发布时间:2023-09-26 08:28:20
序言:作为思想的载体和知识的探索者,写作是一种独特的艺术,我们为您准备了不同风格的5篇电力电子教学,期待它们能激发您的灵感。
关键词:电力电子技术;控制电路;控制理论
1引言
电力电子技术是一门由电子技术、电力技术以及控制技术交叉而来的新兴学科,是自动化专业、电气工程等专业的专业基础课程,在整个专业体系中具有重要的作用。电力电子技术具体地说就是指利用电力电子元器件来构造不同的转换电路从而实现对电能的一系列变换,是一种利用弱电来控制强电的技术。同时电力电子技术的应用范围十分广泛,从工业、交通运输、通信到新能源系统等各方面都有应用,甚至已经渗透到我们的生活中,比如现在家用电器中很流行的“变频”技术就是电力电子技术的一个小应用。
2教学体系结构及要求
电力电子技术的教学内容主要分成三部分:元器件、控制电路和控制技术。我们学校给这门课一共安排了80学时,如果这三个部分都要详细介绍的话,时间上是不够的,所以主要介绍前面两块内容。电力电子元器件是本门课程的基础,包括半控元件、全控元件和不可控元件。控制电路主要包括四大基本电路:整流电路、逆变电路、直流到直流变流电路以及交流到交流的变流电路。控制技术部分主要介绍SPWM脉宽调制技术和软开关技术。元器件部分要求学生首先要能分清楚各种元器件所属的类别,其次要求能理解各自的工作原理,最后要求能够按照电路要求自主选择元件;控制电路部分要求学生能够理解电路的工作过程,能够分析并画出电路的输出波形图,能计算电路的一些参数来选择元器件;最后控制技术部分要求能够掌握SPWM的原理即可。
3理论教学
(1)兴趣的培养 电力电子技术是自动化、电气工程专业很重要的专业基础课程,但也的确是一门比较枯燥的学科,要引起学生的重视、激发他们的兴趣是比较困难的。所以如何吸引学生的注意力,让他们从心理上重视这门课就尤为重要。笔者认为上好第一堂课对该课程后续的展开有很重要的作用。在第一堂课上要多多的展示一些电力电子应用方面的图片和视频,让学生亲身体会到电力电子技术就在我们身边,来培养他们的学习兴趣[1];同时可以给他们展示一下对口的公司在招聘信息上对该课程的要求来引起他们的重视。然后后期可以通过实验教学来慢慢引导他们对本门课程的学习。(2)教学思路的把握 教学的顺序是先介绍元器件,然后介绍各种转换电路,最后介绍控制技术。在介绍元器件时,要讲清楚半控、全控和不可控指的是对电路“开”与“关”的控制。在控制电路中元器件是作为开关使用的,输出波形的转换也是因为电路“开关”的切换实现的[2];在介绍各种转换电路时,首先要介绍各种电路实现的功能,然后可以让学生试着自己分析下如何用电路实现这些变化,最后提出典型的变换电路进行讲解。在课堂内容上应以元器件的工作原理为基础,以整流电路和有源逆变电路的原理、搭载各种不同负载时的波形分析为重点,特别是在介绍感性负载和纯电阻负载时波形的变化是很重要的。无源逆变和直流到直流变流电路可以简单介绍一下。由于目前变频技术在家电行业应用广泛,所以交流到交流变流中的变频技术也可以进行详细介绍。(3)教学方法的改变 近年来,多媒体教学以绝对的优势替代了传统板书成为教学的主要手段。电力电子技术这门学科在教学时涉及很多复杂电路、波形的绘制,采用多媒体教学能提前将这些波形准备好,节约了大量教师课上板书的时间,同时多媒体教学还可以采用FLASH动画来吸引眼球,能更直观的仿真出电路通断的过程,更好的帮助学生理解和记忆。所以多媒体教学这一手段对于电力电子技术这门课程是非常重要的。此外,我们还可以利用Matlab中的simulink自带的工具包搭建各种电路来仿真,通过软件仿真出对应的图形。这样通过计算机算出图形,要比直接把图形显示给学生看更让他们记忆深刻,也更让他们信服。
