電力電子技術中的應用6篇
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（一）
傳統(tǒng)教學中，教師往往花大量時間先把理論體系灌輸給學生，然后才在最后篇幅結合工程實際應用做簡要介紹，且經常由于課時緊張，應用部分甚至會一語帶過。這造成許多學生錯誤地認為這是一門難以理解且不實用的課程，從而很難激發(fā)起學習的動力。傳統(tǒng)教學中，即使實驗環(huán)節(jié)，在時間和條件均有限的條件下，也都是以驗證理論為目標的。也就是說，傳統(tǒng)教學中不管是課程的講授還是實驗的操作，仍然僅僅把理論知識的學習作為主要的目標。逆向教學法和傳統(tǒng)的教學法不同，它不是由因到果的推導，而是由果到因的回溯。在這樣的教學活動中，老師起到的更多是引導作用，學生能夠變被動地接受為主動地學習。逆向教學法在教給學生新知識的同時還培養(yǎng)了學生分析解決問題的能力，理論結合實踐的能力，尤其是創(chuàng)新的能力，而這些能力的培養(yǎng)能更好的幫助他們就業(yè)后快速適應工作崗位，將知識轉化為生產力。
二、電力電子技術中逆向教學法的具體應用
2.1逆向教學法的可行性
采用逆向教學法，我們可以將實踐與理論結合。首先，依照學生的具體情況，選擇能夠與理論融合，又集趣味、實用和擴展性于一體的有代表性的電子產品或電路為實驗對象，讓學生積極動手，借助實驗中出現(xiàn)的現(xiàn)象及得到的結果，先獲取初步的感性認識，并要求學生對實驗時遇到的問題及疑惑的現(xiàn)象做好記錄。然后，任課教師再對實驗涉及的產品或者電路的原理進行講授，重點對相關的現(xiàn)象和問題做出針對性地分析及解答。最后，再讓學生以實驗的方式獲得深入研究探討的機會，讓他們好奇心得到滿足的同時，也讓他們的學習能力被激發(fā)出來。從高等教育心理學的角度剖析，在實驗過程中，學生耳到、眼到、心到、手到，其所獲得的感官印象要比單純的課堂理論教學來得更深刻和持久。電力電子技術課程主要包括電力電子器件、電力電子變換電路、PWM控制技術、軟開關技術等教學內容，其中相當一部分的理論都很方便結合一些實例，實現(xiàn)用實驗的方式直觀形象地展示電路的功能及特性。
2.2逆向教學法的應用體會
通過實踐來學習，借助應用來成長。學生知識的獲取，僅僅靠教師自顧自滔滔不絕地講解，是遠遠不夠的。比如：面對一臺電腦，打開機箱蓋板，取出機箱電源，然后直接就實物開始剖析。又比如：上課前交代學生自帶小型手機充電器，做為課堂上分析講解的對象。在這些過程中，教師再將整流、濾波、穩(wěn)壓、PWM、DC\DC變換等概念引入其中，一定會讓學生覺得電力電子技術的課堂內容不再是天書般難以接受。這樣的課程會帶給學生很大的啟發(fā)，使得學生把他們熟悉的諸如電磁爐、空調、電梯等等電力電子相關設備和他們所學的知識緊密聯(lián)系起來。這樣，首先實現(xiàn)借助這樣的方式激發(fā)起學生的求知欲，而接下來的工作就顯得更加重要，教師需要抓住這個有利的時機，將課程內容引導到相關理論分析中去，并讓大家形成這樣一個共識，那就是理論分析是為了解決實際應用中的問題。理論分析在這種情況下成為必須，是因為實際工程設計需要理論分析，而不是學好理論分析就可以進入工程設計，這兩者是有本質區(qū)別的。適度的理論分析，可以讓學生進一步理解實際器件的工作原理。但這還僅僅是開端，接下來就該進入更深層次的學習，教師應就產品本身的性能優(yōu)劣，設計缺陷，改進思路與學生一起做深入探討。因為我們不是要把學生培養(yǎng)成電子產品流水線上的操作工，而是需要他們成為一個具有創(chuàng)新能力的電氣電子工程師。這就要求學生不但具有工程設計的基礎知識，更需要有深厚的理論分析能力?！袄碚搧碓从趯嵺`，同時也指導實踐”，要讓學生深刻認識到系統(tǒng)的掌握這門課程的理論知識是認識并改進甚至發(fā)明相關產品的前提條件。
三、結束語
教學實踐證明，在某些章節(jié)中采取逆向教學法，理論講解時學生接受快、印象深，課堂氣氛活躍，課程教學事半功倍。當然，并非電力電子技術課程的全部內容均適合逆向教學法。授課教師可以根據實際情況適當篩選，或采用其他教學法，如啟發(fā)教學法、類比教學法等。逆向教學法讓教師擺脫了舊有的教學方式，開始更深層次的考慮教與學的問題。不過，逆向教學法要求教學時間充足，教師綜合能力較強，學生基礎知識扎實等。當然，最好的教學方法，應該是根據所授課程的內容、要求，比照學生的專業(yè)、素質等特點，篩選出最適宜的方法，再進行綜合歸納，形成最佳的方案。這就需要廣大一線教師的深入實踐，努力鉆研。
