时间：2023-09-19 18:29:38
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《电力电子技术》是自动化及其相关专业的一门重要的专业基础课程，它的内容繁杂抽象，但是实用性强，技工电气高职班的学生要很好地学习它还不是件易事，这使得教学工作进行起来比较棘手。经过总结多年的教学经验，我们摸索出了以项目教学法为核心，分步骤，对该课程的知识由浅入深，化繁为简进行教学，取得较为明显的教学效果。
1学情分析
首先，我们应对学习该课程的对象进行分析，结合学生接受知识的特点，有的放矢，设计出一套适合学生特点的教学方法，这为取得良好的教学效果打下坚实的基础。该课程是面对技工高职电气相关专业学生所设的，这样的班级在目前的技工教育中，人数一般为35～45人之间，其中有1/3的学生学习较为积极主动，1/3的学生需要在教师和同学的带领下被动地学习，还有1/3是无心向学的“差生”。针对这种情况，我们对全班的学生进行分组，通过以强带弱，以积极带被动的学习形式，同时培养学生的团队协作意识。技工学校电气相关专业的学生还是普遍存在动手能力强，理论分析能力差的情况。针对这样的学情，教师在教学过程中应该注意将难懂复杂的理论知识融入到一个个典型制作电路当中去。另外，因为他们是电气相关专业的学生，有一定电工电子技术的基础知识，为接受繁杂的电力电子知识打下一定的基础。
2制定教学计划
通过学情分析，我们几位一起任教该门课程的教师进行集体备课，这里要特别感谢陈琨韶老师和陈国荣老师，他们为我们上好这门课想出了很多好办法，他们结合深厚扎实的专业知识，将整门电力电子课程转化成几个项目进行教学。项目教学方法是将零散难懂的知识融入到每个具有代表性的项目上，这里是寻找合适的典型工作电路，再自制合理的工作页引导学生参与学习。这样一来，一向被公认难上的一门课，经过我们的努力将其变得更容易教，更容易让学生接受和对学生产生更好教学效果的一门课。
3确定典型工作电路
该门课程主要使用的工具有:示波器，万用表，电烙铁，变压器等。本课程结合重点知识、查找相关资料，设计出学生易学易懂的工作电路，主要用了两个电路作为实训内容。它们分别是调光灯电路———包含单相整流电路和单结晶体管触发电路两大部分;555PWM脉宽调制电路。调光灯电路。在实训室中为了方便学生实训并安全完成任务，我们将该电路的交流电源220V经过变压器把电压将为16～18V交流电，同时所用灯泡也更换为额定电压为8V的小灯泡。另外，为了适应以上改变，电路中的R1和R4两个电阻应被短接，这样才能出现既定实训效果。也就是当调节电位器Rp时，灯泡的亮度会随之改变。555PWM脉宽调制电路，该电路应用555芯片驱动整个电路，以起到控制直流电机速度和灯泡亮度的作用。学生可以通过示波器检测555芯片6脚和2脚连接处的波形，如果电路连接正确，检测出来的波形是锯齿波。如果不能出现该波形，应提醒学生检查电路的焊接是否出错。另外，学生可以通过检测NPN三极管的b极，测出正确波形为方波。
4制作有针对性的工作页
任务的实施通过了解学生的知识结构，我们编写了几个典型工作页，以此来引导学生“在做中学，在学中做”。第一个阶段的工作页是以复习电工电子知识为主，新学的电力电子元件知识为辅。从而引导学生回忆、巩固已学知识，对比、联系地来学新知识。第二个阶段的工作页一共有两个，是围绕图1、2—两个典型工作电路，展开一系列知识点编制的。该工作页的主要内容是设计相关的题目，这些题目主要体现了在学生制作该电路时所需要的电力电子技术方面的理论知识。通过工作页可以让学生边做题边从课本、网络中查找需要的知识。这样就有效地化被动接受知识为主动查找知识，教师在一旁加以点拨和提醒，协助学生完成。教师结合每次讲解的内容布置相应题目，并作为作业要求学生完成。
5项目的实施
项目的实施分为几大部分，分别是查找资料填写工作页、列出元件清单、绘制电路原理图、绘制电路实物图、焊接电路和调试电路。
1)查找资料填写工作页。学生根据教师提供的工作页，通过上网查找资料或者课本完成相关题目，为顺利完成该项目奠定理论基础。
2)绘制电路原理图。学生根据教师提供的原理图，自己动手绘制出来，一来锻炼学生绘图的能力，二来加强学生对原理图的理解。
3)列出元件清单。学生根据原理图和教师分发的元件实物列出元件清单，该清单包括元件的型号、参数、图形符号、文字符号等。
4)绘制电路实物连接图。学生以电路原理图为依据，根据元件引脚实际封装的位置汇出最合理的布线图，避免元件与元件之间的连接线路错乱，要求符合电路布线原则。
5)焊接电路，电路的焊接要求学生掌握熟练的焊接技术，不能出现虚焊、假焊、空焊和冷焊等。
6)调试电路。教师要求高职的学生应自己调试电路板。首先应该对照实物接线图检查成品电路板的连接有无错漏，其次利用示波器测试电路板相应位置的电路波形以检测所焊接的电路板是否能出现正确电路的波形图，如果波形吻合说明电路板制作成功，反之亦然。最后学生根据理论知识分析成功电路板出现对应波形的原理。
6师生小结