4实验教学
实验教学在任何一门课程中都应该占有很重要的地位,通过实验可以加深对已学知识的理解,验证理论的正确性同时也能帮助他们记忆。而电力电子技术本身就是一门实践性很强的课程,新型的电力电子器件、新技术、新的使用方法,都需要通过实验来验证其可用性。电力电子技术这门课配备的实验还是比较多的,比如四种控制电路以及控制技术都有对应的实验,那么在实验教学中可以从中选择一些有较高实验价值的项目进行。例如整流电路是教学时的重点内容,那么这一方面的实验就可以做一些。可以让学生搭建桥式整流电路,然后搭配纯电阻负载、感性负载和反电动势负载,通过观察波形变化来加强对学习知识的理解和掌握;在讲直流斩波电路时,可以让学生在六种典型斩波电路中选择一到两个电路进行测试,深入理解理论课上学习的原理。在实际的教学过程中,由于学校设备有限不能做到每人一台设备,一般都是几人一台,这样就会出现有些同学整个过程游离在状态之外的情况。所以在实验过程中,可以将一组学生进行任务的分工,分成设计电路的、搭建电路的和验证实验结果的,这样每个人都分配有任务,就不会出现上述的情况了。
5小结
本文从课程体系、教学要求和实际教学三个方面分别阐述笔者从事该课程教学的体会。对一门课程的处理方式,不同的教师有不同的方式,但都希望能以较为恰当的教学方式把最需要最重要的知识传授给学生。
参考文献:
[1]刘广忱.电力电子技术教学探讨[J].内蒙古科技与经济,2003(12).
[2]张波,丁金林.电力电子技术的教学体会与思考[J].科技信息,2008(19).
《电力变流技术》课程包含电力器件的知识、各种整流电路和逆变电路的工作原理与工作过程、驱动和保护电路的原理与实现等内容。在该课程的学习中,采用模块式的教学模式,将教学内容分为以下五个部分进行:
1)单相整流电路模块;2)三相整流电路模块;3)单相逆变电路模块;4)三相整理与电路模块;5)驱动与保护电路模块。在教学过程中,通过理论讲授和实际验证的模式进行。同时在完成教学内容后,通过1周的集中实训,加深学生的学习体验。《微机原理与接口技术》主要为学生提供所需的控制技术相关知识。在该课程中,需要学生掌握CPU的接口技术以及相应的软件程序设计方法,为提高学生的学习积极性,增强学习效果,必须增强程的趣味性。鉴于此,采用一个基于单片机的智能小车进行教学,同时开发了一整套的课程学习资料,丰富了教学内容。依托以上三门课程的学习,学生具备了电子技术、变流技术和控制技术的相关知识,为后续的专业学习打下了基础。
2.专业核心课程
专业核心课程是体现学生应用能力的知识来源,是学生就业的技能基础。在该专业的开设时,设定的专业培养目标是:培养具备电力电子产品设计、生产、调试和服务的技能型人才,服务于各类变频器、驱动器、开关电源、特种电源、光伏逆变器的生产和设计企业,从事相关产品的辅助设计、调试以及售后和售前的专业服务。鉴于以上目标,开设的专业核心课程为《变频器技术》、《电源技术》和《风光互补发电技术》这三门核心课程。课程的基本安排如表2所示。《变频器技术》是一门典型的电力电子技术综合应用的课程,包含电子技术、变流技术和控制技术等内容。同时变频器是工业电力电子产品,在工业应用上具备广泛的应用,是进行电力电子专业教学的典型载体。在教学中,我们将其分为两个阶段,第一阶段通过课堂和实验进行教学,使学生掌握理论知识和基本技能;第二阶段通过两周的专用周完成一个单相变频器的安装和调试,使学生掌握实践技能。《电源技术》课程的开设与其类似。当今,电力电子技术是新能源的重要技术支撑,为此开始了《风光互补发电技术》课程。通过该课程的学习,学生可以掌握新能源领域中电力电子技术的应用现状,增强学生的知识面,拓展学生的就业领域。