作者：陳赟 單位：武漢科技大學信息科學與工程學院
（二）
一、新能源發(fā)電
隨著我國社會經濟的快速發(fā)展，社會的生產以及人們的日常生活中對電的需求急劇升高，我國人多地廣，但是煤油等不可再生資源卻非常少，目前我國已經出現(xiàn)嚴重的能源危機，同時環(huán)境污染問題也應引起我們的高度重視。新能源的開發(fā)是我們目前亟待解決的問題。近年來，我國正在努力研發(fā)一些可重復的綠色發(fā)電裝置，像風力、水力、太陽能等，這些自然新能源在應用的過程中，最大的問題是能源供給的不確定性，這會導致發(fā)電機隨天氣的變化而轉速不恒定。大功率電力電子變化器是解決這些問題的關鍵設備。
二、電氣牽引中大功率電力電子技術的應用
隨電力電子技術的不斷發(fā)展，燃機驅動機均在向以大功率電力電子變頻技術的電力驅動系統(tǒng)發(fā)展。電氣牽引的基本原理主要是依靠電力系統(tǒng)提供電源，利用電力電子變頻器以及降壓器處理將變電所的電流轉變?yōu)樽兞麟娫矗瑥亩鵀檐壍懒熊?、艦船、汽車等運行提供動力。目前這種電氣牽引技術已經被廣泛應用于人們的日常生活中，但是在列車、汽車等機車運行時會產生一種信號波，干擾乘客的通信質量，對電力系統(tǒng)也會產生一些影響。同時這種大功率電力電子變頻器通常都需要單獨配置供電系統(tǒng)，導致投資成本較高。
三、定質電力技術
定質電力技術實際上是一種電力供應技術，主要目的是控制電能質量，滿足用戶的特定要求，主要實現(xiàn)途徑是先進的控制技術以及大功率電力電子技術。隨著社會經濟的快速發(fā)展，社會生產及人們日常生活中對電能的需求量以及質量都大大提高，比如現(xiàn)代企業(yè)生產中，計算機技術網絡信息系統(tǒng)的應用，加工工具的精密要求、變頻調速機器人以及驅動器，自動生產線以及可編程控制器等設備對電路變化的敏感度較高，只要供電質量出現(xiàn)一點小小的波動都有可能影響產品質量，造成嚴重的經濟損失。因此很多企業(yè)用戶都自己安裝了UPS（不間斷電源）裝置來確保供電質量，這種解決措施需要付出的代價就是增加投資成本，這是治標不治本的辦法。想要徹底解決優(yōu)質供電問題的關鍵是供電部門。定質電力技術就是供電部門協(xié)調好供電質量的主要措施，目前已經研發(fā)出了靜止無功發(fā)生器裝置來快速調節(jié)電壓，通過變壓器、可關斷晶閘管(GTO)、儲能電路、雙極性絕緣門極三極管(IG)變換電路等設備來抑制電壓閃變，吸收和發(fā)生生電網的無功功率進而提高配電網無功調節(jié)質量。同時在電網故障時，固態(tài)開關可與靜止無功發(fā)生器配合可保持電壓恒定。
四、大功率電力電子在智能電網的應用
智能電網是近年來的熱門話題，主要是以高速雙向通信互聯(lián)網為基礎，利用先進的管理體系結合現(xiàn)代化先進的傳感技術、測量技術以及控制技術，實現(xiàn)電網的智能化，確保電網系統(tǒng)的安全、可靠、經濟、高效運行。目前我國的電網智能化仍處于發(fā)展階段，智能化程度與世界上一些發(fā)達國家相比仍存在一定的差距，但是以大功率電力電子技術為核心技術的智能化趨勢已經得到人們的廣泛認可。比如說現(xiàn)在的智能電表，供電企業(yè)可以對每個用戶安裝智能電表，通過設備動態(tài)追蹤用戶的用電情況，進而為用戶提供更加多樣化與人性化的服務。相信隨著電力電子技術的不斷發(fā)展與進步，電網的智能化程度會越來越高。
五、結語
大功率電力電子技術的發(fā)展與應用為我國的電力系統(tǒng)迎來了新的發(fā)展格局，為人們提供更優(yōu)質的服務，但目前我國的大功率器件以及裝置仍然相對落后，未來應積極研發(fā)出更加經濟、性能更好的電力電子器件以及裝置。
作者：李子輝 單位：廊坊市技師學院
（三）
一、智能電網對電力電子技術的需求
1.1保證設務可靠安裝，滿足電網安全要求