每制作完成一个典型工作电路后，教师会根据学生在该项目学习的过程中存在的主要问题进行小结和解答。学生则以小组为单位，上讲台汇报他们的学习成果以及提出学习过程中的疑问。最后教师要求每位学生应自行完成该项目的实训报告，以此作为作业。
7结语
引言：现代电力电子技术是以高新技术知识为基础的一种知识密集型技术综合，是强弱电相结合的新学科，一方面它是电子学在高电压、大电流等强电或电工领域的一个分支，另一方面它也是电工学在低电压、大电流等电流弱电或电子领域的一个分支。当前，电力电子技术与微电子技术的结合已成为当今技术发展的主流电力电子技术的应用，贯穿在电能的获取、传输、变换和利用的几乎每个环节，使用电效率、节能效益、供电质量大大提高。电力电子技术的应用在电气自动化中发挥越来越重要的作用，为电能的产生和利用搭起了桥梁，为电能的输出、应用提供了更好的方式和平台，从根本上提高了电能的应用效率。
一、电力电子技术的特点
电力电子技术是以功率和变换为主要对象的现代工业电子技术，当代工、农业等各个领域都离不开电能，离不开表征电能的电压、电流、频率、波形和相位等基本参 数的控制和转换，而电力电子技术可以对这些参数进行精确的控制和高效的处理，所以电子技术是实现电气工程现代化的重要基础。电力电子技术应用范围十分广泛，国防、工业、交通运输、能源、通信系统、电力系统、计算机系统、新能源系统以及家用电器等无不渗透着电力电子技术的成果。因而，电力电子技术的发展是以电力电子器件为核心，并伴随着变换技术和控制技术的发展而发展的。
二、电力电子技术的发展
现代电力应用电子技术的发展方向，是从以低频技术处理问题为主的传统电力电子学，向以高频技术处理问题为主的现代电力电子学方向转变。电力电子技术发展先后经历了整流器时代、逆变器时代和变频器时代，并促进了电力电子技术在许多新领域的应用。
1、整流器时代
大功率的工业用电由工频(50Hz)交流发电机提供，但是大约20%的电能是以直流形式消费的，其中最典型的是电解(有色金属和化工原料需要直流电解)、牵引(电气机车、电传动的内燃机车、地铁机车、城市无轨电车等)和直流传动(轧钢、造纸等)三大领域。大功率硅整流器能够高效率地把工频交流电转变为直流电，大功率硅整流管和晶闸管的开发与应用得以很大发展。
2、逆变器时代
变频调速的关键技术是将直流电逆变为0～100Hz的交流电。随着变频调速装置的普及，大功率逆变用的晶闸管、巨型功率晶体管(GTR)和门极可关断晶闸管(GT0)成为当时电力电子器件的主角。类似的应用还包括高压直流输出，静止式无功功率动态补偿等。这时的电力电子技术已经能够实现整流和逆变，但工作频率较低，仅局限在中低频范围内。
3、变频器时代
当前，大规模和超大规模集成电路技术的迅猛发展，为现代电力电子技术的发展奠定了基础。将集成电路技术的精细加工技术和高压大电流技术有机结合，出现了一批全新的全控型功率器件、首先是功率M0SFET的问世，导致了中小功率电源向高频化发展，而后绝缘门极双极晶体管(IGBT)的出现，又为大中型功率电源向高频发展带来机遇。MOSFET和IGBT的相继问世，是传统的电力电子向现代电力电子转化的标志。据统计，到1995年底，功率 M0SFET和GTR在功率半导体器件市场上已达到平分秋色的地步，而用IGBT代替GTR在电力电子领域巳成定论。新型器件的发展不仅为交流电机变频调速提供了较高的频率，使其性能更加完善可靠，而且使现代电子技术不断向高频化发展，为用电设备的高效节材节能，实现小型轻量化，机电一体化和智能化提供了重要的技术基础。
三、电力电子技术的应用
1、电力电子技术在电力系统中的应用
将电力电子技术引人电力系统并获得广泛应用的领域，首推应是同步发电机励磁系统，这种励磁系统由于动作迅速，容易设计出高顶值电压，并且控制功率小，另一领域是交流电动机的变频调速，它的应用，节约了可观的电能 近年来，国外还研究将电力电子技术引入抽水蓄能电站，以提高水泵水轮机的效率。并已取得成果在电力系统的发电、输电和配电环节中都离不开电力电子器件和电力电子技术。电力系统的发电环节涉及发电机组的多种设备，电力电子技术的应用极大地改善这些设备的运行特性。
2、电力电子技术在工业中的应用
在工业中大量应用交直流电动机进行电力拖动，直流电动机有良好的调速性能，给其供电的可控整流电源或直流斩波电源都是电力电子装置。近年来电力电子变频技术的迅速发展，使交流电机的调速性能可与直流电机媲美，交流调速技术大量应用并占据主导地位。电化学工业大量使用直流电源，电解铝、电解食盐水等都需要大容量整流电源。电力电子技术还大量用于冶金工业中的高频或中频感应加热电源、淬火电源及直流电弧炉电源等场合。
3、在交通运输上的应用
电气化铁道中广泛采用电力电子技术。电气机车中的直流机车中采用整流装置，交流机车采用变频装置。直流斩波器也广泛用于铁道车辆。在未来的磁悬浮列车中，电力电子技术更是一项关键技术。除牵引电机传动外，车辆中的各种辅助电源也都离不开电力电子技术。电动汽车的电机靠电力电子装置进行电力变换和驱动控制，其蓄电池的充电也离不开电力电子装置。一台高级汽车中需要许多控制电机，它们也要靠变频器和斩波器驱动并控制。飞机、船舶需要很多不同要求的电源，因此航空和航海都离不开电力电子技术。如果把电梯也算做交通运输，那么它也需要电力电子技术。以前的电梯大都采用直流调速系统，而近年来交流变频调速已成为主流。