3.总结
关键词:应用人才;电力电子;教学内容;改革
《电力电子技术》课程内容中包括电路理论、电机学、电力控制技术、电力半导体技术、控制理论、模拟和数字电子技术等,知识面宽广,信息量大,不容易理解。随着科技的快速更新换代,教学内容日益丰富,对课堂教学内容要求的难度也越来越高。传统简单的照本宣读理论教学,已然无法适应《电力电子技术》课程教学的要求,更无法满足市场对应用型人才的需求。因此,如何对教学内容进行改革,提高教学效果,真正培养出有实际操作能力的应用电力电子技术人才,是当前高校教学改革发展的重点。
一、当前《电力电子技术》课程教学内容存在的问题
(一)课堂教学内容存在的问题。当前对于《电力电子技术》课程的教学,由于课程本身涉及范围较广,知识面较宽,而教材编纂内容还在不断更新与探索,所以导致课堂理论教学基本是照本宣读,缺乏生动易懂的典型案例。学生很难产生整体的概念以及逻辑理解思维,理解困难,纷杂的理论让学生思而生畏,产生厌学情绪,教学效果难以达到要求。(二)实验教学内容存在的问题。电力电子技术本来就是一门应用性很强的课程。高校教学的目的也是相应地培养应用型人才。因此,实践教学应该被贯穿创新应用型人才培养的始终。当前高校对电力电子技术实验教学平台的建设,重视程度不足。实验教学内容及设备陈旧,教学还是按照旧的功能模块来进行操作,学生机械地模仿老师的操作,对实验过程和现象没有足够的关注,对新技术的接触了解经常一带而过。培养出来的学生,根本不能很好地适应当下新的科学技术发展,造成高校实验教学形同虚设。
二、对《电力电子技术》教学内容改革的建议
(一)优化课堂理论教学内容顺序。电力电子技术课程教学的特点是,内容多且涉及面广,而课时相对安排较少。教材又一直在根据实际科技的发展而不断调整更新。在这样的情况下,教师需要根据自己的教学经验及教学目标,来对课程内容的教学顺序进行优化调整。旨在帮助启发学生建立清晰的概念和整体逻辑,让学生的学习有条理,有方向,最终达到有方法的主动创新学习。例如,可以启发学生利用图表方法,将电力电子技术整体的内容大致分为几个部分,并对每个部分进行主要核心内容的整理,此处需要注意的是,一定要进行有重点的区分,而非形式上的冗杂。比如说可以按照如下的方式划分:以电力电子器件为核心,以两种控制方法(相控控制和PWM控制)和四类基本电力的变换电路(整流电路、逆变电路、斩波电路和交流变换电路)为基础,以两类应用(电力、电子技术应用)为目标,配合当前新技术的发展需要来进行教学内容的设置。这样,对于学生来说,就能够很清晰地建立整体的概念,也能够对知识进行很好地理解和吸收。(二)重视实验平台建设。应用型人才发展的重点,除了理论素养过硬之外,必须要有很强的实践创新能力。而这种能力的最佳培养期,就是在大学时期。高校实验平台的建设,对于电力电子技术专业的学生来说,是尤为重要的,也是其锻炼实践能力的主要渠道。高校实验教学应该紧跟时代科技发展步伐,定期更新实验模块,分层进行实验教学。例如,实验教学内容可以分为三个层次:第一层次为基础实验教学。即教师示范,学生学习。第二层次为设计实验教学。即教师给出设计实验任务,学生通过分组讨论,给出设计方案,然后教师对可行的实验进行指导实验。第三层次为创新实验教学。即让学生自主地对自己感兴趣的方向或者科研热点问题进行创新实验设计,教师则以配合者的身份参与其中进行指导。这样,用逐步递进的方式来进行的实验教学,既可以锻炼学生的动手实践能力,同时又以开放式探究问题的方法,激发了学生的自主创新意识,可以真正地使学生得到全面的发展。(三)明确培养应用型人才的目标。传统教育模式的目标,都是应试教育。