導(dǎo)語(yǔ)：電力電子技術(shù)的教學(xué)模式思考一文來(lái)源于網(wǎng)友上傳，不代表本站觀點(diǎn)，若需要原創(chuàng)文章可咨詢客服老師，歡迎參考。

一、電力電子技術(shù)的發(fā)展及應(yīng)用

電力電子技術(shù)是以電力為對(duì)象的電子技術(shù)，它將電子技術(shù)和控制技術(shù)引入傳統(tǒng)的電力技術(shù)領(lǐng)域，利用半導(dǎo)體電力開(kāi)關(guān)器件組成各種電力變換電路實(shí)現(xiàn)電能的變換和控制，構(gòu)成了一門(mén)完整的學(xué)科，該學(xué)科被國(guó)際電工委員會(huì)命名為電力電子學(xué)（PowerElectronics）或稱為電力電子技術(shù)。它是一門(mén)綜合了電子技術(shù)、控制技術(shù)和電力技術(shù)的新興交叉學(xué)科。電力電子技術(shù)包括電力電子器件、電力電子電路和控制技術(shù)三個(gè)部分，它的研究任務(wù)是電力電子器件的應(yīng)用、電力電子電路的電能變換原理、控制技術(shù)以及電力電子裝置的開(kāi)發(fā)與應(yīng)用。

1.電力電子器件的發(fā)展

電力電子技術(shù)的發(fā)展取決于電力電子器件的研制與應(yīng)用。電力電子器件是電力電子技術(shù)的基礎(chǔ)，也是電力電子技術(shù)發(fā)展的動(dòng)力，電力電子技術(shù)的每一次飛躍都是以新器件的出現(xiàn)為契機(jī)的。1947年，美國(guó)的貝爾實(shí)驗(yàn)室發(fā)明了晶體管，引發(fā)了電子技術(shù)的一場(chǎng)革命。以此為基礎(chǔ)，美國(guó)在1956年研制出了最先用于電力領(lǐng)域的半導(dǎo)體器件——硅整流二極管（SemiconductorRectifier，SR），又稱為電力二極管（PowerDiodes，PD）。20世紀(jì)80年代中后期，為了進(jìn)一步減少低壓高頻開(kāi)關(guān)電源中電力半導(dǎo)體器件的管壓降和損耗，同步整流管也應(yīng)運(yùn)而生。1957年，美國(guó)通用電氣公司（GE）發(fā)明了普通反向阻斷型可控硅整流管（SilliconControlledRectifier，SCR），以后稱為晶閘管（Thyristor）。它標(biāo)志著電力電子技術(shù)的誕生。經(jīng)過(guò)工藝完善和應(yīng)用開(kāi)發(fā)，到了20世紀(jì)70年代，晶閘管已形成從低壓小電流到高壓大電流的系列產(chǎn)品。以晶閘管為主要器件的電力電子技術(shù)很快在電化學(xué)工業(yè)、鐵道電氣機(jī)車、鋼鐵工業(yè)（感應(yīng)加熱）、電力工業(yè)（直流輸電、無(wú)功補(bǔ)償）中獲得了廣泛的應(yīng)用。由晶閘管及其派生器件構(gòu)成的各種電力電子系統(tǒng)在工業(yè)應(yīng)用中主要解決了傳統(tǒng)的電能變換裝置中所存在的能耗大和裝置笨重的問(wèn)題，因而大大地提高了電能的利用率，同時(shí)也使工業(yè)噪聲得到了一定程度的控制。電力半導(dǎo)體器件經(jīng)過(guò)了五十多年的發(fā)展，器件制造水平不斷提高，已經(jīng)歷了以硅整流管（SR）、晶閘管（SCR）、可關(guān)斷晶閘管（GTO）、巨型晶體管（GTR）、功率MOSFET、絕緣柵雙極型晶體管（IGBT）為代表的分立器件時(shí)期，現(xiàn)在已發(fā)展到由驅(qū)動(dòng)電路、控制電路、傳感電路、保護(hù)電路、邏輯電路等集成在一起的高度智能化的PIC和IPM時(shí)期。電力半導(dǎo)體器件實(shí)現(xiàn)了器件與電路的集成，強(qiáng)電與弱電、功率流與信息流的集成，成為機(jī)和電之間的智能化接口，它是機(jī)電一體化的基礎(chǔ)單元。按照其控制特性來(lái)說(shuō)，電力半導(dǎo)體器件可分為以硅整流管（SR）為代表的不可控器件，以晶閘管（SCR）為代表的只能通過(guò)門(mén)極電流控制其開(kāi)通而不能控制其關(guān)斷的半控型器件和以可關(guān)斷晶閘管（GTO）、絕緣柵雙極型晶體管（IGBT）為代表的既能控制其開(kāi)通又能控制其關(guān)斷的全控型器件三大類。在器件的控制模式上，電力半導(dǎo)體器件已經(jīng)從電流型控制模式發(fā)展到電壓型控制模式，這不僅大大降低了門(mén)極的控制功率，而且大大提高了器件導(dǎo)通與關(guān)斷的轉(zhuǎn)換速度，從而使器件的工作頻率由工頻→中頻→高頻不斷提高。在電力電子技術(shù)走向智能化、高頻化、大功率化、模塊化、綠色化的進(jìn)程中，作為其基礎(chǔ)的新型電力半導(dǎo)體器件不斷涌現(xiàn)，為電力電子技術(shù)的發(fā)展作出新的貢獻(xiàn)。電力電子器件已經(jīng)與計(jì)算機(jī)控制技術(shù)相結(jié)合，在各行各業(yè)發(fā)揮了重要作用，給電力電子技術(shù)注入了強(qiáng)大的生命力。

