PWM、軟開關(guān)),課時(shí)安排為56學(xué)時(shí),其中8學(xué)時(shí)為實(shí)驗(yàn)教學(xué)。在48學(xué)時(shí)的理論教學(xué)內(nèi)容中,除緒論、習(xí)題課和總復(fù)習(xí)占4學(xué)時(shí)外,電力電子器件占4學(xué)時(shí),電力電子電路占34學(xué)時(shí),PWM控制與軟開關(guān)技術(shù)占6學(xué)時(shí)。由上可見,電力電子電路占理論教學(xué)學(xué)時(shí)的70%,但是該部分的實(shí)際教學(xué)內(nèi)容非常多,以整流電路部分為例,將主要涉及到兩大類(單相整流、三相整流)、四小類(單相半波整流、單相橋式整流、三相半波整流、三相橋式整流)、三種負(fù)載(電阻性、阻感性、反電動(dòng)勢(shì))及多種電路變換形式(如帶續(xù)流二極管),其中每種電路還要分析不同觸發(fā)角(如30度、60度、90度、120度等)控制下的電路工作原理、電壓和電流波形圖(如負(fù)載直流電壓、負(fù)載直流電流、晶閘管承受電壓、晶閘管流過(guò)電流、交流電流等)、電量參數(shù)計(jì)算(如直流平均值、交流有效值)。如此復(fù)雜的電路教學(xué)過(guò)程,若僅靠傳統(tǒng)黑板板書及幻燈片教學(xué)模式進(jìn)行講解,將不能在有限的課時(shí)時(shí)間內(nèi),既完成教學(xué)內(nèi)容,又讓學(xué)生深入理解各種電路的工作過(guò)程,其結(jié)果是學(xué)生沒能抓住電力電子電路學(xué)習(xí)的根本,不具有分析和設(shè)計(jì)電力電子電路的能力。
電力電子技術(shù)的仿真教學(xué)改革就是要改變上述由于教學(xué)內(nèi)容多、課程內(nèi)容復(fù)雜、課時(shí)分配少而帶來(lái)的教學(xué)和學(xué)習(xí)問(wèn)題,其改革的內(nèi)容就是在有效的教學(xué)時(shí)間內(nèi),通過(guò)仿真軟件搭建電力電子電路并進(jìn)行仿真波形分析與工作原理講解的教學(xué)模式,該模式不僅能把教學(xué)基本內(nèi)容講授清楚,同時(shí)能大大提高學(xué)生對(duì)課程教學(xué)重點(diǎn)與教學(xué)難點(diǎn)的理解和把握,達(dá)到事半功倍的效果。
仿真教學(xué)改革中采用MATLAB仿真軟件,其中的電力系統(tǒng)模型庫(kù)包含電源模塊庫(kù)、電器元件模塊庫(kù)、電機(jī)模塊庫(kù)、電力電子元件模塊庫(kù)、連接件模塊庫(kù)、測(cè)量?jī)x器模塊庫(kù)和其他電氣模塊庫(kù)。通過(guò)使用Simulink模塊庫(kù)組成電力電子控制電路,使用電力系統(tǒng)模塊庫(kù)組成電力電子主電路和驅(qū)動(dòng)電路,可以較為容易的分析和設(shè)計(jì)更為復(fù)雜的電力電子電路,可以深入的研究和觀察電力電子電路的動(dòng)態(tài)響應(yīng)和穩(wěn)態(tài)響應(yīng)。
二、仿真教學(xué)過(guò)程實(shí)例分析
由于電力電子技術(shù)課程中的各種電路形式復(fù)雜多樣,因此以三相橋式全控整流電路為例,來(lái)說(shuō)明電力電子技術(shù)的仿真教學(xué)過(guò)程。三相橋式全控整流電路在工業(yè)生產(chǎn)中具有重要位置,大量用于電解、電鍍、直流電機(jī)傳動(dòng)、勵(lì)磁等場(chǎng)合,因此該電路是電力電子技術(shù)課程的重點(diǎn)內(nèi)容。
三相橋式全控整流電路為如上所述教材的3.2.2節(jié)內(nèi)容,主要包括電路原理圖、電阻性負(fù)載、阻感性負(fù)載工作情況三部分內(nèi)容。該節(jié)課程的知識(shí)目標(biāo)定位于掌握三相橋式全控整流電路的組成、特點(diǎn)及應(yīng)用,理解三相橋式全控整流電路的工作原理;能力目標(biāo)定位于能夠根據(jù)電路圖搭建相應(yīng)電路并進(jìn)行測(cè)量,同時(shí)能夠根據(jù)任務(wù)要求開展相關(guān)實(shí)驗(yàn)。該節(jié)課程的仿真教學(xué)過(guò)程中首先讓學(xué)生掌握電路結(jié)構(gòu),然后針對(duì)不同負(fù)載情況下,讓學(xué)生理解工作原理并學(xué)會(huì)波形分析及參數(shù)定量計(jì)算,最后結(jié)合“自動(dòng)控制原理”及“電機(jī)學(xué)”課程相關(guān)內(nèi)容,給出仿真實(shí)驗(yàn)任務(wù),目的讓學(xué)生逐步進(jìn)入狀態(tài),逐步掌握學(xué)習(xí)這門課的方法,下面給出仿真教學(xué)中需要注意的教學(xué)重點(diǎn),其它教學(xué)部分可參考相應(yīng)教材,這里不再贅述。
1.三相橋式全控整流電路結(jié)構(gòu)
該部分首先介紹三相橋式全控整流電路是目前應(yīng)用最廣泛的整流電路,它區(qū)別于單相整流與三相半波整流,具有功率大、直流脈動(dòng)小等優(yōu)點(diǎn),同時(shí)采用幻燈片播放實(shí)際應(yīng)用案例的形式,來(lái)增強(qiáng)學(xué)生對(duì)該部分內(nèi)容的感性認(rèn)識(shí),并提高學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。其次,介紹該電路中包含六個(gè)晶閘管元件,是目前學(xué)習(xí)中器件最多的電路,需要學(xué)生們認(rèn)真理解六個(gè)晶閘管器件的觸發(fā)工作過(guò)程。再次,采用MATLAB仿真軟件搭建三相橋式全控整流電路原理圖,如圖1所示。
搭建的過(guò)程中,一定要強(qiáng)調(diào)以下幾點(diǎn):①晶閘管器件編號(hào)務(wù)必為共陰極組內(nèi)VT1、VT3、VT5,共陽(yáng)極組內(nèi)VT4、VT6、VT2;②晶閘管門極觸發(fā)脈沖順序務(wù)必為VT1-VT6;③晶閘管觸發(fā)脈沖相位間隔60度。
2.帶電阻性負(fù)載情況分析
前面講解完三相橋式全控整流電路搭建后,真正進(jìn)入到電路工作原理、波形分析及定量計(jì)算部分。進(jìn)一步完善上面仿真電路原理圖,將負(fù)載選擇為電阻性負(fù)載,并增加若干示波器觀察點(diǎn),其中三相電源設(shè)置為幅值100V、頻率50Hz,電阻負(fù)載2Ω,仿真參數(shù)設(shè)置為仿真起始時(shí)間0.0s,結(jié)束時(shí)間0.1s,算法選擇ode23tb。
帶電阻性負(fù)載情況下的教學(xué)重點(diǎn)為:①不同觸發(fā)角下的波形分析;②負(fù)載電流的連續(xù)與斷續(xù)分析;③晶閘管的單觸發(fā)脈沖與雙觸發(fā)脈沖形式。其中難點(diǎn)內(nèi)容為連續(xù)與斷續(xù)狀態(tài)下的脈沖形式。
