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摘要:随着电气化进程的不断发展,尤其大规模智能电网的出现,常规的《电力电子技术》课程教学弊端逐渐显现。本文通过分析常规教学存在的问题,对本课程提出一些教学改革措施。
关键词:教学改革;电力电子技术;设计分析
随着电气化的迅猛发展,自动化类相关人才的需求较大,同时对电气类、自动化类的课程教学提出了新要求。电力电子技术,作为连接强电与弱点的桥梁,应用性和实践性都很强,尤其对于智能电网的建设,是必不可少的环节,因此,在电气化的大背景下,电力电子课程教学改革势在必行。
一、存在的问题
目前,《电力电子技术》课程常规教学存在着重理论,轻实践;中验证讲解,轻设计分析;课程中变换电路的学习,只重视常规的变换电路,缺乏具体的应用环境等问题,具体而言如下。
1.课堂教学偏重理论
按照常规的教学方法,大学课程教学大多以教师讲授为主,学生自学和实践为辅,然而,电力电子技術是工程类学科,不同于理论类学科,讲授只能起到引导作用,如果学习这类课程,按照学习理论类课程同样的方法,依然是听讲、看书、做作业,很难达到学好的状态。电力电子技术,是从工程实践中不断总结、提取出来知识,内容,基本都是实践总结的常用基本电路结构及其器件。要想学好,需要自己动手实践,在不断的实践过程中碰到问题、分析问题、用书本所学知识解决问题,才能真正掌握书本知识,并把知识融会贯通,应用于实际。比如,当学完整流电路的时候,可查阅一些资料,诸如:整流器常见故障,将常见故障一个个分析,用整流电路所学知识,结合修理人员常用的维修方法,找到解决维修的理论依据。只要几个案例分析后,这部分知识点基本掌握,同时,对于以后相关问题的分析,更加轻而易举。
2.试验教学验证重验证
电力电子技术的实验课程大多采用分组进行,实验仪器基本都是成套组合设备,这类实验设备的优点是实验容易进行,但缺点是缺乏设计分析,学生只需按照指导插线进行电路验证即可。电力电子技术是一门工程性很强的学科,比如,智能电网中晶闸管控制串联电容器补偿技术(TCSC),晶闸管转换串联电容器补偿技术(TSSC),能有效的提高电力流通的能力,但如何设计选取晶闸管控制电路,投切电容器点如何控制实现等这些问题,在学生验证试验过程中无法实现,同时,也缺少了学生设计分析过程中,分析问题、解决问题的能力。
3.其他相关课程基础薄弱
电力电子技术虽然是专业基础课,但它涉及到的领域宽广,它与控制方面的学科、电力方面的学科、电子学方面的学科都有紧密的联系。电力电子技术从本身的专业特点看,主要是各种电路的转换,因此必要的电力知识要扎实;电力电子技术的主电路是通过功率范围较大的开关器件实现的,这些开关器件的通断情况需要其他电子电路来控制,这也就决定了一个完整的电力电子电路的实现,不仅要有合理的电路设计,还需要有配套的控制电路来进行控制,同时还需要保护电路来保护。因此,电力电子技术要想学好,需要熟悉自动控制原理、模拟电路、数字电路及其电力方面的部分知识。如果,前期的这些知识没有扎实的功底,学好这门课程相对较难。例如,PWM实现的整流电路,整个电路要想正常工作,需要按规律来通断开关器件(如IGBT),因此,要有合适的控制系统来控制开关器件什么时候通什么时候断。控制系统选择的好坏,直接影响电路的正常工作能否实现;当然,其他的保护电路(如过流保护)选择的合理与否,不仅关系到主电路设备的安全,同时也关系到操作人员的人生安全,必要的强电知识是必须的。
4.电路分析缺乏具体的实践应用环境
