基于MATLAB仿真技術的項目化教學應用*

周雪會

（廣西工業職業技術學院 廣西 南寧 530001）

一、項目教學法的可行性分析

為了更新教育理念，創新教學方法，為學生提供更加有效的學習環境，本課題在《電力電子技術》課程中引入了項目化教學法[1]。項目教學法是一種以學生為主教師為輔的教學模式，強調學生在教學中的主觀能動作用，教師和學生之間是一種互動式的教學形式；通過老師的引導讓學生通過自己的探索獲取理論知識，這樣更激發學生的學習動機；同時項目教學法在很大程度上提高了學生的參與程度，教師在授課過程中，借助多媒體和仿真軟件等學習載體使教學內容更加活潑和豐富，提高了學生的學習興趣。通過項目化教學，學生的主體作用得到了充分發揮，求知欲得到了激發；同時，有效地提高了學生的專業能力、社會能力和素質能力，提高了學生的知識轉化能力和動手操作能力，鍛煉了他們自主分析問題和解決問題的能力，發展和培養了學生的創新能力，為他們下一階段的畢業設計以及就業、創業奠定了良好基礎，教學效果顯著。

二、MATLAB仿真技術在項目化教學中的優勢

在電力電子這門課程的教學過程中，我們引入了MATLAB仿真軟件技術，在教學中采用仿真教學與實驗教學相結合的方法，變枯燥的理論教學為靈活的項目一體化教學，能有效地提高學生對系統模型的理解，提高學習的興趣，提升教學質量，促進專業教學改革與創新[2]。

教師在課程準備過程中，利用MATLAB軟件的Simulink搭建電力電子仿真電路，可以對工作過程及原理進行模擬演示，直觀方便的展現運動過程，最主要的是還可以在演示過程中邊發現問題邊修改。這樣就有效解決了傳統學習方式枯燥，抽象不易理解的尷尬局面，提升了學生對該課程知識的理解程度，加深了學習印象，提升了學習興趣。

三、MATLAB仿真技術在電力電子技術教學中的應用

本文以同步風力發電機并網控制仿真為例進行實踐案例設計，搭建了仿真模型并給出仿真結果。

（一）構建仿真模型。風力發電系統中的永磁同步風力發電系統及并網控制仿真系統共有四個部分組成，分別是永磁同步風力發電機、升壓斬波、DC-AC并網逆變器和不可控整流器。我們將根據現場運行的2.5MW直驅永磁同步風力發電機系統參數，對該系統中的逆變模塊進行仿真研究。并網逆變器仿真指的是主要研究在給定輸入直流電壓后，該系統并網逆變部分對應的輸出電壓-電流特性，從而得出帶三相負載的逆變器離網運行特性[3]。仿真模型如圖1所示：

圖1 并網逆變器仿真模型

（二）仿真電路參數。發電機額定參數：功率2750kW，頻率16Hz，電壓700V，功率因數0.95，電流2270A，電阻R＝5.97m-Ohm，速度 16rpm，電感 Ld=Lq=1.0757mH，極對數 2p＝120。

（三）仿真結果。本文通過對并網控制系統逆變模塊進行MATLAB仿真研究，得出了永磁同步發電機在16rpm的速度驅動下，其并網逆變器的電壓-電流輸出特性，仿真波形見圖2。從圖中我們可以清晰的看出，逆變器輸出電壓在濾波前為脈沖調制波形，經部分濾波后，調整為正弦波電壓；同理，當經過一定的濾波作用，并取得合適的電阻值時，逆變器輸出電流也能調整為正弦波。

圖2 并網逆變器輸出波形（電壓、電流）

此案例的仿真結果達到了預期的效果。利用仿真模型，教師可以直觀展示各種參數變化對電路圖波形的影響，能使學生直觀的觀察電路關鍵點和整個工作過程的參數變化和演變經過，學生改變器件參數值，可以自己對比分析不同參數設計下的仿真結果，能在仿真過程中發現問題，提出問題并解決問題，從而可以讓學生可以更深入直觀地理解“電力電子技術技術”這門課程。這種交互性非常適合于高校相關課程的教學科研，學生通過這種交互性加強對理論知識的理解和掌握，也可以用來完成實驗和作業[4]。

本文通過對電力電子技術課程的授課方法和教學模式的探討，將MATLAB技術應用于教學中，提出了電力電子技術理論教學與實踐相結合的項目化教學模式，取代了傳統的教師為主的理論授課方式，讓學生在更加靈活的教學過程中占據學習的主導地位，實現了教學手段和教學方法的創新。MATLAB教學軟件使教和學都變得直觀生動、簡單易懂，學生理解新知識不再靠抽象的想象，而是能通過仿真波形觀察電路運行動向，結合理論知識，可更好的理解含義。因此對于電力電子技術這類較枯燥的專業基礎課程，引入MATLAB仿真技術對于改善整個課程的教學質量會有很大的推動作用。