導(dǎo)語：如何才能寫好一篇電力電子技術(shù)主要內(nèi)容，這就需要搜集整理更多的資料和文獻(xiàn)，歡迎閱讀由公文云整理的十篇范文，供你借鑒。

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電力電子技術(shù)是使用電力電子器件對電能進(jìn)行變換和控制的技術(shù)，是一門迅速發(fā)展的新興交叉學(xué)科?！半娏﹄娮蛹夹g(shù)基礎(chǔ)”課程是高等院校電類自動化、電氣工程及其自動化和工業(yè)電氣自動化等專業(yè)的重要的基礎(chǔ)課。目前，在全國高校中，普遍存在著該課程的課時較少、實(shí)驗(yàn)教學(xué)環(huán)節(jié)薄弱等問題，以清華大學(xué)自動化系為例，課內(nèi)學(xué)時僅為32學(xué)時，實(shí)驗(yàn)教學(xué)6個學(xué)時。在有限的學(xué)時內(nèi)，合理安排課堂教學(xué)和實(shí)驗(yàn)教學(xué)內(nèi)容、改進(jìn)教學(xué)方法、配備良好實(shí)驗(yàn)教學(xué)環(huán)境，對提高學(xué)生學(xué)習(xí)的興趣及掌握電力電子技術(shù)的基本內(nèi)容、培養(yǎng)學(xué)生的理論聯(lián)系實(shí)際以及創(chuàng)新能力，提高教學(xué)效果都有著重要意義［1－4］。

1課堂教學(xué)的主要內(nèi)容和方法

1．1課程特點(diǎn)和課堂教學(xué)的主要內(nèi)容電力電子技術(shù)和信息技術(shù)發(fā)展迅猛，全控型器件及其脈寬調(diào)制（PWM）技術(shù)以其優(yōu)越特性，對電力電子技術(shù)的發(fā)展產(chǎn)生了深遠(yuǎn)的影響。目前，在電力電子器件方面，國內(nèi)的高等院校中，大多數(shù)采用以全控型器件為主要內(nèi)容的課堂教學(xué)［5－8］。主要的教學(xué)內(nèi)容有：電力MOSFET、IGBT、GTR、晶閘管和功率集成電路等電力電子半導(dǎo)體器件及相關(guān)器件或電路的特性、工作原理和使用方法；電路中強(qiáng)弱電接口、驅(qū)動和保護(hù)等措施；各種電能變換基本電路的工作原理、應(yīng)用條件和分析方法；PWM技術(shù)、軟開關(guān)技術(shù)等控制方法。另外，增加了應(yīng)用實(shí)例及分析，以及對實(shí)際工程方法和相關(guān)知識的介紹，因?yàn)楹罄m(xù)的整流電路多以晶閘管整流電路為實(shí)例，其他教學(xué)內(nèi)容中也不同程度地涉及到晶閘管，所以，關(guān)于半控型晶閘管器件的內(nèi)容，我們安排了一定的學(xué)時。為提高教學(xué)效果和有利于學(xué)生學(xué)習(xí)，除主教材外，我們還編寫了“補(bǔ)充講義”，向?qū)W生提供了教學(xué)內(nèi)容和要求、課程的知識單元與知識點(diǎn)、教學(xué)課件的使用說明、與教學(xué)內(nèi)容有關(guān)的參考文獻(xiàn)和附錄等內(nèi)容。課件的組織和編排盡量保證課程教學(xué)內(nèi)容的完整性，根據(jù)教學(xué)內(nèi)容給出了200多道課堂討論和思考題，根據(jù)以全控型器件及應(yīng)用為主的教學(xué)特點(diǎn)，編寫了200多道作業(yè)練習(xí)題。其中，部分內(nèi)容是為了擴(kuò)充學(xué)生的知識面、便于自學(xué)和實(shí)際應(yīng)用，給學(xué)有余力和有興趣的學(xué)生提供參考和實(shí)際應(yīng)用的具體指導(dǎo)。

1．2結(jié)合自動化專業(yè)特點(diǎn)，探索新的教學(xué)方法（1）承上啟下，注重系統(tǒng)分析。電力電子技術(shù)分為電力電子器件制造技術(shù)和變流技術(shù)，從這兩個關(guān)鍵點(diǎn)出發(fā)，課程的基本目標(biāo)是使學(xué)生熟悉各種電力電子器件的特性和使用方法，掌握各種電能變換基本電路的基本原理以及設(shè)計方法。為了突出自動化專業(yè)的特點(diǎn)、更加側(cè)重學(xué)以致用和理論結(jié)合實(shí)際，同時針對培養(yǎng)研究型人才的要求，我們引導(dǎo)、啟發(fā)學(xué)生從系統(tǒng)控制的角度考慮各種電力電子器件和電力電子電路的結(jié)構(gòu)、工作原理、控制方法和參數(shù)計算方法等，這樣，既培養(yǎng)了學(xué)生將所學(xué)的“電路原理”、“模擬電子技術(shù)”、“數(shù)字電子技術(shù)”和“自動控制原理”等課程的知識融會貫通的能力，又提高了學(xué)生學(xué)習(xí)新知識的積極性，而且，為“電力拖動與運(yùn)動控制”和“自動控制系統(tǒng)”等后續(xù)課程打好基礎(chǔ)。（2）培養(yǎng)學(xué)生實(shí)際工程的意識。課堂教學(xué)中，選取一些實(shí)際工程中典型的實(shí)例來分析，讓學(xué)生熟悉各種電力電子器件和變換電路的實(shí)際工程分析方法、應(yīng)用范圍及技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)。因此，擴(kuò)展了學(xué)生的視野，使學(xué)生了解電力電子領(lǐng)域的最新成就和技術(shù)動態(tài)，力求做到在有限的學(xué)時內(nèi)，使學(xué)生盡可能多地了解電力電子技術(shù)的概況，多掌握一些基礎(chǔ)知識和基本技能，提高學(xué)習(xí)和鉆研的興趣。（3）以專題討論等方式鼓勵學(xué)生與教師互動。在課件里，根據(jù)教學(xué)內(nèi)容給出了200多道課堂討論和思考題。為了更好地調(diào)動學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性，讓學(xué)生積極參與到教學(xué)的各個環(huán)節(jié)中，我們安排了課堂的專題討論，讓學(xué)生提前在課外時間通過網(wǎng)上和圖書館查閱資料，自主設(shè)計方案，然后在課堂上由教師引導(dǎo)，就典型方案展開討論。學(xué)生的學(xué)習(xí)由被動變?yōu)橹鲃?，提高了綜合分析問題和創(chuàng)新的能力，學(xué)生普遍反映：“提高了我們查閱資料、利用學(xué)習(xí)資源的能力，也很大地提升了我們的自主學(xué)習(xí)性，這對我們以后的學(xué)習(xí)和研究的幫助都將是巨大的”，“激發(fā)了自己對于科研的興趣”，是“較全面檢驗(yàn)自己所學(xué)基礎(chǔ)知識的機(jī)會，更讓自己對于今后的學(xué)習(xí)有了總體的認(rèn)識”。

2實(shí)驗(yàn)教學(xué)體系的創(chuàng)新

2．1實(shí)驗(yàn)教學(xué)平臺的建設(shè)“電力電子技術(shù)基礎(chǔ)”是一門應(yīng)用性很強(qiáng)的技術(shù)基礎(chǔ)課。清華大學(xué)自動化系歷來重視實(shí)驗(yàn)教學(xué)，明確了實(shí)踐教學(xué)是創(chuàng)新人才培養(yǎng)過程中貫穿始終、不可缺少的重要組成部分，是培養(yǎng)學(xué)生理論聯(lián)系實(shí)際、提高專業(yè)業(yè)務(wù)水平的重要途徑［9－10］。根據(jù)學(xué)科發(fā)展的要求以及課程的實(shí)驗(yàn)教學(xué)特點(diǎn)，我們研究了國內(nèi)外同類實(shí)驗(yàn)教學(xué)平臺的特點(diǎn)，對原有已較先進(jìn)和實(shí)用的功能模塊進(jìn)行了升級改造，或按照我們的教學(xué)理念重新進(jìn)行了設(shè)計，建設(shè)了新型電力電子實(shí)驗(yàn)教學(xué)平臺［11］。整套實(shí)驗(yàn)平臺由實(shí)驗(yàn)臺和不同的功能模塊組成。模塊按照功能可劃分為5個部分：電源部分、控制部分、功率部分、測量部分和負(fù)載部分。模塊化和集成化的設(shè)計，實(shí)現(xiàn)了“電力電子技術(shù)基礎(chǔ)”課程所需的從電路原理、控制器及被控對象到系統(tǒng)的多層次、多內(nèi)容的實(shí)驗(yàn)體系。整個實(shí)驗(yàn)平臺結(jié)構(gòu)緊湊，易于擴(kuò)展，使用方便靈活，便于維護(hù)。主要特點(diǎn)如下：（1）覆蓋面廣。①滿足“電力電子技術(shù)基礎(chǔ)”、“電力拖動與運(yùn)動控制”課程的基本教學(xué)實(shí)驗(yàn)和“控制系列專題實(shí)驗(yàn)”課程的部分實(shí)驗(yàn)；②為自動化專業(yè)以及有關(guān)專業(yè)的本科生、研究生等學(xué)生提供一個綜合性實(shí)驗(yàn)平臺；③同時也可為相關(guān)的科研項(xiàng)目提供實(shí)驗(yàn)環(huán)境。（2）主要控制電路采用先進(jìn)的主流技術(shù)。自主設(shè)計的驅(qū)動及控制單元以DSP為核心，設(shè)計了多種控制模式，具有多功能、全數(shù)字化的特點(diǎn)。該單元集調(diào)壓、調(diào)頻、斬波和正弦脈寬調(diào)制輸出等多種控制功能于一體，可以進(jìn)行直流斬波、正弦逆變、倍頻逆變、開關(guān)電源和電機(jī)調(diào)速等多項(xiàng)實(shí)驗(yàn)。（3）安全性、易觀測性和易操作性得到提高。充分注意強(qiáng)電實(shí)驗(yàn)的特點(diǎn)，對絕緣和保護(hù)做了細(xì)致考慮；合理地配置了觀測點(diǎn)和測量儀器，以便于實(shí)驗(yàn)中各物理量的安全和準(zhǔn)確提取，方便了實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證。

2．2實(shí)驗(yàn)內(nèi)容結(jié)合“電力電子技術(shù)基礎(chǔ)”課程的課堂教學(xué)內(nèi)容以及課程特點(diǎn)，實(shí)驗(yàn)教學(xué)內(nèi)容應(yīng)該包括電力電子器件工作原理、基本電力電子電路原理、典型電力電子系統(tǒng)應(yīng)用等。從實(shí)驗(yàn)類型來分，既有培養(yǎng)學(xué)生的基本實(shí)驗(yàn)技能和鞏固及加強(qiáng)課堂教學(xué)內(nèi)容的驗(yàn)證型實(shí)驗(yàn)，又有旨在培養(yǎng)學(xué)生的綜合能力、設(shè)計能力和實(shí)現(xiàn)能力的設(shè)計型、研究型實(shí)驗(yàn)。實(shí)驗(yàn)難易程度也是從低到高，學(xué)生的能力培養(yǎng)也體現(xiàn)了逐步、穩(wěn)步提高的過程。作為實(shí)驗(yàn)技能訓(xùn)練的基本要求，實(shí)驗(yàn)內(nèi)容中充實(shí)了基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)即驗(yàn)證型實(shí)驗(yàn)———直流斬波電路實(shí)驗(yàn)?；疽笫菍Φ湫蛿夭娐饭δ艿尿?yàn)證。同時增加研究型實(shí)驗(yàn)的環(huán)節(jié)，要求學(xué)生通過改變電路參數(shù)、改變開關(guān)頻率以及改變負(fù)載的大小等方式觀測和分析電路工作性能和參數(shù)的變化，改變了以往驗(yàn)證型實(shí)驗(yàn)中有些學(xué)生機(jī)械性地照搬實(shí)驗(yàn)步驟的現(xiàn)象，調(diào)動了學(xué)生自主學(xué)習(xí)的積極性。例如，波形失真、諧波分析和高頻噪聲等內(nèi)容，在理論上比較難于理解，而通過實(shí)驗(yàn)可以很直觀地對這些概念加深感性認(rèn)識，收到了很好的效果。研究型實(shí)驗(yàn)包括正弦波逆變電路實(shí)驗(yàn)和開關(guān)電源實(shí)驗(yàn)等。正弦波逆變電路實(shí)驗(yàn)融合了逆變電路和PWM控制技術(shù)的核心內(nèi)容。而開關(guān)電源采用交—直—交—直變換技術(shù)，是一種組合變流電路，包含整流、高頻逆變、隔離變壓和濾波等電路，體現(xiàn)出了電力電子技術(shù)及其課程教學(xué)的主要內(nèi)容，對學(xué)生提煉電力電子技術(shù)課程教學(xué)的關(guān)鍵知識點(diǎn)有很大的幫助，這些研究型實(shí)驗(yàn)對學(xué)生深入學(xué)習(xí)與理解電力電子技術(shù)有很大的作用。在實(shí)踐教學(xué)中融入數(shù)字控制技術(shù)和計算機(jī)控制技術(shù)，提高了系統(tǒng)的可擴(kuò)展性［12］。對學(xué)有余力和有興趣的學(xué)生可以選作設(shè)計型實(shí)驗(yàn)，如有源功率因數(shù)校正實(shí)驗(yàn)和斬控式交流調(diào)壓電路實(shí)驗(yàn)等。在原有實(shí)驗(yàn)的基礎(chǔ)上增加了多項(xiàng)學(xué)生自主設(shè)計和動手的環(huán)節(jié)，充分滿足了學(xué)生自主實(shí)驗(yàn)時的要求，鼓勵學(xué)生充分利用實(shí)驗(yàn)室的條件，進(jìn)行創(chuàng)造性的研究工作。

篇2

關(guān)鍵詞 電力電子技術(shù)；發(fā)展；應(yīng)用

中圖分類號TM6 文獻(xiàn)標(biāo)識碼A 文章編號 1674-6708（2013）97-0050-02

電力電子技術(shù)是電力電子領(lǐng)域中一門新興電子技術(shù)廣泛應(yīng)用技術(shù)，電力電子技術(shù)是使用一些電力電子類器件進(jìn)行適時電能控制及電能的變換類的技術(shù)。電力電子技術(shù)變換出的“電力”功率范圍很大，可達(dá)到GW級及以上，小到W級及以下，電力電子技術(shù)是主要用來電力的變換，近年來電力電子技術(shù)在實(shí)際生活中得到了廣泛應(yīng)用，例如新能源發(fā)電、智能電網(wǎng)、電力牽引。

