電力電子技術實驗教學改革的研究

賈滿滿，賀珂

(1.商丘師范學院 物理與電氣信息學院,河南 商丘 476000；2.鄭州電力職業技術學院，河南 鄭州451450)

電力電子技術實驗教學改革的研究

賈滿滿1，賀珂2

(1.商丘師范學院 物理與電氣信息學院,河南 商丘 476000；2.鄭州電力職業技術學院，河南 鄭州451450)

電力電子技術實驗教學扮演著重要的角色，以往單一的驗證性實驗教學已無法滿足當前電力電子技術教學的需要.精簡驗證性實驗，增加綜合性、設計性實驗，并引入計算機仿真技術，是進行實驗教學改革的重要措施.

電力電子技術；實驗教學；課程設計；計算機仿真

電力電子技術是弱電控制強電的技術，因為該課程的實踐性強，理論較抽象，所以概念需要通過實驗才能獲得深入的理解.電力電子技術實驗教學通過動手設計并調試電路，可以深化和補充理論教學，強化理論教學與實驗的結合，可以提高學生獨立分析、解決實際問題的能力，并培養學生綜合設計的能力.同時注意培養學生嚴謹認真的科學作風與良好的實驗態度[1,2].而對于剛學習這門實驗課程的學生操作起來會有很大難度，實驗過程中操作錯誤對元器件的影響是很大的，特別是強電與弱電的接口部分[3].針對當前電力電子技術實驗教學過程存在的不足，提出了實驗教學的改革內容：提供開放的實驗教學，開展研究性實驗教學，并改革實驗平臺.實施這些有效的方法后，可以提高學生的創新性能力，并培養學生學習的興趣，獲得了良好的教學成果.

1 增加綜合性與設計性實驗

我校把部分理論教學課程搬到實驗室，在教師理論分析的學生利用實驗儀器進行驗證，通過理性認識與感性認識的結合，加強了學生對理論知識的理解.在教師講解完理論知識，學生可以進行驗證性實驗，以鞏固剛學的理論知識.對于不同的學生結合在操作過程中所遇到的具體問題，給予學生必要的講解，實現電力電子技術實驗教學中的因材施教.同時在電力電子技術實驗教學過程中，教師整理常見的錯誤，并組織學生討論解決，達到學生強化電力電子技術學習的目的.

現在實驗室的儀器基本可以滿足基礎性實驗的需要，但綜合設計性實驗需要逐漸增加.在電力電子技術實驗中為了改革以基礎性實驗為主的教學模式，實驗教學可由基礎實驗、課程設計、創新型研究課題組成.我校可在實驗教學的選擇上，按照驗證性、設計性與綜合性實驗相結合的原則編寫教學大綱，大綱中每個實驗后都有思考題，讓學生獨立完成思考題，提高學生分析問題的能力，進而擴寬知識面.我校依據各工科專業的需要和理論教學的進度，電力電子技術實驗教學由三個層次組成.

基礎實驗：根據電力電子技術理論課的進度，以單元實驗為主，通過驗證基礎性實驗，使學生熟悉典型電路的基本原理.在有關章節的理論教學結束后，學生就可以進行驗證性實驗，進而使學生掌握所學的理論知識.在實驗中保留整流電路和逆變電路的驗證性實驗，可以使學生對電力電子技術的實際應用有清楚的認識.

設計性實驗：在完成基礎實驗的前提下，教師提出設計性實驗，充分發揮學生的主動性，僅給出基本的設計方法與設計思想，不給出學生具體的電路圖，通過學生自己查看相關資料后，自定設計方案和設計電路.通過完成設計性實驗，可以提高學生獨立解決實際問題和知識的應用能力.對于直流斬波、交-交變頻及PWM控制技術相關的實驗，教師可以提出設計性實驗.在教師提供電路參數后，學生可設計主電路、驅動電路及保護電路等，最終設計出合適的電路[4,5].

綜合性實驗：是基于上述實驗完成后開展的，目的在于使學生熟悉所學的知識，并提高學生利用所掌握的知識解決難題的能力.設計的內容是自選題目，培養學生在實驗中提高自己的創造力.實驗中學生需要運用所學的知識獨立設計和調試，分析實驗結果，并撰寫實驗報告.目的在于培養學生實驗設計與調試的能力，還可以培養學生的科學研究能力與綜合能力.綜合設計性實驗有較大的難度，但是具有一定的吸引力.對于學生，不但可以提高學生的操作技能，也發揮了學生的主動性.增加綜合性實驗內容：基于單片機的三相橋式整流電路的設計，就是利用單片機硬件與軟件，設計一種觸發脈沖產生的方法，以滿足三相橋式整流電路的需要，教師提出實驗要求，學生自主設計并調試電路.此實驗內容把《單片機》與《電力電子技術》相結合，能夠使學生理解它們之間的聯系及單片機的實際應用.另外，《電力電子技術》也可以和《工廠供電》相結合，比如提出“高壓直流輸電系統設計”的實驗.