2.電力電子技術(shù)應(yīng)用領(lǐng)域

電力電子學(xué)與裝置的市場(chǎng)需求與日俱增，其主要應(yīng)用領(lǐng)域包括以下幾個(gè)方面。

（1）一般電源。包括不停電電源、電解電源、電鍍電源、開(kāi)關(guān)電源、機(jī)車輔助電源、微機(jī)及儀器儀表電源、航空電源、通信電源。

（2）專用電源。包括電化學(xué)電源、微弧氧化電源、蓄電池充電放電、電子模擬負(fù)載、電解水電源、交流電子穩(wěn)壓電源、脈沖功率電源、電力測(cè)功機(jī)。

（3）電力牽引及傳動(dòng)控制。包括電力機(jī)車、電傳動(dòng)內(nèi)燃機(jī)車、礦井提升機(jī)、軋鋼機(jī)傳動(dòng)。

（4）電力系統(tǒng)應(yīng)用。高壓直流輸電（HVDC）。

（5）有源濾波器。傳統(tǒng)的無(wú)源濾波器由于其濾波性能較差，難于應(yīng)付日益嚴(yán)重的電網(wǎng)“公害”。人們從電力電子學(xué)本身找到了解決的途徑，這就是有源濾波器。

（6）新能源利用。包括光電池、風(fēng)力發(fā)電等，電力電子裝置還將用于太陽(yáng)能發(fā)電及風(fēng)力發(fā)電裝置與電力系統(tǒng)的連接。（7）節(jié)能。采用電力電子裝置實(shí)現(xiàn)電機(jī)調(diào)速可以達(dá)到很高的效率。

（8）電氣工藝應(yīng)用。包括在焊接設(shè)備及感應(yīng)加熱中的應(yīng)用。

（9）家用電器。種類繁多的家用電器，小至一臺(tái)調(diào)光燈具、高頻熒光燈具，大至通風(fēng)取暖設(shè)備、微波爐及眾多的電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)設(shè)備，都離不開(kāi)電力電子交流電路。

（10）靜止無(wú)功補(bǔ)償器（STATCOM）（串聯(lián)）和典型功率應(yīng)用100MW。用于電網(wǎng)的電壓控制和無(wú)功補(bǔ)償。

（11）柔性輸電技術(shù)。柔性交流輸電系統(tǒng)（flexibleACtransmissionsystem，F(xiàn)ACTS）是指裝有電力電子型或其他靜止型控制器以加強(qiáng)系統(tǒng)可控性和增加功率傳輸能力的交流輸電系統(tǒng)。