如今，電力電子技術的發(fā)展可謂有了很好的發(fā)展，但是其現(xiàn)骨干的評估體系還沒有得到很好白勺完善和大規(guī)模的應用。在智能電網中，如何評價其電力電子裝備的運行的實用性，以及估算其對社會的價值有多少等，這些都是需要面對的問題。在智能電網中，安全的運寧研口安全的運用電力電子技術對于智能電網的建設有著重要的影響，同時是一個非常重要的研究i裂題。在我國的電力實業(yè)中，部分電網的構架結構還是相對薄弱，在很多地方，都存在著輸配電不足的問題，這類問題需要得到及時的改善，所以電力企業(yè)需要不斷加強自身電網構架的建設，同時要大力開發(fā)靈舌的交流輸電裝置。隨著社會經濟的不斷發(fā)展，對電力的需求量也隨之上勤口，大電網的建設也是我國電力實業(yè)發(fā)展的目標和方向同時也意味著未來的電網結構會朝著越來越復雜的方向發(fā)展。在我國由于頻發(fā)自然災害，制侯災害、地質災害等都會對電網的安全有著巨大不利的影響。所以，電力實業(yè)需要利用先進的裝置來調配電力系統(tǒng)，從而上勤口電網的構架，避免電網故障不斷的擴展，同時上勤口電網的抗故障能力和故障恢復能力。
1.2滿足市場的電力需求，不斷改善電能的質量問題
隨著社會工業(yè)水平的不斷提高，對電能的質量問題的標準也越來越高，川門也逐漸重視這個問題。據統(tǒng)計表明，在美國，因為電育瀕量問題而導致的直接紹劑員失就高達千億美元。所以利用先進的電力電子技術對其進牙犯夕善是十分必要的，要不鰍勺對電能資源及其質量進行洲七，從而使電網白鎮(zhèn)俞配電率提侄]l提高，這也是對先進電力電子技術白榷夔要需求
1.3將資源進行優(yōu)化配置，使環(huán)境也得到不斷優(yōu)化
要使我國的資源得到合理的配置洲七，需要提高可再生能源的使用率。光育矯口風能作為主要的可再生能源，主要分布在我國的西北部還有翻暗隨區(qū)，分布的不剝寺別密集，而且不太穩(wěn)定，根據這個清況，這需要建立一個更加安全穩(wěn)定的電力系統(tǒng)，建立完善的智能電網系統(tǒng)，從而保證資源能夠澎于大規(guī)模的開發(fā)并能夠澎于遠距離輸送，并且能夠將能源和電網融合在一起，從而使綠色能源能夠實現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展，并且提高清部琶源在能暴吉構中的七蹄口，使我國白館琶泥硒己置幣器]l合王暨勺洲七。
二、電力電子技術在智能電網中的應尾
2.1高壓直流輸電技術的應用
在直流輸電系統(tǒng)中僅僅只有輸電環(huán)節(jié)時直流電在發(fā)電系統(tǒng)和用電系統(tǒng)中還是交流電，交流刻尋終端變?yōu)楦邏褐绷麟?，然后將其送到直流輸電線路中，之后，直流電又經過輸電線路達到逆變器，將高壓直流電轉變?yōu)榻涣麟?，再通過環(huán)流變壓器講電能源輸送到系統(tǒng)中。高壓直流輸電的技術有著獨特的優(yōu)勢，可以茜于遠距離輸電，當系統(tǒng)發(fā)生故障時，對電網的影響較小，所以對長距離大功率的輸電來說是特別適合的，在智能電網中運用高壓直流的輸電技術，能夠滿足智能電網遠距離、大功率的輸電要求，同時它還能夠幫助解決清部琶源的穩(wěn)定勝。
2.2柔性交流輸電技術的應用
柔勝的交;稻俞電技術對于新能源和清吉能源的大規(guī)模并網來說起著重要的作用，是一種關鍵性的技術，它綜合了微電子技術、控制技術、圃言技術以及電力電子技術，能夠對電網系統(tǒng)中的交流輸電進行靈活的擴至，并且最大限度的提高電力系統(tǒng)的穩(wěn)定勝和反應諫磨，從而提高電力能原的輸1關諫磨。在我國的智能電網中，特高壓輸電是作為其差腸出的所以要綜合考慮新能源和清部旨源的隔離以及接入清況，柔性的交流輸電技術為其提供了很多幫助，川門也越來越重視此項技術，通過將其與現(xiàn)代白勺控制技術進寧稿蟲合，智能電網能夠將各種電力參數(shù)進行聯(lián)系和調節(jié)，從而閣氏全封員，確保系統(tǒng)安全白場孟行以及輸送電能白胡隱定勝。
2.3智能開關技術的應用
智能開關技術尉旨，在電流、電壓的指定位置將電路執(zhí)行斷開或者閉合。智能開關包括殼體、數(shù)個分開關和總電源開關，總電源開關能夠進行總過流保護和過壓，數(shù)個分開關是整體結合式，有過流和防漏電功能，使系統(tǒng)能夠安全可靠的運行，保證家用電器設備能夠不受到影響。隨著智能電網不斷的發(fā)展，開關設備等也朝著高品質和高性能的方向進步，同日邯道荀言息傳感技術、計算樹支術以及微電子技術等更加智育日七。
2.4高壓變頻技術的應用
高壓變頻技術的最大優(yōu)勢是它的節(jié)電率可以達到30%，但是它也存在一定的缺陷二它的成本較高，在運行時容易產生高次諧波的污染如果在電力系統(tǒng)中運用止匕頁技術，其節(jié)能效果會非常明顯，對于工業(yè)用戶而言，使他們能夠更好的實現(xiàn)節(jié)能礴非的效果。在國內生產高壓變頻設備的廠家中，很多是采用多電平技術，其他結構形式的高壓變頻器也有一定的發(fā)展，例如二混合結構技術、中亞三電平技術，他們都有著高密度工藝、緊湊的結構、靈舌的控制以及四象限運行的優(yōu)點，是高壓變頻技術未來的主要發(fā)展方向。
