《电力电子技术》全方位实践教学.pdf
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1、 电力电子技术 全方位实践教学陈新河, 等 电力电子技术全方位实践教学 陈新河 ,杨汉生 ,周波 ( 巢湖学院电子工程与电气自动化学院 安徽巢湖,2 3 8 0 0 0 ) ( 黑龙江科技大学计算机与信息工程 学院 黑龙江哈 尔滨,1 5 0 0 2 2 ) 摘要:电力电子技术是一门具有很强的专业性、 应用性和实践性的课程。为培养出符合社会需求的具有专业技能的创 新型实践人才, 通过理论教学内容的实践化调整、 实践教学方式的电子仿真化引入、 硬件实验教学的细化和渐进化实施、 课程 设计和电子创新的实践化延伸和升华, 使电力电子技术课程的实践教学全方位开展。实践结果证明, 电力电子技术的实践教
2、学, 不仅加深了学生电力电子技术理论知识的修养, 培养了学生利用电力电子技术知识分析问题、 解决问题的能力, 更提高了 学生了的创新能力和实际动手能力。 关键词:电力电子; 实验教学; 电子仿真; 创新实践 D OI 编码 :1 0 1 4 0 1 6 6 c n k i 1 0 0 1 9 2 2 7 2 0 1 5 0 3 1 8 6 Abs In陡 P o we r a n d e l e c t r o n i c t e c h n o l o g y h a s s tr o n g s p e c i a l i t y , p r a c t i c a b i l i ty
3、a n d p r a c t i c a l n e s s T o me e t t h e s o c i a l n e e d o f p r o f e s s i o n a l o f i n n o v ati o n a n d p r a c t i c e , t h e t e a c h i n g r e f o r m o f t h e c o u r s e we r e b e e n c a r r i e d o u t i n ma n y a s p e c t s , s u c h a s m a k i n g t h e o r y t e
4、 a c h i n g fi r ml y c o n t e c t wi th p r a c t i c e ; u s i n g e l e c t r o n i c s i mu l a t i o n s o ft wa r e h e l p p r a c ti c e t e a c h i n g ; d i v i d i n g m a t e r i a l e x p e r i me n t s i n t o b a s i c e x p e r i me n t s ,c o mp r e h e n s i v e e x p e r i me nt
5、s a n d e x p l o r a t o r y e x p e r i me n t s t o e a s y o p e r a t e f r o m s i mp l e t o c o p l e x ; an d e x t e n d i n g the p r a c t i c t e a c h i n g i n t o c u r r i c u l u m d e s i g n a n d e l e c t r o n i c i n n o v a t i o n p r a c t i c e t o e l e v a t e i n n o v
6、 a t i v e a b i l i t y an d p r a c t i c a l s k i l l s o f s t u - d e n t s T h e p r a c t i c e r e s u l t s p r o v e s t h a t t h e r e f o r m e n h a n c e the s t u d e n t s t h e o r e ti c a l k n o wl e d g e , c u l t i v a t e t h e s tud e n t s a b i l i ty i n p r o b l e m a
7、 n a l y s i s a n d p r o b l e m s o l v i n g , b u t a l s o i mp r o v e i n n o v a t o ry a n d p r a c t i c a l a b i l i ty o f s t u d e n t s K w砌 s :Po we r E l e c t r i n i c s ; E x p e ri me nt T e a c h i n g ;El e c t r o n i c S i mu l a t i o n ; I n n o v a t i o n P r a c t i
8、c e 中图分类号 :G6 2 0 0 文献标识码 :A 文章编号:1 0 0 1 9 2 2 7( 2 0 1 5 J 0 3 - 0 1 8 6 - 0 4 0 引言 电力电子技术是电气工程、控制科学与工程等工科专业的 一 门专业必修课12 ,是利用电力电子器件对电能进行转换和控 制的一门科学 ,是对 国家的工业 自动化 、交通运输 、城市供 电、节能 、环保治理等方面有巨大的推动力n 的一种生产力。 电力电子技术实践教学是电力电子技术教学的重要组成部分。 该实践教学可以巩固电力电子技术的理论知识 ,培养学生的实 践动手能力和分析问题 、解决问题的能力,为社会提供理论扎 实,实践丰富的创新
9、型人才。 传统的电力电子技术实践教学基本通过实验教学完成 ,实 践教学形式单一 ;而且实验教学多采用实验台插接线的模式 完,学生对试验台内部电路和接线缺乏感性认识 ,致使理论难 以联系实践、出现误操作、对出现的问题不能进行正确的分析 和解决。因此,如何真正有效的利用起电力电子技术的实践教 学环节,使理论与实践相结合,培养和丰富实践动手能力,为 社会培养实践应用型人才是我们这些教师值得深思和探讨的 问题。 当前已经有文献探讨电力电子技术的教改问题 ,但这些 文献中往往只在某一方面对电力电子技术课程进行教学改革 , 如文献 3 】 和文献 6 】 中讨论了构建电力电子技术实践创新平台来 进行试验改
