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為了應(yīng)對(duì)經(jīng)濟(jì)全球化形勢(shì)下的產(chǎn)業(yè)發(fā)展對(duì)創(chuàng)新工程人才的大量需求,麻省理工學(xué)院和瑞典皇家工學(xué)院等4所大學(xué)從2000年起組成跨國(guó)研究組織,經(jīng)過(guò)4年的探索研究創(chuàng)立了CDIO工程教育理念,成立了CDIO國(guó)際合作組織,并制定了CDIO能力大綱。CDIO代表構(gòu)思(Conceive)、設(shè)計(jì)(Design)、實(shí)現(xiàn)(Implement)和運(yùn)作(Operate),它以產(chǎn)品研發(fā)到產(chǎn)品運(yùn)行的生命周期為載體,讓學(xué)生以主動(dòng)的、實(shí)踐的、課程之間有機(jī)聯(lián)系的方式學(xué)習(xí)工程。CDIO工程教育理念就是要以此全過(guò)程為載體培養(yǎng)學(xué)生的工程能力,此能力不僅包括個(gè)人的學(xué)術(shù)知識(shí),而且包括學(xué)生的終生學(xué)習(xí)能力、團(tuán)隊(duì)交流能力和大系統(tǒng)掌控能力。CDIO理念不僅繼承和發(fā)展了歐美20多年來(lái)工程教育改革的理念,更重要的是系統(tǒng)地提出了具有可操作性的能力培養(yǎng)、全面實(shí)施以及檢驗(yàn)測(cè)評(píng)的12條標(biāo)準(zhǔn)。
我國(guó)中等職業(yè)技術(shù)教育面臨的迫切任務(wù)是盡快培養(yǎng)與社會(huì)企業(yè)相接軌的技術(shù)型人才,然而我國(guó)中等職業(yè)技術(shù)教育在實(shí)踐中還存在著不少的問(wèn)題,如重理論輕實(shí)踐,強(qiáng)調(diào)個(gè)人能力的培養(yǎng)而忽視團(tuán)隊(duì)協(xié)作精神,重視知識(shí)學(xué)習(xí)而輕視開(kāi)拓創(chuàng)新的培養(yǎng)等問(wèn)題。
2 課程現(xiàn)狀
模擬電子技術(shù)是中等職業(yè)教育電子信息類專業(yè)的必修課,是一門(mén)實(shí)踐性很強(qiáng)的課程,是數(shù)字電子技術(shù)、高頻電子線路、單片機(jī)技術(shù)等課程的學(xué)習(xí)基礎(chǔ),模擬電子電路可以說(shuō)是整個(gè)電子技術(shù)的基礎(chǔ)課程,在小信號(hào)放大、功率放大、反饋放大器、穩(wěn)壓電源、混頻電路、調(diào)制解調(diào)電路等領(lǐng)域具有無(wú)法替代的作用。中職中專的人才培養(yǎng)是服務(wù)于一線的技能型人才,要求學(xué)生要掌握基本的理論,尤為重要的是要具備較強(qiáng)的動(dòng)手能力,能夠完成實(shí)際的電子產(chǎn)品的安裝與調(diào)試等工作。但是,傳統(tǒng)的模擬電子技術(shù)教學(xué)方法是老師在課堂上按照教科書(shū)的章節(jié)順序進(jìn)行授課,教科書(shū)中列舉的實(shí)例大都是簡(jiǎn)單而且不滿足實(shí)際應(yīng)用,學(xué)生即使學(xué)完了教學(xué)計(jì)劃所規(guī)定的全部?jī)?nèi)容,仍然無(wú)法系統(tǒng)地、徹底掌握模擬電子技術(shù)在一個(gè)電路系統(tǒng)中所起的作用。這種現(xiàn)狀與培養(yǎng)技能型人才的理念相違背。
3 CDIO工程教育模式
CDIO工程教育模式是近年來(lái)國(guó)際工程教育改革的最新成果,是一種先進(jìn)的工程教育理念和實(shí)施體系,也是目前我國(guó)高校工程教育領(lǐng)域的研究熱點(diǎn)。CDIO的四個(gè)字母分別代表構(gòu)思(Conceive)、設(shè)計(jì)(Design)、實(shí)施(Implement)和運(yùn)行(Operate)。從產(chǎn)品的研發(fā)到產(chǎn)品的運(yùn)行構(gòu)成一個(gè)完整的周期,在整個(gè)過(guò)程中,學(xué)生積極主動(dòng)參與每一個(gè)具體的環(huán)節(jié),從而使學(xué)生體會(huì)到了產(chǎn)品設(shè)計(jì)的艱辛與樂(lè)趣,培養(yǎng)了學(xué)生具備一個(gè)工程師的職業(yè)道德和團(tuán)隊(duì)協(xié)作精神。CDIO教育理念符合中職教育對(duì)于技能型人才培養(yǎng)的理念,進(jìn)行CDIO工程教育模式的教學(xué)改革,將會(huì)幫助我國(guó)職業(yè)教育更好地借鑒國(guó)際先進(jìn)的工程教育研究成果,推進(jìn)國(guó)內(nèi)中職教育從課堂教學(xué)走向工程教學(xué),從理論教學(xué)到實(shí)踐教學(xué),有助于改善我國(guó)中等職業(yè)教育的現(xiàn)狀,同時(shí)促進(jìn)了我國(guó)中等職業(yè)教育良性發(fā)展。
4.構(gòu)思、設(shè)計(jì)、實(shí)施和運(yùn)作
1.技術(shù)知識(shí)和推理能力 2.個(gè)人和專業(yè)能力 3.人際交往能力
4 基于CDIO工程教育模式的模擬電子技術(shù)教學(xué)改革探索
在教學(xué)改革中,CDIO的教學(xué)理念不僅體現(xiàn)在學(xué)科課程體系安排和整體教學(xué)實(shí)施上,還滲透了具體專業(yè)課程的教學(xué)實(shí)踐中。本文以"三端集成直流穩(wěn)壓電源電路的安裝與調(diào)試"項(xiàng)目為例,介紹結(jié)合CDIO教育理念的工程項(xiàng)目教學(xué)法在模擬電子技術(shù)課程中的一些教學(xué)實(shí)踐和經(jīng)驗(yàn)。
4.1 著重品德教育
但丁曾說(shuō)過(guò):"道德能填補(bǔ)智慧的空缺,但智慧不能填補(bǔ)道德的空缺。"在參加市培時(shí),重慶大學(xué)的教師給我們講過(guò),貴州工業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院的袁紅蘭校長(zhǎng)曾對(duì)企業(yè)需要的職工應(yīng)具備的素養(yǎng)做過(guò)調(diào)查,企業(yè)負(fù)責(zé)人認(rèn)為職工最重要的素養(yǎng),應(yīng)該是職業(yè)道德與工作態(tài)度。所以,我們?cè)谡麄€(gè)項(xiàng)目教學(xué)的實(shí)施過(guò)程中,始終把德育放在首位,著重培養(yǎng)學(xué)生守紀(jì)、節(jié)約和責(zé)任意識(shí),以及良好的行為習(xí)慣。
4.2 以教學(xué)計(jì)劃為先導(dǎo),以設(shè)計(jì)項(xiàng)目為主導(dǎo),夯實(shí)教學(xué)做一體化的基礎(chǔ)
教學(xué)計(jì)劃是教師教學(xué)的指路明燈,是打造高效課堂的必要條件。因此,制定一個(gè)好的教學(xué)計(jì)劃是整個(gè)教學(xué)的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。首先,在制定計(jì)劃和確定項(xiàng)目任務(wù)時(shí)要充分考慮學(xué)生的知識(shí)水平和基礎(chǔ)能力,針對(duì)中職學(xué)生的邏輯思維能力偏弱,學(xué)習(xí)習(xí)慣不是很好,教師既要結(jié)合教學(xué)大綱的要求,將盡可能多的知識(shí)傳授給學(xué)生,同時(shí)也要根據(jù)學(xué)生的知識(shí)基礎(chǔ)和實(shí)際能力,對(duì)教學(xué)內(nèi)容進(jìn)行適當(dāng)刪減和調(diào)整。其次,教師還應(yīng)充分考慮學(xué)校的教學(xué)設(shè)備是否能夠滿足教學(xué)需要;通過(guò)實(shí)踐教學(xué),讓學(xué)生參與實(shí)際工程,培養(yǎng)學(xué)生的實(shí)踐能力。例如,在設(shè)計(jì)"三端集成直流穩(wěn)壓電源電路的安裝與調(diào)試"項(xiàng)目的任務(wù)要求時(shí),既要充分考慮到學(xué)生的實(shí)際情況,又要提高學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣和操作技能;首先明確項(xiàng)目的總?cè)蝿?wù);元件的焊接安裝要合理,工藝要求要好;電路的檢測(cè)、調(diào)試;電路能夠正常工作,靈敏度高,工作穩(wěn)定性好。然后在下派各個(gè)小任務(wù),讓學(xué)生逐個(gè)完成各個(gè)小任務(wù),實(shí)現(xiàn)分散難度,提高學(xué)生技能的目的;如原理圖的仿真、元器件的識(shí)別檢測(cè)、如何對(duì)器件引腳、導(dǎo)線進(jìn)行整形、如何進(jìn)行元件的布局和焊接、焊接的要求等任務(wù)。
4.3 強(qiáng)化學(xué)生的主體地位和教師的主導(dǎo)地位
模擬電子技術(shù)的理論來(lái)源于實(shí)踐,又反過(guò)來(lái)指導(dǎo)實(shí)踐。CDIO教學(xué)法是通過(guò)進(jìn)行一個(gè)完整的"項(xiàng)目"工作而進(jìn)行實(shí)踐教學(xué)活動(dòng)的培訓(xùn)方法;項(xiàng)目教學(xué)法是通過(guò)實(shí)施一個(gè)完整的項(xiàng)目來(lái)達(dá)到教學(xué)目標(biāo)的方法,其目的是在教學(xué)中把理論與實(shí)踐有機(jī)結(jié)合,培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)造能力和解決實(shí)際問(wèn)題的綜合能力。在進(jìn)行實(shí)訓(xùn)課時(shí),結(jié)合項(xiàng)目法教學(xué)法的優(yōu)點(diǎn),教師的主要任務(wù)有:確定項(xiàng)目?jī)?nèi)容、任務(wù)要求、工作計(jì)劃,設(shè)想在教學(xué)過(guò)程可能發(fā)生的情況以及學(xué)生對(duì)項(xiàng)目的承受能力,教師把學(xué)生引入到項(xiàng)目工作中后退居到次要的位置,時(shí)刻準(zhǔn)備幫助學(xué)生解決困難問(wèn)題。在這里仍然以"三端集成直流穩(wěn)壓電源電路的安裝與調(diào)試項(xiàng)目"為例;根據(jù)項(xiàng)目教學(xué)發(fā)的這個(gè)特點(diǎn),在實(shí)施項(xiàng)目教學(xué)時(shí),把該次項(xiàng)目的任務(wù)要求向?qū)W生明確后,就先講知識(shí)點(diǎn)和各個(gè)注意事項(xiàng),如元器件插裝工藝的方法、線路安裝連接方法、使用電烙鐵過(guò)程中各個(gè)注意事項(xiàng)等;然后讓學(xué)生以小組(小組組長(zhǎng)分配任務(wù))的形式,按照項(xiàng)目中的各個(gè)小任務(wù)進(jìn)行操作,讓學(xué)生在做的過(guò)程中去發(fā)現(xiàn)問(wèn)題,提出問(wèn)題,教師及時(shí)指導(dǎo)學(xué)生解決問(wèn)題。
在這種做法中,教師要關(guān)注到每一個(gè)學(xué)生,及時(shí)幫助學(xué)生解決遇到的問(wèn)題。每一個(gè)項(xiàng)目結(jié)束后,要求學(xué)生做實(shí)訓(xùn)小結(jié),針對(duì)小結(jié)中學(xué)生提出的典型問(wèn)題,對(duì)全班進(jìn)行講解,個(gè)別問(wèn)題個(gè)別指導(dǎo)。平時(shí)實(shí)訓(xùn)中要求每個(gè)學(xué)生都要親手做一遍,避免出現(xiàn)濫竽充數(shù)現(xiàn)象。對(duì)于差等生,不盲目追求進(jìn)度,而是要求學(xué)生弄懂會(huì)做;對(duì)于優(yōu)等生要提出更高要求,在他們做好應(yīng)做項(xiàng)目后,另布置任務(wù),例如,如何在電源電路輸出端添加指示燈、如何提高電路的輸出穩(wěn)定性或者幫助指導(dǎo)老師指導(dǎo)其他學(xué)生做實(shí)訓(xùn)等。不再是把教師掌握的現(xiàn)成知識(shí)技能傳遞給學(xué)生,或者說(shuō)不是簡(jiǎn)單的讓學(xué)生按照教師安排和講授去得到一個(gè)結(jié)果,而是在教師的指導(dǎo)下,讓學(xué)生去尋找得到這個(gè)結(jié)果的途徑,最終得到這個(gè)結(jié)果。
在具體實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目的安排方式上,靈活采取proteus 仿真軟件與實(shí)驗(yàn)設(shè)備相結(jié)合的方式進(jìn)行,部分驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)可通過(guò)實(shí)驗(yàn)開(kāi)發(fā)平臺(tái)進(jìn)行實(shí)驗(yàn),而對(duì)于較復(fù)雜的實(shí)驗(yàn),可采用proteus 仿真軟件進(jìn)行仿真實(shí)驗(yàn)。在完成整個(gè)項(xiàng)目時(shí),學(xué)生被分為若干組,同一小組的每個(gè)學(xué)生由組長(zhǎng)根據(jù)每個(gè)人的興趣特長(zhǎng)分配不同的任務(wù),而后采取集中討論、設(shè)計(jì)最佳方案來(lái)完成項(xiàng)目設(shè)計(jì)。在項(xiàng)目實(shí)施過(guò)程中,學(xué)生在做中發(fā)現(xiàn)問(wèn)題,可提示學(xué)生通過(guò)去圖書(shū)館或上網(wǎng)查閱資料,最后難以解決的問(wèn)題由教師指導(dǎo),充分發(fā)揮學(xué)生的自主學(xué)習(xí)能力,盡量促使學(xué)生能自主解決問(wèn)題,完成項(xiàng)目任務(wù)。例如,在實(shí)施"三端集成直流穩(wěn)壓電源電路的安裝與調(diào)試"項(xiàng)目時(shí),要求每個(gè)同學(xué)先按照老師所給原理圖在proteus軟件上進(jìn)行仿真,完成一份實(shí)訓(xùn)報(bào)告(仿真測(cè)得的結(jié)果),而仿真的原理圖是要上交該指導(dǎo)教師的;在完成仿真和實(shí)訓(xùn)報(bào)告后,學(xué)生在進(jìn)行分組,完成各個(gè)項(xiàng)目任務(wù),在完成電路安裝、調(diào)試后,同時(shí)完成一份實(shí)訓(xùn)報(bào)告,同仿真的實(shí)訓(xùn)報(bào)告表相比較,得出結(jié)論。這種教學(xué)方式和分組形式充分發(fā)揮和調(diào)動(dòng)了學(xué)生的主觀能動(dòng)性,培養(yǎng)了學(xué)生的獨(dú)立發(fā)現(xiàn)問(wèn)題、解決問(wèn)題的能力,并很好的培養(yǎng)了學(xué)生的團(tuán)隊(duì)協(xié)作能力,使學(xué)生體會(huì)到團(tuán)隊(duì)合作的力量,形成很好的團(tuán)隊(duì)合作意識(shí),為畢業(yè)以后的工作打下堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。