三、結束語
本文對智能電網中先進的電力電子技術進行了探討，得出智能電網能夠創(chuàng)造更多的經濟和社會效益，對環(huán)境和能源的保護起著關鍵作用，對可持續(xù)發(fā)展的實施有著重要的引導作用。但是就目前而言，我國在智能電網中的建設中還存在著各類大大小小的問題，這就需要專業(yè)的研究人員重視對電力電子技術以及信息譽里白勺探討，從而保證智能電網的順利運行。
作者：馮建力 單位：山東龍口港集團有限公司
（四）
一、簡析電力電子技術在智能電網中的作用
隨著我國電力系統(tǒng)的不斷發(fā)展，社會用電需求的不斷增加，電力電子技術在電網中的作用將會越來越重要。在智能電網運行的過程中我們將會面對很多問題：何如使智能電網在一個相對較為安全的環(huán)境中運行？如何是電子設備運行的更加穩(wěn)定？如何提高電子設備的質量？筆者將在下文中一一進行論述。
1.1對設備的可靠性、電網的安全性的保障作用
盡管目前的電力電子技術發(fā)展迅速，應用廣泛，但是其實質的系統(tǒng)并沒有得到完善。在智能電網運行的過程中最重要的問題就是其運行的安全性。不僅如此，在電力實業(yè)中，有很多電網結構都存在著不同程度的漏洞與問題，這都需要電力企業(yè)不斷加強智能電網的建設。此外，我國頻頻發(fā)生的自然災害等都對電網的安全運行造成階段的隱患，針對這種情況，電力企業(yè)一定要不斷引進先進的裝置對電力系統(tǒng)進行調配以保證智能電網安全、可靠的運行。
1.2滿足社會對電能的需求，不斷提高電能的質量問題
隨著人們生活水平的提高、工業(yè)化程度不不斷加深，對電能的需求量越來越大，對電能質量的要求也越來越高。有數(shù)據顯示，美國曾經因為電能的質量不達標，導致?lián)p失了千億美元，由此可見，保證電能質量的重要性。因此電力企業(yè)一定要不斷引起先進技術和設備，盡可能的提高智能電網的輸配電率，對電能質量進行優(yōu)化，同時，這也體現(xiàn)出電力電子技術在智能電網中的重要作用。
1.3能夠有效的促進可再生能源的利用
太陽能、風能等是目前應用比較廣發(fā)的可再生能源，目前我國的陸地風能和光伏發(fā)電資源主要集中在東北、華北等地區(qū)，相關數(shù)據表明，截至到2020年，我國的風能產電可以達到一千到一千五百億瓦特，光伏發(fā)電可以達到二百億瓦特，其中將風力發(fā)電得到的電能投入到千瓦級基地的開發(fā)中，將太陽能發(fā)電則呈現(xiàn)出分散接入和大規(guī)模開發(fā)的特點?？稍偕茉撮_發(fā)的大規(guī)模性、分散性對電網的安全運行提出了更高的要求。促進可再生能源發(fā)展的關鍵因素之一就是要利用智能電網的建設對可再生能源的調度與控制經行預測與把握。這一切都需要加強電力電子技術在智能電網中的應用，只有充分的利用電力電子技術才能保證各種可再生能源發(fā)電的大規(guī)模、遠距離輸送，使智能電網能夠更好的容納、適應可再生能源，進而提高清潔能源的比重，對全球氣候變暖的現(xiàn)狀起到一定的緩解作用。
1.4節(jié)能減排技術的需要
實踐證明，節(jié)能減排是一項歷時漫長、進展復雜的艱巨性工作，國家的相關部門如電監(jiān)會、國家發(fā)展和改革委員會等也加大了對節(jié)能減排工作的重視程度，并且對全國的節(jié)能減排工作進行了檢查，調查結果顯示，要想不斷的提高清潔能源的利用率一定要突破電力電子中的瓶頸技術，通過利用較為可靠的電力電子技術裝置來提高電能的輸送能力，在最大程度上做到節(jié)能減排。
二、加強電力電子技術在電網中應用的有效措施
電力電子技術在電網中具有十分重要的作用，要想保證智能電網安全、良好的運行，首先就要加強電力電子技術在電網中的應用。筆者將在下文中對加強電力電子技術在電網中應用的措施進行簡單介紹。
2.1解析高壓直流輸電技術的應用
在直流輸電的過程中，只有輸電環(huán)節(jié)的電能是直流電，在發(fā)電和用電的過程中都是交流電，然后在終端處加高壓，使交流電再變成直流電輸送到直流輸電線中，加壓后的直流電經過逆變器又變成了直流電，最后通過環(huán)流變壓器將剩余的電能輸送到用電系統(tǒng)中。這種在直流輸電的過程中加壓的技術具有獨特的優(yōu)點，那就是能夠實現(xiàn)遠距離、大功率輸電，不僅如此，它還可以處理清潔能源穩(wěn)定性的問題。
