電力電子技術主要內容匯總十篇

序論：好文章的創作是一個不斷探索和完善的過程，我們為您推薦十篇電力電子技術主要內容范例，希望它們能助您一臂之力，提升您的閱讀品質，帶來更深刻的閱讀感受。

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作者簡介：劉晉（1974-），男，河北涿州人，華北電力大學電氣與電子工程學院，講師；牛印鎖（1973-），男，河北定州人，華北電力大學電氣與電子工程學院，高級工程師。（北京100026）

基金項目：本文系華北電力大學2010年教改項目的研究成果。

中圖分類號：G642.3     文獻標識碼：A     文章編號：1007-0079（2012）06-0064-02

隨著電力電子器件制造技術和微機技術的發展，電力電子技術在電氣工程的各個領域得到了廣泛的應用，電力電子技術在各個領域的應用帶來了相應領域的技術革命。

在電力系統領域，電力電子技術除了廣泛地應用于發電、輸電、配電和用電等環節，在太陽能光伏發電、風力發電等可再生能源發電領域、電動汽車應用和節能等領域也得到廣泛的應用。電力電子技術的廣泛應用對電力電子技術教學和研究都提出了新的要求和內容。

“電力電子技術”已經成為電氣工程專業重要的專業基礎課。由于專業背景和就業方向的不同，國內不同高校以及國外大學在“電力電子技術”的課程設置、教學內容、教學重點、教學手段、實驗內容以及后續專業課程設置等方面存在許多異同點。

本文對國內外幾所大學“電力電子技術”本科教學方面的情況進行了初步的對比，對其教學安排、教學內容與手段和實驗情況進行了對比總結，希望這些對比和總結能夠幫助從事電力電子方面教學的教師開拓教學思路、豐富教學手段、提高教學效果，為該課程的教學提供有益的參考和借鑒。

國內大部分理工科院校都開設了“電力電子技術”課程，本文選取了國內的清華大學、西安交通大學、浙江大學、南京航空航天大學和華北電力大學進行了比較分析；國外大學選取了美國麻省理工學院和英國曼徹斯特大學進行了比較分析。

一、課程設置比較

清華大學電機工程與應用電子系、信息科學技術學院自動化系開設了“電力電子技術”課程，機械工程學院汽車工程系開設了“汽車電力電子學”。后續相關課程有“直流輸電技術”、“電力傳動與控制”、“電力拖動與運動控制”。

西安交通大學電氣工程學院、電子與信息工程學院自動化科學與技術系開設了“電力電子技術”課程，共56學時，包括8學時的4個實驗項目。

浙江大學電子信息工程、電氣工程及其自動化和自動化等專業開設了“電力電子技術”課程，共56學時，包括16學時的實驗項目，實驗學時數相對較多。

南京航空航天大學電氣工程及其自動化和自動化等專業開設了“電力電子技術”課程，共72學時，包括16學時的實驗項目，總學時數和實驗學時數相對較多。

華北電力大學電氣與電子工程學院電氣工程及其自動化專業、信息工程專業，控制與計算機工程學院自動化專業開設了“電力電子技術”課程，共48學時，包括8學時的4個實驗項目。后續相關課程有“電力電子技術應用”（專業選修）、“HVDC與FACTS技術”、“電力電子課程設計”和“電力電子綜合實驗”。

國內幾所高校課程開設情況見表1。

美國麻省理工學院EECS（電氣工程與計算機科學）系開設了“電力電子技術”（Power Electronics）課程。

英國曼徹斯特大學EE&E（電氣與電子工程）學院為電氣與電子工程專業、機械電子工程專業2年級開設了“電機、拖動與電力電子”（Machines，Drivers & Power electronics）課程，上述兩個專業在3年級開設了“調速”（Variable Speed Driver）和“電力電子”（Power Electronics）課程。