4.4 做好實(shí)訓(xùn)評(píng)價(jià)
做好項(xiàng)目實(shí)訓(xùn)評(píng)價(jià),便于教師及時(shí)掌握學(xué)生對(duì)知識(shí)和技能的掌握情況;根據(jù)學(xué)生對(duì)知識(shí)和技能的掌握情況調(diào)整下一階段的教學(xué)。同時(shí)也杜絕了部分學(xué)生在實(shí)訓(xùn)課中認(rèn)為隨便做做就可過(guò)關(guān),混日子的現(xiàn)象,每一個(gè)項(xiàng)目結(jié)束后,要做一次測(cè)評(píng),以小組的形式進(jìn)行,培養(yǎng)學(xué)生合作的品質(zhì);當(dāng)然在平時(shí)的實(shí)訓(xùn)中有不懂裝懂或是是而非的學(xué)生,尤其是女生,還有學(xué)生就是第一次見(jiàn)到這種測(cè)評(píng)方式,還不太適應(yīng),有點(diǎn)緊張,所以,在接下來(lái)的教學(xué)中,又作了調(diào)整,把學(xué)生重新按層次分組,實(shí)行強(qiáng)強(qiáng)聯(lián)合,弱弱聯(lián)合,強(qiáng)弱聯(lián)合。這樣便于教師輔導(dǎo),尤其是加強(qiáng)對(duì)成績(jī)差的同學(xué)輔導(dǎo)。例如,在驗(yàn)收"三端集成直流穩(wěn)壓電源"作品時(shí),首先向?qū)W生明確驗(yàn)收作品的原則和評(píng)分標(biāo)準(zhǔn),采取以非任教本班級(jí)的電子專業(yè)教師和學(xué)校中層干部為主體組成評(píng)委隊(duì)伍,任教專業(yè)教師為輔導(dǎo)的方式進(jìn)行;這樣既可以保證考核成績(jī)的公平性和真實(shí)性,又可以增強(qiáng)學(xué)生的成就感、榮譽(yù)感、歸屬感,鼓勵(lì)先進(jìn),帶動(dòng)后進(jìn);最終提高其學(xué)習(xí)興趣。
4.5 改進(jìn)學(xué)生期末考核方式
傳統(tǒng)的學(xué)生成績(jī)考核通常是由任課教師以試卷考試的形式對(duì)學(xué)生進(jìn)行考核,學(xué)生的考核成績(jī)由平時(shí)成績(jī)和卷面成績(jī)按照若干比例構(gòu)成。這種單一的考核方式難以考察出學(xué)生的綜合能力,因此,為改善這種不合適的考核方式,認(rèn)為對(duì)學(xué)生的考核不應(yīng)該只是對(duì)其技能操作的考核,還應(yīng)該有職業(yè)素質(zhì)、基本素質(zhì)、行為表現(xiàn)、創(chuàng)新思維、口頭表達(dá)等多方面的綜合考核,可采取多種考核形式。
(1)卷面成績(jī):40%,這個(gè)是考察的學(xué)生對(duì)整個(gè)模擬電子技術(shù)及應(yīng)用課程的整體知識(shí)掌握程度,雖然CDIO強(qiáng)調(diào)的是動(dòng)手能力,但是模擬電路理論知識(shí)是學(xué)生將來(lái)提高其技能的基礎(chǔ)。
(2)平時(shí)成績(jī):20%,考察的是學(xué)生對(duì)模擬電子技術(shù)驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)的理解,這個(gè)考察還包括學(xué)生做實(shí)驗(yàn)的態(tài)度是否認(rèn)真,是否有眼高手低的現(xiàn)象,是否按時(shí)提交實(shí)驗(yàn)報(bào)告等。
(3)動(dòng)手能力考察:40%,考察的是學(xué)生在項(xiàng)目具體參與過(guò)程中的實(shí)際動(dòng)手能力,是CDIO模式下的比較重要的環(huán)節(jié),也是從理論知識(shí)到實(shí)踐轉(zhuǎn)化的重要環(huán)節(jié)。
因此,期末測(cè)評(píng)時(shí),采取的期末成績(jī)的考核方法為;期末總成績(jī)=平時(shí)成績(jī)20%+實(shí)訓(xùn)成績(jī)40%+期末考試成績(jī)40%。
5 結(jié)束語(yǔ)
把CDIO教育理念引入到模擬電子技術(shù)課程教學(xué)中,采取以項(xiàng)目為驅(qū)動(dòng)的教學(xué)方法,使模擬電子技術(shù)的教學(xué)不僅僅生動(dòng)、有趣,而且還能夠很好地使學(xué)生把學(xué)到的知識(shí)及時(shí)地應(yīng)用于實(shí)踐中,使學(xué)生體會(huì)到模擬電子技術(shù)的廣泛用途,并對(duì)電子專業(yè)產(chǎn)生濃厚的興趣。由于在整個(gè)工程項(xiàng)目的學(xué)習(xí)過(guò)程中,都是以小組的形式進(jìn)行,全體組員共同參與項(xiàng)目的各項(xiàng)活動(dòng),彼此互相配合,深入討論,很好地鍛煉了學(xué)生的團(tuán)隊(duì)協(xié)作精神,提高了學(xué)生的實(shí)踐動(dòng)手能力,培養(yǎng)了學(xué)生的分析問(wèn)題和解決問(wèn)題的能力;同時(shí)它需要有一個(gè)團(tuán)結(jié)協(xié)作的集體,不虛華、不浮燥、求大同存小異,共同努力來(lái)完成。不試就不知道行不行,不改就不會(huì)前進(jìn)。
參考文獻(xiàn):
[1]李善壽. CDIO工程教學(xué)模式在實(shí)踐教學(xué)中的實(shí)施方法研究[J]. 重慶科技學(xué)院學(xué)報(bào)(社會(huì)科學(xué)版), 2010, (20): 164-166
[2]張慧平,戴波,劉娜,等. 基于CDIO教育理念的自動(dòng)化課程的改革與實(shí)踐[J]. 電氣電子教學(xué)學(xué)報(bào), 2009, 31: 138-141
關(guān)鍵詞:應(yīng)用人才;電力電子;教學(xué)內(nèi)容;改革
《電力電子技術(shù)》課程內(nèi)容中包括電路理論、電機(jī)學(xué)、電力控制技術(shù)、電力半導(dǎo)體技術(shù)、控制理論、模擬和數(shù)字電子技術(shù)等,知識(shí)面寬廣,信息量大,不容易理解。隨著科技的快速更新?lián)Q代,教學(xué)內(nèi)容日益豐富,對(duì)課堂教學(xué)內(nèi)容要求的難度也越來(lái)越高。傳統(tǒng)簡(jiǎn)單的照本宣讀理論教學(xué),已然無(wú)法適應(yīng)《電力電子技術(shù)》課程教學(xué)的要求,更無(wú)法滿足市場(chǎng)對(duì)應(yīng)用型人才的需求。因此,如何對(duì)教學(xué)內(nèi)容進(jìn)行改革,提高教學(xué)效果,真正培養(yǎng)出有實(shí)際操作能力的應(yīng)用電力電子技術(shù)人才,是當(dāng)前高校教學(xué)改革發(fā)展的重點(diǎn)。
一、當(dāng)前《電力電子技術(shù)》課程教學(xué)內(nèi)容存在的問(wèn)題
(一)課堂教學(xué)內(nèi)容存在的問(wèn)題。當(dāng)前對(duì)于《電力電子技術(shù)》課程的教學(xué),由于課程本身涉及范圍較廣,知識(shí)面較寬,而教材編纂內(nèi)容還在不斷更新與探索,所以導(dǎo)致課堂理論教學(xué)基本是照本宣讀,缺乏生動(dòng)易懂的典型案例。學(xué)生很難產(chǎn)生整體的概念以及邏輯理解思維,理解困難,紛雜的理論讓學(xué)生思而生畏,產(chǎn)生厭學(xué)情緒,教學(xué)效果難以達(dá)到要求。(二)實(shí)驗(yàn)教學(xué)內(nèi)容存在的問(wèn)題。電力電子技術(shù)本來(lái)就是一門(mén)應(yīng)用性很強(qiáng)的課程。高校教學(xué)的目的也是相應(yīng)地培養(yǎng)應(yīng)用型人才。因此,實(shí)踐教學(xué)應(yīng)該被貫穿創(chuàng)新應(yīng)用型人才培養(yǎng)的始終。當(dāng)前高校對(duì)電力電子技術(shù)實(shí)驗(yàn)教學(xué)平臺(tái)的建設(shè),重視程度不足。實(shí)驗(yàn)教學(xué)內(nèi)容及設(shè)備陳舊,教學(xué)還是按照舊的功能模塊來(lái)進(jìn)行操作,學(xué)生機(jī)械地模仿老師的操作,對(duì)實(shí)驗(yàn)過(guò)程和現(xiàn)象沒(méi)有足夠的關(guān)注,對(duì)新技術(shù)的接觸了解經(jīng)常一帶而過(guò)。培養(yǎng)出來(lái)的學(xué)生,根本不能很好地適應(yīng)當(dāng)下新的科學(xué)技術(shù)發(fā)展,造成高校實(shí)驗(yàn)教學(xué)形同虛設(shè)。
二、對(duì)《電力電子技術(shù)》教學(xué)內(nèi)容改革的建議
(一)優(yōu)化課堂理論教學(xué)內(nèi)容順序。電力電子技術(shù)課程教學(xué)的特點(diǎn)是,內(nèi)容多且涉及面廣,而課時(shí)相對(duì)安排較少。教材又一直在根據(jù)實(shí)際科技的發(fā)展而不斷調(diào)整更新。在這樣的情況下,教師需要根據(jù)自己的教學(xué)經(jīng)驗(yàn)及教學(xué)目標(biāo),來(lái)對(duì)課程內(nèi)容的教學(xué)順序進(jìn)行優(yōu)化調(diào)整。旨在幫助啟發(fā)學(xué)生建立清晰的概念和整體邏輯,讓學(xué)生的學(xué)習(xí)有條理,有方向,最終達(dá)到有方法的主動(dòng)創(chuàng)新學(xué)習(xí)。例如,可以啟發(fā)學(xué)生利用圖表方法,將電力電子技術(shù)整體的內(nèi)容大致分為幾個(gè)部分,并對(duì)每個(gè)部分進(jìn)行主要核心內(nèi)容的整理,此處需要注意的是,一定要進(jìn)行有重點(diǎn)的區(qū)分,而非形式上的冗雜。比如說(shuō)可以按照如下的方式劃分:以電力電子器件為核心,以兩種控制方法(相控控制和PWM控制)和四類基本電力的變換電路(整流電路、逆變電路、斬波電路和交流變換電路)為基礎(chǔ),以兩類應(yīng)用(電力、電子技術(shù)應(yīng)用)為目標(biāo),配合當(dāng)前新技術(shù)的發(fā)展需要來(lái)進(jìn)行教學(xué)內(nèi)容的設(shè)置。這樣,對(duì)于學(xué)生來(lái)說(shuō),就能夠很清晰地建立整體的概念,也能夠?qū)χR(shí)進(jìn)行很好地理解和吸收。(二)重視實(shí)驗(yàn)平臺(tái)建設(shè)。應(yīng)用型人才發(fā)展的重點(diǎn),除了理論素養(yǎng)過(guò)硬之外,必須要有很強(qiáng)的實(shí)踐創(chuàng)新能力。而這種能力的最佳培養(yǎng)期,就是在大學(xué)時(shí)期。高校實(shí)驗(yàn)平臺(tái)的建設(shè),對(duì)于電力電子技術(shù)專業(yè)的學(xué)生來(lái)說(shuō),是尤為重要的,也是其鍛煉實(shí)踐能力的主要渠道。高校實(shí)驗(yàn)教學(xué)應(yīng)該緊跟時(shí)代科技發(fā)展步伐,定期更新實(shí)驗(yàn)?zāi)K,分層進(jìn)行實(shí)驗(yàn)教學(xué)。例如,實(shí)驗(yàn)教學(xué)內(nèi)容可以分為三個(gè)層次:第一層次為基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)教學(xué)。即教師示范,學(xué)生學(xué)習(xí)。第二層次為設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)教學(xué)。即教師給出設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)任務(wù),學(xué)生通過(guò)分組討論,給出設(shè)計(jì)方案,然后教師對(duì)可行的實(shí)驗(yàn)進(jìn)行指導(dǎo)實(shí)驗(yàn)。第三層次為創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)教學(xué)。即讓學(xué)生自主地對(duì)自己感興趣的方向或者科研熱點(diǎn)問(wèn)題進(jìn)行創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì),教師則以配合者的身份參與其中進(jìn)行指導(dǎo)。這樣,用逐步遞進(jìn)的方式來(lái)進(jìn)行的實(shí)驗(yàn)教學(xué),既可以鍛煉學(xué)生的動(dòng)手實(shí)踐能力,同時(shí)又以開(kāi)放式探究問(wèn)題的方法,激發(fā)了學(xué)生的自主創(chuàng)新意識(shí),可以真正地使學(xué)生得到全面的發(fā)展。(三)明確培養(yǎng)應(yīng)用型人才的目標(biāo)。傳統(tǒng)教育模式的目標(biāo),都是應(yīng)試教育。教學(xué)內(nèi)容也以此為基礎(chǔ),將知識(shí)點(diǎn)反復(fù)疊加講授,使學(xué)生苦不堪言。新課改要求,教學(xué)要以培養(yǎng)應(yīng)用型人才為目標(biāo),全力改革教學(xué)內(nèi)容,以人為本,以滿足社會(huì)發(fā)展的實(shí)用性為基準(zhǔn)。這就要求教師堅(jiān)持從學(xué)生的角度出發(fā),切實(shí)通過(guò)改革教學(xué)內(nèi)容,激發(fā)學(xué)生的自主意識(shí)。例如,在課程教學(xué)講授理論知識(shí)的同時(shí),通過(guò)生活中的實(shí)例,使學(xué)生真正了解電力電子技術(shù)在人們生活中的地位及作用,培養(yǎng)學(xué)生的自豪感及使命感,激發(fā)學(xué)生的求知欲望。在實(shí)驗(yàn)教學(xué)中,間插性地配合現(xiàn)代網(wǎng)絡(luò)技術(shù),讓學(xué)生了解到電力電子技術(shù)不斷發(fā)展的現(xiàn)狀和亟待解決的問(wèn)題,以期讓學(xué)生的創(chuàng)新思維得到啟發(fā),明確目標(biāo),達(dá)到實(shí)驗(yàn)教學(xué)的效果。
三、結(jié)語(yǔ)
課程教學(xué)本身就像一門(mén)藝術(shù),而《電力電子技術(shù)》這門(mén)課程的教學(xué),就是需要極高造詣方能領(lǐng)悟的藝術(shù)。想要上好這門(mén)課,真正地培養(yǎng)出對(duì)社會(huì)發(fā)展有用的實(shí)力應(yīng)用型人才,就必須認(rèn)真地、反復(fù)不斷地研究教學(xué)內(nèi)容及教學(xué)方法手段。希望通過(guò)教學(xué)內(nèi)容的改革,能夠真正培養(yǎng)出專業(yè)基礎(chǔ)知識(shí)清晰扎實(shí)、創(chuàng)新能力過(guò)硬以及擁有出眾工程實(shí)踐能力的應(yīng)用型人才,為社會(huì)主義社會(huì)建設(shè)貢獻(xiàn)力量。
作者:羅瑞鴻 單位:河池學(xué)院物理與機(jī)電工程學(xué)院
參考文獻(xiàn):
[1]陶俊珍.“電力電子技術(shù)”教學(xué)內(nèi)容更新例析[J].中國(guó)電力教育,2011,(09):160,166.