4、电力电子技术在家用电器中的应用
照明在家用电器中有十分突出的地位。由于电力电子照明电源体积小、发光效率高、可节省大量能源，通常被称为“节能灯”，正逐步取代传统的白炽灯和日光灯变频空调器是家用电器中应用电力电子技术的典型例子之一。电视机、音响设备、家用计算机等电子设备的电源部分也都需要电力电子技术。此外，有些洗衣机、电冰箱、微波炉等电器也应用了电力电子技术。电力电子技术广泛用于家用电器使得它和我们的生活变得十分贴近。
5、电子装置用电源
各种电子装置一般都需要不同电压等级的直流电源供电。通信设备中的程控交换机所用的直流电源以前用晶闸管整流电源，现在已改为采用全控型器件的高频开关电源。大型计算机所需的工作电源、微型计算机内部的电源现在也都采用高频开关电源。在各种电子装置中，以前大量采用线性稳压电源供电，由于高频开关电源体积小、重量轻、效率高，现在已逐渐取代了线性电源。因为各种信息技术装置都需要电力电子装置提供电源，所以可以说信息电子技术离不开电力电子技术。
结语
电力电子技术正在不断发展，新材料、新结构器件的陆续诞生，计算机技术的进步为现代控制技术的实际应用提供了有力的支持，在各行各业中的应用越来越广泛，从人类对宇宙和大自然的探索，到同民经济的各个领域，再到我们的衣食住行，到处都能感受到电力电子技术的存在和巨大魅力。
在1957年，美国生产出了世界上第一个晶闸管，电子技术才开始逐渐的发展，电子技术也进入了晶闸管整流阶段。对于工业用电来说，其功率相对较大，一般采用工频交流发电机进行提供。在电能的实际使用过程中，大约1/5的电能都是由直流的形式所消耗的。在以后的10~20年间，较大功率的硅整流管以及晶闸管有了显著的发展，其推广领域也逐渐的扩大，此时电力电子技术有了长足的发展与进步。上世纪70年代初期，自管段期间的出现与发展，标志着电力电子技术逆变阶段的开始。在此阶段内，世界范围内的能源短缺与危机开始出现，而交流电机变频调速的功能，会使电能的利用率明显提升，因此，交流变频技术被逐渐重视而快速的发展与进步。逆变与整流技术不断发展，但是其工作频率相对还较低。从上世纪80年代开始，电力电子技术中的集成电路逐渐的转向了大规模与超大规模的发展方向，很多的大电流、高频率、高压以及高功率的半导体元件开始出现与使用，此时电力电子技术已经发展到了关键阶段，功能多样的电子元件开始在电路技术中使用，并逐渐走向电路的复合化以及模块化，使得整体的性能不断的改进与完善，使得设备具有更加优越的节能效果。
2电力电子技术的实际应用
现阶段，很多的行业与领域都涉及到了电力电子技术的应用。全球范围内的经济模式都逐渐走向信息化发展方向，这就需要对传统的产业模式进行改革，转变为依靠高新技术的经济发展模式，而电力电子技术在经济模式转变过程中是重要的技术保障。电力电子技术在不断的应用的过程中，也在不断的得到完善与发展，很多高性能、多功能的元件被不断的开发并使用到电力变流设备运行中来。高性能元件的发展与使用，很大程度上推动了电力电子技术的进步，同时也推进了半导体器件、集成电路、自动化技术以及信息技术等领域的发展。所以，电力电子技术在实际应用中展示出了越来越多的优势，并逐渐的被广泛推广。
1）电力电子技术在交通设施中的应用。电力电子技术随着自身不断的改革与进步，其应用范围也越来越广，而电力电子技术在交通运输中的应用尤为广泛。例如铁道运输中的电气机车，其分为直流机车与交流机车两种，这两种机车就是分别对整流以及变频装置的实际使用。此外，最新开发的磁悬浮列车，电力电子技术在其中起着重要的作用，很多的设备以及元件都需要借助电力电子技术才可以进行正常运转。例如，在磁悬浮列车的牵引机传动过程中以及辅助电源运行过程中，都需要利用到电力电子技术。目前所研发的绿色节能汽车，就是依靠电力作为汽车运行的动力。而电力在通过电机转化为动力的过程中，也需要电子装置将电力转换处理，才可以达到有效控制驱动的效果。船舶以及飞机等交通工具其电源在使用过程中差异也非常大，也需要采用电力电子技术进行控制与改进。
2）电力电子技术在家电中的应用。越来越多的家用电器开始应用电力电子技术，以更加方便的为人们的生活服务，提高人们生活的质量。例如，日常中经常用到的洗衣机，通过应用电力电子技术就能够实现洗衣过程的自动化控制，减少了人力工作，我们仅仅把衣服放置到洗衣机中，通过给定制定的操作，就可以借助电力电子技术的功能实现我们想要的目的。才出现时间不长的洗碗机，其工作原理与洗衣机相似，都是通过电力电子技术来完成的。空调也逐渐的向变频节能的功能转变，利用电力电子技术的变频功能，可以为我们降低近1/3的电能消耗，不仅节省了日常开销，也在很大程度上节约了资源与能源的消耗。电频荧光照明灯泡同样要比白炽灯泡拥有更好的节能性能，其中也是电力电子技术所应用的效果。