英國諾丁漢大學EE&E（電氣與電子工程）系為電氣與電子工程專業2年級開設Power Supply Electronics；為電氣工程與可再生能源系統專業2年級開設Power Supply Electronics，3年級開設Power Electronic Design，Renewable Generation Technologies and Control，FACTS and Distributed Generation，Energy Conversion for Motor and Generator Drives，以及選修課程Advanced AC Drives，Technologies for Wind Generation，Advanced AC Drives with Project，Advanced Electrical Machines等相關課程。

從課程設置上看，國內大多數高校電氣工程專業基本都將“電力電子技術”作為專業基礎課程。但不同專業特色的學校在其后續課程設置上差別較大，該專業學生未來就業的方向和領域對后續課程的設置影響很大，這也是各個學校在電力電子技術教學上最具專業特色的地方。

二、教學內容比較

國內高校在“電力電子技術”課程教學內容上相差不多，主要內容有：電力電子器件、整流電路、逆變電路、直流斬波電路、交流―交流電力變換、電路脈寬調制（PWM）技術、軟開關技術和電力電子應用介紹等內容。南京航空航天大學還增加了功率變換器中的磁性元件設計方面的教學內容。

麻省理工學院EECS系“電力電子技術”課程內容主要有：整流器，功率因數畸變檢測與校正，磁場，DC/DC變換器，隔離DC/DC變換器，DC/AC變換器，EMI濾波器，損耗與吸收電路，軟開關，熱設計，控制，三相系統介紹，多相整流器，開關電源，諧振變換器，實際的電力電子系統設計中的相關問題和課程設計等內容。

英國曼徹斯特大學EE&E學院的“電機、拖動與電力電子”（Machines，Drivers & Power electronic）課程內容主要有：交流感應電機、交流同步電機、變壓器、相控整流電路及其應用。“調速”（Variable Speed Driver）的主要內容有：感應電機特性，變頻調速原理等。

通過對比可以看出，國內外大學在“電力電子技術”課程內容上差別比較大，側重點也各不相同。國內使用的“電力電子技術”本科教材大都是在介紹電力電子開關器件的基礎上，對各種交、直流電能變換電路的結構和工作原理進行定性和定量的分析，并涉及一些相關的應用技術。國外教材則更注重最基本原理介紹和電力電子實際應用電路系統的設計和計算分析。

三、教學方法與手段比較

在教學手段上，國內外大學大體相近，大都采用多媒體、動畫技術與黑板相結合的教學手段。另外，國外大學采用手寫、打印膠片投影授課也較為普遍，在課前把授課講義發放給學生。

國內高校教學主要以課堂講授為主，由于學生人數比國外學生多，課堂的互動性以及課堂討論比國外高校要少，且效果不好。另外，國內學生課外查閱文獻資料和閱讀材料的環節常常被忽略，這點與國外高校差別較大。

在輔助教學方面，國內外大學形式上差別不大，主要通過習題課、答疑、平時測驗和復習課等方式幫助學生進行課下的自學和考試前的復習。

四、實驗環節比較

在基礎實驗內容上，國內高校基本上以電力電子器件特性、相控整流電路實驗、直流斬波電路實驗、交流電力控制電路實驗、負載換相式逆變電路實驗、交―直―交變頻電路實驗、SPWM逆變實驗等作為基礎實驗。由于各個學校的實驗條件和專業特色不同，開放性和設計性實驗的內容和開展情況差別較大。

曼徹斯特大學EE&E學院電力電子課程實驗內容較少，實驗室條件（如實驗室面積，實驗臺套數等）不如國內許多高校，但其學生對撰寫的實驗報告非常認真，國外學生正是通過認真撰寫實驗報告加深了對于實驗原理和內容的理解。

在后續課程實驗中，各學校側重點各不相同。如華北電力大學在后續課程中開設開發了閉環直流電機脈寬調速實驗、靜止無功補償（SVC）實驗、高壓直流輸電（HVDC）實驗等針對電力電子技術在電力系統應用的專業實驗內容，具有鮮明的電力系統專業特色。