[2]李旭春,王春鳳.創(chuàng)新實(shí)踐教學(xué),提高電力電子技術(shù)基礎(chǔ)課程教學(xué)效果[J].實(shí)驗(yàn)技術(shù)與管理,2012,29(07):11-13.
[3]王卓,王強(qiáng),曹晶人等.“電力電子技術(shù)”課程教學(xué)改革探討與實(shí)踐[J].中國(guó)電力教育,2013,(11):37-38.
關(guān)鍵詞:電力電子技術(shù);教學(xué)方法;改進(jìn)方案
凡是需要電源,或者需要運(yùn)動(dòng)并對(duì)運(yùn)動(dòng)進(jìn)行控制的場(chǎng)合,都離不開(kāi)電力電子技術(shù)??梢哉f(shuō),現(xiàn)在已經(jīng)很難找到一個(gè)完全不使用電力電子技術(shù)的工科領(lǐng)域。目前很多高校的工科專業(yè)都開(kāi)設(shè)了電力電子技術(shù)這門(mén)課程。電力電子作為一項(xiàng)新興的交叉學(xué)科要怎樣與各相關(guān)專業(yè)的教學(xué)體系融合是一個(gè)仍需進(jìn)一步探索的問(wèn)題。目前,對(duì)于該課程,學(xué)生大都是通過(guò)課堂上教師的講述來(lái)進(jìn)行學(xué)習(xí),因而教學(xué)的效果很大程度上決定了學(xué)生對(duì)于該門(mén)課程的掌握水平。要是教學(xué)質(zhì)量或者教學(xué)方式跟不上時(shí)代的要求,就會(huì)嚴(yán)重影響學(xué)生的就業(yè)以及就業(yè)后的發(fā)展。因而,我們有必要在教學(xué)過(guò)程中主動(dòng)發(fā)現(xiàn)問(wèn)題并盡力改進(jìn)。
一、電力電子技術(shù)教學(xué)中存在的問(wèn)題
1.課程教學(xué)內(nèi)容針對(duì)性不強(qiáng)
當(dāng)前高校電力電子技術(shù)的教學(xué),基本不能滿足現(xiàn)代企業(yè)對(duì)人才教育的要求。這其中既有教材編排的原因,也有教師自身的原因。電力電子技術(shù)教材數(shù)量眾多,堪稱經(jīng)典的也為數(shù)不少,但是很少有根據(jù)不同專業(yè)編排的有針對(duì)性的教材,通常的教材都是大而全,這給不同專業(yè)教學(xué)內(nèi)容的取舍造成了一定的干擾。另一方面,由于任課教師本身對(duì)于電力電子技術(shù)在各專業(yè)的應(yīng)用掌握不夠全面,很難根據(jù)專業(yè)要求以及企業(yè)需求安排適合的教學(xué)內(nèi)容,大多教師按照教材的編排從頭講到尾,學(xué)生不堪重負(fù),苦不堪言,從而大大影響了學(xué)習(xí)效果。
2.教學(xué)課時(shí)緊,教學(xué)內(nèi)容多
大部分高校電力電子技術(shù)課程安排的學(xué)時(shí)不高于48個(gè)(含實(shí)驗(yàn)),且有逐漸壓縮之勢(shì)。以筆者所在學(xué)校為例,自動(dòng)化專業(yè)卓越班課時(shí)設(shè)置為48個(gè)(含實(shí)驗(yàn)12個(gè)),汽車工業(yè)專業(yè)產(chǎn)業(yè)班課時(shí)設(shè)置36個(gè)(含實(shí)驗(yàn)6個(gè))。但電力電子技術(shù)課程的內(nèi)容,總共10章,其中電力電子器件、四大類變換電路以及PWM控制技術(shù)都是非講不可的重點(diǎn)內(nèi)容。在不充裕課時(shí)內(nèi)怎樣兼顧教學(xué)的進(jìn)度和教學(xué)的質(zhì)量,這是大多數(shù)任課教師都在努力摸索的問(wèn)題。
3.學(xué)生自主學(xué)習(xí)積極性不高
電力電子技術(shù)課程涉及的理論知識(shí)枯燥而又繁雜,讓很多學(xué)生對(duì)其心有余悸從而興趣乏乏,甚至有的學(xué)生因此對(duì)該課程產(chǎn)生抵觸情緒。在高校的教學(xué)中,尤其是工科的專業(yè)課程學(xué)習(xí)中,學(xué)生大多數(shù)是被動(dòng)接受知識(shí),很少積極自主地進(jìn)行學(xué)習(xí),這也是高校工科專業(yè)教學(xué)面臨的一個(gè)通病。
二、電力電子技術(shù)教學(xué)的幾點(diǎn)改進(jìn)方案
1.注重各課程間的交叉學(xué)習(xí)
當(dāng)今各個(gè)行業(yè)之間都不是孤立存在的,因此學(xué)生需要掌握多門(mén)學(xué)科,才能更好地適應(yīng)社會(huì)。電力電子技術(shù)的教學(xué)也是一樣的,電力電子技術(shù)包含的范圍較廣,它和很多其他的學(xué)科是緊密關(guān)聯(lián)的,在電力電子的教學(xué)過(guò)程中,把其他的課程和電力電子技術(shù)這門(mén)課程結(jié)合起來(lái)一起學(xué)習(xí),這樣更能起到事半功倍的效果。比如:可以將信息電力技術(shù)中的器件和電力電子技術(shù)中的器件進(jìn)行對(duì)比學(xué)習(xí),可以將電力電子中涉及的控制理論和方法和自動(dòng)控制原理中學(xué)習(xí)的控制思路和方法進(jìn)行對(duì)比學(xué)習(xí),還可以將傳統(tǒng)電力設(shè)備和電力電子設(shè)備進(jìn)行對(duì)比學(xué)習(xí),等等。
2.制訂符合需求的教學(xué)方案
要根據(jù)不同的專業(yè)要求制訂不同的教學(xué)方案,還要參考企業(yè)對(duì)人才的需求合理修正教學(xué)方案。不一定書(shū)本上所有的內(nèi)容都要講,很多內(nèi)容更不需要深講,要偏重于學(xué)生以后的工程應(yīng)用。例如:筆者所在高校自動(dòng)化專業(yè)、電氣工程及其自動(dòng)化專業(yè)以及汽車工程專業(yè)都開(kāi)設(shè)了電力電子技術(shù)這門(mén)課程。自動(dòng)化專業(yè)更強(qiáng)調(diào)弱電對(duì)強(qiáng)電的控制,電氣工程及其自動(dòng)化專業(yè)更偏向電力電子在電力系統(tǒng)中的應(yīng)用,而汽車工程專業(yè)主要是為新能源動(dòng)力汽車的研發(fā)打下基礎(chǔ)。而這些專業(yè)中還單獨(dú)分出更加偏重實(shí)踐應(yīng)用的產(chǎn)業(yè)班、卓越班,這些班級(jí)就會(huì)在普通班級(jí)的教學(xué)方案上適當(dāng)壓縮理論學(xué)時(shí),而增加實(shí)踐學(xué)時(shí)。只有摸清需求的教學(xué)方案,才能培養(yǎng)出學(xué)有所長(zhǎng)、學(xué)有所用的人才。
3.改變傳統(tǒng)的教學(xué)方式
由于電力電子技術(shù)課程涉及的理論知識(shí)枯燥而又繁雜,這讓很多學(xué)生對(duì)其心有余悸而興趣缺乏。事實(shí)上,電力電子技術(shù)同時(shí)也是一門(mén)實(shí)用性很強(qiáng)的課程,并不完全適合依照先講解概念,再剖析原理,然后結(jié)合實(shí)際應(yīng)用的傳統(tǒng)教學(xué)模式進(jìn)行,反而更適合采用先引入實(shí)際案例,再對(duì)其工作原理進(jìn)行剖析,最后總結(jié)基本概念的逆向教學(xué)模式。這樣,便能夠從一開(kāi)始就讓學(xué)生感受到電力電子技術(shù)的實(shí)用性,從而最大程度地激發(fā)他們的學(xué)習(xí)興趣。
逆向教學(xué)法和傳統(tǒng)的教學(xué)法不同,它不是由因到果的推導(dǎo),而是由果到因的回溯。在這樣的教學(xué)活動(dòng)中,教師起到的更多的是引導(dǎo)作用,學(xué)生能夠變被動(dòng)地接受為主動(dòng)地學(xué)習(xí)。逆向教學(xué)法在教給學(xué)生新知識(shí)的同時(shí)還培養(yǎng)了學(xué)生分析解決問(wèn)題的能力,理論結(jié)合實(shí)踐的能力,尤其是創(chuàng)新的能力,而這些能力的培養(yǎng)能更好地幫助他們就業(yè)后快速適應(yīng)工作崗位,將知識(shí)轉(zhuǎn)化為生產(chǎn)力。
參考文獻(xiàn):
[1]劉力偉,黃文霞.“電力電子技術(shù)”課程理論實(shí)踐一體化的探討[J].中國(guó)電力教育,2010(13).