首先通過(guò)仿真詳細(xì)講解30度觸發(fā)角時(shí)的波形情況,要求學(xué)生在給定電源條件下能夠正確理解觸發(fā)脈沖、直流負(fù)載電壓、直流負(fù)載電流、晶閘管承受電壓和交流電源電流的波形,具體如圖2所示。講授過(guò)程中需要注意:①觸發(fā)角的觸發(fā)時(shí)刻,由于三相整流電路的自然換相點(diǎn)對(duì)應(yīng)A相電壓波形的30度位置,因此30度觸發(fā)角情況下的晶閘管VT1觸發(fā)時(shí)刻為60度位置,換算成時(shí)間為0.0033s;②將整個(gè)電源周期分成6段,每段先確定6個(gè)晶閘管的導(dǎo)通與關(guān)斷狀態(tài),再分析其他電量;③特別注意強(qiáng)調(diào)線電壓波形及波形畫法。
然后,利用仿真教學(xué)的優(yōu)勢(shì)進(jìn)一步講解如上教學(xué)重點(diǎn)要求,如圖3所示為60度和90度觸發(fā)角下的晶閘管觸發(fā)脈沖情況和直流輸出電壓波形情況。圖中可以清楚的看到60度觸發(fā)角為負(fù)載電壓和電流連續(xù)與斷續(xù)的臨界點(diǎn),90度觸發(fā)角時(shí)清楚的看到負(fù)載電流為斷續(xù)狀態(tài),同時(shí)各個(gè)觸發(fā)脈沖為保證電流斷續(xù)下正常工作而變成雙觸發(fā)脈沖形式。
為了讓學(xué)生能夠更深入的理解電阻性負(fù)載時(shí)的工作情況,在仿真教學(xué)過(guò)程中,可以采取更小的脈沖角度間隔對(duì)多個(gè)觸發(fā)角進(jìn)行多次仿真,這樣更能深入理解隨著觸發(fā)角的增加,直流負(fù)載電壓不斷降低的過(guò)程。
3.帶阻感性負(fù)載情況分析
當(dāng)三相橋式全控整流電路帶阻感性負(fù)載工作時(shí),其特點(diǎn)就是能保證負(fù)載電流續(xù)流而不出現(xiàn)斷續(xù)的狀態(tài),因此該部分的教學(xué)重點(diǎn)為:①讓學(xué)生能夠清楚的理解整個(gè)移相范圍內(nèi)負(fù)載電流總是連續(xù)的工作狀態(tài);②由于電感的作用,負(fù)載電壓會(huì)出現(xiàn)負(fù)的部分;③大電感狀態(tài)下,負(fù)載電流近似為一條直線。圖4為觸發(fā)角為90度時(shí)三相橋式全控整流電路的波形情況,與圖3中觸發(fā)角為90度情況進(jìn)行對(duì)比,可以清楚的看出阻感性負(fù)載時(shí)的直流負(fù)載電壓波形既有正向波形,又有負(fù)向波形,負(fù)載電流波形始終處于連續(xù)狀態(tài),同時(shí)還可以通過(guò)仿真教學(xué)清楚的展示電感為5mH和200mH時(shí)的直流電流波形,其中5mH時(shí)電流波形脈動(dòng)較大,而200mH時(shí)電流波形脈動(dòng)較小,近似為一條直線,這也充分說(shuō)明當(dāng)電感值為200mH時(shí),感抗相對(duì)于阻抗來(lái)說(shuō)充分大。
4.仿真實(shí)驗(yàn)任務(wù):直流電機(jī)閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)
完成如上規(guī)定的仿真教學(xué)任務(wù)后,可以給學(xué)生布置相應(yīng)的仿真實(shí)驗(yàn)任務(wù),結(jié)合直流電機(jī)原理和閉環(huán)控制原理,安排直流電機(jī)閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)的仿真實(shí)驗(yàn),可以安排在實(shí)驗(yàn)課中完成或課后自行完成。仿真實(shí)驗(yàn)任務(wù)如下:
(1)仿真參數(shù)設(shè)置:仿真起始時(shí)間0.0s,結(jié)束時(shí)間5s,算法選擇ode23tb。
(2)系統(tǒng)要求跟蹤恒值速度給定500r/min。
(3)轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器設(shè)定為比例控制,要求分析不同負(fù)載轉(zhuǎn)矩、不同轉(zhuǎn)速比例調(diào)節(jié)下的電機(jī)電壓、電流和轉(zhuǎn)速波形。
Abstract:In this paper,analysis of the current in the power electronic technology teaching are widespread problems,based on the combination of project curriculum development train of thought.Through the adoption of"project lead,task driving"teaching method can motivate students'learning interest and learning initiative,and further improve the quality of the talent cultivation.
Key words:Work-integrated learning;Power electronics;Project course
《電力電子技術(shù)》是應(yīng)用電子技術(shù)專業(yè)的專業(yè)核心課程,本課程是建立在電工技術(shù)、電子電路的調(diào)試與應(yīng)用、電子產(chǎn)品的檢測(cè)與維修等學(xué)科基礎(chǔ)上的,它橫跨“電子”、“電力”和“控制”三個(gè)領(lǐng)域,主要研究各種電力電子器件,以及由電力電子器件所構(gòu)成的各種電路或變流裝置,以完成對(duì)電能的變換和控制。它運(yùn)用弱電(電子技術(shù))控制強(qiáng)電(電力技術(shù)),是強(qiáng)弱電相結(jié)合的新學(xué)科。
一、《電力電子技術(shù)》的教學(xué)現(xiàn)狀
目前《電力電子技術(shù)》教學(xué)過(guò)程設(shè)計(jì)主要包括以下四個(gè)部分:第一部分為緒論,主要介紹電力電子技術(shù)的基本概念和應(yīng)用領(lǐng)域;第二部分為常用電力電子器件的結(jié)構(gòu)、工作原理及性能;第三部分為四個(gè)典型單元電路,整流、逆變、直流變換和交流變換;第四部分為具體的應(yīng)用實(shí)例,以幫助學(xué)生理解和掌握電力電子技術(shù)的理論及應(yīng)用知識(shí)。在具體的教學(xué)過(guò)程中基本沿用以課堂教學(xué)為主,驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)為輔的教學(xué)模式。這種模式不足之處在于,在課堂教學(xué)中理論與實(shí)踐脫節(jié),學(xué)生尚未接觸過(guò)實(shí)際電路,難以深入理解所學(xué)內(nèi)容的背景、用途,只能被動(dòng)地接受知識(shí),難以激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)興趣;另外驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)教學(xué)也與真實(shí)地實(shí)踐背景脫離,不利于學(xué)生職業(yè)能力的培養(yǎng)。
二、《電力電子技術(shù)》課程開發(fā)與實(shí)施
(一)課程開發(fā)思路
