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摘要：为了突出电气工程及其自动化专业（电力系统及其自动化方向）的特色，实现培养应用型高素质电力人才的目标，结合电力电子技术在电力系统中应用的一些新技术和装备，对“电力电子技术”课程内容进行改革。从柔性交流输电、高压直流输电、用户电力技术、智能电网、微电网等方面对现有的“电力电子技术”课程内容进行补充，使其更符合电力系统及其自动化方向教学要求。
关键词：电力电子技术；智能电网；微电网；柔性交流输电；高压直流输电
作者简介：唐杰（1975-），男，湖南武冈人，邵阳学院电气工程系，副教授；林立（1972-），女，湖南武冈人，邵阳学院电气工程系，副教授。（湖南 邵阳 422000）
基金项目：本文系湖南省教改课题“‘电力电子技术’课程教学内容与教学方法改革的研究与实践”（湘教通[2010]243号）的研究成果。
中图分类号：G642.3 文献标识码：A 文章编号：1007-0079（2011）24-0178-01
“电力电子技术”课程是电气工程及其自动化专业（电力系统及其自动化方向）的一门非常重要的专业基础课。从电力电子技术的应用角度考虑，“电力电子技术”也是一门重要的专业课，在应用型人才培养的课程体系中处于重要的地位。[1-3]随着电力系统的不断发展，电力电子技术在电力系统中的应用领域日益广泛，电力电子技术已经应用于柔性交流输电、高压直流输电、用户电力技术、智能电网和微电网等领域。电力行业也迫切需要大量具有创新能力和实践能力的应用型电力电子技术人才，随之反映出来的就是原有的“电力电子技术”课程教学内容已经不适应新时期培养应用型高素质电力人才的需要。[4，5]因此，开展“电力电子技术”课程教学内容的研究、紧扣电力系统的发展动态、突出电气工程及其自动化专业（电力系统及其自动化方向）的专业特色，对于提高“电力电子技术”课程的教学质量、培养符合社会需求的应用型高素质电力人才具有重要的理论意义和现实意义。
一、现有“电力电子技术”课程内容体系
电力电子技术是应用电力电子器件构成的电力电子电路对电能进行变换和控制的技术，是强电和弱电之间的接口。“电力电子技术”课程是电气工程及其自动化、自动化专业的一门很重要的基础课、必修课。该课程的知识体系主要包含器件、电路、控制三大部分，如图1所示。
在“电力电子技术课程”的知识体系当中，器件部分是基础，器件部分主要讲授不可控器件、半控器件、全控器件、新型电力电子器件的构成、工作原理、特性参数、使用方法以及驱动和保护等内容。教学目的是让学生能熟练掌握各种电力电子器件的使用方法和在使用中应注意的问题。“电力电子技术”课程的主体部分是“四大”基本变换电路，即整流电路（AC/DC变换电路）、斩波电路（DC/DC变换电路）、交流电力控制电路与交交变频电路（AC/AC变换电路）、逆变电路（DC/AC）变换电路。这部分的教学目的要求学生做到“四会”：会画、会分析、会计算、会选。“会画”即会画出主电路图；“会分析”即会分析电路的工作原理，并能结合电路图画出电路的工作波形；“会计算”即会计算一些重要的电气量，如整流电路输出电压的平均值、逆变电路输出电压的谐波、功率开关器件承受的电压大小等；“会选”即会选择合适的功率开关器件，主要是功率开关器件的电压定额和电流定额。控制部分是“电力电子技术”课程的拓展部分，要求学生掌握SPWM控制技术和软开关技术的基本原理及应用，尤其是SPWM逆变器及其控制技术和开关电源中的软开关技术。
为了突出电气工程及其自动化专业（电力系统及其自动化方向）的特色，实现培养应用型高素质电力人才的目标，结合电力电子技术在电力系统中应用的一些新技术和装备，对“电力电子技术”课程内容进行改革。从柔性交流输电、高压直流输电、用户电力技术、智能电网、微电网等方面对现有的“电力电子技术”课程内容进行补充，使其更符合电力系统及其自动化方向的教学要求。
二、AC/DC变换电路
