电力电子磁技术多维度教学方法探索实践_胡斯登.pdf
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1、第 45 卷第 3 期2023 年 6 月电气电子教学学报Journal of Electrical and Electronic EducationVol 45No 3Jun 2023收稿日期:2021-09-03;修回日期:2021-12-02基金项目:国家自然科学基金(面上项目基金)(52177199)第一作者:胡斯登(1984),男,博士,副教授,主要从事电力电子的教学、大容量变换器设计与评估的研究工作,E-mail:husideng zjuedu cn电力电子磁技术多维度教学方法探索实践胡斯登陈瑞文白宇宁俞勇祥徐超炯(浙江大学 电气工程学院,杭州 310027)摘要:随着我国新工科战
2、略趋势时代的开启,探索新的工程教育的中国模式已成为迫在眉睫的使命。根据电力电子技术跨学科的特点,从物理基础、开关频率及开关瞬态的关系等多维度对现有“电力电子”课程磁元件教学方法进行探索与实践。其特点是不拘泥于单一测试数据以及理论课程既定结论,而是进行多角度对比、多途径交叉验证的综合性观察,以培养学生在工程实践中面对复杂问题时的新工科思维能力。关键词:电力电子;磁技术;非理想特性;教学方法探索中图分类号:G426 0文献标识码:A文章编号:1008-0686(2023)03-0135-04Exploration and Practice of Multi dimensional Teaching
3、 Methodfor Power Electronic Magnetic TechnologyHU SidengCHEN uiwenBAI YuningYU YongxiangXU Chaojiong(College of Electric Engineering,Zhejiang University,Hangzhou 310027,China)Abstract:With the opening of the era of new engineering strategy trend in China,it has become an urgent mission for the engi-
4、neering educators to explore a new Chinese model of engineering education Magnetic component is one of the most importantparts of power electronics technology Based on the interdisciplinary characteristics of power electronics technology,this paper ex-plores and practices the teaching methods of mag
5、netic components in the current Power Electronics course from the aspects ofphysical basic knowledge,the relationship between magnetic components and switching transient Its characteristics are not limitedto a single test data and the established theoretical courses,but a comprehensive observation o
6、f multi-angle comparison and multi-way cross verification,eliminating the cognitive blind spot between magnetic components and power transient process It helpsstudents to master the essential laws behind the non-ideal characteristics of magnetic components This exploration of teaching re-form aims t
7、o cultivate students new engineering ability when facing complex problems in practiceKeywords:power electronics;magnetic technology;non-ideal characteristics;teaching methods exploration新工科教学改革的推动力是社会对自主学习、独立思考能力的创新型人才的需求,这就需要更注重对学生自主学习、独立思考解决问题、不断创新的思维能力的培养1 5。电力电子课程技术是融电气技术、电子技术与控制理论、半导体器件等为一体的综合学
8、科。磁元件在电力电子课程电路中起到储能、能量转换、电气隔离等方面的作用,对电力电子装置的体积、效率以及电路工作性能有重要的影响6 8。相比与“电力电子”课程中其他教学内容,由于学生对磁元件中非理想特性如纹波、饱和、损耗、畸变9 10 等缺乏印象与直观理解,最终导致课程教学内容枯燥难懂11 15。采用开设短学期开关电源制作课程进行辅助教学具有一定的改善作用,但课时量要求较多,同时磁元件固有特性分析较少。如何让学生认识磁元件非理想特性的整体性与规律性,综合考虑非线性、易饱和,工作频率与温度特性等方面需求,掌握有效优化与改进方法,成为课堂教学的难点与关键环节。“电力电子”课程磁元件内容的教学改革主要
9、存在以下先决因素:首先应避免价格昂贵的大电流发生系统,通过简易直观的操作,观察与对比磁元件的诸多非理想特性及诱发原因。其次,由于磁元件自身的复杂性,应设计多维度视角引导学生理解以高频化为代表的电力电子装置中磁技术各项内容。本文针对以上问题,结合电力电子技术学科内涵,对现有“电力电子”磁技术课程的教学与实验平台改进方法进行了研究。1基础:磁滞回线的非线性特征展示观察磁滞回线是理解磁芯材料非线性与饱和情况的重要手段,同时可以快速回顾“大学物理”的内容,为新知识的学习做好铺垫。对于铁氧体磁芯,由于需要在强电流条件下才能进入饱和状态。为保证实验的安全性和可操作性,本文利用共模电感磁芯在小电流即饱和的特
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