电力电子技术课程实践教学的改革①

1、    电力电子技术课程实践教学的改革    翁志远 方杰 杜成涛 翁志刚 俞鹤摘           要  为了克服目前电力电子技术课程实践教学环节存在的不足，从培养应用型人才角度研究课程改革的方法。通过电力电子课程实践教学内容的设置和仿真与实践平台的建立，使学生能够综合运用多门课程知识进行工程设计。经过课程实践教学的改革使学生增强专业技能、培养学生掌握科学的研究方法，实现地方应用型本科院校的人才培养目标。关    键   词  电力电子技术;实践教学;

2、教学改革  g642 文献标志码  a    2096-0603（2019）18-0001-03按照建设地方应用型本科院校的指导思想，对于本科人才的培养需要符合区域经济的发展与行业应用。学校对学生的培养不仅要求传授专业的理论知识，还要使学生更多地了解和掌握与专业相关的技术和技能，并且具有一定解决实际问题的能力。电气工程及其自动化专业属电气工程学科，在当今对工业、生活自动化与智能化水平的要求不断提升的前提下，其已经成为十分重要与热门的专业1，2。电力电子技术是电气自动化及相关专业的专业基础课，具有很强的理论性和应用性。随着电力电子技术在电气相关领域的智能化

3、控制中应用越来越广泛，功率器件的开关频率、功率等级等参数的不断提高，要求高校在教学过程中加强实践教学环节的训练3。本文主要从满足工程技术与应用实践角度出发，分析当前很多高校电力电子技术课程教学的现状与存在的问题。从提高学生课程的学习兴趣、培养工程实践能力等方面，提出了电力电子技术课程实践教学环节的改革措施。希望能够通过电力电子技术实践课程教学改革的实践，对电气专业其他专业课程的改革起到一定的示范作用4。一、现状与存在的问题电力电子技术是一门通过功率器件的控制实现电能变换的课程，是涉及电子、自控和电力等技术的新兴交叉学科。随着如今电能产生形式的不断丰富，如光伏、风力、潮汐等新能源发电的不断涌现，

4、使电力电子技术在电气自动化领域的地位得到了很大的提升，同时也对电力电子技术课程教学要求其具有更加良好的效果5，6。现阶段，国内很多高校电子电气相关专业对电力电子技术课程的实践越来越重视，不断改进其教学方法和实践手段。相比之下，很多地方应用型本科高校还存在不小的差距。下面就各个高校电力电子技术课程设计教学过程中可能存在的普遍问题进行分析。（一）课程设计内容与实际应用相脱节随着信息时代的快速发展，电力电子技术的应用更是突飞猛进。老旧的教学思路、教学设计如果不及时更新，很难让学生及时了解、掌握现代电力电子技术的前沿以及重要用途。沿用传统的课程是以“电力电子器件变流电路应用”为知识主线，过分注重课程的

5、完整性和统一性，忽略理论和实践的差异性。理论讲究的是抽象思维，而实践注重实际操作、应用。传统课程内容仅限于课本知识，学生的学习主要以课堂为主，却很少联系实际应用设计。学生即使理论知识学得很扎实，在实际工程应用中却不知如何下手。这些就造成学生动手实践能力欠缺，专业技能得不到提高，进而容易造成学生失去学习兴趣，很难激发学生的学习热情，不利于学生创新能力的培养。（二）实验设备老旧，实验平台教学能力不强目前，很多高校对课程设计只是理论分析或者实验仿真，没有可以设计课程的相关实验平台。很难体现学生实践能力、创新能力、发现问题、分析问题以及解决问题的能力。目前，計算机仿真逐渐受到人们的关注，并引入到教学中

6、，但学生存在软件使用不熟练、模型搭建的问题。同时电力电子仿真中的非线性、数模混合性、器件的适用性及装置的病态性没有很好地解决，因此虚拟实验和教学结合度不高。（三）课程教学相对孤立，不能将电气自动化相关课程结合起来学生不能综合应用所学的专业课程解决实际的电力电子技术问题，如自动控制原理，单片机原理与应用技术等。很多学生在课程学完以后不清楚这门课程在未来实际工作中能够起到什么作用。二、课程实践环节的改革方法为了适应社会科技快速发展的需要，电力电子技术课程实践环节教学改革的重点是加强学生动手实践能力，培养学生综合思考问题的素养，并使其具备一定设计创新能力。由此而来的是，大部分高校都以围绕提高学生动手

