现代电力电子技术课程教学改革与实践*

王亚芳 郭晓丽 茅靖峰

南通大学电气工程学院 江苏 南通 226019

现代电力电子技术课程综合了电子技术、电力技术和控制技术等内容，是南通大学电气工程及其自动化专业和相关强电专业开设的一门重要专业 基础课程[1]。教学内容多、课时较少、内容更新快是本课程的特点[2]。因此，如何使学生在有限的教学时间里较好地掌握本课程内容，又能最大限度地培养学生的工程实践能力和创新能力，是在教学过程中需要认真研究、逐步解决的一个重大课题。根据多年的教学经验，本文从教学内容、教学方法、教学手段、实践环节等方面对该课程的教学进行研究。

1 优化教学内容

电力电子技术的核心是变流技术，变流技术主要包括整流、逆变、斩波、交流电力变换电路及组合变流电路。要了解变流技术，首先要认识电力电子器件。因此，根据课程的知识体系，将整个课程教学内容分为功率器件、典型电路、具体应用三大模块。

功率器件是变流技术的基础，根据课程学时，对此部分内容进行了调整，晶闸管半控型器件的相关内容被删减，重点讲授基于全控型器件及其驱动电路。典型电路是本课程的主体，着重分析基于全控型器件的直直斩波、逆变和整流3种电路。具体应用能让学生对本课程有一个系统的概念，以新能源发电、交通运输、柔性交流输配电技术等应用领域为背景，讲授电力电子技术在实际工程应用中所需要处理的相关问题。通过优化教学内容，将本课程与前续“电路”“模拟电子技术”“自动控制原理”等相关课程有机结合，培养学生从系统的角度认识和设计电力电子电路的能力。

2 改进教学方法

2.1 教学模式的转变

传统的教学模式采用循序渐进的方式，即从功率器件介绍到典型电路及具体应用。但这种教学模式不容易激发学生学习的兴趣，也很难培养学生自主学习和研究的能力。为此，在教学一开始就通过大量的图片向学生展示电力电子技术在工业生产、新能源发电、交通运输等方面的应用。通过这些生动形象的实例，让学生明白电力电子技术其实与日常生活是紧密结合的，以此调动学生学习的兴趣。

2.2 项目教学法的应用

传统教学方法过多地依赖理论教学，采用以“教师为中心”的注入式教学模式，使学生失去了应有的学习兴趣。因此，结合工科学习的特点，将现代电力电子中的知识内容转化为若干个教学项目，围绕“做项目”的模式组织和展开教学，使学生直接参与项目全过程，极大地提高系统调控能力。

比如，蓄电池充电控制是电力电子变换和控制技术在电源技术中的典型应用。在教学一开始就提出实际问题：如何对蓄电池充电控制？让学生带着问题去思考、去学习，教师在此项目执行的过程中可以适当地加以引导。

1）交流电网对48 V蓄电池进行充电控制，需要用到AC/DC或AC/DC-DC/DC变换器，因此，需要学生掌握典型电路的设计方法，包括开关管、二极管选型，电感、电容参数选取及设计。

2）蓄电池的工作方式有恒流充电、恒压浮充电、均衡充电和放电。常采用恒流和恒压相结合的快速充电方法，需要采用电流内环、电压外环的双闭环控制，即先以恒流充电至预定的电压值，然后改为恒压完成剩余的充电。因此，需要将现代电力电子技术与前期所学的模拟电子技术和自动控制原理等课程有机结合，形成一套完整的知识体系。

3）电路设计后，可以利用MATLAB、Saber等仿真软件对所设计电路进行验证，通过仿真，加强学生对理论知识的理解。

4）设计实验样机，实现所要求的蓄电池充电控制装置，培养学生在知识综合应用、系统设计、工程实践和创新实践等多方面的能力。

2.3 现代化教学手段的利用

现代电力电子技术涉及的电路和波形图多且复杂，可以采用多媒体教学，通过动画演示增强学生对典型电路的感性认识[3]。同时，多媒体授课的信息量大，可以提高教学效率，给学生创造最真实、直接、感性的学习情景。

此外，网络教学可以弥补课内教学学时少的局限，引导学生开展自主性学习[4]。南通大学校Blackboard网络平台提供了与课程相关的丰富的资源，包括教学资源（教学大纲、多媒体课件、实验指导书等文件）、参考资源（学术论文、常用仿真软件、典型应用案例等信息）、复习思考题（作业讲解、自测等系统）。通过此平台，加强学生与教师（学生）之间的交流讨论，创造“教”与“学”互动的网络教学环境。

3 加强实践教学

现代电力电子技术应用性、实践性强，因此有必要加强实践教学，培养学生的动手与创新能力。

3.1 课内实验教学

课内实验是在课堂教学的基础上，进一步巩固理论知识，提高学生的动手能力、解决问题和分析问题的能力。实验项目遵循“理论分析→仿真验证→硬件实验测试→波形数据分析总结”的模式，以此培养学生形成理论联系实际的科学实验作风。

3.2 开放创新实验

现代电力电子技术实践性较强，如果完全依靠课内实验教学是远远不够的。因此，有必要鼓励和支持一些优秀大学生多参加大学生实践创新训练项目和全国大学生电子设计大赛，不断提高他们的创新创业精神和实践能力。

大学生实践创新训练项目是由学生主持，通过团队协作完成一个完整的课题项目。从项目选题、文献搜集、方案制订、可行性分析、仿真验证、实验调试、总结等方面组织学生独立开展工作，均充分发挥了学生的主动性和积极性。

全国大学生电子设计大赛几乎每年都有与现代电力电子技术相关的题目。因此，通过大赛，可以使学生进一步巩固所学知识。与此同时，要在有限的竞赛时间内取得好成绩，学生必须学会“面对问题、分析问题、给出新思路、解决问题”的方法，极大地培养了学生的实践动手和科研创新能力。

4 总结

通过上述教学改革措施，学生在自主学习、创新及工程系统分析能力等方面均得到提高，培养的学生在近年来的挑战杯、电子设计大赛等学科竞赛中均取得良好成绩。当然，教学改革是一项长期而艰巨的工作，需要积极探索教学内容、教学方法、教学手段和实验实践的改革，切实增强教学效果，实现实用型人才培养的整体目标。

[1]陈新,王慧贞,龚春英,等.浅析“电力电子技术”专业课程教学[J].电气电子教学学报,2010(32):48-49,52.

[2]李旭春,王春凤.创新实践教学，提高电力电子技术基础课程教学效果[J].实验技术与管理,2012,29(7):11-13.

[3]王柏.运用多媒体提高数学课堂效益[J].中国教育技术装备,2010(35):79-80.

[4]茅靖峰,顾菊平,王亚芳.基于应用型人才培养的“现代电力电子技术”教学实践研究[J].中国电力教育,2012(33):32-33.