3）电力电子技术在工业节能中的应用。随着我国的社会经济不断发展，工业对于能源以及资源的消耗也在逐渐的增加，特别是对于电力能源的消耗数量尤为高。由于电力能源具有性能稳定、利用率相对较高的特点，工业生产中大多都采用电力作为能源的主要来源，使得电力的消耗随着经济的不断发展而大幅增加。就目前工业发展的大体状况上来说，其用电过程中依然出现较多不科学现象，特别是工业用电效率普遍偏低，使得电力能源大量的浪费。随着我国可持续发展战略的不断深化与改革，电力能源的节约使用已成为一个重大的社会问题，而电力电子技术可以在很大程度上降低对于电力能源的消耗。很多的企业开始逐渐使用电力电子节能设备，使得设备的运行更加优化，极大提升了电力能源的使用效率。
4）电力电子技术在发电站的应用。世界能源的短缺促使了人们加快开发新能源的步伐，我国也逐渐的重视风力发电以及水力发电的工程建设，在这些电力设施建设与运行的过程中，发电机电流频率的转换是非常关键与重要的技术。对于水力发电来说，发电的功率大小跟水压头的大小以及水流量的大小有直接关系，也在很大程度上影响着发电机组的转速改变，为了获得发电机组的最佳运转功率，就要借助电力电子技术来改变电流的频率，以达到改变发电机组转速的目的。
3结语
关键词：电力电子技术；教学改革；应用型人才培养
作者简介：侯丽华（1966-），女，满族，吉林伊通人，长春工程学院教师发展中心主任兼教务处副处长，教授；杜波（1976-），女，吉林长春人，长春工程学院电气与信息工程学院，副教授。（吉林 长春 130012）
中图分类号：G642.0 文献标识码：A 文章编号：1007-0079（2013）35-0072-02
“电力电子技术”课程是自动化专业重要的专业基础课，是一门工程应用性很强的课程。该课程具有教学内容多、课时少、更新快的特点。如何在有限学时内使学生较好地掌握课程知识，提高工程实践能力和创新能力，增强学习兴趣，是教学改革要解决的主要问题。长春工程学院（以下简称“我校”）“电力电子技术”课程组根据学校办学定位和人才培养目标，在明确了自动化专业面向基础工业基层一线应用型人才培养目标、基本规格、专业核心能力以及知识体系等方面基础上，紧密结合工业企业现场实际和电力电子技术发展现状，以先进的教育思想为指导，以应用能力和工程素质培养为核心，不断整合教学内容，完善实验教学条件，开发综合性和设计性实验项目，增加实践环节，改进教学方法与手段，改革考试方式，在教学实践中取得了较好的效果。
一、优化教学内容，构建以应用能力培养为核心的课程体系
1.课程建设与改革思路
教学内容和教学体系的改革是“电力电子技术”课程改革中最重要的环节，直接关系到教学质量的提高，关系到应用型人才培养的要求。我校按照电力电子器件―电力电子变换电路―电力电子电路的微机控制技术―电力电子技术应用的思路，以电力电子器件为电路服务，电路为电力电子系统服务，系统为电力电子应用服务的理念作为教学内容设置的主导思想，以应用能力和工程素质培养为核心，精选理论内容，强化技术应用，及时而恰当地引入电力电子技术的新知识、新技术、新工艺。
2.调整教学内容
在教学设计上理论与实践相结合，知识传授与应用能力培养相结合，课内与课外相结合，讲授与研讨相结合。将电力电子器件、变换电路作为传统内容，将电力电子技术应用作为实用内容，将最先进的自动控制生产线作为新技术，对典型电力电子及电气传动系统分析作为讨论内容，将科研课题引入课堂作为启发内容，通过典型案例分析，将理论与实际结合，培养学生解决实际问题的能力，并通过渗透行业规范、安全操作规程、文明生产等知识培养学生的工程素质。课程的讲授以电力电子器件的工作原理、特性、参数、选择、驱动与保护电路为基础，以AC/DC、DC/AC、DC/DC、AC/AC变换电路结构、工作原理、波形分析和参数计算及电路设计为核心，以微机控制的脉宽调制技术（PWM）和各种软开关技术作为新的控制方法和新技术，把电力电子学科的发展方向引入课堂。以电力电子器件的应用电路为教学的重点，解决实际工程问题，使学生能充分认识现代电力电子技术对交、直流电路的控制和变换能力，并掌握各种变换原理和方法，为后续课程“运动控制系统”深入学习及毕业设计打下坚实的基础。
二、强化实践教学，提高学生实践能力和创新能力
1.完善实践教学条件
“电力电子技术”课程具有很强的工程性和实用性，而实验是培养学生理论联系实际、动手能力、严谨的态度和科学研究方法的重要手段。因此，以营造真实的、先进的工程环境为目标，紧密结合工程实际应用，投入100多万元建设和完善了电力电子技术实验室。现实验室拥有实验设备24台套，开发了电力电子技术仿真研究平台，构建了电力电子技术实践教学体系（包括课内实验、课外实验、课程设计、生产实习和毕业设计等），编制相关的教学文件。实验室向学生全面开放，学生以团队的形式开展自主性实验和学科竞赛培训，并为学生提供实际工程技术资料、仿真实训教学软件，培养工程实践应用能力。
2.精心设计实验内容