10、革,文献 7 中提出了通过要求实验前预习、实验时 收稿 日期: 2 0 1 5 一 O 卜l 8 基金项目: 安徽高校省级科学研究2 0 1 2 年度项目( K J 2 0 1 2 B 1 1 3 ) 作者 简介 :陈新 河 ,男,讲师 ,硕 士,主要研 究方 向为电力 电子 技术及教学 。三维重建。 】 8 6 认真、实验后总结的方法来提高试验教学效果 ,总体来说都没 有真正对电力电子技术课程进行全方位的实践性教学改革。本 文提出 了 “ 一基础 、两方 面、三途径 ”的电力 电子技术实践教 学方案,也即也电力电子技术理论教学为实践教学的基础 ;具 体电力 电子技术实践教学方式包含软件仿真和
11、硬件实践两方 面;其中电力电子技术的硬件实践教学通过课堂实验、课程设 计和电子创新三个途径来开展。 1 理论教学 实践教学的基础 任何的实践都需要理论进行指导,电力电子技术的实践教 学也是这样。离开了电力电子技术知识理论的指导。电力电子 技术实践就是无源之水而无从谈起 ,电力电子技术实践的操作 就是无头之蝇而胡乱操作一气 ,电力电子技术实践的效果就是 无的之矢而无从验证。因此 ,要开展好实践教学,首先要重视 理论教学 ,以理论教学为基 础。 电力电子技术课程的基本内容包含了电能的四大变换技术 和两种控制技术 ,这些内容因为教材编写早或者教材编写周 期长,而与当前的实际有些脱节 ,教材编者考虑到
12、教学学时或 本科层次教学水平的需要 ,而将一些教学内容删略。为了配合 实践教学的需要,理论教学开展需要: 1 1 教 学内容的调整 在理论教学中,电力电子器件主要介绍当前主导的全控型 器件,着重介绍 B J T、MO S F E T、I G B T 等器件原理 、特性、参 数及选择,其他知识快速带过;电能的四大变换技术着重分析 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m 自动化与仪器仪表F 2 o 1 5 年3 期( 总第 1 8 5 期) 电路原理和波形图,同时也介绍它们常用的集成模块和驱动控 制集成 ( 如E XB 8 4 0 系列 、I R 2 1 1 0系列 、P
13、I M模块和 I P M模块 等) ,为实践提供方便;控制技术上将相控和斩控置于同等的 重要地位 ,特别要补充教材斩控相对较薄弱的内容。 1 2 教学过程联 系实际 教学过程通过联系实际事物 ( 如电子调光灯 ,电子调速 器 ,变频空调 ,电磁炉的微波加热,手机移动电源的斩控) , 让学生知道知识的实际存在和价值,提高学生的学习热情;同 时教学中多提出实际问题 ( 如怎样利用单相交流来驱动三相交 流电机 ,怎样将废旧电池中的残余电能回收等) ,引发学生利 用课程知识来解决现实问题,培养学生的思维力和创造力。 1 3 教 学过程 的延伸 课堂教学之余 ,通过为学生推荐电力电子技术相关网站、 Q
14、Q群和论坛等网络资源 ( 如电力 电子技术论坛 :h t t p : b b s p - e - c h i n a c o m ;电力电子技术研究:W W W c h i n a p e r i c o m;电力 电子技术杂志:h t t p : w w w d l d z j s c o m x x ) ,使学生能融入 电力 电子技术的大社团中,并积极参与其中,了解电力电子技术发 展的前沿和动态,知道其新产品、新技术和新方法。 2 电子仿真实践教学的软实现 电子仿真具有运行成本低、操作可控性高,实验结果精度 高、实验重复性好和整体实验效果高等优点,已经被广泛应用 于电子产品的设计和分析过程
15、中。将电子仿真引入电力电子技 术的实践教学中,不仅能降低实验设备的投入,防止出现大规 模的电力电子器件的故障损坏 ,避免因为电子元器件的参数差 异造成实验结果的分散 ,而且能大量压缩实验时间的同时提高 学生的实践能力 ,顺应了学校课程改革的要求。因此,电力电 子技术实践的软件实现方法是当前众多教育者的共同选择,也 是电力电子技术实验改革的一个重要方面。 当 前 能被 用 于 电力 电子技 术 的仿 真 软件 很 多 ,如 P S P I CE、 AL T I UM DE S I GNE R、P ROT E US 、P OW ERS I M、 MA T L A B S i m u l i n k
16、 、 MU L T I S I M 等 。这些众多 的软件 中推荐使 用 P R O T E U S ,因为 该软件 中的元件 模型完 备 , 自带仿真 实例 多 ,仿真实验 的软仪器仪表齐全 ,更重要的是该软件教学参考 书多,而且在多门课程中已经被利用,这样学生使用容易上 手,学习后使用的频率高,软件通用性好。 为保证 电子仿真在电力电子技术实践教学中获得最大实 效,首先是保证学生要会用仿真软件 ,其次适当的场合充分使 用,最后恰当体现电子仿真在实践教学成绩中的分量。通过学 生课前 自学仿真软件 ,教师课堂实例演示保证学生对软件使用 方法的掌握;通过将电子仿真用于课堂理论知识的验证、课后 习
17、题的解答、硬件实验的课前预演和课程设计的理论验证,使 电子仿真的优势发挥到极致 ;通过将电子仿真纳入平时作业的 考核范围、实验的考核一部分和课程设计的评判标准之一,使 电子仿真真正成为电力电子技术实践教学的重要组成部分。 3 硬件实验 实验教学的基本和 主体 电力电子技术的仿真虽然具有优点 ,但见不到电子元件的 实物,没有动手进行实际电路的连接 ,运行的效果也只是虚拟 显示,其操作只是实际硬件实验的软件演练。只有通过电力电 子技术硬件实验才能让学生真实体会真实硬件元件的存在、硬 件电路的连接、实物的运行状态和结果 ,所有硬件实物实验才 是电力电子技术实践教学的主体和最基本的组成部分。为逐阶 段
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