电力电子教学范文

导语：如何才能写好一篇电力电子教学，这就需要搜集整理更多的资料和文献，欢迎阅读由公务员之家整理的十篇范文，供你借鉴。

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关键词：multisim；仿真；电力电子电路

中图分类号：TP311 文献标识码：A 文章编号：1009-3044（2016）13-0153-02

Abstract：This article introduces a power electronics teaching methods based on multisim. And we select two typical power electronic circuits to simulate . Through the experiments the establishment of the circuit，the choice of electronic components， circuit parameter settings and waveform analysis are described in detail.

Key words： multisim；simulation；power electronic circuits

1 概述

电力电子技术是强电专业的一门核心基础课程，其实践性很强，对学生的动手能力要求较高。笔者在该课程的教学过程中发现主要存在以下几个问题：

1）学生很难理解电力电子器件的工作原理，比如晶闸管的导通和关断条件。

2）在授课过程中电力电子波形的绘制需要花费较长的时间，尤其是三相电路的相关波形。

3）在实训过程中耗材的损耗很大，比如晶闸管、晶体管等。

4）电力电子系统多为高电压、大电流的大功率系统，实训过程中对于学生的人身安全和设备安全不能得到绝对保证。

如果在教学过程中引入计算机仿真技术就可以很好的解决这些问题，同时仿真教学可以使得教学过程更为生动、直观，有利于激发学生的学习兴趣，提高教学质量。

2 multisim仿真软件介绍

20世纪80年代加拿大的IIT公司推出了一款颇具特色的电子仿真软件EWB5.0，其界面形象直观、操作方便、分析功能强大、易学易用。Multisim软件是它的升级版，本文中所使用的是最新的multisim10版本，其主要特点有：

1）具有完全交互式的仿真器，允许使用者对电路进行实时的改变，并能实时的看见电路仿真结果。

2）具有二十多种不同的虚拟仪器，包括示波器、万用表、频谱分析器等。

3）功能强大的教学选项，老师可以自行制定Multisim 10的使用界面和可能选用的仪器和分析，从而控制学生在电路中所见的画面，以及能够存取的功能。

4）16000个零件数据库，16000个零件资料库。

图1为multisim10的主界面。

3 仿真实例

1）单相半波可控整流电路（阻性负载）

启动multisim10软件，从其元件库中选择所需的电路元件，连接成电路。如图2所示。其中双踪示波器用来显示触脉冲和负载上的电压波形，A相位为负载波形，B相位为触发波形。

启动电路开始仿真，波形如图3所示，显然负载上的波形为缺口的正弦半波波形。

2）三相半波可控整流电路（阻感性负载）

如图4所示为三相半波整流电路，负载为阻感性负载。图5为阻感性负载上的电压波形。

4 结束语

利用multisim实现仿真实验教学，同传统的电力电子实验相比，可以边实验边修改，由于使用的元器件和仪表都是虚拟的，所以不存在安全问题，另外实验成本低，实验效率高，实验结果直观形象。学生在仿真实验过程中，有自己独立思考的时间和空间，有利于培养学生的创新思维能力。但是仿真实验并不能完全取代传统的实验手段，因为学生在仿真实验中看到的都是理想波形，而实际上会存在很多的干扰信号，学生只有在真实的硬件试验中才会掌握。只有将仿真实验与硬件实验相结合，才能帮助学生更快更好地掌握知识，进一步提高学生的综合实验和创新的能力。

参考文献：

[1] 王兆安，黄俊. 电力电子技术[M].4版.北京：机械工业出版社，2000.

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【关键词】电力电子 教学改革 模块化教学 创新

电力电子技术是电力电子变换和控制技术的简称，是一门综合电子技术、控制技术和电力技术的新兴交叉学科。《电力电子技术》教材内容理论性强，高职学生学习感到十分困难，笔者结合多年教学实际，就教学内容、教学方法、教学手段等方面对该课程的教学改革进行了探索，有效地增强学生的学习兴趣，使学生较好地掌握课程内容，培养了学生的工程实践能力和创新精神。

一、课程与学生现状分析

电力电子技术是利用电力电子器件实现电能的变换和控制，教学重点主要是器件及其应用。器件重点讲述晶闸管、MOSFET和IGBT，电力电子电路重点讲述四大变流电路AC/DC、DC/DC、AC/AC、DC/AC。传统的教学方法是先器件再电路，条理清楚，但由于职业中专学生文化知识基础薄弱，理解能力相对缺乏，很多学生只要遇到稍有难度的学习问题，就会消极厌学，教学效果较差。因此，需要在电力电子教学过程中引入新的理念，进行教学改革，促进课堂效率的提高。

二、教学改革方案设计

1.优化组合教学内容

《电力电子技术》教材内容比较抽象，理论性强，学生的知识水平不易跟上。为了较好地完成教学目标，应打破学科理论体系，根据高职培养目标定位，以能力为中心，确定若干个教学模块。每一个教学模块中，以一个单功能的实用电路作为核心，把该电路的制作与分析结合起来进行教学，把一个个实际单元电子电路制作、测试与分析相结合的教学更加贴近生产实际，既可以解决理论与实际相结合的问题，又可以提高学生的学习兴趣、解决学生的理解问题。

整个教学内容被分成6个功能模块。每一个模块都有明确的教学目标。如调光灯模块，主要教学目标是让学生掌握元件晶闸管的工作特点及可控整流触发电路，通过实例的制作，不但可以吸引学生的注意力，还可以加深学生的理解力。一学期教学结束，学生只需通过这六个实用电路，即可将整个电力电子技术的理论串联起来，同时，也培养了不管学习什么理论，都要把它放到实际生活中应用的良好习惯。电力电子技术教学模块见下表。

2.灵活运用教学方法和手段

首先，电力电子这门课的知识点主要是建立在晶闸管的工作原理之上，在此基础上对晶闸管进行组合形成不同电路；其次，电路所接负载基本上就只有以下三种：电阻性负载、大电感性负载、反电动势负载。例如，在可控整流电路部分，上课时教师只需将单相半波可控整流电路讲透，其余的如单相全控桥、单相半控桥，三相可控整流都可由学生自学。明确目标，变教师的“教”为学生的“学”，让学生带着问题学习，充分调动了学生的主观能动性。学生通过自主学习，能达到预期的教学效果。

3.利用现代化教学手段，提高教学效率

电力电子技术课堂教学的最大特点就是电路图和波形图较多，实践性强。随着电力电子技术的不断发展，内容不断增加，如何增强学生的学习兴趣，使学生较好地掌握课程内容，多媒体教学存在不可比拟的优势。比如，教学中的各典型电路部分涉及众多的电压、电流波形分析，传统的黑板教学方式既费时又不方便。因此，有必要制作适合本课程特点的多媒体课件，提高课程的教学效果。为解决有关波形演示问题，用Flash制作了波形演示动画，演示时，控制角可任意选择，各波形可连续画出，也可点动画出，非常方便课堂教学，取得了很好的课堂教学效果。

