电力电子技术报告范文
时间：2024-03-07 17:51:57
导语：如何才能写好一篇电力电子技术报告，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。
篇1
作者简介：鲁明丽（1974-），女，陕西西安人，常熟理工学院电气与自动化工程学院，讲师。（江苏 常熟 215500）
中图分类号：G642.0 文献标识码：A 文章编号：1007-0079（2014）02-0103-02
“卓越工程师教育培养计划”（简称卓越计划）是教育部的重大改革项目，也是促进我国由工程教育大国迈向工程教育强国的重大举措，该计划旨在培养造就一大批创新能力强、适应经济社会发展需要的高质量各类型工程技术人才。卓越计划的重点是培养学生的工程实践能力、工程设计能力和工程创新能力，因此必须研究和探索与之相对应的新的培养体系。课程是培养体系的有机组成部分，其教学内容、教学方法和教学模式影响着卓越计划人才培养的质量。只有将卓越工程师教育培养标准融入到专业课程教学之中，才能保证培养目标的实现。
电力电子技术是使用电力电子器件对电力进行变换和控制的技术，该技术在一般工业、交通运输、电力系统、家用电器、新能源技术以及节能环保等领域得到广泛应用。[1]“电力电子技术”课程作为电气工程、自动化等专业的核心课程，在人才培养方案中占据重要地位。该课程在教学中具有理论复杂、结构多变、波形图较多的特点，近年来围绕“电力电子技术”教学改革提出了一些有效的策略。[2-4]如利用MATLAB软件建模和仿真作为辅助教学，解决了“电力电子技术”课程教学中的一些难点问题，但是由于MATLAB软件是对一些难于理解的内容进行仿真实践，和真正的工程实践还相去甚远，达不到卓越工程师培养目标的要求，该课程教学改革有待进一步深化。针对常熟理工学院（以下简称“我校”）卓越班学生基础扎实、学习态度积极、动手能力强的特点以及卓越工程师培养目标的要求，提出基于教学内容优化、教学手段多样、实验环节创新的“电力电子技术”课程教学新方法，为该课程的教学改革提供一种新思路。
一、教学内容的优化
现代电力电子技术正朝着轻量化、小型化及智能化的方向发展。目前在电力电子技术的应用中，基本以全控型器件MOSFET、IGBT为核心构成各种变流电路，而半控型器件——晶体管组成的应用电路逐步减少。以电力电子技术为核心而设计制造的电力电子装置（如变频器、电力有源滤波器、静止无功补偿装置、新能源发电逆变器、开关电源、和UPS不间断电源等在工业生产的不同领域得到广泛应用）使电力电子技术的应用范围得到很大的延伸。软开关技术在变流电路中已成为电力电子器件降低开关损耗和开关噪声的主要技术，PWM控制技术在变频调速技术中已成为核心控制手段。电力电子技术的这些发展和应用客观上需要对教学内容进行整合和优化。作为一门实用性很强的课程，在“电力电子技术”课程的教学中既要注重理论推导又要加强实际应用。针对卓越工程师培养要求，按照以电力电子器件为基础，以变流技术为核心，以工程应用为目标的原则，对教学内容进行模块化设计，即将课程划分为电力电子器件、AC/DC、DC/DC、DC/AC、AC/AC和电力电子技术的应用等6个模块，并根据工业生产的发展对相应模块的教学内容和课时做出适度调整。如图1所示，其中电力电子技术应用模块为4种变流电路在工业生产中的常见应用。
在各教学模块中，教学内容应该和新技术、实际应用无缝对接。电力电子器件模块应使学生掌握各种电力电子器件的特性和正确的使用方法，教学的核心内容是各器件的开关特性；全控型器件因其开关时间短、通态电压低、开关损耗小、高频性能好、驱动简单、成本低廉等优点在中小功率交流调速、逆变及斩波等方面取代着晶闸管的地位，故教学中应增加全控型器件学习的课时。压缩晶闸管整流电路、直流-直流变流电路、交流-交流变流电路和逆变电路有关的教学课时，除典型电路及实际应用较多的电路精讲外，其余作为学生自主学习内容。如AC/DC模块以工程应用较多的单相全控桥和三相全控桥及双反星形大功率整流电路为重点，其余内容可安排学生课后自主学习；增加全控型器件为核心的逆变电路的课时；加大PWM控制技术的教学，它是现代变频调速技术的核心，特别是交流调速取代直流调速和计算机数字控制技术取代模拟控制技术已成为发展趋势；增加电力电子技术应用的课时，尤其要增加电源技术的教学。电力电子装置提供给负载的是各种不同的直流电源、变频交流电源，特别是开关电源和UPS电源在现代生活中得到广泛应用，通过这种优化使“电力电子技术”教学内容更加丰富。
在教学实施过程中应注重资源转化，将技术发展动态和科学研究成果介绍给学生，加大课程内容信息量。学生学习的内容不能局限于掌握基本定义和原理，而应面向工程实际问题，注重教学内容的推陈出新。
二、教学模式的多样化
“电力电子技术”课程教学内容的最大特点是结构图、波形图多，因此“电力电子技术”课程多采用板书+多媒体教学手段。对于卓越工程师培养还应以教学效果为目标，以工程实践为主线，进行教学模式的改革。基于“电力电子技术”课程的特点采用以下几种教学模式：课堂教学为主，网络课程平台为辅的教学模式；推进科研成果场景化课堂教学模式；探索式学习模式。下面对几种教学模式进行详细描述。
1.课堂教学为主，网络课程平台为辅的教学模式
我校“电力电子技术”课程已建成网络课程，和课堂教学相辅相成。在课堂教学的基础上利用网络平台可以使教学资源更加丰富，图形、图像、声音、动画、视频等多种媒体组织起来使学生通过全方位的感官接受信息。教学内容不再是从易到难从前到后的线形模式，而是以超链接的方式呈现信息，学生可以根据自身的知识掌握程度、知识背景、知识结构等自由选择学习内容，从而获得最佳学习方式。课程具有开放性和交互性，交互既可是同步的也可是异步的，可以克服时间、地域等差异达到资源共享。网络教学的优势就在于能够实现教学时间和地点随意性，同时又能够保证师生交互的高效性、开放性以及大量教学资源的共享性。[5]网络课程不是简单呈现“电力电子技术”教学内容，而是为学生提供丰富学习资料，也是学生和老师之间学习和交流的平台和媒介，是课堂教学的有益补充。
2.推进科研成果场景化的课堂教学模式
重视学生科研能力培养教育，是现代高等教育发展的趋向，理工科大学生的培养已从知识型向素质型转化，着重培养学生的学习能力、动手能力和综合解决问题的能力。[6]因此把工程案例和教师的科研项目引进课堂教学中是非常有必要的。
推进科研成果场景化的课堂教学法分为两个方面：一是对于重点章节把一些典型工程案例引入到课程教学中，从企业工程师的角度介绍如何完成一个工程项目，包括项目背景、设计要求、详细方案、技术线路、现场调试过程、验收标准以及整个项目的管理办法等。二是把教师的科研成果作为工程案例引入课堂教学。例如我校教师完成的科研项目“浮标光伏锂电供电系统关键技术研究”属于新能源技术类项目，可在课堂上从项目申报、项目实施、项目关键技术的解决、项目验收等方面进行讲解。在整个教学过程中，通过科研项目的引导将整个“电力电子技术”课程中学过的章节串联起来，将学过的知识点通过项目得到应用，从而达到了学习目的。
通过这两种途径，让学生系统地了解作为工程师是如何完成一个工程项目的，如何解决项目实施过程中面临的难题以及项目组成员之间的协作。
3.探索式学习模式
为了改变传统学生被动学习的模式，对教学内容中的某些重要环节采取大作业、专题研究报告、文献综述报告、研究性实验报告为载体的探索式学习模式。针对教学内容可以设计很多的环节，让学生参与其中。例如为了让学生了解电力电子技术发展前沿动态，可在开课初安排学生阅读大量文献后撰写文献综述报告；对于在逆变电路中大量使用的PWM控制技术，可让学生结合交直流调速系统进行研究做出专题研究报告；对于学生利用电力电子及电力传动实验室设备开发出的新实验项目可完成研究性实验报告等。这样在电力电子技术学习的过程中既有老师的教，又有学生主动参与的学，可通过网络课程平台不受时间和地域的限制进行交流。