論文關(guān)鍵詞:電力電子技術(shù);課程設(shè)計(jì);教學(xué)方法
電力電子技術(shù)始于20世紀(jì)50年代末、60年代初,主要研究電力領(lǐng)域中使用電力電子器件對(duì)電能進(jìn)行高效的變換和控制,是電力、電子、控制三大學(xué)科的交叉學(xué)科。目前,“電力電子技術(shù)”課程已成為我國(guó)高等院校電氣工程與自動(dòng)化類本科專業(yè)最為重要的學(xué)科基礎(chǔ)課之一,教學(xué)內(nèi)容涵蓋電力電子器件、四大類電力變換電路、控制技術(shù)以及電力電子新技術(shù)等多方面知識(shí),理論性和實(shí)用性都非常強(qiáng)。為實(shí)現(xiàn)良好的教學(xué)效果,該課程要求教師能結(jié)合各自學(xué)校的實(shí)際情況合理地設(shè)計(jì)課程,均衡理論和實(shí)驗(yàn)教學(xué)的比例,針對(duì)具體不同的授課內(nèi)容靈活運(yùn)用多種教學(xué)方法和教學(xué)手段,注重激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣,使學(xué)生通過(guò)學(xué)習(xí)掌握相關(guān)的基本概念、基本分析方法等理論知識(shí)并提高他們理論聯(lián)系實(shí)際和分析解決問(wèn)題的實(shí)踐能力。
浙江工業(yè)大學(xué)(以下簡(jiǎn)稱“我?!保半娏﹄娮蛹夹g(shù)”課程是全校電氣工程與自動(dòng)化類本科專業(yè)教學(xué)鏈中一個(gè)承上啟下的重要環(huán)節(jié)。它的前續(xù)課程有“電路原理與實(shí)驗(yàn)”、“模擬電子技術(shù)”、“電機(jī)學(xué)”、“數(shù)字電路與數(shù)字邏輯”、“電氣工程基礎(chǔ)等”,后續(xù)課程有“開(kāi)關(guān)電源設(shè)計(jì)”、“控制電機(jī)及應(yīng)用”、“現(xiàn)代電氣傳動(dòng)控制技術(shù)”、“DSP原理及應(yīng)用”、“畢業(yè)設(shè)計(jì)”等。多年來(lái),我校在不斷學(xué)習(xí)國(guó)內(nèi)外高校教學(xué)經(jīng)驗(yàn)的同時(shí)不斷實(shí)踐,豐富自身的教學(xué)經(jīng)驗(yàn),積極改革創(chuàng)新,追求高質(zhì)量和高水平的教學(xué)。
本文將主要介紹我校多年來(lái)在電力電子技術(shù)本科生教學(xué)方面所取得的一些實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)以及關(guān)于今后如何繼續(xù)提高教學(xué)質(zhì)量和水平的一些設(shè)想。
一、注重建設(shè)教學(xué)團(tuán)隊(duì)和培養(yǎng)青年教師
在整個(gè)教學(xué)過(guò)程中,教師不但是知識(shí)的教授者、教學(xué)活動(dòng)的組織者,同時(shí)還是學(xué)生學(xué)習(xí)效果的評(píng)估者。優(yōu)秀的教師是保證教學(xué)高質(zhì)量和高水平的關(guān)鍵,他們?yōu)槿藥煴?、具有豐富的知識(shí)和經(jīng)驗(yàn)、富有愛(ài)心,能夠激發(fā)學(xué)生求知的熱情,既教會(huì)學(xué)生學(xué)習(xí)方法,又讓學(xué)生掌握科學(xué)知識(shí)。
經(jīng)過(guò)多年的積累,目前我校電力電子技術(shù)本科生教學(xué)團(tuán)隊(duì)已初具規(guī)模,核心成員主要有教授1人、副教授2人、講師2人、實(shí)驗(yàn)員1人。其中具有博士學(xué)位2人,碩士學(xué)位3人。該團(tuán)隊(duì)每年都會(huì)承擔(dān)全校3個(gè)電氣工程與自動(dòng)化類本科專業(yè)(電氣工程及其自動(dòng)化專業(yè)、自動(dòng)化專業(yè)和電氣工程及其自動(dòng)化教育專業(yè))約6~8個(gè)班的電力電子技術(shù)教學(xué)工作。為保證全校范圍內(nèi)該課程教學(xué)內(nèi)容與質(zhì)量的一致性,各授課教師按統(tǒng)一的教學(xué)大綱分專業(yè)分班級(jí)進(jìn)行教學(xué),期末所有選課的學(xué)生參加全校統(tǒng)一的考試。不同專業(yè)、不同班級(jí)的學(xué)生呈現(xiàn)出來(lái)的特點(diǎn)也各不相同。在學(xué)內(nèi)容的前提下,各教師遵循以學(xué)生為本的原則采取靈活恰當(dāng)?shù)慕虒W(xué)方法進(jìn)行針對(duì)性授課,確保達(dá)到良好的教學(xué)效果。
我校電力電子技術(shù)本科生教學(xué)團(tuán)隊(duì)自組建以來(lái)一直定期召開(kāi)會(huì)議討論并解決教學(xué)中遇到的問(wèn)題,交流并總結(jié)教學(xué)經(jīng)驗(yàn),共同開(kāi)展教學(xué)和科研課題項(xiàng)目,促進(jìn)各成員教師特別是青年教師在業(yè)務(wù)上的進(jìn)步。在培養(yǎng)教學(xué)新生力量上,該教學(xué)團(tuán)隊(duì)引入青年教師導(dǎo)師制度,由多位(副)教授級(jí)的教師擔(dān)任指導(dǎo)教師,對(duì)經(jīng)驗(yàn)尚淺的青年教師進(jìn)行全程、全方位的培訓(xùn),包括寫(xiě)教案、制作PPT課件、課堂試講、實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)、批改作業(yè)、學(xué)生答疑、擬考試卷、指導(dǎo)畢業(yè)設(shè)計(jì)等。每個(gè)階段,指導(dǎo)教師都會(huì)對(duì)青年教師的表現(xiàn)做出中肯的評(píng)價(jià),幫助他們盡快熟悉業(yè)務(wù)、提高水平。在整個(gè)團(tuán)隊(duì)的關(guān)心下,青年教師成長(zhǎng)很快,在由學(xué)院組織的學(xué)評(píng)教和教學(xué)技能比賽中都取得了良好的成績(jī)。
二、完善適合學(xué)校實(shí)際情況的課程設(shè)計(jì)
“電力電子技術(shù)”是一門(mén)理論性、實(shí)用性都很強(qiáng)的課程,課程內(nèi)容量多且面廣,合理分配理論教學(xué)和實(shí)驗(yàn)教學(xué)的比例就顯得非常重要。結(jié)合學(xué)校的實(shí)際情況,我校電力電子技術(shù)本科生教學(xué)團(tuán)隊(duì)為電氣工程與自動(dòng)化類相關(guān)的3個(gè)本科專業(yè)制訂了統(tǒng)一的教學(xué)大綱?!半娏﹄娮蛹夹g(shù)”課程總共安排了64學(xué)時(shí),其中,理論教學(xué)48學(xué)時(shí)、實(shí)驗(yàn)教學(xué)16學(xué)時(shí),在注重教授學(xué)生基本概念和基本分析方法等理論知識(shí)的同時(shí)也同樣注重培養(yǎng)學(xué)生理論聯(lián)系實(shí)際和分析解決問(wèn)題的實(shí)踐能力。與大多數(shù)國(guó)內(nèi)高校接軌,教材主要選用普通高等教育“十一五”國(guó)家級(jí)規(guī)劃教材、普通高等教育電氣工程與自動(dòng)化類“十一五”規(guī)劃教材——機(jī)械工業(yè)出版社出版的《電力電子技術(shù)》最新版本和學(xué)校自編的《電力電子技術(shù)實(shí)驗(yàn)用書(shū)》,實(shí)驗(yàn)裝置采用求是公司生產(chǎn)的MCL型電力電子及電力傳動(dòng)教學(xué)實(shí)驗(yàn)臺(tái)。所選教材《電力電子技術(shù)》第5版本一共有10個(gè)章節(jié),僅48學(xué)時(shí)的理論課不可能也沒(méi)必要面面俱到講授教材中的所有內(nèi)容。因此,教學(xué)團(tuán)隊(duì)進(jìn)一步對(duì)這10章的教學(xué)內(nèi)容劃分了主次,對(duì)電力電子器件、電力電子器件應(yīng)用的共性問(wèn)題、整流電路、直流-直流變流電路這4個(gè)章節(jié)做重點(diǎn)教學(xué),對(duì)其余的6個(gè)章節(jié)做次重點(diǎn)教學(xué)。16學(xué)時(shí)的實(shí)驗(yàn)課要求完成5個(gè)實(shí)驗(yàn)的教學(xué),內(nèi)容涉及各主要電力電子器件及其驅(qū)動(dòng)電路、晶閘管可控整流電路、PWM直流斬波電路分析及測(cè)試和開(kāi)關(guān)電源分析及測(cè)試,進(jìn)度與理論課的相關(guān)內(nèi)容同步,確保學(xué)生能在第一時(shí)間把所學(xué)的理論知識(shí)和實(shí)際聯(lián)系起來(lái)。教學(xué)團(tuán)隊(duì)在教學(xué)內(nèi)容和學(xué)生學(xué)習(xí)效果考評(píng)兩方面同時(shí)做到了對(duì)理論與實(shí)踐的兼顧,規(guī)定學(xué)生學(xué)習(xí)該課程所得總成績(jī)由以下三部分組成,即期末理論考試成績(jī)占70%、平時(shí)實(shí)驗(yàn)成績(jī)占10%、課堂表現(xiàn)及課后作業(yè)成績(jī)占20%。
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三、以學(xué)生為本的教學(xué)活動(dòng)實(shí)踐
在具體實(shí)施電力電子教學(xué)的過(guò)程中,教師激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣,創(chuàng)造良好的互動(dòng)教學(xué)氛圍是非常重要的。這就需要教師以學(xué)生為本結(jié)合具體的授課內(nèi)容靈活運(yùn)用多種教學(xué)方法和教學(xué)手段。
我?!半娏﹄娮蛹夹g(shù)”是“電路原理與實(shí)驗(yàn)”等課程的后續(xù)課程,理論性很強(qiáng)。在教授該課程新知識(shí)點(diǎn)時(shí),若涉及到相關(guān)前續(xù)課程重要的舊知識(shí)點(diǎn),教師會(huì)采用先溫故后知新的教學(xué)方法,通過(guò)學(xué)生回答問(wèn)題的方式復(fù)習(xí)舊知識(shí)點(diǎn),由淺入深幫助學(xué)生進(jìn)入狀態(tài)以便教授新知識(shí)點(diǎn)。比如,在講述變壓器漏感對(duì)整流電路的影響這一節(jié)內(nèi)容的最開(kāi)始,先溫習(xí)理想變壓器的特性和非理想變壓器的等效電路模型,再把簡(jiǎn)化后的非理想變壓器等效電路模型代入到已學(xué)的整流電路中,然后進(jìn)入正題——分析電路的工作原理。教師在講授電路工作原理時(shí),會(huì)一再?gòu)?qiáng)調(diào)電力電子器件的開(kāi)關(guān)工作狀態(tài)和電力電子電路的分段線性分析方法這兩個(gè)貫穿整個(gè)課程始終的基本概念和基本方法,并現(xiàn)場(chǎng)指導(dǎo)學(xué)生獨(dú)立完成一部分電路的分析工作,通過(guò)加強(qiáng)學(xué)生的參與感來(lái)促使他們更積極地把外在的基本知識(shí)點(diǎn)轉(zhuǎn)化為內(nèi)在的電路分析能力。
在傳統(tǒng)的口頭講授過(guò)程中,教師會(huì)適當(dāng)?shù)亟柚办o動(dòng)相宜”的PPT課件、具體的實(shí)物教具和靈活的板書(shū)等來(lái)提高“電力電子技術(shù)”課程的理論教學(xué)效果。此外,教師還會(huì)適當(dāng)?shù)財(cái)U(kuò)充一些教科書(shū)以外的電力電子技術(shù)內(nèi)容,如仿真技術(shù)等。教師利用仿真軟件PSPICE、MATLAB等在課堂上虛擬地實(shí)時(shí)演示電路更真實(shí)的工作過(guò)程,既拓展了學(xué)生的視野又能很形象地解說(shuō)課程中的知識(shí)難點(diǎn),如三相半波可控整流電路中晶閘管的正向耐壓?jiǎn)栴}。電力電子器件的封裝材料及形式多種多樣,性能也不盡相同。為了讓學(xué)生更真實(shí)、更立體地認(rèn)識(shí)電力電子器件,教師除了展示器件照片外還會(huì)提供一些器件的樣品讓學(xué)生親身接觸。關(guān)于教材中重要公式的推導(dǎo),教師會(huì)采用PPT課件與板書(shū)相結(jié)合的方式幫助學(xué)生更容易理解和掌握。
“電力電子技術(shù)”課程包含很多基本概念,在講述時(shí)教師會(huì)根據(jù)聽(tīng)課學(xué)生的實(shí)際英語(yǔ)能力,有意識(shí)地就專業(yè)術(shù)語(yǔ)部分進(jìn)行中英文雙語(yǔ)教學(xué)。這不但能增強(qiáng)學(xué)生的專業(yè)英語(yǔ)水平,而且還可以提高學(xué)生使用中英文關(guān)鍵詞檢索科技文獻(xiàn)的能力,為該課程的后續(xù)課程特別是“畢業(yè)設(shè)計(jì)”的教學(xué)打下良好的基礎(chǔ)。
在“電力電子技術(shù)”的理論教學(xué)過(guò)程中,強(qiáng)調(diào)電力電子技術(shù)對(duì)國(guó)計(jì)民生的重要性是非常必要的。比如,在舉例說(shuō)明電力電子技術(shù)的實(shí)際應(yīng)用時(shí),教師會(huì)盡量多舉些與學(xué)生日常生活以及當(dāng)前社會(huì)熱點(diǎn)相關(guān)的例子(如手機(jī)電池充電器、筆記本電腦電源適配器、未來(lái)的“光源之星”LED照明、節(jié)能環(huán)保的電動(dòng)汽車等)。先拋磚引玉讓學(xué)生有些感性的認(rèn)識(shí),再通過(guò)啟發(fā)性的提問(wèn)鼓勵(lì)學(xué)生積極地去發(fā)現(xiàn)身邊所遇到的科學(xué)技術(shù)。在增加學(xué)生學(xué)習(xí)興趣的同時(shí),提高學(xué)生對(duì)該課程的重視程度。
“電力電子技術(shù)”是一門(mén)理論性和實(shí)踐性都很強(qiáng)的課程。為了更好地銜接理論知識(shí)和實(shí)驗(yàn)內(nèi)容,教師在課堂上除了提供電力電子電路的理想波形圖,還會(huì)提供一些電力電子電路的實(shí)際波形圖,讓學(xué)生自己去發(fā)現(xiàn)和思考它們之間的異同。用一連串的疑問(wèn)激發(fā)起學(xué)生的強(qiáng)烈求知欲,令他們更主動(dòng)地去預(yù)習(xí)實(shí)驗(yàn),更認(rèn)真地進(jìn)行實(shí)驗(yàn),并且更努力地去嘗試著尋找答案。比如,反激式電路在電流斷續(xù)工作模式下,由教科書(shū)提供的開(kāi)關(guān)管S兩端電壓的理想波形和在實(shí)驗(yàn)中用示波器觀察到的S兩端電壓的實(shí)際波形在S關(guān)斷的部分是有很大差別的。在理論課堂上,當(dāng)教師同時(shí)給出理論和實(shí)驗(yàn)波形圖加以對(duì)照時(shí),學(xué)生表現(xiàn)出極大的興趣,躍躍欲試地去尋找實(shí)際電路中S兩端電壓在S關(guān)斷時(shí)刻出現(xiàn)阻尼振蕩現(xiàn)象的原因。此時(shí),教師正好因勢(shì)利導(dǎo),鼓勵(lì)他們認(rèn)真地去完成相關(guān)的實(shí)驗(yàn),通過(guò)實(shí)驗(yàn)再結(jié)合已學(xué)理論知識(shí)自主地找出答案。實(shí)踐結(jié)果表明該教學(xué)效果很好。
四、關(guān)于今后教學(xué)的一些設(shè)想
電力電子技術(shù)的發(fā)展日新月異,關(guān)于“電力電子技術(shù)”的教學(xué)也需要與時(shí)俱進(jìn),緊跟潮流,與社會(huì)接軌。目前,在我校采用全英文教學(xué)電力電子技術(shù)的條件還不夠成熟。但是,教師可采用循序漸進(jìn)的方法,從目前以中文為主的雙語(yǔ)授課,到中英文各半的雙語(yǔ)授課,再到以英文為主的雙語(yǔ)授課,最后過(guò)渡到全英文授課。目前,最適合我校的辦法是課程的重要章節(jié)主要采用中文教學(xué),務(wù)必讓學(xué)生掌握必要的基本知識(shí);而次重要章節(jié)則可主要采用英文教學(xué),這對(duì)擴(kuò)展學(xué)生視野很有利。