4.开展EDA实验，配合提高实训教学效果

随着计算机应用的迅速普及，在教学实践的过程中，结合理论教学的进程，利用计算机的电子设计自动化软件在计算机上进行基础验证模拟仿真实验，作为教学的补充，使学生增强对电路的感性认识，掌握各种仪器的基本使用、电路参数的测试方法。实验由教师结合教学内容通过多媒体教学平台演示完成，再由学生练习。通过人机对话的方式，能使每个人都能亲自动手搭接电路，进行元件接线，参数设定。软件Matlab/Simulink有完善的电力电子工具包SimPow-ersystem，其中有各种器件、电源、负载、测量和波形显示元件等，可以搭建各种电力电子电路。比如，学生根据整流与有源逆变实验原理图，自由地设计各种不同的实验。通过选择实现单相整流、三相桥式整流、三相桥式有源逆变等多种实验。也可通过脉冲控制开关的闭合或分断，来模拟晶闸管开路故障、驱动脉冲丢失故障等实验。设置负载电感Ld和负载电阻Rd的数值可以组合成多组不同负载参数的纯阻性负载、感性负载等。通过软件可随时调整和修改元器件参数，分析各元件参数对电路的作用与影响，所以调试和测量本身就是最好的学习过程。开设了EDA实验后，学生通过与理论课同步的软件仿真实验，搞清楚了电路的工作原理、波形关系、参数条件、调试方法和可能出现的各种问题等。再做硬件实验时，其思路、方法和电路分析调试能力大有提高，实训收效显著。

5.多途径提供信息，激活创造思维

现代科技飞速发展的今天，电力电子技术作为弱电与强电的桥梁，正在与微电子技术和自动控制技术相辅相成快速发展，还与多个学科相互渗透，电力电子技术已经成为当今世界经济的重要支柱。当前的学习是基于资源的学习，网络、专业书籍、报刊等都是可以利用的重要资源。充分利用这些资源，教师可以冲破单一教材的狭隘视野，获得内容更加丰富、形式更加多样的教学内容，开拓学生眼界。同时，不断向学生提供各种有利于学习新知识的信息，让学生在有效信息的引导下，在已有知识基础上，一步步地建构自己的新知识，有利于激活学生的创造思维。

总之，在电力电子教学过程中，结合课程和学生的实际，灵活运用教学方法和手段，采用模块化教学，将理论教学和实践教学有机地结合起来，既利于学生加深理解和掌握书本的理论知识，又能在很大程度上提高学生的学习积极性，提高学生的学习效率，学校培养出的人才也更能适应社会的需要。

参考文献:

［1］黄克孝.职业和技术教育课程概论.上海华东师范出版社，2001.

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首先要选择项目内容，在课堂上先让学生了解关于要学习的课程的内容大致有哪些，讲解一些要学习的项目的需要的辅助知识，如讲解白炽灯调光电路项目，首先要像学生讲解些电路的工作原理，白炽灯的结构，结构的特性和对这种结构的分析，除了像学生展示这些，还要让学生去自己研究、探讨，学会安装，充分理解工作原理，加深学生对白炽灯工作原理的印象，更激发了学生学习这个项目的浓烈兴趣。最终目的学生能够自己独立完成白炽灯的电路设计。最后由学生像大家展示自己的工作成果和通过这次实验得到的经验。

2电力电子课程特点

电力电子课程的实践性很重要，相当一部分需要去动手操作，做到理论与实践的结合。在专业上学生能掌握扎实的理论基础和相当强的实践能力。课程安排的也相当丰富，学生能了解到各种的高级技术。

3项目教学的实施

与传统教学的不通处有几点，以前以老师为中心，现在以学生为中心；以前围绕教材学习，现在围绕项目学习；以前课堂是学习的重要场所，现在现场教学更重要。

3.1注重学习方法，以前传统课堂注重文化教育，学生只是机械的去学习，现在更重视学生的职业能力，让学生更多的去动手，与社会有一定的接轨。专业性会很强。

3.2注重项目的实施环节设计。每个项目都要由开始到展开到结束。每个环节都很重要，需要找出它的知识点，针对不同的难度去找相应的教学点。总之是为了学生能更深刻的理解学到的理论知识，灵活的去应对实践中面对的问题，增强操作能力。成为优秀的人才。

4项目的选取与实施

项目教学法最重要的是项目的选取，项目是学生直接接触的，好的项目让学生更有兴趣去学习。选取的项目一定要实用，理论方面难度要适中，太难学生理解不了，会打击学习的积极性，太简单，学生会不愿意去学习，而且选取的项目理论在实际生活中有学生可以实践的技能，选取的项目之间要相互关联，可以整体体现出这门课程的特色和学习的方向。选取最有效的项目。项目的实施中心是学生，在老师下达任务后学生根据接到的项目去搜集相关资料，了解更多关于项目的知识，不懂的地方老师要做参谋，去适当给学生分析。最后，项目结束时老师要和学生一起探讨关于这次项目中学到的知识和各种不足，做一个充分的总结。

5结语

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关键词：电力电子技术 实践教学 探索

中图分类号：G642.2 文献标识码：A 文章编号：1674-098X（2014）10（b）-0189-01

电力电子技术是电气工程专业的重要的专业课，该课程综合了弱电和强电两个大的领域的学科，是近几十年新发展起来一门技术。其应用领域广泛包括自动化、电机和电器控制、电力系统等方面，具有非常好的前景和较高的技术经济效益。

电力电子技术的综合性、应用性和实践性很强，尤其是实践环节是电力电子技术必不可少的部分。随着新疆近些年工业的大力发展，工业自动化水平的要求越来越高，为了满足人才市场日渐增长的需求，进一步积极研究和探索电力电子技术的实践教学的教学方法和教学手段，构建与工农业发展相适应的电力电子技术实践教学的新方案是一个值得研究的课题。

1 完善电力电子技术课程设计

由于电力电子技术理论学时为48学时，受到电气专业总学时的限制，一般院校都没有开始电力电子技术课程设计，另外电力电子技术课程设计的经费需求也较高，和模拟电子和数字电子的元器件相比，电力器件的价格往往要高得多，同时电力器件都工作在高电压、大电流下，因此实验安全性也是重要的制约因素。

课程设计是工科实践教学的一个重要的环节。指导教师根据教学计划对学生进行基础或专业强化训练。课程设计能够培养出学生把理论和实践相结合的能力，能够初步完成把知识转化成现实生产力的可能。

电力电子技术我校是在2003年开课，其课程设计刚开设，具体设计要求有：一方面主电路的设计。主电路不用半空器件晶闸管，不论是整流电路、逆变电路还是斩波电路都改为全控器件MOSFET和IGBT。另一方面，由于全控器件的开关频率远远大于半控器件，因此对全控器件的控制方法如脉冲宽度调制技术等要强化。

在课程设计的实施过程中，通过分组完成，每个小组分配不同的任务，按照完成的质量给予不同，选出最好的结果给予颁发奖励证书，大大促进学生动手、动脑的积极性。同时给学生充分的自，指导教师事先不做示范设计，即便对于学生烧毁元器件等现象，也鼓励学生自主完成，这样既减少指导教师的工作负担，又提高学生课程设计的含金量。

2 注重实践环节训练加强实践能力的培养

电力电子技术课程实践性很强，实验等实践环节在教学的地位非常重要，这些实验在培养学生动手能力方面的起着非常大的作用。由于电力电子技术的实验和实践内容丰富，因此如何计划和实施好电力电子技术实践内容是使学生充分理解其内容的重要保障。在我们教学实践中结合下面的一些方法。