三、实践教学的创新
“电力电子技术”是实践性很强的课程，而实践教学对加强学生的实践能力、综合能力的培养十分重要。卓越工程师的培养注重的是学生工程实践能力、工程设计能力和工程创新能力，因此在“电力电子技术”课程实验教学中需要增开综合性、创新性试验。
综合性实验是指学生在具备一定基础知识和基本操作技能的基础上运用一门课程或多门课程的综合知识对学生综合实验技能和实验方法进行综合训练的一种复合型实验，其目的在于锻炼学生对知识综合应用的能力，培养学生分析和解决复杂问题的能力。例如针对卓越工程师的培养设计了综合性实验项目“晶闸管直流电动机调速系统”，该实验综合应用了“电机与拖动”、“电力电子技术”、“运动控制系统”等多门课程的知识点，原理图如图2所示。在完成直流电机调速的实验过程中既要用到电力电子技术中晶闸管整流电路的知识，又用到了电机与拖动及运动控制系统中调压调速的知识，该实验进一步拓展可构成一个单闭环直流调速系统，对该系统可以进行静特性的研究等。该实验项目既具有综合性又具有开放性，学生在完成基本实验内容的基础上，可根据对课程群知识掌握的程度，进一步对其扩展，综合更多的内容到实验中来。
学生创新能力的培养可利用电力电子及电力传动实验室设备增加开关电源、逆变器等电力电子装置的设计、安装、调试等实践环节。围绕电力电子课程实践教学环节和毕业设计内容建设一些能自主搭建电力电子元件的实验箱或实验台，学生使用这些实验箱（或台）能自己搭电路、自己调试来完成电力电子技术及电力传动方向的课程设计、毕业设计。
另外学生每年都会参加各类竞赛，可把学生的创新成果推广到实践教学环节。如全国大学生电子竞赛的参赛作品可纳入实践环节，用竞赛项目来促进教学，激发学生对本门课程的兴趣。
四、结束语
卓越工程师培养计划以培养面向工业界、面向世界、面向未来、创新能力强、适应经济社会发展需要的高质量工程技术人才为目标。本文在此基础上，以学生的实践能力、创新能力为核心，分别从教学内容优化、教学方法多样性、实践环节创新等三个方面对“电力电子技术”课程教学进行了探索和实践。实践表明，采用这些方法能够激发学生自主学习的能力，提高学生分析问题、解决问题的能力以及实践动手能力，为培养高质量工程技术人才奠定良好的基础。
参考文献：
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[5]沈菊红.关于多元统计分析课程教学的几点思考[J].学科教学，
篇2
随着电力电子技术的迅猛发展以及石油石化行业电气自动化水平的不断提高，教学内容越来越丰富，教学要求也越来越高。但是受到教学学时的限制，课程无法对一些具有石油特色的重要研究热点进行深入介绍，限制了课程在特色专业建设中的作用，迫切需要解决以下几个问题：
1.体现精品课程示范作用，解决“电力电子技术”在特色专业建设中促进各课程之间协调发展的问题目前，电气工程专业各课程的内容较为松散，缺乏一个系统性的提纲，这与“建设国内著名、石油学科国际一流的高水平研究型大学”的目标还存在较大的差距。在山东省电气专业特色建设的大背景下，如何解决专业课程之间衔接难题、整合各方向的研究领域、切实落实具有“油味”特色的专业建设是当前的一个重要研究课题。而“电力电子技术”由于其自身跨学科、宽领域的特点，恰恰可以作为这样一个接口和桥梁。因此，作为一门立项建设的校级精品课程如何发挥模范示范作用，在促进各专业课程协调健康发展的同时，如何突出作为石油院校的课程特色，是本教学改革项目的一个挑战，但更是一个机遇，也是一个创新性的研究内容。
2.改革现有教学手段和内容，解决有限学时与传统教学方法不匹配的问题“电力电子技术”课程的教学内容以各种变流电路为主线，对电路的波形分析与相位分析的方法贯穿始终。必须更新教学观念、教学方法和教学内容，使学生在有限的课时尽可能多地掌握和了解本学科的知识，提高课程的教学质量。
3.改革“电力电子技术”的实践教学环节，解决学生主观能动性不足问题在“电力电子技术”的实践教学方面，该课程的教学均采用课堂教学结合课后验证性实验的教学模式。目前，学校仅采用挂件结构的实验台或实验箱来完成实验，学生始终处于被动状态，不会积极去思考和创新，也找不到探索的目标和方向。这样一来，如果设备在实验过程中出现问题使得实验结果与理论分析不符甚至出现异常现象，学生就会第一时间找老师要答案，不会独立分析和解决问题。总之，为切实落实省级特色专业的建设目标，“电力电子技术”课程必须提升自身的学科定位，利用课程优势强化作为特色专业课程之间的桥梁作用，因此对本课程的教学内容、教学方法和教学手段等进行全面的改革势在必行。
二、课程改革的具体研究方案
1.打破课程壁垒，强化作为特色专业的桥梁作用电气工程专业各学科的发展已经进入知识相互交叉、共同发展的时期，传统孤立授课的方法已经不能适应新时期的要求。而“电力电子技术”是一门理论性、综合性和实践性都很强的重要专业课程，涉及到多个电气工程学科课程的知识。利用这个优势，将其建设成为一个承上启下、沟通各课程的桥梁是非常合适的。以“电力电子技术”变流技术作为切合点，将“电力拖动自动控制系统”、“交流调速系统”的调速理论、“电力工程”的柔性输电、智能电网等学科理论紧密结合，消除课程之间的壁垒，实现“弱电控制强电”思想的共通，从而将电气工程特色专业建设形成一个有机的整体。
2.更新教学内容，突出“油味”特色石油院校所培养出来的人才不仅是电气工程领域的专业人才，还必须了解石油工业生产对电气技术的需求，能够将电气技术与石油技术很好地结合，为石油工业生产服务。目前，“电力电子技术”中与石油石化科研实践的结合程度还不够深入，如何更好地为行业服务，培养合格的电气化人才，需要在课程内容安排上下功夫。例如，可以增加电驱动钻机、潜油电泵变流电流拓扑的分析和简单故障诊断，使课程更贴近现场，突出“油味”特色。
3.改革现有的教学模式，突出设计与创新采用“感知、学习、应用、总结、提高”五层次教学模式，在“感知”模块中，通过多媒体课件演示与教学内容有关的案例；在“学习”模块中，通过启发式、讨论式等教学方法，结合现代化的教学手段，使学生掌握“电力电子技术”的理论知识；在“应用”模块中，通过实际电路的搭建和实验调试，使学生将所学的课堂理论知识，有效地应用于实践；在“总结”模块中，将零碎的知识进行归纳，把对理论的片面认识变成全面掌握，培养学生举一反三的能力；在“提高”模块中，将任务驱动式的实践经验与理论完全融合，使学生明确岗位对电力电子技术能力的要求，并具备对整个系统的安装调试能力。
4.培养学生独立思考问题和解决问题的能力，鼓励学生撰写科研报告或者调研报告在本课程教学的前期，向学生介绍科技论文的写作格式及方法，指导学生撰写有关电力电子技术方面的调研报告，要求学生按照科技论文的规范进行撰写。同时介绍一些相关的优秀网络资源给学生，指导学生通过这些网络资源去查阅相关的中英文资料，使学生更主动地去了解电力电子发展的动态前沿，因而充分认识到学习本课程的重要性，借此提高学生自主学习的积极性。
5.充分利用当前流行的现代化多媒体教学手段，做到互动教学“电力电子技术”课程涉及到很多电路图和波形图，可以采用多媒体教学与传统的黑板授课方式相结合来进行授课。各种电路图和波形图可用多媒体制作，利用多媒体可以把全部波形展现到学生面前，增强课堂学习效果。如果教师讲课的方式生动活泼，那么学生就更容易接受，从而实现教师和学生在课堂上的良好互动，大大提高学生的听课效率。
三、结束语
篇3
关键词：多元化；互动教学；应用能力
中图分类号：G642.0 文献标志码：A 文章编号：1674-9324（2014）38-0185-02
一、引言
