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摘要:电气传动是电气工程及自动化专业的一门重要学科。其核心课程有电路原理、电力电子技术、电力拖动基础和电气传动控制系统。电气传动课程群的理论知识具有很强的联系性和连续性。几门课程之间的联系非常紧密,形成了一个完整的理论体系。在教学过程中,如何把握知识之间的联系,如何过渡是值得研究的问题。将过渡过程用仿真技术展现出来是很有意义的,开展线上虚拟仿真实验教学,有利于学生理解知识点,提高教学效果。
关键词:电气传动;课程群;教学方法
1电传动技术课程群的培养目标与课程设计
电气工程及自动化专业学生的培养目标是在掌握电气工程基本理论、基本知识和研究方法的基础上,系统地掌握电气工程专业理论,具有较强的实践实作、工程计算、仿真建模等方面的能力,以便综合运用所学知识分析和解决工程技术实际问题。同时,它还具有对各种信息进行总结、评价、处理和利用的能力。
电气传动技术课程群作为电气工程与自动化的重要分支,必须满足专业人才培养的要求,才能实现高素质人才的培养。结合电气工程及自动化专业人才培养的总体目标和电气传动技术课程群方向的实际情况,电气传动技术课程组的分培养目标可制定为:在掌握电路、电子技术、自动控制原理、数字信号处理等专业基础课的基本知识和实践方法的基础上。,能够系统深入地掌握基本知识和实践方法,掌握电机、电力电子技術、电气传动控制技术的理论基础和电气传动系统数字控制的编程基础;能够综合运用专业知识实现电气传动系统的分析、计算和仿真,最终完成电气传动系统的软硬件设计和生产。
上述培养目标决定了电气传动技术课程组整合了电机、电力电子技术、现代交直流电气传动技术、数字控制技术等多个方向的理论知识和实践知识。在有限的教学周期内,要更好地完成多门课程的理论教学和实践教学策划。
2电气传动课程群知识点的认识
电气传动课程群主要有四门课程组成的,电气传动课程群知识点具有上下衔接关系,其基础是电路原理,主要的理论如替代定理,支路法、节点电压、回路电流、戴维南定理、特勒根定理、互易定理等。
电源部分就是电力电子技术课程,电动机部分就是电力拖动基础课程,控制设备就是现代计算机技术方面课程,也包括自动控制类课程,而电源、控制设备及电动机综合起来就是电力拖动控制系统的课程内容,传动和工作机构就是电气控制装置的机械部分,主要由相关的机械工程课程内容。电气传动课程群的理论基础是电路原理课程,例如电力电子技术中的晶闸管和IGBT的工作原理,就是电路理论的应用,电力电子技术中元器件及相应的四大变换电路也均是电路理论的应用。同样其分析计算等完全可以应用电路知识来完成,在教学过程中要充分注意知识点的连贯性,强调基础课程在本专业中的重要性。
在电力传动课程群的教学过程中,目前广泛地应用了自动控制理论及计算机技术的成果,全数字控制的电气传动产品已经广泛地使用了,在电机控制方面出现过很多的方案,如转速开环恒压频比控制,转差频率控制,矢量控制,直接转矩控制,交流电机的无源性控制,后退控制的交流电机控制,以微分几何控制理论为基础的线性化控制,基于逆系统理论的交流电机解耦控制,鲁棒控制。智能控制在电力传动系统中的应用是其必然的发展趋势,目前已经出现了具有智能控制的交流变频器实际产品,适当地引用案例教学对于提高教学质量很有帮助的。
3线上线下实验教学在电气传动课程群教学中的应用
实验教学是电气传动课程群中一个非常重要的教学环节。实现在线实验的方法有两种:(1)基于MATLAB的仿真实验平台;(2)基于Internet的虚拟实验平台。
3.1基于MATLAB的仿真实验平台