2.1 理论和实践结合

理论与实践相互结合。对于不同专业的学生，对于电力、电子和控制方面的技术理解和基础不同，因此电力电子技术理论课和实验课交叉进行，通过实验课能及时快速检查学生课堂理论的理解程度。

2.2 前后知识串联、提高综合性

教学后期设计综合性实验。在做这类实验的时候学生要独立设计实验方案、步骤等。指导教师根据学生开课以来学到的知识提出问题，学生解决问题，学生在解决问题过程中不但会用到刚刚学到新知识，还要用到前面章节学到的知识，形成知识串联，举一反三综合利用。另外，在课程结束后可将电力电子技术与其学过的课程相结合进行综合实验实训。不同专业学生可结合不同的综合实验，如果是弱电专业可结合单片机开发板设计输出发脉冲来控制全控桥式电路的开闭。和其他先修过的课程相结合知识比较新，这部分综合设计能够让学生了解更多的实际应用。通过综合实验实训使学生获得比较全面的综合技能和专业能力，能尽快适应本专业的岗位需求。

2.3 结合工程实际应用

对于电力电子技术课程中大量的波形和公式很容易让学生混淆，理解起来难度也大，为了更好理解其原理在讲解过程中有必要举出生产和生活中的实例，如企业单位中最应用最普遍的变频器，实验室中常用的开关电源等。在讲授的时候把学生带到实验室中对这些教学产品现场拆装，结合具体元器件讲解原理，这样比单纯讲解波形要形象的多。学生既有理性认识又有直接的感性认识，更会极大的激发其对本专业的学习兴趣。

2.4 其他增强实践教学的方法

除了上述实验实训之外还可以结合其他方法促进学生掌握实际知识，例如开发实验室、开始创新性实验等。在实验室开放过程中应保障仪器设备、元器件的数量充足，能够满足学生要做的实验基本需求，例如要保证学生做实训的时间、要能够排开实验等。创新性实验是指学生在完成教学大纲规定的实验项目后，指导教师可结合学生的实际能力，提出和实际应用密切相关的一些课题，来考查学生所设计的电路创新思维能力。

3 结语

电力电子技术课程实践教学改进、完善需要长期实践来逐步完成。一方面，随着电力电子技术不断的发展和创新，例如电子器件从半控的晶闸管到全控的IGBT等，实践教学也会随之变化改革；另一方面，由于工农业的发展，企事业单位对电力电子技术的需求也不同，为了适应培养高等技术应用型人才的需要，电力电子技术的实践教学也要随之改进。

参考文献

[1] 王兆安，刘进军.电力电子技术[M].北京：机械工业出版，2009.

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关键词：电力电子技术 教学改革 理实结合 课程设计

中图分类号：G642 文献标识码：A 文章编号：1007-3973（2012）012-178-02

1引言

电力电子技术是一门新兴技术，它是由电力学、电子学和控制理论三个学科交叉而成的。《电力电子技术》是电力类及自动化类专业的专业基础课，是一门理论和实践结合比较紧密的课程。在过去的教学中，学生普遍反映这门课比较难学，而且学完之后记忆不深刻，不知有什么用。为了改变这种状态，使学生真正学到知识，并学以致用，势必要求我们改变传统的教学模式，对《电力电子技术》课程的教学内容、教学方法和教学环节等方面进行全面的改革。因为教师承担后续课程如《交直流调速系统的运行与维护》的教学，加之学校在教学设备给予充分的支持和投入，建立了专门的电力电子实验室，为我们的教学改革从知识体系上和实践环节上都创造了便利的条件。教师在教学上进行的一些有益的尝试和探索，有助于培养学生的工程实践能力和创新能力。

2教学内容组织与整合

电力电子技术在近二、三十年得到飞速发展，新器件和新的控制方法不断出现，该课程的教学内容也在不断增加和充实。为了适应和促进电力电子技术的发展，在授课时，应根据电力电子技术的发展趋势，在全面分析教材内容的基础上，对教学内容进行认真筛选和组织。加强电力电子器件、基本电力电子电路的分析方法以及实用电路等的学习，同时还应适当补充一些反映本专业最新发展方向的内容，替代教材中陈旧、过时的内容，注重教学内容的推陈出新。例如，以往介绍器件时只介绍晶闸管，而随着电力电子器件的不断发展，应增加全控型器件和新型器件的介绍，从而拓宽学生的视野，便于和不断发展的电力电子技术接轨，以适应今后工作的需要。所以电力电子人才的需求也越来越大，而高校承担着培养人才的重任。电力电子技术是电气工程等专业极其重要的专业基础课。如何对该课程进行合理的改革，以适应社会的需要，是我们教师的一项重要工作。

以就业为导向，以国家高职示范重点专业建设为龙头，以基于岗位工作过程课程改革为主线，经过与企业的反复调研与交流，确定《电力电子技术》采用项目教学法，包括三个教学项目。如项目一主要讲授本课程的基础知识，具有两个教学任务，任务一主要讲器件的结构及原理，而任务二是器件的特性及使用；项目二是本课程的核心部分，以四个任务为主体，囊括了电力电子技术中的四种主要电路，它们分别是：相控整流电路、直流变换电路、无源逆变电路、交流变换电路；项目三是对课程的深化应用，是学以致用教学理念的体现，其中任务一既详细讲解了触发电路的结构和工作原理，又将触发电路应用于前面所讲的电路中去，使整个知识构成一个整体。而任务二则是将所有的理论知识充分融入到实际的电力电子装置中去，将课本知识实用化、具体化。教学的学时分配为理论教学58学时，实践教学14学时，总课时72学时。

通过对电力电子器件结构及工作原理的讲解，使学生能够正确运用电力电子器件，并结合实际电路的应用，在分析电路工作原理及各部分电压及电流波形的同时，更深入的理解器件的特性，最终，对一般的电力电子设备，具备一定的分析、使用和设计能力。

3教学方法及手段的应用

把握高职教育的教学特点与规律，适时的调整教学内容与方法。在教学过程中，时刻以学生为主体，以项目为框架，本着由浅入深、先易后难的原则，使学生逐步掌握和理解所学-

学生是学习的主体，而教师是授课的主体，作为一位优秀的教师，不但要对课程的内容了熟于胸，还要精心的装饰和布置每一节课程，做到思路清晰、层次分明、难易有别、重点突出。因此，为了提高教学效率及效果，教学不能只停留在常规的板书授课上，应根据所授内容的自身特点，适时的将实验演示法、引导教学法、类比教学法、项目教学法等引入到课堂教学中来，可大大提高我们的教学质量和教学水平。

好的方法也要配合好的手段，在教学手段的运用中一定要结合实际的教学环境、教学条件等，以期以最高的效率取得最好的效果。例如可采用PPT课件、多媒体动画、小型试验实训装置等，将生动的课程呈现给学生。