近年来，随着电力电子器件的不断更新以及各种变换电路的应用范围不断增大，电力电子技术再一次迎来了快速发展时期。作为电气工程专业研究生的主干课程，电力电子技术的教学至关重要，它关系到学生能否熟练掌握本专业的知识和技能。在传统的教学中，大多数高校采用的教学方法依旧是采用本科的教学方式，老师按指定的教材讲，学生按部就班地学习，这样极易造成学生难以理解复杂的理论，导致学习兴趣的丢失[1]。针对这种情况，本文提出了多元化的电力电子教学方法，让学生参与互动，并增加实验课程的开设，真正引起学生对于电力电子学科的学习兴趣。
二、理论教学应从多角度进行
通常情况下，电力电子得理论教学都是按照教科书的章节顺序进行，难免枯燥乏味，高深难懂。电力电子学科涉及面比较广，如果将电力电子学科理论划分为多个部分会起到更好的效果。比如划分为四大变换电路部分、器件与控制部分以及电力电子前沿技术等三部分进行教学，三部分既可以先后进行也可以同时穿行。
1.分析电路尽量使用多媒体。电力电子技术的核心就是整流、逆变、斩波和交交变换四大基本电路，在电路工作过程的分析中，通常一个电路都有多个工作状态，不同的工作状态又分别对应着不同的电压电流波形，也就是说电路的工作过程往往都是动态的过程，而传统的书本上的文字和原理图是无法很好地展现动态过程的[2]。这时，如果采用幻灯片等多媒体形式，可以将电路工作的动态过程很好地展现给学生们观看，把书本上静态的电路以及波形图动起来，这样就能够让学生们更好地理解电力电子电路的工作过程。与此同时，结合书本上的理论，再将不同电路的特点进行总结，使同学们复习时结合着书中的理论，头脑中联想着多媒体演示动画，便会在学习中事半功倍，容易记忆，提高学生的分析计算和实际解题的能力。
2.器件与控制部分应注重练习。电力电子器件及控制部分具有覆盖面大、定性与定量相结合的特点，学好这一部分，就必须将概念的理解与相关的计算进行练习，在习题式的教学中，不断提高分析问题和解决问题的能力。研究生阶段，各高校几乎很少带领学生做与课程相关的习题，多数学生也只有在考试的时候才有机会在试卷中解答一些问题，虽说现在不提倡传统针对考试的题海战术，但是平时适当做一些典型的练习还是有必要的，电力电子器件种类多、特点各不相同，而控制方法也有很多，甚至与自动控制原理等其他学科相关联，在教学中适当找一些典型例题进行讲解，可以让同学们在繁杂的知识中抓住重点内容进行突破，最终掌握这部分知识要点。
3.学生自主参与新技术教学。电力电子技术具有发展速度快的特点，新的技术和应用领域不断出现，加强电力电子新技术的教学可以扩展学生知识面，掌握电力电子技术发展新方向[3]。这一部分的特点是没有定量计算、难度不大、但对于资料的收集工作量比较大，根据这些特点，在教学中，可以将这部分安排给每个学生进行讲解，在讲解前每个同学查找相关资料，然后对资料进行分类总结，加入自己的理解，在讲解过程中既可以使用多媒体也可使用板书的形式，讲解后学生之间可以相互提出问题，相互讨论，形成良好的研究氛围。在这种学生自主教学的过程中，既提高了学生查找资料的能力，也能提高学生的概括的创新能力，还为研究生毕业学术论文的撰写提供了相关的经验。
三、实验教学应进行分类
电力电子技术是一个应用性很强的一门学科，在理论教学的同时一定要有相应的实验来配合和补充，开设实验课是对理论课的延伸和补充，更能够突出应用型学科的特色。在实验教学上，应分为验证实验、探究实验、拓展实习三个部分进行教学。
1.验证实验应紧密结合课本。验证性实验的特点是对已经有的理论进行实验验证，与学生的理论教学紧密衔接，通过书上的理论来指导实验的操作，同时实验的结果又可以加深学生对于书本理论的深度理解。在理论课程之后，应当有相应的实验课程相跟进，在实验开始前，老师带领学生对课本知识点进行回顾，确定实验目的和实验步骤，同学们按照实验要求完成相应的实验操作，并能够运用书本上的知识来解释实验中的现象，最后通过实验报告的形式进行总结，得出验证性的结论。
2.鼓励开展探究性试验。电力电子技术是一门正在快速发展的学科，在实验教学中，应当鼓励学生进行自主探究，通过对已有知识的学习让学生们充分发挥想象力，制作一些相关的小制作、小发明，在探究性试验的过程中培养学生的创新能力[4]。学生根据自己掌握的知识，结合当今电力电子发展的前沿技术，加上自己的想象力和创造力，独立设计出属于自己的电子作品，而在探究的过程中难免会遇到一些问题，这时老师应进行适当指导，给出一些方案，让学生自主解决实际问题。平时尽可能地开放实验室，使学生增加动手操作机会。此外还应当鼓励学生参加“挑战杯”等科技比赛，增加在创新方面的交流合作，从而学会更多解决问题的新方法。
3.拓展实习应突出实际应用。在传统的教学环节之外，对于电力电子技术这种应用型很强的学科，应适当组织学生到某个单位进行参观学习。学习的目的是为了应用，当今电力电子技术已经应用在了许多领域之中，在实验教学中可以联系某个具体单位进行参观，在实际的生产过程中，让学生们更加具体地了解电力电子技术的应用[5]。除了参观之外，也可由老师或者学生找一些与电力电子技术应用相关的视频资料，分享给大家进行观看，也可以起到非常好的效果。实习结束之后，学生以报告的形式写出自己学到了什么或者是心得体会。这样，理论联系实际，对于理工科的教学是有很大帮助的。
四、总结
针对电气专业研究生电力电子技术这门主干课程涉及面广、发展速度快、应用性强的特点，本文提出了多元化的教学方案。在实际的教学中分成理论与实验两部分进行教学，在这两个部分中再分成几个部分，并根据所分的各部分特点进行教学，理论教学中应结合现代多媒体技术、适当的习题化教学、学生参与互动的教学等方式，实验教学中应注意结合课本、鼓励创新、突出应用的教学方式。这样，将一门课进行多元化教学，既可以激发学生们的学习兴趣，也可以培养学会生多方面的能力。
参考文献：
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篇4
关键词：电力电子技术；实验教学；应用型
引言
实验教学作为高职院校工作的重要组成部分，可以培养学生的动手能力、分析能力以及解决问题的能力，以往“电力电子技术”教学主要以理论为主，辅以验证性实验，这样学生无法真正通过实验来掌握工程技能和方法，偏离了实验教学目标，与本学科工程背景强的特性不符。
电力电子技术是本校工程技术学院电气自动化技术专业开设的课程之一，也是培养学生实践、创新能力的基础课程。电力电子技术是弱电对强电实现控制的纽带，它的实验内容是通过驱动电路控制主电路[1]。本实验的实践性较强，必须通过实践环节才能加深学生对课程内容的理解。在工程实践和企业控制电路维护中，此课程始终是基础和常用的，但是由于此课程实验是强弱电结合的综合实验，对学生的实验操作水平提出了更高的要求，因此针对这些情况，对这门课的实践教学进行改革是非常必要的。
就海南经贸职业技术学院电气自动化专业在电力电子技术实践教学中存在的普遍问题是缺少实训设备、实训设备损坏严重、实训内容验证性为主、缺少设计性实验、书本知识与实验脱节、学生动手能力差、查找资料能力欠缺、惧怕强电等现象。安全性好的实验环境对培养应用型人才、培养学生掌握实验的方法、提高学生兴趣与主动参与性、调动学生积极性，将起到重要的作用。
1.实验教学内容的改革
随着本校“电力电子技术”、“电机拖动”以及“电气控制”等课程的改革，以提高实验教学效果，相对应的实验教学环节需相应的加以改善。学校已开设的实验项目多为验证性实验，学生基本按照步骤接线、验证，缺乏主动性，缺乏积极探究精神，对应掌握的理论知识和应掌握的能力并没有落到实处，在理论与实践相结合的过程中出现连接不紧密，浮于表面的现象。
作为本校“优质校项目”支持的项目，结合电力电子技术基础的课堂教学内容以及电力电子技术课程特点，实验教学内容必须包括电力电子器件工作原理、基本电力电子电路原理、典型电力电子系统应用等。在每个实验内容选择、设计以及实验指导等环节上，必须坚持“以培养学生的实践能力”和“理论与实践相结合”的实验教学理念，使学生既动手又动脑、丰富工程实践知识，并且培养学生的创新能力和综合能力。为了提高学生“电力电子技术试验”的兴趣，在原有实验基础上，增加了综合性和设计性等生活案例实验项目，体现该课程的核心内容[2][3]。主要新增实验项目有以下2种：
