電力電子技術整流部分教學方法研究

丁喆 袁瀾 邱聯奎 史敬灼

摘 要 針對電力電子技術課程中整流器部分內容繁雜、抽象的特點，結合教學實踐經驗，對教學內容進行調整，強調課下學習環節，加強教學的工程內容，配合綜合實驗環節，保證教學效率，提高學生的學習主動性，培養學生的綜合能力。

關鍵詞 電力電子技術；整流器；教學改革；實驗

中圖分類號：G642.0 文獻標識碼：B

文章編號：1671-489X（2018）10-0108-02

Study on Teaching Methods for Regulator Part of Power Elec-tronics//DING Zhe， YUAN Lan， QIU Liankui， SHI Jingzhuo

Abstract This paper focuses on the content of the phase-controlled rectifier which is complicated and abstract in Power electrical course，

also combining with the teaching experience do the adjustment of the

teaching content. Emphasizing learning after class， increases the pro-

ject part. Cooperated with comprehensive experimental part， making sure the teaching efficiency， improves students learning initiative and cultivates students comprehensive ability

Key words power electronics； rectifier； teaching reform； experiment

1 前言

電力電子技術課程是介紹電氣能量的變換及控制技術的課程，是電氣工程及自動化、電氣傳動專業的重要專業技術基礎課[1-2]。其綜合了電路理論、電子技術、自動控制技術、電力器件應用等理論，知識面廣，內容繁雜，且發展迅速。當今社會中電力電子技術應用非常廣泛，電力系統及電力傳動領域的一些新技術如無功補償、直流輸電、新能源控制傳輸等，大多與電力電子技術的進步有關。電力電子技術課程具有很強的工程實踐背景[3]。

2 教學現狀

相控整流電路部分是電力電子技術課程的傳統內容，電路形式多，課程內容繁雜、抽象，工程背景深厚，學生感覺抓不住要點，很難對知識點內容進行系統學習和梳理，理解起來有很大困難，導致沒有學習興趣[4-5]。目前重點講解各電路的控制方法和輸出特性，學生反映很難充分理解各電路的特性和使用特點，不能理解知識的工程背景，造成各部分知識理解的割裂，很難形成一個有機的知識體系。一些學生只能死記硬背應付作業和考試，很難從系統的角度對各種變流方式進行理解，不能學以致用。

3 優化教學內容，強化課外作業

針對這種情況，在課堂上對教學內容進行重新安排，對各教學內容的分量進行調整。對各種整流電路強調關鍵控制原則的講解，對于基礎的相控整流電路變為重點講解各電路的差別及因此產生的波形差別，從而理解各電路的輸出特性。減少該部分的學時，達到利用較少的課時完成教學內容的目的，使學生可以集中精力，提高課堂效率。為達到較好的教學效果，應該注重課后的學習作用，作業加大分量，內容包括各種相控整流電路的分析，要求學生通過作業自己總結各種相控整流電路的控制原則、特點及分析方法，加深對整流橋控制原理及輸出特性的理解及分析方法。提高與學生的互動，在課堂上與學生討論作業內容，糾正學生的錯誤概念，使學生通過實踐達到總結和提高的目的，完成學習過程。

節省的學時用于加強整流電路的非線性分析，使學生了解非線性系統的分析方法、相控整流系統的輸入特性及優缺點，從系統的角度了解相控整流器。加強整流系統性能的講解，幫助學生建立整流系統輸入輸出特性的概念。加強整流器改進方法原理及分析的講解，使學生對相控整流器的優缺點更加了解，加深對相控整流器的理解。通過從系統的角度進行介紹，加強各種整流方法的比較，解釋各種整流方法的優缺點。同時加強工程實踐背景的講解，使學生了解各種知識點的應用方法和具體含義，提高學生對知識點的理解效率，增強學習的興趣。

4 加強與工程實際的聯系

在教學中盡量加入反映現代分析技術的知識、反映工程中相關應用的方法，使學生了解實際的設計計算方法。使學生感到講解的內容可以直接解決實際設計問題，提高學習興趣，學生對這些內容態度非常認真。如整流電路非線性分析部分，教材中例題較少，針對不控電容濾波電路不易計算的特點，利用仿真軟件對電路進行仿真計算，根據得到的數據編制例題。

【例題】不控整流電容濾波電路電壓電流如圖1所示，Ua為220 V/50 Hz，ig為電流的基波分量，φ1=16.3°。電流頻譜的幅值如表1所示。計算：電流的有效值Irms，THDi，整流器的有功功率P，整流器的無功功率Q及整流器的視在功率S，電路的功率因數λ及電路的位移因素。

通過此例題，可以為學生介紹電力電子電路的仿真技術，同時加深學生對整流電路輸入特性的理解。在本例中介紹了電容濾波電路的輸入電流中各種成分的分析計算方法，介紹了有功功率P、無功功率Q、視在功率S的計算方法，使學生從整體上了解了電容濾波的整流電路對電網的影響、各種技術數據的計算。學生普遍反映，這些內容對提高設計計算能力有很大幫助，感覺很有用，表現出很大的興趣。

另外，教材中對電容濾波的不控整流電路的輸出電壓及輸出紋波計算方法介紹較少，影響學生的理解和應用。在教學中加入濾波電容輸出紋波近似計算方法的工程近似推導，使學生了解怎樣對一個復雜的過程進行工程簡化，進而利用學過的電學知識進行推導；接著利用推導的電壓紋波的計算公式推導濾波電容的輸出平均電壓的計算公式，使學生對分析過程中的近似方法有了較好的理解；最后，配合一個電源的設計實例，介紹工程實際電路的考慮和分析過程，使學生可以從系統的角度理解整流器及濾波器的特性、分析和設計方法。

【例題】一個線性串聯穩壓電源輸出為直流12 V/1 A，

如圖2所示。為使調節器正常工作，必須要求調節器輸入電壓大于等于15 V。交流輸入電源為220 V，電源波動±10%，負載電阻為15 Ω。設變壓器變比為220：15，計算濾波電容C，使在電源電壓在降低10%情況下能夠保證調節器輸入電壓Vd≥15 V；該電路最大功耗為多少？

通過該例題，向學生展示一個穩壓電源的設計思路和方法，演示電容濾波器紋波計算公式及的使用方法與意義，該串聯型穩壓電源功耗為什么比較大，使學生理解可控整流電路的節能優點。

學生對這樣的內容安排表現出濃厚的興趣，感覺非常實用，可以提高自己對整流電路的深刻理解，用到的紋波計算公式可以提高自己的電源設計能力。

電力電子課程具有很強的工程使用背景，實踐教學占據非常重要的地位。選擇綜合性設計項目進行實驗，在課堂教學前要求學生了解實驗內容，講課中對實驗涉及的內容進行提醒，幫助學生注意；將實驗中的知識點留作課后作業，使學生帶著問題學習，提高效率。實驗前要檢查預習效果，在實驗中認真觀察學生的動手情況，糾正錯誤接線，觀察學生的記錄情況，保證實驗的效果。

5 結語

通過這些改革舉措，通過教師、學生的共同努力，整流電路的教學效果改善明顯。從期末考試看，學生對各種相控電路的控制方法和特點掌握清楚，試卷中牽涉工程估算的試題，有超過85%的學生可以獨立思考并進行正確解答，學生綜合運用知識的能力有較大提高。

參考文獻

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