AC/DC变换电路在电力系统中的典型应用之一就是高压直流输电。高压直流输电是利用稳定的直流电具有无感抗、容抗也不起作用、无同步问题等优点而采用的大功率远距离直流输电。高压直流输电是将三相交流电通过换流站整流变成直流电，然后通过直流输电线路送往另一个换流站逆变成三相交流电的输电方式。换流器又称换流阀是换流站的关键设备，其功能是实现整流和逆变。目前换流器多数采用晶闸管组成三相桥式整流作为基本单元，称为换流桥。因此在讲授整流电路时增加高压直流输电内容，有利于学生掌握三相桥式全控整流电路的组成和工作原理以及控制方法，更能很好地掌握三相桥式整流电路在电力系统中的应用。同时配合逆变部分的内容可以讲授高压直流输电逆变部分的内容。
三、AC/AC变换电路
电力系统无功补偿是电力系统实现安全、稳定、经济运行的重要技术保障之一，也是提高输配电电能质量的重要手段。静止无功补偿装置（SVC）因其技术成熟、成本低在电力系统中得到广泛应用。而静止无功补偿装置主要由晶闸管投切电容器（TSC）和晶闸管控制电抗器（TCR）组成。因此，结合电气工程及其自动化专业的特点，在讲授AC/AC变换电路时可以结合电力系统无功补偿方面的知识增加晶闸管投切电容器和晶闸管控制电抗器相关内容，对TSC和TCR的组成、工作原理进行详细讲解，并就某一具体应用进行详细分析，为学生毕业后从事相关工作奠定基础。
四、DC/AC变换电路
DC/AC变换电路是整个“电力电子技术”课程的重点，也是在电力系统中应用最为广泛的电力电子变换电路。根据电力系统发展现状，可以在DC/AC变换电路中增加柔性交流输电、用户电力技术、分布式发电并网逆变器等内容。
1.柔性交流输电技术
柔性交流输电技术（FACTS）又称为灵活交流输电技术，由美国电力专家N.G. Hingorani于1986年提出，他将FACTS定义为“除了直流输电之外所有将电力电子技术用于输电的实际应用技术”。该技术是现代电力电子技术与电力系统相结合的产物，其主要内容是在输电系统的主要部位采用具有单独或综合功能的电力电子装置，对输电系统的主要参数（如电压、相位差、电抗等）进行灵活快速的适时控制，以期实现输送功率合理分配，降低功率损耗和发电成本，大幅度提高系统稳定和可靠性。几种重要的柔性交流输电设备，如静止同步补偿器（STATCOM）、统一潮流控制器（UPFC）等，其核心技术就是DC/AC逆变技术。除此之外，基于晶闸管的柔性交流输电设备相关内容可以放在交流电力开关内容中讲授。
2.用户电力技术
用户电力技术的概念最早于1988年由N.G.Hingorani 博士提出。用户电力技术是一种将电力电子技术、微处理机技术、控制技术等高新技术运用于中、低压配电和用电系统中，以减小谐波畸变，消除电压波动和闪变、各相电压的不对称和供电的短时中断，从而提高供电可靠性和电能质量的新型综合技术。用户电力技术的提出为电力公司在系统侧和用户侧以最经济的方法综合解决电能质量问题提供了一种新途径。典型的用户电力技术设备如配电网静止同步补偿器（D-STATCOM）、有源电力滤波器（APF），其核心技术也是DC/AC逆变技术。SPWM生成方法、实现方法等内容可以结合D-STATCOM或者APF详细讲解。
3.新能源发电并网技术
新能源发电并网技术是当前电气工程领域的研究热点之一，其核心装置就是并网逆变器的控制技术。并网逆变器的控制技术反映到“电力电子技术”课程中就是DC/AC变换技术。所以，在讲授DC/AC变换电路时可以结合具体的并网逆变器讲解。
五、结论
根据电气工程及其自动化专业（电力系统及其自动化方向）的特点，对“电力电子技术”课程教学内容进行改革，在“电力电子技术”课程中增加电力电子技术在电力系统中的应用相关内容，突出电力特色，对培养电力方向应用型人才起到了重要的作用。改革后的“电力电子技术”课程教学内容在邵阳学院电气工程及其自动化专业实施两年来成效显著，具有一定的推广价值。
参考文献：
[1]许春雨.电力电子技术课程的教学与实践[J].电气电子教学学报,2010,32(增刊):55-56.
[2]陈新,龚春英,肖岚,等.“电力电子技术”课程的教学探讨[J].电气电子教学学报,2009,31(3):21-22.
[3]程琼,郑建勇,廖冬初.“电力电子技术”课程改革新探讨[J].电气电子教学学报,2009,31(2):13-14.
