序論：好文章的創(chuàng)作是一個不斷探索和完善的過程，我們?yōu)槟扑]十篇電力與電子技術范例，希望它們能助您一臂之力，提升您的閱讀品質(zhì)，帶來更深刻的閱讀感受。

篇（1）

2電力電子技術的實際應用

現(xiàn)階段，很多的行業(yè)與領域都涉及到了電力電子技術的應用。全球范圍內(nèi)的經(jīng)濟模式都逐漸走向信息化發(fā)展方向，這就需要對傳統(tǒng)的產(chǎn)業(yè)模式進行改革，轉(zhuǎn)變?yōu)橐揽扛咝录夹g的經(jīng)濟發(fā)展模式，而電力電子技術在經(jīng)濟模式轉(zhuǎn)變過程中是重要的技術保障。電力電子技術在不斷的應用的過程中，也在不斷的得到完善與發(fā)展，很多高性能、多功能的元件被不斷的開發(fā)并使用到電力變流設備運行中來。高性能元件的發(fā)展與使用，很大程度上推動了電力電子技術的進步，同時也推進了半導體器件、集成電路、自動化技術以及信息技術等領域的發(fā)展。所以，電力電子技術在實際應用中展示出了越來越多的優(yōu)勢，并逐漸的被廣泛推廣。

1）電力電子技術在交通設施中的應用。電力電子技術隨著自身不斷的改革與進步，其應用范圍也越來越廣，而電力電子技術在交通運輸中的應用尤為廣泛。例如鐵道運輸中的電氣機車，其分為直流機車與交流機車兩種，這兩種機車就是分別對整流以及變頻裝置的實際使用。此外，最新開發(fā)的磁懸浮列車，電力電子技術在其中起著重要的作用，很多的設備以及元件都需要借助電力電子技術才可以進行正常運轉(zhuǎn)。例如，在磁懸浮列車的牽引機傳動過程中以及輔助電源運行過程中，都需要利用到電力電子技術。目前所研發(fā)的綠色節(jié)能汽車，就是依靠電力作為汽車運行的動力。而電力在通過電機轉(zhuǎn)化為動力的過程中，也需要電子裝置將電力轉(zhuǎn)換處理，才可以達到有效控制驅(qū)動的效果。船舶以及飛機等交通工具其電源在使用過程中差異也非常大，也需要采用電力電子技術進行控制與改進。

2）電力電子技術在家電中的應用。越來越多的家用電器開始應用電力電子技術，以更加方便的為人們的生活服務，提高人們生活的質(zhì)量。例如，日常中經(jīng)常用到的洗衣機，通過應用電力電子技術就能夠?qū)崿F(xiàn)洗衣過程的自動化控制，減少了人力工作，我們僅僅把衣服放置到洗衣機中，通過給定制定的操作，就可以借助電力電子技術的功能實現(xiàn)我們想要的目的。才出現(xiàn)時間不長的洗碗機，其工作原理與洗衣機相似，都是通過電力電子技術來完成的?？照{(diào)也逐漸的向變頻節(jié)能的功能轉(zhuǎn)變，利用電力電子技術的變頻功能，可以為我們降低近1/3的電能消耗，不僅節(jié)省了日常開銷，也在很大程度上節(jié)約了資源與能源的消耗。電頻熒光照明燈泡同樣要比白熾燈泡擁有更好的節(jié)能性能，其中也是電力電子技術所應用的效果。

3）電力電子技術在工業(yè)節(jié)能中的應用。隨著我國的社會經(jīng)濟不斷發(fā)展，工業(yè)對于能源以及資源的消耗也在逐漸的增加，特別是對于電力能源的消耗數(shù)量尤為高。由于電力能源具有性能穩(wěn)定、利用率相對較高的特點，工業(yè)生產(chǎn)中大多都采用電力作為能源的主要來源，使得電力的消耗隨著經(jīng)濟的不斷發(fā)展而大幅增加。就目前工業(yè)發(fā)展的大體狀況上來說，其用電過程中依然出現(xiàn)較多不科學現(xiàn)象，特別是工業(yè)用電效率普遍偏低，使得電力能源大量的浪費。隨著我國可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略的不斷深化與改革，電力能源的節(jié)約使用已成為一個重大的社會問題，而電力電子技術可以在很大程度上降低對于電力能源的消耗。很多的企業(yè)開始逐漸使用電力電子節(jié)能設備，使得設備的運行更加優(yōu)化，極大提升了電力能源的使用效率。

4）電力電子技術在發(fā)電站的應用。世界能源的短缺促使了人們加快開發(fā)新能源的步伐，我國也逐漸的重視風力發(fā)電以及水力發(fā)電的工程建設，在這些電力設施建設與運行的過程中，發(fā)電機電流頻率的轉(zhuǎn)換是非常關鍵與重要的技術。對于水力發(fā)電來說，發(fā)電的功率大小跟水壓頭的大小以及水流量的大小有直接關系，也在很大程度上影響著發(fā)電機組的轉(zhuǎn)速改變，為了獲得發(fā)電機組的最佳運轉(zhuǎn)功率，就要借助電力電子技術來改變電流的頻率，以達到改變發(fā)電機組轉(zhuǎn)速的目的。

篇（2）

中圖分類號：TM714 文獻標識碼：A 文章編號：1671—7597（2013）041-163-02

1 諧波的產(chǎn)生和影響

1.1 諧波與無功功率的產(chǎn)生

在用電負載中，阻感負載占了很大一部分，阻感負載要正常的工作就要吸收無功功率。而這些裝置中交流側(cè)的電流會因為使用了相控方式而滯后于電壓，也就產(chǎn)生了大量的諧波電流。即使一些交流側(cè)電壓電流基本相同的裝置，但是電流波形的畸變，也會產(chǎn)生諧波電流，導致無功功率被消耗。

純正弦交流電路中，定義了三種功率，它們的表達式為（P是有功功率，Q是無功功率，S是視在功率）：

P=UIcosφ

Q= UIsinφ

S=UI

三種功率滿足關系式：

S2=P2+Q2

有功功率P的表示交流平均功率；視在功率S在工程上表示為電氣設備功率中設計的極限值，它當中的額定電流由銅耗和導線的截面積決定；無功功率表示的則是含有儲能元件的電路中的一種功率互換的幅度，單相電路與三相電路之間又有一些不同。

在非正弦交流電路中，有功功率和視在功率可以分別表示成：

其中，Un和In分別代表基波和諧波中電壓、電流的分別的有效值。

按照純正弦電路的模式，可以給非正弦電路的無功功率做一個定義：

在這里，Q雖然反應能量的流動交換，但卻不體現(xiàn)其的消耗情況。公用電網(wǎng)的電壓，波形穩(wěn)定，畸變很小，而電流的畸變可能卻很大，所以在研究過程中，可以將各個功率可以用以下公式表示：

其中，Qf和D分別表示基波電流和諧波電流產(chǎn)生的無功功率。功率因素可以表示成：

在這個式子中，u=I1/I是叫波形畸變因數(shù)，cosφ1則被稱為位移因數(shù)或功率因數(shù)。

可以看出，功率因數(shù)在非正弦電流電路中除了與基波電流相關，還與諧波大小有關系。所以，電路中的諧波，會使得無功功率增大，從而使功率因數(shù)變低，導致電氣容量的可利用率下滑，從而損害電網(wǎng)。

1.2 諧波對電網(wǎng)的影響

1）諧波的產(chǎn)生，會使電網(wǎng)設備產(chǎn)生附加的損耗，從而降低供配電以及用電設備的功率。

2）諧波引起的過電壓、過電流將會使變壓器產(chǎn)生過熱現(xiàn)象，這樣一來，設備容易老化，使用壽命縮短而且還會損壞。

3）諧波會到這繼電保護裝置的誤操作，是一些測量儀表失效或測量不準確。

4）諧波會在公用電網(wǎng)中引發(fā)并聯(lián)諧振和串聯(lián)諧振，極易造成安全隱患。

5）諧波的產(chǎn)生，對近處的通信裝置產(chǎn)生干擾，導致通信質(zhì)量下降，造成一些額外損失。

2 對諧波抑制技術的研究

各國在電力技術方面都制定了一些法規(guī)或措施來將諧波抑制控制在允許范圍，對諧波和諧波電流的合成方法進行了明確說明，為了滿足這些要求，要采用一些方法來抑制諧波以及對無功功率進行補償。

2.1 安裝諧波補償裝置

2.1.1 無源濾波器

無源電力濾波器（PPF）在諧波抑制中有很大優(yōu)勢，初期投資比較小，運行效率高，它主要利用電子元件的諧振特性，使得電感或電容在阻抗分流回路中形成低阻抗，但體積大，材料消耗多等，也是它的缺點。

2.1.2 有源濾波器

有源濾波器（APF）與無源濾波器（PPF）相比而言，它能在補償各次諧波的同時，還能調(diào)節(jié)三相不平衡電壓和抑制閃變；并且它能夠?qū)討B(tài)的諧波進行跟蹤補償，達到自適應的效果；濾波特性也不受頻率與阻抗影響。

因為優(yōu)勢明顯，APF技術也是治理電網(wǎng)污染中的一項關鍵技術，對它的研究比較廣泛。根據(jù)使用場合分，可分為有源直流和有源交流兩類；根據(jù)逆變電路儲能元件來分，分為電流型與電壓型濾波裝置，如圖1所示：a）為電壓型。b）為電流型。

電壓型效率高，可任意并聯(lián)擴容，適用于電網(wǎng)級的諧波補償，且技術相對成熟，目前使用廣泛；電流型結(jié)構(gòu)簡單，性能穩(wěn)定，不適用大容量系統(tǒng)。

通過接入電網(wǎng)的方式來分，還可分為串聯(lián)型與并聯(lián)型。并聯(lián)型的APF，主要功能是消除負載引起的諧波電流，優(yōu)勢是可以多臺并聯(lián)使用，適用于多種容量場合；串聯(lián)型APF，是通過向電網(wǎng)中加入或減去一個瞬時電壓，使負載側(cè)電壓維持一個純正弦波，這種方式使串聯(lián)型在電壓敏感性負載中非常適合，但它負載電流過大，體積較大，沒有并聯(lián)型使用廣泛。

有源濾波器的控制策略是濾波技術中最重要的部分，包括直流側(cè)電容電壓控制、輸出電流跟蹤控制，一般來說又可分為開環(huán)控制、閉環(huán)控制，目前主要采用閉環(huán)控制技術，它補償效果較好。

參考文獻

[1]劉玉冰.關于電力電子技術與諧波抑制、無功功率補償技術的研究[J].科技廣場，2007（7）：218-221.