课程组精心设计了实验教学项目和内容，引导学生从问题出发，逐步由基础实验走向设计性和综合性实验，再过渡到创新性实验。开设了晶闸管整流、逆变的验证性实验，使学生对本课程的应用有初步认识；对直流斩波、交交变换以及PWM控制技术部分的实验，则由教师给出电路参数要求，由学生自行设计主电路、驱动电路等，完成设计性实验，培养学生分析问题，解决问题的能力；软开关技术的实现等具有较高实用价值的实验项目，密切联系着当今电力电子技术发展的最前沿技术，并且在国民经济发展中起着重要作用。通过实验学生了解了电力电子新技术的发展动态，同时对本课程的应用领域、可以解决的问题有了更直观感性的认识。实验项目与科研、工程、社会应用实践密切联系，形成良性互动，实现基础与前沿、经典与现代的有机结合，有利于学生创新能力的培养和自主训练。
3.增设课程设计与调试环节
开设了1周“电力电子技术”课程设计与调试实践环节，以完整的电力电子系统为载体，将电力电子器件选择以及电力电子主电路、驱动电路、保护电路、检测电路、控制电路等内容有机地结合起来，使学生通过设计、组装、实验和调试“四位一体”的训练，培养学生的实践能力和创新能力。同时，在教学中使用计算机仿真软件Matlab/Simulink搭建各种常用电力电子电路，且可方便地调整电路的参数进行仿真，培养学生应用计算机处理复杂电力电子电路的能力，也为日后从事工程设计和科学研究打下良好的基础。
三、改进教学方法与手段，调动学生学习主动性和积极性
在实际教学实践中，笔者始终坚持以学生为主体、教师为主导、能力为主线的教育理念，根据课程内容合理采用不同的教学方法组织课堂教学，将“理论+实践+应用能力”的教学模式贯穿在整个教学活动中，由传统的教师满堂灌唱独角戏变成了教师学生共同参与的互动学习，教与学融为一体。教师有所教，学生有所学，极大地调动了学生的学习积极性，加深了学生的理解，加快了学习步伐。通过启发教学法、案例教学法、任务驱动教学方法等，增强学生主观能动性，活跃课堂气氛，挖掘学生潜力，增强专业素养，逐渐让学生由“学会”变成“会学”，由被动变主动汲取知识。
为了分析电力电子器件和电路的工作状态，使学生弄清电路中能量的变换和传递，笔者制作了本课程比较完善的多媒体教学课件。利用多媒体技术将实际应用中的电路和电力电子装置做成影音资料带到课堂上，结合典型工程实例，并把电力电子前沿的研究状况、最新的研究成果以图表、图片等方式充实到教学课件中，提高学生的感性认识，激发学生学习的兴趣，不断提高教学效果及教学质量。同时，建设了本课程的教学网站，网站资料丰富，包括教学资料和典型工程实例等，学生可以在网上学习，教师可以在网上进行答疑，激发了学生学习的兴趣，提高了教学效果。
四、改革考核方式，提高学生对知识的综合运用能力
1.考试过程全程化
教师根据“电力电子技术”课程性质和不同阶段的教学要求，通过课堂提问、讨论、平时作业、单元测验、实际操作、撰写报告或论文等方式加强形成性考试评价，并安排阶段性考试以强化学生平时对课程教学内容的学习和掌握，弱化期末终结性考核。
2.考核内容能力化
考核内容围绕应用能力和工程素质培养为核心这个目标设置，结合新的“电力电子技术”教学内容体系，加大电力电子器件特性分析、实际电路分析、应用案例分析、实践技能的比例，侧重考查学生对知识的综合运用、解决问题的能力。
3.考核方式多元化
根据不同阶段的教学要求，考核采取口试、笔试（开卷、闭卷）、开发设计相结合的形式，变单一形式的考核为多种形式的考核。
五、组织课外科技创新活动，探索课内与课外培养的有效机制
按照课内培养与课外培养相结合的原则，把培养学生实践创新能力固化在教学任务中，成立了课外科技活动小组，注意引导和鼓励学生积极参加各种科技竞赛活动。依托电力电子实验室的硬件设施，积极组织学生参加全国大学生电子设计大赛和“挑战杯”竞赛，以培养和提高学生的自学能力、实践能力和创新意识。在运行中，加强课外实践活动的组织和管理，制订《大学生课外科技创新实践活动运行管理办法》和《实验室开放运行管理办法》，对大学生第二课堂教育的条件保障、激励政策、管理办法、评价办法等做了明确规定，形成了有效的大学生科技创新实践活动保障体系。
六、加强青年教师培养，提高课程组教师整体水平
师资队伍建设是课程建设的关键，课程组教师的理论教学水平、工程实践能力、科研水平直接关乎“电力电子技术”课程建设水平。按照校内培养与校外培养相结合、教学培养和科研培养相结合的原则，通过建立青年教师“导师制”、定期开展教学研讨和教学观摩、实行青年教师实验室坐班制、深入工业企业生产实际、选派教师参加新技术培训等措施，不断提高青年教师教学水平、学术水平和实践能力。
七、结语
电力电子技术随着社会科学技术的发展而不断地更新，其应用范围越来越广泛，不仅用于一般工业，也广泛用于交通运输、电力、通信、计算机、新能源系统等。“电力电子技术”课程教学应紧跟时代变化的步伐，不断更新和充实教学内容，改进教学方法与手段，完善实践教学条件建设，创新实验内容，将电力电子技术理论知识与实践紧密联系，培养学生的工程意识，提高实践能力和创新能力。
参考文献：
关键词：电力电子技术 工业 节能 变频