教学内容也以此为基础,将知识点反复叠加讲授,使学生苦不堪言。新课改要求,教学要以培养应用型人才为目标,全力改革教学内容,以人为本,以满足社会发展的实用性为基准。这就要求教师坚持从学生的角度出发,切实通过改革教学内容,激发学生的自主意识。例如,在课程教学讲授理论知识的同时,通过生活中的实例,使学生真正了解电力电子技术在人们生活中的地位及作用,培养学生的自豪感及使命感,激发学生的求知欲望。在实验教学中,间插性地配合现代网络技术,让学生了解到电力电子技术不断发展的现状和亟待解决的问题,以期让学生的创新思维得到启发,明确目标,达到实验教学的效果。
三、结语
课程教学本身就像一门艺术,而《电力电子技术》这门课程的教学,就是需要极高造诣方能领悟的艺术。想要上好这门课,真正地培养出对社会发展有用的实力应用型人才,就必须认真地、反复不断地研究教学内容及教学方法手段。希望通过教学内容的改革,能够真正培养出专业基础知识清晰扎实、创新能力过硬以及拥有出众工程实践能力的应用型人才,为社会主义社会建设贡献力量。
作者:罗瑞鸿 单位:河池学院物理与机电工程学院
参考文献:
[1]陶俊珍.“电力电子技术”教学内容更新例析[J].中国电力教育,2011,(09):160,166.
[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(07):11-13.
[3]王卓,王强,曹晶人等.“电力电子技术”课程教学改革探讨与实践[J].中国电力教育,2013,(11):37-38.
一、“电力电子技术”课程实践教学体系
从培养具有创新能力的应用型人才目标出发,根据“电力电子技术”课程的特点,建立起如图1所示的“电力电子技术”课程实践教学体系。实践教学体系以培养学生的创新能力和实践能力为核心,涵盖课程实验、课程设计、学生科研、教师科研四个方面。在培养体系中,课程实验是基础阶段,课程设计是提高阶段,学生科研和教师科研是升华阶段。下面对体系的四个组成部分予以分别介绍。
1“.电力电子技术”课程实验
课程实验是整个体系的基础阶段,是培养学生创新能力和实践能力的最起码的条件。课程实验包括验证性实验、设计性实验和研究性实验,主要是锻炼学生应用所学的电力电子理论知识验证电力电子主电路、触发电路与控制电路的工作原理、综合应用电力电子技术设计、电力电子电路等方面的能力,使学生具备初步的电力电子技术实验能力。为了更好地锻炼学生的创新能力和实践能力,我们采取的措施一是在实验项目中增加设计性实验项目的比例,使其达到50%,二是大胆尝试研究性实验教学方法。研究性实验教学根据“电力电子技术”课程教学大纲要求,根据课程实验课时要求,让学生完成规定的研究性实验项目。研究性实验项目跟一般的验证性实验项目相比有着本质的区别,着重锻炼学生发现问题、分析问题和解决问题的能力,达到培养学生创新能力和实践能力的目的。研究性实验项目可以单独完成,也可以和其他学生组成小组共同完成。完成后必须撰写实验研究报告并答辩。
2“.电力电子技术”课程设计
课程设计是实践教学体系的提高阶段,主要是锻炼学生在课程实验的基础上综合应用所学的电力电子技术设计某种实际的电力电子应用电路(电力电子装置)或驱动电路、控制电路。设计内容包括电路拓扑结构的选择、功率开关器件的选型与参数计算、控制电路设计、驱动电路设计和保护电路设计等,为将来从事电力电子装置的研究和开发奠定基础。根据需要,我们给学生课程设计的题目也基本上归纳为主电路(含整流电路、斩波电路、交流电力控制与交变频电路、逆变电路)设计及器件选型与参数计算、PWM控制电路设计、驱动电路设计和保护电路设计,同时要求学生能熟练应用PSIM和MATLAB等仿真软件对所设计的电力电子主电路、控制电路和保护电路进行仿真分析。通过课程设计让学生具备“方案论证—理论分析—仿真分析—参数计算—器件选型—实验验证”的电力电子装置设计能力。