[4]王强,孙坚.“电力电子技术”教学的改革与实践[J].中国电力教育,2011,(6):177-178.
[5]陈丽茹.“电力电子技术”课程教学探究[J].中国电力教育,2011,(5):68-69.
（责任编辑：王祝萍）
关键词：电力电子技术；智能电网；微电网；柔性交流输电；高压直流输电
作者简介：唐杰（1975-），男，湖南武冈人，邵阳学院电气工程系，副教授；林立（1972-），女，湖南武冈人，邵阳学院电气工程系，副教授。（湖南 邵阳 422000）
基金项目：本文系湖南省教改课题“‘电力电子技术’课程教学内容与教学方法改革的研究与实践”（湘教通[2010]243号）的研究成果。
中图分类号：G642.3 文献标识码：A 文章编号：1007-0079（2011）24-0178-01
“电力电子技术”课程是电气工程及其自动化专业（电力系统及其自动化方向）的一门非常重要的专业基础课。从电力电子技术的应用角度考虑，“电力电子技术”也是一门重要的专业课，在应用型人才培养的课程体系中处于重要的地位。[1-3]随着电力系统的不断发展，电力电子技术在电力系统中的应用领域日益广泛，电力电子技术已经应用于柔性交流输电、高压直流输电、用户电力技术、智能电网和微电网等领域。电力行业也迫切需要大量具有创新能力和实践能力的应用型电力电子技术人才，随之反映出来的就是原有的“电力电子技术”课程教学内容已经不适应新时期培养应用型高素质电力人才的需要。[4，5]因此，开展“电力电子技术”课程教学内容的研究、紧扣电力系统的发展动态、突出电气工程及其自动化专业（电力系统及其自动化方向）的专业特色，对于提高“电力电子技术”课程的教学质量、培养符合社会需求的应用型高素质电力人才具有重要的理论意义和现实意义。
一、现有“电力电子技术”课程内容体系
电力电子技术是应用电力电子器件构成的电力电子电路对电能进行变换和控制的技术，是强电和弱电之间的接口。“电力电子技术”课程是电气工程及其自动化、自动化专业的一门很重要的基础课、必修课。该课程的知识体系主要包含器件、电路、控制三大部分，如图1所示。
在“电力电子技术课程”的知识体系当中，器件部分是基础，器件部分主要讲授不可控器件、半控器件、全控器件、新型电力电子器件的构成、工作原理、特性参数、使用方法以及驱动和保护等内容。教学目的是让学生能熟练掌握各种电力电子器件的使用方法和在使用中应注意的问题。“电力电子技术”课程的主体部分是“四大”基本变换电路，即整流电路（AC/DC变换电路）、斩波电路（DC/DC变换电路）、交流电力控制电路与交交变频电路（AC/AC变换电路）、逆变电路（DC/AC）变换电路。这部分的教学目的要求学生做到“四会”：会画、会分析、会计算、会选。“会画”即会画出主电路图；“会分析”即会分析电路的工作原理，并能结合电路图画出电路的工作波形；“会计算”即会计算一些重要的电气量，如整流电路输出电压的平均值、逆变电路输出电压的谐波、功率开关器件承受的电压大小等；“会选”即会选择合适的功率开关器件，主要是功率开关器件的电压定额和电流定额。控制部分是“电力电子技术”课程的拓展部分，要求学生掌握SPWM控制技术和软开关技术的基本原理及应用，尤其是SPWM逆变器及其控制技术和开关电源中的软开关技术。
为了突出电气工程及其自动化专业（电力系统及其自动化方向）的特色，实现培养应用型高素质电力人才的目标，结合电力电子技术在电力系统中应用的一些新技术和装备，对“电力电子技术”课程内容进行改革。从柔性交流输电、高压直流输电、用户电力技术、智能电网、微电网等方面对现有的“电力电子技术”课程内容进行补充，使其更符合电力系统及其自动化方向的教学要求。
二、AC/DC变换电路
AC/DC变换电路在电力系统中的典型应用之一就是高压直流输电。高压直流输电是利用稳定的直流电具有无感抗、容抗也不起作用、无同步问题等优点而采用的大功率远距离直流输电。高压直流输电是将三相交流电通过换流站整流变成直流电，然后通过直流输电线路送往另一个换流站逆变成三相交流电的输电方式。换流器又称换流阀是换流站的关键设备，其功能是实现整流和逆变。目前换流器多数采用晶闸管组成三相桥式整流作为基本单元，称为换流桥。因此在讲授整流电路时增加高压直流输电内容，有利于学生掌握三相桥式全控整流电路的组成和工作原理以及控制方法，更能很好地掌握三相桥式整流电路在电力系统中的应用。同时配合逆变部分的内容可以讲授高压直流输电逆变部分的内容。