以往的實驗教學，學生對教師具有依賴性，實驗過程中出現了問題即找教師解決.為了使學生認識到實驗的重要性，在實驗教學改革過程中教師采用啟發式進行指導，并提出如何分析問題和指出解決問題的方法，通過學生獨立思考并尋找解決問題的途徑，通過在實驗中檢驗，進而提高學生自行解決實際問題的能力.

2 增加課程設計環節

學生在完成基本實驗后可參加課程設計，并在課程設計過程中發現問題，學生需要通過自學相關內容才可以設計出方案，課程設計是在整個學習過程中的綜合實踐，是實驗教學的重要環節.以往電力電子技術教學過程中沒有課程設計，部分學生學完課程后，僅僅知道書本上的一些原理知識，對于電力電子技術的實際應用并不了解.課程設計可以是3～4名學生做一個專題，學生相互合作完成設計題目.由于時間的限制，課程設計要求用仿真軟件仿真出結果.通過課程設計促使學生把電力電子技術及其它課程的理論知識相融合，使學生認識到課程之間的知識點是相互聯系的，進而培養學生分析實際問題的綜合能力.

3 利用仿真軟件增加虛擬實驗

電力電子技術實驗教學用到的是各功率器件，三相交流電源與示波器等，其成本高昂且具有危險性.可以在電力電子技術實驗中引入計算機仿真，把電子仿真軟件PSPICE和MATLAB引入到電力電子技術實驗中，不僅可彌補實驗設備數量不足的缺點，還不用擔心實驗設備損壞和人身安全問題.仿真實驗沒有時間與地點的限制，學生也可在課外用計算機仿真，從而克服了實驗課時有限的不足.計算機仿真是使用仿真軟件對被控對象的數學模型進行仿真，直觀地顯示電路的工作狀態與系統波形，可以起到虛擬實驗的教學目標，計算機仿真的優點是精度高和重復性好[6,7].讓學生按照課題設計的重點和需要對實際模型進行建模，這樣有利于學生加深所學的理論知識，而且為學生將來從事工程設計打下基礎.

4 結束語

本文通過對電力電子技術實驗教學一系列改革，可以提高學生的動手能力與解決實際問題的能力，并培養學生的綜合應用能力與科學研究的能力.通過綜合使用多種實驗教學方法，使電力電子技術實驗變得有趣且有創造力，有利于提高學生做實驗的積極性，并加深學生對電力電子技術理論知識的理解.

[1] 潘海鵬，雷美珍，夏永明,等.電力電子技術課程實驗教學改革與探索[J].合肥工業大學學報，2010,24(1): 105-108.

[2] 葛瑜，王武.電力電子技術遞階式實驗教學研究[J].實驗技術與管理，2011,28(5): 156-159.

[3] 李興寧，陳震，王書杰.電力電子技術實踐教學的改革[J].實驗室研究與探索2008,27(1): 162-165.

[4] 王兆安，黃俊.電力電子技術(第4版)[M].北京：機械工業出版社，2000.

[5] 王春鳳，李旭春，薛文軒，等.電力電子技術實驗教學改革的探索與實踐[J].實驗室研究與探索，2011,30(9):127-129.

[6] 吳杰，詹習生.師范院校工科實驗教學改革與探討[J]. 中國電力教育，2013,30(4):134-135.

[7] 趙濤，張麗華，徐開蕓，等.Pspice在電力電子技術教學改革實踐中的應用[J].電力系統及其自動化學報，2009,21(6):123-127.

【責任編輯：王軍】

Research on the reform of power electronic technology experiment teaching

JIA Manman1,HE Ke2

(College of Physics and Electrical Information, Shangqiu Normal University, Shangqiu 476000,China;2.Zhengzhou Electric Power of Career Technical College,Zhengzhou 451450,China)

The power electronic technology experiment teaching plays an important role, the single verification experiment teaching has been unable to meet the needs of current power electronic technology teaching. To streamline the verification experiment, increase the comprehensive and designed experiments, introduce the computer simulation technology, are the important measures for the reform of experiment teaching.

power electronic technology;experiment teaching; curriculum design;computer simulation

2014-04-10；

2014-04-29

商丘師范學院青年科研基金資助項目( 2011QN13)；商丘師范學院教改項目(項目名稱：固體物理學教學的改革與實踐)；河南省教育廳科學技術研究重點項目(12B140012，13B140191)

賈滿滿(1983-)，女，河南商丘人，商丘師范學院助教，碩士,主要從事控制理論與應用的研究.

G642.0

A

1672-3600(2015)03-0135-02