（1）基础设计性实验
家用调光灯设计。该实验紧贴生活实际案例，在原有实验基础上增强学生的理解性、积极性和主动性。主电路为晶闸管和半波可控整流电路，触发电路为单结晶闸管和单结晶体管触发电路。实验目的为掌握晶体管工作原理，波形分析，晶闸管的触发原理，掌握调光灯的线路布局、焊接、电路调试等方法，并学会文档撰写。通过该实验，使学生对单相整流控制电路、单相调压电路以及驱动模块有较为形象的认识。在教学过程中，提前布置试验任务，从原有按照步骤验证方式改为课后学生必须自主查阅相关设计资料，认真组织实验步骤，以期达到进一步巩固、深化电力电子技术及相关课程的基本知识、基本理论和基本技能，培养学生独立思考、分析和解决实际问题的能力。
（2）综合应用设计性实验
晶闸管整流电路应用设计。该实验为新增实验，实行项目导向教学模式，这种模式将教学过程与项目设计融为一体，将理论教学与实际工程相结合，技能训练和项目实战相结合，从而使得学习过程变为一个实际的创造实践活动，在完成项目的过程中加深专业知识和技能的运用，有助于发掘学生的创造潜能，培养学生的操作能力，锻炼和提升学生的工程意识。
该实验以整流电路为Z4直流电动机供电为例，根据不同型号直流电机技术参数，设计可控整流电路。为了避免学生在主电路结构上的趋一性质，可根据负载电动机的功率大小做出整流主电路结构选择的限定。在该实验中，学生学会根据电路负载不同、输出电压的纹波要求、功率因数、电路的复杂情况和成本等因素，综合判断是否采用整流变压器、主电路采用单相还是三相、半波还是全波以及半控还是全控形式，培养学生综合应用所学知识和实际查阅相关设计资料、工程绘图和编写设计书名数的能力，为今后从事相关工作打下良好基础。
2.实验教學考核的改革
传统考核方式仅在记忆型考核的基础上增加了部分理解能力的内容，缺少设计、分析能力的考核内容，考核内容与实际应用之间缺乏关联性，往往考核成绩优异的学生在面对实际问题时仍然束手无措[4]。为加强电力电子技术与实际应用的关联性，实验考核方式分改为过程性考核。该部分贯穿整个学期，考核方式包含学生的每一个实验阶段成绩。评分标准每次实验为百分制，包括课前查阅资料，方案准备成绩20分，课中动手能力、排查纠错能力成绩50分，课后撰写实验报告是否真实、准确成绩30分。试验考核按该课程考核的60%计入昀终课程考核成绩。
3.结束语
本文就电力电子技术实验教学内容体系的改革进行了探讨和验证，以海南经贸职业技术学院17级、18级和19级电气自动化技术专业为实践对象，经过两个学期的实践验证，在促进学生自主学习方面起到了很大作用，明显提高了学生的主动参与度，课堂小组讨论氛围也取得了较好的进展，实验成绩评定也更加客观真实，其中18级部分学生受到了实习单位的表扬。
篇5
[关键词]电力电子技术；变压器；应用
中图分类号：TM402 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2017）08-0393-01
引言：在现代社会，电子电力技术发展相当迅速，尤其是微电子技术革新之后，使得电子电力技术的发展日新月异，影响着很多其它的科学领域不断向前发展。电子电力技术应用十分广泛，很容易联系到其它的学科，是现代社会颇受关注的一个专业性领域。
一、电力电子变压器电路类型分析
（一）斩控式电力电子变压器
电力电子斩控式样机最先出现在美国，它是选取了BUCK结构的电路，此种电路结构具有相当多的优点，易于调节电压等等，但是它的缺点是不容易控制，并没有变频的功能，而且不能隔离电气，没有办法去抑制流入的电流以及功率，因此，该种电力电子变压器就无法在电力工作中发挥较大的作用。
（二）交-交-交变换电力电子变压器
美国德州大学的一位研究人员在1999年的时候研制出一种新型的变压器，它便是交-交-交电力电子变压器，它是由两级的交互变频变压器组成的，通过两种功率的变换，再连接上一些器件，实现了电流的双向流动。它的优点是传送的整体容量大大增加，体积缩小了很多，但也有它的缺点，那就是整个电路的结构相当复杂。
（三）反激式电力电子变压器
反激式电力子变压器的结构非常的简单，内部装置的元件也非常的少，避免了一些环节，所以比前面的两种结构的变压器有了不少的提高。它的优势是器件少，简化了电路的结构。缺点则是开关不容易控制，很难再高电压环境使用。
三、电力电子技术在变压器中的仿真作用
（一）电力电子变压器在改善电能质量中的作用
1.电压波动与闪变
在电压波动与闪变的问题中，因为整个系统有时会出现母线不是整数倍，假设PET一次侧母线频率为10，波的幅值为百分之十左右，并且波很稳定，最后导致母线电压出现异常，具体情况如图1所示：
从图中可以看出，由于在实验中有一定的简谐波的影响，使得PET一次性测得的母线电压有较大的差异，出现了较大的波幅，但是另外的二次侧电压却没有发生变化，说明没有受到相关的影响，可在一定程度上对负载进行一定的供电，对闪变有很大的影响。
2.电压跌落及供电中断
所实验的仿真条件为0.2秒的持续时间，跌落的幅度为百分之四十，跌落时间为0.3秒到0.5秒，电网电压跌落、供电中断的特定问题。按照美国电力研究协会的报告指出，电压跌落的程度一般在百分之四十以内，具体情况如图展示，当电网电压跌落的时候，PET的相关数值仍然保持相当的稳定，这就说明输出电压一直没受到影响，保证了输出电能的质量（图2）。
根据上面的仿真实验图可得，电力电子不仅可以操作电压器的转换与系统的隔离等等功能，还能在一定的程度上控制电能的质量。如图中1显示，电网电压即便出现闪变等等特殊情况，二次侧电压却依旧保持非常的稳定，进行稳定的供电。
（二）电力电子变压器进行微电网孤岛应用研究
根据上面的实验可以发现，如果短时间内电压供电不足，或者说出现跌落的现象，电力电子变压器依然可以稳定的进行供电，在一定程度上保证了供电的稳定性。通过此次电能的研究，结果发现，频率的差异将很大的影响着电能的质量。
这些年来，我们国家非常的关注可再生能源，一直有可再生能源进入到电网之中，除此之外，微电网以及发电等等技术在很大程度上得到了发展，当电网出现问题的时候或者说供电的质量不能得到保证的时候，它能够使用孤岛方案，进行持续性的供电，保障了供电的不间断以及电能的质量。
因为微电网容量很小，功率容易发生很大的波动，使得整个频率控制起来很繁杂，特别是当主网与微电网单独分开后，稳定性非常的差，对频率有极高的要求。
通过研究可再生能源，发现风能是一种非常环保的可再生能源，可以利用风能进行发电，风能作为一种可再生能源越来越受到重视。利用风力的发电机，涉及到风能理论以及风机相关的理论，以及电路的设计等等一系列问题，风力发电机包括很多类型的发电机，例如普通异步发电机等等。
作为一种新类型的变压器，电力电子变压器运用相关器件以及高频交流变压器进行交互，充分展现了新型变压器的特殊功效，有很多的优点：（1）二次侧输出电压十分的稳定，电能质量得到了保证；（2）即便一次侧电压出现闪变等特殊的情况，也一样不会受到太大的影响；（3）降低线损，可以极大程度上节约成本。
四、结语
现代社会发展变化相当快，各种新类型的变压器一直在出现，要想得到比较稳定的供电，保证电能的质量，特别是配电系统的质量保障，是现在变压器研究中最为重要的一个问题。电力电子变压器在上面的问题中均展示了很好的效果，把以前的很多问题都解决了，通过无功补偿等方式，调节电能的质量。在不久以后，电力电子变压器将会在配电系统中得到更广泛的应用，这将很大程度的保障电能的质量，降低费用，节约成本。
参考文献
[1] 王忠勇.电力电子变压器多指标非线性控制研究[J].武汉理工大学学报（交通科学与工程版），2011，35（5）：1072-1076.
[2] 曹解围，毛承雄，陆继明，范澍.电力电子变压器在改善电力系统动态特性中的应用[J].电力自动化设备，2005，25（4）：65-68.