1電力電子技術(shù)的發(fā)展

電力電子學(xué)的發(fā)展歷程表明，電力電子方面某種新器件的問世，會對整個電力電子技術(shù)領(lǐng)域產(chǎn)生重要影響。1946年晶體管誕生之后，逐步形成了固體電子學(xué)，電力電子學(xué)受此影響逐步發(fā)展建立起來。電力電子技術(shù)相關(guān)裝置和器件的發(fā)展是相輔相成、互相促進(jìn)的。裝置依賴于器件，新的器件出現(xiàn)能開拓許多新的應(yīng)用領(lǐng)域，做出新的裝置；應(yīng)用中出現(xiàn)的問題又對器件提出新的要求，推動新器件的研制。例如，只有半控型器件時，它用于整流比較成熟，所制作的整流器性能良好，但用于逆變器便帶來技術(shù)上的復(fù)雜和體積龐大、成本昂貴等問題，而當(dāng)自關(guān)斷型器件出現(xiàn)后，這些問題就比較容易解決。而且新的電力電子器件和變換技術(shù)仍在不斷出現(xiàn)，它們的應(yīng)用領(lǐng)域也日益廣泛。

2電力電子技術(shù)的重要作用

電力電子技術(shù)在國民經(jīng)濟(jì)和科學(xué)技術(shù)的發(fā)展中正在并將要發(fā)揮越來越重要的作用。

2.1提高和改善電能質(zhì)量

在現(xiàn)代文明社會中電力是主要的動力源。由電廠發(fā)出送上電網(wǎng)的交流電(稱為市電)一般電壓和頻率穩(wěn)定波形為正弦，但用戶使用的設(shè)備常使電網(wǎng)無功損耗增加；加上一些自然和人為因素，常招致電壓跌落閃變、瞬時停電等，大量非線性故障負(fù)載的使用，使電網(wǎng)中出現(xiàn)各次有害的諧波波形，使電網(wǎng)發(fā)生嚴(yán)重畸變，已成為電網(wǎng)的一種公害，而采用由電力電子器件構(gòu)成的各種控制器和補(bǔ)償器則可有效地提高和改善電能質(zhì)量。近年致力研究的柔流輸電系統(tǒng)就是為了實(shí)現(xiàn)這一目標(biāo)。至于建造經(jīng)濟(jì)性和技術(shù)性均優(yōu)越的直流輸電，將交流變?yōu)橹绷鬟h(yuǎn)距離輸送再變換為交流市電，更是離不開電力電子技術(shù)。

2.2優(yōu)化電能使用

優(yōu)化電能的處理裝置，力求電能的使用目標(biāo)達(dá)到合理、高效、節(jié)約，實(shí)現(xiàn)電能最佳化發(fā)展。例如，在節(jié)電節(jié)能方面，針對電力牽引、風(fēng)機(jī)水泵、軋機(jī)冶煉、工業(yè)窯爐、輕工造紙、感應(yīng)加熱、化工電焊等方面的調(diào)查，一般情況下節(jié)能效果可以達(dá)到10％～40％，國家已將許多節(jié)能節(jié)電的項(xiàng)目推廣試用。例如作為與物質(zhì)生產(chǎn)息息相關(guān)、以功率處理為對象的電力電子技術(shù)正成為緩解人類所面臨的能源危機(jī)、資源危機(jī)和環(huán)境危機(jī)威脅的重要技術(shù)手段之一。

2.3改造傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)和發(fā)展機(jī)電一體化等新興產(chǎn)業(yè)

特別是電力電子變頻技術(shù)及高頻化技術(shù)的進(jìn)一步發(fā)展，使機(jī)電設(shè)備將傳統(tǒng)的工頻技術(shù)突破，轉(zhuǎn)向高頻化發(fā)展。使機(jī)電設(shè)備體積減小了幾倍甚至幾十倍，趨向高速化響應(yīng)速度，并實(shí)現(xiàn)無噪音方向發(fā)展，從而實(shí)現(xiàn)最佳工作效率，提高了全新的用途及功能。

3電力電子技術(shù)在現(xiàn)實(shí)中的應(yīng)用

3.1新能源發(fā)電

地球上的石油及煤炭儲量不斷在減少，環(huán)境污染在加劇，因此生態(tài)平衡的發(fā)展受到破壞。為了進(jìn)一步緩解生態(tài)平衡的局面，當(dāng)今的各國對新能源的使用引起重視。目前新能源發(fā)電方式不一，例如，風(fēng)能發(fā)電、海水發(fā)電、潮汐發(fā)電、太陽能發(fā)電地?zé)崮馨l(fā)電、核聚變能發(fā)電等等。其中，太陽能光伏發(fā)電在上海世博會的開展上已得到投入使用，效果良好。此技術(shù)是目前我國規(guī)模最大、電力電子光伏型發(fā)電項(xiàng)目，同時也是世博會歷史上發(fā)電技術(shù)中太陽能發(fā)電的最大規(guī)模投入應(yīng)用。

3.2智能電網(wǎng)

智能電網(wǎng)，即是電網(wǎng)智能化，是建立在高速雙向集成通信的網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)上，經(jīng)過領(lǐng)先的傳感測量技術(shù)、操控方法及領(lǐng)先的系統(tǒng)決策技術(shù)的運(yùn)用，可實(shí)現(xiàn)電網(wǎng)的經(jīng)濟(jì)、可靠、高效、安全性的發(fā)展方向。從實(shí)際層面來看，當(dāng)今的智能電網(wǎng)雖比以前的更安全高效，但智能化程度并沒有進(jìn)一步的提高，因此智能電網(wǎng)仍是當(dāng)前發(fā)展的必然趨勢。智能電表是智能電網(wǎng)體系中的核心部分，依附于智能電表，電力行業(yè)相關(guān)部門可以了解到所有時間用戶使用電能多少的具體情況。方便于電力機(jī)構(gòu)根據(jù)居民的用電量來制定差異化的電費(fèi)定價，協(xié)助用戶優(yōu)化電費(fèi)開銷及整體電能消耗。當(dāng)今的智能化電網(wǎng)技術(shù)處于快速發(fā)展的階段，其中風(fēng)能發(fā)電、太陽能發(fā)電是智能化電網(wǎng)發(fā)電的重要組成部分。

3.3電力牽引

電力牽引是利用電能驅(qū)動動力為基礎(chǔ)的軌道牽引技術(shù)。電力牽引電能來源由電力系統(tǒng)、發(fā)電廠等來提供，整個流程為：變電所電力系統(tǒng)發(fā)電、逐級降壓、直流電變頻為交流電、接觸網(wǎng)等電力電子技術(shù)供電于電力機(jī)車組。能量轉(zhuǎn)化過程為：電能（電力機(jī)車、動車牽引電動機(jī)等設(shè)備)轉(zhuǎn)換成為機(jī)械能，驅(qū)動電動車組、城市軌道組、交通電動車輛組的正常運(yùn)行。實(shí)現(xiàn)電力牽引主要由電源、牽引變電所、動車組等環(huán)節(jié)構(gòu)成的電力系統(tǒng)來完成。

電力牽引需要增加供電系統(tǒng)裝置系統(tǒng)，這是電力牽引的一個缺點(diǎn)，電力電子技術(shù)的電力牽引，其一次性的投資費(fèi)用高于其它的動力牽引的投資費(fèi)用。除此之外，電動機(jī)車的電力整流裝置在供電線路上會產(chǎn)生負(fù)電流及不同頻率的諧波，這對電電子電力系統(tǒng)的安全運(yùn)行方面有一定的影響。諧波的存在及高電壓接觸面網(wǎng)及電力系統(tǒng)的回流網(wǎng)絡(luò)信息不對稱，將對最接行的電力系統(tǒng)、線路產(chǎn)生不同諧波的干擾信息，進(jìn)而有可能導(dǎo)致通信的質(zhì)量和人身安全方面的影響。因此，電力電子技術(shù)在今后發(fā)展過程中，應(yīng)優(yōu)先考慮運(yùn)用先進(jìn)的技術(shù)手段來扼殺電力電子牽引技術(shù)方面的缺點(diǎn)，使電力電子牽引技術(shù)趨向合理化發(fā)展。

總之，隨著科技的發(fā)展。電力電子技術(shù)的現(xiàn)實(shí)應(yīng)用越來越廣泛，電力電子技術(shù)的生態(tài)平衡及環(huán)境上的問題和電力能源危機(jī)方面具有獨(dú)特的特點(diǎn)，發(fā)揮著重要的作用，并且其運(yùn)用潛力是無限大的。

篇3

關(guān)鍵詞：電力電子；電力特色；信息類專業(yè)

作者簡介：唐忠（1964-），男，湖南武岡人，上海電力學(xué)院計算機(jī)學(xué)院，教授；江友華（1974-），男，江西南城人，上海電力學(xué)院計算機(jī)學(xué)院，副教授。（上海200090）

基金項(xiàng)目：本文系上海電力學(xué)院重點(diǎn)教改項(xiàng)目（項(xiàng)目編號：20111309、20111311）的研究成果。

中圖分類號：G642.0     文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A     文章編號：1007-0079（2012）06-0070-02

電力電子技術(shù)就是使用電力電子器件（如晶閘管，GTO，IGBT等）對電能進(jìn)行變換和控制的技術(shù)，是一門應(yīng)用于電力領(lǐng)域的電子技術(shù)[1]，也是電氣工程及其自動化專業(yè)的專業(yè)基礎(chǔ)課，更是上海電力學(xué)院培養(yǎng)學(xué)生具備電力特色的一門專業(yè)課程。電力電子技術(shù)如今已發(fā)展成了一門橫跨電子、電力和控制三個領(lǐng)域的新型工程技術(shù)科學(xué)，該課程以其電路圖多、波形圖多、波形圖復(fù)雜、實(shí)踐性強(qiáng)等特點(diǎn)，給其教學(xué)提出了一定的挑戰(zhàn)，尤其對于信息類專業(yè)學(xué)生，其自身電力知識體系不是很完整，去深入理解拓?fù)渥儞Q、器件開關(guān)物理狀態(tài)、換流方式比較吃力，從而使信息類專業(yè)學(xué)生學(xué)習(xí)這門課程沒有自信心，最終失去興趣，使得教學(xué)效果不是很理想[2-3]。因此，在這種情況下既要培養(yǎng)出電力特色的信息類專業(yè)應(yīng)用型電力電子技術(shù)人才，又只能利用有限的課時進(jìn)行教學(xué)，就必須對傳統(tǒng)的“電力電子技術(shù)”課程教學(xué)進(jìn)行改革，即結(jié)合學(xué)生認(rèn)知的實(shí)際和教學(xué)大綱對不同專業(yè)學(xué)生的要求，選擇與之相適應(yīng)的教學(xué)內(nèi)容和教學(xué)難度，使不同學(xué)生對電力電子技術(shù)的認(rèn)識都有一個提高，都能知道電力電子技術(shù)介紹的主要內(nèi)容，但知道的細(xì)節(jié)和深度不同。如電氣工程及其自動化專業(yè)學(xué)生需要熟悉電力電子拓?fù)渥儞Q、換流方式及原理、公式推導(dǎo)等知識，而對于信息類專業(yè)學(xué)生可以要求其不進(jìn)行復(fù)雜的公式推導(dǎo)和知識的深入討論、研究，只需知道結(jié)論和應(yīng)用即可。

一、上海電力學(xué)院信息類專業(yè)人才電力特色培養(yǎng)要求

上海電力學(xué)院是一所電力特色明顯的電力高校，被譽(yù)為電力工程師的搖籃。作為具有電力行業(yè)背景的高校，計算機(jī)與信息工程學(xué)院的信息類專業(yè)堅持“行業(yè)為背景、注重實(shí)踐、培養(yǎng)能力”的培養(yǎng)理念，以“信息與電力結(jié)合，以信息為本，電力應(yīng)用”為特色。圖1顯示了上海電力學(xué)院培養(yǎng)方案中電力知識相關(guān)課程的設(shè)置分布。

通過這一特色培養(yǎng)計劃，上海電力學(xué)院信息類專業(yè)學(xué)生除了掌握信息領(lǐng)域中電子技術(shù)、計算機(jī)技術(shù)、信息技術(shù)、自動化技術(shù)等，還掌握了電工學(xué)科中關(guān)于電的生產(chǎn)、傳輸、變換、使用等內(nèi)容，因而真正將“信息與電力結(jié)合，信息為本，電力應(yīng)用”。而電力電子方面的知識是這一特色培養(yǎng)計劃及其知識結(jié)構(gòu)不可或缺的組成部分。開設(shè)電力電子課程時，同時又要根據(jù)信息類專業(yè)內(nèi)涵及培養(yǎng)結(jié)構(gòu)體系，著眼點(diǎn)在控制，授課重點(diǎn)在于電力電子器件及電能變換的控制、信號的檢測、保護(hù)與數(shù)據(jù)處理等，主電路變換及拓?fù)?、器件選型等強(qiáng)電知識作為熟悉、了解內(nèi)容，知道的細(xì)節(jié)和深度不需要如電氣工程及其自動化專業(yè)學(xué)生那樣，這樣學(xué)生將有更多精力投入到其自身專業(yè)背景與知識點(diǎn)，而不必糾結(jié)于強(qiáng)電中的功率流換相等復(fù)雜的拓?fù)浞治鲋?，從而弱化這門課程的難度，學(xué)生會更加有信心學(xué)好這門課程，既熟悉了電力相關(guān)知識及背景，又加深了信息類控制技術(shù)的應(yīng)用。

二、信息類專業(yè)“電力電子技術(shù)”課程人才培養(yǎng)方法探討

信息類專業(yè)重點(diǎn)在于弱電及控制，在學(xué)習(xí)電力電子專業(yè)課程時，應(yīng)該回歸本位，把學(xué)習(xí)重點(diǎn)放在弱電及控制原理，把難于理解及復(fù)雜的強(qiáng)電拓?fù)溥M(jìn)行弱化，通過給學(xué)生講解電能變換原理，然后讓學(xué)生利用所學(xué)“DSP原理”課程知識進(jìn)行編程，產(chǎn)生出電能變換中所需要的脈沖，至于實(shí)際的強(qiáng)電變換結(jié)果則通過PSIM軟件進(jìn)行仿真。

1.利用多媒體課件生動、直觀地展示電力電子拓?fù)浼霸?/p>

近年來，多媒體教學(xué)逐漸代替了板書成為主流課堂教學(xué)手段，有效地利用多媒體手段展示不同電力電子器件開關(guān)狀態(tài)下電路拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，可將枯燥的分析變得生動[4]。如在講解晶閘管整流電路時，對于信息類專業(yè)學(xué)生，重點(diǎn)不在于每個拓?fù)潆娐冯娏鞣治?，而在于其不同觸發(fā)角所對應(yīng)的直流電壓，觸發(fā)脈沖如何產(chǎn)生等。圖2所示課件中，點(diǎn)擊顯示波形，電壓和電流波形將動態(tài)地顯示出來。電路電流和波形顯示結(jié)合起來，有助于學(xué)生掌握觸發(fā)角、移相范圍等概念，同時也有助于學(xué)生更好地分析和掌握電路。