大多数《电力电子技术》教材,讲解基本变换电路知识都如同分析数学知识,即便有电路的应用环境,也大多采用一句话,“如什么”。这种空泛的讲解,学生常常缺乏学习的兴趣,大多数学生更愿意结合实际案例来分析基础电路,同时,在案例环境下,学习的基本知识,理解更加深入。
二、教学改革
1.教材选用改革
根据教学要求,如我校二本之类的学校,主要以培养应用型人才为主,同时,现在,大环境下,电气化发展速度较快,教材依然选用单一教材教学,存在知识相对落后与社会发展需求,因此,在教学过程中,可采用多教材穿插教学。如西安交大王兆安主编教材为主,辅以仿真教材和应用型教材。
2.加大项目教学力度
(1)课堂教学PPT和产品演示教学
对于最基本的知识,根据内容的需要,先进行实践操作(条件不允许,可以采用matlab仿真),确立了感性认识以后,再学习理论知识,这样有助于调动学生学习的积极性。实际操作过程中,可选用实际案例,如整流电路中,可选用一条我国高压直流输电线路,通过,提供实际数据,具体分析整流部分。这样的案例教学,提供设计分析过程,让学生明确如何应用这部分所学知识。
(2)学生具有一定的基础知识后,提供一些项目,根据学生所学情况分层次分内容对学生进行要求;考核方式采用小组分工合作做出产品电路设计,并进行仿真分析,资金允许情况下,做出小产品;也可以采用,提出智能电网诸如并网中存在的现实问题等,要求学生以分组形式,查阅资料讨论,仿真实验,寻求出解决问题的方法。
3.调整实验教学
目前实验教学,基本采用成套组合实验设备进行,为克服这类设备的弊端,实验教学可从两方面改进:一,加大实验教学内容,由于成套组合设备实验容易进行,因此,实验内容可相对加大;二,辅以仿真教学,matlab项目仿真设计,虽不能完全代替实际项目,但在仿真分析设计过程中,会碰到各种各样的问题,在不断的分析问题,解决问题的过程中,有助于学生加深所学知识。
三、总结
教学改革,是一个不断分析尝试的过程,在随后的教学过程中也可能会出现新的问题需要改革。目前,针对我校学生情况,需要进行以上基本调节。
参考文献:
[1]王兆安.《电力电子技术》,机械工业出版社
关键词:教学改革;电力电子技术;设计分析
随着电气化的迅猛发展,自动化类相关人才的需求较大,同时对电气类、自动化类的课程教学提出了新要求。电力电子技术,作为连接强电与弱点的桥梁,应用性和实践性都很强,尤其对于智能电网的建设,是必不可少的环节,因此,在电气化的大背景下,电力电子课程教学改革势在必行。
一、存在的问题
目前,《电力电子技术》课程常规教学存在着重理论,轻实践;中验证讲解,轻设计分析;课程中变换电路的学习,只重视常规的变换电路,缺乏具体的应用环境等问题,具体而言如下。
1.课堂教学偏重理论
按照常规的教学方法,大学课程教学大多以教师讲授为主,学生自学和实践为辅,然而,电力电子技術是工程类学科,不同于理论类学科,讲授只能起到引导作用,如果学习这类课程,按照学习理论类课程同样的方法,依然是听讲、看书、做作业,很难达到学好的状态。电力电子技术,是从工程实践中不断总结、提取出来知识,内容,基本都是实践总结的常用基本电路结构及其器件。要想学好,需要自己动手实践,在不断的实践过程中碰到问题、分析问题、用书本所学知识解决问题,才能真正掌握书本知识,并把知识融会贯通,应用于实际。比如,当学完整流电路的时候,可查阅一些资料,诸如:整流器常见故障,将常见故障一个个分析,用整流电路所学知识,结合修理人员常用的维修方法,找到解决维修的理论依据。只要几个案例分析后,这部分知识点基本掌握,同时,对于以后相关问题的分析,更加轻而易举。
2.试验教学验证重验证