篇6
关键词：电力电子；教学方法；教学改革；考核方式
作者简介：姚志垒（1981-），男，江苏溧阳人，盐城工学院电气工程学院，副教授。（江苏 盐城 224051）
基金项目：本文系盐城工学院2013年度校级教改研究项目（项目编号：32）的研究成果。
中图分类号：G642.0 文献标识码：A 文章编号：1007-0079（2013）23-0052-02
“电力电子装置及技术”是电类专业的一门专业选修课。[1]该课程是在“电力电子技术”课程的基础上，进一步介绍变流电路的结构、工作原理、功能指标，电力电子实用装置的构成、基本电量的计算方法和所有装置需解决的共同技术问题。[2-3]该课程涵盖知识的内容多、面广、难度大、实用性强，能培养学生将知识融会贯通，提高学生综合应用知识解决实际问题的能力。因此，如何从教学内容、教学方法和手段以及考核方式等方面进行改革值得探讨。
一、教学内容的改革
1.理论教学内容的改革
该课程的课时数为40学时。由于它是一门应用性课程，因此需要在书本内容的基础上，紧跟时代前沿，增加一些当今热门课题的内容，如：电力电子装置在新能源发电系统和节能环保中的应用等，以便为学生找工作或读研找课题提供参考。
选用杨荫福等编写的《电力电子装置及系统》作为本课程的教材。[3]由于该教材第1章中半导体电力电子开关器件和第2章高频开关电源的内容已分别在“电力电子技术”和“开关电源及技术”课程中详细讲述，因此该课程不再赘述。
所选教学内容具体如下：
（1）电力电子装置及系统概述（2学时）：电力电子装置及系统的概念；电力电子装置的主要类型；电力电子装置的应用概况；电力电子装置的发展前景。
（2）逆变器（4学时）：逆变器概论；单相和三相恒频恒压正弦波逆变器；感应加热电源。
（3）不间断电源UPS（6学时）：UPS的功能及原理；UPS的组成和设计（包括蓄电池组、整流器和PFC电路、逆变器、切换电路、滤波电路、旁路控制电源和系统辅助电源、接地装置、保护和报警系统）；UPS输出电压控制。
（4）晶闸管变流装置（6学时）：晶闸管交流变换器；交流净化型稳压电源；晶闸管谐振型逆变器。
（5）电力系统用电力电子装置（6学时）：电力系统无功补偿；电力系统有源滤波装置；电力系统谐波与无功功率综合补偿；远距离直流输电。
（6）电力电子装置的研制与试验（14学时）：电力电子装置研制流程；研究对象的方案论证；主电路设计（包括输出滤波器、输出变压器、缓冲电路、直流滤波电路和主开关器件设计）；控制系统及辅助电源设计（包括抗冲击负荷电路、调压环节、过温保护、辅助电源和驱动电路的设计）；电磁兼容技术和措施；电路仿真；整机调试与电性能试验；结构设计和例行试验。
（7）电力电子装置在当今热门课题中的应用（2学时）：选择应用于当今热门课题的某个电力电子装置作为教学内容，如：直直变换器在光伏发电系统中的应用、并网逆变器在新能源发电系统中的应用等内容。
2.开设实验教学内容
为了进一步验证理论分析，提高学生的实践能力，应开设一定的实验教学内容。该课程的实验教学可以充分利用江苏省电气与新能源实验教学示范中心的新能源实验室和电力系统无功补偿实验室，完成一些高频电力电子装置实验项目，如：电力系统无功补偿、电力系统有源滤波、升压变换器在光伏发电系统中的应用和并网逆变器在风力发电系统中的应用等实验项目。
二、教学方法和手段的改革
1.兴趣教学，激发学生学习积极性
紧贴社会的要求进行学前教育，把社会的需求和学生学习的需求有机统一，从而激发学生的学习积极性。
学生从高中进入大学后，学习的目标改变了，如果说学生在中小学时是以升学作为他们的目标，那么，进入大学后他们的目标已经转向了就业。因此，要使学生了解社会对人才知识结构的需求及其变化，使学生意识到该课程作为大四的专业选修课对今后工作以及再深造的重要性，从而使他们一开始就认识到该课程必须学，而且要学得非常好。
第一次上课，在讲完电力电子装置的应用概况后，了解每个学生对电力电子装置感兴趣的应用领域，布置学生通过网络搜索或图书馆查找其感兴趣应用领域的相关资料，并做成PPT，以备上该应用领域课时做报告。此后，每次上课时，先让对该节课教学内容感兴趣的学生用PPT做报告（每个学生报告5分钟，学生提问2分钟），讲述相应应用领域的研究背景和国内外研究现状，然后由教师讲解具体教学内容。通过该兴趣教学的方法，可以激发学生的学习积极性，培养学生做科技报告的能力，为学生毕业设计选题和答辩奠定良好的基础。
2.提高多媒体教学质量
随着现代化水平的不断提高，上课基本都已采用多媒体进行教学。但多媒体课件也不能是黑板板书的简单复制，最好配以一定的动画和声音，以便吸引学生的注意力，调动学生学习的积极性。如：在讲解电路工作模态时，采用“动作路径”的动画格式，让学生清楚地看到电流在电路中的流通路径，更深刻地理解所学知识；学生在下半节课时往往会开小差，注意力不集中，可通过在切换幻灯片时配以一定的声音，吸引学生的注意力；在讲解习题或举例时，先以某个习题为例进行讲解，解题步骤逐步显示，而不是一下子显示所有答案，保留了板书的优点，然后总结归纳解题方法，最后再以习题对所述方法进行巩固。
3.采用仿真辅助教学
用仿真的方法不仅可以初步验证电路原理和参数设计的正确性，还能仿真试验极限条件下的特殊情况，从而有效地减少电力电子装置的设计费用，缩短电力电子装置的设计周期，优化参数设计，提高装置的可靠性。常用的电力电子仿真软件有：Saber、Pspice和Matlab中的Simulink等。以其中的Saber仿真软件为例对所设计4kW、400Hz的中频电源进行仿真验证。学生可以通过仿真进一步加深对理论知识的理解，此外，对较复杂或不易懂的电路可以通过仿真查看电路各点的波形反推电路工作过程，从而掌握电路的工作原理。
三、考核方式的改革
该课程采用小论文的考核方式。考核的总成绩包括平时成绩（20%）、平时PPT报告成绩（30%）和小论文考核成绩（50%）。其中，平时成绩包括学生的出勤和平时作业；平时PPT报告成绩主要是检查学生对电力电子装置感兴趣应用领域相关知识的预习情况，考核学生运用Powerpoint软件制作PPT的能力、口头表达能力和回答同学提问时的应变能力；小论文考核成绩主要包括测试学生书写小论文的能力（包括中英文摘要、引言、正文、结论和参考文献）、利用word软件书写小论文和排版的能力。小论文要求学生从电源设计领域、电机调速用电力电子装置、电力系统领域、汽车电子领域、绿色照明领域、新能源开发领域和其他与电力电子装置相关的领域中选择1种领域撰写。此外，要求写相同领域小论文的学生相互商量各自研究方向，确保每个学生的小论文题目和内容不雷同。通过上述小论文考核，杜绝了学生相互抄袭小论文的现象，学生在选题上发挥了主观能动性，选题范围比较宽。学生在查阅资料完成小论文的过程中，了解了国内外电力电子装置相关领域的国内外研究现状，初步掌握了电力电子装置主电路设计、控制系统设计、仿真及结果分析这一流程。
四、结束语
近年来，我们紧跟时代前沿，及时更新“电力电子装置及技术”课程的教学内容，在实际教学中采用兴趣教学、高质量的多媒体教学和仿真辅助教学的教学方法，采用“一人一题”的小论文考核方式，对“电力电子装置及技术”课程进行了一系列改革，取得了良好的教学效果，得到了学院领导和学生的一致好评。
参考文献：
[1]陈仲.“电力电子装置及控制”课程教学设计的研究与探索[J].电气电子教学学报，2008，（S1）.