層出不窮的電力電子新技術(shù)不斷豐富著“電力電子技術(shù)”的教學(xué)內(nèi)容。全面而系統(tǒng)的“電力電子技術(shù)”教學(xué)是無(wú)法僅通過(guò)一門(mén)課程來(lái)完成的,但它可以通過(guò)一系列課程來(lái)不斷深化。在現(xiàn)有“電力電子技術(shù)”課程的基礎(chǔ)上,按社會(huì)就業(yè)的需求配套完善其后續(xù)課程。除了強(qiáng)化這些課程之間的內(nèi)在聯(lián)系、完善整個(gè)教學(xué)鏈,教師還應(yīng)多鼓勵(lì)優(yōu)秀的學(xué)生積極參加各類電子設(shè)計(jì)競(jìng)賽、申請(qǐng)由學(xué)院提供的建龍基金等,在教師指導(dǎo)下開(kāi)展一些與電力電子技術(shù)相關(guān)的小課題。通過(guò)一系列課程的學(xué)習(xí)和科研課題的參與,學(xué)生能更深入地了解和掌握電力電子技術(shù),對(duì)他們今后從事與電力電子技術(shù)相關(guān)的工作具有積極的意義。
關(guān)鍵詞:Saber;電力電子技術(shù);課堂教學(xué)
作者簡(jiǎn)介:丁新平(1975-),男,甘肅定西人,青島理工大學(xué)自動(dòng)化工程學(xué)院,副教授;馬淋淋(1979-),男,黑龍江黑河人,青島理工大學(xué)自動(dòng)化工程學(xué)院,講師。(山東 青島 266520)
中圖分類號(hào):G642.0 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼:A 文章編號(hào):1007-0079(2014)06-0053-02
隨著半導(dǎo)體器件技術(shù)的日益成熟和數(shù)字控制技術(shù)(Digital Signal Control)的飛速發(fā)展。電力電子技術(shù)在國(guó)民經(jīng)濟(jì)和工業(yè)生產(chǎn)中的地位越來(lái)越突出:節(jié)能減排的很大一部分比重都是通過(guò)以電力電子技術(shù)為核心的變頻調(diào)速、高效節(jié)能燈具等電力電子節(jié)能產(chǎn)品完成。在國(guó)家大力發(fā)展的新能源利用以及分布式發(fā)電等領(lǐng)域,電力電子技術(shù)也是大有用武之地,作用越來(lái)越明顯。同時(shí),電力電子技術(shù)人才供不應(yīng)求,國(guó)家需要大量電力電子技術(shù)的應(yīng)用型人才。
本科教學(xué)中,對(duì)電力電子技術(shù)的要求越來(lái)越高。而電力電子技術(shù)教學(xué)中存在的主要問(wèn)題是該門(mén)功課屬于理論和實(shí)踐結(jié)合性非常強(qiáng)的課程,任何一個(gè)環(huán)節(jié)出現(xiàn)問(wèn)題都會(huì)影響到學(xué)習(xí)效果。高校中電力電子技術(shù)課堂教學(xué)主要以理論講解為主,在教學(xué)過(guò)程中配以部分典型電路的實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證等實(shí)踐教學(xué)。而實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目的完全封閉性(考慮到學(xué)生安全性等原因)造成了學(xué)生在學(xué)習(xí)過(guò)程中的盲目性和迷茫感。學(xué)生很難把課堂所學(xué)理論知識(shí)和實(shí)際應(yīng)用項(xiàng)目聯(lián)系起來(lái)。筆者調(diào)研后發(fā)現(xiàn),學(xué)生由于缺乏對(duì)理論知識(shí)相對(duì)應(yīng)實(shí)踐環(huán)節(jié)的感性認(rèn)識(shí),學(xué)習(xí)的主動(dòng)性和積極性不高。學(xué)生最主要的迷茫感是——學(xué)習(xí)的電力電子電路能用到什么地方?怎么去用?成天講的電力電子器件在實(shí)際中到底如何控制?這些問(wèn)題在傳統(tǒng)課堂教學(xué)中得不到有效解決,久而久之,學(xué)生就喪失了學(xué)習(xí)的積極性。單純?yōu)榱朔謹(jǐn)?shù)的學(xué)習(xí)使得教師教得費(fèi)勁,學(xué)生學(xué)得沒(méi)勁。
Saber仿真軟件是一款專門(mén)針對(duì)電力電子學(xué)而開(kāi)發(fā)的仿真軟件,其主要應(yīng)用于科研人員對(duì)新型拓?fù)潆娐返尿?yàn)證上,為實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證提供相關(guān)參數(shù)和對(duì)新電路的有效性進(jìn)行驗(yàn)證。[1,2]先有很多仿真軟件都是把物理特性用數(shù)學(xué)模型表示出來(lái),然后在數(shù)學(xué)模型的基礎(chǔ)上進(jìn)行仿真。這些仿真電路和實(shí)際硬件電路相差較多,更不能給人帶來(lái)更直觀的硬件電路設(shè)計(jì)指導(dǎo)作用。Saber仿真軟件最大的優(yōu)點(diǎn)是“硬件化”仿真思想的植入,其在仿真時(shí)能夠完整還原真實(shí)系統(tǒng),而不是用數(shù)學(xué)模型來(lái)代替系統(tǒng)特性進(jìn)行設(shè)計(jì)研究。Saber仿真軟件應(yīng)用在電力電子技術(shù)課堂教學(xué)中將解決目前在學(xué)習(xí)過(guò)程中困擾學(xué)生的主要難題。
第一,增加學(xué)生的成就感,進(jìn)而培養(yǎng)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。很多時(shí)候,學(xué)生在接觸到一門(mén)新課的時(shí)候,都會(huì)有一個(gè)過(guò)程:滿懷信心和好奇地去了解和學(xué)習(xí)感性認(rèn)識(shí)和理論入門(mén)主動(dòng)(或被動(dòng))學(xué)習(xí)考試。在一門(mén)課程學(xué)習(xí)過(guò)程中,起關(guān)鍵作用的是感性認(rèn)識(shí)和理論入門(mén)階段,如果此時(shí)能有真實(shí)的應(yīng)用電路來(lái)入門(mén),其必然的結(jié)果將是學(xué)生主動(dòng)和有興趣去學(xué)習(xí),效果將不言而喻。Saber軟件的“硬件化設(shè)計(jì)”給人以電力電子電路的真實(shí)感,解決了學(xué)生學(xué)習(xí)過(guò)程中由于理論公式推導(dǎo)而造成的“實(shí)際電路和理論分析對(duì)不上號(hào)”的困境,能夠起到“感性認(rèn)識(shí)電路仿真出結(jié)果學(xué)習(xí)成就感學(xué)習(xí)興趣”的良性循環(huán)。
第二,培養(yǎng)學(xué)生的主動(dòng)思考能力。一改傳統(tǒng)教學(xué)中課堂上教師枯燥地講和學(xué)生被動(dòng)聽(tīng)的教學(xué)模式,變被動(dòng)聽(tīng)課為主動(dòng)參與設(shè)計(jì)電路,通過(guò)在仿真軟件上自己搭建電路及設(shè)計(jì)閉環(huán)控制器,培養(yǎng)了學(xué)生主動(dòng)思考問(wèn)題的能力。
第三,在課堂教學(xué)中,引入硬件仿真電路的現(xiàn)場(chǎng)演示,增加電路的直觀和感性認(rèn)識(shí)。通過(guò)仿真電路對(duì)電力電子電路工作原理和工作模式的驗(yàn)證和演示,現(xiàn)場(chǎng)用“硬件電路”驗(yàn)證了理論分析的結(jié)果,加深了學(xué)生對(duì)所學(xué)電力電子電路知識(shí)的認(rèn)識(shí)和掌握。
第四,實(shí)驗(yàn)前認(rèn)識(shí)電路工作原理,驗(yàn)證各部分實(shí)驗(yàn)波形,為知識(shí)點(diǎn)的更好掌握和實(shí)驗(yàn)的順利進(jìn)行做前期準(zhǔn)備工作。有些論文介紹計(jì)算機(jī)仿真軟件能夠部分或者全部代替實(shí)驗(yàn)教學(xué),[3]筆者持否定觀點(diǎn)。仿真軟件無(wú)外乎是理論知識(shí)的驗(yàn)證,其根本代替不了實(shí)驗(yàn)對(duì)學(xué)生實(shí)踐動(dòng)手能力的鍛煉。筆者認(rèn)為要學(xué)好學(xué)通“電力電子技術(shù)”這門(mén)課程,不但要保留電力電子實(shí)驗(yàn),還應(yīng)該增加相關(guān)課程創(chuàng)新項(xiàng)目等實(shí)踐活動(dòng)來(lái)增加學(xué)生在實(shí)際設(shè)計(jì)中對(duì)理論知識(shí)的加強(qiáng)和融會(huì)貫通。
一、典型電力電子電路工作原理介紹
幾乎所有的電力電子電路都可以用Saber軟件實(shí)現(xiàn)仿真,其中包括各種電能轉(zhuǎn)換電路:AC-DC,DC-DC,DC-AC,以及AC-AC電路。在現(xiàn)代電力電子技術(shù)里面頗具代表性的幾種典型電路有:應(yīng)用于開(kāi)關(guān)電源中的DC-DC斬波電路之Boost /Buck/Buck-boost電路;廣泛應(yīng)用于節(jié)能減排中,作為變頻調(diào)速系統(tǒng)主要能量轉(zhuǎn)換環(huán)節(jié)的電壓源全橋逆變電路(VSI);大功率場(chǎng)合應(yīng)用較廣的可控整流電路。限于篇幅限制,本文主要以Boost電路和電壓源逆變器為例進(jìn)行闡述。
作為應(yīng)用較廣的電路之一,Boost電路能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)輸入電壓的任意升壓功能,通過(guò)控制開(kāi)關(guān)管的占空比能夠控制輸出電壓的大小。在閉環(huán)控制器的作用下,該電路能夠抑制輸入電壓擾動(dòng)和負(fù)載擾動(dòng)對(duì)系統(tǒng)的影響,保持恒定的輸出電壓。Boost電路除了應(yīng)用于開(kāi)關(guān)電源DC-DC中外,主要應(yīng)用在PFC電路實(shí)現(xiàn)功率因數(shù)的校正。同時(shí),在新能源能量轉(zhuǎn)換電路中,其可以作為前級(jí)電路以實(shí)現(xiàn)MPPT(Maximum Power Point Tracking)調(diào)整功能,在實(shí)現(xiàn)光伏模塊和燃料電池等新型能源的最大功率輸出的基礎(chǔ)上,實(shí)現(xiàn)對(duì)輸入電壓的升壓功能。圖1所示為Boost電路在光伏電池發(fā)電中實(shí)現(xiàn)MPPT和升壓功能的原理圖。圖2為實(shí)現(xiàn)PFC功能的Boost電路,能夠?qū)崿F(xiàn)較高的功率因數(shù),減少了開(kāi)關(guān)電源對(duì)電網(wǎng)的影響,并得到相對(duì)穩(wěn)定的直流電壓。
圖3為應(yīng)用廣泛的變頻器主電路圖,電網(wǎng)輸入,經(jīng)過(guò)二極管不控整流得到6脈波波動(dòng)的直流電,再通過(guò)電壓源逆變器實(shí)現(xiàn)DC-AC轉(zhuǎn)換,得到所需的可控交流電(CVCF或者VVVF),實(shí)現(xiàn)電機(jī)的變頻調(diào)速功能。全橋電壓源逆變器控制可以采用比較簡(jiǎn)單的SPWM控制或者SVPWM方法實(shí)現(xiàn)。
二、Saber軟件在電力電子典型電路中的應(yīng)用
1.課堂授課中的應(yīng)用
Saber軟件應(yīng)用到課堂教學(xué)中,可以增加上課時(shí)學(xué)生的參與性和理論知識(shí)驗(yàn)證的直觀性。為枯燥的課堂教學(xué)帶來(lái)生機(jī),具體例子為:在講授DC-DC斬波電路時(shí),必須要講明白兩個(gè)前提(概念):一是穩(wěn)態(tài)的概念,二是電感的伏秒平衡(電容的安秒平衡)法則。在此基礎(chǔ)上,所有的變換電路都可以解釋并推導(dǎo)出來(lái)。在講到這兩個(gè)概念的時(shí)候,學(xué)生很難理解透徹,大多數(shù)情況下學(xué)生都是一知半解的狀態(tài),這時(shí)能夠利用Saber軟件進(jìn)行說(shuō)明則會(huì)起到事半功倍的效果。在電路啟動(dòng)階段,此時(shí)電感電流從零開(kāi)始上升,然后振蕩幾個(gè)周期,最后進(jìn)入穩(wěn)態(tài)階段,具體如圖4所示。穩(wěn)態(tài)狀態(tài)最關(guān)鍵的現(xiàn)象是:每個(gè)開(kāi)關(guān)周期,電感電流的上升變化量和下降變化量保持相等,通過(guò)電感公式VL=Ldi/dt可以推導(dǎo)出電感的伏秒平衡法則。用該法則可以推導(dǎo)出幾乎所有DC-DC斬波電路輸出-輸入電壓關(guān)系。用該仿真軟件直觀驗(yàn)證和理論推導(dǎo)相結(jié)合教學(xué)效果非常好。
在講不同DC-DC電路輸出-輸入電壓關(guān)系時(shí),推導(dǎo)的公式可以直接用Saber仿真軟件驗(yàn)證,具體如圖5所示,Vout=(1/(1-D)Vg=12/0.6=20V。圖5直觀顯示出兩個(gè)關(guān)鍵現(xiàn)象:一是讓學(xué)生知道了開(kāi)關(guān)管是如何驅(qū)動(dòng)的;二是輸出-輸入電壓增益的驗(yàn)證。DC-DC斬波電路另一個(gè)比較關(guān)鍵的概念是電路的連續(xù)工作模式(CCM)和斷續(xù)工作模式(DCM)。通過(guò)仿真軟件能夠非常直觀地呈現(xiàn)給學(xué)生,當(dāng)電感電流較大的時(shí)候,電路工作在連續(xù)工作模式(CCM)下;當(dāng)電感電流變小到在一個(gè)開(kāi)關(guān)周期里面有部分時(shí)段電感電流等于零,此即進(jìn)入了斷續(xù)工作模式(DCM)。具體仿真演示結(jié)果如圖6所示。
在講到其他電力電子電路時(shí),Saber仿真軟件在講課中的直觀性優(yōu)勢(shì)也非常明顯,譬如以電壓源逆變器為例,其交流輸出電壓頻率和幅值受調(diào)制波的控制而變化。最直觀的講解如圖7仿真所示,圖7上半部分為調(diào)制因子M的波形,可以控制交流輸出電壓的大小,也就是說(shuō)輸出交流電的頻率和調(diào)制信號(hào)頻率相同,而幅值和調(diào)制信號(hào)幅值成正比。通過(guò)上下兩部分仿真圖的比較,非常直觀地看出逆變器輸出電壓和調(diào)制信號(hào)之間的關(guān)系。
2.課后設(shè)計(jì)電路時(shí)的應(yīng)用
Saber仿真軟件還可以作為課后設(shè)計(jì)電路參數(shù)和閉環(huán)控制器的主要依據(jù)。工業(yè)應(yīng)用中,絕大部分產(chǎn)品都是工作在閉環(huán)控制方式下,以達(dá)到抑制輸入擾動(dòng)和負(fù)載擾動(dòng)、最后輸出穩(wěn)定的直流電壓。在主電路參數(shù)(L,C)選型和閉環(huán)控制器設(shè)計(jì)上,Sabrer軟件起到指導(dǎo)和驗(yàn)證的作用。在控制器參數(shù)設(shè)計(jì)完畢后,可以通過(guò)Saber仿真軟件進(jìn)行初期驗(yàn)證,對(duì)參數(shù)進(jìn)行優(yōu)化和微調(diào)以得到最優(yōu)的控制參數(shù)。圖8所示是Boost變換器在閉環(huán)控制器的作用下進(jìn)行的負(fù)載擾動(dòng)和輸入擾動(dòng)仿真驗(yàn)證,由圖可以看到在PI閉環(huán)控制器的作用下,系統(tǒng)具有抑制負(fù)載擾動(dòng)和輸入電壓擾動(dòng)的能力,輸出電壓Vout很少受兩種擾動(dòng)的影響。
三、結(jié)論
本文研究了Saber仿真軟件在“電力電子技術(shù)”教學(xué)中的應(yīng)用。在教學(xué)中通過(guò)引入Saber軟件使得課堂教學(xué)生動(dòng)直觀,一改傳統(tǒng)教學(xué)中的死板和枯燥。以“電力電子技術(shù)”課程里的幾種典型電路為例,詳細(xì)地說(shuō)明了如何有效地應(yīng)用Saber軟件輔助傳統(tǒng)課堂教學(xué)以收到直觀生動(dòng)和事半功倍的效果。
參考文獻(xiàn):
[1]李艷林,宋海良,陳凱,等.基于saber的電壓源仿真設(shè)計(jì)[J].科技信息,2012,(33):30-31.