中图分类号：TM92 文献标识码：A 文章编号：1007-3973(2011)010-042-02
1、引言
电力电子技术是一个新兴的领域，它将电子技术应用到电力领域，将强电和弱电结合控制。从电力电子技术问世至今，在各行各业都有广泛的应用，尤其在工业上发挥着重要的作用。在工业方面，电力电子技术主要应用在电力牵引、电机驱动和先进装备制造业等。在电力电子技术的基础上实现的大功率变流器及其控制系统，大功率高精度可程控交、直流电源系统，高精度数控机床的驱动和控制系统，这些技术不但提高了工业制造精度和效率。更重要的是有效地降低了能耗，实现绿色工业。
2、电力电子技术的发展历史
从1958年美国通用公司研制出世界第一个工业用普通晶闸管开始，电能的变换和控制就开始了从旋转的变流机组和静止的离子变流器进入由功率半导体器件构成的变流器时代。虽然早在20世纪初就已经出现在了可以控制电流的真空管和水银整流器，但电力电子技术真正得到飞速发展并被广泛应用，还是在硅整流器件诞生之后。硅整流器件包括从半控型晶闸管(SCR)到全控型的门极可关断晶闸管(GTO)、电力双极型晶体管(BJT)和电力场效应晶体管(Power-MOS．FET)・随着硅整流器件的发展，电力电子器件的控制能力和开关速度得到了提高，而电力电子技术的发展也相应先后经历了整流器时代、逆变器时代和变频器时代。
3、电力电子节能技术的典型应用
3.1变频调速系统 变频器是利用电力半导体器件的通断作用将工频电源变换为另一频率的电能控制装置，能实现对交流异步电机的软起动、变频调速、提高运转精度、改变功率因数、过流／过压／过载保护等功能。变频器的功能很多，比如其优化电机运行，全世界中用电量有60％左右是通过电动机来消耗的，因此变频器在提高电动机的电能利用率上有很大的作用。根据全球著名变频器生产企业ABB的测算，单单该集团全球范围内已经生产并安装的变频器每年就能够节省1150亿千瓦时电力，相应减少9700万吨二氧化碳排放，这已经超过芬兰一年的二氧化碳排放量。 在一般的工业领域，通常场合下的电机调速均采用电力电子技术与电力传动技术，目前该技术已经比较成熟。在异步电动机运行时，需要同步进行调压和调频使电机在获得良好的运行性能，同时保持控制的灵活性。目前主要通过交-直-交变频调速系统来实现这一目标。包括可控整流调压、方波(六脉波)逆变调频和不控整流器整流、脉宽调制逆变器同时调压调频两种主要结构形式。但一些高压大功率应用(电力牵引，中高压高性能电机驱动等)场合，依然是这一领域的技术制高点，仍在进行不断的研究。 据最新资料统计。在美国大约有8％的发电量消耗与照明负载有关，约50％－60％的发电量用于电动机的驱动。近年来，由于美国应用高度发展的电力电子变频技术对白炽灯和各种电机进行改造，使电能节约15％－25％左右，在日本，由于广泛使用变频技术，使得目前单位国民总值平均能耗居世界最低的情况下，又再把全国发电量的10％节约下来。
3.2高频开关电源技术 电气产品的体积、重量与供电频率的平方根成反比，所以当我们把频率从50Hz提升到200Hz时，用电设备的体积重量大体下降至原来的5％-10％，基于这个原理，对传统行业的电镀、电加工、充电等各种电源进行改造，不仅其主要材料可以节约90％或者更高，还可节电30％或者更多。 目前，高频小型化的开关电源及其技术已成为现代通信供电系统的主流，传统的相控式稳压电源已逐步被高频开关电源所取代，高频开关电源通过MOSFET或IGBT在高频下工作，其开关频率一般在50Hz-100Hz之间，以实现高效率的小型化。
3.3新型静止无功发生器(ASVG) 变压器和交流异步电动机等都属于感性负载，这些设备在运行时不仅消耗有功功率，而且还消耗无功功率。因此无功电源与有功电源一样，是保证电能不可缺少的部分。随着电力电子技术的进一步发展，逐步出现在了应用变流技术进行动态无功补偿的静止补偿器。它是通过将自换相桥梁式电路直接并联到电网上或者通过电抗器并联到电网上。ASVG根据直流侧采用电容和电感两种不同的储能元件，可以分为电压型和电流型两种，图1所示的原理图为电压型补偿器，如果将直流侧的电容器用电抗器代替，交流侧的串联电感用并联电容代替，则为电流型的ASVG。交流侧所接的电感L和电容C的作用分别为阻止高次谐波进入电网和吸收换相时产生的过电压。当逆变器脉冲宽度恒定时，调节逆变器输出电压及系统电压之间的夹角，就可以调节无功功率及逆变器直流侧电容电压Uc，同时调节夹角和逆变器脉宽，既可以保持Uc恒定的情况下，发出或吸改所需的无功功率。
4、我国电力电子技术应用于工业节能情况
我国电力电子行业起步较早，1957年美国发明了晶闸管，1962年我国就研制出自己的晶闸管，电力电子节能技术遍布工业制造、交通运输、电力系统、电子装置等各个领域，包括一大批轧机、无轨电车、电焊机、电镀和电解电源以及风机和水泵等机电设备，由于采用现代电力电子技术进行改造，其效率大大提高。电力电子技术已经渗透到日常生活的各个角落：上班乘坐的交流调速地铁；上下楼用的交流调速电梯；室内用的变频调速空调；照明用的高频振荡荧光灯；计算机用的开关电源和UPS．家用电炊具中的电磁炉等。这些新型设备大大提高了效率，降低了能耗。
