民办高校电力电子技术教学改革与探讨

曹建平

摘 要 电力电子技术是电气工程及其自动化专业非常重要的一门专业基础课。为了增强学生学习效果，提高教学质量，结合学生和课程本身的特点，从备好课、调整教学内容、引入工程实例、应用计算机仿真软件及实践改革等方面进行详细阐述。实践表明，学生的学习积极性有了很大提高，教学效果较好。

关键词 民办高校；电力电子技术；计算机仿真软件

中图分类号：G642.0 文献标识码：B

文章编号：1671-489X（2017）10-0096-02

Teaching Reform and Practice of Power Electronics in Private Colleges//CAO Jianping

Abstract Power Electronics is a very important professional basic course of electrical engineering. Considering the characteristics of Power Electronics course and students， a detailed discussion about making preparation before class， adjusting the teaching content， intro-

ducing of projects， applying computer simulation software and prac-tical reform is made in order to enhance students learning effectively and improve teaching quality. The practice shows that students enthusiasm and teaching efficiency have been greatly improved.

Key words private college； power electronics； computer simulation software

1 前言

电力电子技术作为电气工程及其自动化和自动化专业的一门专业基础课，由电子学、电力学及控制技术三门学科交叉而成[1-2]，因此，该课程综合性强、学习难度大，需要教师和学生双方努力配合，才会有较好的教学效果。

2 民办高校电力电子技术理论教学现状

电力电子技术理论综合性强，需要学生有扎实的模拟电子技术、电路及控制理论等知识储备。而对于民办高校的学生，模拟电子技术、电路及控制理论都不是容易的课程，普遍学习起来较吃力，在这种情形下再学习电力电子技术这门课程就会胆怯，没有学好这门课的信心。另外，该课程教学内容多、课时少、更新快，以武昌首义学院为例，电力电子技术总课时为48，其中实验学时为12，因此，在短学时内掌握好这门课程，学生有一定的困难。

3 电力电子技术理论教学的改革

做好课前教学设计 要讲好一门课程，教师课前必须有充分的准备，即备好课。而备课不仅仅是对教材的熟悉、写教案，同时也要知学生、知教法。因此，教师需要根据教学内容和学生特点，在课前做好教学设计，将教学过程中各个环节写出来。如讲晶闸管的结构与工作原理，教学设计包括教学目标、教学重点难点、教学过程，而教学过程又分复习旧知、新课导入、新课讲解、例题巩固、课后小结与思考等环节，在每个环节中对学生都设有提问，如复习旧知环节中，让学生回顾回答：二极管的结构是怎样的？工作原理如何？PN结的特性是怎样的？通过这些问题的回答，调动学生的学习积极性，巩固已学的知识，并为新课要用到的相关概念做铺垫。其他环节同样可通过精心的设计来完成。

调整教学内容 上述已提到电力电子技术是由电子学、电力学及控制技术三门学科交叉而成，它需要模拟电子技术、电路及控制理论等较难学课程的知识储备，特别是模拟电子技术这门课程，普遍学生感觉学习吃力。而在电力电子技术中，电力电子器件章节涉及模拟电子技术的知识较多，如PN结的特性、多子少子的移动、器件动态参数中开通时间、关断参数的分析等，分析起来耗时长，学生难理解。因此，在讲此章节时，可以简化这些知识点的讲解，着重讲器件的开通和关断的条件、一些重要的参数（如器件的额定电压和额定电流）。学生掌握这些较易理解的内容，不影响后续章节的学习，对于其他不讲或简讲的内容，以后如果用到，可查器件的参数表。

随着电力电子器件的发展，全控型器件已处于核心地位，因此，由全控器件构成的相关电路，如电压型逆变电路、直流斩波电路等应作为教学的重点。但武昌首义学院选用的刘进军、王兆安老师的第五版《电力电子技术》，教材中对于由半控型器件晶闸管组成的整流电路介绍篇幅仍较多，因此在讲解时可对第三章内容进行适当删减，着重讲解单相桥式整流电路和三相桥式整流电路，其他形式的整流电路不讲。第四章逆变电路，包括电压型逆变电路和电流型逆变电路，那么結合实际可着重讲解电压型逆变电路，同时加入PWM技术，对于电流型逆变电路学生可自学。由于对电力电子技术课程学时进行了删减，开展了“开关电源”课程，因此在第五章直流斩波电路，可以只详细讲解降压升压斩波电路，对其他内容可不讲。