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電力電子技術是一門新興的應用于電力領域的電子技術。簡單的說，電力電子技術就是通過計算機技術將強電和弱電進行有效的組合。隨著近年來經(jīng)濟飛速發(fā)展，巨大的電力需求與當前電力系統(tǒng)電力缺口的矛盾日益顯現(xiàn)，使得電力電子技術在電力系統(tǒng)中的需求相應增加，伴隨而來的是我國電力電子技術面臨著寶貴的發(fā)展機遇。

1 電力電子技術的發(fā)展

電力電子技術起始于五十年代末六十年代初的硅整流器件，現(xiàn)代電力電子技術的發(fā)展方向，是從以低頻技術處理問題為主的傳統(tǒng)電力電子學，向以高頻技術處理問題為主的現(xiàn)代電力電子學方向轉(zhuǎn)變。其發(fā)展先后經(jīng)歷了整流器時代、逆變器時代和變頻器時代，并促進了電力電子技術在許多新領域的應用。八十年代末期和九十年代初期發(fā)展起來的、以功率MOSFET和IGBT為代表的、集高頻、高壓和大電流于一身的功率半導體復合器件，表明傳統(tǒng)電力電子技術已經(jīng)進入現(xiàn)代電力電子時代。目前，電力電子技術正向著以高頻技術處理問題為主的現(xiàn)代電力電子技術方向發(fā)展。在實現(xiàn)高頻技術的基礎上，更增加了節(jié)能、環(huán)保、自動化、自能化等特點。

2 電力電子技術在電力系統(tǒng)中的應用

2.1電力電子技術在發(fā)電環(huán)節(jié)中的應用。主要體現(xiàn)在發(fā)電機組的勵磁控制和變頻調(diào)速上。在我國范圍內(nèi)乃至全球范圍內(nèi)的各個大型電廠發(fā)電機組中，運用的最為普遍的就是靜止勵磁系統(tǒng)，電力電子技術的發(fā)展，使電子技術取代了勵磁控制中的勵磁機環(huán)節(jié)，使靜止勵磁實現(xiàn)了簡單的控制構(gòu)造和高性能低成本的運作。同時由于電子技術代替了勵磁機的環(huán)節(jié)，使靜止勵磁能夠?qū)ψ陨磉M行迅速有效的調(diào)節(jié)，提高電力系統(tǒng)的運作效率。電子技術也應用于電廠的風機水泵的變頻調(diào)速上和太陽能發(fā)電控制機組的控制系統(tǒng)中。在電廠的電力生產(chǎn)過程中，由于發(fā)動機組等設備對于發(fā)電量的損耗相對較大，考慮電力生產(chǎn)中節(jié)約能源的要求。在高壓電和低壓電的轉(zhuǎn)換過程中，使用風機水泵變頻機替代原有的變頻器，改變電能轉(zhuǎn)換過程中耗能大效率低的問題。而在太陽能發(fā)電的控制系統(tǒng)中，電子技術的作用尤為突出，太陽能作為21世紀被廣泛重視的新型能源，發(fā)展太陽能發(fā)電產(chǎn)業(yè)是整個國家乃至全世界的戰(zhàn)略目標。然而由于太陽能發(fā)電本身的功率過大，在使用太陽能發(fā)電機組發(fā)電的時候，需要將生產(chǎn)出來的電能進行轉(zhuǎn)換，這個時候就需要大功率的電流轉(zhuǎn)換器。而電子技術能夠很好的解決這一問題。

2.2電力電子技術在配電過程中的作用。要使配電系統(tǒng)能夠配送出高質(zhì)量的電力資源，需要在配電過程中滿足配電頻率、電壓以及在諧波上滿足相應的條件，同時，在配電過程中需要阻止電能的各種不穩(wěn)定的波動和影響。這個過程中，電力電子技術作為配電環(huán)節(jié)的質(zhì)量控制部分，以用戶電力技術和FACTS技術為實現(xiàn)形式，通過在配電線路中增設電力電子裝置，加強對與電壓，電流和功率的可控性，調(diào)控電力傳輸。

篇（4）

電力電子技術是研究采用電力電子器件實現(xiàn)對電能的控制和變換的科學，是介于電氣勤務員三大主要領域—電力，電子和控制之間的交叉學科，在電力，工業(yè)，交通，航空航天等領域具有廣泛的應用。電力電子技術的應用已經(jīng)深入到工業(yè)生產(chǎn)和社會生活的各個方面，成為傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)和高新技術領域不可缺少的關鍵技術，可以有效地節(jié)約能源。

1.我國電力工業(yè)面臨的挑戰(zhàn)

（1）電力供需矛盾難以根本緩解。按照統(tǒng)計分析，每個國家的人均GDP與人均的能耗有十分密切的相關關系。我國要在下世紀中葉達到中等發(fā)達國家水平，人均用電水平的增長是不可避免的。人口增長和現(xiàn)代化進程使用我國對電子表力需求不斷增加，按照規(guī)劃，2050年我國發(fā)電裝機應超過15億千瓦，比現(xiàn)有的裝機凈增13億千瓦以上，按常規(guī)格化的發(fā)展模式幾乎不可能達到這個目標，除非尋求新的發(fā)展途徑。

（2）有限資源的制約日趨嚴重。我國去年已成為石油進口國，不能指望靠石油發(fā)電。水電可發(fā)容量不足3.7億千瓦，在相當長的時期內(nèi)煤碳仍是主要的一次能源，但燃煤生產(chǎn)的環(huán)境污染的治理是一個極為困難的問題，此外，煤炭基地資源短缺是我國發(fā)展水電的又一重要制約因素。

（3）對電網(wǎng)可靠性和電能質(zhì)量要求不斷提高。20世紀電力系統(tǒng)發(fā)展的特征常以“大機組、大電網(wǎng)、高電壓”來描述。近二十年的世界各國的經(jīng)驗表明，在下世紀，這個趨勢不會再繼續(xù)下去，研究表明，機組的單機容量和交流輸電電壓等級的發(fā)展已出現(xiàn)飽和趨勢，單機容量120MW和電壓等級800KV已達到由電網(wǎng)可靠性決定的極限。盡管現(xiàn)代電網(wǎng)的設計運行技術近年取得了長足發(fā)展，但仍不能完全避免大電網(wǎng)的瓦解事故的發(fā)生。近幾年內(nèi)，世界上的達電網(wǎng)事故仍有發(fā)生，有時還造成了災難性的后果。

2.電力電子技術的發(fā)展概述

（1）整流器時代。大功率的工業(yè)用電由工頻交流發(fā)電機提供，但是大約20%的電能是以直流形式消費的，其中最典型的電解，牽，直流傳動等大三領域。大功率硅整流器能夠高效率地把工頻交流電轉(zhuǎn)變?yōu)橹绷麟?，因此在六十年代和七十年代，大功率硅整流管和晶閘管的開發(fā)與應用是以很大發(fā)展，當時國內(nèi)曾經(jīng)掀起了一股各地大辦硅整流器廠的熱潮，目前全國大小的制造硅整流器的半導體廠家就是那時的產(chǎn)物。

（2）變頻器時代。進入八十年代，大規(guī)模和超大規(guī)模集成電路技術的迅猛發(fā)展，為現(xiàn)代電力電子技術的發(fā)展奠定了基礎，將集成電路技術的精細加工技術和高壓大電流技術有機結(jié)合，出現(xiàn)了一批全新的全控制功率器件，首先是功率MOSFET的問世，導致了中小功率電源向高頻化發(fā)展，而后絕緣門極雙極晶體管（IGBT）的出現(xiàn)，又為大中型功率電源向高頻發(fā)展帶來機遇。MOSFET和IGBT的相繼問世，是傳統(tǒng)的電力電子向現(xiàn)代電力電子轉(zhuǎn)化的標志。據(jù)統(tǒng)計，到1995年底下，功率MOSFET和GTR在功率半導體器件市場上已達到平分秋色的地步，而用IGBT代替GTR在電力電子領域已成定論，新型器件的發(fā)展不僅為交流電機變頻調(diào)速提供了較高的頻率，使其性能更加完善可靠，而且僅現(xiàn)代電子技術不斷向高頻化發(fā)展，為用電設備的高效節(jié)材節(jié)能，實現(xiàn)小型輕量化，機電一體化和智能化提供了重要的技術基礎。