4教学环节的设计与实施

教学环节包括对本课程教材的处理及分析研究出本课程的教学重点和教学难点。《电力电子技术》课程的特点是任务内容相对独立，任务间的相关性较小，但要求我们在教学中要有一条主线贯穿于课程的始终，即器件的运用以及对电路工作原理和波形的剖析。明确教学中的重点和难点：（1）电力电子器件这一项目中的内容较为松散，器件种类多，而结构、符号、工作原理等又各不相同，关联性差，因此器件的符号、结构和工作特性等不易记忆，容易混淆；（2）某些复杂的电路，由于涉及元件多，工作过程复杂，学生不容易掌握，如三相桥式整流电路，每个周期中有六种导通状态，每种状态下又都有各自的导通回路，学生掌握起来比较困难；（3）同一种电路接不同的负载，如电阻性负载与电感性负载，使其工作过程与输出波形截然不同；（4）锯齿波触发电路驱动整流电路时，为使主电路与触发电路同步，如何选择合适的变压器类型；还有直流变换与交流变换等，尤其今后为交流调速做准备的变频调速过程及原理等等，只要清晰的把握教学环节，则可以采用灵活多样的教学方法，既可以增强自身的教学水平，又能够提高课堂的教学效果，还可以培养学生的自学能力，发挥其学习的主动性和积极性。

对教学环节的精准把握及教学手段的有效配合，可以实现学生的知识、能力、素质方面的培养，达到我们的预期目标。

知识培养方面可以使学生能够掌握以下四项内容：掌握晶闸管、电力晶体管、IGBT等常用器件的结构和工作原理、能够对AC-DC、DC-DC、DC-AC、AC-AC四种电路的工作原理进行分析及计算、对触发电路的工作原理有基本的认识，并能正确选择和连接触发电路、能用电力电子器件为核心器件组成一种实用的成品电路装置。能力方面，要逐步培养学生的五种基本能力：对于电力电子器件要具备基本的识别和应用能力；对于电力电子电路要有一定的阅图及分析能力；在器件的使用过程中体现扎实的计算和选型能力；在平时的实验、实训中培养熟练的操作和诊断能力；最终通过课程的学习真正实现拓展和再学习能力。对于职业院校的学生，只有具备以上五种能力，才能成为合格的技能型人才。素质是体现在学习中，教师要让学生养成严谨、认真的工作态度和科学的思维习惯，具备扎实的理论基础；素质体现在实践中，让学生培养良好的职业习惯和安全责任意识，逐步提高自己的操作技能。不断激发学生的学习兴趣、掌握科学的学习方法，还要调动学生的创新积极性、激发他们的创新潜能。尤其在教学过程中，有些内容学生可以先行自学或查阅资料，再组织学生讨论，最后在讨论的基础上得出结论，这样不仅可以加深理解，还可以培养学生的独立思考能力。

5总结

以上内容是在为了培养“实际应用型人才”，加强科学素质教育过程中开展的课堂教学的改革性探索。相信《电力电子技术》课程的教学改革将会日趋完善，会更加适应目前高职教育教学的发展，会更加符合时展的需要，更好地为培养有较高科学知识、较高的能力素养和较高的职业素质、具有开拓创新精神的现代化人才服务。

参考文献：

[1] 王兆安.电力电子技术（第四版）[M].北京：机械工业出版社，2002.

[2] 国家教委.关于加强普通高等学校教学工作的意见[Z].

[3] 陈坚.电力电子学[M].北京：高等教育出版社，2002.

[4] 王兆安，杨旭，王晓宝.电力电子集成技术的现状及发展方向[J].电力电子技术，2003，37（5）：90-94.

[5] 罗午福.关于工程师的素质培养[J].高等工程教育研究，2000（2）.

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1.“1循环互辅”实践教学方法

“循环互辅”实践教学方法建立在“建构主义的学习观”的基础上，建构主义的学习观认为：知识不能简单地通过教师传授得到，而是每个学生在一定的情境下通过自主探索、小组协作等学习方式，达到对所学知识意义的主动建构。传统的电力电子技术实践教学，学生的自主学习能力没有得到有效培养。因此，探索新的实践教学方法具有十分重要的意义。“循环互辅”即老师分项目分别辅导N个学生，然后由学生分项目相互循环辅导。“循环互辅”实践教学方法主要分以下步骤进行：

1)调整优化教学内容，教师在授课前对教学内容要认真筛选，注意课程体系的前后衔接，理论够用原则，降低理论的难度，以应用为主线，精心选择N个教学项目。

2)根据学生的兴趣特点和基础，由学生自主选择自己负责的项目，选择同一项目的同学为一组，把全班同学分成N组。针对每个项目，教师辅导负责该项目的一组学生。

3)经教师培训后的项目负责人指导其他同学完成该项目，教师监控各个项目的完成情况，及时解决项目负责人无法解决的问题，保证项目顺利进行。实践教学过程中，教师多采用启发式进行指导，主要是多引导，多启发，提出分析问题的方法，指出解决问题的途径，让学生通过独立思考和小组合作，找出解决问题的具体方案，并在实践中加以检验，提高学生分析问题和解决问题的能力。

4)为了保证“循环互辅”实践教学方法顺利进行，需要改革原有的课程考核评价方式，课程评价主体和评价内容应多元化，评价方式应多样化，可构建“教师评价、学生自评、学生互评”相结合的评价机制。在学生考核评价中，应全面客观地反映学生的真实情况，重点考核与评价学生的职业技能和职业素质，对学生的学习态度、学习能力、沟通与合作能力、创新精神等进行全面考察。坚持过程性评价和结果性评价相结合，过程性评价是在学生自主学习过程中对学生的学习态度、日常表现等各方面情况进行的评价，结果性评价是学生学习完成后对学生整体技能情况的评价。

1.2“循环互辅”实践教学方法在电力电子技术课程中的具体应用

下面从教学项目的选取和实践教学过程的实施两个方面探讨“循环互辅”实践教学方法在电力电子技术课程中的具体应用。

1)随着电力电子新器件的不断涌现以及各种变流电路的不断发展，电力电子技术课程的教学内容日益增长，在学时有限的情况下，以电力电子技术应用最广泛的实际案例为载体，设计了以下六个项目作为教学内容：

(1)单相半波整流调光灯电路；

(2)单相桥式全控整流调光灯电路；

(3)单相交流调压调光灯电路；

(4)同步电机励磁电源电路；

(5)开关电源电路；

(6)中频感应加热电源电路。

2)根据学生的兴趣特点和基础，由学生自主选择自己负责的项目，选择同一项目的同学为一组，把全班同学分成6组。以单相半波整流调光灯电路为例，教师负责辅导选择该项目的7-8个学生。再由这些学生负责指导班上其余同学完成该项目。教师监控各个项目的完成情况，及时纠正错误。

3)循环互辅实践教学方法，不仅要求学生自己学会，还要教会别人。这就要求学生对自己选择的项目需要进行大量的准备工作。教师利用大学城空间，建设电力电子技术空间资源课程，包括多媒体课件、参考教材、各种变换电路的仿真模型及仿真参数设置实例，实验指导、各章习题及其学习指导等。学生进入教师空间后，可自主开展学习，通过发表评论在线分享学习心得，通过电力电子技术交流群组与教师、同学进行在线交流。“循环互辅”实践教学方法在电力电子技术课程中的应用实践表明：

(1)实践教学过程中，由于每位同学都得到了充分有效指导，因此故障率、仪器设备损坏率降低了。

(2)该方法最大限度地调动了学生学习的积极性和主动性，发展每一个学生的优势潜能，有效培养了学生自主学习和分析问题解决问题的能力，取得了较好的教学效果。

2结束语

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1.1围绕应用型人才培养目标改变教学思路

在广泛调研的基础上，通过课程组讨论，改变传统的教学思路，突出对学生工程应用素质的培养。针对学生能力和需求的差异，将教学内容分为基础知识掌握、应用能力提升和创新培养三个渐进层次，其中最低层次教学满足就业需要，后两个层次则以满足职业发展需求和培养创新能力为目标。通过课堂教学内容的改革，体现课程综合化趋势，结合先进的教学手段，帮助学生打好扎实理论基础，设计贴合实际应用的实验特别是实践教学环节，提升学生的应用能力，培养学生自主学习和终身学习的能力，保证学生的知识、能力和素质获得全面提高。