篇7
[关键词]社会建设信息系统电子技术运用
[中图分类号]F224.39
[文献标识码]A
[文章编号]1672-5158（2013）05-0047-01
1.社会建设
社会建设根据社会环境和人民的实际需要从事各种建设，包含科技、教育、文化、医疗、人口和旅游等方面，辐射广泛。我国过去在社会建设上欠缺较多，社会机制总体效率低下，供需不平衡，存在多方问题。最为引人关注的诸如：看病难、出行难、住房难、人均收入低、环境污染严重等等。
由此，社会建设最重要的领域为：基本民生建设、社会安全建设和现代社会管理机制建设。为社会建设的提供了高效、节能、可持续的发展方向。为提高社会效率，便利人民生活，促进经济发展和社会环境和谐，信息系统和电子技术也被广泛运用到社会建设工作中。
2.信息系统应用
信息系统是由人、计算机及其他相关设备共同构成的能对信息进行收集、传递、存储、处理、维护及使用的系统。作为一门新兴科学，它能最大限度地利用现代计算机和网络通讯技术增强企业信息管理，提高企业技术革新和管理水平。企业作为社会的重要细胞，成为信息系统辐射社会各个方面的基点。所以信息系统不仅是一个技术系统，更是一个社会系统。不仅运用于企业管理，更向社会其他方面发展，如地理、人口、医疗等。提高了社会整体的经济文化效益和运作效率。
2.1企业管理运用
以全球零售巨头沃尔玛为例，它凭借其完善高效的信息系统，实现快速反应，电子自动订货，自动补货，有效的客户反馈和时点数据收集。高效、经济、迅速，造就了它的逐步强大。企业信息系统按层次分为：业务处理系统、管理信息系统和决策支持系统；按不同部门又可分为：生产部、市场部、销售部、财务部和客户服务部等等。业务处理系统把信息按工作事物加以组织和处理，实现日常事务活动。比如销售、采购、库存等。超市收银员的工作就是一个很生动的实例，使工作流程自动化、数据处理高效化、业务数据完整化和安全化。管理信息系统以人为主导，对管理信息进行手机、传递、储存、加工、维护和实用，为企业决策控制提供可靠依据。例如规范化的各式报表，如周期性报表、推式报告、例外报表等，以及扩大的信息交互共享等都是管理信息系统带来的革新。决策支持系统（DDS）利用数据和模型帮助管理者进行决策，解决非结构化问题。企业和用户通过对话子系统进行意见交流，将反馈信息通过数据库、模型库、方法库和知识库，提取关键信息，建立模型，帮助决策者理解和分析，提供专业建议。
2.2地理
地理信息系统在计算机系统支持下，对全部或部分地球表层（包括大气层）空间中的地理分布数据进行采集、存储、运算、分析、显示和描述。近几十年来取得了惊人发展，广泛应用于环境评估、资源勘查、灾害预测、土地管理、城市规划、交通运输、军事公安、水利电力、农林牧副、公共设施管道等等国民生产各个领域。例如在洪水、战争、核事故等重大自然或者人为灾害发生时，相关部门通过gps可以迅速定位，安排最佳撤离路线，配备相应的运输和保障设施；大型商场建立时，地理信息系统的空间分析和数据库功能提供周边商场分布、周围居民区分布、周边居民人数、当地年龄构成、性别构成和消费水平等信息，帮助房地产开发销售商进行决策分析；国土资源管理中，土地、森林、草地等农林资源的分布、分级、统计和制图工作同样依赖于地理信息系统。
2.3人口
信息系统同样运用于人口信息的采集、加工、储存、检索、维护和使用。在我国最为鲜明的实例是由上海达因信息技术股份有限公司开发的二代证人口系统。该系统根据五要素模型，在对公安业务分析归纳的基础上建成共享数据集成平台。人口管理系统即以此为基础集结了常住人口管理、暂住人口管理、出租房屋管理、工作对象管理和身份证管理五大系统功能。克服以往人口信息相对孤立的弊端，实现各个公安系统间数据共享、支持联机事务处理，在我国人口数据、人口管理、计划生育、户籍管理和公安刑侦等方面提供及时准确的信息，并大大提高工作效率。
2.4医疗
在发达国家信息系统在医疗领域已得到广泛应用，并经实践检验证明创造了良好的社会经济效益。信息系统运用于医疗机构，实现了医院人财物等各方信息的高度共享和流通。例如医院微机配备表，支持部门间业务查询功能，并提供严格权限设置；药物使用管理系统，提供丰富的统计分析报表，提供出库量零品种统计信息、处方用量统计信息、抗生素消耗信息等，在此基础上医院可以总结临床用药走向、库存药品信息、单病发病周期及月份、药物不良反应等方面的经验，促进i}缶床用药合理；医院管理综合评价信息系统，提供医院综合评价数据的真实来源。构建医院、可是、岗位三级绩效评价体系，反映治愈率、感染率、平均住院日、病床使用率、门诊量等微观数据，促进医院提高管理和服务水平。
3.电子技术应用
电子技术在配电环节发挥广泛作用。发展至今，出现了用户电力技术（cp）he FACTS技术等形式电力电子技术。增强了配电环节交流输电的可控性和电力传输能力，提高供电的可靠新和供电质量。衍生出一系列用户电力技术产品如动态电压恢复器（DVR）、固态断路器（sSCB）、故障电流限制器（FCL）和同一点能质量调节器（PQc）等。
发电环节，电子技术的运用尤其重要。太阳能发电控制系统、大型发电机的静止励磁控制、发电厂风机水泵变频调速、水力、风力发电机的变速恒频励磁等都是电子技术运用的实例。帮助人类开发利用洁净可再生的新能源，如太阳能、风能等；赋予大型发电机快速性调节和良好的控制性；低压变频技术提高风机水泵的运行效率，达到节能效果。
电子技术还广泛运用于输电领域，诸如直流输电技术、柔流输电技术、SVC等。柔流输电技术在美国、日本、瑞典等国的输电工程中都得到广泛应用；直流输电技术大幅简化设备，降低造价，并不断取得新进展SVC凭借其不同的回路结构，可以实现控制不同对象，运用不同的控制方式，支持快速、频繁地控制电抗器、电容器，改变输电系统导纳方式。
4.总结
随着社会向信息化智能化发展，信息系统和电子技术运用越发广泛，本文不一而足。相信信息系统和电子技术在未来将获得更大的发展，运用于更广的领域，推动社会发展。
参考文献
[1]杨学斌，现代电力电子技术应用的探讨，中国新技术新产品.201 O，（1 8）
[2]电子电力技术的广泛运用，中国电力电子产业网，
篇8
根据电子技术课程特点，结合社会对电工电子技术人才的能力需求和各专业后续专业课程对该课程知识的应用情况，将电工电子技术课程的内容进行整合，设置成直流电路、交流电路、电机与控制、模拟电子电路、数字电子电路和电力电子等知识模块，实行模块化教学；在各知识模块内，实行教学内容优化，突出教学重点，强化专业知识的横向联系；各知识模块具有衔接性、独立性、整合性等特征；实际教学中，可以根据需要在知识模块中溶入新技术、新工艺，淘汰已经过时的教学内容，同时根据高职院校“理论够用，实践操作强”的人才培养规格特点，弱化公式的推导过程，强化知识的应用，知识模块结构如图1。
授课内容根据专业特点和对学生知识技能的要求进行优化组合。如机电一体化专业，要求学生掌握工厂电气控制技术、可编程控制器、单片机、变频技术、电机及控制等方面的专业知识和实践操作技能，在电工电子技术知识模块组合时，交流电路知识模块、数字电路知识模块和电机及控制知识模块作为重点内容讲授，而直流电路知识模块、模拟电子电路模块作为一般内容讲授，电力电子技术模块作为了解性内容介绍。
再如计算机专业，后续课程计算机基础、系统安装与维护和网络技术等需要电工电子技术课程的相关知识，在组合知识模块时，将直流电路知识模块、模拟电子电路知识模块和数字电子电路知识模块作为重点内容讲授，交流电路知识模块和电机及控制知识模块作为一般内容讲授，电力电子技术可以不讲。每一个知识模块内的内容也可以根据学生对知识和技能的要求进行优化。如机电一体化专业在讲授模拟电子电路时，集成运算放大器及其应用知识点主要介绍其应用，弱化其特性分析过程，将复杂知识简单化，提高学生的学习兴趣。
改进教学方法
采用案例教学法贯穿教学全过程：精心选用典型的、有实用价值的、学生感兴趣的案例，以案例为切入点，采用循序渐近的方式，讲授电子技术课程的相关知识。同时注重课堂师生互动，激发学生主动学习的积极性。如：每次上课前先提出几个问题供学生思考，引出本次课的教学内容；上课过程中留出适当的时间让学生思考，回答问题，教师及时评讲；有条件的学校将学生带到实验室，边讲边做，真正做到课堂教、学“一体化”，培养学生独立思考问题、解决问题的能力，有效地提高课堂教学质量。
采用先进的教学手段
课堂教学采用多媒体课件、仿真软件，使教学内容更为形象生动，有利于学生准确、深刻理解所学知识，极大地降低了理论学习的难度。如：学习直流电机的结构工作原理时，通过flas课件形象生动地演示电机的内部结构、工作过程，利用仿真软件模仿电机工作过程中的短路、接地等故障，激发学生的求知欲望。
强化实践教学
在实践教学引入“以项目为导向、任务驱动”的教学模式，使学生由被动接受知识转变为主动学习，其实施框图如图2。根据电工电子技术课程实践教学的要求，将实践教学内容分成若干项目模块，建立项目库，项目库的项目群根据学生能力的培养需求分三个层次：基本操作训练、综合训练、创新训练。进行实践教学时，将学生分为若干团队，按从易到难的原则，分层次进行实践技能训练。
1.操作能力训练。教学目标：培养学生熟练使用电工电子仪表正确测量电路及电器元件参数的能力。教学组织：学生首先在项目库的基本操作模块中自由选择相关的实验项目，然后由教师或操作熟练的学生示范操作，学生学习实验操作方法及技巧，然后实验团队讨论，独立完成实验操作，分析实验效果，撰写实验报告；在该模块训练中，学生边学边练，边练边学，让他们充分体会“学中做，做中学”的乐趣。
2.训练。教学目标：培养学生独立分析问题、解决问题和团队协作的综合能力。教学组织：学生在综合训练模块中自由选择项目，明确项目训练任务；在教师的引导下，学生实验团队集体分析训练目标、任务，设计训练内容和步骤，独立完成实践操作，撰写训练报告，并在团队内部交流设计、操作经验。
3.拓展。在教学系院的组织下，根据自愿的原则，学生自己组队申请重庆市或学校创新实验项目，培养学生的科研及创新能力；由学校遴选一部分优秀学生组队，编写创意书，参加国家或重庆市大学生技能大赛，提升学生的综合能力。
结束语
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关键词： TMS320F2812; TI DSP; Matlab/Simulink; 自动代码生成
中图分类号： TN710?34; TP311 文献标识码： A 文章编号： 1004?373X（2015）06?0142?03
Fast code generation based on DSP model
DENG Pan， HOU Zhi?min
（Chengdu University of Information Technology， Chengdu 610225， China）
Abstract： TMS320F2812DSP is a very good hardware design platform in control system development， but the traditional method of TI DSP code development has long cycle， and its efficiency is not high. In order to shorten the control algorithm design cycle in actual control system development， improve the reliability of the controller and simplify the control algorithm modifications during commissioning， a control system of rapid prototype based on DSP was designed and developed. The system includes TI F2812DSP?based hardware controllers and Matlab/Simulink?based software development environment. Users can take advantage of RTW functions in the Simulink environment to automatically generate executable code directly from Simulink models and download it to the target board for running the program directly. Therefore， the development process of DSP system was simplified， and the development efficiency was improved. The effectiveness of the system was verified by real?time control experiments of flashing lights.