3.電力電子技術的應用

（1）一般工業(yè)。工業(yè)中大量應用各種交直流電動機。直流電動機有良好的調(diào)速性能，給其供電的可控整流電源或直流斬波電源都是電力電子裝置。近年來，由于電力電子變頻技術的迅速發(fā)展，使得交流電機的高速速性能可與直流電機相媲美，交流調(diào)速技術大量應用并占據(jù)主導地位。大至數(shù)千KW的各種軋網(wǎng)機，小到幾百W的數(shù)控機床的伺服電機，以及礦山牽引等場合都廣泛采用電力電子交流調(diào)速技術，一些對調(diào)速性能要求不高的大型鼓風機等近年來也采用了變頻裝置，以達到節(jié)能的目的。

（2）交通運輸。電氣化鐵道中廣泛采用電力電子技術，電氣機車中的直流機車中采用整流裝置，交流機車采用變頻裝置。直流斬波器也廣泛用于鐵道車輛。在未來的磁懸浮列車中，電力電子技術更是一項關鍵技術，除牽引電機傳動外，車輛中的各種輔助電源也都離不開電子技術，電動汽車的電機靠電力電子裝置進行電力變換和驅(qū)動控制，其蓄電池的充電也離不開電力電子裝置，一臺高級汽車中需要許多控制電機，它們也要靠變頻器和斬波器驅(qū)動并控制，飛機，船舶需要很多不同要求的電源，因此航空和航海都離不開電力電子技術，如果把電梯也算做交通運輸，那么它也需要電力電子技術，以前的電梯大都采用直流調(diào)速系統(tǒng)，而近年來交流變頻器調(diào)速已成為主流。

4.電子電力技術關鍵技術在電力方面的應用

（1）智能電網(wǎng)應用的關鍵技術。采用電子傳感技術，對電子表網(wǎng)用戶端，電網(wǎng)設備，電網(wǎng)運行狀況進行適時監(jiān)控，確保智能電網(wǎng)穩(wěn)定性與經(jīng)濟性，以便實現(xiàn)電力資源最大利用率，增強電網(wǎng)運營的高效低耗。在智能電網(wǎng)中采用先進的電子電力裝置，諸如故障電流限制器，人性化交流輸電設備，儲能控制裝置，智能保護設備等，這些裝置與其它技術相結(jié)合，保障了智能化電網(wǎng)的可靠性。采用系統(tǒng)控制技術，能夠?qū)﹄娋W(wǎng)故障作出快速診斷并根據(jù)專家系統(tǒng)對電網(wǎng)診斷結(jié)果給出處理方案，控制系統(tǒng)從電網(wǎng)相關設備采集數(shù)據(jù)信息，通過系統(tǒng)運算確定電網(wǎng)的運行是否正常，藉此實現(xiàn)配電，變電自動化，繼電的自適應保護，電網(wǎng)智能化等功效。

（2）電力系統(tǒng)中的太赫茲技術。在電力系統(tǒng)中，電纜通常埋于地下，故障查找非常麻煩，采用太赫茲探測器能夠透射探測碳板，塑料，沙塵等，還能探測厚墻，干燥土層等，可以突破傳統(tǒng)探測技術的10米極限，目前亟待研制便攜式太赫茲探測器，可以利用太赫茲波的敏感性查找隨時查找電纜的損壞情況和無破損故障。

（3）竊電行為給供電企業(yè)造成了極大的經(jīng)濟損失。而查處竊電者需要時間和程序，給竊電者銷毀證據(jù)提供了機會，使竊電行為難以舉證，供電企業(yè)在證據(jù)不足的情況下，不敢貿(mào)然查處竊電行為，導致竊電行為不能及時受到懲處，供電企業(yè)查處竊電的技術不足，不能查處較為隱蔽的竊電手段，導致企業(yè)損失慘重，采用太赫茲技術進行竊電監(jiān)測，可以實現(xiàn)遠距離線損監(jiān)控，竊電取證舉證功能，有效防止竊電行為。

5.結(jié)束語

電力電子技術的應用范圍十分廣泛，從人類對宇宙和大自然的探索，到國民經(jīng)濟的各個領域，再到我們的衣食住行，到處都能感受到電力電子技術的存在和巨大魅力，這也激發(fā)了一代又一代的學者和工程技術人員學習，研究電力電子技術并使其飛速發(fā)展，電力電子裝置提供給負載的是各種不同的直流電源，恒頻交流電源和變頻交流電源，因此也可以說，電力電子技術研究的也就是電源技術，電力電子技術對節(jié)省電能有重要意義。

【參考文獻】

[1]王鋒，華勝，萬浩平.我國電力電子技術發(fā)展展望[J].科技廣場，2008（8）.

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一、電力電子技術

電力電子技術是建立在電子學、電工原理和自動控制三大學科上的新興學科。因它本身是大功率的電技術，又大多是為應用強電的工業(yè)服務的，故常將它歸屬于電工類。電力電子技術的內(nèi)容主要包括電力電子器件、電力電子電路和電力電子裝置及其系統(tǒng)。電力電子器件以半導體為基本材料，最常用的材料為單晶硅；它的理論基礎為半導體物理學；它的工藝技術為半導體器件工藝。近代新型電力電子器件中大量應用了微電子學的技術。通過電力電子技術對電能的處理，使電能的使用達到合理、高效和節(jié)約，實現(xiàn)了電能使用最佳化。例如，在節(jié)電方面，針對風機水泵、電力牽引、軋機冶煉、輕工造紙、工業(yè)窯爐、感應加熱、電焊、化工、電解等14個方面的調(diào)查，潛在節(jié)電總量相當于1990年全國發(fā)電量的16%，所以推廣應用電力電子技術是節(jié)能的一項戰(zhàn)略措施，一般節(jié)能效果可達10%-40%，我國已將許多裝置列入節(jié)能的推廣應用項目。

電力電子技術是計算技術在電力系統(tǒng)中的具體實現(xiàn)，隨著電力系統(tǒng)計算機化和信息化的水平不斷提高，電力電子技術在電力系統(tǒng)中的作用也越發(fā)明顯。簡單的說，電力電子技術就是通過計算機技術將強電和弱電進行有效的組合，它是計算機應用技術、電子技術、電路技術還有電力控制技術為一體的服務性的技術。

二、電力電子技術與現(xiàn)代建筑的結(jié)合－—智能照明系統(tǒng)

現(xiàn)代建筑中的照明不僅要求能為人們的工作、學習、生活提供良好的視察條件，能利用燈具造型和光色協(xié)調(diào)營造出具有一定風格和美感的室內(nèi)環(huán)境以滿足人們和心理和生理要求，而且還要考慮到管理智能化和操作簡單化以及靈活適應未來照明布局和控制方式變更要求。一個優(yōu)秀的智能照明系統(tǒng)有僅可以提升照明環(huán)境的品質(zhì)，還必須做到充分利用和節(jié)約能源。相比之下，智能照明系統(tǒng)體現(xiàn)出強大的優(yōu)越性，它在智能建筑中的應用會越來越廣泛。

1、智能照明系統(tǒng)在現(xiàn)代建筑中的應用效果

隨著照明系統(tǒng)應用場合的不斷變化，應用情況也逐步復雜和豐富多彩，僅靠簡單的開關控制已不能完成所需要的控制，所以要求照明控制也應隨之發(fā)展和變化，以滿足實際應用的需要。尤其是計算機技術、計算機網(wǎng)絡技術、各種新型總線技術和自動化技術的發(fā)展，使得照明控制技術有了很大的改觀。智能照明系統(tǒng)在現(xiàn)代建筑中的應用效果如下：

（1）實現(xiàn)照明控制智能化

采用智能照明控制系統(tǒng)，可以使照明系統(tǒng)工作在全自動狀態(tài)，系統(tǒng)將按預先設定的若干基本狀態(tài)進行工作，這些狀態(tài)會按預先設定的時間相互自動地切換。例如，當一個工作日結(jié)束后，系統(tǒng)將自動進入晚上的工作狀態(tài)，自動并極其緩慢地調(diào)暗各區(qū)域的燈光，同時系統(tǒng)的探測功能也將自動生效，將無人區(qū)域的燈自動關閉，并將有人區(qū)域的燈光調(diào)至最合適的亮度。此外，不可以通過編程器隨意改變各區(qū)域的光照度，以適應各種場合的不同場景要求。

（2）改善工作環(huán)境，提高工作效率

傳統(tǒng)照明控制系統(tǒng)中，配有傳統(tǒng)鎮(zhèn)流器的日光燈以100HZ的頻率閃動，這種頻閃使工作人員頭腦發(fā)脹、眼睛疲勞，降低了工作效率。而智能照明系統(tǒng)中的可調(diào)光電子鎮(zhèn)流器則工作在很高的頻率(40KHZ-70KHZ),不僅克服了頻閃，而且消除了起輝時的亮度不穩(wěn)定，在為人們提供健康、舒適環(huán)境的同時，也提高了工作效率。