1.2围绕能力培养，深化教学方法改革

根据学生毕业后从事职业所必需的能力，在教学过程中，弱化对教材中过于复杂电路的理论分析和公式推导，突出对实际电路应用和设计的分析。同时充分利用多媒体教学的优势，增加理论教学趣味性。加强实践性教学环节，通过实验、课程设计等实践性教学内容锻炼学生的实际动手和电路分析能力，发挥学生潜力。在教学中积极推广相关的学习工具和应用软件的使用。

1.3通过课程改革，提高教师教学水平与科研能力

新型元器件、电路拓扑和控制技术的不断涌现，使电力电子技术课程的内容更新较快。通过课程教学改革，激励教师及时更新知识储备，做好新知识、新技术的学习与传授，使课堂教学更能体现时代性，并使教师自觉提高自己的教学水平。同时，依托我校已建成的电力电子实验室，鼓励教师开发适用于各层次、满足不同专业侧重点的实验和实践环节，使教师通过指导学生课程设计、毕业设计，并结合企业项目需求，开发出多项科研教研项目，使教师科研能力得到提高。

1.4为课程群建设、产学研相结合的进一步探索研究奠定基础

电力电子技术已逐步发展成为一门由现代控制理论、材料科学、电机工程、微电子技术多学科相互渗透的综合性技术学科[3]。通过课程改革，为电力电子技术精品课程建设、课程群建设奠定良好基础。此外，通过课程改革，探索适用于我校的电类专业卓越工程师特色培养模式，并促进教科研和企业项目合作与承接等工作的深入开展。

2教学改革方案的实施与主要特色

为努力改变该课程原有的难教难学的状况，教学改革方案从以下几个方面实施：2.1重新编排教学内容，突出课程实用性和趣味性改变传统教学中对四大变流电路孤立、单一的学习模式，引入生活中常见电路以及电子小制作的实例，通过一系列具体电路系统设计过程的演示，将《模拟电路》、《电机与电气》等前期专业课程的知识与《电力电子技术》所学理论知识相联系，展现课程强弱电结合、多学科融合的特点。并且，在保证理论基础扎实前提下，增加日常电路分析和设计实践环节在整个教学过程中所占比重，以实例激发学生自主学习兴趣，以兴趣带动能力培养，在这一过程中培养学生的读图、分析、画图、简单电源电路设计等能力，实现理论与应用相辅相成、有机结合，最终提升学生工程应用方面的综合素质。2.2采用引导型教学方式，注重教学过程中的互动性和学生分析解决问题能力的培养授课过程中注意开展互动，通过采用提出启发性问题—共同讨论—获得结论—实验验证的方法，在教师“教”与学生“学”的过程中不断发现问题和新的突破点，将学生被动接受知识的过程转化为其不断解决问题的过程，使学生主动学习、开放思维，并在此过程中加深相关理论的理解，训练其分析和解决问题的能力。2.3充分发挥多媒体教学优势，改变理论教学抽象、刻板的现状电力电子技术重视对电路波形的分析。课程原有的单一的板书或简单PPT课件加板书的传统授课形式课堂信息量较少，不够直观，不能解决学生缺乏学习兴趣，接收效果较差等问题。利用PowerPoint、Flash、视频等多媒体手段，不仅能使波形分析更为直观，还能方便地展示电路在不同条件下的工作状态，以及课程内容在实际生产中的应用。既可使教学内容更加丰富，还使分析过程不再枯燥抽象，分析结果生动醒目，便于学生理解。2.4以实际系统分析为手段，提高学生知识融会贯通的能力改变对变流技术中各典型电路孤立的讲解，通过带领学生进行典型的电力电子系统分析，结合系统供电、控制等模块电路结构、原理的介绍，体现该门课程电力、电子和控制学科间的交叉性，使学生学会将与课程相关的专业课内容灵活运用于电路分析和设计应用中，提高他们对所学知识的融会贯通能力。2.5引入专业常用仿真软件，激发学生学习兴趣，培养基本专业技能专业仿真软件在现代工业设计及应用中的作用越来越显著，掌握一至两种仿真软件工具将成为工科学生应具备的基本素质之一。同时，在教学过程中，利用仿真软件对电路工作情况进行仿真，可以使分析过程更为直观，有利于激发学生学习兴趣。目前，电力电子仿真软件主要有Matlab、Pspice、SIMetrix/SIMPLIS和Saber等，其中Pspice和Matlab在开关电源开发应用中具有重要作用，被相关企业广泛运用[4]。在教学改革中，通过在课堂教学和实验环节中引入建模的基本原理与过程，既能使课堂教学和实验更加生动直观与安全，还能引导学生学习软件的应用，使他们具备基础建模能力，有助于满足企业对于学生基本专业技能的要求。2.6开发一批设计性、综合性研究实验，培养学生的利用学校电力电子实验室和软件仿真的资源，结合当前热门课题和企业需求，开发一些设计性、综合性较强的实验，或通过课程设计、毕业设计的方式指导带领学生进行研究设计。实验的开发以培养学生应用创新能力为主要目的，既有助于学生巩固所学知识，提高知识综合运用能力，又可为电子设计大赛等专业比赛人才选拔奠定基础。2.7以课程改革为契机，积极拓展校企合作途径，开发产学研项目，提升教师科研水平在课程改革中，积极寻求校企合作的新途径，深化校企合作的内容，将企业实际项目作为教学的实践、提升环节，依托学校的实验实训中心，以教师为主导，学生进行设计、验证配合，不仅可以极大地激发学生学习和实践的兴趣，同时也有利于教师自身科研水平的提高。

3结语

篇8

【关键词】PSIM；电力电子技术；仿真平台；参数扫描；示波器

现代计算机仿真技术为电力电子电路或系统的研究与设计提供了崭新途径，使复杂的分析和设计过程变得更加简单有效。同时也为高校特别是高职院校相关专业课程的教学提供了新的思路，不仅可以帮助同学们理解知识要点，提高学生学习的趣味性和积极性，还可以成为理论和实践教学环节有益的补充[1-2]。

1、基于PSIM的电力电子技术仿真平台

PSIM是一款专为电力电子和电机控制系统设计的仿真软件，因其仿真速度快、用户界面友好、交互性强、简单易学等特点，为电力电子技术、模拟与数字控制以及电机控制系统设计提供了强大而高效仿真平台。PSIM作为电力电子技术领域仿真速度最快的软件之一，在全世界范围内60多个国家的高校、大型企业、研究机构得到了广泛的应用。此外，PSIM作为优秀的开放式仿真平台，还可以与第三方软件进行联合仿真，为用户提供了更加高效的仿真环境[2]。PSIM软件仿真元件库拥有丰富的元器件模型，可以进行任意电路级和系统级电力变换电路的建模仿真。其附加的各仿真包为电力电子技术及其它专业课程的教学和研究提供了强有力的工具。此外，PSIM官方网站提供了免费试用的Demo版,虽然仿真元器件个数受到一定限制,但并不影响课程教学研究的需要。限于篇幅，本文仅介绍PSIM可以用于电力电子技术教学和研究的几个重要功能，如故障仿真功能以及示波器功能，并给出了仿真结果，而对于PSIM的基本使用方法及建模仿真步骤则不再赘述。