2.利用PSIM電力專用仿真軟件加強(qiáng)信息類專業(yè)學(xué)生培養(yǎng)內(nèi)涵

利用多媒體方式的課題教學(xué)只能授予學(xué)生理論知識，無法提高學(xué)生的工程實(shí)驗(yàn)?zāi)芰蛣?chuàng)新能力，這樣的教學(xué)模式也無法培養(yǎng)出滿足市場需求的高素質(zhì)創(chuàng)新型人才。尤其對于“電力電子技術(shù)”這門課，其綜合性、應(yīng)用性和實(shí)踐性都很強(qiáng)，要想讓學(xué)生真正學(xué)好這門課，有必要給學(xué)生提供自己動手進(jìn)行實(shí)踐的軟件和硬件環(huán)境，激發(fā)學(xué)生的主觀能動性，使他們利用現(xiàn)有條件，在“電力電子技術(shù)”課程的實(shí)踐學(xué)習(xí)中，提高自己綜合分析和解決工程實(shí)際問題的能力，提高自己的創(chuàng)新能力和就業(yè)競爭力，滿足人才市場日漸增長的需求。因此，必須要增加大量的實(shí)踐、實(shí)訓(xùn)教學(xué)環(huán)節(jié)。

但是電力電子技術(shù)實(shí)驗(yàn)所涉及的都是功率器件、三相電源、示波器等。這些設(shè)備費(fèi)用高、實(shí)驗(yàn)所花時間太長，且危險性大。利用PSIM電力專用模擬工具代替實(shí)際元件在計算機(jī)上進(jìn)行仿真，既不擔(dān)心元器件損壞，也沒有任何危險，具有直觀易懂、改變參數(shù)容易、精度高和重復(fù)性好等特點(diǎn)，學(xué)生完全可以在無人指導(dǎo)的情況下，在計算機(jī)上自行完成電力電子線路仿真實(shí)驗(yàn)[5]。更為重要的是，對于信息類專業(yè)學(xué)生，不用去分析主電路變換及拓?fù)?、器件選型等強(qiáng)電知識，只需要從庫模型中直接拖出，使其不必糾結(jié)于強(qiáng)電中的功率流換相等復(fù)雜的拓?fù)浞治鲋?，把學(xué)習(xí)重點(diǎn)放在弱電及控制原理，有利于對所學(xué)理論有深刻的理解，而且新的思路和想法可以立即通過仿真加以驗(yàn)證，可促進(jìn)學(xué)生創(chuàng)新能力的培養(yǎng)。這樣激發(fā)了學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，提高了學(xué)生發(fā)現(xiàn)問題、解決問題和實(shí)際動手的能力，起到事半功倍的實(shí)際效果。比如在講解電能變換中的逆變器章節(jié)，信息類專業(yè)學(xué)生只需要了解主電路工作原理，重點(diǎn)在于逆變器的控制及SVPWM信號的產(chǎn)生，如果通過設(shè)計實(shí)際控制電路來完成，效果不佳。因?yàn)樗脮r間比較長，且學(xué)生水平及經(jīng)費(fèi)受限，因此可以利用PSIM仿真軟件來建立SVPWM模型，如圖3所示，其為SVPWM波的產(chǎn)生模型。

3.實(shí)際效果分析

通過采用新的教學(xué)方法及手段，信息類專業(yè)學(xué)生在學(xué)習(xí)“電力電子技術(shù)”課程后，其理解深度及體會均得到提高，具體實(shí)際效果可從表1對照看出。通過改進(jìn)教學(xué)方式，學(xué)生對“電力電子技術(shù)”課程內(nèi)容理解力加強(qiáng)，表現(xiàn)在作業(yè)的正確率得到提高；做實(shí)驗(yàn)時，實(shí)驗(yàn)設(shè)備損壞率降低，其主要原因是學(xué)生在做實(shí)際實(shí)驗(yàn)時，先通過PSIM軟件進(jìn)行模型搭建，并分析其各點(diǎn)波形，理論通過后，才允許進(jìn)入實(shí)際實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行真實(shí)物理模型實(shí)驗(yàn)，這樣學(xué)生在做實(shí)驗(yàn)前就已經(jīng)對實(shí)際實(shí)驗(yàn)有所了解，設(shè)備損壞也就減少，同時其建模速度也得到提高。

三、結(jié)論

電力電子技術(shù)是對電能進(jìn)行變換和控制的技術(shù)，是電力學(xué)院培養(yǎng)學(xué)生具備電力特色的一門專業(yè)課程?？梢园阉闯墒侨蹼娍刂茝?qiáng)電的技術(shù)，是弱電和強(qiáng)電之間的接口。計算機(jī)與信息工程學(xué)院屬于信息學(xué)科，側(cè)重于弱電及控制，因此授課重點(diǎn)在于電力電子器件及電能變換的控制、信號的檢測、保護(hù)與數(shù)據(jù)處理等，主電路變換及拓?fù)?、器件選型等強(qiáng)電知識作為熟悉、了解內(nèi)容，這樣學(xué)生將有更多精力投入到其自身專業(yè)背景與知識點(diǎn)，而不必糾結(jié)于強(qiáng)電中的功率流換相等復(fù)雜的拓?fù)浞治鲋?，從而弱化這門課程的難度，學(xué)生會更加有信心學(xué)好這門課程，既熟悉了電力相關(guān)知識及背景，又加強(qiáng)了對信息類控制技術(shù)的應(yīng)用。

參考文獻(xiàn)：

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篇4

【關(guān)鍵詞】 教學(xué)設(shè)計；電力電子技術(shù)； 教學(xué)效果

【中國分類號】G640【文獻(xiàn)標(biāo)識碼】B

作者簡介：劉福鑫（1979-），男，南京航空航天大學(xué)自動化學(xué)院副教授，主要從事電力電子、電氣工程方面的教學(xué)和科研工作。

1 引言

電力電子技術(shù)是一門橫跨電子、電力和控制三個領(lǐng)域的新型工程技術(shù)學(xué)科，對培養(yǎng)高水平應(yīng)用型電氣工程和自動化專業(yè)人才起著非常重要的作用。本文將結(jié)合我校電力電子技術(shù)課程的教學(xué)研究與實(shí)踐，對于研究性大學(xué)中本科階段的電力電子技術(shù)課程進(jìn)行系統(tǒng)的教學(xué)設(shè)計。

針對教學(xué)設(shè)計的概念，歸納起來主要有以下幾種觀點(diǎn)。以美國加涅為代表的學(xué)者提出教學(xué)設(shè)計過程說[1]，他認(rèn)為教學(xué)設(shè)計就是規(guī)劃教學(xué)系統(tǒng)的過程，該過程包括分析教學(xué)目標(biāo)、尋求優(yōu)良的教學(xué)方法、合理配置教學(xué)資源、精心設(shè)計教學(xué)規(guī)程以及評價學(xué)生學(xué)習(xí)結(jié)果等若干內(nèi)容。一部分學(xué)者認(rèn)為教學(xué)設(shè)計是研究教學(xué)目標(biāo)、制定決策計劃的教育技術(shù)學(xué)科[2]。還有部分學(xué)者采用程序的概念來解釋教學(xué)設(shè)計過程，他們提出教學(xué)設(shè)計是在研究教學(xué)問題和需求的基礎(chǔ)上，確立解決教學(xué)的方法和步驟，并對教學(xué)結(jié)果做出評價的整個過程及程序規(guī)則[3]。

在總結(jié)上述學(xué)者對教學(xué)設(shè)計分析、歸納和概括的基礎(chǔ)上，結(jié)合作者多年電力電子教學(xué)經(jīng)驗(yàn)，本文根據(jù)教學(xué)設(shè)計概念和具體電力電子教學(xué)特點(diǎn)，深入探討良好的教學(xué)設(shè)計對教學(xué)效果的作用和影響。

2 教學(xué)設(shè)計主要作用

1） 教學(xué)設(shè)計可以幫助教師系統(tǒng)化地設(shè)計教學(xué)要素

教學(xué)設(shè)計中所涉及的教學(xué)要素主要包括教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)媒體、教師和學(xué)生等，這些要素之間的關(guān)系如圖1所示，即教學(xué)設(shè)計中的教師和學(xué)生是兩個中心點(diǎn)，教學(xué)最終目的是將教師頭腦中的知識傳授給學(xué)生，而教學(xué)設(shè)計則是為了提高這種教學(xué)傳授的效果所進(jìn)行的課程教學(xué)設(shè)計和課堂教學(xué)設(shè)計過程。針對電力電子教學(xué)特點(diǎn)，作者對教學(xué)設(shè)計的4個主要要素進(jìn)行了相關(guān)設(shè)計，主要內(nèi)容如下：

a. 教師

建設(shè)青年教師為主、中年教師為輔的課程教學(xué)團(tuán)隊，充分發(fā)揮教授的示范帶頭作用，重點(diǎn)加強(qiáng)青年教師培養(yǎng)，努力提高青年教師的業(yè)務(wù)水平，特別是對教齡1-4年的青年教師，制訂詳盡的成長方案和發(fā)展計劃，使優(yōu)秀的青年教師能脫穎而出，盡快成為教學(xué)業(yè)務(wù)中的骨干。

圖1 教學(xué)要素間的關(guān)系

b. 教學(xué)媒體

多種教學(xué)媒體綜合運(yùn)用。在設(shè)計教學(xué)課件時可盡量引入實(shí)時動畫以模擬各種電力電子變換電路的工作原理，課件要做到直觀性強(qiáng)，表現(xiàn)手法簡單明了，圖文并茂。同時采用視頻、仿真軟件等輔助媒體工具開展教學(xué)，對性能各異的教學(xué)媒體進(jìn)行優(yōu)化組合，使其在教學(xué)過程中交互應(yīng)用，揚(yáng)長避短。

c. 教學(xué)內(nèi)容

根據(jù)電力電子教學(xué)特點(diǎn)，作者設(shè)計了如圖2所示的教學(xué)內(nèi)容。其中將基礎(chǔ)知識和最新進(jìn)展結(jié)合起來對電力電子技術(shù)進(jìn)行延續(xù)性的介紹。在講授電力電子基礎(chǔ)知識時結(jié)合點(diǎn)、面廣泛卻又不乏側(cè)重點(diǎn)地講解電氣技術(shù)專業(yè)知識。在全面介紹電力變換技術(shù)的基礎(chǔ)上，重點(diǎn)講解不同電力半導(dǎo)體器件所構(gòu)成的各種典型功率變換電路，讓學(xué)生熟練掌握各種電路的構(gòu)成和工作原理，計算元器件參數(shù)并合理選擇元器件，并最終達(dá)到運(yùn)用課堂所學(xué)知識進(jìn)行相關(guān)設(shè)計目的。

圖2 電力電子技術(shù)教學(xué)內(nèi)容組成

d. 學(xué)生

在教學(xué)設(shè)計中加入以班級或者項(xiàng)目小組為單位的群體學(xué)習(xí)內(nèi)容。給群體一個題目，以群體的形式布置任務(wù)、查找資料、討論問題，通過群體的協(xié)作討論出解決方案。

2） 良好的教學(xué)設(shè)計可以提高課堂教學(xué)質(zhì)量

良好的教學(xué)設(shè)計通過分析、設(shè)計、組織和優(yōu)化課堂教學(xué)內(nèi)容從而達(dá)到最大限度發(fā)揮課堂教學(xué)效果的目的。精心設(shè)計的教學(xué)過程不僅可以將更多更好的教學(xué)內(nèi)容展現(xiàn)給學(xué)生，培養(yǎng)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣和學(xué)習(xí)能力，而且有助于節(jié)省學(xué)生的學(xué)習(xí)時間，減輕學(xué)生的學(xué)習(xí)負(fù)擔(dān)，達(dá)到更好的學(xué)習(xí)效果。課堂教學(xué)實(shí)踐證明，經(jīng)過教學(xué)設(shè)計后的教學(xué)效果明顯優(yōu)于未經(jīng)過教學(xué)設(shè)計前，學(xué)生能夠快速了解該課程需要學(xué)習(xí)的相關(guān)內(nèi)容以及本節(jié)課需要解決的重點(diǎn)問題，不僅可以提高教師“教”的教學(xué)質(zhì)量，也能明顯地提高學(xué)生“學(xué)”的質(zhì)量。

3） 良好的教學(xué)設(shè)計可以更好地調(diào)動學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性

良好的教學(xué)設(shè)計可以幫助教師充分地發(fā)揮其角色作用，從而更好地調(diào)動學(xué)生學(xué)習(xí)積極性。作者在電力電子教學(xué)中以“學(xué)”為中心，以成就動機(jī)為驅(qū)動進(jìn)行引導(dǎo)學(xué)生自主學(xué)習(xí)的教學(xué)設(shè)計。將教學(xué)內(nèi)容與生活實(shí)際緊密結(jié)合，讓學(xué)生發(fā)現(xiàn)電力電子技術(shù)在日常生活中的廣泛應(yīng)用，并指導(dǎo)學(xué)生采用課堂知識解釋日常應(yīng)用中的現(xiàn)象，引導(dǎo)學(xué)生主動思考并探索電力電子技術(shù)的發(fā)展，達(dá)到激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)興趣和積極性的目的。

3 教學(xué)設(shè)計對教學(xué)過程的影響

教學(xué)設(shè)計的目的是為了達(dá)到更好的“教”與“學(xué)”的雙重效果而合理配置教學(xué)資源、精心設(shè)計教學(xué)程序等的過程，其內(nèi)容可以概括為確定教學(xué)目標(biāo)、選擇教學(xué)策略和教學(xué)方法、評價教學(xué)效果等方面。這些內(nèi)容對課堂教學(xué)過程會產(chǎn)生一定的影響，而一個良好的教學(xué)設(shè)計應(yīng)該影響到課堂教學(xué)的以下幾個方面。