（3）自動調(diào)光，充分利用自然光

智能照明控制系統(tǒng)使用了先進的電力電子技術，能對大多數(shù)燈具(包括白織燈、日光燈、配以特殊鎮(zhèn)流器的鈉燈、水銀燈、霓虹燈等)進行智能調(diào)光。智能照明系統(tǒng)中的光電感應開關通過測定工作面的照度與設定比較，來控制照明開關，這樣可以最大限度地利用自然光，而達到節(jié)能的目的，也可提供一個較不受季節(jié)與外部氣候環(huán)境的相對穩(wěn)定的視覺環(huán)境。一般來講，越靠近窗自然光照度越高，從而人工照明提供的照度就低，但合成照度應維持在設計照度值。

（4）提高管理水平，減少維護費用

智能照明控制系統(tǒng)，將普通照明人為的開與關轉(zhuǎn)換成智能化管理，不僅使大樓的管理者能將其高素質(zhì)的管理意識運用于照明控制系統(tǒng)中去，而且同時將大大減少大樓的運行維護費用，并帶來極大的投資回報。

2、智能照明系統(tǒng)的組成

智能照明系統(tǒng)是利用先進電磁調(diào)壓及電子感應技術，對供電進行實時監(jiān)控與跟蹤，自動平滑地調(diào)節(jié)電路的電壓和電流幅度，改善照明電路中不平衡負荷所帶來的額外功耗，提高功率因素，降低燈具和線路的工作溫度，達到優(yōu)化供電目的照明控制系統(tǒng)。

（1）控制系統(tǒng)中心

一般由服務器、計算機工作站、網(wǎng)絡控制交換設備等組成的計算機硬件控制系統(tǒng)和由數(shù)據(jù)庫、控制應用軟件等組成的照明控制軟件等兩大部分組成。系統(tǒng)最大的特點是場景控制,在同一室內(nèi)可有多路照明回路,對每一回路亮度調(diào)整后達到某種燈光氣氛稱為場景;可預先設置不同的場景(營造出不同的燈光環(huán)境),切換場景時的淡入淡出時間,使燈光柔和變化.時鐘控制,利用時鐘控制器,使燈光呈現(xiàn)按每天的日出日落或有時間規(guī)律的變化.利用各種傳感器及遙控器達到對燈光的自動控制。

（2）控制信號人民傳輸系統(tǒng)

通過控制信號傳輸系統(tǒng)完成照明網(wǎng)絡控制系統(tǒng)中有關控制信號和反饋信號的傳輸,從而完成對控制區(qū)域內(nèi)的照明設備進行控制。

（3）區(qū)域照明控制

網(wǎng)絡照明控制系統(tǒng)實際上是對一定控制區(qū)域的若干小區(qū)域的照明控制系統(tǒng)(設備)進行聯(lián)網(wǎng)控制,區(qū)域照明控制系統(tǒng)(設備)是整個聯(lián)網(wǎng)控制系統(tǒng)的一個子系統(tǒng),它既可以作為一個獨立的控制系統(tǒng)使用,也可以作為聯(lián)網(wǎng)控制系統(tǒng)的終端設備使用。

（4）燈控設備

通過整個照明控制系統(tǒng)要完成對每盞燈的控制,燈控設備安裝在每盞燈上,并可以通過遠程控制信號傳輸單元與照明控制中心通信,從而完成對每盞燈的有關控制(如開/關、調(diào)光控制),并可以通過照明控制中心對每盞燈的工作狀態(tài)進行有關監(jiān)控,從而完成對每盞燈的控制。

三、結(jié)束語

智能照明系統(tǒng)是電力電子技術與現(xiàn)代建筑有效的結(jié)合，良好的使用效果與社會、經(jīng)濟的效應,推動了智能照明的技術迅速向前發(fā)展,并形成照明發(fā)展的一個重要趨勢。隨著計算機技術、通信技術、自動控制技術、總線技術、信號檢測技術和微電子技術的迅速發(fā)展和相互滲透,照明控制技術有了很大的發(fā)展,照明進入了智能化控制的時代。實現(xiàn)照明控制系統(tǒng)智能化的主要目的有兩個:一是可以提高照明系統(tǒng)的控制和管理水平,減少照明系統(tǒng)的維護成本;二是可以節(jié)約能源,減少照明系統(tǒng)的運營成本。智能照明由電子計算機進行控制與管理, 因而開發(fā)照明方面的計算機硬件和軟件工作是今后照明設計中的一項重要任務。

參考文獻：

篇（6）

電力電子技術課程具有很強的綜合性和實踐性，因此在教學過程中十分重視對各種電力電子電路的工作原理及電壓、電流的波形分析，這樣能夠更加深入的理解電力電子器件的開關特性[3-4]。由于電力電子技術課程中將包含整流電路、逆變電路、直流-直流變流電路和交流-交流變流電路，同時又有各種不同負載分析，如電阻性負載、阻感性負載及反電動勢負載等，在此基礎上又包含相應的參數(shù)計算，如直流電壓、電流平均值、交流電壓、電流有效值等[5-6]，因此在該門課程的教學及學習過程中主要存在如下幾點問題：

（1）教學過程中由于課時的限制，教師不能在黑板上手工繪制和講解全部電路波形，而是大量采用幻燈片方式教學，造成學生不易理解。

（2）學習過程中由于各種變換電路知識點較多，因此會讓學生感覺到電路非常繁瑣，分析非常抽象，并從思想上認為課程不好學。

（3）實驗學時不足，使學生對電力電子器件性能及電力電子電路的應用不能有更為深入的認識。

以上問題均反映出教學手段及教學設計上存在不足，因此本文提出以仿真教學模式為主，同時配合傳統(tǒng)黑板手工波形繪制與計算分析為輔的復合型教學模式，不僅可以大大提高教學效率、教學效果，同時可以幫助學生提高學習興趣、增強自主學習能力，使得更為深入理解電力電子技術課程的學習內(nèi)容。該種教學模式的深入開展，對電力電子技術課程設計、相關畢業(yè)設計以及開放性實驗和創(chuàng)新實驗是非常有益的。

一、電力電子技術仿真教學改革

電力電子技術課程內(nèi)容量大、知識點多、既有理論分析又有實際電路應用。以我校自動化專業(yè)為例，采用王兆安老師主編的《電力電子技術》第五版教材，課程內(nèi)容將涉及電力電子器件、電力電子電路（AC-DC整流電路、DC-AC逆變電路、DC-DC直流-直流變流電路、AC-AC交流-交流變流電路）及電路控制技術（PWM、軟開關），課時安排為56學時，其中8學時為實驗教學。在48學時的理論教學內(nèi)容中，除緒論、習題課和總復習占4學時外，電力電子器件占4學時，電力電子電路占34學時，PWM控制與軟開關技術占6學時。由上可見，電力電子電路占理論教學學時的70%，但是該部分的實際教學內(nèi)容非常多，以整流電路部分為例，將主要涉及到兩大類（單相整流、三相整流）、四小類（單相半波整流、單相橋式整流、三相半波整流、三相橋式整流）、三種負載（電阻性、阻感性、反電動勢）及多種電路變換形式（如帶續(xù)流二極管），其中每種電路還要分析不同觸發(fā)角（如30度、60度、90度、120度等）控制下的電路工作原理、電壓和電流波形圖（如負載直流電壓、負載直流電流、晶閘管承受電壓、晶閘管流過電流、交流電流等）、電量參數(shù)計算（如直流平均值、交流有效值）。如此復雜的電路教學過程，若僅靠傳統(tǒng)黑板板書及幻燈片教學模式進行講解，將不能在有限的課時時間內(nèi)，既完成教學內(nèi)容，又讓學生深入理解各種電路的工作過程，其結(jié)果是學生沒能抓住電力電子電路學習的根本，不具有分析和設計電力電子電路的能力。

電力電子技術的仿真教學改革就是要改變上述由于教學內(nèi)容多、課程內(nèi)容復雜、課時分配少而帶來的教學和學習問題，其改革的內(nèi)容就是在有效的教學時間內(nèi)，通過仿真軟件搭建電力電子電路并進行仿真波形分析與工作原理講解的教學模式，該模式不僅能把教學基本內(nèi)容講授清楚，同時能大大提高學生對課程教學重點與教學難點的理解和把握，達到事半功倍的效果。

仿真教學改革中采用MATLAB仿真軟件，其中的電力系統(tǒng)模型庫包含電源模塊庫、電器元件模塊庫、電機模塊庫、電力電子元件模塊庫、連接件模塊庫、測量儀器模塊庫和其他電氣模塊庫。通過使用Simulink模塊庫組成電力電子控制電路，使用電力系統(tǒng)模塊庫組成電力電子主電路和驅(qū)動電路，可以較為容易的分析和設計更為復雜的電力電子電路，可以深入的研究和觀察電力電子電路的動態(tài)響應和穩(wěn)態(tài)響應。

二、仿真教學過程實例分析

由于電力電子技術課程中的各種電路形式復雜多樣，因此以三相橋式全控整流電路為例，來說明電力電子技術的仿真教學過程。三相橋式全控整流電路在工業(yè)生產(chǎn)中具有重要位置，大量用于電解、電鍍、直流電機傳動、勵磁等場合，因此該電路是電力電子技術課程的重點內(nèi)容。