《國(guó)務(wù)院關(guān)于大力發(fā)展職業(yè)教育的決定》明確要求“大力推行工學(xué)結(jié)合、校企合作培養(yǎng)模式”,這說(shuō)明職業(yè)教育的教學(xué)內(nèi)容必須與生產(chǎn)崗位、工作任務(wù)相聯(lián)系,“工學(xué)結(jié)合”模式應(yīng)該成為我國(guó)高等職業(yè)教育基本的人才培養(yǎng)模式,這種模式的目標(biāo)是對(duì)學(xué)生的技能培養(yǎng)應(yīng)滿足企業(yè)的生產(chǎn)與發(fā)展需求。同時(shí)這種“工學(xué)結(jié)合、校企合作培養(yǎng)模式”也為《電力電子技術(shù)》課程的項(xiàng)目開發(fā)指明了思路。
(二)課程內(nèi)容選擇及課程體系構(gòu)建
《電力電子技術(shù)》是為電氣設(shè)備的安裝、調(diào)試與維護(hù)這一崗位服務(wù)的核心課程。通過(guò)對(duì)這一崗位的工作任務(wù)與職業(yè)能力分析,按照基于工作過(guò)程項(xiàng)目課程開發(fā)的理念重新構(gòu)建了知識(shí)體系。在具體的教學(xué)內(nèi)容選擇上,我們選擇源于企業(yè),并經(jīng)過(guò)教學(xué)化處理的典型項(xiàng)目為載體,同時(shí)我們也參照了維修電工、電氣設(shè)備安裝工國(guó)家職業(yè)標(biāo)準(zhǔn),并將其內(nèi)容融入到教學(xué)內(nèi)容中。
在課程內(nèi)容的設(shè)計(jì)上,我們精心選擇了四個(gè)項(xiàng)目為載體,項(xiàng)目的安排是有簡(jiǎn)單到復(fù)雜遞進(jìn)設(shè)計(jì),這也符合學(xué)生的認(rèn)知規(guī)律。具體項(xiàng)目為:項(xiàng)目一、調(diào)光燈安裝與調(diào)試;項(xiàng)目二、三相變頻電源的調(diào)試;項(xiàng)目三、中頻感應(yīng)加熱電源電路調(diào)試;項(xiàng)目四、開關(guān)電源電路調(diào)試。
(三)教學(xué)過(guò)程設(shè)計(jì)
《電力電子技術(shù)》課程教學(xué)過(guò)程中總體上采用“項(xiàng)目引導(dǎo)、任務(wù)驅(qū)動(dòng)”的教學(xué)方法,實(shí)施“教、學(xué)、做”一體化的教學(xué)模式,以學(xué)生為主體,教師主要起組織和引導(dǎo)作用。下面我結(jié)合“項(xiàng)目一、調(diào)光燈安裝與調(diào)試”介紹下主要教學(xué)過(guò)程:
1.項(xiàng)目引入。列舉日常生活中常見的調(diào)光燈,引入本項(xiàng)目,通常采用案例教學(xué)法。
2.任務(wù)布置。本項(xiàng)目需要學(xué)生完成以下任務(wù):
(1)檢測(cè)和選擇晶閘管、雙向晶閘管、可關(guān)斷晶閘管和單結(jié)晶體管等電力電子器件;
(2)分析調(diào)光燈電路的主電路和觸發(fā)電路;
(3)制作和調(diào)試單相半波可控整流電路;
(4)制作單結(jié)晶體管觸發(fā)電路,并用示波器調(diào)試各點(diǎn)的波形,與理論分析計(jì)算對(duì)比。
3.講解示范。教師帶領(lǐng)學(xué)生對(duì)本項(xiàng)目涉及的相關(guān)電路進(jìn)行拆解、觀察、測(cè)試、分析??偨Y(jié)引申出要完成本項(xiàng)目需要掌握的理論知識(shí)點(diǎn),教師對(duì)一些重點(diǎn)、難點(diǎn)內(nèi)容進(jìn)行講解,從而幫助學(xué)生能夠盡快開展工作。
4.小組討論,制定方案。小組間相互討論、相互協(xié)作并根據(jù)任務(wù)要求擬定技術(shù)方案,設(shè)計(jì)電路,教師巡回指導(dǎo),了解學(xué)生參與情況。
5.任務(wù)實(shí)施。根據(jù)方案制定情況,進(jìn)行電路設(shè)計(jì)、制作、安裝及調(diào)試等。
6.檢測(cè)與評(píng)價(jià)。這里的評(píng)價(jià)包括學(xué)生自評(píng)、小組互評(píng)及教師評(píng)價(jià)三個(gè)部分內(nèi)容,充分體現(xiàn)了評(píng)價(jià)主體的多元化。
三、項(xiàng)目課程實(shí)施中注意的問(wèn)題
《電力電子技術(shù)》課程改革取得了一定的成果,但在具體實(shí)施過(guò)程中體現(xiàn)工學(xué)結(jié)合,教、學(xué)、做一體化的教學(xué)模式,也遇到了一些問(wèn)題,針對(duì)出現(xiàn)的問(wèn)題我們也進(jìn)行了深入的思考。
1.工學(xué)結(jié)合,教、學(xué)、做一體化的教學(xué)模式對(duì)教師提出了更高的要求。課程改革前教師基本都是以講授為主,學(xué)生都是被動(dòng)的接受知識(shí)并且學(xué)生所學(xué)知識(shí)與企業(yè)工作嚴(yán)重脫節(jié)。但實(shí)施項(xiàng)目式課程教學(xué),教師要深入學(xué)習(xí),成為該領(lǐng)域的行家、專家。只有這樣才能勝任項(xiàng)目式教學(xué)要求。
2.教、學(xué)、做一體化實(shí)踐教學(xué)場(chǎng)所的建設(shè)?!峨娏﹄娮蛹夹g(shù)》項(xiàng)目式課程實(shí)施教學(xué)場(chǎng)所有特定要求,需具備產(chǎn)品設(shè)計(jì)、制板與加工等條件。同時(shí)還要具備教師講授的條件,如有投影儀和電腦、黑板等。在實(shí)踐場(chǎng)所建設(shè)中我們盡量參照按照企業(yè)實(shí)際的生產(chǎn)環(huán)境,做到學(xué)生情境與工作情境相統(tǒng)一。
3.在考核方法與內(nèi)容上,從理論考核為主轉(zhuǎn)到以實(shí)踐技能考核為主,從結(jié)果考核為主轉(zhuǎn)到以過(guò)程考核為主,從單純的專業(yè)考核,轉(zhuǎn)到專業(yè)知識(shí)、技能與職業(yè)素質(zhì)綜合考核,同時(shí)注重加強(qiáng)過(guò)程考核等。
四、結(jié)束語(yǔ)
《電力電子技術(shù)》課程作為應(yīng)用電子技術(shù)專業(yè)的核心課程,他的重要性是不言而喻的。通過(guò)基于工作過(guò)程的項(xiàng)目課程改革對(duì)于提高學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣與積極性產(chǎn)生了較大作用,更加有利于學(xué)生職業(yè)能力、職業(yè)素質(zhì)的培養(yǎng)。同時(shí)我們也感到要真正實(shí)施好這一改革成果,既需要學(xué)校的投入,也需要教師的艱苦努力和無(wú)私奉獻(xiàn)。我們要積極探索教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)方法和教學(xué)手段的改革,不斷提高人才的培養(yǎng)質(zhì)量。
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DOI:10.16640/ki.37-1222/t.2016.22.146