对电力电子技术课程，本校实行必讲、选讲、学生自学相结合，机动调节课程内容，在有限的学时内，学生最大限度地掌握该课程。

引入工程实例 电力电子技术是一门专业基础性强且与生产实际紧密结合的课程[3]，它在交通运输、电力系统、计算机系统及新能源发电等领域应用十分广泛，结合民办高校培养应用型人才的特点，因此在教学时不仅要注重理论的讲解，同时要引入工程实例。刘进军、王兆安老师的第五版《电力电子技术》教材中，理论分析较多，例题偏少，且例题都是服务理论，与实际应用联系不紧密，无法让学生与电力电子技术工程应用相结合。因此在上课时，可多查阅资料，引入与理论相关的工程实例，既能强化学生的理论，又能培养学生的工程意识。如在讲单相桥式整流电路时，可引入例题：有一转差离合器的励磁绕组，其直流电阻为45 Ω，希望在0～90 V范围内可调，采用单相桥式可控整流电路，有电网直接供电，电源电压为220 V，试对晶闸管进行选型[4]。endprint

除了在课堂讲解理论时引入相关工程实例，同时课后布置与课堂理论相关的应用思考。如在第五章直流斩波电路中，引入课后思考：某一开关电源，输入为12 VAC，输出为36 VDC，并尽可能具备高的功率因数，试设计该开关电源的电路结构框图，并对设计思路作简要说明。

引入工程实例后，学生对电力电子技术的应用有了清晰的认识，同时与实际相结合，激发了学习兴趣，培养了工程意识。

应用计算机仿真软件 电力电子技术课程教学中进行AC-DC、DC-AC、DC-DC、AC-AC四大变换电路工作原理分析时，波形图较多，如果采用传统的“黑板板书”虽然直观，但耗时；若采用在PPT上直接给出波形图，学生印象不深刻，会出现多、杂而不会的现象。因此，在电路工作原理波形图分析这一部分，采用简单易学的MATLAB/Simulink仿真软件，软件中有完善的电力电子工具包Sim Power System，包含各种电力电子器件、电源、负载、测量和波形显示元件等[5]，可以通过元件搭建教材中的各个电路。在上课时演示，且相关的参数可以方便修改，让波形动起来，既省时又生动，大大加深学生的印象。对于不讲未演示的电路，学生可在课下自行建模仿真，不仅巩固了课堂理论知识，而且锻炼了自主学习与软件使用能力。

4 电力电子技术实践教学的改革

武昌首义学院电力电子技术实验有12个学时，在课程中起着非常重要的作用，可以加强学生理解和巩固理论知识，提高学生动手实践能力。过去的实验都是对单个的变换电路进行验证，在理论教学中引入MATLAB/Simulink仿真软件后，去掉了比较简单电路的实验验证，比如三相半波整流电路，重点对三相桥式整流电路、逆变电路、交交变换等学生较难理解的电路进行验证，同时引入综合性实验，如交直交变频电路的实验。另外，学校有专门针对学生开放的实验室，鼓励学生进实验自主设计实验，特别是把历年全国电子设计大赛电源类的题目作为学生锻炼的选题。在此过程中，学生通过团队分工、资料收集、方案论证、实物制作与调试，大大调动学生学习的主动性和积极性，培养学生综合设计能力和团队合作能力。

5 结束语

电力电子技术教学是一门艺术，要上好并不容易，需要教师根据学生情况用心琢磨，将以上改革用于武昌首义学院该课程的教学，教学效果有明显改善，学生的学习积极性也大大提高。同时正在编写适合民办高校的《电力电子技术》教材，从学生特点和工程应用两方面着手，着重培养应用型本科人才。

参考文献

[1]王兆安，劉进军.电力电子技术[M].5版.北京：机械工业出版社，2009.

[2]陈坚，康勇.电力电子学：电力电子变换和控制技术[M].北京：高等教育出版社，2002.

[3]陈丽茹.“电力电子技术”课程教学探究[J].中国电力教育，2011（5）：68-69.

[4]李先允，陈刚.电力电子技术习题集[M].北京：中国电力出版社，2007.

[5]王晓刚，王佳庆，林婷.“电力电子技术”教学改革的探索[J].电气电子教学学报，2007，29（2）：13-15.endprint