三相橋式全控整流電路為如上所述教材的3.2.2節(jié)內(nèi)容，主要包括電路原理圖、電阻性負載、阻感性負載工作情況三部分內(nèi)容。該節(jié)課程的知識目標定位于掌握三相橋式全控整流電路的組成、特點及應用，理解三相橋式全控整流電路的工作原理；能力目標定位于能夠根據(jù)電路圖搭建相應電路并進行測量，同時能夠根據(jù)任務要求開展相關實驗。該節(jié)課程的仿真教學過程中首先讓學生掌握電路結(jié)構(gòu)，然后針對不同負載情況下，讓學生理解工作原理并學會波形分析及參數(shù)定量計算，最后結(jié)合“自動控制原理”及“電機學”課程相關內(nèi)容，給出仿真實驗任務，目的讓學生逐步進入狀態(tài)，逐步掌握學習這門課的方法，下面給出仿真教學中需要注意的教學重點，其它教學部分可參考相應教材，這里不再贅述。

1.三相橋式全控整流電路結(jié)構(gòu)

該部分首先介紹三相橋式全控整流電路是目前應用最廣泛的整流電路，它區(qū)別于單相整流與三相半波整流，具有功率大、直流脈動小等優(yōu)點，同時采用幻燈片播放實際應用案例的形式，來增強學生對該部分內(nèi)容的感性認識，并提高學生的學習興趣。其次，介紹該電路中包含六個晶閘管元件，是目前學習中器件最多的電路，需要學生們認真理解六個晶閘管器件的觸發(fā)工作過程。再次，采用MATLAB仿真軟件搭建三相橋式全控整流電路原理圖，如圖1所示。

搭建的過程中，一定要強調(diào)以下幾點：①晶閘管器件編號務必為共陰極組內(nèi)VT1、VT3、VT5，共陽極組內(nèi)VT4、VT6、VT2；②晶閘管門極觸發(fā)脈沖順序務必為VT1-VT6；③晶閘管觸發(fā)脈沖相位間隔60度。

2.帶電阻性負載情況分析

前面講解完三相橋式全控整流電路搭建后，真正進入到電路工作原理、波形分析及定量計算部分。進一步完善上面仿真電路原理圖，將負載選擇為電阻性負載，并增加若干示波器觀察點，其中三相電源設置為幅值100V、頻率50Hz，電阻負載2Ω，仿真參數(shù)設置為仿真起始時間0.0s，結(jié)束時間0.1s，算法選擇ode23tb。

帶電阻性負載情況下的教學重點為：①不同觸發(fā)角下的波形分析；②負載電流的連續(xù)與斷續(xù)分析；③晶閘管的單觸發(fā)脈沖與雙觸發(fā)脈沖形式。其中難點內(nèi)容為連續(xù)與斷續(xù)狀態(tài)下的脈沖形式。

首先通過仿真詳細講解30度觸發(fā)角時的波形情況，要求學生在給定電源條件下能夠正確理解觸發(fā)脈沖、直流負載電壓、直流負載電流、晶閘管承受電壓和交流電源電流的波形，具體如圖2所示。講授過程中需要注意：①觸發(fā)角的觸發(fā)時刻，由于三相整流電路的自然換相點對應A相電壓波形的30度位置，因此30度觸發(fā)角情況下的晶閘管VT1觸發(fā)時刻為60度位置，換算成時間為0.0033s；②將整個電源周期分成6段，每段先確定6個晶閘管的導通與關斷狀態(tài)，再分析其他電量；③特別注意強調(diào)線電壓波形及波形畫法。

然后，利用仿真教學的優(yōu)勢進一步講解如上教學重點要求，如圖3所示為60度和90度觸發(fā)角下的晶閘管觸發(fā)脈沖情況和直流輸出電壓波形情況。圖中可以清楚的看到60度觸發(fā)角為負載電壓和電流連續(xù)與斷續(xù)的臨界點，90度觸發(fā)角時清楚的看到負載電流為斷續(xù)狀態(tài)，同時各個觸發(fā)脈沖為保證電流斷續(xù)下正常工作而變成雙觸發(fā)脈沖形式。

為了讓學生能夠更深入的理解電阻性負載時的工作情況，在仿真教學過程中，可以采取更小的脈沖角度間隔對多個觸發(fā)角進行多次仿真，這樣更能深入理解隨著觸發(fā)角的增加，直流負載電壓不斷降低的過程。

3.帶阻感性負載情況分析

當三相橋式全控整流電路帶阻感性負載工作時，其特點就是能保證負載電流續(xù)流而不出現(xiàn)斷續(xù)的狀態(tài)，因此該部分的教學重點為：①讓學生能夠清楚的理解整個移相范圍內(nèi)負載電流總是連續(xù)的工作狀態(tài)；②由于電感的作用，負載電壓會出現(xiàn)負的部分；③大電感狀態(tài)下，負載電流近似為一條直線。圖4為觸發(fā)角為90度時三相橋式全控整流電路的波形情況，與圖3中觸發(fā)角為90度情況進行對比，可以清楚的看出阻感性負載時的直流負載電壓波形既有正向波形，又有負向波形，負載電流波形始終處于連續(xù)狀態(tài)，同時還可以通過仿真教學清楚的展示電感為5mH和200mH時的直流電流波形，其中5mH時電流波形脈動較大，而200mH時電流波形脈動較小，近似為一條直線，這也充分說明當電感值為200mH時，感抗相對于阻抗來說充分大。

4.仿真實驗任務：直流電機閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)

完成如上規(guī)定的仿真教學任務后，可以給學生布置相應的仿真實驗任務，結(jié)合直流電機原理和閉環(huán)控制原理，安排直流電機閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)的仿真實驗，可以安排在實驗課中完成或課后自行完成。仿真實驗任務如下：

（1）仿真參數(shù)設置：仿真起始時間0.0s，結(jié)束時間5s，算法選擇ode23tb。

（2）系統(tǒng)要求跟蹤恒值速度給定500r/min。

（3）轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器設定為比例控制，要求分析不同負載轉(zhuǎn)矩、不同轉(zhuǎn)速比例調(diào)節(jié)下的電機電壓、電流和轉(zhuǎn)速波形。

篇（7）

Abstract：In this paper，analysis of the current in the power electronic technology teaching are widespread problems，based on the combination of project curriculum development train of thought.Through the adoption of"project lead，task driving"teaching method can motivate students'learning interest and learning initiative，and further improve the quality of the talent cultivation.

Key words：Work-integrated learning；Power electronics；Project course

《電力電子技術》是應用電子技術專業(yè)的專業(yè)核心課程，本課程是建立在電工技術、電子電路的調(diào)試與應用、電子產(chǎn)品的檢測與維修等學科基礎上的，它橫跨“電子”、“電力”和“控制”三個領域，主要研究各種電力電子器件，以及由電力電子器件所構(gòu)成的各種電路或變流裝置，以完成對電能的變換和控制。它運用弱電（電子技術）控制強電（電力技術），是強弱電相結(jié)合的新學科。

一、《電力電子技術》的教學現(xiàn)狀

目前《電力電子技術》教學過程設計主要包括以下四個部分：第一部分為緒論，主要介紹電力電子技術的基本概念和應用領域；第二部分為常用電力電子器件的結(jié)構(gòu)、工作原理及性能；第三部分為四個典型單元電路，整流、逆變、直流變換和交流變換；第四部分為具體的應用實例，以幫助學生理解和掌握電力電子技術的理論及應用知識。在具體的教學過程中基本沿用以課堂教學為主，驗證性實驗為輔的教學模式。這種模式不足之處在于，在課堂教學中理論與實踐脫節(jié)，學生尚未接觸過實際電路，難以深入理解所學內(nèi)容的背景、用途，只能被動地接受知識，難以激發(fā)學生學習興趣；另外驗證性實驗教學也與真實地實踐背景脫離，不利于學生職業(yè)能力的培養(yǎng)。

二、《電力電子技術》課程開發(fā)與實施

（一）課程開發(fā)思路

《國務院關于大力發(fā)展職業(yè)教育的決定》明確要求“大力推行工學結(jié)合、校企合作培養(yǎng)模式”，這說明職業(yè)教育的教學內(nèi)容必須與生產(chǎn)崗位、工作任務相聯(lián)系，“工學結(jié)合”模式應該成為我國高等職業(yè)教育基本的人才培養(yǎng)模式，這種模式的目標是對學生的技能培養(yǎng)應滿足企業(yè)的生產(chǎn)與發(fā)展需求。同時這種“工學結(jié)合、校企合作培養(yǎng)模式”也為《電力電子技術》課程的項目開發(fā)指明了思路。

（二）課程內(nèi)容選擇及課程體系構(gòu)建

《電力電子技術》是為電氣設備的安裝、調(diào)試與維護這一崗位服務的核心課程。通過對這一崗位的工作任務與職業(yè)能力分析，按照基于工作過程項目課程開發(fā)的理念重新構(gòu)建了知識體系。在具體的教學內(nèi)容選擇上，我們選擇源于企業(yè)，并經(jīng)過教學化處理的典型項目為載體，同時我們也參照了維修電工、電氣設備安裝工國家職業(yè)標準，并將其內(nèi)容融入到教學內(nèi)容中。

在課程內(nèi)容的設計上，我們精心選擇了四個項目為載體，項目的安排是有簡單到復雜遞進設計，這也符合學生的認知規(guī)律。具體項目為：項目一、調(diào)光燈安裝與調(diào)試；項目二、三相變頻電源的調(diào)試；項目三、中頻感應加熱電源電路調(diào)試；項目四、開關電源電路調(diào)試。