國內多數高校都存在學生人數多而實驗室設備套數少，實驗重復次數多和實驗室教師工作量大的情況，這種情況在短期內很難解決。電力電子網絡實驗平臺和虛擬實驗室的研究和建設可以為該問題的解決提供一定的思路。

五、啟發與體會

通過對國內外幾所大學在電力電子技術本科教學方面的對比，有很多值得我們學習和借鑒的思路和方法，在“電力電子技術”教學改革中，筆者認為應注意以下幾點：

（1）建立系統教學的觀念。在課程體系的設置、教材編寫、課程內容組織和實驗項目安排的過程中，從電力電子系統的角度出發，結合本學校開課專業未來的應用領域，將相關的知識與未來實際應用有機融合起來，使學生深入了解電力電子技術在未來工作中的應用，從而提高學生的學習興趣，使學生學習做到有的放矢。

（2）注重電力電子基礎實驗和設計性實驗相結合，培養學生的電路系統設計思想和能力，根據本校專業發展和應用的實際需要開發相應的專業應用實驗項目。

（3）注重課堂教學、仿真驗證、實驗驗證和電路設計有機的結合。豐富教學手段，通過仿真與實驗的對比分析，使理論和實踐相結合，提高教學效果。

（4）建立電力電子教學資源平臺，為國內各個高校相關專業的教師和學生提供一個互相學習、交流和資源共享的網絡平臺，從而不斷提高“電力電子技術”及其相關課程的教學水平，為廣大的師生營造良好的學習和學術研討氛圍。

六、總結

本文對國內外幾所大學“電力電子技術”本科課程設置、教學內容、教學方法與手段、實驗環節等進行了比較和分析，對“電力電子技術”教學提出了一些建議，希望為該課程的教學和教學改革提供一定啟發和有益的參考。

參考文獻：

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2我國電力電子在發展過程中遇到的問題

目前，我國在研究電力電子技術方面還存在著諸多的問題，這些問題都嚴重的制約了我國經濟的發展。主要問題有：現今我國電力電子產品大多是采用的晶閘管，雖然利用晶閘管可以創造出一部分科技含量較高的產品和設備，但是這些產品和設備多使用的是國外的生產設備以及多組分組集成制造法，特別是很多先進的全控型電力電子器件，幾乎全都需要從國外進口，才能滿足國內的技術要求，尤其是很多關系著我國的經濟發展以及社會安全的關鍵領域中的核心技術、設備、軟件等。另外，我國電力電子技術與國外發達國家的差距甚大，這在一定程度上影響著我國與國外經濟的合作。在過去的幾十年中，我國經濟發展的各部門都先后從歐美發達國家中引進了先進的電力電子技術，并且開始重視國內技術的發展。就目前的發展情況而言，雖然表面上顯示出我國在很多技術方面可以滿足國內的要求，但實際上在很多關鍵技術領域，我國的電力電子技術依然需要進口，國內的技術水平依然相對較低。國內與國外發達國家在電力電子技術方面的主要區別在于電力電子技術的發展依然存在著技術含量低、產品可靠性差、數字控制水平滿足不了社會的要求、系統控制軟件的水平低、應用程序的控制技術差、重大項目領域缺乏經驗等問題。這就使得我國必須要依賴從國外進口高性能、高功率的電力電子轉換器設備才能滿足國內的使用。