0 引言
電力電子技術(shù)主要指的是通過(guò)使用相應(yīng)的開關(guān)件來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)電能進(jìn)行有效變換與控制的技術(shù),其出現(xiàn)于上個(gè)世紀(jì)的末期,出現(xiàn)后便得到了較快的發(fā)展,現(xiàn)階段已然成為集電力、控制以及電子三個(gè)方面新型技術(shù)。對(duì)于電氣專業(yè)的學(xué)生來(lái)講,該門課程一方面是重要的基礎(chǔ)性課程,另一方面也具有很強(qiáng)的應(yīng)用性與綜合性的技術(shù)。所以,對(duì)于學(xué)習(xí)電氣、自動(dòng)控制等專業(yè)的學(xué)生來(lái)講,學(xué)習(xí)好該門課程對(duì)于他們今后的學(xué)習(xí)與工作有著很好的促進(jìn)作用。二十一世紀(jì)的到來(lái)使得科技有了飛速的發(fā)展,社會(huì)上對(duì)于學(xué)生也出現(xiàn)了全新的要求。針對(duì)新時(shí)代科學(xué)技術(shù)發(fā)展的特征,高校應(yīng)當(dāng)對(duì)學(xué)習(xí)的課程進(jìn)行改革,這樣才能夠更好的幫助學(xué)生去適應(yīng)社會(huì)。而就《電子電子技術(shù)》課程來(lái)講,需要在教學(xué)理念、教學(xué)方法、教學(xué)手段等方面進(jìn)行改革,增加該門課程的實(shí)驗(yàn),構(gòu)建出更加完善的學(xué)習(xí)體系來(lái)。
1 對(duì)課程內(nèi)容進(jìn)行優(yōu)化調(diào)整
進(jìn)入到新時(shí)代之后,電力電子科技出現(xiàn)了飛速的發(fā)展,一些嶄新的控制技術(shù)與器件相繼問(wèn)世,而在教學(xué)過(guò)程中所使用的課本則過(guò)于陳舊,課本上的知識(shí)具有較大的滯后性,與現(xiàn)階段世界技術(shù)間存在著一定的差距,不利于學(xué)生更好的了解當(dāng)今該門課程的前沿技術(shù)。所以,就需要對(duì)該門課程的內(nèi)容進(jìn)行改革。
第一,傳統(tǒng)的電力電子技術(shù)中主要是以晶閘管為主,通過(guò)使用晶閘管來(lái)完成整流器、交流高壓等工作,不過(guò)該器件在處理相關(guān)直流的一些變換裝置時(shí)則很難達(dá)到要求。在這之后,便出現(xiàn)了以IGBT為主的新器件,新器件的出現(xiàn)便成為了電力電子技術(shù)的核心。所以,在講授課程的時(shí)候不需要再將傳統(tǒng)的晶閘管組成的電路進(jìn)行講解,而是將全新的器件所構(gòu)成的電路進(jìn)行講解,這樣一來(lái),不僅能夠降低學(xué)習(xí)的難度,而且開拓了學(xué)生的視野。
第二點(diǎn),新科技的發(fā)展促進(jìn)了電力電子器件的前進(jìn),特別是功率MOSFET與IGBT的出現(xiàn),已經(jīng)基本了取代了傳統(tǒng)的晶閘管。而這兩種器件快速發(fā)展的重要原因:首先,新器件在開關(guān)頻率上有了很大的提升;其次,這兩種新器件都屬于電壓型控制 ,能夠十分方便的與數(shù)字電路相連接。因此,在教學(xué)的過(guò)程中,需要對(duì)教學(xué)的內(nèi)容進(jìn)行優(yōu)化調(diào)整,將課程的重點(diǎn)放在全新的器件上來(lái),慢慢的淡化現(xiàn)階段已經(jīng)不再使用的器件與控制方法。
2 以全新的方法促進(jìn)學(xué)生學(xué)習(xí)能力的提升
首先,對(duì)于《電力電子技術(shù)》課程來(lái)講,需要在講授課程的基礎(chǔ)上加強(qiáng)課程內(nèi)容與實(shí)際工程的結(jié)合。所以教師在講授課程時(shí),需要對(duì)傳統(tǒng)的方法進(jìn)行改革,將實(shí)際生活中的例子拿到課堂上來(lái),以實(shí)際的操作向?qū)W生進(jìn)行展示,通過(guò)這一方法的進(jìn)行能夠很好的促進(jìn)學(xué)生進(jìn)行求知的欲望,讓他們?cè)趯W(xué)習(xí)的過(guò)程中就能夠了解該門課程在學(xué)習(xí)與工作間的聯(lián)系。
其次,將學(xué)生作為學(xué)習(xí)的主角來(lái)對(duì)待,促進(jìn)學(xué)生積極性的培養(yǎng)。傳統(tǒng)的教學(xué)工作主要體現(xiàn)了教師的位置,在課堂上教師的位置占據(jù)著主導(dǎo)地位,而學(xué)生則僅是被動(dòng)的接受。在新時(shí)代,《電力電子技術(shù)》課程的講授應(yīng)當(dāng)近一步的弱化教師在課堂上所占據(jù)的位置,將學(xué)生作為課堂的主角,根據(jù)教學(xué)的基本內(nèi)容對(duì)教學(xué)方法進(jìn)行深入的改革,引導(dǎo)學(xué)生自主完成電路圖與波形圖的制作。比如可以拿教室中電扇的調(diào)速作為例子,引導(dǎo)學(xué)生根據(jù)這一實(shí)際情況完成調(diào)整功能實(shí)現(xiàn)的思考,讓學(xué)生能夠自主的完成相關(guān)電路與波形圖的制作,并抽出課堂的時(shí)間讓大學(xué)進(jìn)行討論。通過(guò)這種方法的進(jìn)行能夠充分的調(diào)動(dòng)起學(xué)生的積極性,讓每一位同學(xué)都參與到課堂中來(lái)。
最后,可以使用豐富的教學(xué)工具來(lái)完成教學(xué)工作。新時(shí)代為各個(gè)方面都帶來(lái)了巨大的變化,對(duì)于教學(xué)工作來(lái)講,已經(jīng)從傳統(tǒng)的使用黑板發(fā)展到現(xiàn)階段可以使用白板、多媒體等來(lái)實(shí)現(xiàn)。在使用現(xiàn)代化的教學(xué)方法后,可以通過(guò)PPT、FLASH以及視頻向?qū)W生展示電力電子器件。當(dāng)然,也不能一味的只使用多媒體進(jìn)行教學(xué)工作,在使用多媒體進(jìn)行教學(xué)工作的過(guò)程中要重點(diǎn)觀察學(xué)生的學(xué)習(xí)態(tài)度,如果在使用多媒體的時(shí)候?qū)W生的學(xué)習(xí)態(tài)度不高的話,使用多媒體進(jìn)行教學(xué)常常會(huì)出現(xiàn)事倍功半的效果,不利于教學(xué)工作的順利開展。
3 以實(shí)踐的訓(xùn)練達(dá)到促進(jìn)學(xué)生實(shí)踐能力提升的目的
《電力電子技術(shù)》作為重要的專業(yè)基礎(chǔ)課,實(shí)踐訓(xùn)練占據(jù)著很重要的地位。實(shí)踐訓(xùn)練的開展能夠促進(jìn)學(xué)生動(dòng)手能力的提升,讓每一位學(xué)生能夠?qū)⒄n堂上學(xué)習(xí)到的知識(shí)與實(shí)踐相結(jié)合。所以,針對(duì)新時(shí)代的新特點(diǎn),教師應(yīng)當(dāng)對(duì)實(shí)踐訓(xùn)練內(nèi)容進(jìn)行改進(jìn),加強(qiáng)學(xué)生的實(shí)踐動(dòng)手能力。