（12）電動(dòng)汽車和混合動(dòng)力電動(dòng)汽車（EV/HEV）。

二、教學(xué)內(nèi)容應(yīng)注重實(shí)際應(yīng)用、傳授先進(jìn)教學(xué)內(nèi)容

“電力電子技術(shù)”是一門(mén)專業(yè)基礎(chǔ)性較強(qiáng)且與生產(chǎn)實(shí)際緊密結(jié)合的課程，自誕生以來(lái)已形成了豐富的器件系列、變換技術(shù)和控制技術(shù)，特別是電力電子裝置在工業(yè)、交通運(yùn)輸、電力系統(tǒng)、通信系統(tǒng)、計(jì)算機(jī)系統(tǒng)、新能源系統(tǒng)中的應(yīng)用更加廣泛。在教學(xué)中應(yīng)合理選擇內(nèi)容，特別是先進(jìn)的教學(xué)內(nèi)容，使學(xué)生既要打好理論基礎(chǔ)，又要注重實(shí)際應(yīng)用。知識(shí)是相互聯(lián)系、相互滲透的。在學(xué)習(xí)“電力電子技術(shù)”之前，應(yīng)首先學(xué)好“電路”和“電子技術(shù)基礎(chǔ)”兩門(mén)課程。電力半導(dǎo)體器件是現(xiàn)代電力電子技術(shù)的基礎(chǔ)核心。電力電子器件的基本特點(diǎn)之一是能以信號(hào)輸入控制很大的輸出，這就使電力電子設(shè)備成為強(qiáng)、弱電之間接口的基礎(chǔ)。講解器件原理及特性，目的是為了應(yīng)用器件組成電路，故應(yīng)掌握器件外部特性、極限參數(shù)和使用注意事項(xiàng)，三方面的內(nèi)容應(yīng)以電路為主。

三、采用現(xiàn)代化的教學(xué)方法和教學(xué)手段

隨著教學(xué)手段和方法的不斷更新，學(xué)生應(yīng)注重綜合能力的培養(yǎng)。因此，教師在課堂的教學(xué)中，不僅要傳授理論知識(shí)，而且要訓(xùn)練學(xué)生的動(dòng)手能力，培養(yǎng)他們分析問(wèn)題和解決問(wèn)題的能力。這樣，學(xué)生畢業(yè)后可通過(guò)實(shí)際鍛煉和自我學(xué)習(xí)來(lái)提高實(shí)際工作能力。由于電力電子技術(shù)涵蓋的知識(shí)內(nèi)容多、難度大、實(shí)用性強(qiáng)，教學(xué)的內(nèi)容應(yīng)著重基本原理和分析方法的講授，加強(qiáng)知識(shí)的系統(tǒng)性，培養(yǎng)學(xué)生融會(huì)貫通知識(shí)的能力。講授時(shí)采用啟發(fā)式教學(xué)方法，將有助于培養(yǎng)學(xué)生的思維能力，有助于學(xué)生理解和掌握教學(xué)內(nèi)容。在課堂上采用討論式教學(xué)方法讓學(xué)生自己講，自己評(píng)，效果十分理想。由于學(xué)生在入學(xué)時(shí)分?jǐn)?shù)的差異和接收問(wèn)題的能力不同，教師在教學(xué)中應(yīng)注重因材施教，分層教學(xué)。實(shí)現(xiàn)教學(xué)手段現(xiàn)代化可以加大授課的信息量，節(jié)約課時(shí)，是增強(qiáng)教學(xué)效果的重要措施?！半娏﹄娮蛹夹g(shù)”課程教學(xué)的最大特點(diǎn)就是借助于波形，分析電力電子器件和電路的工作狀態(tài)，以確定電路中能量的變換和傳遞。在“黑板+粉筆”傳統(tǒng)的授課方式中，教師畫(huà)電路圖和波形圖時(shí)，時(shí)間用的比較多，而運(yùn)用多媒體教學(xué)可以形象地表達(dá)一些語(yǔ)言難以描述清楚的問(wèn)題。對(duì)學(xué)生理解電路的工作原理有事半功倍的效果，因此，將多媒體教學(xué)應(yīng)用到該課程的教學(xué)中，通過(guò)多媒體技術(shù)將實(shí)際應(yīng)用中的電路和電力電子裝置做成影音資料帶到課堂上，可以提高學(xué)生的感性認(rèn)識(shí)，激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)的興趣。隨著計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的發(fā)展，還可以利用網(wǎng)絡(luò)教室開(kāi)展多媒體教學(xué)，是一種更有發(fā)展前景的現(xiàn)代化教學(xué)手段。