为了实现基于MATLAB的仿真实验,还需要应用等效电路图的方法,进一步编写微分方程,并进行数值计算。通过以上等效电路图进行相应的建模,并进行一系列的仿真教学,以加强学生对电气传动课程群知识体系的理解。在教学实践过程中,作者开发了电力电子技术课程的在线实验项目:晶闸管三相桥式整流器、逆变器仿真实验、交流调压器和基于PWM技术的直流斩波器。针对电力拖动控制系统课程开发的实验项目:直流调速系统中的单闭环无静差转速负反馈调速系统、双闭环及PWM直流调速系统、交流异步电动机转差功率消耗性调速系统、交流异步电机转差功率回馈型调速系统和交流异步电机转差功率不变形调速系统。
3.2基于Internet的虚拟实验平台
目前,基于Internet的虚拟实验平台的实现方法很多。介绍了一种基于积件库技术求解等效电路图方程的仿真方法。用等效电路图法写出微分方程并进行数值计算。建立了各部件的积件库并提供给学生。它是一个基于Internet的虚拟实验平台。
在主讲电力拖动基础课程的过程中,基于Internet的虚拟实验平台开发了如下的实验项目:直流发电机的输出特性、直流电动机的机械特性、直流电动机的调速和制动、单相变压器的工作特性、三相异步电动机的机械特性、三相异步电动机的调速和制动等。
基于Internet的虚拟实验平台在时间和空间上保持了在线教学的突破,学生可以获得更多的自由空间,及时观察实验结果是否符合预期。该平台为教学效果的检测提供了方便,也使整个网络实验教学形成了“教学实验评价”的闭环,突出了学生的学习主体地位。需要指出的是,我们的学生在课堂上不善于面对面的讨论和互动,网络上的讨论非常热烈。充分发挥网络教学的强大工具,有利于提高教学质量。
实验教学应遵循“可实不可虚”的原则。只有当物理实验存在安全问题或物理实验成本过高时,才应采用虚拟实验。实现线上线下实验的混合教学,充分发挥学校现有实验室资源和线上实验资源,充分提高电传动课程群的教学效果。
结语
电气传动课程群的知识体系是一脉相承的,应用等效电路图教学是贯彻始终的电气传动课程群教学的一种有效方法,充分体现了基础课程的重要性,在理论及实验教学过程中可以采用混合教学方法,对于提高电气传动学科的教学质量具有一定的参考价值。
参考文献:
[1]潘月斗,陈涛.“电气传动”课程设计教学内容改革[J].电气电子教学学报,2019,39(03):136-140.
[2]于飞,杨锋,魏永清.电气传动技术课程群的系统化教学[J].教育教学论坛,2019(27):156-157.
新疆水利水电学校
关键词:电气传动;课程群;教学方法
1电传动技术课程群的培养目标与课程设计
电气工程及自动化专业学生的培养目标是在掌握电气工程基本理论、基本知识和研究方法的基础上,系统地掌握电气工程专业理论,具有较强的实践实作、工程计算、仿真建模等方面的能力,以便综合运用所学知识分析和解决工程技术实际问题。同时,它还具有对各种信息进行总结、评价、处理和利用的能力。
电气传动技术课程群作为电气工程与自动化的重要分支,必须满足专业人才培养的要求,才能实现高素质人才的培养。结合电气工程及自动化专业人才培养的总体目标和电气传动技术课程群方向的实际情况,电气传动技术课程组的分培养目标可制定为:在掌握电路、电子技术、自动控制原理、数字信号处理等专业基础课的基本知识和实践方法的基础上。,能够系统深入地掌握基本知识和实践方法,掌握电机、电力电子技術、电气传动控制技术的理论基础和电气传动系统数字控制的编程基础;能够综合运用专业知识实现电气传动系统的分析、计算和仿真,最终完成电气传动系统的软硬件设计和生产。
上述培养目标决定了电气传动技术课程组整合了电机、电力电子技术、现代交直流电气传动技术、数字控制技术等多个方向的理论知识和实践知识。在有限的教学周期内,要更好地完成多门课程的理论教学和实践教学策划。
2电气传动课程群知识点的认识
电气传动课程群主要有四门课程组成的,电气传动课程群知识点具有上下衔接关系,其基础是电路原理,主要的理论如替代定理,支路法、节点电压、回路电流、戴维南定理、特勒根定理、互易定理等。
