数字环境下“电力电子技术”教学方式的改进

孙 坚，王 强

(三峡大学 电气与新能源学院，湖北 宜昌 443002)

“电力电子技术”课程是电类工程专业的一门重要专业基础课。其教学内容包涵了各类电力电子电路结构、工作原理、波形分析、控制方法、工程应用及参数计算。本文从教学方式上对“电力电子技术”课程进行了改革，以求达到预期的教学效果。

1 媒体教学方式的改进

由于电力电子电路类型多、波形分析和参数计算复杂，如果我们仍采用静态的电路和波形图片，难以达到好的教学效果。为了充分挖掘多媒体教学的优势，本课程组成员开发了电力电子电路Flash动态演示课件。这种课件可直观展示各种参数变化对电路波形图的影响，我们在理论教学中介绍基本单元拓扑电路时，可以通过图1所示的Flash动态演示课件。改变电路电感的参数，观察和分析升压式基本单元电路因电感参数的变化，电感电流随之处于不同的工作状态中。

由图1可见，电路的工作模式亦随着功率管的开断，通过电流的标记清晰的展现出来。如果采用Flash动态演示，电路的工作原理、参数计算和波形分析可以直观的再现，图形和数据说明显得十分生动直观。

图1 升压式电路Flash动态演示图

2 仿真软件在教学中的应用

2.1 仿真教学实例

教学实际中可使用Matlab提供的动态仿真工具Simulink对电子电路系统进行仿真。在Simulink环境中，一个电力系统工具箱含有电力电子器件模块库，它包括了理想开关元器件、绝缘栅极晶体管及附加库等基本模块。下面我们以三相桥式全控整流电路为例说明仿真软件在教学中的应用。

首先建立仿真模型新文件，以存放仿真电路模型;选择电路元器件模块，在仿真窗口的菜单栏上调出模型浏览器，提取合适的模块放在仿真平台上;将电路元器件模块按需要的原理图连接起来。三相桥式全控整流电路仿真图如图2所示。

图2 三相桥式全控整流电路仿真图

仿真图画好后，有必要对电路模型参数进行设置，图2各模型参数设置如下:

(1)三相电源相角差设为120°，相电压峰值200V，f=50Hz。

(2)负载参数设置为R=45Ω，L=1H，C=1nF。

(3)变换器桥设置为默认值。

(4)采用双脉冲触发方式，其参数为f=50Hz，脉宽100ms。

(5)常数模块Constant2触发角设置为0°，开放同步6脉冲触发器。

2.2 仿真结果显示

将常数模块Constant1触发角设置为0°，即把触发角 α改变为 0°。打开仿真参数窗口，选择ade23tb算法，误差设为1e-3，仿真开始时间为0，停止时间为0.02s。点击工具栏上的开始按钮，可得图3(a)所示的仿真结果。当需要观察改变触发角α波形变化时，只需将常数模块Constant1的触发角设置为不同值即可。如将常数模块Constant1触发角设置为60°，即可得图3(b)所示仿真结果。

从图3中可以非常直观的看到三相电源电压/流、触发信号、负载电流/压的波形。

图3 三相桥式全控整流电路仿真结果图

3 结语

本文在充分利用现代教育设备，对“电力电子技术”课程的教学方式进行了改革。其主要改进点是:

(1)通过使用Flash动态演示课件，直观生动的再现电路的动态特性，有利于学生认识电路的动态特性和各种参数变化对电路波形图的影响。

(2)利用Matlab电力系统工具箱对电力电子电路进行仿真分析，只需把相关模块拖入仿真平台，设置模块参数便可得出现象生动的仿真结果，有利于摆脱课堂学时少的制约。

［1］ 刘晓兰，王东署.电力电子技术课程的教学方法改革与实践，北京:中国科教创新导刊［J］，2010(28):206

［2］ 李久胜，王明彦，孙铁成等.研究型大学中电力电子技术基础课程改革，南京:电气电子教学学报［J］，2010(32):79 ～82

［3］ 王莉，龚春英，谢少军.基于Flash MX电力电子技术教学软件开发.西安:电力电子技术［J］，2007Vol29(4):66 ～62