2、电路故障仿真功能

由于教材上介绍的通常是电路处于正常工作状态时的情况，同学们对正常工作状态容易理解。然而在实验过程中由于学生误操作或者是器件损坏等原因，常常得不到正常波形，导致学生很难判断故障原因。利用PSIM可以对典型故障情形进行建模仿真，便于学生深入理解电路工作原理，且不用担心损坏元器件或者出现安全隐患。因此，通过故障仿真教学可以提高学生对理论知识的理解，也可以让学生先做仿真再做物理实验，以达到提高实验效率的目的。在PSIM中进行故障设置的方法非常简单，只要选中相关元件，点击右键，选中Disable即可，该元件将变成灰色；若要恢复正常状态，使用相同的操作，选择Enable即可。限于篇幅，本文仅介绍某个晶闸管损坏或者脉冲丢失的情况。如图1(a)所示为单相桥式可控整流电路仿真模型，现假设VT2出现故障，则输出电压Vd的仿真波形如图1(b)所示，此时输出电压Vd的波形已变成单相半波可控整流的情况[3-5]。

3、PSIM中的虚拟示波器功能

3.1虚拟示波器简介

PSIM中的电压/电流测量模块(Voltage/Currentprobe)主要用于存储仿真结果，在SIMVIEW波形处理程序中实现波形显示和处理，这也是PSIM最常用的功能之一。除此之外，PSIM还提供了很强的用户交互功能，利用虚拟示波器即可允许用户在仿真过程中实时修改参数并观察仿真结果，极大的提升了与用户之间的交互能力。PSIM共提供了4种规格的示波器：1通道、2通道和4通道电压示波器以及电流示波器，示波器仿真模型如图2所示。电压示波器可以在Element->Other->Probes菜单下找到，电流示波器可通过鼠标右键点击需要显示电流波形的元件，并在CurrentScope中勾选相应的电流选项即可出现。

3.2虚拟示波器功能及参数设置

虚拟示波器的显示和操作界面与实际示波器非常相似，因此使用极为方便。现以两通道示波器为例：主要包括时基调节按钮，通道A和通道B幅度调节按钮，DC、AC、GND耦合功能选项也与实际示波器一样。时基刻度有us、ms、s三种时间基准，幅值刻度有mV和V两种基准。各操作按钮或选项的功能及特点如下：（1）时基选项（TimebaseScale），用于设定时间轴（x轴）的刻度。（2）通道选项（ChannelA和ChannelB），用于设定幅值轴（y轴）的刻度、偏移量以及波形颜色。DC、AC、GND耦合选项功能也与实际示波器相似，如果选择DC则显示完整波形，选择AC则只显示交流成分，选择GND则将波形置为零。（3）触发选项（Trigger），用于设置触发条件，有ON和OFF两个选项，如果选择OFF，则波形处于自由运行模式；如果选择ON，则必须满足触发条件时才开始显示波形。（4）自动定标选项（AutoScale），如果AutoScale选项勾选的话，则所有通道将自动调整到合适位置，以便将全部波形显示在可见区域。（5）与实际示波器一样，虚拟电压示波器所有通道只能测试对地电压。（6）对于电流示波器，它和元件是通过CurrentFlag联系起来的，如果要使用这项功能，只要右键点击相应元件，在CurrentScopes菜单下选择相应支路电流，如果该支路电流被选择，则其名称前面将显示一个“√”的标记。

3.3示波器仿真波形及分析

现以单相桥式可控整流电路仿真分析为例。在图1(a)仿真原理图中放置一个双通道电压示波器和一个电流示波器，并在开始仿真之前，将时钟形状的SimulationControl中FreeRun单选框选中。需要特别注意的是，由于示波器通道测的是对地电压，因此与实际示波器一样，需在接探头负极的相应位置放置一个接地符号，否则会因为失去参考点而不能得到正常的仿真波形。如图3（a）所示为负载电压ud波形以及采用间接法测出的负载电流波形（用电阻电压波形等效），如图3（b）所示为直接采用电流示波器测得的负载电流波形，只要选择合适的幅值刻度，两者波形是完全一致的。

4、结论

近几年实践教学证明，PSIM作为电力电子技术领域专用的仿真软件，以其仿真快速、用户界面友好、交互性强、简单易学的特点，特别适合于电力电子技术的理论和实践教学。结合高职学院电力电子技术专业的课程设置和实际教学情况，将PSIM引入电力电子技术的教学和研究，合理运用各种功能，对于丰富教学资源和教学手段，提高学生学习兴趣，提高教学效果均大有裨益[6]。此外，在电力电子技术课程中进行简单的培训后，绝大部分同学可以顺利的建立仿真模型并分析仿真结果。对于促进学生将自主性、研究性学习的理念贯穿到整个专业课程的教学，为后续专业课程的理解和消化吸收提供了有利的工具，具有很高的应用价值。

参考文献：

［1］王耀,吴艳萍,郑丹.基于PSIM仿真的电力电子课程设计［J］.实验技术与管理,2013,30(12):108-110.

［2］陈爽,段国艳.基于PSIM的电力电子技术教学初探［J］.四川工程职业技术学院学报,2013,29(4):66-69.

［3］PSIMuser’sguide(version9.0［)M］,PowersimInc,2009．

［4］洪武.PSIM在电力电子技术教学中的应用［J］.实验科学与技术,2009,7(1):37-38.

［5］王兆安,刘进军.电力电子技术(第五版)［M］.北京:机械工业出版杜,2013．

篇9

关键词：Matlab/Simulink；三相全控整流电路；仿真

中图分类号：TP311文献标识码：A文章编号：1009-3044(2007)18-31733-03

Application of Matlab/Simulink in Teaching of Power Electronics Technology

LI Peng,PI Wei-wei

(Department of Electric Power Engineering,Zhengzhou Electric Power College,Zhengzhou 450004,China)

Abstract:In teaching of curriculum of "Power Electronic Technology", there is always many circuits' analysis needing wave graphs which are very complicated to draw and take lots of time and make much ado. In the meantime the graphs are usually out of drawing and aren't dynamic. So the teaching is of poor effect. Matlab/Simulink software has become a good tool to solve above problems. This paper mainly introduced the characteristics and functions of Matlab/Simulink software and besides, three-phase full wave controlled converter circuit has been modeled under Simulink and been simulated and analyzed. The result indicates that this software not only has the advantages of constructing model simply and intuitively, parameters adjusting conveniently, powerful commutativity, being able to display graphs dynamically and save the class hours in aiding teaching of power electronic technology, but also can advance students’ studying interests and strengthen their understanding to some relevant theoretical knowledge.