電力電子技術(shù)是一個(gè)以功率半導(dǎo)體器件、電路技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)、現(xiàn)代控制技術(shù)為支撐的技術(shù)平臺(tái)。經(jīng)過(guò)50年的發(fā)展歷程,它在傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)設(shè)備發(fā)行、電能質(zhì)量控制、新能源開(kāi)發(fā)和民用產(chǎn)品等方面得到了越來(lái)越廣泛的應(yīng)用。最成功地應(yīng)用于電力系統(tǒng)的大功率電力電子技術(shù)是直流輸電(HVDC)。自20世紀(jì)80年代,柔流輸電(FACTS)概念被提出后,電力電子技術(shù)在電力系統(tǒng)中的應(yīng)用研究得到了極大的關(guān)注,多種設(shè)備相繼出現(xiàn)。本文介紹了電力電子技術(shù)在發(fā)電環(huán)節(jié)中、輸電環(huán)節(jié)中、在配電環(huán)節(jié)中的應(yīng)用和節(jié)能環(huán)節(jié)的運(yùn)用。
二、電力電子技術(shù)的應(yīng)用
自20世紀(jì)80年代,柔流輸電(FACTS)概念被提出后,電力電子技術(shù)在電力系統(tǒng)中的應(yīng)用研究得到了極大的關(guān)注,多種設(shè)備相繼出現(xiàn)。已有不少文獻(xiàn)介紹和總結(jié)了相關(guān)設(shè)備的基本原理和應(yīng)用現(xiàn)狀。以下按照電力系統(tǒng)的發(fā)電、輸電和配電以及節(jié)電環(huán)節(jié),列舉電力電子技術(shù)的應(yīng)用研究和現(xiàn)狀。
(一)在發(fā)電環(huán)節(jié)中的應(yīng)用
電力系統(tǒng)的發(fā)電環(huán)節(jié)涉及發(fā)電機(jī)組的多種設(shè)備,電力電子技術(shù)的應(yīng)用以改善這些設(shè)備的運(yùn)行特性為主要目的。
1.大型發(fā)電機(jī)的靜止勵(lì)磁控制。靜止勵(lì)磁采用晶閘管整流自并勵(lì)方式,具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、可靠性高及造價(jià)低等優(yōu)點(diǎn),被世界各大電力系統(tǒng)廣泛采用。由于省去了勵(lì)磁機(jī)這個(gè)中間慣性環(huán)節(jié),因而具有其特有的快速性調(diào)節(jié),給先進(jìn)的控制規(guī)律提供了充分發(fā)揮作用并產(chǎn)生良好控制效果的有利條件。
2.水力、風(fēng)力發(fā)電機(jī)的變速恒頻勵(lì)磁。水力發(fā)電的有效功率取決于水頭壓力和流量,當(dāng)水頭的變化幅度較大時(shí)(尤其是抽水蓄能機(jī)組),機(jī)組的最佳轉(zhuǎn)速便隨之發(fā)生變化。風(fēng)力發(fā)電的有效功率與風(fēng)速的三次方成正比,風(fēng)車捕捉最大風(fēng)能的轉(zhuǎn)速隨風(fēng)速而變化。為了獲得最大有效功率,可使機(jī)組變速運(yùn)行,通過(guò)調(diào)整轉(zhuǎn)子勵(lì)磁電流的頻率,使其與轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速疊加后保持定子頻率即輸出頻率恒定。此項(xiàng)應(yīng)用的技術(shù)核心是變頻電源。
3.發(fā)電廠風(fēng)機(jī)水泵的變頻調(diào)速。發(fā)電廠的廠用電率平均為8%,風(fēng)機(jī)水泵耗電量約占火電設(shè)備總耗電量的65%,且運(yùn)行效率低。使用低壓或高壓變頻器,實(shí)施風(fēng)機(jī)水泵的變頻調(diào)速,可以達(dá)到節(jié)能的目的。低壓變頻器技術(shù)已非常成熟,國(guó)內(nèi)外有眾多的生產(chǎn)廠家,并不完整的系列產(chǎn)品,但具備高壓大容量變頻器設(shè)計(jì)和生產(chǎn)能力的企業(yè)不多,國(guó)內(nèi)有不少院校和企業(yè)正抓緊聯(lián)合開(kāi)發(fā)。
(二)電子調(diào)速技術(shù)應(yīng)用
這是國(guó)外電動(dòng)工具最早使用、最普遍使用的一種電子技術(shù),幾乎所有品種都已采用。采用電子調(diào)速,電動(dòng)工具能夠在設(shè)定的速度范圍內(nèi)無(wú)級(jí)變速,特別是在低轉(zhuǎn)速上能夠十分靈便地進(jìn)行工作,從而改善了加工質(zhì)量,增強(qiáng)了使用靈活性。
(三)電子控速技術(shù)應(yīng)用
這一技術(shù)使電動(dòng)工具的串激電機(jī)具備額定負(fù)載轉(zhuǎn)速與空載轉(zhuǎn)速基本相同或完全相同這一特殊性能,因而特別運(yùn)用于嚴(yán)酷條件下作業(yè)的大功率、高轉(zhuǎn)速電動(dòng)工具,不僅大大提高了工作效率,而且顯著降低了空載噪音和振動(dòng),負(fù)載功率損失很小,延長(zhǎng)了工具使用壽命
(四)微機(jī)控制技術(shù)應(yīng)用
微機(jī)控制的電動(dòng)工具的結(jié)構(gòu)并不復(fù)雜,其機(jī)械部分與普通電動(dòng)工具一樣,一般不需作重大改變。微機(jī)控制部分只需使用價(jià)格便宜、體積很小的單片機(jī),安裝在工具機(jī)器內(nèi)。主要特點(diǎn)是具有優(yōu)越的自動(dòng)控制功能和操作選擇功能,工具運(yùn)作狀況是通過(guò)控制屏上的按鈕控制的,不受人為因素影響,從而提高工作效率,改善加工質(zhì)量,確保高精度,減少作業(yè)工具磨損。
(五)電子繞組溫度監(jiān)控技術(shù)應(yīng)用
這一技術(shù)是電動(dòng)工具的一種安全保護(hù)措施,也是電子控速器的必不可少的監(jiān)控元件。 繞組溫度監(jiān)控元件是在電機(jī)繞組上安裝一個(gè)溫度傳感器,用于監(jiān)控繞組的實(shí)際溫度,并與設(shè)定的最大允許溫度值進(jìn)行比較,如接近該溫度,就自動(dòng)采取適當(dāng)?shù)谋Wo(hù)方式,如可以通過(guò)熱敏電阻阻斷電路。
(六)電子減速技術(shù)應(yīng)用
在拆卸螺釘或螺栓時(shí),工具要求低轉(zhuǎn)速、大扭矩,而采用串激電機(jī)的扳手或螺絲刀,在降低轉(zhuǎn)速時(shí),又同時(shí)降低扭矩,拆卸螺釘或螺栓比較困難,特別是生銹的大螺釘或大螺栓,拆卸更加困難。電子減速器在串激電機(jī)負(fù)載減速時(shí)自動(dòng)增加電壓,使電機(jī)仍然保持大扭矩,從而能夠方便地拆卸螺栓或者螺釘。
(七)電子扭矩控制技術(shù)應(yīng)用
扳手和螺絲刀擰緊大螺栓或大螺釘時(shí),功率高,扭矩大。如果扭矩過(guò)大,容易折斷鉆頭或者螺栓、螺釘。電子扭矩控制器用于無(wú)級(jí)調(diào)節(jié)扳手或螺絲刀的扭矩值,同時(shí)控制最大扭矩值,有效地解決以上問(wèn)題,從而確保流水線上每只螺栓或螺釘裝配的擰緊程度均一,保證產(chǎn)品的一致性。
(八)電子起動(dòng)電流限制技術(shù)應(yīng)用
這是通過(guò)限制起動(dòng)電流來(lái)控制電動(dòng)工具的起動(dòng)速度,其作用類似于電子軟起動(dòng)技術(shù),對(duì)于大功率電動(dòng)工具很是有效。電子起動(dòng)電流限制器由一只限流電阻和一只繼電器組成,安裝在工具機(jī)體內(nèi)。繼電器的勵(lì)磁繞組與電樞并聯(lián),電阻與定子和電樞串聯(lián)。工具起動(dòng)時(shí),電阻限制起動(dòng)電流不會(huì)很快增大。工具起動(dòng)后,由于電樞旋轉(zhuǎn),切割磁力線,產(chǎn)生反電壓,當(dāng)反電壓由零上升到繼電器的吸動(dòng)電壓時(shí),繼電器閉合,使限流電阻短路,則工具正常工作。
三、結(jié) 語(yǔ)
電力電子技術(shù)正在不斷發(fā)展,新材料,新結(jié)構(gòu)器件的陸續(xù)誕生,計(jì)算機(jī)技術(shù)的進(jìn)步為現(xiàn)代控制技術(shù)的實(shí)際應(yīng)用提供了有力的支持,在各行各業(yè)中的應(yīng)用越來(lái)越廣泛。電力電子技術(shù)在電力系統(tǒng)中的應(yīng)用研究與實(shí)際工程也取得了可喜成績(jī)。
參考文獻(xiàn):
[1]鄭錦彪.淺談電力電子技術(shù)在電力系統(tǒng)中的應(yīng)用與研究[J].黑龍江科技信息,2007(5).