3“.电力电子技术”学生科研
学生科研就是积极鼓励学生申报电力电子技术类科研课题,带着问题去学习、去探索,锻炼学生的文献查阅能力、应用电力电子技术解决实际问题的能力等,从理论和实践两个方面全面提升学生的实践能力和创新能力。学生科研的主要途径就是申报各级各类大学生科研项目,如湖南省大学生研究性学习和创新性实验计划项目、邵阳学院学生科研项目等。我们鼓励并资助大学生开展研究性学习和创新性实验计划项目,从项目的实施与管理、资助条件与项目申报、项目结题与奖励等几个方面对大学生申报项目进行管理。到目前为止,电气工程及其自动化专业学生已获得湖南省大学生研究性学习和创新性实验计划项目4项、获得校级大学生科研立项项目2项。这些项目均以电力电子装置的设计与实验为研究内容。通过这些项目的研究,学生发表学术论文8篇、获得软件著作权3项。
4“.电力电子技术”教师科研
除了学生自己申报各级大学生研究性学习和创新性实验计划项目外,同时积极引导学生参与教师与电力电子技术相关的科研课题,进一步培养学生的创新意识和创新能力。在锻炼创新能力和实践动手能力的过程当中,要结合学生具体的研究课题进行专题培训。主要是让学生通过阅读相关专著、文献等掌握所研究课题的发展情况及最新进展。目前,学生已经参与到湖南省自然科学基金项目“基于VSI-SPWM结构的综合电能质量调节器关键技术研究”、湖南省教育厅优秀青年项目“基于并联补偿的配电网电能质量控制技术研究”等多项电力电子研究课题当中,学生的毕业设计课题、申报的科研项目也大都与教师的科研课题相关。
二、“电力电子技术”课程实践教学体系的成效
根据以上内容构建的“电力电子技术”课程实践教学体系在电气工程系实践三年多来,成绩显著,学生在电力电子技术方面的实践能力和创新能力得到明显提高。到目前为止,学生获得的与电力电子技术相关的成果为:获得湖南省大学生研究性学习和创新性实验计划项目4项,获得校级大学生科研立项项目2项,获得校级优秀毕业设计(论文)3篇,学生参与开发70kvar微机型低压动态静止无功补偿装置和50kvar新型静止无功补偿装置各一套,发表电力电子学术论文8篇,获得国家实用新型专利1项,获得软件著作权3项,实现了我校电气工程系电气工程及其自动化专业毕业生被许继电气、中山南瑞录用从事电力电子技术研发工作零的突破。在今后的工作中,我们将进一步完善“电力电子技术”课程实践教学体系,进而推广所取得的成果。
国内高校电类专业都已引入各种仿真软件,如MATLAB、EWB、Protel、Saber、PISM及PSpice等,[4]其中MATLAB、Saber、PISM及PSpice等是在电力电子领域使用较多的仿真软件,并取得了一定成效。仿真软件的选择是根据笔者所在上海电机学院(以下简称“我校”)的实际情况来确定的。我校的“电力电子技术”课程是这样设置的:普通班级共64学时,其中理论58学时、实验6学时,而人才实验创新实验区试点班级设置的“电力电子技术”课程共64学时,其中理论48学时、实验16学时。人才实验创新实验区试点班级的教学模式应以不删减教学内容、不增加学时以及契合我校学生实际情况为前提,因此,仿真软件必须具有易学易用、运算快速等特点,同时结合我校学生在学习高等数学时已经接触到了MATLAB软件的情况,因此选用MATLAB软件。MATLAB/Simulink中提供的SimPowerSystem模型库,是进行电力电子系统仿真的理想工具,SimPowerSystem模型库中包含了常用的电源模块、电力电子器件模块等。通过使用这些模块可以搭接各种电路,能方便得到电路中的电流、电压等各种波形,并能方便改变电路参数而得到不同的波形。