三、AC/AC变换电路
电力系统无功补偿是电力系统实现安全、稳定、经济运行的重要技术保障之一，也是提高输配电电能质量的重要手段。静止无功补偿装置（SVC）因其技术成熟、成本低在电力系统中得到广泛应用。而静止无功补偿装置主要由晶闸管投切电容器（TSC）和晶闸管控制电抗器（TCR）组成。因此，结合电气工程及其自动化专业的特点，在讲授AC/AC变换电路时可以结合电力系统无功补偿方面的知识增加晶闸管投切电容器和晶闸管控制电抗器相关内容，对TSC和TCR的组成、工作原理进行详细讲解，并就某一具体应用进行详细分析，为学生毕业后从事相关工作奠定基础。
四、DC/AC变换电路
DC/AC变换电路是整个“电力电子技术”课程的重点，也是在电力系统中应用最为广泛的电力电子变换电路。根据电力系统发展现状，可以在DC/AC变换电路中增加柔性交流输电、用户电力技术、分布式发电并网逆变器等内容。
1.柔性交流输电技术
柔性交流输电技术（FACTS）又称为灵活交流输电技术，由美国电力专家N.G. Hingorani于1986年提出，他将FACTS定义为“除了直流输电之外所有将电力电子技术用于输电的实际应用技术”。该技术是现代电力电子技术与电力系统相结合的产物，其主要内容是在输电系统的主要部位采用具有单独或综合功能的电力电子装置，对输电系统的主要参数（如电压、相位差、电抗等）进行灵活快速的适时控制，以期实现输送功率合理分配，降低功率损耗和发电成本，大幅度提高系统稳定和可靠性。几种重要的柔性交流输电设备，如静止同步补偿器（STATCOM）、统一潮流控制器（UPFC）等，其核心技术就是DC/AC逆变技术。除此之外，基于晶闸管的柔性交流输电设备相关内容可以放在交流电力开关内容中讲授。
2.用户电力技术
用户电力技术的概念最早于1988年由N.G.Hingorani 博士提出。用户电力技术是一种将电力电子技术、微处理机技术、控制技术等高新技术运用于中、低压配电和用电系统中，以减小谐波畸变，消除电压波动和闪变、各相电压的不对称和供电的短时中断，从而提高供电可靠性和电能质量的新型综合技术。用户电力技术的提出为电力公司在系统侧和用户侧以最经济的方法综合解决电能质量问题提供了一种新途径。典型的用户电力技术设备如配电网静止同步补偿器（D-STATCOM）、有源电力滤波器（APF），其核心技术也是DC/AC逆变技术。SPWM生成方法、实现方法等内容可以结合D-STATCOM或者APF详细讲解。
3.新能源发电并网技术
新能源发电并网技术是当前电气工程领域的研究热点之一，其核心装置就是并网逆变器的控制技术。并网逆变器的控制技术反映到“电力电子技术”课程中就是DC/AC变换技术。所以，在讲授DC/AC变换电路时可以结合具体的并网逆变器讲解。
五、结论
根据电气工程及其自动化专业（电力系统及其自动化方向）的特点，对“电力电子技术”课程教学内容进行改革，在“电力电子技术”课程中增加电力电子技术在电力系统中的应用相关内容，突出电力特色，对培养电力方向应用型人才起到了重要的作用。改革后的“电力电子技术”课程教学内容在邵阳学院电气工程及其自动化专业实施两年来成效显著，具有一定的推广价值。
参考文献：
[1]许春雨.电力电子技术课程的教学与实践[J].电气电子教学学报,2010,32(增刊):55-56.
[2]陈新,龚春英,肖岚,等.“电力电子技术”课程的教学探讨[J].电气电子教学学报,2009,31(3):21-22.
[3]程琼,郑建勇,廖冬初.“电力电子技术”课程改革新探讨[J].电气电子教学学报,2009,31(2):13-14.
[4]王强,孙坚.“电力电子技术”教学的改革与实践[J].中国电力教育,2011,(6):177-178.
[5]陈丽茹.“电力电子技术”课程教学探究[J].中国电力教育,2011,(5):68-69.
（责任编辑：王祝萍）