5、结论
通过以上分析，可以看出电力电子技术能够实现工业上高效节能的目的，具有非常高的实用性，应用范围也相当广泛，在工业中很多领域已经开始发挥出重要的节能作用。随着电力电子技术的发展，其必将为绿色工业提供更好的指导和更强的动力，为节能减排创造更广阔的发展空间，从而造福全人类。
注释：
①唐政．浅谈电力电子技术发展与应用[J]中国科技博览,2010,30： 635．
②李泽元．21世纪的电力电子技术[J]电信技术．1999,11：1．3．
③林辉．异步电动机的软起动技术[J]I电机技术．2010,3：32-34．
④刘冬岩，韩直．电力电子技术与节能[J]．中国能源，1997,10： 43-44．
关键词 谐波抑制电力电子技术谐波治理
中图分类号：TM714 文献标识码：A 文章编号：1671—7597（2013）041-163-02
1 谐波的产生和影响
1.1 谐波与无功功率的产生
在用电负载中，阻感负载占了很大一部分，阻感负载要正常的工作就要吸收无功功率。而这些装置中交流侧的电流会因为使用了相控方式而滞后于电压，也就产生了大量的谐波电流。即使一些交流侧电压电流基本相同的装置，但是电流波形的畸变，也会产生谐波电流，导致无功功率被消耗。
纯正弦交流电路中，定义了三种功率，它们的表达式为（P是有功功率，Q是无功功率，S是视在功率）：
P=UIcosφ
Q= UIsinφ
S=UI
三种功率满足关系式：
S2=P2+Q2
有功功率P的表示交流平均功率；视在功率S在工程上表示为电气设备功率中设计的极限值，它当中的额定电流由铜耗和导线的截面积决定；无功功率表示的则是含有储能元件的电路中的一种功率互换的幅度，单相电路与三相电路之间又有一些不同。
在非正弦交流电路中，有功功率和视在功率可以分别表示成：
其中，Un和In分别代表基波和谐波中电压、电流的分别的有效值。
按照纯正弦电路的模式，可以给非正弦电路的无功功率做一个定义：
在这里，Q虽然反应能量的流动交换，但却不体现其的消耗情况。公用电网的电压，波形稳定，畸变很小，而电流的畸变可能却很大，所以在研究过程中，可以将各个功率可以用以下公式表示：
其中，Qf和D分别表示基波电流和谐波电流产生的无功功率。功率因素可以表示成：
在这个式子中，u=I1/I是叫波形畸变因数，cosφ1则被称为位移因数或功率因数。
可以看出，功率因数在非正弦电流电路中除了与基波电流相关，还与谐波大小有关系。所以，电路中的谐波，会使得无功功率增大，从而使功率因数变低，导致电气容量的可利用率下滑，从而损害电网。
1.2 谐波对电网的影响
1）谐波的产生，会使电网设备产生附加的损耗，从而降低供配电以及用电设备的功率。
2）谐波引起的过电压、过电流将会使变压器产生过热现象，这样一来，设备容易老化，使用寿命缩短而且还会损坏。
3）谐波会到这继电保护装置的误操作，是一些测量仪表失效或测量不准确。
4）谐波会在公用电网中引发并联谐振和串联谐振，极易造成安全隐患。
5）谐波的产生，对近处的通信装置产生干扰，导致通信质量下降，造成一些额外损失。
2 对谐波抑制技术的研究
各国在电力技术方面都制定了一些法规或措施来将谐波抑制控制在允许范围，对谐波和谐波电流的合成方法进行了明确说明，为了满足这些要求，要采用一些方法来抑制谐波以及对无功功率进行补偿。
2.1 安装谐波补偿装置
2.1.1 无源滤波器
无源电力滤波器（PPF）在谐波抑制中有很大优势，初期投资比较小，运行效率高，它主要利用电子元件的谐振特性，使得电感或电容在阻抗分流回路中形成低阻抗，但体积大，材料消耗多等，也是它的缺点。
2.1.2 有源滤波器
有源滤波器（APF）与无源滤波器（PPF）相比而言，它能在补偿各次谐波的同时，还能调节三相不平衡电压和抑制闪变；并且它能够对动态的谐波进行跟踪补偿，达到自适应的效果；滤波特性也不受频率与阻抗影响。
因为优势明显，APF技术也是治理电网污染中的一项关键技术，对它的研究比较广泛。根据使用场合分，可分为有源直流和有源交流两类；根据逆变电路储能元件来分，分为电流型与电压型滤波装置，如图1所示：a）为电压型。b）为电流型。
电压型效率高，可任意并联扩容，适用于电网级的谐波补偿，且技术相对成熟，目前使用广泛；电流型结构简单，性能稳定，不适用大容量系统。
通过接入电网的方式来分，还可分为串联型与并联型。并联型的APF，主要功能是消除负载引起的谐波电流，优势是可以多台并联使用，适用于多种容量场合；串联型APF，是通过向电网中加入或减去一个瞬时电压，使负载侧电压维持一个纯正弦波，这种方式使串联型在电压敏感性负载中非常适合，但它负载电流过大，体积较大，没有并联型使用广泛。
有源滤波器的控制策略是滤波技术中最重要的部分，包括直流侧电容电压控制、输出电流跟踪控制，一般来说又可分为开环控制、闭环控制，目前主要采用闭环控制技术，它补偿效果较好。
参考文献
[1]刘玉冰.关于电力电子技术与谐波抑制、无功功率补偿技术的研究[J].科技广场，2007（7）：218-221.