四、加強(qiáng)實(shí)驗(yàn)、實(shí)踐環(huán)節(jié)，注重學(xué)生綜合能力培養(yǎng)

電力電子技術(shù)具有很強(qiáng)的實(shí)踐性，而實(shí)驗(yàn)是培養(yǎng)理論聯(lián)系實(shí)際、動(dòng)手能力、嚴(yán)謹(jǐn)?shù)目茖W(xué)態(tài)度和科學(xué)方法的重要手段，因此，應(yīng)精選最基本的也有較高實(shí)用價(jià)值的實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目。在實(shí)驗(yàn)教學(xué)中，教師應(yīng)選擇教材上具有代表性的實(shí)驗(yàn)來(lái)組織教學(xué)，例如，選擇在計(jì)算機(jī)、通信設(shè)備及家用電器等廣泛應(yīng)用的半橋型開(kāi)關(guān)穩(wěn)壓電源作為實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目，介紹典型的開(kāi)關(guān)電源電路結(jié)構(gòu)、元器件和工作原理，使學(xué)生對(duì)開(kāi)關(guān)電源有了深刻的理解，增強(qiáng)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。由于電力電子電路具有強(qiáng)、弱電結(jié)合的特點(diǎn)，要特別強(qiáng)調(diào)操作的規(guī)則、保證實(shí)驗(yàn)安全。在實(shí)驗(yàn)教學(xué)中，教師還可以采用虛實(shí)結(jié)合的教學(xué)方式，即部分實(shí)驗(yàn)采用計(jì)算機(jī)仿真軟件來(lái)實(shí)現(xiàn)，特點(diǎn)是具有精度高、重復(fù)性好的優(yōu)點(diǎn)，是進(jìn)行科學(xué)研究和教學(xué)的重要手段之一。將仿真軟件引入教學(xué)中，可以讓學(xué)生自己去動(dòng)手設(shè)計(jì)和開(kāi)發(fā)實(shí)用電路模型，并對(duì)電路運(yùn)行效果進(jìn)行模擬實(shí)驗(yàn)。使學(xué)生充分發(fā)揮想象力，極大地提高了學(xué)生的思維能力和動(dòng)手能力。

五、結(jié)束語(yǔ)

隨著社會(huì)科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，電力電子技術(shù)也在不斷地更新，教師應(yīng)在教學(xué)中應(yīng)跟上時(shí)代的步伐，不斷地更新和充實(shí)教學(xué)內(nèi)容，改進(jìn)教學(xué)方法和手段。在教書(shū)的同時(shí)也要育人。教書(shū)育人是教師的神圣職責(zé)，在教學(xué)思想上確立學(xué)生的主體地位，發(fā)揮教師的主導(dǎo)作用，抓好教學(xué)的各個(gè)環(huán)節(jié)，重視學(xué)生的全面發(fā)展，結(jié)合教學(xué)工作言傳身教，以教師嚴(yán)謹(jǐn)?shù)慕田L(fēng)帶動(dòng)學(xué)生良好的學(xué)風(fēng)。注重教學(xué)方法的研究，教學(xué)中既注重科學(xué)的嚴(yán)密性，又要注重表達(dá)的生動(dòng)性。激發(fā)學(xué)生積極思維，融會(huì)貫通所學(xué)知識(shí)，培養(yǎng)學(xué)生科學(xué)的思維方法和能力。在完成教學(xué)工作的同時(shí)，刻苦鉆研業(yè)務(wù)，努力提升自己的業(yè)務(wù)水平和專業(yè)研究能力，這樣才能以自己的廣博知識(shí)去引導(dǎo)學(xué)生，更好地提高教學(xué)質(zhì)量。