电力电子技术的实验课程大多采用分组进行,实验仪器基本都是成套组合设备,这类实验设备的优点是实验容易进行,但缺点是缺乏设计分析,学生只需按照指导插线进行电路验证即可。电力电子技术是一门工程性很强的学科,比如,智能电网中晶闸管控制串联电容器补偿技术(TCSC),晶闸管转换串联电容器补偿技术(TSSC),能有效的提高电力流通的能力,但如何设计选取晶闸管控制电路,投切电容器点如何控制实现等这些问题,在学生验证试验过程中无法实现,同时,也缺少了学生设计分析过程中,分析问题、解决问题的能力。
3.其他相关课程基础薄弱
电力电子技术虽然是专业基础课,但它涉及到的领域宽广,它与控制方面的学科、电力方面的学科、电子学方面的学科都有紧密的联系。电力电子技术从本身的专业特点看,主要是各种电路的转换,因此必要的电力知识要扎实;电力电子技术的主电路是通过功率范围较大的开关器件实现的,这些开关器件的通断情况需要其他电子电路来控制,这也就决定了一个完整的电力电子电路的实现,不仅要有合理的电路设计,还需要有配套的控制电路来进行控制,同时还需要保护电路来保护。因此,电力电子技术要想学好,需要熟悉自动控制原理、模拟电路、数字电路及其电力方面的部分知识。如果,前期的这些知识没有扎实的功底,学好这门课程相对较难。例如,PWM实现的整流电路,整个电路要想正常工作,需要按规律来通断开关器件(如IGBT),因此,要有合适的控制系统来控制开关器件什么时候通什么时候断。控制系统选择的好坏,直接影响电路的正常工作能否实现;当然,其他的保护电路(如过流保护)选择的合理与否,不仅关系到主电路设备的安全,同时也关系到操作人员的人生安全,必要的强电知识是必须的。
4.电路分析缺乏具体的实践应用环境
大多数《电力电子技术》教材,讲解基本变换电路知识都如同分析数学知识,即便有电路的应用环境,也大多采用一句话,“如什么”。这种空泛的讲解,学生常常缺乏学习的兴趣,大多数学生更愿意结合实际案例来分析基础电路,同时,在案例环境下,学习的基本知识,理解更加深入。
二、教学改革
1.教材选用改革
根据教学要求,如我校二本之类的学校,主要以培养应用型人才为主,同时,现在,大环境下,电气化发展速度较快,教材依然选用单一教材教学,存在知识相对落后与社会发展需求,因此,在教学过程中,可采用多教材穿插教学。如西安交大王兆安主编教材为主,辅以仿真教材和应用型教材。
2.加大项目教学力度
(1)课堂教学PPT和产品演示教学
对于最基本的知识,根据内容的需要,先进行实践操作(条件不允许,可以采用matlab仿真),确立了感性认识以后,再学习理论知识,这样有助于调动学生学习的积极性。实际操作过程中,可选用实际案例,如整流电路中,可选用一条我国高压直流输电线路,通过,提供实际数据,具体分析整流部分。这样的案例教学,提供设计分析过程,让学生明确如何应用这部分所学知识。
(2)学生具有一定的基础知识后,提供一些项目,根据学生所学情况分层次分内容对学生进行要求;考核方式采用小组分工合作做出产品电路设计,并进行仿真分析,资金允许情况下,做出小产品;也可以采用,提出智能电网诸如并网中存在的现实问题等,要求学生以分组形式,查阅资料讨论,仿真实验,寻求出解决问题的方法。
3.调整实验教学
目前实验教学,基本采用成套组合实验设备进行,为克服这类设备的弊端,实验教学可从两方面改进:一,加大实验教学内容,由于成套组合设备实验容易进行,因此,实验内容可相对加大;二,辅以仿真教学,matlab项目仿真设计,虽不能完全代替实际项目,但在仿真分析设计过程中,会碰到各种各样的问题,在不断的分析问题,解决问题的过程中,有助于学生加深所学知识。
三、总结
教学改革,是一个不断分析尝试的过程,在随后的教学过程中也可能会出现新的问题需要改革。目前,针对我校学生情况,需要进行以上基本调节。
参考文献:
[1]王兆安.《电力电子技术》,机械工业出版社