2.2解析柔性的交流輸電技術的應用
柔性的交流輸電技術是一項非常重要的技術，在新能源和清潔能源的并網方面起到十分重要的作用，其中包含了很多技術如：微電子技術、控制技術以及通訊技術等，柔性的交流輸電技術能夠在最大程度上提高電力系統(tǒng)的穩(wěn)定性及與運行速度，還可以提高交流輸電的靈活性，最終提高交流電的輸電速度。作為我國智能電網的基礎，特高壓輸電子對其起到很重要的作用，因此，一定要充分的考慮新能源和清潔能源的隔離以及接入問題，而柔性的交流輸電技術恰好可以緩解這一問題，這也是人們越來越重視該技術的原因之一，不僅如此，還有很多供電企業(yè)將柔性的交流輸電技術與先進的控制技術進行有機結合，以在最大程度上降低損耗，確保輸電過程的安全可靠性。
2.3解析智能開關的應用
所謂智能開關指的就是在電流或者電壓的指定位置可以斷開或者閉合電路。智能開關主要由殼體、分開關、總開關以及總電源開關組成，總電源開關可以對整個系統(tǒng)進行保護；幾個分開關是整體結合式的，具有過流和防止漏電的功能，可以保證系統(tǒng)的安全運行，確保家用電器不受到影響。此外，隨著我國科技的不斷進步，智能電網的級別也不斷升高，智能開關的功能和質量也在逐漸升高。
2.4解析高壓變頻技術的應用
高壓變頻技術的最大優(yōu)勢就是它能夠節(jié)約百分之三十的電，但是該項技術的成本較高，在運行的過程中容易產生污染，如果在電力企業(yè)應用該項技術一定會體現(xiàn)出非常優(yōu)越的技能性，如果工程應該該項技術則會更好的實現(xiàn)節(jié)能減排。目前我國有很多生產高壓變頻設備的工廠，大多數(shù)都是采用多電平技術，而其他類型的高壓變頻器也得到了很大的發(fā)展空間，如混合結構技術、中亞三電平技術等，這些技術具有很多優(yōu)點，如結構緊湊、密度精藝高、控制靈活等。
2.5FACTS技術的應用
FACTS技術主要指的是將電力電子設備作為基礎，將現(xiàn)代控制技術與之進行有機結合，達到快速靈活控制原有交流輸電系統(tǒng)參數(shù)及網絡結構的目的，進而達到提高線路輸送電能的能力，并增強系統(tǒng)的穩(wěn)定性、可靠性。近些年，隨著電子技術的不斷發(fā)展，F(xiàn)ACTS技術也有了突破，將原先的半控制器件的靜止無功補償器升級為可關斷器件的靜止同步補償器，將可控串補技術升級為統(tǒng)一潮流控制器，F(xiàn)ACTS技術的這一系列轉變升級都證明了該項技術的活力和可發(fā)展空間。此外，我國的能源分布與資源需求是逆向分布的，這就需要充分實現(xiàn)大范圍的能源的轉移，而提高線路的輸送能力成為解決這一問題的關鍵因素。此外，還需要解決大范圍轉移能源過程中產生的潮流調控、系統(tǒng)震蕩、電壓不穩(wěn)定等問題。
2.6電能質量技術的應用
一般工業(yè)上對電能質量技術的需求比較大，這也促進了相關技術和領域的發(fā)展。國家上有很多國家在電能質量技術方面已經達到了相當高的水平，如美國、日本、印度等。目前在國際上針對提高電能質量的技術裝置包括有源電力濾波器、動態(tài)電壓調節(jié)器等。要想使電能質量技術在智能電網中得到廣泛應用，首先就要逐漸完善電能質量的評估標準與等級劃分要求，并且針對供電接口的經濟性方面要建立內部技術等級評估體系和用戶關于經濟性的評估體系，建立健全相關的法律法規(guī)，促進智能電網"經濟性"運行。
三、結束語
通過論述，我們可以清晰的認識到目前我國在電力電子技術方面的缺陷。電能是一個國家發(fā)展的基礎組成部分，加強電力電子技術在智能電網中的應用對于我國電力事業(yè)的發(fā)展、整個社會的進步都起到十分重要的作用。這使我們的電力工作人員承受巨大的壓力、面臨嚴峻的挑戰(zhàn)。盡管我國目前的電力電子技術還不是很完善，在智能電網的應用中還存在很多問題，在未來探索的道路上更是充滿坎坷，但是我堅信，天道酬勤，只要我們廣大奮斗的電力事業(yè)第一線的工作人員恪盡職守、無私奉獻，不斷對加強電力電子技術在智能電網中的應用獻謀獻策，對我們的未來充滿信心，踏實肯干、務實求真，一定能夠在最大程度上推動我國電力事業(yè)的發(fā)展，是電力電子技術更好的應用于智能電網中，為我國經濟的發(fā)展和社會的進步獻出自己的一份力量。
作者：陳建兵 單位：江蘇省電力建設第一工程公司
（五）
一、電力電子技術的研究內容
1.1功率半導體器件