首先,無(wú)論是理論學(xué)習(xí)還是實(shí)驗(yàn),基礎(chǔ)性的知識(shí)都十分重要。所以在進(jìn)行實(shí)訓(xùn)的時(shí)候,首先應(yīng)當(dāng)帶領(lǐng)學(xué)生完成基礎(chǔ)性的實(shí)驗(yàn),根據(jù)實(shí)訓(xùn)指導(dǎo)書的要求帶領(lǐng)學(xué)生一步步的完成基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn),在這一過(guò)程中,一方面能夠促進(jìn)學(xué)生對(duì)理論知識(shí)的理解,另一方面也能夠讓學(xué)生進(jìn)一步的了解實(shí)驗(yàn)設(shè)備與實(shí)驗(yàn)方法的使用。其次,應(yīng)當(dāng)在基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)的基礎(chǔ)上開設(shè)綜合性與創(chuàng)新性較強(qiáng)的實(shí)驗(yàn)。傳統(tǒng)教學(xué)過(guò)程中在做實(shí)驗(yàn)時(shí)基本上都是讓學(xué)生進(jìn)行驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn),學(xué)生僅需要按照要求一步步的做下去就可以了。而在新時(shí)代背景下,應(yīng)當(dāng)培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新性,提升學(xué)生的主動(dòng)性,在完成基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)的基礎(chǔ)上鼓勵(lì)學(xué)生自己完成實(shí)驗(yàn)的設(shè)定,這樣能夠更好的促進(jìn)學(xué)生能力的提升。最后,應(yīng)當(dāng)緊跟當(dāng)前世界先進(jìn)技術(shù),在課堂上,向?qū)W生介紹現(xiàn)階段世界上電力電子技術(shù)的發(fā)展情況,讓他們能夠了解到當(dāng)今該項(xiàng)技術(shù)的發(fā)展情況,拉近學(xué)生與世界先進(jìn)技術(shù)的距離。
4 總結(jié)
新時(shí)代的到來(lái)對(duì)學(xué)生也提出了新的要求,為了能夠培養(yǎng)新時(shí)代的學(xué)生,針對(duì)《電力電子技術(shù)》課程的特點(diǎn)進(jìn)行改革能夠很好的促進(jìn)該門課程的有效發(fā)展。
參考文獻(xiàn):
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電力電子技術(shù)在全世界范圍都是一個(gè)比較新興的學(xué)科,是新能源并網(wǎng)和電能質(zhì)量研究的關(guān)鍵技術(shù),是發(fā)配電系統(tǒng)的核心,也是電氣類專業(yè)學(xué)生必須掌握的內(nèi)容和技能。電力電子技術(shù)課程教學(xué)內(nèi)容多、信息量大,既涉及電力工程知識(shí)、又涉及電子和計(jì)算機(jī)知識(shí),是理論性和實(shí)踐性非常強(qiáng)的專業(yè)課程。目前,在智能電網(wǎng)、節(jié)能、電磁兼容等方面大量應(yīng)用,要求學(xué)生能根據(jù)千變?nèi)f化的需求和實(shí)踐設(shè)計(jì)解決方案,熟練掌握其非線性的特征及應(yīng)用。
目前電力電子技術(shù)課程實(shí)驗(yàn)教學(xué)大都依托實(shí)驗(yàn)平臺(tái)進(jìn)行,基本上只設(shè)置演示性或驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn),真正動(dòng)手設(shè)計(jì)、搭建、調(diào)試電路的機(jī)會(huì)并不多,限制了學(xué)生動(dòng)手能力和創(chuàng)新能力的培養(yǎng)[1]。
1 傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)存在的問(wèn)題
開展實(shí)驗(yàn),需有相應(yīng)的實(shí)驗(yàn)設(shè)備和實(shí)驗(yàn)平臺(tái)支持,實(shí)驗(yàn)的開設(shè)和設(shè)備的選擇要做到“兩個(gè)結(jié)合”[2]。一方面,實(shí)驗(yàn)要結(jié)合理論知識(shí);另一方面,實(shí)驗(yàn)要結(jié)合工程實(shí)踐,避免和工程實(shí)踐脫節(jié)[3]。但目前高校開設(shè)的電力電子實(shí)驗(yàn)普遍存在著實(shí)驗(yàn)與理論結(jié)合不緊密、實(shí)驗(yàn)與生產(chǎn)實(shí)踐脫節(jié)的問(wèn)題,主要體現(xiàn)在:
(1)傳統(tǒng)的電力電子實(shí)驗(yàn)與實(shí)驗(yàn)平臺(tái)相結(jié)合的問(wèn)題。傳統(tǒng)的電力電子元器件、整流逆變電路等有具體形象[4]、易于被學(xué)生接受,但在實(shí)際應(yīng)用過(guò)程中已基本實(shí)現(xiàn)模塊化封裝。因此實(shí)驗(yàn)平臺(tái)的設(shè)計(jì),既要兼顧傳統(tǒng)元器件的形態(tài),又要突出相關(guān)模塊的應(yīng)用與實(shí)踐。
(2)如何開展電力電子技術(shù)實(shí)驗(yàn),讓學(xué)生從硬、軟件上掌握電力電子技術(shù)的知識(shí)。從硬件平臺(tái)上看,當(dāng)前的實(shí)驗(yàn)只是“靜態(tài)”地向?qū)W生介紹電路工作過(guò)程,而沒有讓學(xué)生參與到電路原件分析、電路拓?fù)浞治龊蛣?dòng)態(tài)工作過(guò)程分析,在仿真與模擬實(shí)驗(yàn)方面更是空白。按照研究的理念,學(xué)生應(yīng)該選擇自己感興趣的問(wèn)題進(jìn)行深度分析,從而形成自己獨(dú)特的研究方法,這需要有良好的實(shí)驗(yàn)平臺(tái)作為支撐。
(3)如何將新技術(shù)融入實(shí)驗(yàn)中。電力電子技術(shù)向著高度的模塊化、集成化以及應(yīng)用多元化的方向發(fā)展。智能電網(wǎng)、節(jié)能、電磁兼容等技術(shù)推動(dòng)著電力電子技術(shù)飛速發(fā)展。因此,實(shí)驗(yàn)平臺(tái)的設(shè)計(jì)應(yīng)比較先進(jìn)而且留有升級(jí)和進(jìn)一步擴(kuò)展的接口。
2 可視靈活的綜合實(shí)驗(yàn)平臺(tái)
在電力電子技術(shù)綜合實(shí)驗(yàn)平臺(tái)建設(shè)之前,我院電力電子實(shí)驗(yàn)室的設(shè)備比較陳舊。針對(duì)該情況,在深入研究電力電子技術(shù)實(shí)現(xiàn)原理和發(fā)展趨勢(shì)的基礎(chǔ)上,考慮到實(shí)驗(yàn)教學(xué)的實(shí)際需要,構(gòu)建了電力電子技術(shù)綜合實(shí)驗(yàn)平臺(tái)。