Keywords： TMS320F2812; TI DSP; Matlab/Simulink; automatic code generation
0 引 言
随着现代电力电子技术的迅猛发展，兼有高运算速度和强控制能力的DSP（Digital Signal Processor）在逆变器、电机等电力电子设备的控制领域得到了广泛应用[1]。传统的通用DSP源代码开发一般可采用两个方法：一种是直接利用其提供的汇编指令编写源代码，然后经汇编器和链接器进行汇编链接后生成目标可执行代码;另一种方法是利用标准C++语言编写源代码，经C/C++编译器、汇编器和链接器进行编译链接，最后生成目标可执行代码[2]。这两种代码开发方法都使得开发人员不得不花费大量的时间用于代码的编写，从而增大开发产品难度，延长产品开发周期，影响开发效率。可以直接由Matlab的Simulink模型生成DSP的可执行代码，即在集成的、统一的Matlab环境下可完成DSP开发的整个过程[3]。
DSP芯片，也称数字信号处理器，是一种具有特殊结构的微处理器，主要由中央处理器、存储器和片内外设三部分组成，具有强大的数据处理能力和高运行速度，加上具有可编程性，所以被广泛应用于控制系统[4]。但是随着DSP的不断更新换代，硬件结构和代码的编写也越来越复杂，利用DSP的不断更新换代，硬件结构和代码的编写也越来越复杂，利用DSP进行开发时要求对DSP硬件性能和各种端口有足够的了解，开发门槛高，这样很不利于系统的快速开发[5]。用户可以在Matlab中调用这些图形化的功能模块及Simulink中的其他模块建立数字信号处理的模型，并可以对模型进行仿真验证，然后生成TMS320C2000的C语言代码及CCS的工程项目文件，在CCS中经修改、编译后就可以下载到DSP目标板中运行[6]。
1 搭建闪烁灯功能模型
可以利用模型输出一个高/低交替变换的电平来实现闪烁。在Matlab菜单栏中选择FILE NEW Model，建立一个新模型，命名为led_28207，并保存，在模块浏览器中找到Simulink Sources Constant 模块、Simulink Logic and Bit Operations Logical Operator 模块、Simulink Discrete Unit Delay模块，并添加到模型中，双击打开Logical Operator 模块，将Operator 项选择为XOR，选中Unit Delay 模块并按下“Ctrl+I”键翻转该模块，在模块浏览器中找到Simulink Sinks Scope模块，然后按图所示连接这些模块，按下仿真按钮后，添加On Off Gauges模块，可以更清晰直观地看到仿真结果，现将模型做如下修改。在模块浏览器中找到Simulink Port Subsystems For Iterator Subsystem，添加到模型中，双击打开For Iterator Subsystem模块，双击打开For Iterator 模块的设置对话框，将Iteration variable data type 项设置为int32型，在Iteration limit项中写入3000000，作为循环次数，用以延长每个状态的持续时间。在模块浏览器中找到Simulink Sinks Terminator，添加到子系统中，并与For Iterator连接，删除In1、Out1模块，可以看到，子系统的输入/输出端口已经删去，将其命名为delay，删去原模型中的Scope模块，在模块浏览器中找到Gauges Blockset Global Majic Active X Library On Off Gauges On Off Readout 模块，并将输出数据类型设置为double，修改完毕后单击“仿真”按钮，可见On Off Readout模块不停地闪烁（见图1）。
<E：＼王芳＼现代电子技术201506＼现代电子技术15年38卷第6期＼Image＼47T1.tif>
图1 功能模型仿真
2 代码模型
验证模型的功能后，将进一步把功能模型转化为代码模型，以便后期的自动代码生成工作。打开led_28027模型，在模型库中找到Embedded IDE Link Common Target Preferences模块和Target Support Package Supported Processors Texas InstrumentsC2000 C281x Digital Output 模块并添加到模型中，删除Add、Scope、delay子系统和SIL模块，双击打开Target Preferences 模块，在IDE/Tool Chain 项中选择Texas Instruments Code Composer Studio ，在Board项中选择TI C281x，双击打开Digital Output模块，在GPIO Group 项中选择GPIOA～ GPIOC，然后选中GPIOB复选框，如图2所示。 <E：＼王芳＼现代电子技术201506＼现代电子技术15年38卷第6期＼Image＼47T2.tif>
图2 配置Digital Output模块
3 自动代码生成
按上述步骤设置完毕后将目标板连接到主机上，然后单击模型工具栏的编译按钮，生成代码的报告如图3所示。
<E：＼王芳＼现代电子技术201506＼现代电子技术15年38卷第6期＼Image＼47T3.tif>
图3 代码生成报告
代码生成完毕后将自动启动CCS软件，建立工程并对代码进行编译，如图4所示。
4 硬件测试
编译完成后会自动下载.out文件并执行，led灯不停闪烁（见图5），与功能模型中的仿真结果一致，这说明自动生成的代码完全实现了在模型中设计的各项功能。
5 结 语
用Matlab快速建立DSP模型及直接生成C语言程序的方法，简化了DSP软件的开发。本文所提出的快速控制原型系统由于其控制性能优越且成本低，在控制实验系统中有着非常广泛的应用前景。
<E：＼王芳＼现代电子技术201506＼现代电子技术15年38卷第6期＼Image＼47T4.tif>
图4 编译信息
<E：＼王芳＼现代电子技术201506＼现代电子技术15年38卷第6期＼Image＼47T5.tif>
图5 硬件仿真结果
采用这种开发方法，开发人员不需写一行代码就可实现DSP系统的代码开发，极大地减轻了开发人员的工作负担，提高工作效率。学习使用该开发方法对广大DSP应用开发人员具有较大的实用意义。
参考文献
[1] 张祥，杨志刚.Matlab/Simulink模型到C/C++代码的自动实现[J].重庆工学院学报：自然科学版，2006（11）：111?113.
[2] 冷斌，李学勇，刘建华.一种基于Matlab的DSP调试及直接代码生成方法[J].现代电子技术，2008，31（20）：68?70.
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[4] 王子剑，孔峰.一种基于DSP的数字电子负载设计方法[J].广西工学院学报：自然科学版，2009（6）：241?244.
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[6] 杜磊，薛重德，任志国.基于DSP的自动代码生成及应用[J].南京航空航天大学学报：自然科学版，2010（4）：93?96.