1） 引起學(xué)生注意并激活原有知識

在進(jìn)行教學(xué)設(shè)計時，教師除了應(yīng)該對教學(xué)相關(guān)要素進(jìn)行分析外，還要注意一些教學(xué)關(guān)鍵環(huán)節(jié)的設(shè)計，這些關(guān)鍵環(huán)節(jié)包括導(dǎo)入階段、授課過程中課堂氛圍的控制等。作者在電力電子教學(xué)中采用在課堂開始階段提問的方式讓學(xué)生回憶已經(jīng)學(xué)習(xí)的知識，或者是引出這堂課需要講解的內(nèi)容。例如向?qū)W生詢問他們認(rèn)為電力電子技術(shù)在我們的日常生活中的體現(xiàn)，使學(xué)生了解電力電子技術(shù)的發(fā)展現(xiàn)狀及電力電子技術(shù)在國民經(jīng)濟(jì)中的重要作用，這樣不僅能擴(kuò)大學(xué)生的視野，而且進(jìn)一步增加他們對電力電子技術(shù)的理解。

2） 幫助學(xué)生學(xué)習(xí)新內(nèi)容

作者采用互動教學(xué)法與問題教學(xué)法相結(jié)合來幫助學(xué)生學(xué)習(xí)新的內(nèi)容。在課堂上，教師不能僅僅以一個講授者的身份出現(xiàn)，而是應(yīng)該以知識引領(lǐng)者的身份出現(xiàn)。這就要求在教學(xué)過程中互動不僅體現(xiàn)在學(xué)生與學(xué)生之間，或者是教師與學(xué)生之間，而且應(yīng)該體現(xiàn)在教學(xué)參與者與實(shí)際行動上的接觸與交往。具體而言，即在教師的指導(dǎo)下，讓學(xué)生積極地參與資料查找、材料分析與調(diào)查研究，并在此基礎(chǔ)上自己嘗試從中溫習(xí)舊的知識，學(xué)習(xí)新的知識。

3） 幫助學(xué)生練習(xí)所學(xué)知識

為了在教學(xué)課時有限的情況下達(dá)到滿意的教學(xué)效果，作者采用了多種手段來幫助學(xué)生練習(xí)在課堂上所學(xué)到的電力電子知識。經(jīng)常采用的方式之一是將習(xí)題和例題的講解穿課堂中。通常作者會在每一基本概念知識點(diǎn)后插入一兩道典型例題，在每章結(jié)束后插入綜合應(yīng)用題或者實(shí)際工程問題，通過這樣的方式來促進(jìn)學(xué)生即刻思考和復(fù)習(xí)所學(xué)的知識。有些時候作者還會采用通過問題解決進(jìn)行知識練習(xí)的方式，即針對某些概念進(jìn)行探索研究活動，這種情況下需要學(xué)生圍繞問題情境進(jìn)行一系列的知識練習(xí)過程。

4 評估教學(xué)效果的作用

教學(xué)的最后一個環(huán)節(jié)就是評價，即對教師教學(xué)的驗(yàn)收階段。在進(jìn)行教學(xué)設(shè)計時同樣應(yīng)重視這一環(huán)節(jié)。教師做好教學(xué)評價設(shè)計，既是檢驗(yàn)自己教學(xué)水平的表現(xiàn)，也是對學(xué)生負(fù)責(zé)任的表現(xiàn)。

1） 通過評估了解學(xué)生的學(xué)習(xí)結(jié)果

本文采用的了解學(xué)生學(xué)習(xí)結(jié)果的評估方式是，在重要的課題內(nèi)容階段性結(jié)束后進(jìn)行課題口頭提問式的考核，或者是隨堂抽查若干個同學(xué)觀察他們的知識吸收情況，有時候還布置一些課后題目，或者通過專門的答疑時間和練習(xí)課發(fā)現(xiàn)學(xué)生學(xué)習(xí)中存在的問題。這樣可以隨時把握學(xué)生的動態(tài)，也了解自己的教學(xué)還有哪些疏漏，繼續(xù)保持良好的教學(xué)方法和內(nèi)容，及時修正有欠缺的部分。

2） 通過評估強(qiáng)化教師職責(zé)

作者所在的高校采用的教學(xué)評價是從學(xué)生的角度出發(fā)，讓學(xué)生參與評教。通過給任課老師各方面的數(shù)量化評價來反饋學(xué)生對教師的意見。同時從學(xué)校管理部門來說，教學(xué)院長經(jīng)常督促每位老師的教學(xué)，并且教學(xué)督導(dǎo)組也定期抽查老師的課堂效果。這樣通過雙重的檢驗(yàn)來增強(qiáng)教師的教學(xué)責(zé)任感，并促進(jìn)教學(xué)的發(fā)展。

5 結(jié)語

良好的教學(xué)設(shè)計是提高教學(xué)質(zhì)量、改善教學(xué)效果的有力保證。本文結(jié)合電力電子技術(shù)課程特點(diǎn)和作者多年教學(xué)經(jīng)驗(yàn)，詳細(xì)闡述了教學(xué)設(shè)計對電力電子教學(xué)效果的作用和影響，研究結(jié)果和評估結(jié)果表明，經(jīng)過系統(tǒng)化的教學(xué)設(shè)計，可有效激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，強(qiáng)化相關(guān)知識的理解和掌握，達(dá)到更好的“教”與“學(xué)”的雙重效果。

參考文獻(xiàn)

[1] 盛群力，李志強(qiáng). 現(xiàn)代教學(xué)設(shè)計論[M]. 杭州：浙江教育出版社，1998.

篇5

提出用戶用電技術(shù)這一概念的是來自美國的N.G.Hingorani博士。其主要內(nèi)容是：將大功率的電力電子技術(shù)與配電自動化技術(shù)相結(jié)合，以用戶對電能質(zhì)量以及電力可靠性要求為基礎(chǔ)依據(jù)，為用戶配置所需要的電力。其目的是，通過這種技術(shù)使用戶供電可靠性進(jìn)一步增強(qiáng)達(dá)到不斷電，并對電壓進(jìn)行嚴(yán)格的調(diào)整。該技術(shù)的核心是可以對供應(yīng)電力進(jìn)行嚴(yán)格的控制及變換，并能達(dá)到用戶對電力安全、經(jīng)濟(jì)并可靠的要求。要想完成這種控制和變換，關(guān)鍵是研制出具有特色的電力電子器件并有效的控制電路。

2.我國電力工業(yè)面臨的挑戰(zhàn)

2.1電力供需矛盾難以緩解：眾所周知，一個國家的人均GDP是與人均能耗緊密相關(guān)的。因此，我國想要在下世紀(jì)中期成為發(fā)達(dá)國家的愿望，也必須依靠人均GDP的提高來實(shí)現(xiàn)，而人均用電量和用電水平的增加也是必然的。我國的人口增長速度與現(xiàn)代化進(jìn)程都使我國對電力需求不斷增大。按照設(shè)計規(guī)劃，在2050年的我國發(fā)電裝機(jī)應(yīng)該超過15千瓦，也就是相當(dāng)于比目前我國現(xiàn)有的裝機(jī)凈增13億千瓦以上，但是按照目前我國的電力模式來看，要達(dá)到這個目標(biāo)是完全不可能的，因此必須要探求新的發(fā)展途徑。

2.2有限資源的制約日趨嚴(yán)重：我國已在去年成為石油進(jìn)口國，不能單指望石油發(fā)電。而水電可發(fā)容量還達(dá)不到3、7億千瓦，根本無法滿足當(dāng)下用戶的基本供電需求。因此在很長一段時間內(nèi)，煤炭還是我國主要的一次能源。但燃煤生產(chǎn)所造成的環(huán)境污染相當(dāng)嚴(yán)重且處理起來困難，同時，我國煤炭資源也在日益減少，這一現(xiàn)象也是制約電力發(fā)展的一大因素。

2.3用戶對電網(wǎng)的可靠性和電能質(zhì)量要求不斷提高：隨著社會的進(jìn)步，人們生活水平不斷的提高，對電力供應(yīng)的可靠性及電能質(zhì)量的要求越來越高。盡管近些年的現(xiàn)代電網(wǎng)的設(shè)計和運(yùn)用技術(shù)都得到了較大的發(fā)展，但依然無法完全避免各種電網(wǎng)瓦解、癱瘓事故的發(fā)生。例如1996年美國西部的大停電事件及馬來西亞全國大停電事件都對該國家?guī)砹藰O大的不便且造成了巨大的經(jīng)濟(jì)損失。因此為了滿足用戶的要求，一定要增加輸電和配電系統(tǒng)的可靠性。

3.用戶電力的主要技術(shù)

3.1用戶配電系統(tǒng)的測試與評估技術(shù)：該技術(shù)的主要內(nèi)容有以下四點(diǎn)：

3.1.1對網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行阻抗，對各母線的短路電流及短路容量進(jìn)行計算。

3.1.2對各供電節(jié)點(diǎn)、供電電壓質(zhì)量限值，各個用電負(fù)荷對供電系統(tǒng)的干擾限值計算。

3.1.3對供電設(shè)備進(jìn)行電磁兼容、電杰運(yùn)行、安全運(yùn)行測試評估。

3.1.4為用戶電力技術(shù)問題提供解決方案。

3.2電能質(zhì)量控制技術(shù)：該技術(shù)主要是通過電壓源或者電流逆變器，來控制配電系統(tǒng)的傳輸能力及供電質(zhì)量，并由此來提高供電質(zhì)量并使其到達(dá)一個全新的水平。

3.3固態(tài)開關(guān)技術(shù)：電力技術(shù)的不斷發(fā)展使配電系統(tǒng)的容量日益增大，因此對開關(guān)的開斷能力也有了更好的要求，而我國現(xiàn)有的機(jī)械開關(guān)明顯難以滿足以上需求。因此，擁有卓越能力的固態(tài)斷路器備受關(guān)注。目前美國已有公司研制出了這種固態(tài)開關(guān)并且將它應(yīng)用到了變電站中。

4.用戶電力技術(shù)的未來發(fā)展前景

4.1動態(tài)的電能質(zhì)量調(diào)節(jié)技術(shù)：該技術(shù)主要是在電壓源或是電流源型逆變器的基礎(chǔ)上，控制配電系統(tǒng)的傳輸能力以及電能質(zhì)量的速度，這一技術(shù)能夠使供電質(zhì)量的水平得到有效的提高，并且能使電力工業(yè)成功的實(shí)現(xiàn)市場化。這項(xiàng)技術(shù)主要包括了串聯(lián)式的用來補(bǔ)償電壓跌落、不間斷供應(yīng)電源內(nèi)容。

4.2超導(dǎo)儲能以及其能力變換技術(shù)：現(xiàn)有的各種新能源的開發(fā)和運(yùn)用，大多數(shù)都需要經(jīng)過電力電子裝置等設(shè)備將其的非同步電能轉(zhuǎn)換為同步三相交流電能。超導(dǎo)儲能也就是SMES，是一種較為特殊的新型能源，具有諸多的優(yōu)點(diǎn)，如將其用于電力電子的能量變換技術(shù)中，一定會對其他的新能源起到重要的借鑒意義。SMES具有轉(zhuǎn)換效率快且高、儲存能密度大、可四象限運(yùn)行、吐量大等特點(diǎn)，十分適合幫助電力系統(tǒng)進(jìn)行功率調(diào)節(jié)，特別是在那種能源分布不均衡的地區(qū)，SMES技術(shù)的運(yùn)用能大大改善當(dāng)了的電力電子技術(shù)中存在的問題。

4.3固態(tài)斷路器：固態(tài)電路器的研發(fā)對現(xiàn)在我國的電力電子也有非常重要的意義，它能滿足當(dāng)代用戶對供電質(zhì)量的要求，早日將這種技術(shù)用于實(shí)際，我國的電力電子業(yè)中存在的問題也會大有改善。

5.總結(jié)：

篇6

傳統(tǒng)教學(xué)存在的問題分析

電力電子技術(shù)作為工程技術(shù)需要有一定量的實(shí)驗(yàn)和實(shí)踐環(huán)節(jié)才能保障學(xué)習(xí)效果。但在傳統(tǒng)的“電力電子技術(shù)”課程實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目中，基礎(chǔ)性和簡單驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)較多，不能很好地與當(dāng)前的工程實(shí)際應(yīng)用相聯(lián)系，致使許多新技術(shù)、新方法無法通過實(shí)驗(yàn)來直觀的體驗(yàn)。而且電力電子實(shí)驗(yàn)設(shè)備的常用形式為基于掛件結(jié)構(gòu)的實(shí)驗(yàn)臺和實(shí)驗(yàn)箱，基本上與實(shí)驗(yàn)內(nèi)容相關(guān)的重要元器件、電路和系統(tǒng)都被封閉于內(nèi)。實(shí)驗(yàn)過程中，學(xué)生們無法看到功率元器件、配件及電子儀表的外觀和關(guān)鍵連線。學(xué)生依照原理圖機(jī)械地連接主電路、記錄實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)和波形，即使不了解電路的工作原理，也能較順利地完成實(shí)驗(yàn)。因此，無法發(fā)揮學(xué)生的主觀能動性，沒有探索學(xué)習(xí)的動力，鍛煉創(chuàng)新思維和動手能力的教學(xué)內(nèi)容和平臺也不足。

課程教學(xué)改革措施

作為地方綜合性高校，南通大學(xué)的電氣工程及其自動化專業(yè)的定位是培養(yǎng)應(yīng)用型工程技術(shù)人才，為區(qū)域經(jīng)濟(jì)發(fā)展提供智力支撐和人才支持。因此，本課程作為電氣工程及其自動化專業(yè)的主干專業(yè)課程之一，其教學(xué)目標(biāo)的確立需結(jié)合本區(qū)域的產(chǎn)業(yè)分布與發(fā)展特點(diǎn)，同時又緊緊圍繞本專業(yè)的學(xué)科方向。形成了以幫助學(xué)生從裝置和系統(tǒng)角度理解和掌握電力電子技術(shù)，培養(yǎng)理論與實(shí)踐能力兼具的創(chuàng)新型電力電子應(yīng)用技術(shù)人才為目的，以新能源、運(yùn)動控制、電源技術(shù)、柔流輸配電等應(yīng)用領(lǐng)域?yàn)楸尘?，以講授電力電子技術(shù)在實(shí)際工程應(yīng)用中所需要處理的相關(guān)問題為主要內(nèi)容的課程教學(xué)思路和培養(yǎng)目標(biāo)。