關(guān)鍵詞:計(jì)算機(jī)仿真技術(shù);電力電子電路;電力電子系統(tǒng)
中圖分類號(hào):TP391.9 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼:A 文章編號(hào):1674-7712 (2013) 20-0000-01
就現(xiàn)階段而言,計(jì)算機(jī)技術(shù)已經(jīng)滲入到各行業(yè)及領(lǐng)域當(dāng)中。計(jì)算機(jī)仿真技術(shù)在電路與系統(tǒng)分析中的應(yīng)用對(duì)電力電子技術(shù)領(lǐng)域相關(guān)產(chǎn)品的生產(chǎn)及技術(shù)的開(kāi)發(fā)有著十分關(guān)鍵的作用,這是因?yàn)樵摷夹g(shù)的應(yīng)用能提高電力電子領(lǐng)域技術(shù)人員的專業(yè)知識(shí)、提高電路設(shè)計(jì)的完善性以及改進(jìn)相關(guān)產(chǎn)品的性能等。因此,文章將對(duì)計(jì)算機(jī)仿真技術(shù)的概念和應(yīng)用進(jìn)行介紹,并對(duì)該技術(shù)相關(guān)優(yōu)化提出建議。
一、計(jì)算機(jī)仿真技術(shù)的簡(jiǎn)介
計(jì)算機(jī)仿真技術(shù)是在現(xiàn)代信息技術(shù)的基礎(chǔ)上發(fā)展起來(lái)的一類綜合性技術(shù),該技術(shù)綜合了原理相近的不同專業(yè)領(lǐng)域的多項(xiàng)技術(shù),包括了信息技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、圖形及圖像處理技術(shù)、多媒體技術(shù)、軟件技術(shù)、數(shù)據(jù)分析處理技術(shù)、自動(dòng)化技術(shù)以及系統(tǒng)工程技術(shù)等,其目的是對(duì)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)方案和運(yùn)行進(jìn)行了解。計(jì)算機(jī)仿真技術(shù)具有涵蓋量廣、應(yīng)用范圍大、自動(dòng)集成化高等特點(diǎn),目前常用的計(jì)算機(jī)仿真軟件有matlab、pspice、saber等[1]。
二、計(jì)算機(jī)仿真技術(shù)在電力電子電路與系統(tǒng)分析中的應(yīng)用
(一)電力電子電路及系統(tǒng)的簡(jiǎn)介
電力電子電路系統(tǒng)主要由電力電子主線路、控制電路以及異步電動(dòng)機(jī)等幾部分組成。其中,主線路包括了理想供電電源、受控供電電源、電力電子部件、電阻、互感電感器以及電容,控制電路包括了信號(hào)源、代數(shù)運(yùn)算、快遞函數(shù)以及輸出等幾大模塊,異步電動(dòng)機(jī)主要包括直流電動(dòng)機(jī)及交流電動(dòng)機(jī)。
(二)計(jì)算機(jī)仿真技術(shù)軟件的應(yīng)用
單相boost功率因數(shù)矯正電路是電力電子領(lǐng)域的典型電路工作原理圖,現(xiàn)就pspice及Power System Blocksets兩種計(jì)算機(jī)仿真軟件在該電路中的應(yīng)用做出闡述。
1.Pspice仿真軟件的應(yīng)用
根據(jù)電路原理圖在Pspice軟件中建立仿真電路圖,并采用開(kāi)放電壓環(huán)控制,對(duì)仿真電路波形進(jìn)行繪制并分析,并根據(jù)分析結(jié)果對(duì)電流與電壓的跟蹤輸入情況進(jìn)行判斷,最后對(duì)電路的功率因數(shù)進(jìn)行校對(duì)。
2.Power System Blocksets仿真軟件的應(yīng)用
在仿真軟件中建立電路系統(tǒng)模型,包括功率電路以及控制電路的模擬圖,使用雙閉環(huán)電路控制系統(tǒng)、內(nèi)外環(huán)電壓環(huán)對(duì)電路進(jìn)行調(diào)節(jié)與控制,得出仿真電路波形圖并繪制出來(lái)。根據(jù)所得出的仿真結(jié)果,對(duì)輸入電流量、輸入電壓量進(jìn)行跟蹤分析,從而對(duì)功率因數(shù)進(jìn)行矯正。
(三)幾種計(jì)算機(jī)仿真技術(shù)軟件的對(duì)比
就現(xiàn)階段而言,在電力電子相關(guān)領(lǐng)域中應(yīng)用頻率較高、應(yīng)用范圍較廣的計(jì)算機(jī)仿真軟件之一是Pspice,該仿真軟件實(shí)現(xiàn)了仿真電路與原電路理論設(shè)計(jì)圖緊密連接,基本上實(shí)現(xiàn)了電力電子電路的動(dòng)態(tài)仿真和系統(tǒng)分析。由于該仿真軟件中的電路原件的建模特點(diǎn)與實(shí)際電路原件的特點(diǎn)相似程度較高,且該軟件的仿真電路波形與實(shí)際電路測(cè)量所得的結(jié)果誤差率較低,因此該仿真軟件在電力電子電路及系統(tǒng)分析中的應(yīng)用對(duì)于電路的設(shè)計(jì)起到了指導(dǎo)性的作用。另一方面,由于該軟件的數(shù)據(jù)處理規(guī)模大并復(fù)雜,因此在實(shí)際應(yīng)用過(guò)程中,該軟件的運(yùn)行速度不高,對(duì)系統(tǒng)分析的效率造成了影響,從而阻礙了該軟件的進(jìn)一步推廣。
除了Pspice之外,Power System Blocksets是一款在Matlab的Simulink圖形圖像處理基礎(chǔ)上建立起來(lái)的大規(guī)模計(jì)算機(jī)仿真軟件,該軟件使用方便,且基本上滿足了目前電力電子電路仿真的要求[2]。該軟件具有操作方便、數(shù)據(jù)分析效率高、處理精準(zhǔn)、兼容性高等特點(diǎn),現(xiàn)已經(jīng)在電子電力領(lǐng)域得到廣泛應(yīng)用,并逐漸代替Pspice軟件。
三、計(jì)算機(jī)仿真技術(shù)在電力電子電路與系統(tǒng)分析中應(yīng)用的優(yōu)化建議
在使用計(jì)算機(jī)仿真軟件建立電力電子電路及系統(tǒng)模型時(shí),由于各類仿真軟件的智能性和自動(dòng)化程度高,因此在建模時(shí)只需要在建模窗口中加入所需要的板塊、調(diào)整好相關(guān)參數(shù)并接好線路即可。然而,在操作過(guò)程中應(yīng)當(dāng)注意以下幾方面問(wèn)題,以提高仿真的準(zhǔn)確程度。
首先,在電力電子線路連接過(guò)程中要注意線路連接的完整性。在線路連接完成后要注意各個(gè)連接部位箭頭的變化情況,當(dāng)單箭頭轉(zhuǎn)變?yōu)榧哟旨雍诘募^時(shí),即為連接完成。
第二,避免供電電源以及變壓器短路。在供電電源與變壓器之間設(shè)置隔離裝置,注意各個(gè)部分的公共連接部位,防止短路,必要時(shí)可以采用接地模塊或總線模塊。
第三,關(guān)閉后臺(tái)窗口。在建立電子電力系統(tǒng)模型的過(guò)程中,要注意仿真軟件中是否有暫不使用的后臺(tái)窗口,包括輸入端子以及輸出端子,此時(shí)需要采用接地模塊及終止模塊分別對(duì)其進(jìn)行關(guān)閉,以免仿真軟件發(fā)出警告提示或故障。
第四,對(duì)相關(guān)參數(shù)進(jìn)行調(diào)節(jié)。由于電力電子系統(tǒng)的模型建立與實(shí)際電路存在的差距,因此在應(yīng)用仿真軟件進(jìn)行建模時(shí)要調(diào)節(jié)好相關(guān)參數(shù),包括仿真的初始時(shí)間、仿真結(jié)束時(shí)間、仿真計(jì)算方式、仿真過(guò)程中誤差范圍、步長(zhǎng)參數(shù)等。在對(duì)這些參數(shù)進(jìn)行設(shè)定與調(diào)節(jié)時(shí),要根據(jù)所需創(chuàng)建的電力電子系統(tǒng)模型而改變,以提高仿真結(jié)果的準(zhǔn)確性。
四、結(jié)束語(yǔ)
綜上所述,計(jì)算機(jī)仿真技術(shù)是新時(shí)代科學(xué)技術(shù)發(fā)展的產(chǎn)物,將其應(yīng)用于電力電子技術(shù)領(lǐng)域中能顯著提高電力電子電路的運(yùn)行效率,并簡(jiǎn)化電力電子系統(tǒng)的分析過(guò)程。
參考文獻(xiàn):
[1]裴云慶,段雅莉,王兆安.電力電子系統(tǒng)的計(jì)算機(jī)仿真及參數(shù)優(yōu)化算法[J].西安交通大學(xué)學(xué)報(bào),2009,11(20):221-223.
[關(guān)鍵詞] 電力電子技術(shù) 電力系統(tǒng) 應(yīng)用
0.引言
電力電子技術(shù)經(jīng)歷了半個(gè)世紀(jì)的發(fā)展歷程,目前已在眾多領(lǐng)域得到廣泛地運(yùn)用,諸如民用產(chǎn)品、傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)設(shè)備發(fā)行以及新能源開(kāi)發(fā)等行業(yè)。它將現(xiàn)代控制技術(shù)、功率半導(dǎo)體器件、計(jì)算機(jī)技術(shù)和電路技術(shù)作為支撐依據(jù)已經(jīng)在國(guó)民經(jīng)濟(jì)中發(fā)揮出不可替代的重要作用,其直接影響著未來(lái)輸電系統(tǒng)的性能。HVDC――直流輸電――是在電力系統(tǒng)中最為成功的電力電子技術(shù)。繼上世紀(jì)八十年,提出了FACTS――柔流輸電――的概念,從而電力系統(tǒng)中應(yīng)用電力電子技術(shù)引起了眾多學(xué)者的研究與關(guān)注,眾多的闡述以及總結(jié)有關(guān)設(shè)備的基本原理層見(jiàn)迭出,相繼又產(chǎn)生了各種設(shè)備。電力系統(tǒng)是電力電子技術(shù)得以充分應(yīng)用的一個(gè)重要領(lǐng)域,因此,探討電力電子技術(shù)在電力系統(tǒng)中的應(yīng)用具有現(xiàn)實(shí)的意義。
1.電力電子技術(shù)在發(fā)電環(huán)節(jié)中的應(yīng)用
在電力系統(tǒng)的發(fā)電環(huán)節(jié)中,將牽涉到眾多種類的發(fā)電機(jī)組的設(shè)備,怎樣提高和加強(qiáng)此些設(shè)備的運(yùn)行特性是我們所要達(dá)到的目的,而電力電子技術(shù)在發(fā)電環(huán)節(jié)中的應(yīng)用就能夠很好的實(shí)現(xiàn)這種目的。
1.1 大型發(fā)電機(jī)的靜止勵(lì)磁控制
靜止勵(lì)磁的優(yōu)點(diǎn)是具有較為簡(jiǎn)單的結(jié)構(gòu)、較高的可靠性,并且造價(jià)也不高,其通過(guò)晶閘管整流自并勵(lì)方式已在各大電力系統(tǒng)中普遍的使用。因?yàn)閷?duì)中間慣性環(huán)節(jié)即勵(lì)磁機(jī)的省去,使得它具備了特有的快速性調(diào)節(jié),這樣一來(lái),為先進(jìn)的控制規(guī)律提供提供了充分發(fā)揮作用,同時(shí)控制效果更加良好。
1.2 水力、風(fēng)力發(fā)電機(jī)的變速恒頻勵(lì)磁
水力發(fā)電的有效功率主要取決于以下兩點(diǎn):水頭壓力以及流量。在具有相對(duì)大的水頭變化幅度的情況下,抽水蓄能機(jī)組最佳轉(zhuǎn)速也會(huì)隨著水頭的變化幅度而產(chǎn)生變化。風(fēng)速的三次方同風(fēng)力發(fā)電的有效功率呈正比,風(fēng)車捕捉最大風(fēng)能的轉(zhuǎn)速會(huì)隨著風(fēng)速的變化產(chǎn)生變化。因此,機(jī)組變速運(yùn)行,易言之,對(duì)轉(zhuǎn)子勵(lì)磁電流的頻率進(jìn)行調(diào)整,讓它同轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速疊加后具有相對(duì)恒定的定子頻率,進(jìn)而取得最大的有效功率,電力電子技術(shù)在在水力、風(fēng)力發(fā)電機(jī)的運(yùn)用當(dāng)中,變頻電源是技術(shù)核心。
1.3 發(fā)電廠風(fēng)機(jī)水泵的變頻調(diào)速
發(fā)電廠的廠用電率平均是8%,在火電設(shè)備總耗電量中,風(fēng)機(jī)水泵耗電量大約占到65%,不但具有較大的耗電量,而且運(yùn)行效率也不高,為了實(shí)現(xiàn)節(jié)能的目的,在使用高壓(低壓)變頻器的時(shí)候能夠使風(fēng)機(jī)水泵變頻調(diào)速,進(jìn)而降低耗電量。從當(dāng)前的狀況而言,低壓變頻器技術(shù)的成熟性毋庸置疑,在國(guó)內(nèi)乃至國(guó)外都有很多的生產(chǎn)廠家,僅是系列產(chǎn)品在一定程度上還不具有完整性。然而能夠設(shè)計(jì)并生產(chǎn)高壓大容量變頻器的廠家還沒(méi)有幾個(gè),這就需要通過(guò)校企合作的方式,進(jìn)行聯(lián)合開(kāi)發(fā),從而達(dá)到滿足生產(chǎn)需求的目的。
2.電力電子技術(shù)在在輸電環(huán)節(jié)中的應(yīng)用
2.1高壓直流輸電技術(shù)。 20世紀(jì)70年代,在瑞典建成世界上第一項(xiàng)晶閘管換流閥實(shí)驗(yàn)工程,從而替代了以前的汞弧閥換流器,這是電力電子技術(shù)在直流輸電中獲得應(yīng)用的一個(gè)里程碑時(shí)段。從此之后,在直流輸電工程,都以使用晶閘管換流閥為主。近年來(lái),隨著科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展,新的直流輸電技術(shù)通過(guò)使用諸如GTO等可關(guān)斷器和脈寬調(diào)制技術(shù),不必采用換流變壓器,從而能夠讓整個(gè)換流站搬遷,在較短的輸送距離中,這就加強(qiáng)了中型直流輸電工程的競(jìng)爭(zhēng)力。另外,由于使用了可關(guān)斷的電力電子器件,避免了換流器換相的不成功,加之不存在要求受端系統(tǒng)的容量,所以,能夠應(yīng)用于海上石油平臺(tái)等這些小系統(tǒng)的供電。將來(lái)還能夠用于城市配電系統(tǒng)。這些年來(lái),直流輸電技術(shù)獲得了進(jìn)一步發(fā)展,IGBT等可關(guān)斷電力電子器件組成的換流器被應(yīng)用在輕型的直流輸電器件上,通過(guò)脈寬調(diào)制技術(shù)進(jìn)行無(wú)源逆變,使得直流輸電向無(wú)交流電源的負(fù)荷點(diǎn)送電的難題得到解決,不僅在極大地簡(jiǎn)化了設(shè)備,而且減少了造價(jià)成本。