綜合實(shí)驗(yàn)平臺(tái)主要由PC機(jī)、MCL系列電力電子試驗(yàn)臺(tái)、拓展板、測(cè)量設(shè)備等組成(如圖1所示)。整個(gè)綜合平臺(tái)采用標(biāo)準(zhǔn)化的模塊結(jié)構(gòu),PC機(jī)可通過(guò)數(shù)據(jù)線與實(shí)驗(yàn)臺(tái)相連,PC機(jī)運(yùn)行電力電子技術(shù)實(shí)驗(yàn)管理軟件和EWB仿真軟件。實(shí)驗(yàn)過(guò)程中,學(xué)生可以根據(jù)需要進(jìn)行模塊的自由組合、拓展板設(shè)計(jì)來(lái)完成實(shí)驗(yàn)電路的搭建和調(diào)試。綜合平臺(tái)具有良好的可擴(kuò)展性,可以根據(jù)實(shí)驗(yàn)室建設(shè)規(guī)模靈活地配置實(shí)驗(yàn)臺(tái)的數(shù)目,主要包括:
(1)信號(hào)電源。經(jīng)過(guò)過(guò)流、過(guò)壓、漏電等保護(hù)電路,再分別通過(guò)調(diào)壓、變壓、穩(wěn)壓電路得到的交流可調(diào)電源、多路直流穩(wěn)壓電源及斬波信號(hào)源、逆變信號(hào)源、同步信號(hào)源等,為不同的實(shí)驗(yàn)電路提供不同的電源信號(hào)。
(2)實(shí)驗(yàn)電路部分根據(jù)不同的電力電子器件及不同的電力變換電路。分別設(shè)計(jì)了不同的相對(duì)獨(dú)立的實(shí)驗(yàn)單元掛箱。各實(shí)驗(yàn)單元電路原理清晰、可操作性強(qiáng)、效果直觀。
(3)類型齊全的電力電子元器件,可以進(jìn)行GTR,MOSFET,IGBT,GTO的開關(guān)特性及其驅(qū)動(dòng)電路、緩沖和保護(hù)電路相關(guān)實(shí)驗(yàn)。
(4)直流電動(dòng)機(jī)、發(fā)電機(jī)模塊。在進(jìn)行直流調(diào)速系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)時(shí),除可用常規(guī)的由運(yùn)算放大器構(gòu)成的PID調(diào)節(jié)器進(jìn)行控制外,還可和計(jì)算機(jī)相連,由上位機(jī)進(jìn)行數(shù)字控制,并采集轉(zhuǎn)速曲線和電流反饋信號(hào),通過(guò)計(jì)算機(jī)對(duì)調(diào)速系統(tǒng)的參數(shù)進(jìn)行調(diào)節(jié),對(duì)轉(zhuǎn)速等動(dòng)態(tài)波形進(jìn)行分析。
(5)實(shí)驗(yàn)臺(tái)對(duì)PC以及其他拓展板的各種標(biāo)準(zhǔn)化接口。
(6)數(shù)字儀表、開關(guān)和按鈕等輔助設(shè)備。
綜合實(shí)驗(yàn)平臺(tái)有以下主要特點(diǎn):
(1)設(shè)備齊全,包括常規(guī)的電力電子元器件,配備了電機(jī)、變壓器和電路拓?fù)涞饶P?,還可以在PC機(jī)上自行仿真電路并將虛擬模塊信號(hào)傳送到實(shí)驗(yàn)臺(tái)。學(xué)生可以自行設(shè)計(jì)電路模塊,并使相關(guān)模塊與平臺(tái)相連,提高動(dòng)手能力。
(2)PC機(jī)上可利用EWB等軟件設(shè)計(jì)電力電子技術(shù)課程中的許多電力電子電路仿真實(shí)驗(yàn),如單相/三相晶閘管相控整流電路、電容濾波不可控整流電路、DC-DC升/降壓電路等。
(3)實(shí)現(xiàn)實(shí)驗(yàn)臺(tái)與PC機(jī)、拓展板的標(biāo)準(zhǔn)化數(shù)據(jù)通訊,方便教學(xué)實(shí)驗(yàn),避免以往實(shí)驗(yàn)存在電力電子元器件、電路拓?fù)洳灰仔薷牡膯?wèn)題。
(4)配有各種信號(hào)燈及音響,提醒實(shí)驗(yàn)的學(xué)生注意當(dāng)前的實(shí)驗(yàn)運(yùn)行情況,保證接錯(cuò)線時(shí)不會(huì)損壞平臺(tái),解決了實(shí)驗(yàn)設(shè)備容易損壞而不敢讓學(xué)生動(dòng)手實(shí)驗(yàn)的問(wèn)題。
3 實(shí)驗(yàn)管理
如何進(jìn)行電力電子實(shí)驗(yàn)是難點(diǎn)和重點(diǎn),當(dāng)前的電力電子實(shí)驗(yàn)把重點(diǎn)放在講解理想元器件在理想信號(hào)下的標(biāo)準(zhǔn)工作過(guò)程,僅簡(jiǎn)單地重現(xiàn)了理論課的內(nèi)容,既鍛煉不了學(xué)生的實(shí)驗(yàn)?zāi)芰?,也無(wú)法提高學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性。針對(duì)這種問(wèn)題,應(yīng)用實(shí)驗(yàn)管理軟件,存放著學(xué)生自己設(shè)計(jì)的實(shí)驗(yàn)過(guò)程,可讓學(xué)生自己動(dòng)手參與實(shí)驗(yàn)的設(shè)計(jì)。
將實(shí)驗(yàn)分為驗(yàn)證性、設(shè)計(jì)性、綜合性和創(chuàng)新性4類實(shí)驗(yàn),形成遞進(jìn)的實(shí)驗(yàn)層次。實(shí)驗(yàn)教學(xué)過(guò)程中,根據(jù)學(xué)時(shí)的安排和學(xué)生的實(shí)際能力,選擇其中的模塊進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。學(xué)生根據(jù)自己的情況,從簡(jiǎn)單的實(shí)驗(yàn)開始,逐步提高自己能力。
(1)驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)包括傳統(tǒng)的實(shí)物元器件電路實(shí)驗(yàn)和虛擬儀器實(shí)驗(yàn)。學(xué)生選擇實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目并根據(jù)指導(dǎo)書的內(nèi)容和步驟進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。主要目標(biāo)是掌握各種典型電能變
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換電路的工作原理、波形分析及定量計(jì)算。
(2)設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)是在驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)的內(nèi)容和基礎(chǔ)上,由學(xué)生自行設(shè)計(jì)測(cè)試設(shè)備參數(shù)及其特性。主要目的是掌握故障問(wèn)題的分析和定位,熟悉電力電子學(xué)的諸多問(wèn)題。