根據(jù)培養(yǎng)目標(biāo)，在學(xué)院學(xué)科特色和現(xiàn)有教學(xué)資源的基礎(chǔ)上，對課程體系和內(nèi)容進(jìn)行了合理調(diào)整。舍棄了傳統(tǒng)的以大篇幅晶閘管半控器件分析為主線的教學(xué)內(nèi)容體系，建立了“以基于全控器件的實(shí)際應(yīng)用為主線，以電力電子主拓?fù)潆娐方Y(jié)合系統(tǒng)級的自動控制原理及其實(shí)現(xiàn)電路分析為主要技術(shù)內(nèi)容，培養(yǎng)學(xué)生從整體的角度認(rèn)識和設(shè)計電力電子電路的能力”的課程教學(xué)體系。整合后的教學(xué)內(nèi)容由三部分組成：功率器件、典型電路、應(yīng)用及其系統(tǒng)。功率器件是基礎(chǔ)，重點(diǎn)講授開關(guān)全控器件及其驅(qū)動電路；典型電路是主體，重點(diǎn)講授基于全控器件的直直、逆變和整流三種變換電路及其控制機(jī)理；應(yīng)用及其系統(tǒng)是提升，重點(diǎn)講授電力電子在新能源發(fā)電、運(yùn)動控制、電源和柔流輸配電技術(shù)中的應(yīng)用原理及其典型系統(tǒng)設(shè)計案例。三者層次明晰，但學(xué)時又有所側(cè)重。即前兩部分作為前續(xù)“電力電子技術(shù)”課程內(nèi)容的回顧與拓展，講授學(xué)時占總理論學(xué)時的近一半，第三部分作為工程應(yīng)用與系統(tǒng)提升的重要部分，需著重講授，以逐次勾勒出一個電力電子技術(shù)及其工程應(yīng)用的整體全貌。在教學(xué)內(nèi)容的組織與講授中，凝煉理論教學(xué)的內(nèi)容，在原理的講授中注意培養(yǎng)學(xué)生面向工程的意識和思維，并及時動態(tài)地將教學(xué)團(tuán)隊獲得的最新科研成果以及科研項(xiàng)目的最新進(jìn)展融合到相關(guān)的課程內(nèi)容中去，讓學(xué)生接受到來自科研和工程研發(fā)第一線的新知識、新技術(shù)。另外，針對基于電力電子技術(shù)應(yīng)用的電氣工程及其自動化專業(yè)發(fā)展的趨勢和前沿內(nèi)容，以及課程中被壓縮掉或被取消的專業(yè)知識，設(shè)置為系列課外專題講座，聘請對專題內(nèi)容有深入研究和獨(dú)特造詣的教師及企業(yè)的科技人員講授，以開拓學(xué)生的知識面、培養(yǎng)學(xué)生理論聯(lián)系實(shí)際的思維及能力。

課內(nèi)實(shí)驗(yàn)是在課堂教學(xué)的基礎(chǔ)上，鞏固理論知識，培養(yǎng)動手能力和初步設(shè)計技能，增強(qiáng)解決問題和分析問題的能力的必要教學(xué)一環(huán)。為了突出課程的工程實(shí)用性，采取了優(yōu)選驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)，增加了設(shè)計型和綜合型實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目的課內(nèi)實(shí)驗(yàn)設(shè)置方法。注重電路的工作機(jī)理分析與工程實(shí)際問題是驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目的選擇標(biāo)準(zhǔn)。優(yōu)選的該類實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目包括：常用PWM控制器件及特性、不控整流的諧波與抑制、SPWM/SVPWM/方波PWM逆變策略的實(shí)現(xiàn)電路及特性等。注重工程實(shí)用性是設(shè)計型和綜合型實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目的選擇標(biāo)準(zhǔn)。我們要求學(xué)生們對該類型的實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目遵循“理論設(shè)計計算—>計算機(jī)仿真驗(yàn)證—>硬件實(shí)驗(yàn)電路測試—>波形數(shù)據(jù)分析總結(jié)”的順序開展路線，以強(qiáng)化學(xué)生對知識點(diǎn)的掌握和實(shí)驗(yàn)內(nèi)容的理解，并促進(jìn)學(xué)生形成理論聯(lián)系實(shí)際的科學(xué)實(shí)驗(yàn)作風(fēng)。增設(shè)的實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目包括：各型升/降壓直直變換器設(shè)計、有源功率因數(shù)校正器設(shè)計、諧振軟開關(guān)設(shè)計、三相高頻PWM整流器設(shè)計，以及他們的復(fù)合系統(tǒng)設(shè)計等。課內(nèi)實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目設(shè)置為必修和開放式的選修兩類，以彌補(bǔ)實(shí)驗(yàn)授課學(xué)時不足的矛盾，同時采取“案例講解法”、“實(shí)物演示法”等不同的教學(xué)方法，在實(shí)驗(yàn)課上認(rèn)真講解實(shí)驗(yàn)內(nèi)容、步驟和注意事項(xiàng)，以激發(fā)學(xué)生興趣，調(diào)動其積極性。此外，應(yīng)改革課內(nèi)實(shí)驗(yàn)成績的評定方式，突出對實(shí)驗(yàn)過程的考核，鼓勵探索性的設(shè)計型實(shí)驗(yàn)。具體措施包括增加課內(nèi)實(shí)驗(yàn)在課程總成績中的權(quán)重，增加實(shí)驗(yàn)預(yù)習(xí)報告、實(shí)驗(yàn)操作測評、實(shí)驗(yàn)過程問辯三方面的成績考核項(xiàng)等，通過確立科學(xué)合理的考核方法，調(diào)動學(xué)生自主學(xué)習(xí)的積極性，形成務(wù)實(shí)的學(xué)習(xí)風(fēng)氣。

課程設(shè)計是對學(xué)生工程設(shè)計和應(yīng)用能力、創(chuàng)新意識和創(chuàng)新精神培養(yǎng)的重要環(huán)節(jié)，其課時安排在全部理論課程講授完畢后進(jìn)行。該實(shí)踐環(huán)節(jié)依托于以現(xiàn)代電力電子技術(shù)與運(yùn)動控制實(shí)驗(yàn)室為主體，以工程訓(xùn)練中心、控制電機(jī)、虛擬儀器、風(fēng)力發(fā)電動模實(shí)驗(yàn)室等其他專業(yè)實(shí)驗(yàn)室為輔助的課程設(shè)計開放式創(chuàng)新訓(xùn)練實(shí)驗(yàn)平臺。[3，4]課程設(shè)計內(nèi)容以學(xué)生熟悉并感興趣的熱點(diǎn)工程為背景，從南通大學(xué)電氣工程學(xué)院專業(yè)與學(xué)科特色以及科研項(xiàng)目中，提煉出其中典型的技術(shù)問題，設(shè)計出合理的課程設(shè)計項(xiàng)目?？蛇x的背景包括：風(fēng)力發(fā)電、光伏發(fā)電、精密電機(jī)伺服驅(qū)動、電力無功與諧波控制、磁懸浮控制、特種電源等。其中的典型技術(shù)問題包括：整流、正弦逆變、直直變換、Delta逆變、閉環(huán)自動控制、檢測技術(shù)等。針對少部分優(yōu)秀學(xué)生采用“導(dǎo)師制”的課程設(shè)計教學(xué)方法，通過細(xì)致的指導(dǎo)，緊密的設(shè)計過程跟蹤，來進(jìn)一步提高課程設(shè)計質(zhì)量，并促進(jìn)這部分學(xué)生研究性論文、專利、小制作等方面成果的形成。針對大部分學(xué)生采用“項(xiàng)目驅(qū)動教學(xué)法”的課程設(shè)計教學(xué)方法。學(xué)生以小組為單位，在選題庫中自由選題，利用書刊、網(wǎng)絡(luò)查找相關(guān)資料，自主形成完成項(xiàng)目的各種設(shè)計思路，以培養(yǎng)學(xué)生獨(dú)立思考問題、解決問題的能力。通過課程設(shè)計的鍛煉，使學(xué)生將書本上的理論知識和實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)真正融入了自己的知識鏈，提高了其綜合能力以及自主創(chuàng)新和團(tuán)隊協(xié)作能力。#p#分頁標(biāo)題#e#

網(wǎng)絡(luò)教學(xué)是彌補(bǔ)課堂教學(xué)學(xué)時局限，開拓課程學(xué)習(xí)的知識面，引導(dǎo)學(xué)生開展自主性學(xué)習(xí)，提高人才培養(yǎng)質(zhì)量的重要途徑。課程組以校Blackboard網(wǎng)絡(luò)教學(xué)平臺為基礎(chǔ)，通過長期投入、持續(xù)積累、動態(tài)跟蹤的建設(shè)方式，建立了課程的網(wǎng)絡(luò)輔助教學(xué)平臺。網(wǎng)站的教學(xué)材料提供了與課程相關(guān)的豐富的資源，內(nèi)容包括教學(xué)資源庫（課程教學(xué)大綱、多媒體課件、實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書、數(shù)值仿真實(shí)驗(yàn)例程、實(shí)驗(yàn)設(shè)備操作視頻等文件）、參考資源庫（經(jīng)典學(xué)術(shù)論文、典型芯片和模塊的使用手冊、常用仿真軟件說明、典型應(yīng)用設(shè)計案例、產(chǎn)業(yè)趨勢和研究熱點(diǎn)等信息）、復(fù)習(xí)思考題庫等版面區(qū)。此外，課程組充分利用Blackboard網(wǎng)絡(luò)平臺的交互功能，完成諸如教學(xué)信息、在線電子試卷測試、遠(yuǎn)程答疑和討論等教學(xué)工作，提高了教學(xué)的效率和效果。

篇7

結(jié)合幾年教學(xué)實(shí)踐和CDIO工程教育的特點(diǎn)，對原有的教學(xué)模式進(jìn)行了改革，將授課內(nèi)容中規(guī)律和特點(diǎn)并加以靈活利用，引導(dǎo)學(xué)生采用發(fā)現(xiàn)學(xué)習(xí)和掌握學(xué)習(xí)等創(chuàng)造性學(xué)習(xí)方法、加強(qiáng)理論聯(lián)系實(shí)際;從系統(tǒng)角度、實(shí)踐角度出發(fā)建立了一套適合于“電力電子技術(shù)”課程教學(xué)的教學(xué)體系。

教學(xué)思路

在明確教學(xué)目標(biāo)的基礎(chǔ)上，首先，教師一定要意識到，興趣是最好的老師，興趣是學(xué)習(xí)的動力和源泉。只要通過有效的興趣培養(yǎng)和教學(xué)方式，就可以讓這些學(xué)生達(dá)到甚至超過自己的水平。以科研的態(tài)度和精神貫穿于教學(xué)之中，讓學(xué)生在“學(xué)生做”和“做中學(xué)”激發(fā)課程學(xué)習(xí)熱情。鼓勵學(xué)生走上講臺，敢于大膽走進(jìn)實(shí)驗(yàn)室;敢于向老師發(fā)難，以“我”為中心，全然不顧“名家顏面。

其次在教學(xué)理念上，以發(fā)展學(xué)生思考能力為本，結(jié)合課程實(shí)驗(yàn)和教師現(xiàn)有的課題進(jìn)行實(shí)踐，建立系統(tǒng)設(shè)計理念，通過對主電路和控制電路、保護(hù)電路、檢測電路同時分組進(jìn)行設(shè)計。CDIO強(qiáng)調(diào)以熟悉產(chǎn)品研發(fā)的生命周期為工程背景的

“做中學(xué)”的學(xué)習(xí)方式，這不是對教師主導(dǎo)作用的弱化，相反對教師在整個教學(xué)活動過程中的掌控能力、自身的知識水平提出了更高的高求?！敖處煛奔鏋椤皩?dǎo)師”，實(shí)現(xiàn)學(xué)生在知識獲取過程中的地位由“被動”到“主動”的角色轉(zhuǎn)變:學(xué)生在教師指導(dǎo)下積極、主動地參與實(shí)踐，從獨(dú)立學(xué)習(xí)轉(zhuǎn)向合作學(xué)習(xí);從深層次角度講，就是大學(xué)中“物質(zhì)教育”與“自由教育”的轉(zhuǎn)變。在探索、實(shí)驗(yàn)和應(yīng)用中行動上給與相當(dāng)?shù)撵`活性，這樣可以喚起學(xué)生的好奇心，使其熱切地尋求有助于解決問題的知識，同時又具備相當(dāng)?shù)膶?shí)行工具。學(xué)生所具有的創(chuàng)造性的和富有想象力的遠(yuǎn)見都將發(fā)揮作用，并能控制其沖動和習(xí)慣。他自己的目的就能指導(dǎo)他的行動。

再次，就教學(xué)方法而言，堅持把工程科學(xué)基礎(chǔ)和工程專業(yè)知識緊密地揉合在一起進(jìn)行教學(xué)，學(xué)生仍然需要堅實(shí)的科學(xué)基礎(chǔ)。在講述定理、結(jié)論時，要注意理論基礎(chǔ)與專業(yè)知識的結(jié)合。除了應(yīng)用高等數(shù)學(xué)和大學(xué)物理分析內(nèi)容的機(jī)理之外，還要講定理、結(jié)論的提出背景、前提條件以及應(yīng)用情況和近展?fàn)顩r等等。在教學(xué)手段上注意應(yīng)用現(xiàn)代信息技術(shù)，如多媒體動畫和系統(tǒng)仿真技術(shù)。熟練的、精心的準(zhǔn)備過的課堂講授仍然是最有效的學(xué)習(xí)和教授經(jīng)驗(yàn)。

最后，在重點(diǎn)和難點(diǎn)教學(xué)模式上，采用項(xiàng)目或者案例教學(xué)模式，基于問題解決模式的模式;教師引導(dǎo)學(xué)生效仿教師、專家學(xué)者做項(xiàng)目的方法，如專題研討、方案和技術(shù)設(shè)計、仿真模擬和實(shí)驗(yàn)操作等，探索并解決課程內(nèi)容相關(guān)工程應(yīng)用中的現(xiàn)實(shí)問題;培養(yǎng)學(xué)生發(fā)現(xiàn)問題與綜合分析問題的能力。因此恰當(dāng)?shù)卦O(shè)計題目是項(xiàng)目教學(xué)法運(yùn)用成功的保證，既不能太難，讓學(xué)生望而卻步，又不能太簡單，沒有挑戰(zhàn)性。這要求教師平時有一定知識積累?！半娏﹄娮蛹夹g(shù)”實(shí)力較強(qiáng)的幾個院校的積極嘗試為我們提供了較好的參考。浙江大學(xué)將“功率因數(shù)校正實(shí)驗(yàn)”等部分實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目列為創(chuàng)新設(shè)計型實(shí)驗(yàn)，由學(xué)生自主設(shè)計實(shí)驗(yàn)內(nèi)容和方法，提高學(xué)生創(chuàng)新能力。哈爾濱工業(yè)大學(xué)以直流脈寬調(diào)速系統(tǒng)驅(qū)動電源的設(shè)計為課程設(shè)計的主要內(nèi)容。南京航空航天大學(xué)開發(fā)了“軟開關(guān)逆變電源實(shí)驗(yàn)裝置”課程設(shè)計教學(xué)平臺，以此設(shè)計若干個課程設(shè)計題目。中國石油大學(xué)選擇反激式開關(guān)電源為課程設(shè)計題目。這些題目既緊密聯(lián)系書本知識，又有創(chuàng)新的空間，值得借鑒。