二、MATLAB/Simulink软件在理论教学活动中的应用
利用MATLAB/Simulink软件能够非常容易地构建与实际相符合的教学场景。教师在教学中引入仿真软件,在讲授基本变流理论时,利用MATLAB/SIMLINK软件构建电力电子电路进行仿真演示,电力电子变换与控制领域所遇到的多数典型开关电路均可建立仿真模型,通过对模型的仿真,可直观展示各种参数变化对电路波形图的影响以及数值计算,以便学生全面准确理解教学内容,可以为教学现场营造一种真实的电力电子电路工作场景,既具体又生动。除此以外,还可以利用软件提供的参数设置功能,通过改变器件参数值,学生在学习的时候,可以先自己分析某种参数值条件下电路的工作情况和对应的波形图,然后再在仿真模型中输入相应的参数值,把自己分析的结果与仿真结果相对比。同时,在电路仿真时,可以模拟各种电力电子器件故障,如开路、短路或脉冲丢失等,能够清晰地展示各种电力电子电路的工作过程,使学生能够直观、全面地掌握课程学习内容,同时将学习活动情境化、趣味化,这大大加深了学生对所学知识的理解,使学生能够将隐性的理论知识转化为显性的技能。在教学设计上,教学初期,刚刚讲授电路变换时,学生初次接触,实际的感观并不多,对电路电压、电流波形、管子的切换、工作原理等理解有些困难,需要构建一个与实际相符合的情境,并且学生对MATLAB仿真软件的应用还不熟练,需要在课堂上现场建立仿真模型。以单相半控桥式整流电路为例,把电路图投影到大屏幕上,教师首先要分析电路的组成和工作原理,然后再一步一步建立MATLAB单相半控桥式整流电路仿真模型,该电路的仿真过程可以分为建立仿真模型、设置模型参数和观察仿真结果。
1.建立仿真模型
(1)建立一个仿真模型的新文件。从MATLAB窗口进入Simulink环境有三种方式,我们选择其中一种:在MATLAB的菜单栏上点击File,选择New,再在弹出菜单中选择Model,这时出现一个空白的仿真平台,在这个平台上可以绘制电路的仿真模型。(2)提取电路元器件模块。在仿真模型窗口的菜单上点击图标调出模型库浏览器,找到Simulink/PowerSystem的模型窗口,在模型库中提取所需的模块放到仿真窗口。组成单相半控桥式整流电路的元器件有交流电源、晶闸管、二极管、脉冲发生器、RLC负载、示波器等。(3)将电路元器件模块按单相半控桥式整流电路原理图连接起来组成仿真电路,如图1所示。
2.设置模型参数
设置模型参数是保证仿真准确和顺利进行的重要一步。有些参数由仿真任务决定,如电压、电流等,有些参数是需要通过仿真来确定的。设置模型参数可以双击模块图标弹出参数设置对话框,然后按框中提示输入,若有不清楚的地方可以借助help帮助。在本例中,参数设置交流电源、晶闸管、二极管、负载、脉冲等。以下以交流电源参数设置为例:双击交流电源模块,弹出对话框,设置电压为220V,频率为50Hz,初始相位为0°。
3.观察仿真结果
在模型开始仿真前还必须首先设置仿真参数。在菜单中选择Simulation,在下拉菜单中选择Simulationparameters,在弹出的对话框中设置的项目很多,主要有开始时间、终止时间、仿真类型等。在参数设置完毕后即可以开始仿真。在菜单Simulation下选择Start,立即开始仿真,若要中途停止仿真可以选择Stop。在仿真计算完成后即可以通过示波器来观察仿真的结果。在需要观察的点上放置示波器,双击示波器图标,即弹出示波器窗口显示输出波形,同时在Display模块可以看到输出电压的平均值。