(3)綜合性實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)提供按行業(yè)細(xì)分的實(shí)驗(yàn)方向,供學(xué)生選擇,跟蹤教師的各類研究方向并進(jìn)行設(shè)計(jì)。根據(jù)我院的情況,與電力電子技術(shù)應(yīng)用相關(guān)的課題組方向包括高壓直流輸電即保護(hù)控制技術(shù)、電力系統(tǒng)優(yōu)化與控制、高性能電力拖動(dòng)及電能質(zhì)量監(jiān)控、電力電子及控制技術(shù)、電機(jī)及其控制理論。實(shí)現(xiàn)實(shí)驗(yàn)與實(shí)際問(wèn)題的結(jié)合、教學(xué)與研究相結(jié)合。
(4)創(chuàng)新性實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)。實(shí)驗(yàn)室是課程設(shè)計(jì)過(guò)程中實(shí)踐環(huán)節(jié)實(shí)現(xiàn)的地方,配合課程設(shè)計(jì)、大學(xué)生科技創(chuàng)新項(xiàng)目方案,進(jìn)入實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。參考我院相關(guān)教師所中提出的問(wèn)題,進(jìn)行創(chuàng)新性實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)。
4 整體效果分析
針對(duì)電力電子技術(shù)實(shí)驗(yàn)發(fā)展的需要,構(gòu)造了綜合性實(shí)驗(yàn)平臺(tái),該平臺(tái)在包含常規(guī)電力電子實(shí)驗(yàn)的基礎(chǔ)上,提供標(biāo)準(zhǔn)化接口擴(kuò)展實(shí)驗(yàn)。實(shí)驗(yàn)平臺(tái)同時(shí)也向課程設(shè)計(jì)和畢業(yè)設(shè)計(jì)以及學(xué)生研究項(xiàng)目(SRP項(xiàng)目)等實(shí)驗(yàn)開放,克服了以往SRP項(xiàng)目存在因設(shè)備不足導(dǎo)致計(jì)劃無(wú)法驗(yàn)證和實(shí)踐等問(wèn)題。
從電力電子技術(shù)發(fā)展的趨勢(shì)來(lái)看,綜合平臺(tái)的性能還可以進(jìn)一步提高,以更好地滿足教學(xué)和科研需要,形成多層次、立體化的實(shí)驗(yàn)教學(xué)特色。
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論文關(guān)鍵詞:電力電子技術(shù);課程設(shè)計(jì);教學(xué)方法
電力電子技術(shù)始于20世紀(jì)50年代末、60年代初,主要研究電力領(lǐng)域中使用電力電子器件對(duì)電能進(jìn)行高效的變換和控制,是電力、電子、控制三大學(xué)科的交叉學(xué)科。目前,“電力電子技術(shù)”課程已成為我國(guó)高等院校電氣工程與自動(dòng)化類本科專業(yè)最為重要的學(xué)科基礎(chǔ)課之一,教學(xué)內(nèi)容涵蓋電力電子器件、四大類電力變換電路、控制技術(shù)以及電力電子新技術(shù)等多方面知識(shí),理論性和實(shí)用性都非常強(qiáng)。為實(shí)現(xiàn)良好的教學(xué)效果,該課程要求教師能結(jié)合各自學(xué)校的實(shí)際情況合理地設(shè)計(jì)課程,均衡理論和實(shí)驗(yàn)教學(xué)的比例,針對(duì)具體不同的授課內(nèi)容靈活運(yùn)用多種教學(xué)方法和教學(xué)手段,注重激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣,使學(xué)生通過(guò)學(xué)習(xí)掌握相關(guān)的基本概念、基本分析方法等理論知識(shí)并提高他們理論聯(lián)系實(shí)際和分析解決問(wèn)題的實(shí)踐能力。
浙江工業(yè)大學(xué)(以下簡(jiǎn)稱“我?!保半娏﹄娮蛹夹g(shù)”課程是全校電氣工程與自動(dòng)化類本科專業(yè)教學(xué)鏈中一個(gè)承上啟下的重要環(huán)節(jié)。它的前續(xù)課程有“電路原理與實(shí)驗(yàn)”、“模擬電子技術(shù)”、“電機(jī)學(xué)”、“數(shù)字電路與數(shù)字邏輯”、“電氣工程基礎(chǔ)等”,后續(xù)課程有“開關(guān)電源設(shè)計(jì)”、“控制電機(jī)及應(yīng)用”、“現(xiàn)代電氣傳動(dòng)控制技術(shù)”、“DSP原理及應(yīng)用”、“畢業(yè)設(shè)計(jì)”等。多年來(lái),我校在不斷學(xué)習(xí)國(guó)內(nèi)外高校教學(xué)經(jīng)驗(yàn)的同時(shí)不斷實(shí)踐,豐富自身的教學(xué)經(jīng)驗(yàn),積極改革創(chuàng)新,追求高質(zhì)量和高水平的教學(xué)。
本文將主要介紹我校多年來(lái)在電力電子技術(shù)本科生教學(xué)方面所取得的一些實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)以及關(guān)于今后如何繼續(xù)提高教學(xué)質(zhì)量和水平的一些設(shè)想。
一、注重建設(shè)教學(xué)團(tuán)隊(duì)和培養(yǎng)青年教師
在整個(gè)教學(xué)過(guò)程中,教師不但是知識(shí)的教授者、教學(xué)活動(dòng)的組織者,同時(shí)還是學(xué)生學(xué)習(xí)效果的評(píng)估者。優(yōu)秀的教師是保證教學(xué)高質(zhì)量和高水平的關(guān)鍵,他們?yōu)槿藥煴怼⒕哂胸S富的知識(shí)和經(jīng)驗(yàn)、富有愛心,能夠激發(fā)學(xué)生求知的熱情,既教會(huì)學(xué)生學(xué)習(xí)方法,又讓學(xué)生掌握科學(xué)知識(shí)。 我校電力電子技術(shù)本科生教學(xué)團(tuán)隊(duì)自組建以來(lái)一直定期召開會(huì)議討論并解決教學(xué)中遇到的問(wèn)題,交流并總結(jié)教學(xué)經(jīng)驗(yàn),共同開展教學(xué)和科研課題項(xiàng)目,促進(jìn)各成員教師特別是青年教師在業(yè)務(wù)上的進(jìn)步。在培養(yǎng)教學(xué)新生力量上,該教學(xué)團(tuán)隊(duì)引入青年教師導(dǎo)師制度,由多位(副)教授級(jí)的教師擔(dān)任指導(dǎo)教師,對(duì)經(jīng)驗(yàn)尚淺的青年教師進(jìn)行全程、全方位的培訓(xùn),包括寫教案、制作PPT課件、課堂試講、實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)、批改作業(yè)、學(xué)生答疑、擬考試卷、指導(dǎo)畢業(yè)設(shè)計(jì)等。每個(gè)階段,指導(dǎo)教師都會(huì)對(duì)青年教師的表現(xiàn)做出中肯的評(píng)價(jià),幫助他們盡快熟悉業(yè)務(wù)、提高水平。在整個(gè)團(tuán)隊(duì)的關(guān)心下,青年教師成長(zhǎng)很快,在由學(xué)院組織的學(xué)評(píng)教和教學(xué)技能比賽中都取得了良好的成績(jī)。