實(shí)驗(yàn)教學(xué)在方式上注重啟發(fā)，引導(dǎo)學(xué)生積極參與實(shí)驗(yàn)設(shè)計的同時;在時間和內(nèi)容安排上注意了驗(yàn)證實(shí)驗(yàn)、仿真實(shí)驗(yàn)和綜合設(shè)計實(shí)驗(yàn)的循序漸進(jìn)。在實(shí)踐平臺裝置的設(shè)計上，注意

“先進(jìn)性、實(shí)用性、開放性、安全性”的特點(diǎn)，滿足基礎(chǔ)型和綜合設(shè)計型的實(shí)驗(yàn)教學(xué)和實(shí)踐活動的要求。使學(xué)生既動手又動腦，豐富工程實(shí)踐知識，培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新能力和綜合能力。同時學(xué)生小組成員之間密切協(xié)作和互相配合，鍛煉學(xué)生的責(zé)任感和協(xié)作、互助的團(tuán)隊精神。

教學(xué)案例

以“電力電子技術(shù)”內(nèi)容直流一直流變流技術(shù)為例。首先，教師備課時要把自己想象成學(xué)生，想象二下學(xué)生的已知與未知，研究學(xué)生認(rèn)知與情感發(fā)展的需求，要想到學(xué)生在課堂教學(xué)過程中可能有的變化，從而使備課活動不再是琢磨怎么講能講得清楚、透徹、到位，讓學(xué)生聽得懂、記得牢，要注重的是課堂上學(xué)生怎么學(xué)、怎么動以及為了實(shí)踐活動的有效開展，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，如何點(diǎn)起學(xué)生創(chuàng)新的火花，促使學(xué)生生動活潑地參與，使課堂教學(xué)豐富多樣，把課堂真正還給學(xué)生。引言部分如講到buck變換器時，先介紹變換器的背景。授課時，按照“識電路”“畫波形”“會計算”“輸出（電壓或電流）控制”四部曲進(jìn)行。顯然，第四部曲是壓軸大戲。buck變換器的電路原理圖如圖1所示，先講每一個功率器件的工作原理。再從有源開關(guān)V導(dǎo)通，到無源開關(guān)VD因反偏而截止，再到輸出濾波電感儲能（或勵磁），并向負(fù)載提供能量；反過來從有源開關(guān)V截止，到電感電流不能突變。故使無源開關(guān)VD正偏而導(dǎo)通，此時電感電流經(jīng)二極管續(xù)流，其儲存的能量繼續(xù)供向負(fù)載，并由輸出電壓對其進(jìn)行去磁。輸出濾波電容作用：主要用來限制輸出電壓上的開關(guān)頻率紋波分量，使之遠(yuǎn)小于穩(wěn)態(tài)的直流輸出電壓。內(nèi)容強(qiáng)調(diào)講穩(wěn)態(tài)關(guān)系和特征。buck變換器的特征公式如式1所示，讓學(xué)生對比以前學(xué)過的理想變壓器的特征公式，說明為什么buck也叫“直流變壓器”。第二部曲是利用多媒體動畫技術(shù)演示功率器件開通和關(guān)斷時電路的電流流經(jīng)路徑和主要物理量的波形變化情況。采用MATLAB仿真時所得的波形與課本的波形進(jìn)行對比，反映了理論知識的現(xiàn)實(shí)性。同時對比圖1（b）、（c）圖，對電流下降及上升的原因及“斷續(xù)”和“連續(xù)”概念結(jié)合高等數(shù)學(xué)中“連續(xù)”的概念不一樣的地方進(jìn)行辨析。當(dāng)改變參數(shù)使得仿真結(jié)果變化時，也能通過理論分析與仿真調(diào)試，使輸出達(dá)到理想狀態(tài)。第三部曲講授在已知輸入電壓范圍、負(fù)載電流范圍和給定的輸出電壓下，利用獲得的穩(wěn)態(tài)關(guān)系，可以方便計算buck變換器的開關(guān)占空比范圍，從而來計算buck變換器中的元器件電壓穩(wěn)態(tài)應(yīng)力、電流峰值、電流平均值和電流有效值。在講第四部曲即“輸出（電壓或電流）控制”時，學(xué)生不易明白也看不到。有些內(nèi)容理解不夠具體，如何控制實(shí)現(xiàn)的疑問產(chǎn)生。此時重要的是培養(yǎng)學(xué)生有精細(xì)、認(rèn)真、窮追不舍的態(tài)度和敢于提出問題、勇于解決問題的創(chuàng)新精神。學(xué)生參與設(shè)計教師的100V/600A大功率開關(guān)斬波恒流源科研項(xiàng)目，共分四組，每一組完成一個功能設(shè)計調(diào)試或仿真。第一組學(xué)生設(shè)計不控整流部分的電路結(jié)構(gòu)如圖2所示，具體參數(shù)：濾波電抗為1200A/0.71mH，整流二極管600A/1600V，鋁電解電容0.3F/400V。第二組學(xué)生參與斬波電路設(shè)計，設(shè)計的斬波電路圖如圖3所示。通過計算得出電抗器1200A/300μH，C2電容大小190μF/400V。阻容吸收單元選擇電容C3為80μF/450V，選取電阻R1為10Ω。IGBT模塊2MBI1200U4G-120，驅(qū)動模塊在教師的指導(dǎo)下選用瑞士CONCEPT公司的IGBT驅(qū)動模塊2SD315A，該驅(qū)動模塊集成智能驅(qū)動、自檢、狀態(tài)反饋、隔離等功能于一身，能夠驅(qū)動1200A/1200V的IGBT。有的學(xué)生還畫了驅(qū)動電路圖。第三組學(xué)生設(shè)計了基于TMS320F28335DSP作為控制回路的核心的數(shù)字PI調(diào)節(jié)器。學(xué)生在CCS集成開發(fā)環(huán)境下編寫的數(shù)字PI調(diào)節(jié)器，在軟仿真下可以明顯看到給定變化引起PWM脈寬的變化。第四組學(xué)生負(fù)責(zé)基于MATLAB下仿真。在實(shí)際設(shè)計中，學(xué)生體會到了控制環(huán)節(jié)如何閉環(huán)、控制量如何檢測，控制算法如何實(shí)現(xiàn)，控制信號如何發(fā)出，能量流動必須要有電動勢以及流經(jīng)通路等等。學(xué)生們主動、積極利用老師的科研項(xiàng)目，構(gòu)思、設(shè)計、調(diào)試以及實(shí)驗(yàn)。教師注意發(fā)揮激勵和導(dǎo)向作用，注重肯定、贊賞學(xué)生的點(diǎn)滴進(jìn)步，讓學(xué)生感受到成功的歡樂，心中喚起自豪感和自尊感。當(dāng)設(shè)計或?qū)嶒?yàn)受到目的的指引，進(jìn)行時還有措施和方法時，試驗(yàn)就變成合理的了。此外注意事實(shí)的分析和重組是增進(jìn)知識、增長解釋能力和正確分類的能力所不可缺少的?？傊癈DIOInitiative”是一個資源開放、寬松自由、包容性強(qiáng)的改革計劃。

篇8

關(guān)鍵詞：電子技術(shù)，軟件工程，技術(shù)創(chuàng)新。

0引言

電子技術(shù)與軟件工程這類高科技發(fā)展的產(chǎn)物，在國內(nèi)各個領(lǐng)域被廣泛地應(yīng)用，尤其是在電力系統(tǒng)和計算機(jī)領(lǐng)域當(dāng)中，電子技術(shù)及軟件工程的應(yīng)用幫助其取得了良好的發(fā)展成績。就目前情況而言，國內(nèi)的電子技術(shù)與軟件工程雖取得了較大的發(fā)展成果，但與國外某些發(fā)達(dá)國家相比，我國的電子技術(shù)與軟件工程領(lǐng)域還是處于落后的狀態(tài)，因此，加強(qiáng)對電子技術(shù)與軟件工程的應(yīng)用分析尤為重要。

1電子技術(shù)與軟件工程

電子技術(shù)作為現(xiàn)代社會科技發(fā)展的創(chuàng)新產(chǎn)物，在國內(nèi)工業(yè)領(lǐng)域、醫(yī)學(xué)領(lǐng)域、航空領(lǐng)域等多個高新技術(shù)領(lǐng)域均被廣泛應(yīng)用，并已經(jīng)成為促進(jìn)各領(lǐng)域發(fā)展的主要力量。電子技術(shù)主要應(yīng)用于解決某些電力設(shè)備存在的某些問題，包括信號處理、改善電路問題等，是集合了電子學(xué)與電力學(xué)的綜合性學(xué)科。電子技術(shù)研究主要是指對電子電力元器件的研發(fā)與應(yīng)用，其中半導(dǎo)體器件就是典型的應(yīng)用電子技術(shù)研發(fā)的電力元器件。我國的電子技術(shù)起源于1950年代末，當(dāng)時電子技術(shù)還是以整流器為主，包括電解、牽引和直流傳動等。1970年代，隨著世界范圍內(nèi)的能源危機(jī)爆發(fā)，傳統(tǒng)的整流器件已經(jīng)不滿足當(dāng)時人民對電力的需求，因此，變頻調(diào)速技術(shù)應(yīng)運(yùn)而生，大功率逆變用的晶體管、晶閘管的大量使用標(biāo)志著我國正式步入逆變器時代。1980年代中期，整流器技術(shù)與逆變器技術(shù)由于工作效率低，已不能滿足電力飛速發(fā)展的需求，當(dāng)時的集成電路技術(shù)發(fā)展迅猛，相關(guān)領(lǐng)域研究人員將高壓大電流技術(shù)與集成電路技術(shù)進(jìn)行了整合，MOSFET與IGBT的相繼問世，將傳統(tǒng)的以低壓變頻處理技術(shù)為主流的時代逐漸轉(zhuǎn)化為以高壓變頻處理技術(shù)的時代，變頻器時代的到來幫助了電子設(shè)備實(shí)現(xiàn)小型輕量化、智能化與一體化，同時也為我國從傳統(tǒng)電力電子學(xué)轉(zhuǎn)向現(xiàn)代電力電子學(xué)的轉(zhuǎn)變奠定了堅實(shí)的基礎(chǔ)。因此，電子技術(shù)這一學(xué)科成為國內(nèi)高校教育的重點(diǎn)關(guān)注對象。軟件工程其實(shí)是計算機(jī)領(lǐng)域中的學(xué)科，但由于發(fā)展較好且應(yīng)用領(lǐng)域較廣。如今，軟件工程已經(jīng)成為計算機(jī)領(lǐng)域中的一門獨(dú)立的學(xué)科。國內(nèi)電力行業(yè)、工業(yè)行業(yè)等眾多領(lǐng)域均會利用軟件工程，來幫助完成日常工作，軟件工程不僅能為企業(yè)單位節(jié)省一定的人力資源、物力資源，還能夠大幅度提高工作效率，同時還能促使日常工作的正常進(jìn)行得到保障。目前，軟件工程最常見的便是計算機(jī)系統(tǒng)，包括軟件的開發(fā)、電子郵箱等。軟件工程這一學(xué)科的主要內(nèi)容是軟件的開發(fā)與軟件的管理，就目前情況而言，軟件工程已融入當(dāng)今社會居民日常生活中的各個方面[1]。