（三）教學過程設計

《電力電子技術》課程教學過程中總體上采用“項目引導、任務驅(qū)動”的教學方法，實施“教、學、做”一體化的教學模式，以學生為主體，教師主要起組織和引導作用。下面我結(jié)合“項目一、調(diào)光燈安裝與調(diào)試”介紹下主要教學過程：

1.項目引入。列舉日常生活中常見的調(diào)光燈，引入本項目，通常采用案例教學法。

2.任務布置。本項目需要學生完成以下任務：

（1）檢測和選擇晶閘管、雙向晶閘管、可關斷晶閘管和單結(jié)晶體管等電力電子器件；

（2）分析調(diào)光燈電路的主電路和觸發(fā)電路；

（3）制作和調(diào)試單相半波可控整流電路；

（4）制作單結(jié)晶體管觸發(fā)電路，并用示波器調(diào)試各點的波形，與理論分析計算對比。

3.講解示范。教師帶領學生對本項目涉及的相關電路進行拆解、觀察、測試、分析?？偨Y(jié)引申出要完成本項目需要掌握的理論知識點，教師對一些重點、難點內(nèi)容進行講解，從而幫助學生能夠盡快開展工作。

4.小組討論，制定方案。小組間相互討論、相互協(xié)作并根據(jù)任務要求擬定技術方案，設計電路，教師巡回指導，了解學生參與情況。

5.任務實施。根據(jù)方案制定情況，進行電路設計、制作、安裝及調(diào)試等。

6.檢測與評價。這里的評價包括學生自評、小組互評及教師評價三個部分內(nèi)容，充分體現(xiàn)了評價主體的多元化。

三、項目課程實施中注意的問題

《電力電子技術》課程改革取得了一定的成果，但在具體實施過程中體現(xiàn)工學結(jié)合，教、學、做一體化的教學模式，也遇到了一些問題，針對出現(xiàn)的問題我們也進行了深入的思考。

1.工學結(jié)合，教、學、做一體化的教學模式對教師提出了更高的要求。課程改革前教師基本都是以講授為主，學生都是被動的接受知識并且學生所學知識與企業(yè)工作嚴重脫節(jié)。但實施項目式課程教學，教師要深入學習，成為該領域的行家、專家。只有這樣才能勝任項目式教學要求。

2.教、學、做一體化實踐教學場所的建設?！峨娏﹄娮蛹夹g》項目式課程實施教學場所有特定要求，需具備產(chǎn)品設計、制板與加工等條件。同時還要具備教師講授的條件，如有投影儀和電腦、黑板等。在實踐場所建設中我們盡量參照按照企業(yè)實際的生產(chǎn)環(huán)境，做到學生情境與工作情境相統(tǒng)一。

3.在考核方法與內(nèi)容上，從理論考核為主轉(zhuǎn)到以實踐技能考核為主，從結(jié)果考核為主轉(zhuǎn)到以過程考核為主，從單純的專業(yè)考核，轉(zhuǎn)到專業(yè)知識、技能與職業(yè)素質(zhì)綜合考核，同時注重加強過程考核等。

四、結(jié)束語

《電力電子技術》課程作為應用電子技術專業(yè)的核心課程，他的重要性是不言而喻的。通過基于工作過程的項目課程改革對于提高學生的學習興趣與積極性產(chǎn)生了較大作用，更加有利于學生職業(yè)能力、職業(yè)素質(zhì)的培養(yǎng)。同時我們也感到要真正實施好這一改革成果，既需要學校的投入，也需要教師的艱苦努力和無私奉獻。我們要積極探索教學內(nèi)容、教學方法和教學手段的改革，不斷提高人才的培養(yǎng)質(zhì)量。

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篇（8）

DOI：10.16640/ki.37-1222/t.2016.22.146

0 引言

電力電子技術主要指的是通過使用相應的開關件來實現(xiàn)對電能進行有效變換與控制的技術，其出現(xiàn)于上個世紀的末期，出現(xiàn)后便得到了較快的發(fā)展，現(xiàn)階段已然成為集電力、控制以及電子三個方面新型技術。對于電氣專業(yè)的學生來講，該門課程一方面是重要的基礎性課程，另一方面也具有很強的應用性與綜合性的技術。所以，對于學習電氣、自動控制等專業(yè)的學生來講，學習好該門課程對于他們今后的學習與工作有著很好的促進作用。二十一世紀的到來使得科技有了飛速的發(fā)展，社會上對于學生也出現(xiàn)了全新的要求。針對新時代科學技術發(fā)展的特征，高校應當對學習的課程進行改革，這樣才能夠更好的幫助學生去適應社會。而就《電子電子技術》課程來講，需要在教學理念、教學方法、教學手段等方面進行改革，增加該門課程的實驗，構(gòu)建出更加完善的學習體系來。

1 對課程內(nèi)容進行優(yōu)化調(diào)整

進入到新時代之后，電力電子科技出現(xiàn)了飛速的發(fā)展，一些嶄新的控制技術與器件相繼問世，而在教學過程中所使用的課本則過于陳舊，課本上的知識具有較大的滯后性，與現(xiàn)階段世界技術間存在著一定的差距，不利于學生更好的了解當今該門課程的前沿技術。所以，就需要對該門課程的內(nèi)容進行改革。

第一，傳統(tǒng)的電力電子技術中主要是以晶閘管為主，通過使用晶閘管來完成整流器、交流高壓等工作，不過該器件在處理相關直流的一些變換裝置時則很難達到要求。在這之后，便出現(xiàn)了以IGBT為主的新器件，新器件的出現(xiàn)便成為了電力電子技術的核心。所以，在講授課程的時候不需要再將傳統(tǒng)的晶閘管組成的電路進行講解，而是將全新的器件所構(gòu)成的電路進行講解，這樣一來，不僅能夠降低學習的難度，而且開拓了學生的視野。

第二點，新科技的發(fā)展促進了電力電子器件的前進，特別是功率MOSFET與IGBT的出現(xiàn)，已經(jīng)基本了取代了傳統(tǒng)的晶閘管。而這兩種器件快速發(fā)展的重要原因：首先，新器件在開關頻率上有了很大的提升；其次，這兩種新器件都屬于電壓型控制 ，能夠十分方便的與數(shù)字電路相連接。因此，在教學的過程中，需要對教學的內(nèi)容進行優(yōu)化調(diào)整，將課程的重點放在全新的器件上來，慢慢的淡化現(xiàn)階段已經(jīng)不再使用的器件與控制方法。

2 以全新的方法促進學生學習能力的提升

首先，對于《電力電子技術》課程來講，需要在講授課程的基礎上加強課程內(nèi)容與實際工程的結(jié)合。所以教師在講授課程時，需要對傳統(tǒng)的方法進行改革，將實際生活中的例子拿到課堂上來，以實際的操作向?qū)W生進行展示，通過這一方法的進行能夠很好的促進學生進行求知的欲望，讓他們在學習的過程中就能夠了解該門課程在學習與工作間的聯(lián)系。

其次，將學生作為學習的主角來對待，促進學生積極性的培養(yǎng)。傳統(tǒng)的教學工作主要體現(xiàn)了教師的位置，在課堂上教師的位置占據(jù)著主導地位，而學生則僅是被動的接受。在新時代，《電力電子技術》課程的講授應當近一步的弱化教師在課堂上所占據(jù)的位置，將學生作為課堂的主角，根據(jù)教學的基本內(nèi)容對教學方法進行深入的改革，引導學生自主完成電路圖與波形圖的制作。比如可以拿教室中電扇的調(diào)速作為例子，引導學生根據(jù)這一實際情況完成調(diào)整功能實現(xiàn)的思考，讓學生能夠自主的完成相關電路與波形圖的制作，并抽出課堂的時間讓大學進行討論。通過這種方法的進行能夠充分的調(diào)動起學生的積極性，讓每一位同學都參與到課堂中來。

最后，可以使用豐富的教學工具來完成教學工作。新時代為各個方面都帶來了巨大的變化，對于教學工作來講，已經(jīng)從傳統(tǒng)的使用黑板發(fā)展到現(xiàn)階段可以使用白板、多媒體等來實現(xiàn)。在使用現(xiàn)代化的教學方法后，可以通過PPT、FLASH以及視頻向?qū)W生展示電力電子器件。當然，也不能一味的只使用多媒體進行教學工作，在使用多媒體進行教學工作的過程中要重點觀察學生的學習態(tài)度，如果在使用多媒體的時候?qū)W生的學習態(tài)度不高的話，使用多媒體進行教學常常會出現(xiàn)事倍功半的效果，不利于教學工作的順利開展。

3 以實踐的訓練達到促進學生實踐能力提升的目的

《電力電子技術》作為重要的專業(yè)基礎課，實踐訓練占據(jù)著很重要的地位。實踐訓練的開展能夠促進學生動手能力的提升，讓每一位學生能夠?qū)⒄n堂上學習到的知識與實踐相結(jié)合。所以，針對新時代的新特點，教師應當對實踐訓練內(nèi)容進行改進，加強學生的實踐動手能力。