二、完善適合學(xué)校實(shí)際情況的課程設(shè)計(jì)
三、以學(xué)生為本的教學(xué)活動(dòng)實(shí)踐
在具體實(shí)施電力電子教學(xué)的過(guò)程中,教師激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣,創(chuàng)造良好的互動(dòng)教學(xué)氛圍是非常重要的。這就需要教師以學(xué)生為本結(jié)合具體的授課內(nèi)容靈活運(yùn)用多種教學(xué)方法和教學(xué)手段。
我?!半娏﹄娮蛹夹g(shù)”是“電路原理與實(shí)驗(yàn)”等課程的后續(xù)課程,理論性很強(qiáng)。在教授該課程新知識(shí)點(diǎn)時(shí),若涉及到相關(guān)前續(xù)課程重要的舊知識(shí)點(diǎn),教師會(huì)采用先溫故后知新的教學(xué)方法,通過(guò)學(xué)生回答問(wèn)題的方式復(fù)習(xí)舊知識(shí)點(diǎn),由淺入深幫助學(xué)生進(jìn)入狀態(tài)以便教授新知識(shí)點(diǎn)。比如,在講述變壓器漏感對(duì)整流電路的影響這一節(jié)內(nèi)容的最開始,先溫習(xí)理想變壓器的特性和非理想變壓器的等效電路模型,再把簡(jiǎn)化后的非理想變壓器等效電路模型代入到已學(xué)的整流電路中,然后進(jìn)入正題——分析電路的工作原理。教師在講授電路工作原理時(shí),會(huì)一再?gòu)?qiáng)調(diào)電力電子器件的開關(guān)工作狀態(tài)和電力電子電路的分段線性分析方法這兩個(gè)貫穿整個(gè)課程始終的基本概念和基本方法,并現(xiàn)場(chǎng)指導(dǎo)學(xué)生獨(dú)立完成一部分電路的分析工作,通過(guò)加強(qiáng)學(xué)生的參與感來(lái)促使他們更積極地把外在的基本知識(shí)點(diǎn)轉(zhuǎn)化為內(nèi)在的電路分析能力。
在傳統(tǒng)的口頭講授過(guò)程中,教師會(huì)適當(dāng)?shù)亟柚办o動(dòng)相宜”的PPT課件、具體的實(shí)物教具和靈活的板書等來(lái)提高“電力電子技術(shù)”課程的理論教學(xué)效果。此外,教師還會(huì)適當(dāng)?shù)財(cái)U(kuò)充一些教科書以外的電力電子技術(shù)內(nèi)容,如仿真技術(shù)等。教師利用仿真軟件PSPICE、MATLAB等在課堂上虛擬地實(shí)時(shí)演示電路更真實(shí)的工作過(guò)程,既拓展了學(xué)生的視野又能很形象地解說(shuō)課程中的知識(shí)難點(diǎn),如三相半波可控整流電路中晶閘管的正向耐壓?jiǎn)栴}。電力電子器件的封裝材料及形式多種多樣,性能也不盡相同。為了讓學(xué)生更真實(shí)、更立體地認(rèn)識(shí)電力電子器件,教師除了展示器件照片外還會(huì)提供一些器件的樣品讓學(xué)生親身接觸。關(guān)于教材中重要公式的推導(dǎo),教師會(huì)采用PPT課件與板書相結(jié)合的方式幫助學(xué)生更容易理解和掌握。
“電力電子技術(shù)”課程包含很多基本概念,在講述時(shí)教師會(huì)根據(jù)聽課學(xué)生的實(shí)際英語(yǔ)能力,有意識(shí)地就專業(yè)術(shù)語(yǔ)部分進(jìn)行中英文雙語(yǔ)教學(xué)。這不但能增強(qiáng)學(xué)生的專業(yè)英語(yǔ)水平,而且還可以提高學(xué)生使用中英文關(guān)鍵詞檢索科技文獻(xiàn)的能力,為該課程的后續(xù)課程特別是“畢業(yè)設(shè)計(jì)”的教學(xué)打下良好的基礎(chǔ)。
在“電力電子技術(shù)”的理論教學(xué)過(guò)程中,強(qiáng)調(diào)電力電子技術(shù)對(duì)國(guó)計(jì)民生的重要性是非常必要的。比如,在舉例說(shuō)明電力電子技術(shù)的實(shí)際應(yīng)用時(shí),教師會(huì)盡量多舉些與學(xué)生日常生活以及當(dāng)前社會(huì)熱點(diǎn)相關(guān)的例子(如手機(jī)電池充電器、筆記本電腦電源適配器、未來(lái)的“光源之星”LED照明、節(jié)能環(huán)保的電動(dòng)汽車等)。先拋磚引玉讓學(xué)生有些感性的認(rèn)識(shí),再通過(guò)啟發(fā)性的提問(wèn)鼓勵(lì)學(xué)生積極地去發(fā)現(xiàn)身邊所遇到的科學(xué)技術(shù)。在增加學(xué)生學(xué)習(xí)興趣的同時(shí),提高學(xué)生對(duì)該課程的重視程度。
“電力電子技術(shù)”是一門理論性和實(shí)踐性都很強(qiáng)的課程。為了更好地銜接理論知識(shí)和實(shí)驗(yàn)內(nèi)容,教師在課堂上除了提供電力電子電路的理想波形圖,還會(huì)提供一些電力電子電路的實(shí)際波形圖,讓學(xué)生自己去發(fā)現(xiàn)和思考它們之間的異同。用一連串的疑問(wèn)激發(fā)起學(xué)生的強(qiáng)烈求知欲,令他們更主動(dòng)地去預(yù)習(xí)實(shí)驗(yàn),更認(rèn)真地進(jìn)行實(shí)驗(yàn),并且更努力地去嘗試著尋找答案。比如,反激式電路在電流斷續(xù)工作模式下,由教科書提供的開關(guān)管S兩端電壓的理想波形和在實(shí)驗(yàn)中用示波器觀察到的S兩端電壓的實(shí)際波形在S關(guān)斷的部分是有很大差別的。在理論課堂上,當(dāng)教師同時(shí)給出理論和實(shí)驗(yàn)波形圖加以對(duì)照時(shí),學(xué)生表現(xiàn)出極大的興趣,躍躍欲試地去尋找實(shí)際電路中S兩端電壓在S關(guān)斷時(shí)刻出現(xiàn)阻尼振蕩現(xiàn)象的原因。此時(shí),教師正好因勢(shì)利導(dǎo),鼓勵(lì)他們認(rèn)真地去完成相關(guān)的實(shí)驗(yàn),通過(guò)實(shí)驗(yàn)再結(jié)合已學(xué)理論知識(shí)自主地找出答案。實(shí)踐結(jié)果表明該教學(xué)效果很好。
四、關(guān)于今后教學(xué)的一些設(shè)想
電力電子技術(shù)的發(fā)展日新月異,關(guān)于“電力電子技術(shù)”的教學(xué)也需要與時(shí)俱進(jìn),緊跟潮流,與社會(huì)接軌。目前,在我校采用全英文教學(xué)電力電子技術(shù)的條件還不夠成熟。但是,教師可采用循序漸進(jìn)的方法,從目前以中文為主的雙語(yǔ)授課,到中英文各半的雙語(yǔ)授課,再到以英文為主的雙語(yǔ)授課,最后過(guò)渡到全英文授課。目前,最適合我校的辦法是課程的重要章節(jié)主要采用中文教學(xué),務(wù)必讓學(xué)生掌握必要的基本知識(shí);而次重要章節(jié)則可主要采用英文教學(xué),這對(duì)擴(kuò)展學(xué)生視野很有利。