功率半導體器件，其實就是電力電子器件，是使用在電能變化和電能控制電路中的大功率電子操作器件，通常情況下會分成三種類型，分別是半控型器件、全控型器件和不可控型器件。在這之中，半控型期間的晶體閘管一般是半控器件，在電壓以及電流容量的承受力上。是所有器件之中最多的。全控型器件也能夠分成電流驅動型器件以及電壓驅動型器件；第三類不可控制器件的電力二極管其實是不可控器件，并且一般的工作原理以及組織結構相對來說更為的簡易，也有更高的可靠性能。
1.2電力電子電路的整體操控
大功率的電子電路是借助功率半導體器件開展更替和工業(yè)操作把控電能的大功率器件，電力電子電路的一般把控對象時工業(yè)點鉻，通常出現(xiàn)最多的工作程度時盡量的把能量的消耗量降至最低。功率半導體器件通常工作中是處于一種開關的模式之中，這樣的操作模式能夠有效的降低電路之中的能量耗損，所以電力電子其實就是一種功率比較大的開關電路，其工作原理是借助不高的信號對電能進行把控操作。
1.3電力電子變化器的主電路
工作的主要核心借助的是功率半導體器件，電力電子變化器的主電路使用的是另外一種電路拓撲結構和控制方式，這樣做的話能夠有效的實現(xiàn)對電能的變化和操控等一般操作、變化器的主電路拓撲結構其實本質上是把有源功率以及無源功率半導體器件依照設定好的規(guī)律做排列組合，在這個形式下而形成的一種電路，拓撲優(yōu)化簡單的說就是在變化器的設計過程中，經過科學可靠的選擇的網絡中的各個工作元件的確切位置，從而有效的實現(xiàn)高頻化、高功率的目標。
二、先進電子電力技術在智能電網中的應用
2.1使整個的電網資源能夠得到最大的優(yōu)化
我們所熟知的柔性輸電技術已經不再需要對現(xiàn)在有的設備進行大范圍的改動，就可以把電網的配電功能做表達，使得水電以及核電等各種可再生的潔凈能源能夠完成長距離的配送，正確有效的將我國的能源分布不均衡的問題平衡好。另外，我國各個有關部門也可以以智能電網為載體，進行電力資源的優(yōu)化配置。
2.2提升電網運行的安全性
將當前的柔性交流技術和直流技術與傳統(tǒng)的輸電技術做比對，有更快的響應能力，并且把控能力也更好。可以使得智能電網的輸電建設更加的有效率。并且，一些先進性交強的電力電子技術能夠為不一樣的電力用戶提供個性化的能耗降低操作，更加有效的降低損失，提升整個電網的服務性水平。
2.3提升城市的規(guī)劃建設
現(xiàn)如今的城市在電量的使用上有了更高的數(shù)量要求，之前的高空電網現(xiàn)在已經不能和用戶的需要相適應了，耗損不斷的變多，并且直接暴露在空氣中，發(fā)生事故的概率也會加大?？墒侨嵝灾绷鬏旊姾腿嵝越涣鬏旊?，使用的電纜是深埋地下的，這樣的話不僅不會影響市容市貌，同時電磁也不會受到其的顯著影響，適時的加大遠距離的電力輸送，可以為將來的城市建設提供更多的并且更加科學有效的設計建設規(guī)劃。
2.4高壓變頻技術使用在智能電網中
高壓變頻技術的本質性優(yōu)點就是能夠有效的節(jié)約電量消耗，達到了三成以上的水平，但是其中的缺陷也是存在的，主要的缺點就是成本太高，而且很容易造成高次諧波污染的情況。將這個使用到電力運行操作體系之中，節(jié)能效果更加突出，是用戶實現(xiàn)節(jié)能減排的首要方式。在國內的高壓變頻器的生產商中，使用的最多的是功率單元串聯(lián)的多電協(xié)調操作方式，但是其他的各種組織形式也包含在了高壓變頻器的發(fā)展范圍之中，比如使用最多的混合結構技術和中亞三電平技術等，這些的共同特點就是有較高的工藝密度，而且組織結構也相對緊密，有靈活的控制能力，并且四象限優(yōu)勢突出，是將來的高壓變頻技術主要的發(fā)展方向。未來我國的直流電操作體系會形成特高壓等級次序，從而形成額定的電流。
三、結語
先進電力電子技術的不斷發(fā)展，電力行業(yè)內的發(fā)展形勢也煥然一新，有效的提升了電力的使用效率，同時對電能分布性的流動趨勢得到了體現(xiàn)。用戶真正的感受就是智能電網更加的便捷。電力電子技術對促進整個電網的穩(wěn)定有序發(fā)展做出了巨大貢獻，為電網中加入可再生能源以及關鍵技術提升了社會經濟效益，有效的提升了用戶的滿意程度，促進了電網朝著又好又快的方向發(fā)展。智能電網作為未來的電網發(fā)展方向，對于能源節(jié)約以及環(huán)境保護起到的效果是十分重要的，但是還有一些地方值得更好完善，電力電子技術使用在智能電網之中的應用也將更加廣泛。
作者：田平 單位：陜西航空職業(yè)技術學院
（六）
一、探究式教學在數(shù)字電子技術實驗中的應用
1.基礎性實驗階段