[2]吴任国.电力电子技术及电力系统谐波治理[J].船电技术，2010，30（11）：55-58.
【关键词】电力电子技术；虚拟实验平台；研究与实现
虚拟实验室这一概念最先被提出，是在1989年，它所主要描述的是一个通过计算机网络来实现的虚拟实验环境，它是一个不同于信息化网络的综合集成环境，因此其可以更为有效的为用户提供各种数据信息和人力设备等资源。
1 电力电子技术虚拟实验平台的总体设计
1.1 虚拟实验室设计目标
在现实实验室中，我们进行实验教学时，需要先令学生们阅读实验指导书，然后按照要求选择适当的元件，并将其按照电路的原理进行连接，之后再对各部分电路进行检查确认，确认无误后便可以打开电源进行实验了。试验中要对相关数据进行记录，最后完成实验报告。
通过上述流程，我们可以确定虚拟实验平台的基本构成要素包括：实验帮助、实验所需元器件、电路图形连接、计算机仿真电路、结果显示。根据虚拟实验室的构成要素，我们可以基本确定虚拟实验室的设计目标为“控制（输入）部分”、“计算机仿真电路部分”、“实验结果显示（输出部分）”。
1.2 控制（输入）部分
对于控制部分的设计，首先需要对电路元件的相关参数进行设置，如“独立直流电源电压”、“独立直流电源电流”等；然后对其进行触发脉冲信号相关参数的设置，如“触发脉冲信号周期”、“触发脉冲信号占空比”等；最后是对电路的产生进行设置，这部分设置需要对元器件的图片模型进行事先布置，然后通过鼠标进行电路连接，检查无误后点击“确认”或“连接完成”。
1.3 计算机仿真电路部分
计算机仿真电路事实上就是通过计算机程序的自动求解，来根据相应程序建立的一个电路方程。在整个电路方程程序的设计过程中，由数据的结构来决定编程的思路，而如何进行数据结构的选择，则完全取决于实现实验平台的软件选择。然而只要建立了实验方程，那么就可以通过数值方法来进行编程的求解了。
1.4 实验结果显示（输出部分）
关于实验结果的显示，通过有两种形式，一种是随着实验的进行，直接显示出实验当时的实验数值；而另外一种显示方式，则是将整个实验的某一段时间内的所有相关数据计算出来，并将其存储起来，在某些特殊情况下还需要经过数据的二次处理，然后才能输出相应的实验数据结果。
1.5 平台软件的选择
在进行虚拟实验的设计时，我们需要一个“放置”虚拟实验的平台，因此这个平台软件的选择，将对整个虚拟实验的设计起到不可忽视的承载作用。而在平台软件的选择上，我们通常将“减少开发工作的工作量”、“减少低级以及重复工作的开发”、“软件本身的运行效率”等因素放在首位。现今我们所使用的软件，通常都是将若干软件通过取长补短的方式组合在一起的成熟方案，如“Lab VIEW”和“MATLAB”混编、“VB”和“MATLAB”混编等。
2 电力电子技术虚拟实验平台的实现
虚拟实验平台的实现，首先采用了VB和MATLAB混编的方法进行编程，然后再通过对VB中MatrixVB的矩阵函数与绘图函数进行调用，最终将复杂的计算与图形描绘变为简单的编程。
首先在计算机上安装MatrixVB，建立Visual Basic的新项目，添加MatrixVB库，待系统对MMatrix.DLL文件加载完成后，便可以在Visual Basic中使用MatrixVB函数了。
然后将Visual Basic的数组当做矩阵来对待，生产矩阵，来丰富MatrixVB的功能函数，将更多处理问题的先进技术融入到VB编程中去。然后利用括号、实部rN、虚部iN等方式来对矩阵元素进行定位操作，从而精确的对相关矩阵数据进行快速定位，利用simple函数将矩阵转化成为最简单的形式。
最后利用软件Psim对这种方法的可行性进行验证，通过实验的结果确认了这种方法在某些问题范围内，对含有开关器的非线性器件可以被视为理想开关，与独立电源的电力电子形成电路时，这种方法具有有效的可行性。
3 结束语
随着社会经济的发展以及教育事业规模的不断壮大，师资力量薄弱成为了制约教学开展的重要问题。特别是硬件资源的缺失，伴随着信息技术以及计算机技术的发展，成为了促进电力电子技术虚拟实验平台出现的重要因素。而电力电子技术虚拟实验平台的实现，切实有效的缓解了师资资源匮乏这一难题。
【参考文献】
[1]陆地，于瑛，刘晨，朱磊，耿素花，沈虹，孟欣.电力电子技术课程虚拟实验及演示平台的开发与研究[C]//第6届全国高等学校电气工程及其自动化专业教学改革研讨会论文集（下册）.2009.
[2]王伟，李伟，马景兰，郭屹松，张永丽.基于CDIO的“电力电子技术”课程教学改革与探索[C]//第6届全国高等学校电气工程及其自动化专业教学改革研讨会论文集（上册）.2009.