2電子技術(shù)與軟件工程的應(yīng)用

隨著電子技術(shù)的發(fā)展，國內(nèi)諸多高校均開設(shè)了電子技術(shù)專業(yè)學(xué)科。在國內(nèi)電子技術(shù)專業(yè)當(dāng)中，電子技術(shù)在新能源發(fā)電及電氣節(jié)能領(lǐng)域中的應(yīng)用一直是高校學(xué)習(xí)的重點(diǎn)對象。在過去的幾年內(nèi)，我國不可再生能源在城市化建設(shè)進(jìn)程中的過度開發(fā)，致使國內(nèi)煤炭、石油等資源接近干枯，面對著全球范圍內(nèi)的能源危機(jī)，將電子技術(shù)應(yīng)用于新能源開發(fā)的領(lǐng)域中，改革了傳統(tǒng)的發(fā)電方式，利用風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)進(jìn)行發(fā)電，將傳統(tǒng)的不可再生能源煤炭等替換為可再生能源風(fēng)力，從而解決了能源危機(jī)給我國電力系統(tǒng)發(fā)展帶來的影響。同時，光伏并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)的應(yīng)用也在一定程度上提高了電能質(zhì)量，同時也提高了發(fā)電系統(tǒng)的穩(wěn)定性[2]。在現(xiàn)代化城市建設(shè)的過程中，不僅需要加快經(jīng)濟(jì)、社會、文化的建設(shè)，還需要實(shí)現(xiàn)現(xiàn)代化城市建設(shè)與生態(tài)環(huán)境共同發(fā)展，而節(jié)能環(huán)保就是保護(hù)我國生態(tài)環(huán)境的一種重要手段，其中，電氣節(jié)能就是節(jié)能環(huán)保的重要組成部分。電氣節(jié)能主要是利用變頻調(diào)速技術(shù)來提高電氣設(shè)備的運(yùn)行穩(wěn)定性，同時提高電機(jī)的運(yùn)行效率，并在一定程度上節(jié)省了電氣設(shè)備的功率消耗[3,4]。軟件工程的應(yīng)用。目前，雖然我國軟件行業(yè)的規(guī)模并不大，但軟件行業(yè)的發(fā)展前景是非?？捎^的，因此，我國高校還是需要注重軟件工程專業(yè)的開設(shè)與教學(xué)?？傮w而言，現(xiàn)階段我國高校軟件工程專業(yè)的主要學(xué)習(xí)內(nèi)容還是以構(gòu)建軟件模型及使用軟件的應(yīng)用程序?yàn)橹?。?gòu)建軟件模型是使用軟件的基礎(chǔ)，由于軟件工程本身具有一定的復(fù)雜性，因此，在學(xué)習(xí)構(gòu)建軟件模型時，一定要注重模型的科學(xué)性與合理性。在構(gòu)建軟件模型之前，需要掌握軟件工程技術(shù)的應(yīng)用特點(diǎn)，真正理解軟件工程技術(shù)，同時了解系統(tǒng)的實(shí)際運(yùn)行情況及實(shí)際使用功能，才能確保所構(gòu)建的軟件模型能夠投入到設(shè)備系統(tǒng)當(dāng)中去使用。軟件工程專業(yè)的學(xué)生還是以學(xué)習(xí)使用各類軟件技術(shù)為主，而這就要求在使用前，學(xué)生一定要掌握軟件的使用要求，明確軟件的使用目的及作用，了解系統(tǒng)軟件與應(yīng)用程序之間的關(guān)系，進(jìn)而才能夠促使學(xué)生熟練掌握所學(xué)軟件的技術(shù)應(yīng)用。電子技術(shù)與軟件工程應(yīng)用發(fā)展分析：（1）注重人才的培養(yǎng)。無論是哪一個領(lǐng)域，人才的培養(yǎng)都是國家與社會的重點(diǎn)關(guān)注對象，尤其是電子技術(shù)與軟件工程這種高新技術(shù)產(chǎn)業(yè)，只有加大人才培養(yǎng)力度，才能夠促使越來越多的優(yōu)秀大學(xué)生加入技術(shù)研發(fā)當(dāng)中，進(jìn)而促使國內(nèi)電子技術(shù)及軟件工程得到進(jìn)一步發(fā)展。因此，我國高校需要加大對電子技術(shù)專業(yè)與軟件工程專業(yè)人才的培養(yǎng)力度，學(xué)生除了要主修公共基礎(chǔ)課之外，還需要選擇參加現(xiàn)代操作系統(tǒng)、數(shù)據(jù)庫原理與實(shí)現(xiàn)技術(shù)、電氣系統(tǒng)分析等選修課，提高學(xué)生對電子技術(shù)與軟件工程的了解程度。同時，高校需要與企業(yè)進(jìn)行合作，在學(xué)生大四時期需要到合作企業(yè)進(jìn)行實(shí)習(xí)，從而促使學(xué)生在實(shí)習(xí)的過程中鞏固在校所學(xué)的基礎(chǔ)知識，培養(yǎng)學(xué)生的實(shí)際動手操作能力。（2）強(qiáng)化升級與管理。近年來，我國電子技術(shù)與軟件工程均屬于高速發(fā)展的階段，各類先進(jìn)的電子技術(shù)產(chǎn)品與軟件工程產(chǎn)品都相繼問世。同時，我國相關(guān)領(lǐng)域研究人員積極向國外電子技術(shù)與軟件工程發(fā)展較好的國際吸取研發(fā)經(jīng)驗(yàn)，致使我國的電子技術(shù)與軟件工程得到了更進(jìn)一步的發(fā)展。然而，在發(fā)展過程中，對電子技術(shù)與軟件工程的升級與管理成為現(xiàn)階段的首要問題。結(jié)合各行各業(yè)領(lǐng)域?qū)﹄娮蛹夹g(shù)與軟件工程的實(shí)際需求，在電子技術(shù)與軟件工程的原有基礎(chǔ)上進(jìn)行系統(tǒng)的改革與升級，從而促使電子技術(shù)與軟件工程能夠更好地適應(yīng)現(xiàn)代社會的需求。同時，加強(qiáng)對電子技術(shù)與軟件工程的管理，從而才能夠確保設(shè)備系統(tǒng)有效運(yùn)行。因此，強(qiáng)化電子技術(shù)與軟件工程的升級與管理，保證其不受外界各類因素的影響，實(shí)現(xiàn)電子技術(shù)與軟件工程系統(tǒng)的順利升級，這對于促進(jìn)國內(nèi)電子技術(shù)與軟件工程的發(fā)展尤為重要。（3）注重技術(shù)與產(chǎn)品的創(chuàng)新。創(chuàng)新是各個領(lǐng)域能夠保持穩(wěn)定發(fā)展的基礎(chǔ)技能，而作為21世紀(jì)高新技術(shù)的產(chǎn)物，電子技術(shù)的創(chuàng)新與軟件工程產(chǎn)品的創(chuàng)新也是非常重要的。通常情況下，在一些大型電子技術(shù)與軟件工程產(chǎn)品研發(fā)的過程中，往往需要大量的投入時間資源、人力資源與物力資源，還需要相關(guān)部門的資金支持，而一些小型的科技產(chǎn)品的復(fù)雜性相對較低。因此，我國高校為了提高學(xué)生的創(chuàng)新能力，可舉辦小規(guī)模的校內(nèi)創(chuàng)新產(chǎn)品競賽，讓學(xué)生充分的發(fā)揮自己的能力，從而深度挖掘?qū)W生們的潛力，這樣即可以培養(yǎng)學(xué)生的動手操作能力，又可以實(shí)現(xiàn)電子技術(shù)與軟件工程的創(chuàng)新，從而促進(jìn)國內(nèi)電子技術(shù)與軟件工程的發(fā)展。此外，在舉辦競賽時，可以讓學(xué)生對電子技術(shù)及軟件工程市場進(jìn)行考察，從而了解現(xiàn)階段國內(nèi)社會居民對電子技術(shù)與軟件工程的需求，從而促使學(xué)生創(chuàng)造出的產(chǎn)品具有更高的實(shí)用性。

篇9

【關(guān)鍵詞】用戶電力技術(shù)；電能質(zhì)量；應(yīng)用與發(fā)展

The Application and Development of Custom Power Technology

Guo Shuzhen

(Department of electrical engineering of Hunan Hydroelectric Occupational College, Changsha Hunan 410131)

Abstract: The problems of power quality directly affect the safety of the power system and operation of the equipment, the custom power technology is to solve the customers’ problems. In this paper, the concept of custom power technology, power quality control and energy conversion technology and solid switch technology, also their new researches and their application are discussed. This technique has a huge market and development potential in power system, many new excellent controllers emerge.

Keywords: Custom Power；Power Quality；Application and Development

前言

傳統(tǒng)電能質(zhì)量問題一般關(guān)注系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)情況下是否供電可靠，隨著電子信息技術(shù)的飛速發(fā)展，先進(jìn)技術(shù)使用日益廣泛，供電系統(tǒng)故障或電能質(zhì)量惡化很可能帶來極為嚴(yán)重的影響。對于敏感的電力電子設(shè)備或信息設(shè)備來說，即使幾個周期的供電中斷，或電壓跌落都將影響這些設(shè)備的正常工作，造成巨大的經(jīng)濟(jì)損失。因此現(xiàn)在用戶對電能質(zhì)量的要求遠(yuǎn)比以前嚴(yán)格。

80年代以來，電力電子學(xué)逐漸成為一門新興交叉的邊緣學(xué)科，與此相對應(yīng)的現(xiàn)代電力電子技術(shù)也得到迅速發(fā)展。以計算機(jī)技術(shù)和功率半導(dǎo)體制造技術(shù)為基礎(chǔ)和先導(dǎo)，開關(guān)器件功率處理能力和切換速度有了明顯提高。采用電力電子裝置等高新技術(shù),在高效使用電能上已越來越多地被人們所認(rèn)識。電能質(zhì)量、節(jié)約用電、安全用電是當(dāng)前最突出的用戶電力問題,近年來為了解決這些問題,用戶配電系統(tǒng)測試評估、電能質(zhì)量調(diào)節(jié)、電能轉(zhuǎn)換和固態(tài)開關(guān)等用戶電力技術(shù),得到了廣泛應(yīng)用和快速發(fā)展。

1.用戶電力技術(shù)簡介

用戶電力技術(shù)是美國N.G.Hingorani博士在1988年提出的概念：將大功率電力電子技術(shù)和配電自動化技術(shù)綜合，以用戶對電力可靠性和電能質(zhì)量要求為依據(jù)，為用戶配置所需要的電力。通過用戶電力技術(shù)可使用戶供電可靠性達(dá)到不斷電；嚴(yán)格的電壓調(diào)整；低諧波電壓；沖擊和非線性負(fù)荷對終端電壓無影響。該技術(shù)的核心是能夠?qū)?yīng)的電力進(jìn)行控制、變換,為用戶或負(fù)荷提供滿足電能質(zhì)量指標(biāo)及安全、經(jīng)濟(jì)、可靠運(yùn)行等要求的電能。完成這種控制與變換的關(guān)鍵是各具特色的電力電子器件及其控制電路。

我國已研制出用于配電系統(tǒng)的靜止無功發(fā)生器DSTATCOM樣機(jī)。圖1是用于解決電壓驟降問題的動態(tài)電壓恢復(fù)器的基本工作原理圖,恢復(fù)器包含了配電系統(tǒng)靜止補(bǔ)償器,有源電力濾波,以及串聯(lián)電能質(zhì)量控制器(DVR)等設(shè)備,它一般串聯(lián)在供電網(wǎng)和負(fù)荷之間,當(dāng)供電網(wǎng)正常供電時,其逆變器側(cè)升壓變處在短路狀況,運(yùn)行在低損耗旁路狀態(tài),當(dāng)供電網(wǎng)側(cè)發(fā)生電壓驟降或電壓驟升,動態(tài)電壓恢復(fù)器可以在一個周波內(nèi)作出響應(yīng),在串聯(lián)回路中注入一個交流電壓對電壓進(jìn)行補(bǔ)償,使補(bǔ)償后的電壓與電壓驟降或電壓驟升前相同。

2.用戶電力主要技術(shù)

2.1 用戶配電系統(tǒng)的測試評估技術(shù)

該技術(shù)主要內(nèi)容有:(1)網(wǎng)絡(luò)阻抗，各母線短路電流、短路容量計算;(2)各供電節(jié)點(diǎn)供電電壓質(zhì)量限值，各用電負(fù)荷對供電系統(tǒng)干擾限值計算;(3)各供電節(jié)點(diǎn)供電電壓質(zhì)量測試、各用電負(fù)荷對供電系統(tǒng)干擾的測試、供用電設(shè)備的電磁兼容、節(jié)電運(yùn)行，安全運(yùn)行的評估;(4)用戶電力技術(shù)問題及解決方案。通過以上評估找出用戶電力技術(shù)問題及其產(chǎn)生根源,并給出相應(yīng)解決方案

2.2 電能質(zhì)量控制技術(shù)

該技術(shù)主要是基于電壓源或電流源逆變器,對配電系統(tǒng)的傳輸能力和供電質(zhì)量進(jìn)行連續(xù)、快速、精確的有效控制,使供電質(zhì)量提高到一個全新水平的有效手段。常見電能質(zhì)量控制技術(shù)如表1所示。

表1 電能質(zhì)量控制技術(shù)

用戶電力技術(shù)裝置 功能特征

動態(tài)電壓恢復(fù)器（DVR） 精確補(bǔ)償配電母線上的電壓擾動和畸變

靜止調(diào)相機(jī)（STATCON） 調(diào)整電壓，控制有功和無功

靜止無功補(bǔ)償器（SVC） 調(diào)整電壓，控制無功

超導(dǎo)磁貯能（SMES） 供電中斷時提供很大的功率

有源濾波器（AF） 消除諧波

固體斷路器（SSB） 在幾毫秒的時延內(nèi)開斷線路

故障電流限制器（FCL） 限制故障電流

2.3 固態(tài)開關(guān)技術(shù)

隨著配電容量增大,對開關(guān)的開斷能力提出了更高的要求,電壓驟降敏感用戶對開關(guān)快速切除短路電流的能力也提出了更高要求,現(xiàn)有的機(jī)械開關(guān)難以滿足上述要求。在這種背景下,固態(tài)斷路器因其卓越的電流關(guān)斷特性而備受關(guān)注。美國西屋公司已制造出13kV、600 A、由GTO元件組成的固態(tài)開關(guān),安裝在新澤西州的變電站中使用。GTO開斷時間可縮短到0.3ms,可以在電壓或電流的指定相位完成開斷,基本上可避免操作過電壓。這樣,由操作過電壓決定的電力設(shè)備絕緣水平可大幅度降低,由于操作引起的設(shè)備損壞也可以大大減少?，F(xiàn)在,由固態(tài)開關(guān)構(gòu)成的電容器組的配電系統(tǒng)“軟開關(guān)”也已問世。固態(tài)開關(guān)技術(shù)的進(jìn)步將使配電系統(tǒng)的安全運(yùn)行水平大大提高。

3.未來用戶電力技術(shù)的發(fā)展

3.1動態(tài)電能質(zhì)量調(diào)節(jié)技術(shù)

動態(tài)電能質(zhì)量調(diào)節(jié)技術(shù)指的是基于電壓源或電流源型逆變器,對配電系統(tǒng)的傳輸能力和供電質(zhì)量等進(jìn)行連續(xù)、快速、精確的有效控制,是使現(xiàn)有供電質(zhì)量提高到一個全新水平的有效手段,也是電力工業(yè)實(shí)現(xiàn)市場化的必備支撐技術(shù)。其主要包括串聯(lián)式的用來補(bǔ)償電壓跌落、提高下游敏感負(fù)荷供電質(zhì)量的有效串聯(lián)補(bǔ)償裝置DVR、不間斷電源(UPS)、并聯(lián)有源濾波器(APF)、DS―STATCOM和串并聯(lián)混合式的新的補(bǔ)償裝置系統(tǒng)DS―Unicon等。

3.2超導(dǎo)儲能及其能量變換技術(shù)

各種新能源的開發(fā)利用,大多需經(jīng)電力電子裝置的變換使其非同步電能轉(zhuǎn)換成同步的三相交流電能以供使用。超導(dǎo)儲能(SMES)作為一種特殊新能源因其固有的諸多優(yōu)點(diǎn)而引起廣泛研究?；陔娏﹄娮拥哪芰孔儞Q技術(shù)在SMES中的應(yīng)用成果,必將對其他新能源的利用產(chǎn)生重要的借鑒意義。

SMES具有儲能密度大、轉(zhuǎn)換效率高、可四象限運(yùn)行、吐量大、充放電速度快等諸多優(yōu)點(diǎn),非常適合參與電力系統(tǒng)的有功功率調(diào)節(jié)。尤其是在能源分布很不平衡的地區(qū),發(fā)展用于調(diào)峰的中大規(guī)模SMES系統(tǒng)對提高我國供電質(zhì)量和運(yùn)行安全水平都將具有重大作用。

3.3固態(tài)斷路器

隨著配電網(wǎng)容量的日漸增大,系統(tǒng)的短路容量也會不斷增加,這對電網(wǎng)原有的和將投運(yùn)的開關(guān)設(shè)備的開斷能力都提出了更高的要求。同時,隨著用戶對供電質(zhì)量要求的不斷提高,如何快速切除短路電流以抑制故障期間電網(wǎng)電壓的跌落在信息社會顯得尤其重要。

固態(tài)斷路器是FACTS(柔流輸電系統(tǒng))和DFACTS技術(shù)實(shí)現(xiàn)對電力系統(tǒng)參數(shù)和網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)快速、靈活、準(zhǔn)確控制的關(guān)鍵設(shè)備,也是保障現(xiàn)代電力系統(tǒng)安全、可靠運(yùn)行的重要設(shè)備。隨著易于串并聯(lián)、驅(qū)動功率小的大功率電力電子器件的出現(xiàn),固態(tài)斷路器的關(guān)斷容量有望得到較大的提高；隨著混合式斷路器和基于新型SiC材料的功率半導(dǎo)體器件制造技術(shù)的不斷發(fā)展,大功率固態(tài)斷路器的通態(tài)損耗問題也將得到有效解決。