以下是不同负载时的仿真波形图。(1)Rd负载时的仿真波形。如图2所示为控制角α=60°单相半控桥式整流电路电阻负载时二次侧电压、触发脉冲、负载的电压和电流及管子VT1两端的电压波形。(2)Rd+Ld负载时的仿真波形。研究阻感性负载时电路工作情况,只需重新设置负载参数。再次启动仿真,在单相半控整流电路中,阻感性负载时电路的二次侧电压、触发脉冲、负载的电压以及管子二端的电压波形都同阻性负载时相同,如图2所示。与阻性负载不同的是负载电流波形不同,阻性负载时负载电流波形为断续的,而阻感负载时负载电流的波形为连续的。(3)失控时的仿真。在研究单相半控桥式整流电路电阻电感负载时,当触发脉冲丢失会发生失控现象,只需断开一个触发脉冲,再次启动仿真,得到如图3所示波形。通过这样一个过程,使学生在脑海里深深留下了电路的各点波形形状,电压波形为什么会变化,电压波形变化同哪些参数有关?控制角与输出电压波形有着怎样的对应关系?怎样的情况下发生失控,失控时电路的工作情况又是如何?引导学生自然地进入单相半控桥式整流电路的知识学习。在教学过程的中后期,学生已经熟悉MATLAB/Simulink软件使用,就不必在课堂上现场建立电路的仿真模型。为了节约时间,把《电力电子技术》教材各个电路的仿真模型都事先建好备用,当讲解到哪个电路时就可以运行这个模型,改变参数看电路仿真结果。通过这样一个环节,让学生能够把电力电子变换器的工作原理、物理波形及数学关系等紧密联系在一起,从而全面掌握变换器的工作过程,为学生提供一种直接感性的学习方式,帮助学生更深刻地理解这门课程。
三、MATLAB/Simulink软件在实验教学活动中的应用
传统本科电力电子技术实验大都依托实验平台进行,实验平台的优点是安全、方便管理。但是依托实验平台进行的实验基本都属于演示性或验证性实验,硬件实验条件很难覆盖知识点的各个方面,动手能力提高较慢,同时,学生误操作多、实验装置损坏较严重,而且出现问题不知道如何分析解决,只能等老师来解决[4],其主要原因是学生对所学知识掌握不够以及对实验台和操作缺少感性认识,直接导致误操作,学生应掌握的知识和应具备的能力没能落到实处。同时实验基本上局限于对教材中部分理论的验证,不能很好地与实际应用相联系,这使得教学工作比工程实际滞后很多,不能充分实现技术应用型本科人才的培养目标,对于学生能力的培养和将来的就业很不利。因此,我们在实践教学中采用实物实验与虚拟实验技术手段相结合的模式,即先仿真实验后实物实验的双实验环节。在实验教学环节上,依托实验平台进行,每章精选出1-2个实验作为必做实验教学内容,使学生通过做这些实验,熟悉并掌握实验设备及仪器仪表的使用方法,在掌握理论知识的基础上进行实验,各种电力电子器件的性能特性、各种应用电路的工作过程及技术指标也通过实验得以验证。同时,在现有条件的情况下,针对电力电子技术实验中存在的问题,采用计算机模拟仿真的手段进行弥补,用MATLAB/Simlink仿真软件对电力电子电路进行测试,根据教学内容设计了相关的仿真实验内容(10个课外实验),教师在课内布置要完成的项目,每个项目给学生提出一个设计要求(如设计一个三相交流电到直流电的变换电路,给出这个直流电源的具体性能指标,如输出电压的变化范围、电流大小、电压纹波系数等等,要求自己选择元器件,设计电路,并最终实现或仿真验证),要求学生完成简单的电路设计,实现所要求的电路功能,可以让学生在课外利用仿真软件自主完成。教师验证结果,做到课内和课外实验相结合,充分发挥学生的主体作用,培养自信,调动了学生学习的主动性、积极性和创造性。同时,通过对实际电路的仿真分析,可进一步提高学生对电路的认识分析和创新能力,弥补实物实验的不足。
四、结束语