基礎性實驗包括各種儀器設備操作、門電路電特性及邏輯功能測試、簡單數(shù)字集成電路使用、EDA軟件使用及PCB板制作等，針對初學者的知識背景，著重培養(yǎng)學生規(guī)范的實驗基本技能和思維方式，使學生初步掌握科學的實驗方法和實驗設計思想。傳統(tǒng)的基礎性實驗是由教師先講解、再做示范演示，然后讓學生進行有針對性的模仿，并把觀察到的現(xiàn)象、結論總結出來。這樣的實驗教學使學生完全處于被動地位，大大降低了學生對實驗的熱情和探究的欲望。為此，我們增加了部分有探究價值的基礎性實驗，如信號測量與誤差分析、門電路扇出系數(shù)測算和數(shù)字集成電路故障判斷等，這樣學生就可以在模仿的基礎上，按照自己的思路來選擇儀器、設備及元器件，自行設計實驗，養(yǎng)成探究習慣和科學態(tài)度。學生還可以在課前、課后借助EDA工具軟件，以“軟代硬”搭建虛擬仿真實驗平臺，進行反復練習與驗證。
2.設計性實驗階段
設計性實驗以操作能力訓練為基本內容，以提升理論知識應用為重點，以電路設計能力為目標。我們將探究式教學引入設計性實驗的具體做法是：實驗的入口是題目或器件引導，中間實踐環(huán)節(jié)是以理論課知識及學生平時實踐經驗積累為基礎，出口是實驗結果；事先只給出題目、器件范圍及功能要求，不明確實驗的具體要求和水平，只有在學生遇到問題時教師才會給予必要指導。這種新的探究式實驗教學模式極大地調動起學生主動學習的積極性，也激發(fā)了學生的想象力和創(chuàng)造力，學生設計方案呈現(xiàn)出靈活性、多樣化的特點。
3.綜合性實驗階段
綜合性實驗在完成規(guī)定的基礎性實驗和設計性實驗基礎上進行。通過嘗試解決一些工程、科研方面的問題，使學生熟悉掌握科學研究的基本過程，提高學生理論知識應用能力、探究性實驗能力和團隊合作能力。
（1）選擇合適題目，激發(fā)學生探究興趣。綜合性實驗題目來源主要有三種途徑：一是教師的教學研究成果和科技研究成果；二是工程應用項目，但這些項目適合于教學的可能有限，需要二次加工、提煉，方可用于教學；三是學生在課外學習及科技創(chuàng)新活動中完成的項目（經過篩選）。實驗題目要結合現(xiàn)代電子技術發(fā)展、應用水平動態(tài)設置，具有一定的水平和前瞻性，鼓勵學生根據自己的構思設計實驗題目。實驗題目名稱最好讓學生聽（看）到后就能知道該實驗有什么用途，這樣學生能夠知道查閱哪方面資料，做什么樣的準備，激發(fā)學生學習的興趣和好奇心。例如“交通信控制器”題目，從名字上就可知道它是應用于機動車流量疏導的交通設施，其工作原理屬電子技術范疇，學生通過親自到交道口觀察，就能夠了解到該設備的功能與工作流程。
（2）明確任務要求，引導學生思維。綜合性實驗融合各專業(yè)特點，對課程教學內容按照其自身特性和教學需要進行分類設計和調整重組。根據教學大綱及實驗條件明確實驗教學情境，對實驗內容、實驗過程及實驗要求等某些細節(jié)作具體介紹。例如在確定“交通信控制器”這一教學情境后，向學生簡單描述項目的用途、工作原理、技術性能指標等，任務描述越具體、翔實，就越具有可操作性。此外，綜合性實驗內容抽象、偏深、工程性強、難以掌握，單靠學生的自主實驗不易完全理解、掌握，教師要運用科學方法啟發(fā)學生思維，引導學生將學習掌握的知識、經驗和探究內容聯(lián)系起來。教師還要結合學生的個體差異、目標層次采取不同程度的積極引導，教師引導行為的差異會對綜合性實驗的廣度和深度產生一定的影響和制約。
（3）開放優(yōu)質教學資源，自主設計實驗方案。學生根據經驗、知識、水平和興趣選擇適合自己的題目之后，他們關注的重點就轉移到實驗方案設計上。學生自主設計實驗方案可以通過兩種途徑：一是通過圖書館、實驗室及互聯(lián)網獲取第一手資料，再經過認真加工、整理、完善；二是通過電工電子教學網站瀏覽優(yōu)質教學資源。教師立足理論技術的創(chuàng)新、開發(fā)與應用，通過多項?。ㄐ＃┘壗逃虒W改革立項開發(fā)出多種優(yōu)質教學資源，這些優(yōu)質教學資源以教師的啟發(fā)指導為輔，既呈現(xiàn)出示范性效果，又可服務于學生自主學習及仿真實驗設計、調試的演練。在設計方案可行性研究過程中，學生自主探究，也可以尋找合作伙伴，組織討論小組，提出問題，探討解決問題的方案，充分發(fā)揮學生的想象力，以便獲得最佳方案。教師要針對設計實驗方案可行性及結果提出預判，避免學生走彎路。此外，為了使綜合性實驗能夠真實模擬科學研究活動，在參照科研項目及產品開發(fā)流程基礎上，撰寫出具有規(guī)范性、科學性、創(chuàng)新性的實驗報告，引導學生熟悉掌握科學研究思路和過程。