結(jié)語

用戶電力技術(shù)是應(yīng)用現(xiàn)有的電力技術(shù)專門解決用戶電力質(zhì)量問題的一項(xiàng)綜合技術(shù)，本文總結(jié)提到的動態(tài)電能質(zhì)量調(diào)節(jié)、電能變換以及固態(tài)開關(guān)等三類用戶電力技術(shù)將從各個方面促進(jìn)我國電力工業(yè)的發(fā)展,所以需根據(jù)我國電力系統(tǒng)的現(xiàn)狀,針對性地開展基礎(chǔ)研究、軟硬件結(jié)合及面向?qū)嵱玫拈_拓性工程研究,從而讓這幾項(xiàng)用戶電力技術(shù)既在理論上也在實(shí)踐生產(chǎn)上得到全面發(fā)展。

參考文獻(xiàn)

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篇10

【關(guān)鍵詞】有載；自動；分接開關(guān)

中圖分類號：TM411文獻(xiàn)標(biāo)識碼： A

一、前言

隨著科技的不斷發(fā)展，有載自動調(diào)壓分接開關(guān)得到了人們的普遍關(guān)注。雖然我國在此方面取得了一定的成績，但依然存在著不足和需要改進(jìn)的地方。在新時期下，我們必須加強(qiáng)有載自動調(diào)壓分接開關(guān)啟動功能的研究與實(shí)現(xiàn)的研究。

二、變壓器有載調(diào)壓技術(shù)的發(fā)展

有載調(diào)壓變壓器有調(diào)壓范圍大、調(diào)節(jié)過程不斷電的特點(diǎn)，對電力系統(tǒng)經(jīng)濟(jì)運(yùn)行、改善電網(wǎng)電能質(zhì)量等方面具有無載調(diào)壓變壓器不可替代的優(yōu)點(diǎn)。目前，采用機(jī)械有載分接開關(guān)的傳統(tǒng)有載調(diào)壓方法仍在普遍應(yīng)用，但是隨著社會的發(fā)展和用電量的迅速增長，電網(wǎng)規(guī)模不斷擴(kuò)大、電網(wǎng)結(jié)構(gòu)越來越復(fù)雜，這種機(jī)械有載分接開關(guān)已經(jīng)不能完全滿足現(xiàn)代電網(wǎng)的安全和經(jīng)濟(jì)運(yùn)行的要求，所以有載分接開關(guān)性能的改進(jìn)是當(dāng)前研究人員的主要內(nèi)容。

1、傳統(tǒng)有載調(diào)壓方式

在我國，常規(guī)有載調(diào)壓變壓器采用的是機(jī)械式有載分接開關(guān)，它主要由分接選擇器或分接開關(guān)、切換開關(guān)、過渡電阻三部分構(gòu)成，其基本原理是從變壓器某―0的線圈中引出若干分接頭，通過有載分接開關(guān)，在不切斷負(fù)荷電流的情況下，由一分接頭切換到另一分接頭，以變換有效匝數(shù)，達(dá)到調(diào)節(jié)電壓的目的。傳統(tǒng)的有載調(diào)壓變壓器機(jī)械式調(diào)壓分接開關(guān)在分接頭切換過程中產(chǎn)生電弧，分接開關(guān)的動作速度慢，調(diào)壓響應(yīng)時間長，容易錯檔、錯位，而且故障率高，維護(hù)量大，使調(diào)壓時刻無法準(zhǔn)確控制。因此，傳統(tǒng)有載調(diào)壓變壓器只用于穩(wěn)態(tài)的電壓調(diào)節(jié)。

針對傳統(tǒng)有載調(diào)壓變壓器存在的問題，各國研制出多種新型有載調(diào)壓裝置。按照其調(diào)壓分接頭的組成，新型有載調(diào)壓變壓器分為機(jī)械式改進(jìn)型、輔助線圈型和電力電子開關(guān)型等。

2、機(jī)械式改進(jìn)型有載調(diào)壓方式

機(jī)械式改進(jìn)型有載調(diào)壓變壓器是在傳統(tǒng)型的基礎(chǔ)上加電力電子器件變換而成。典型的電路如圖1所示。

圖1中保留了常規(guī)有載分接開關(guān)中的分接選擇器與切換開關(guān)，而在過渡電路中增加了三組晶閘管(scR)。調(diào)壓時切換開關(guān)的動作(從靜觸頭I到Ⅳ)配合晶閘管適時導(dǎo)通與關(guān)斷，能夠保證切換開關(guān)在I、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ各觸頭間切換時不會產(chǎn)生電弧。此改進(jìn)方案在切換過程中雖然實(shí)現(xiàn)了無弧，但是環(huán)流問題沒有得到解決，并且晶閘管失效會導(dǎo)致分接頭線圈直接短路的嚴(yán)重后果，從而損壞分接頭和變壓器。

3、輔助線圈型有載調(diào)壓方式

隨著電力電子技術(shù)迅速發(fā)展，人們開始研究采用高電壓、大功率電力電子器件構(gòu)成輔助機(jī)械型有載分接開關(guān)，利用電力電子器件作為分接開關(guān)和切斷電路，不帶電的機(jī)械觸頭或等電位切換變壓器作為分接頭，電力電子開關(guān)和機(jī)械有載分接開關(guān)配合工作，完成調(diào)壓任務(wù)，如圖2所示。

此調(diào)壓方式操作簡單，但是會產(chǎn)生諧波，過程復(fù)雜，可靠性差，調(diào)壓響應(yīng)速度沒有提高。由于電力電子輔助機(jī)械型有載分接開關(guān)的成本比機(jī)械型有載分接開關(guān)高，所以它的應(yīng)用受到了一定的限制。

4、電力電子器件為分接開關(guān)的有載調(diào)壓方式

為了進(jìn)一步提高變壓器有載調(diào)壓的響應(yīng)速度和降低故障率，人們從20世紀(jì)90年代開始研究采用電力電子技術(shù)和微處理器控制技術(shù)，在特定的調(diào)壓變壓器結(jié)構(gòu)下，通過控制電力電子開關(guān)器件的通斷和改變變壓器匝數(shù)，實(shí)現(xiàn)有載調(diào)壓。這種裝置無需機(jī)械開關(guān)的切換，也不會產(chǎn)生電弧，響應(yīng)速度也得到提高。通常把這種調(diào)壓裝置稱為無觸點(diǎn)有載調(diào)壓分接開關(guān)。

三、有載自動調(diào)壓分接開關(guān)的結(jié)構(gòu)和工作原理

對于配電系統(tǒng)通常應(yīng)用的lOx(1±5％)/0．4kV配電變壓器，其分接頭之間的最高電壓可達(dá)到1100/=635V。因?yàn)榭申P(guān)斷晶閘管(GTO)耐壓在2000V以上，因此可以把兩個GTO反向并聯(lián)的GTO組獨(dú)立地直接連接在變壓器的每個繞組抽頭與中性點(diǎn)之間，作為有載分接開關(guān)的執(zhí)行元件。由于GTO具有可控關(guān)斷特性，可以在計算機(jī)的控制下快速轉(zhuǎn)換，所以分接頭轉(zhuǎn)換回路不需串入限制環(huán)流的過渡電阻，進(jìn)而簡化了電路，降低了造價，提高了工作的可靠性。分接開關(guān)與變壓器的連接方式如圖3所示。

圖3分接開關(guān)與變壓器的連接方式

假設(shè)原來可關(guān)斷晶閘管組GTO2導(dǎo)通，其余GTO組關(guān)斷?，F(xiàn)在由于負(fù)荷減小或電網(wǎng)電壓上升，導(dǎo)致變壓器輸出電壓升高超過允許范圍，為使變壓器輸出電壓下降到允許范圍，應(yīng)該增加變壓器一次側(cè)的匝數(shù)，即導(dǎo)通的可關(guān)斷晶閘管應(yīng)有現(xiàn)在的GTO2變?yōu)镚TO3，其過程如下：

正常時，在GTO2組的GTO由承受反向電壓改變?yōu)檎螂妷旱倪^零點(diǎn)時，給其門極與陰極之間加上正極性控制電壓，使其連續(xù)導(dǎo)通。當(dāng)需要把分接頭由UN變?yōu)?05％UN時，在GTO3組的GTO電壓由負(fù)半周到正半周過零點(diǎn)時由控制電路給其陰極與門極之間加一正向電壓控制信號，使其導(dǎo)通，隨之給GTO2組的響應(yīng)元件的門極與陰極之間加一負(fù)脈沖控制信號使其關(guān)斷，完成了一次分接頭的變換和電壓調(diào)整，使輸出電壓又恢復(fù)到允許范圍內(nèi)，達(dá)到穩(wěn)定輸出電壓的目的，實(shí)現(xiàn)了自動調(diào)壓功能。

四、特點(diǎn)

目前國內(nèi)外的有載分接開關(guān)主要為機(jī)械式開關(guān)，采用機(jī)械式開關(guān)進(jìn)行變壓器分接頭有載調(diào)壓需要復(fù)雜的機(jī)械構(gòu)件和電動部件。而且切換時機(jī)械式觸頭動作速度慢、容易打火、磨損，切換波形畸變大，當(dāng)出現(xiàn)故障時，沒有保護(hù)退出機(jī)制。新型電子式有載調(diào)壓轉(zhuǎn)換開關(guān)采用無觸點(diǎn)開關(guān)可控硅作為主控開關(guān)，結(jié)構(gòu)簡單，切換時速度快、無拉弧打火現(xiàn)象，切換波形完整。當(dāng)出現(xiàn)故障時，電子式有載調(diào)壓轉(zhuǎn)換開關(guān)可以安全退出，不影響變壓器的繼續(xù)供電，不會發(fā)生燒毀變壓器的現(xiàn)象。與傳統(tǒng)的機(jī)械式分接開關(guān)相比具有以下優(yōu)點(diǎn)。

(1)適合于無勵磁調(diào)壓變壓器的改造，使其具備有載調(diào)壓功能。

(2)可頻繁調(diào)節(jié)，使用壽命長。

(3)無弧、無沖擊、快速響應(yīng)。

(4)具備通信接口，可與VQC和SCADA系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)連接。

(5)具備手動與自動調(diào)壓控制方式。

(6)安裝方便。

(7)具有完善的故障檢測及故障情況下的退出機(jī)制，即使裝置萬一出現(xiàn)故障也不會中斷變壓器的正常運(yùn)行，保證了供電安全可靠性。

五、有載分接開關(guān)特性比較

1、機(jī)械式有載分接開關(guān)

與電力變壓器配套使用的、常用的有載分接開關(guān)有兩種：即油浸式有載分接開關(guān)和真空干式有載分接開關(guān)。這兩種開關(guān)都是用彈簧儲能裝置作為操作機(jī)構(gòu)，它們機(jī)械構(gòu)造復(fù)雜，制造工藝要求高，而且切換噪聲大、時間長，工作可靠性差，屬于有觸點(diǎn)機(jī)械切換開關(guān)。在切換過程中觸點(diǎn)之間會產(chǎn)生弧光放電或火花放電，使得開關(guān)壽命縮短，維護(hù)工作量增加，而且機(jī)械切換次數(shù)、頻率受到限制。

2、電子式有載分接開關(guān)

電子有載分接開關(guān)在切換過程中不產(chǎn)生弧光放電，無接觸不良和觸點(diǎn)顫抖現(xiàn)象，其絕緣性能良好、切換速度快、體積小，不需要另設(shè)副油箱，可直接安裝在配電變壓器本體內(nèi)部，而且價格低廉，是一種沒有任何機(jī)械機(jī)構(gòu)，全靜止、工作可靠性高的新型全電子有載分接開關(guān)。

六、有載調(diào)壓變壓器的作用

由于普通變壓器分接頭的改變只能在停電的狀態(tài)下調(diào)整，它不能改變負(fù)荷變化時二次側(cè)電壓的變化幅度，而且其電壓調(diào)整范圍也較小，所以對于直接向負(fù)荷中心供電的變壓器，宜配置帶負(fù)荷調(diào)壓分接頭，隨著地區(qū)負(fù)荷的增減，合理調(diào)節(jié)有載調(diào)壓器的電壓分接頭，以隨時保證用戶的供電電壓質(zhì)量。我國《電力系統(tǒng)技術(shù)導(dǎo)則》規(guī)定：對1lOkV及以下系統(tǒng)，宜考慮至少有一級電壓的變壓器采用帶負(fù)荷調(diào)壓方式。從國外情況來看，無論對于哪一級電壓的網(wǎng)絡(luò)供電變壓器，各國電力系統(tǒng)普遍都采用了帶負(fù)荷調(diào)壓分接頭，一些系統(tǒng)還采用了按母線電壓自動調(diào)節(jié)的方式。也就是說，利用有載調(diào)壓變壓器調(diào)壓分接頭自動調(diào)整系統(tǒng)電壓在許多國家已經(jīng)廣泛使用，在我國也有逐漸推廣使用的趨勢。但是，任何事物都不是盡善盡美的，有載調(diào)壓變壓器自動調(diào)壓的作用也不總是積極的，有時還可能引起系統(tǒng)電壓的更加低落，最終引起電壓崩潰事故的出現(xiàn)。

七、展望

針對目前用戶對電壓質(zhì)量要求越來越高，而大多數(shù)干式變壓器不具備有載調(diào)壓功能的情況，有載調(diào)壓轉(zhuǎn)換開關(guān)適時地解決了無勵磁調(diào)壓變壓器的缺點(diǎn)，并且具有結(jié)構(gòu)簡單，切換速度快，無拉弧打火現(xiàn)象，切換波形完整，有保護(hù)退出機(jī)制的優(yōu)點(diǎn)，具有很高的使用價值和廣大的市場。該裝置在保定天威順達(dá)干式變壓器有限公司試驗(yàn)站進(jìn)行了送檢測試，其絕緣試驗(yàn)、耐壓試驗(yàn)、空載切換試驗(yàn)和帶負(fù)載切換試驗(yàn)等各種試驗(yàn)內(nèi)容均取得了滿意的結(jié)果，其性能指標(biāo)遠(yuǎn)遠(yuǎn)優(yōu)于常規(guī)的機(jī)械式分接開關(guān)，為穩(wěn)定和提高電能質(zhì)量提供了先進(jìn)、實(shí)用和安全的執(zhí)行裝置，具備良好的應(yīng)用前景。

八、結(jié)束語

通過對有載自動調(diào)壓分接開關(guān)啟動功能的研究與實(shí)現(xiàn)的問題分析，進(jìn)一步明確了有載自動調(diào)壓分接開關(guān)在變壓器中的重要性。因此，我們要加大對有載自動調(diào)壓分接開關(guān)的研究，促進(jìn)變壓器的發(fā)展。

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