Key words:Matlab/Simulink; three-phase full wave controlled converter circuit; simulation

1 引言

电力电子技术是20世纪60年代诞生和发展的一门崭新的交叉学科，它跨越电力、电子和控制理论三个领域，主要研究应用于电力领域的各种电力半导体器件及其装置，以实现对电能的变换和控制。它可以看成是弱电控制强电的技术，是弱电和强电之间的接口。随着电力电子技术广泛应用于一般工业、交通运输、电力系统、通信系统、计算机系统、新能源系统等，其重要性已不言而喻。因此，该课程已成为电气工程与自动化、自动化、电力系统自动化等电类专业的重要专业基础课。

该课程的教学中，有许多电路在分析时需要画出波形图，由于有很多电压、电流信号波形，课堂板书非常费力费时，若需要改变参数，所有的图形又要重新画出，非常不方便。而且手工画出的图形也不够规范。另外，学生在等待老师画图的过程中容易分心，所以教学效果不是很理想。由美国MathWorks公司推出的MATLAB下Simulink动态建模仿真工具，为解决此类问题提供了很好的途径。利用Simulink建模方便、直观，更改参数容易，能动态显示图形，在自动控制、电力电子仿真领域得到了广泛应用，在电力电子教学上也能利用其发挥作用。此外，它在航空航天、通信、嵌入式系统、神经网络等领域的仿真研究上也发挥了很大作用。

本文简单介绍了Matlab/Simulink的特点，并以Matlab6.5版本下的Simulink为仿真平台，以电力电子技术中最常用的三相桥式全控整流电路为例，简单介绍如何建模并进行详细的仿真分析。

2 Matlab/Simulink简介

Matlab（Matrix Laboratory，矩阵实验室）是美国Mathworks公司于1982年推出的高性能数学分析与计算软件。历经多年开发，现已发展到Matlab7.0以上的版本。它包括许多功能各异的工具箱软件。其中Simulink是Matlab里的一个系统模型图形输入与仿真工具包。Simulink下还有很多专用功能模块，如航空航天模块库（Aerospace Blockset）、通信模块库（Communication Blockset）、神经网络模块库（Neural Network Blockset）、电力系统模块库（Sim-PowerSystems）等。其中电力系统模块库对用于电路、电力电子系统、电机系统、电力传输等过程的仿真分析。功能强大的Sim-PowerSystems和Simulink同时使用将使一些复杂的、非线性的系统建模与仿真变得非常容易。它包括7个子模块库：电源（Electrical Sources）子库里有单/三相交流电压源、单相电流源、直流电压源、受控源等，元件子库（Elements）有各种支路、负载和开关、变压器等主要电力设备元件，附加子库（Extra Library）含有各种附加的控制、测量模块和特殊变压器等模块，电机子库（Machines）有异步、同步、控制等各种电机，测量子库（Measurement）含有电压电流和阻抗等测量元件，电力电子子库（Power Electronics）里有Gto、IGBT、Mosfet、Thyristor各种电力电子元器件等。

建立仿真模型时，只需通过鼠标点击相关模块库内的模型，简单拖曳和移动到模型窗口，即可建立所研究系统的仿真模型，再利用模型元件的属性对话框设置相关参数后就可以直接对系统仿真。使用Simulink提供的示波器（Scope）模型，可显示观测点的信号波形。从而使得复杂的系统建模和仿真变得十分容易，而且这种方式非常直观、灵活。

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3 三相桥式全控整流电路仿真模型的建立

三相桥式全控整流电路适用于整流负载容量较大，或要求直流电压脉动较小的场合，它是电力电子技术中应用最广泛的电路之一，因而也是电力电子技术课程中非常重要的一部分内容。掌握此电路的原理有助于正确设计、使用实际的三相桥式全控整流电路，同时也为正确理解更复杂的双反星可控整流电路、十二脉波可控整流电路等奠定良好的基础。下面以三相桥式全控整流电路为例先简单介绍仿真模型的建立。

图1为三相桥式全控整流电路的原理图，其中a、b、c为整流变压器的副边，阴极连接在一起的3个晶闸管VT1、VT3、VT5称为共阴极组；阳极连接在的3个晶闸管VT4、VT6、VT2称为共阳极组，Z为负载阻抗。

图1 三相桥式全控整流电路的原理图

图2为在Simulink下建立的三相桥式全控整流电路仿真模型图。其中Ua、Ub、Uc是从Electrical Sources 模块库中选取的AC 电压源元件，它们构成频率为50Hz、线电压为380V的三相对称正弦电压源。Thyristor Converter为集成在一起的三相可控晶闸管整流桥，从Extra Library模块库中选取。Z为整流桥的负载，从Elements模块库中选取的串联RLC支路元件，可以设定为阻性或感性。Synchronized 6-Pulse Generator为同步6脉冲发生器，为整流桥提供触发脉冲，从Extra Library模块库中选取。alpha_deg为触发控制角 的输入端，通过改变 的角度可控制整流桥输出不同的波形。iA、iB分别为测量A相、B相电流的测量元件，Ud1、Ud2和Ud分别为测量d1点、d2点对地电压及负载Z两端直流电压的测量元件，UvT1则为测量晶闸管VT1两端。

图2 三相桥式全控整流电路仿真模型

电压的测量元件。Scope、Scope1为示波器，可从Simulink中的Sinks中选取。Scope用来观察d1点、d2点对地电压及负载两端直流电压，Scope1用来观察A相、B相电流信号波形及晶闸管VT1的两端电压。

4 仿真及分析

按上述步骤建立好仿真模型后，点击模型窗口上面的Simulation菜单，选择Parameter设置模型仿真参数。为了便于观察，仿真时间选为3个工频周期0.06秒，求解器选择变步长（Variable-step）、ode15s（stiff/NDF），最大、最小步长默认为自动“auto”，相对误差和绝对误差可根据需要选择。设置好参数后，关闭对话框，点击Simulation菜单中的Start或窗口命令按钮中向右的三角箭头，开始仿真。

图3 三相桥式全控整流电路带电阻负载?琢＝0°时的电压波形

图3为阻性负载控制角?琢＝0°时的电压波形（电阻值为10Ω）。?琢＝0°时，各晶闸管均在自然换相点处换相，由图中变压器二次绕组相电压波形看，以变压器二次侧中点n为参考点，共阴极组晶闸管导通时，整流输出电压Ud1为相电压在正半周的包络线；共阳极组导通时，整流输出电压Ud2为相电压的负半周的包络线，总的整流输出电压Ud＝Ud1－Ud2是两条包络线间的差值，即为线电压在正半周的包络线。该电压的脉动频率是电源频率的6倍，即一个工频周波内脉动6次，从图3中可看出Ud波形的频率为300Hz。图中还给出了晶闸管VT1两端所承受的反压UvT1的波形。

图4给出了A、B两相电流波形及VT1承受的电压，其中黄线表示A相电流，红线代表B相电流。A相正半周为VT1导通，负半周为VT2导通。由电流波形可看出，晶闸管一周期中有120°处于通态，240°处于断态，由于负载为电阻，故晶闸管通态时电流波形与相应时段的Ud波形相同。

图4 三相桥式全控整流电路带电阻负载?琢＝0°时A、B相电流及晶闸管承受电压波形

改变晶闸管的触发角?琢的值，电压、电流波形随之而变。

图5、图6为?琢＝30°时的电压、电流波形。与?琢＝0°时相比，一周期中Ud波形仍由6段线电压构成，区别在于晶闸管起始导通时刻推迟了30°，组成Ud的每一段线电压因此推迟30°，Ud平均值降低。晶闸管电压波形也发生变化如图5所示。图6给出了电源侧A相电流iA的波形（黄线），其特点是，在VT1导通的120°期间，iA为正且波形与同时段的Ud波形相同，在VT4导通的120°期间，iA也与同时段的Ud波形相同，但为负值。