（4）開放實驗環(huán)境，力求探究性成果。綜合性實驗改變了傳統(tǒng)的“百人一題、報告千篇一律”現(xiàn)象，相同的或不同的題目在層次上、水平上存在較大差異，因此，在時間、空間、設備等方面對實驗室提出更高的條件和要求。綜合性實驗采取課內與課外結合方式進行，時間為1周。期間，教師要有針對性地穿插安排2~3次（8學時）集中授課，內容包括資料查新、項目基本情況介紹及設計要求、數(shù)字系統(tǒng)設計方法及步驟、數(shù)字系統(tǒng)調試與測量等。實驗室管理如同圖書館模式，全天候開放，要求學生具有較強熱情和自律性。從查閱資料、選擇元器件、構思實驗方案，再到設計、安裝、調試電路，直到完成全部實驗，學生均獨立進行，實驗室只負責驗收，對學習成績優(yōu)秀或有特長的學生開展個性化培養(yǎng)。實驗室還實行消耗器材、教材及教具開放。學生首先在EDA軟件平臺上對電路各子功能模塊進行設計調試，然后聯(lián)調各子模塊，再整體調試系統(tǒng)，直到仿真無誤，最后將仿真實現(xiàn)的電路再進行硬件搭接調試。整個探究實驗過程環(huán)環(huán)緊扣，成果展示形式多樣，通過聲音、圖像、數(shù)據、光電、按鍵等呈現(xiàn)出學生熟悉的一些產品，讓學生由衷地產生自豪感和成就感。
二、探究式實驗的成績評價
在數(shù)字電子技術課程的實驗中采用探究式教學方式，就是要保證每個學生的實驗效果，切實達到本科專業(yè)理論課程教學的目的。這就需要以人為本，強調整體性評價觀，不僅僅要關注最終的結果，還要考察實驗的計劃安排、各部分任務及其完成情況，每個實驗環(huán)節(jié)、步驟都要求有文字記錄并賦予一定的考核分值。在考核內容上要進行全面評估，主要涉及學生的學習態(tài)度、選題的難易與創(chuàng)新程度、查閱利用相關信息資源的能力、掌握運用專業(yè)理論和知識分析解決實際問題的能力、口頭和文字表達能力、展示成果的課件制作能力等。當然，在數(shù)字電子技術探究式實驗教學管理和全面評估中要盡可能避免學生中出現(xiàn)“搭便車”、不勞而獲的現(xiàn)象。教師的管理者角色十分重要，要及時了解動態(tài)，發(fā)現(xiàn)問題，調控糾偏，最后在全面綜合各方面情況基礎上對學生實驗成績做出客觀結論。
四、探究式實驗應注意的問題
1.教師方面
（1）加強教學組織能力。在探究式實驗教學中，教師是指導者和組織者，因學生個性差異不同、實驗題目層次不同，教師能否把一個整體實驗過程引導好、組織好直接關系到探究式實驗教學實施的效果。
（2）提高問題設計能力。探究式實驗教學強調課程資源的開放性，整個教學過程均由問題驅動，要求教師用系統(tǒng)方法對問題進行整體布局、規(guī)劃、實施。教師的問題設計能力包括教學目標設定、實驗需求分析、教學資源設計和認知工具運用等。
（3）發(fā)揮示范性指導作用。在探究式實驗教學中，教師應以自身的創(chuàng)新為出發(fā)點，激發(fā)學生探究問題的興趣，不僅要在認識上引導學生開展充分的思考，而且要在情感上與學生進行不斷的交流，營造一個和諧的課堂氣氛。教師的示范性指導作用包括科研水平、教學與實踐經驗、操作技能熟練程度、教學方法先進及教學理念創(chuàng)新等。
（4）培養(yǎng)綜合評價能力。探究式實驗教學評價強調整體性評價觀，要看結果，但更重過程，不僅對學生解決問題的情況做出評價，還要對學生在探究過程中的態(tài)度、協(xié)作、方法等情況進行評價，因此，這就要求教師具有綜合評價能力。
2.學生方面
加強文字處理、圖像編輯、表格處理、Internet連接等信息技術處理與應用能力，掌握一定的專業(yè)軟件的應用技術。提高行為控制能力。在探究式實驗教學中，學生的學習方式和實驗時間安排自由度較大，如果缺少主動性、自控能力，就很難保證教學效果。發(fā)揮交流協(xié)作能力。在探究式實驗教學中，綜合性實驗題目數(shù)量眾多，方案靈活多樣，時間相對寬松自由，因此，學生與教師之間、學生與學生之間的交流與協(xié)作對解決出現(xiàn)的問題尤為重要。培養(yǎng)自主性研究能力。在探究式實驗教學中，教師把教學內容巧妙地隱含在任務之中，學生圍繞某一主題主動地搜集信息、選擇信息和加工處理信息，積極主動地探究和構建知識體系，然后通過思維創(chuàng)新，應用知識解決問題，不斷提高自身的研究能力。
作者：王革思 單位：哈爾濱工程大學信息與通信工程學院