篇10
关键词：电气工程及其自动化；电能变换与控制方向；培养方案；课程设置；实践环节
作者简介：巫付专（1965-），男，河南安阳人，中原工学院电子信息学院，教授；王耕（1967-），男，河南郑州人，中原工学院电子信息学院，副教授。（河南 郑州 450007）
中图分类号：G642 文献标识码：A 文章编号：1007-0079（2013）17-0018-02
近年来我国经济持续高速增长，传统能源消耗量大幅增长，引发的能源短缺和环境污染等问题成为制约我国经济又好又快发展的瓶颈。为此，发展新能源产业势在必行。《可再生能源发展“十二五”规划》提出，至2015年底并网风电累计装机容量要达到1亿千瓦，年发电量要达到1900亿千瓦时。光伏发电装机要达到1400万千瓦，光热发电装机100万千瓦，太阳能热水器推广面积要达到4亿平方米。政策上还首次提出地热能、潮汐能和海洋能的发展目标。《中国新能源产业发展与安全报告（2011—2012）》指出，我国新能源产业总体而言对外依存度较高，风能产业、光伏产业、生物质能产业与地热产业的关键设备及核心技术尚需从欧美输入。
电能变换与控制技术作为新能源产业关键设备的核心技术之一，随着我国新能源产业的迅速发展、国家科研投入的不断加大，高校和科研院所近年来也研究出了大批科研成果。例如仅2012年11月19～20日在福州大学召开国家自然科学基金电工学科2008/2010 年度批准项目交流会就有研究成果120余项，其理论水平和实验室级的成果已接近或达到欧美水平。然而这些成果工业化的过程中却严重滞后于世界先进水平。造成这种局面固然有很多原因，但是人才培养“频谱”的欠缺也是其中的原因之一。这些科研成果主要由教师、博士和硕士来完成，本科生很少涉足，国内高校开设相应本科专业方向的学校也很少，这就造成了将科研成果转化为工业产品人才的匮乏。2012年11月16日《江南时报》报道：“能源动力类（就业率94.71%）、材料科学类（就业率93.71%）、电气信息类（就业率92.70%）等与新能源、新材料、服务外包等新兴产业相关专业的毕业生就业优势明显。”“良好的产业发展不仅给相关专业毕业生带来了就业底气，也给薪资待遇提升留下了想象空间。”据统计，近两年内电气信息类毕业生的平均工资为3778元，仍有很大的上升空间。省内电气信息类企业将传统的电工技术与计算机、电子、自动控制、系统工程及信息处理等新技术相结合，具有广阔的应用前景，规模正不断壮大，就职毕业生对该类企业的发展趋势充满信心。”其他地区的招聘也有同样信息出现。对于快速发展的新能源产业而言，应用型人才供应面临严重不足。因此，亟待加大该产业人才的培养力度，以满足新能源产业发展对应用型人才的迫切需求。
一、目前相关专业开设的现状
近几年国内仅有十几所高校增设了核能相关专业，大多数高校是在原有热能与动力工程等专业基础上增设了部分与新能源有关的选修课程作为对新能源领域知识的一种补充，或进行了专业名称的更改。所有这些无论是课程内容设置的科学性还是人才培养的专业性，尚不能适应完全国家对新能源领域专业人才的需求。对于新能源产业关键设备及核心技术之一的电能变换与控制更是涉及很少。
电气工程及其自动化专业在1998年国家教育目录合并前包括电力系统自动化、电机、绝缘技术等强电专业。由于其涉及的专业领域非常宽泛，所以各高校培养方案的设置通常分方向设置，即在专业课学习阶段按专业目录合并前的专业进行设置。与能源产业关键设备及核心技术之一电能变换与控制相对应的电力电子与电力传动二级学科由于相对传统电机电器、电力系统自动化等学科发展较晚等原因，开设电能变换与控制专业方向的高校很少。
由于新能源产业迅速发展，与之相适应的电力电子技术也得到了迅速发展与完善，为在电气工程及其自动化专业本科阶段开设电能变换与控制提供了理论基础。
二、专业培养目标及规格
电气工程及其自动化专业电能变换与控制方向面向新能源产业，根据能源领域的发展趋势和国民经济发展需要，需培养在新能源科学中电能变换与控制研究及其利用的技术开发与实施等方面既有扎实的理论基础又有较强实践和创新能力的专门人才，以满足国家战略性新兴产业发展对该领域教学、科研、技术开发、工程应用、经营管理等方面的专业人才需求。本专业培养掌握电路电子与电工技术、控制理论与系统、计算机与微处理器应用技术，强调强弱电点结合、元件系统结合、软硬件结合和基础知识，体现了强电与电力电子、自动控制、计算机等技术相结合的专业特点。
毕业生应获得以下几方面的知识与能力：具备较扎实的本专业领域必需的自然科学基础理论知识和较好的外语综合能力；系统掌握本专业技术基础理论知识和必要的专业知识；掌握电能转换与控制、信号分析与处理、电机学、新能源发电、电气工程方面等方面的知识；了解本专业学科的前沿与发展趋势；获得电能变化与控制系统的分析、开发与研究方面的工程实践训练；能从事新绿色能源的研发工作（例如光伏发电、风力发电、混合动力汽车）；能从事电力系统的分析预测试；能从事电能质量分析与调节系统的研发与设计工作等；具有一定的人文社会科学、经济管理知识及相关工程技术知识，掌握文献检索、资料查询的一般方法；具有较强的工作适应能力；能从事新能源领域里的科学研究与管理工作。
三、专业课程体系
1.培养方案课程安排
针对本专业的特点，所以教学计划安排应该使得在专业教学阶段的理论与实践并重。专业课阶段课程安排的建议如下：
公共基础课：“高等数学”、“大学物理”、“大学英语”等。
人文通识课：“原理”、“法律基础”、“艺术鉴赏”等。
专业基础课：“电路”、“模拟电子”、“数字电子”。
专业平台课：“自动控制控原理”、“电机拖动基础”、“单片机原理”、“自控原理”、“C语言”、“可编程控制器PLC及系统集成”、“信号分析与处理”等。
专业必修课：“电力工程”、“新能源发电”、“电能变换与控制（上、下）”、“DSP技术”等。
专业任选课：“微型电网工程”、“柔性输配电技术”、“人工智能与智能控制”、“智能电网”、“电力系统网络通讯”、“变配电运行自动化”、“电气CAD”、“检测技术与仪表”、“电动汽车概论”、“电能质量与谐波治理”等。
工具课：“MATLAB”、“AotoCAD”、“protelXP”、“Proteus”、“multsim”等。
本培养方案将课程分为上述6个部分，其中公共基础课、人文通识课、专业基础课和专业平台课的设置与目前的电气工程及其自动化保持不变。专业必修课和专业任选课是电能变换与控制方向的主要专业课程。“新能源发电”主要讲述太阳能光伏发电技术、太阳能热发电技术、风力发电技术、生物质能发电技术的原理；“电能转化与控制”（上）主要讲述电能变换的基本原理，包括DC/DC、AD/DC和DC/AC变换，可采用传统电力电子的教学内容与教材。“电能转化与控制”（下）主要讲述PWM的控制方法（包括SPWM、SVPWM、滞环控制和三角波比较控制以及瞬时无功理论等）以及在新能源（光伏发电、风力发电等）中的应用实例分析。DSP技术主要讲述目前应用最为广泛的TI公司TMS320LF2812的原理与应用。工具课“MATLAB”可在第二学期开设，“AotoCAD”、“protelXP”、“Proteus”、“multsim”放在期末实践环节结合课程设计进行。专业课设置如表1所示。
2.实践环节设置
实验教学环节改革将注重培养学生的工程系统能力、实践中运用知识的能力、解决较复杂工程问题的能力、管理决策能力，还有创新研发能力等。通过合理统筹优化实践教学部分激发学生的工程实践兴趣和勇于创新的精神，使学生的专业素质满足电能变换与控制工程师培养标准。
（1）实践教学环节改革将关注以下几点：
1）加强综合性、设计性实验的开发，在统筹优化、合理安排所有实验课的基础上提高实验课质量，增加综合性、设计性实验，增强学生动手能力、分析问题、解决问题的能力。
2）增设企业中常用仿真软件的教学实践课程，提高学生多种仿真软件的应用能力。
3）增设工程能力综合训练内容。
（2）本计划实践环节主要分两个阶段实施。
1）第一阶段：工程能力基本训练阶段。内容：金工、电工实习、各门主要课程课内实验、电子技术的课程设计、单片机课程设计、PLC的课程设计、工程制图、制板及仿真软件的应用等。目标：达到初步分析问题、解决问题的能力，具备实际工程所需的基本技能。
2）第二阶段：工程能力综合训练阶段。内容：取消单门专业课的课程设计，增设综合课程设计，在第7学期期末进行，时间为3周，题目结合新能源发电所需的技术选定，要求学生按全国大学生电子设计大赛的型式提交作品及实验报告。目标：使学生具备对所学知识和技能的综合运用能力，具备初步电能变换与控制系统设计与调试能力。
3.校企联合毕业设计
毕业设计是学生能力培养最后一个环节，主要锻炼学生综合运用所学科学理论方法和技术手段分析并解决工程实际问题的能力，培养学生的创新意识和进行设计、技术改造与创新的初步能力。[2]毕业设计安排在第8学期进行，此环节时间为15周。采用校内指导教师和企业指导教师共同指导的方式。毕业设计题目的选取可以紧扣新能源发电中电能变换与控制关键技术，突出电能变换与控制常用控制策略、信号检测方法等的应用，强调硬件电路的设计与调试、软件的编程。目的是使学生在毕业设计的过程中初步掌握新能源发电中电能变换与控制的关键技术。
四、结论
我国新能源产业正在迅速发展，该方面专业技术人才的缺失已成为其进一步发展的瓶颈。高等学校应认真研究，及时培养出社会急需的人才，服务社会。本文就在电气工程及其自动化专业基础上开设电能变换与控制方向进行了分析；针对新能源发电所需的知识结构提出了主要课程的设置，并对实践环节和毕业设计进行了详细分析；给出了电气工程及其自动化专业开设电能变换与控制方向的培养方案。要想将培养方案落实到实处还有很多工作要做，比如师资的建设、实验室的建设、教材的建设等等。
参考文献：