电源部分就是电力电子技术课程,电动机部分就是电力拖动基础课程,控制设备就是现代计算机技术方面课程,也包括自动控制类课程,而电源、控制设备及电动机综合起来就是电力拖动控制系统的课程内容,传动和工作机构就是电气控制装置的机械部分,主要由相关的机械工程课程内容。电气传动课程群的理论基础是电路原理课程,例如电力电子技术中的晶闸管和IGBT的工作原理,就是电路理论的应用,电力电子技术中元器件及相应的四大变换电路也均是电路理论的应用。同样其分析计算等完全可以应用电路知识来完成,在教学过程中要充分注意知识点的连贯性,强调基础课程在本专业中的重要性。
在电力传动课程群的教学过程中,目前广泛地应用了自动控制理论及计算机技术的成果,全数字控制的电气传动产品已经广泛地使用了,在电机控制方面出现过很多的方案,如转速开环恒压频比控制,转差频率控制,矢量控制,直接转矩控制,交流电机的无源性控制,后退控制的交流电机控制,以微分几何控制理论为基础的线性化控制,基于逆系统理论的交流电机解耦控制,鲁棒控制。智能控制在电力传动系统中的应用是其必然的发展趋势,目前已经出现了具有智能控制的交流变频器实际产品,适当地引用案例教学对于提高教学质量很有帮助的。
3线上线下实验教学在电气传动课程群教学中的应用
实验教学是电气传动课程群中一个非常重要的教学环节。实现在线实验的方法有两种:(1)基于MATLAB的仿真实验平台;(2)基于Internet的虚拟实验平台。
3.1基于MATLAB的仿真实验平台
为了实现基于MATLAB的仿真实验,还需要应用等效电路图的方法,进一步编写微分方程,并进行数值计算。通过以上等效电路图进行相应的建模,并进行一系列的仿真教学,以加强学生对电气传动课程群知识体系的理解。在教学实践过程中,作者开发了电力电子技术课程的在线实验项目:晶闸管三相桥式整流器、逆变器仿真实验、交流调压器和基于PWM技术的直流斩波器。针对电力拖动控制系统课程开发的实验项目:直流调速系统中的单闭环无静差转速负反馈调速系统、双闭环及PWM直流调速系统、交流异步电动机转差功率消耗性调速系统、交流异步电机转差功率回馈型调速系统和交流异步电机转差功率不变形调速系统。
3.2基于Internet的虚拟实验平台
目前,基于Internet的虚拟实验平台的实现方法很多。介绍了一种基于积件库技术求解等效电路图方程的仿真方法。用等效电路图法写出微分方程并进行数值计算。建立了各部件的积件库并提供给学生。它是一个基于Internet的虚拟实验平台。
在主讲电力拖动基础课程的过程中,基于Internet的虚拟实验平台开发了如下的实验项目:直流发电机的输出特性、直流电动机的机械特性、直流电动机的调速和制动、单相变压器的工作特性、三相异步电动机的机械特性、三相异步电动机的调速和制动等。
基于Internet的虚拟实验平台在时间和空间上保持了在线教学的突破,学生可以获得更多的自由空间,及时观察实验结果是否符合预期。该平台为教学效果的检测提供了方便,也使整个网络实验教学形成了“教学实验评价”的闭环,突出了学生的学习主体地位。需要指出的是,我们的学生在课堂上不善于面对面的讨论和互动,网络上的讨论非常热烈。充分发挥网络教学的强大工具,有利于提高教学质量。
实验教学应遵循“可实不可虚”的原则。只有当物理实验存在安全问题或物理实验成本过高时,才应采用虚拟实验。实现线上线下实验的混合教学,充分发挥学校现有实验室资源和线上实验资源,充分提高电传动课程群的教学效果。
结语
电气传动课程群的知识体系是一脉相承的,应用等效电路图教学是贯彻始终的电气传动课程群教学的一种有效方法,充分体现了基础课程的重要性,在理论及实验教学过程中可以采用混合教学方法,对于提高电气传动学科的教学质量具有一定的参考价值。
参考文献:
[1]潘月斗,陈涛.“电气传动”课程设计教学内容改革[J].电气电子教学学报,2019,39(03):136-140.
[2]于飞,杨锋,魏永清.电气传动技术课程群的系统化教学[J].教育教学论坛,2019(27):156-157.
新疆水利水电学校