2.2柔流輸電(FACTS)技術(shù)。柔性的交流輸電技術(shù)產(chǎn)生于上世紀(jì)八十年代的后期,這些年取得迅速的發(fā)展。FACTS是指現(xiàn)代控制技術(shù)同電力電子技術(shù)相結(jié)合,達(dá)到連續(xù)調(diào)節(jié)、控制相位角、電壓等的目的,進(jìn)而在很大程度上加強(qiáng)輸電線路的輸送能力,提升電力系統(tǒng)的可靠性,減少輸電過(guò)程的損耗量。因?yàn)閭鹘y(tǒng)的調(diào)節(jié)電力潮流的手段僅能達(dá)到調(diào)節(jié)局部穩(wěn)態(tài)潮流的作用,加之機(jī)械開(kāi)關(guān)的動(dòng)作時(shí)間較長(zhǎng),沒(méi)有較快的響應(yīng),根本不可以適應(yīng)在暫態(tài)過(guò)程中快速柔性連續(xù)調(diào)節(jié)和阻尼系統(tǒng)振蕩的需求,所以,電網(wǎng)發(fā)展的要求使得柔流輸電(FACTS)技術(shù)獲得良好的應(yīng)用與發(fā)展,截止目前,柔流輸電控制器有許多種,且均能對(duì)電力系統(tǒng)中變量,例如勵(lì)磁電流、電壓、阻抗以及功率等等進(jìn)行控制,繼而提高交流輸電的運(yùn)行性能。
3.電力電子技術(shù)在在配電環(huán)節(jié)中的應(yīng)用
在配電環(huán)節(jié),我們亟待解決的問(wèn)題是加強(qiáng)供電的穩(wěn)定性以及提高電能質(zhì)量。應(yīng)用用戶電力技術(shù)(Custom Power)亦稱DFACTS技術(shù)是配電環(huán)節(jié)應(yīng)用電力電子技術(shù)的最為普遍的技術(shù),它是現(xiàn)代控制技術(shù)同電力電子技術(shù)的有效結(jié)合,配電環(huán)節(jié)應(yīng)用用戶電力技術(shù)的主要手段是通過(guò)交流輸出電系統(tǒng),加強(qiáng)供電的穩(wěn)定性,提高配電的輸出能力,并且提升電能質(zhì)量。此外,在配電環(huán)節(jié)被普遍運(yùn)用的電力電子技術(shù)還有柔流輸電即FACTS技術(shù),而用戶電力技術(shù)可以看做是FACTS設(shè)備的縮小版或者姊妹型新技術(shù),其功能原理在前文已進(jìn)行分析,在此不作贅述。當(dāng)前,DFACTS技術(shù)和FACTS技術(shù)已經(jīng)發(fā)展到融合為一體。
4.電力電子技術(shù)在節(jié)能環(huán)節(jié)的應(yīng)用
4.1變負(fù)荷電動(dòng)機(jī)調(diào)速運(yùn)行
為了使電力電子技術(shù)在在節(jié)能環(huán)節(jié)有所作為,我們就需著手于以下兩方面:①電動(dòng)機(jī)自身方面的應(yīng)用;②變負(fù)荷電動(dòng)機(jī)的調(diào)速技術(shù)的應(yīng)用。倘若能將兩者有機(jī)的結(jié)合在一起,勢(shì)必會(huì)使電動(dòng)機(jī)的節(jié)能獲得顯著的效果。近年來(lái),風(fēng)機(jī)和水泵在國(guó)外大多數(shù)采用調(diào)速控制,鑒于在國(guó)內(nèi)對(duì)其的應(yīng)用還不夠成熟,以及由于變負(fù)荷的風(fēng)機(jī)和泵類等采用交流調(diào)速替代節(jié)流閥(或者擋風(fēng)板)對(duì)水流量、風(fēng)流量進(jìn)行控制都能取得良好的效果,并且具有較高的效率和精度,以及較廣的調(diào)速范圍,加之能夠連續(xù)無(wú)級(jí)調(diào)速,同時(shí)在調(diào)速過(guò)程中具有相對(duì)小的轉(zhuǎn)差損耗,節(jié)電率能夠達(dá)到百分之三十,然而采用調(diào)速控制雖然有上述優(yōu)點(diǎn),卻也存在較高的成本以及產(chǎn)生高次諧波的缺點(diǎn),但這并不會(huì)影響其在礦山和冶金等部門(mén)的推廣。因此,我國(guó)對(duì)其應(yīng)加強(qiáng)研究,并需要進(jìn)一步推廣,
4.2減少無(wú)功損耗,提高功率因數(shù)
交流異步電動(dòng)機(jī)以及變壓器在電氣設(shè)備中均屬于感性負(fù)載,其在運(yùn)行的過(guò)程中對(duì)無(wú)功功率、有功功率都要消耗,所以,同有功電源一樣,無(wú)功電源是確保電能質(zhì)量的不可或缺的部分,要在電力系統(tǒng)中維持無(wú)功平衡,不然,將導(dǎo)致功率因數(shù)的降低,系統(tǒng)電壓的下降以及設(shè)備的損壞,甚至致使大規(guī)模的停電事故的出現(xiàn),為了杜絕此類事件的產(chǎn)生,我們要在電力網(wǎng)或電氣設(shè)備無(wú)功容量不足時(shí),增裝無(wú)功補(bǔ)償設(shè)備,提高設(shè)備功率因數(shù)。
5.結(jié)束語(yǔ)
綜上所述,電力電子技術(shù)能夠在電力系統(tǒng)的眾多領(lǐng)域得到廣泛地運(yùn)用,隨著現(xiàn)代計(jì)算機(jī)技術(shù)的不斷發(fā)展,我們應(yīng)加大電力電子技術(shù)的研究力度,使其應(yīng)用性更加的完善,對(duì)電力系統(tǒng)的控制以及節(jié)能起到更大的作用,以及最大幅度地提高電力系統(tǒng)的穩(wěn)定性,從而獲得巨大效益。
電力電子技術(shù)是當(dāng)代高新技術(shù)的重要內(nèi)容之一,人們到處可以感受到電力電子技術(shù)的存在巨大魅力。離開(kāi)了電力電子技術(shù),我們的衣食住行、人類對(duì)大自然及宇宙的探索,都是不可想象的。在推進(jìn)高等教育大眾化的進(jìn)程中,該課程是電力學(xué)、電子學(xué)、自動(dòng)控制理論相互交叉的一門(mén)新興學(xué)科,高等職業(yè)教育的發(fā)展成為主體之一,內(nèi)容涉及面廣,概念多,是一門(mén)實(shí)踐性很強(qiáng)的技術(shù)類課程。然而高等職業(yè)教育如何以就業(yè)市場(chǎng)為導(dǎo)向,在教學(xué)實(shí)踐中,怎樣圍繞以培養(yǎng)實(shí)用性人才為軸心,要求教師即要抓住該課程與相關(guān)學(xué)科之間知識(shí)點(diǎn)的聯(lián)系。怎么遵循高等職業(yè)教學(xué)規(guī)律、突出實(shí)踐教學(xué)特色,強(qiáng)化學(xué)生對(duì)基本概念的理解和掌握;用什么手段保障教學(xué)質(zhì)量,又要開(kāi)闊學(xué)生的學(xué)習(xí)思路,增強(qiáng)工程意識(shí)、培養(yǎng)創(chuàng)新能力,已成為當(dāng)今各高職院校不能回避又必須解決的課題,這對(duì)我們?nèi)握n教師提出了新的挑戰(zhàn)。
1構(gòu)建教學(xué)體系要素
隨著科學(xué)技術(shù)和經(jīng)濟(jì)的高速發(fā)展,社會(huì)職業(yè)與職業(yè)崗位十分復(fù)雜,實(shí)用性人才所涵蓋的崗位群,使得社會(huì)職業(yè)崗位技術(shù)應(yīng)用結(jié)構(gòu),并且隨著社會(huì)及經(jīng)濟(jì)的發(fā)展,出現(xiàn)智能結(jié)構(gòu)分化的職業(yè)崗位,依技術(shù)的不同出現(xiàn)了分化與復(fù)合迭加交織的狀況,它們均處于不斷的動(dòng)態(tài)變化之中,崗位的專業(yè)技術(shù)知識(shí)與操作技能已成為不可分割的整體。在構(gòu)建實(shí)踐教學(xué)體系時(shí),使之適應(yīng)生產(chǎn)、建設(shè)、管理、服務(wù)等方面的需要。充分體現(xiàn)在迅速變化的社會(huì)環(huán)境中具備應(yīng)變、生存和發(fā)展的基礎(chǔ),要以社會(huì)需求為目標(biāo),充分體現(xiàn)解決實(shí)際問(wèn)題的綜合技術(shù)應(yīng)用能力和適應(yīng)技術(shù)發(fā)展的教學(xué)特色,以技術(shù)應(yīng)用能力培養(yǎng)為主實(shí)踐教學(xué)體系線,充分體現(xiàn)培養(yǎng)創(chuàng)新精神和開(kāi)拓能力的教育,構(gòu)建以知識(shí)、能力、素質(zhì)為一體的教學(xué)模式。
2提高人文素質(zhì)教育
知識(shí)經(jīng)濟(jì)時(shí)代,在培養(yǎng)高素質(zhì)的勞動(dòng)者和專業(yè)人才方面,企業(yè)在選才上更多強(qiáng)調(diào)人的綜合素質(zhì)、道德人品及創(chuàng)新能力。還是在提高創(chuàng)新能力和提供知識(shí)、技術(shù)創(chuàng)新成果方面,教育是知識(shí)創(chuàng)新、傳播和應(yīng)用的主要基地,教育都具有獨(dú)特的重要意義。為適應(yīng)社會(huì)及經(jīng)濟(jì)的發(fā)展需要,推進(jìn)素質(zhì)教育教學(xué)改革,也是培養(yǎng)創(chuàng)新精神和創(chuàng)新人才的重要搖籃。提高素質(zhì)教育的質(zhì)量,培養(yǎng)創(chuàng)新精神和創(chuàng)新人才勢(shì)在必行,素質(zhì)教育是高職教育發(fā)展中被關(guān)注的問(wèn)題之一,高職教育也不例外。受教育者要有崇高的理想,了解民族、國(guó)家的歷史及風(fēng)土人情、人文地理,具備厚實(shí)的文化底蘊(yùn)和較強(qiáng)的社會(huì)適應(yīng)能力。要培養(yǎng)他們具有較全面的專業(yè)知識(shí)和熟練的專業(yè)技能,科學(xué)技術(shù)的日新月異,對(duì)人才的業(yè)務(wù)素質(zhì)要求也處于動(dòng)態(tài)變化中,具備適應(yīng)社會(huì)的創(chuàng)新與創(chuàng)業(yè)素質(zhì)。
3調(diào)整教學(xué)內(nèi)容
本課程是一門(mén)專業(yè)基礎(chǔ)課,課程內(nèi)容的設(shè)定需要在完成教學(xué)大綱基本要求的前提下兼顧新技術(shù)和新裝備發(fā)展,其目的和任務(wù)是使學(xué)生熟悉各種電力電子器件的特性和使用方法,在以便更好地突出教學(xué)內(nèi)容,注重培養(yǎng)學(xué)生解決工程技術(shù)問(wèn)題的能力。充分調(diào)動(dòng)學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性,掌握各種電力電子電路的結(jié)構(gòu)、工作原理、控制方法、設(shè)計(jì)方法及實(shí)驗(yàn)技能,教學(xué)過(guò)程中對(duì)課程內(nèi)容設(shè)定作了一些調(diào)整,熟悉各種電力電子裝置的應(yīng)用范圍及技術(shù)指標(biāo),培養(yǎng)其創(chuàng)新意識(shí)。
3.1針對(duì)性學(xué)習(xí)將整個(gè)課程內(nèi)容分成電力電子器件、電力電子電路及控制、電力電子裝置三個(gè)單元,電力電子裝置讓學(xué)生了解基本電力電子裝置的應(yīng)用和發(fā)展方向,便于學(xué)生根據(jù)其各自的特點(diǎn)進(jìn)行較強(qiáng)的針對(duì)性學(xué)習(xí)。這樣劃分課程結(jié)構(gòu)之后,電力電子器件主要介紹各種器件結(jié)構(gòu)冷卻散熱措施等,單元既相對(duì)獨(dú)立又有相應(yīng)的內(nèi)在聯(lián)系,電力電子電路及控制技術(shù)掌握各種典型電路拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)、工作原理及分析方法和應(yīng)用,使學(xué)生既明確課程學(xué)習(xí)內(nèi)容的總體框架,掌握相控和PWM控制技術(shù)在電力電子電路中的應(yīng)用,又能夠了解不同階段的學(xué)習(xí)特點(diǎn),有利于發(fā)揮學(xué)生的學(xué)習(xí)主觀能動(dòng)性。
3.2注重工程意識(shí)的培養(yǎng)在教學(xué)過(guò)程中除了講授基本內(nèi)容之外,提高學(xué)生的工程意識(shí),還需將新技術(shù)的發(fā)展動(dòng)態(tài)介紹給學(xué)生,是我國(guó)目前工程教育改革的重要任務(wù),將教師在科研過(guò)程中所應(yīng)用的技術(shù)手段和所遇問(wèn)題的處理方法也介紹給學(xué)生,因此強(qiáng)調(diào)課堂講授內(nèi)容與工程實(shí)踐的緊密關(guān)系,使學(xué)生對(duì)學(xué)習(xí)的內(nèi)容不再只是掌握基本原理,讓學(xué)生站在工程實(shí)踐的角度去看待所學(xué)習(xí)的內(nèi)容就是實(shí)現(xiàn)工程教育的體現(xiàn),而是學(xué)會(huì)如何面對(duì)工程實(shí)際問(wèn)題。
4培養(yǎng)創(chuàng)新能力
電子應(yīng)用技術(shù)課程有很強(qiáng)的實(shí)踐性,實(shí)行開(kāi)放式教學(xué),實(shí)驗(yàn)在教學(xué)中占據(jù)著十分重要的地位。當(dāng)實(shí)驗(yàn)室場(chǎng)地或?qū)嶒?yàn)課時(shí)有限時(shí),老師可為提供實(shí)驗(yàn)選題,可在課時(shí)以外開(kāi)放實(shí)驗(yàn)室,學(xué)生也可自帶課題,給學(xué)生提供更多實(shí)踐訓(xùn)練時(shí)間。實(shí)驗(yàn)室為學(xué)生提供必需的實(shí)驗(yàn)設(shè)備和技術(shù)支持,實(shí)行開(kāi)放實(shí)驗(yàn)室已成為實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革的方向之一,建立以學(xué)生為中心的自我訓(xùn)練實(shí)驗(yàn)?zāi)J?為培養(yǎng)學(xué)生的實(shí)驗(yàn)技能、發(fā)現(xiàn)和解決問(wèn)題的能力以及提高學(xué)生的綜合素質(zhì)和創(chuàng)新能力提供了有效途徑。在學(xué)校和系的支持下,組合成開(kāi)放型實(shí)驗(yàn)室給學(xué)生提供場(chǎng)地,更好的培養(yǎng)了學(xué)生的動(dòng)手能力和創(chuàng)新意識(shí)。
5培養(yǎng)綜合能力
電力電技術(shù)課程結(jié)束后可安排一周的課程設(shè)計(jì),其標(biāo)準(zhǔn)是選題具有綜合性、實(shí)踐性的特點(diǎn),從而更好的將電力電子技術(shù)及其它先選修課程中所學(xué)到的理論和實(shí)踐知識(shí)全面地結(jié)合起來(lái),包含該課程的主要知識(shí),從而使學(xué)生有時(shí)間、有機(jī)會(huì)直接向工程實(shí)踐學(xué)習(xí),融匯貫通,從理論知識(shí)和科研實(shí)例相結(jié)合的角度來(lái)做設(shè)計(jì),培養(yǎng)學(xué)生系統(tǒng)的概念。體現(xiàn)出較新技術(shù)的發(fā)展,課程設(shè)計(jì)的主要任務(wù)是設(shè)計(jì)、裝配和調(diào)試某一類型的電能變換器,接近工程實(shí)踐,以實(shí)現(xiàn)特定的電能變換要求。把現(xiàn)場(chǎng)中的一些問(wèn)題或者是老師科研中的問(wèn)題讓學(xué)生考慮,拓展學(xué)生自我發(fā)揮、自主創(chuàng)新的空間,是改變傳統(tǒng)課程設(shè)計(jì)的模式。為今后走人工作崗位盡早的進(jìn)入“工程角色”打下良好的基礎(chǔ)。