对于阻性负载，?琢＝60°是整流输出波形连续与断续的分界点。?琢≤60°时，Ud波形连续，Id波形与Ud形状一样也连续（没有画出）；图7给出了?琢＝60°时的整流电压及A、B相电流波形，电压波形是连续的。当?琢＞60°时，Ud波形和Id波形均不连续。图8给出了?琢＝90°时的整流电压和A、B两相电流的波形，明显出现了不连续。如果继续增大控制角到120°，整流输出电压Ud波形将全为零，其平均值也为零，可见带电阻负载时三相桥式全控整流电路 角的移相范围为120°。

对于感性负载，当?琢≤60°时，Ud波形连续，电路工作情况与阻性负载时十分相似，各晶闸管通断情况、输出整流电压Ud波形、晶闸管承受的电压波形等都一样。区别在于负载不同时，同样的整流输出电压加到负载上，得到的负载电流波形不同，阻感负载时电流波形变得平直。当电感足够大时，负载电流的波形可近似为一条水平线。图9给出了三相桥式全控整流电路带阻感负载 ?琢＝30°时变压器二次侧A、B相电流和整流输出电压波形，可与图5、图6带电阻负载时情况进行比较。

当?琢＞60°时，阻感负载时的工作情况与电阻负载时不同，电阻负载时Ud波形不会出现负的部分，而阻感负载时由于电感的续流作用，Ud波形会出现负的部分。图10给出了?琢＝90°时的波形。若电感足够大，Ud中正负面积将基本相等，Ud平均值近似为零。这表明，带阻感负载时，三相桥式全控整流电路的 角移相范围为90°。

5 结束语

通过上述利用Matlab/Simulink对三相桥式全控整流电路进行建模和仿真的过程，可以看出：利用Matlab/Simulink仿真工具辅助电力电子教学，不仅具有建模简单、更改参数方便，仿真波形丰富、生动、直观，能增强学生学习本课程的兴趣，促进学生更好地理解掌握电力电子电路基本原理等优点；还可节约老师画图时间，有利于老师更好地掌控课堂教学。另外，学生还可利用计算机网络资源把仿真模型下载下来随时复习观看。把仿真软件应用到教学中去，是一种较新的尝试，既有非常光明的前景，也有很多制约因素，需要我们进一步去探索、改进。

参考文献：

[1]王兆安,黄俊.电力电子技术（第4版）[M].北京:机械工业出版社,2001.

[2]姚俊,马松辉.Simulink建模与仿真[M].西安:西安电子科技大学出版社,2002.

[3]张宝生,王念春.MATLAB在电力电子教学中的应用[J].电气电子教学学报,2004,(3).

[4]张智娟.MATLAB/SIMULINK在电力电子学基础课程中的应用[J].华北航天工业学院学报,2006.7,(16增刊).

篇10

关键词：独立学院 电力电子技术课程 理论教学 实验教学 改革探索

电力电子技术是集理论和实践于一体的电气工程类专业的核心课程，也是培养学生实践、创新能力的一门专业必修课。从多年的教学实践来看，这门课程是本专业公认的较难学的课程，很多学生都不感兴趣，基于此，我结合多年教学实践，在理论教学内容与方法和实验教学方法等方面进行了改革探索。

一、精选教学内容，合理安排教学学时

在大多独立学院电气工程类专业的电力电子技术教材基本上都采用王兆安教授主编的《电力电子技术》，教学内容分为电力电子器件、整流电路、直流斩波电路、教教变频电路、逆变电路、PWM控制技术、软开关技术及电力电子新技术等章节。结合我院电气工程类专业面向供电、生产企业的办学定位，增加了应用方面的内容。课时分配见表1。

二、改革理论教学方法，提高课堂教学水平

（一）采用项目式教学法。在电力电子技术课程的教学改革过程中，引入项目式教学的方法。即选择部分内容的相关知识点，师生相互协作，结合具体的理论及工程实践，主动探究项目的实施效果。为此，我们制定了学习各个阶段的项目式教学计划，我院已具备开展项目式教学的软硬件，为逐步提高我院电气工程类专业学生的自主学习和自主创新意识打下良好基础。

（二）采用传统教学与多媒体教学相结合。为了提升学生学习兴趣，加深对教学内容的理解采用多媒体进行教学。在教学中增加动画技术，使教学内容更加生动，比起枯燥的课堂教学更能增加学生的兴趣，提高他们的注意力。但部分内容比如基本电路的原理与基本理论还是以采用传统教学模式为佳。

（三）增加互动性，活跃课堂气氛。多媒体教学能够使广大教师有更多的时间与学生进行互动交流。在课堂教学中适当增加互动内容，一方面能够使学生注意力集中，另一方面也可以检验学生对课堂讲解内容的理解程度。同时，让学生就课堂所学内容的不懂之处提出疑问，教师现场解答，也能促使教师对教学方法和内容进行改进。

（四）适当布置作业，巩固课堂教学内容。作业是检验学生对课本知识是否理解的一种有效方法。布置作业时，可以考虑增加一些带思考性的内容，题目看上去并不难，但要做出来还得经过一番思考。这样既可以使学生通过做作业加深对所学内容的理解，又可以使教师通过批改作业了解学生对所讲内容的掌握程度。

三、改革实验教学方法，提高实践应用能力

（一）认真完成基本实验，巩固实验基础。根据课堂教学内容的教学安排，学生必须完成一些验证性的实验，如电力电子器件的特性研究、基本电路的输出电压、电流波形验证等基本实验。通过这些实验，学生不仅可以加深对课堂所学内容的理解，而且可以熟悉整流、斩波、变频和逆变的相关概念有更深刻的认识和理解。

（二）改革实验教学模式，增强自主性。教师在实验中，只提出实验的目的、要求及注意事项，实验方法和步骤由学生自己拟定，教师提供必要的实验条件并协助学生完成实验项目。这种实验方法能使学生的潜力得到充分挖掘，并能取得较好的教学成果。

（三）加强实习基地建设，提高综合能力。通过校外实践教学活动，使学生将所学理论知识与生产实践有机地结合起来，增强感性认识。我院结合电气工程类专业特色，与湘潭电机集团、正太集团、德力西公司等单位建立了长期的教学合作关系，利用企业完整的试验设备开展现场实践教学。通过实践锻炼，学生大大提高了感性认识，在后续专业课程的学习过程中具有更好的针对性。

四、结语

要让独立学院电气工程类专业学生学好电力电子技术课程，培养出适应时代需求的高素质的电气工程类应用型人才，教师必须创新教学方法，改革课堂教学方法，提高实验教学水平，从而激发学生的学习兴趣。只有这样，才能使电气工程类专业学生更好地掌握电力电子技术课程的相关理论知识，具备较高的实践能力，为继续深造或就业打下坚实的基础。

参考文献：

［1］杨泽斌，孙玉坤.电气工程及其自动化专业实践教学的探索与思考［J］.南京：电气电子教学学报，2007，29，（1）：69-71.

［2］李文辉，丁守成.电机类课程教学改革的研究与实践［J］.电气电子教学学，2004，（5）：18-20.

［3］杨道驰.“电力电子技术”课程教学方法的探讨［J］.电气电子教学学报，2009，（1）：98-100.