首先，無論是理論學習還是實驗，基礎性的知識都十分重要。所以在進行實訓的時候，首先應當帶領學生完成基礎性的實驗，根據(jù)實訓指導書的要求帶領學生一步步的完成基礎實驗，在這一過程中，一方面能夠促進學生對理論知識的理解，另一方面也能夠讓學生進一步的了解實驗設備與實驗方法的使用。其次，應當在基礎實驗的基礎上開設綜合性與創(chuàng)新性較強的實驗。傳統(tǒng)教學過程中在做實驗時基本上都是讓學生進行驗證性實驗，學生僅需要按照要求一步步的做下去就可以了。而在新時代背景下，應當培養(yǎng)學生的創(chuàng)新性，提升學生的主動性，在完成基礎實驗的基礎上鼓勵學生自己完成實驗的設定，這樣能夠更好的促進學生能力的提升。最后，應當緊跟當前世界先進技術，在課堂上，向?qū)W生介紹現(xiàn)階段世界上電力電子技術的發(fā)展情況，讓他們能夠了解到當今該項技術的發(fā)展情況，拉近學生與世界先進技術的距離。

4 總結(jié)

新時代的到來對學生也提出了新的要求，為了能夠培養(yǎng)新時代的學生，針對《電力電子技術》課程的特點進行改革能夠很好的促進該門課程的有效發(fā)展。

參考文獻：

[1]李月朗.電力電子技術在智能電網(wǎng)中的應用[J].電子技術與軟件工程，2016（16），

[2]張紅娟，路秀芬，孟海濤.“電力電子技術”課程工程實踐的教學改革[J].電氣電子教學學報，2016（03）.

篇（9）

電力電子技術在全世界范圍都是一個比較新興的學科，是新能源并網(wǎng)和電能質(zhì)量研究的關鍵技術，是發(fā)配電系統(tǒng)的核心，也是電氣類專業(yè)學生必須掌握的內(nèi)容和技能。電力電子技術課程教學內(nèi)容多、信息量大，既涉及電力工程知識、又涉及電子和計算機知識，是理論性和實踐性非常強的專業(yè)課程。目前，在智能電網(wǎng)、節(jié)能、電磁兼容等方面大量應用，要求學生能根據(jù)千變?nèi)f化的需求和實踐設計解決方案，熟練掌握其非線性的特征及應用。

目前電力電子技術課程實驗教學大都依托實驗平臺進行，基本上只設置演示性或驗證性實驗，真正動手設計、搭建、調(diào)試電路的機會并不多，限制了學生動手能力和創(chuàng)新能力的培養(yǎng)[1]。

1 傳統(tǒng)實驗存在的問題

開展實驗，需有相應的實驗設備和實驗平臺支持，實驗的開設和設備的選擇要做到“兩個結(jié)合”[2]。一方面，實驗要結(jié)合理論知識；另一方面，實驗要結(jié)合工程實踐，避免和工程實踐脫節(jié)[3]。但目前高校開設的電力電子實驗普遍存在著實驗與理論結(jié)合不緊密、實驗與生產(chǎn)實踐脫節(jié)的問題，主要體現(xiàn)在：

(1)傳統(tǒng)的電力電子實驗與實驗平臺相結(jié)合的問題。傳統(tǒng)的電力電子元器件、整流逆變電路等有具體形象[4]、易于被學生接受，但在實際應用過程中已基本實現(xiàn)模塊化封裝。因此實驗平臺的設計，既要兼顧傳統(tǒng)元器件的形態(tài)，又要突出相關模塊的應用與實踐。

(2)如何開展電力電子技術實驗，讓學生從硬、軟件上掌握電力電子技術的知識。從硬件平臺上看，當前的實驗只是“靜態(tài)”地向?qū)W生介紹電路工作過程，而沒有讓學生參與到電路原件分析、電路拓撲分析和動態(tài)工作過程分析，在仿真與模擬實驗方面更是空白。按照研究的理念，學生應該選擇自己感興趣的問題進行深度分析，從而形成自己獨特的研究方法，這需要有良好的實驗平臺作為支撐。

(3)如何將新技術融入實驗中。電力電子技術向著高度的模塊化、集成化以及應用多元化的方向發(fā)展。智能電網(wǎng)、節(jié)能、電磁兼容等技術推動著電力電子技術飛速發(fā)展。因此，實驗平臺的設計應比較先進而且留有升級和進一步擴展的接口。

2 可視靈活的綜合實驗平臺

在電力電子技術綜合實驗平臺建設之前，我院電力電子實驗室的設備比較陳舊。針對該情況，在深入研究電力電子技術實現(xiàn)原理和發(fā)展趨勢的基礎上，考慮到實驗教學的實際需要，構(gòu)建了電力電子技術綜合實驗平臺。

綜合實驗平臺主要由PC機、MCL系列電力電子試驗臺、拓展板、測量設備等組成(如圖1所示)。整個綜合平臺采用標準化的模塊結(jié)構(gòu)，PC機可通過數(shù)據(jù)線與實驗臺相連，PC機運行電力電子技術實驗管理軟件和EWB仿真軟件。實驗過程中，學生可以根據(jù)需要進行模塊的自由組合、拓展板設計來完成實驗電路的搭建和調(diào)試。綜合平臺具有良好的可擴展性，可以根據(jù)實驗室建設規(guī)模靈活地配置實驗臺的數(shù)目，主要包括：

(1)信號電源。經(jīng)過過流、過壓、漏電等保護電路，再分別通過調(diào)壓、變壓、穩(wěn)壓電路得到的交流可調(diào)電源、多路直流穩(wěn)壓電源及斬波信號源、逆變信號源、同步信號源等，為不同的實驗電路提供不同的電源信號。

(2)實驗電路部分根據(jù)不同的電力電子器件及不同的電力變換電路。分別設計了不同的相對獨立的實驗單元掛箱。各實驗單元電路原理清晰、可操作性強、效果直觀。

(3)類型齊全的電力電子元器件，可以進行GTR，MOSFET，IGBT，GTO的開關特性及其驅(qū)動電路、緩沖和保護電路相關實驗。

(4)直流電動機、發(fā)電機模塊。在進行直流調(diào)速系統(tǒng)實驗時，除可用常規(guī)的由運算放大器構(gòu)成的PID調(diào)節(jié)器進行控制外，還可和計算機相連，由上位機進行數(shù)字控制，并采集轉(zhuǎn)速曲線和電流反饋信號，通過計算機對調(diào)速系統(tǒng)的參數(shù)進行調(diào)節(jié)，對轉(zhuǎn)速等動態(tài)波形進行分析。

(5)實驗臺對PC以及其他拓展板的各種標準化接口。

(6)數(shù)字儀表、開關和按鈕等輔助設備。

綜合實驗平臺有以下主要特點：

(1)設備齊全，包括常規(guī)的電力電子元器件，配備了電機、變壓器和電路拓撲等模型，還可以在PC機上自行仿真電路并將虛擬模塊信號傳送到實驗臺。學生可以自行設計電路模塊，并使相關模塊與平臺相連，提高動手能力。

(2)PC機上可利用EWB等軟件設計電力電子技術課程中的許多電力電子電路仿真實驗，如單相/三相晶閘管相控整流電路、電容濾波不可控整流電路、DC-DC升/降壓電路等。

(3)實現(xiàn)實驗臺與PC機、拓展板的標準化數(shù)據(jù)通訊，方便教學實驗，避免以往實驗存在電力電子元器件、電路拓撲不易修改的問題。

(4)配有各種信號燈及音響，提醒實驗的學生注意當前的實驗運行情況，保證接錯線時不會損壞平臺，解決了實驗設備容易損壞而不敢讓學生動手實驗的問題。

3 實驗管理

如何進行電力電子實驗是難點和重點，當前的電力電子實驗把重點放在講解理想元器件在理想信號下的標準工作過程，僅簡單地重現(xiàn)了理論課的內(nèi)容，既鍛煉不了學生的實驗能力，也無法提高學生的學習積極性。針對這種問題，應用實驗管理軟件，存放著學生自己設計的實驗過程，可讓學生自己動手參與實驗的設計。

將實驗分為驗證性、設計性、綜合性和創(chuàng)新性4類實驗，形成遞進的實驗層次。實驗教學過程中，根據(jù)學時的安排和學生的實際能力，選擇其中的模塊進行實驗。學生根據(jù)自己的情況，從簡單的實驗開始，逐步提高自己能力。

(1)驗證性實驗包括傳統(tǒng)的實物元器件電路實驗和虛擬儀器實驗。學生選擇實驗項目并根據(jù)指導書的內(nèi)容和步驟進行實驗。主要目標是掌握各種典型電能變

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換電路的工作原理、波形分析及定量計算。

(2)設計性實驗是在驗證性實驗的內(nèi)容和基礎上，由學生自行設計測試設備參數(shù)及其特性。主要目的是掌握故障問題的分析和定位，熟悉電力電子學的諸多問題。

(3)綜合性實驗設計提供按行業(yè)細分的實驗方向，供學生選擇，跟蹤教師的各類研究方向并進行設計。根據(jù)我院的情況，與電力電子技術應用相關的課題組方向包括高壓直流輸電即保護控制技術、電力系統(tǒng)優(yōu)化與控制、高性能電力拖動及電能質(zhì)量監(jiān)控、電力電子及控制技術、電機及其控制理論。實現(xiàn)實驗與實際問題的結(jié)合、教學與研究相結(jié)合。

(4)創(chuàng)新性實驗設計。實驗室是課程設計過程中實踐環(huán)節(jié)實現(xiàn)的地方，配合課程設計、大學生科技創(chuàng)新項目方案，進入實驗室進行實驗。參考我院相關教師所中提出的問題，進行創(chuàng)新性實驗設計。

4 整體效果分析

針對電力電子技術實驗發(fā)展的需要，構(gòu)造了綜合性實驗平臺，該平臺在包含常規(guī)電力電子實驗的基礎上，提供標準化接口擴展實驗。實驗平臺同時也向課程設計和畢業(yè)設計以及學生研究項目(SRP項目)等實驗開放，克服了以往SRP項目存在因設備不足導致計劃無法驗證和實踐等問題。

從電力電子技術發(fā)展的趨勢來看，綜合平臺的性能還可以進一步提高，以更好地滿足教學和科研需要，形成多層次、立體化的實驗教學特色。

參考文獻

[1] 胡少強,王智東,林聲宏.電力系統(tǒng)動態(tài)模擬仿真綜合性實驗教學研究[J].中國現(xiàn)代教育裝備,2010(7):81-82.