7、实践能力、自主创新能力、综合设计能力以及工程应用能力方面作为重点培养方向。在教学中不断修改人才培养方案、调整课程体系内容、减少理论教学内容、加强实践教学环节、采用现代技术教育手段提高教学效果7。（一）优化课程实践教学内容通过优化课程实践教学内容，将工程应用背景和课程体系相结合。凸显该课程在基础课程和专业课程之间衔接的重要性，激发学生的学习兴趣。在实践中突出电力电子技术具备工程应用背景的特点。以联系实际应用为前提，培养学生的工程意识，将理论知识以实践工程的形式展现出来。从而为后期的专业课程做好准备，也为将来从事技术或研发工作打下基础。课程设计教学设置时强调理论和实践的有效结合，通过设计不同工程项

8、目的趣味性和综合性，充分调动学生学习的积极性和创新意识，以达到培养复合型人才的目的。（二）搭建通用的综合实践平台，提升综合实践能力为了使学生灵活运用电力电子技术常用的变换电路，培养具有较强实践能力的应用型人才，在实践环节教学中需要加强实践动手环节。然而，很多高校目前的电力电子实验装置是无法满足这些要求的，所以需要搭建通用的综合实践平台。针对目前电力电子技术应用最为广泛的dc-dc变流电路，建立开放式的电能变换器通用实验平台，课程设计任务书围绕平台来设置。如可以根据直流电机驱动器，开发直流pwm驱动电源开放实验平台，其结构图见图1、图2所示。围绕这个直流电机速度调节实验平台设置实践课题，开展相关

9、的实践课程。通过该开放实验平台，学生可以进行pwm直流电机驱动的设计，实现直流电动机的速度控制。从中熟悉直流电动机的特性，了解交真交变流电路的结构以及pwm调制等控制技术。掌握滤波器、吸收电路、散热等工程技术要求。平台建立以后，可以使学生通过对实际电力电子装置的设计、制作和调试，深化和拓展课程所学知识，提高工程实践能力。（三）实现多课程综合电力电子技术课程不是一门孤立的课程，所以在开设实践课程时，一定要让学生达到多课程综合训练的目的。这样就要求在实践课程实验平台的搭建设时要考虑多学科的融入。如对前面提到的pwm直流电机驱动的设计，在pwm驱动信号的产生可以融入单片机原理与应用的课程，除此之外，

10、直流电机速度闭环控制又涉及自动控制原理课程内容。（四）灵活运用电力电子相关仿真软件，加强理论知识理解目前与电力电子相关学科仿真的软件很多，如simplorer、pspice、saber以及matlab等都是比较常用仿真产品。将这些专业仿真工具的使用融入教学过程当中，能够有效地加深学生对电能变换的理解。仿真教学的内容可以结合以上实践环节实验平台的对象，应用虚拟实验教学软件搭建模型。将仿真的结果与前面实验平台的结果进行比较，加强对电力电子主电路拓扑架构与控制过程的理解。图3、图4为应用simplorer软件建立的全橋逆变电源变换器的仿真模型和输出的波形。（五）结合相关实践活动，培养实践创新能力学生

11、实践创新能力的培养需要在实践活动中锻炼。在课程教学环节以外，对课程内容掌握比较好的学生进行电力电子电源变换和控制相关专业综合的培训。通过积极参加一些创新大赛、学科竞赛等活动来培养学生的专业综合实践能力。三、结论分析目前电力电子技术实践环节在教学过程中的不足，对电力电子技术课程实践教学环节的改革进行了研究。从电力电子课程实践教学内容的设置和实践平台的建立与仿真软件的应用等方面进行改革，使学生能够综合运用多门课程知识进行工程设计，增强了实践能力。通过课程实践教学的改革增强学生的专业技能、培养学生掌握进行科学研究的方法，实现地方应用型本科院校的人才培养目标。参考文献：1王兆安，刘进军.电力电子技术（第5版）m.北京：机械工业出版社，2009.2王晓刚，王佳庆，林婷.“电力电子技术”教学改革的探索j.南京：电气电子教学学报，2007，29（2）：13-15.3陈佩军.电力电子技术课程的应用型教学改革探索j.广西：大学教育，2015（2）：161-162.4朱海荣，杨奕，王娟，等.电力电子技术课程教学改革j.北京：中国教育技术装备，2013（24）：