篇（10）

論文關鍵詞：電力電子技術；課程設計；教學方法

電力電子技術始于20世紀50年代末、60年代初，主要研究電力領域中使用電力電子器件對電能進行高效的變換和控制，是電力、電子、控制三大學科的交叉學科。目前，“電力電子技術”課程已成為我國高等院校電氣工程與自動化類本科專業(yè)最為重要的學科基礎課之一，教學內(nèi)容涵蓋電力電子器件、四大類電力變換電路、控制技術以及電力電子新技術等多方面知識，理論性和實用性都非常強。為實現(xiàn)良好的教學效果，該課程要求教師能結(jié)合各自學校的實際情況合理地設計課程，均衡理論和實驗教學的比例，針對具體不同的授課內(nèi)容靈活運用多種教學方法和教學手段，注重激發(fā)學生的學習興趣，使學生通過學習掌握相關的基本概念、基本分析方法等理論知識并提高他們理論聯(lián)系實際和分析解決問題的實踐能力。

浙江工業(yè)大學（以下簡稱“我?！保半娏﹄娮蛹夹g”課程是全校電氣工程與自動化類本科專業(yè)教學鏈中一個承上啟下的重要環(huán)節(jié)。它的前續(xù)課程有“電路原理與實驗”、“模擬電子技術”、“電機學”、“數(shù)字電路與數(shù)字邏輯”、“電氣工程基礎等”，后續(xù)課程有“開關電源設計”、“控制電機及應用”、“現(xiàn)代電氣傳動控制技術”、“DSP原理及應用”、“畢業(yè)設計”等。多年來，我校在不斷學習國內(nèi)外高校教學經(jīng)驗的同時不斷實踐，豐富自身的教學經(jīng)驗，積極改革創(chuàng)新，追求高質(zhì)量和高水平的教學。

本文將主要介紹我校多年來在電力電子技術本科生教學方面所取得的一些實踐經(jīng)驗以及關于今后如何繼續(xù)提高教學質(zhì)量和水平的一些設想。

一、注重建設教學團隊和培養(yǎng)青年教師

在整個教學過程中，教師不但是知識的教授者、教學活動的組織者，同時還是學生學習效果的評估者。優(yōu)秀的教師是保證教學高質(zhì)量和高水平的關鍵，他們?yōu)槿藥煴?、具有豐富的知識和經(jīng)驗、富有愛心，能夠激發(fā)學生求知的熱情，既教會學生學習方法，又讓學生掌握科學知識。 我校電力電子技術本科生教學團隊自組建以來一直定期召開會議討論并解決教學中遇到的問題，交流并總結(jié)教學經(jīng)驗，共同開展教學和科研課題項目，促進各成員教師特別是青年教師在業(yè)務上的進步。在培養(yǎng)教學新生力量上，該教學團隊引入青年教師導師制度，由多位（副）教授級的教師擔任指導教師，對經(jīng)驗尚淺的青年教師進行全程、全方位的培訓，包括寫教案、制作PPT課件、課堂試講、實驗指導、批改作業(yè)、學生答疑、擬考試卷、指導畢業(yè)設計等。每個階段，指導教師都會對青年教師的表現(xiàn)做出中肯的評價，幫助他們盡快熟悉業(yè)務、提高水平。在整個團隊的關心下，青年教師成長很快，在由學院組織的學評教和教學技能比賽中都取得了良好的成績。

二、完善適合學校實際情況的課程設計

三、以學生為本的教學活動實踐

在具體實施電力電子教學的過程中，教師激發(fā)學生的學習興趣，創(chuàng)造良好的互動教學氛圍是非常重要的。這就需要教師以學生為本結(jié)合具體的授課內(nèi)容靈活運用多種教學方法和教學手段。

我?！半娏﹄娮蛹夹g”是“電路原理與實驗”等課程的后續(xù)課程，理論性很強。在教授該課程新知識點時，若涉及到相關前續(xù)課程重要的舊知識點，教師會采用先溫故后知新的教學方法，通過學生回答問題的方式復習舊知識點，由淺入深幫助學生進入狀態(tài)以便教授新知識點。比如，在講述變壓器漏感對整流電路的影響這一節(jié)內(nèi)容的最開始，先溫習理想變壓器的特性和非理想變壓器的等效電路模型，再把簡化后的非理想變壓器等效電路模型代入到已學的整流電路中，然后進入正題——分析電路的工作原理。教師在講授電路工作原理時，會一再強調(diào)電力電子器件的開關工作狀態(tài)和電力電子電路的分段線性分析方法這兩個貫穿整個課程始終的基本概念和基本方法，并現(xiàn)場指導學生獨立完成一部分電路的分析工作，通過加強學生的參與感來促使他們更積極地把外在的基本知識點轉(zhuǎn)化為內(nèi)在的電路分析能力。

在傳統(tǒng)的口頭講授過程中，教師會適當?shù)亟柚办o動相宜”的PPT課件、具體的實物教具和靈活的板書等來提高“電力電子技術”課程的理論教學效果。此外，教師還會適當?shù)財U充一些教科書以外的電力電子技術內(nèi)容，如仿真技術等。教師利用仿真軟件PSPICE、MATLAB等在課堂上虛擬地實時演示電路更真實的工作過程，既拓展了學生的視野又能很形象地解說課程中的知識難點，如三相半波可控整流電路中晶閘管的正向耐壓問題。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。為了讓學生更真實、更立體地認識電力電子器件，教師除了展示器件照片外還會提供一些器件的樣品讓學生親身接觸。關于教材中重要公式的推導，教師會采用PPT課件與板書相結(jié)合的方式幫助學生更容易理解和掌握。

“電力電子技術”課程包含很多基本概念，在講述時教師會根據(jù)聽課學生的實際英語能力，有意識地就專業(yè)術語部分進行中英文雙語教學。這不但能增強學生的專業(yè)英語水平，而且還可以提高學生使用中英文關鍵詞檢索科技文獻的能力，為該課程的后續(xù)課程特別是“畢業(yè)設計”的教學打下良好的基礎。

在“電力電子技術”的理論教學過程中，強調(diào)電力電子技術對國計民生的重要性是非常必要的。比如，在舉例說明電力電子技術的實際應用時，教師會盡量多舉些與學生日常生活以及當前社會熱點相關的例子（如手機電池充電器、筆記本電腦電源適配器、未來的“光源之星”LED照明、節(jié)能環(huán)保的電動汽車等）。先拋磚引玉讓學生有些感性的認識，再通過啟發(fā)性的提問鼓勵學生積極地去發(fā)現(xiàn)身邊所遇到的科學技術。在增加學生學習興趣的同時，提高學生對該課程的重視程度。

“電力電子技術”是一門理論性和實踐性都很強的課程。為了更好地銜接理論知識和實驗內(nèi)容，教師在課堂上除了提供電力電子電路的理想波形圖，還會提供一些電力電子電路的實際波形圖，讓學生自己去發(fā)現(xiàn)和思考它們之間的異同。用一連串的疑問激發(fā)起學生的強烈求知欲，令他們更主動地去預習實驗，更認真地進行實驗，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，由教科書提供的開關管S兩端電壓的理想波形和在實驗中用示波器觀察到的S兩端電壓的實際波形在S關斷的部分是有很大差別的。在理論課堂上，當教師同時給出理論和實驗波形圖加以對照時，學生表現(xiàn)出極大的興趣，躍躍欲試地去尋找實際電路中S兩端電壓在S關斷時刻出現(xiàn)阻尼振蕩現(xiàn)象的原因。此時，教師正好因勢利導，鼓勵他們認真地去完成相關的實驗，通過實驗再結(jié)合已學理論知識自主地找出答案。實踐結(jié)果表明該教學效果很好。

四、關于今后教學的一些設想

電力電子技術的發(fā)展日新月異，關于“電力電子技術”的教學也需要與時俱進，緊跟潮流，與社會接軌。目前，在我校采用全英文教學電力電子技術的條件還不夠成熟。但是，教師可采用循序漸進的方法，從目前以中文為主的雙語授課，到中英文各半的雙語授課，再到以英文為主的雙語授課，最后過渡到全英文授課。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，務必讓學生掌握必要的基本知識；而次重要章節(jié)則可主要采用英文教學，這對擴展學生視野很有利。