3提高我國電力傳動系統性能的主要方法

現今，我國電力傳動系統研究工作主要圍繞著交流傳動系統進行。伴隨著交流電動機調速裝置的性能越來越完善以及調速理論的重大突破，電動機的調速技術漸漸從直流發電機—電動機組調速、晶閘管可控整流器、直流調壓調速向交流電動機變頻調速轉變。之所以交流傳動系統發展的這么迅速，其原因與我國在功率半導體器件的制造技術、交流電動機控制技術、以大規模集成電路和微型計算機為基礎的數字化控制技術、電力變換技術等關鍵性技術方面的突破有關。要提高交流傳動系統的整體性能，可從以下三個方面開展研究工作：（1）PWM技術的應用隨著電壓型PWM逆變器在高性能交流驅動系統中的廣泛應用，我國對PWM技術的研究更為深入。PWM功率半導體器件的開關控制主要采用是高頻技術，一般來說，PWM技術可分為三類進行研究，即隨機PWM、正弦PWM以及優化PWM。正弦PWM的開關頻率對于提升電力電子器件的功率有著非常突出的作用，這使得該技術在中小功率交流驅動系統中的應用極為廣泛。不過，這種技術不適用于容量過大的電源轉換設備，因為高開關頻率將會引起極大的開關損失。（2）直接轉矩、矢量控制技術的應用對于交流電機的交流驅動系統而言，其具有強耦合、多變量、非線性等特點，這就使得其控制工作變得十分的動態化，不過我國目前在這方面的研究還是較為成功的。在上世紀七八十年代，我國就提出了交流電機的動態控制理論，該理論要求不僅要對各個變量的振幅進行全面的控制，同時還要對各個階段進行控制。直接轉矩控制技術以及矢量控制技術是我國在交流驅動系統控制中的主要技術，此外，隨著科學技術的發展，神經網絡控制、模糊控制等智能控制技術也在我國逐漸發展起來，對提高交流傳動系統的控制精確度有著極其重要的作用。（3）微電子技術的應用微電子技術對于提高我國數字控制處理芯片的運算能力以及可靠性有著極大的作用。當前，適合用在交流傳動系統中的微處理器有ApplicationSpecificIntegratedCircuit—ASIC、DigitalSignalProcessor—DSP、單片機等。其中，高性能計算機的結構形式主要采用的是多總線結構、多處理器結構以及流水線結構等。

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隨著社會經濟快速發展，社會的進步，我國科技和信息化水平在逐漸的提高，電網在發展過程中也面臨著全新的挑戰。依靠著現代信息、網絡、通訊技術的發展，電力電子技術在配電網中得到了廣泛的應用，同時這也是未來發展的主要趨勢。但是配電網在發展過程中還面臨著一些問題，因此如何加強電力電子技術在配電網的使用已經成為了人們在研究過程中的主要一部分。

1 電力電子技術的發展

隨著社會不斷的發展，電力電子技術在電力發展過程中得到了廣泛的應用，同時還也加大了功率開關器件的使用效率。現階段，在市場上已經有6kv/6ka的門級可關斷元件，在元件使用過程中，其主要的效率達到了10MW，這對電力電子裝置技術在配電網的應用起到了重要的作用[1]。隨著電力電子技術在電力電子芯片中的使用，使電力集成技術得到了快速發展，同時，這在一定程度上還能減少配電網功率的開關，將電力信號信息更好檢測出來，從而形成一種自動診斷、保護功能合為一體的主要智能模版，使電力電子技術更好的在配電網中得應用。現階段，電力電子裝置在運行中具有一定的穩定性、可靠性與先進性，為人們的用電生活得到了保障。

電力電子在裝置應用過程中為電力系統提供較高了現實性。電力電子的開關元件本身還具有一定的高速開端和觸電點性能的主要特點，其使用壽命較長，方便人們使用，同時它還在一定程度上了取代了傳統的繼電保護裝置，從而提高電力電子技術的穩定性與可靠性。電力電子技術主要內容就是在不改變現代網絡的情況下，將電力電自己技術與配電網進行結合，從而有效的控制住現代信息技術，并對電力系統中的電壓、線路、功率等進行準確的調控，從而降低輸電的損耗，這在一定程度上保證了電力系統在使用過程中的穩定性。

2 電力電子技術在配電網系統中的應用

隨著時代快速發展，人們的生活質量也在逐漸的提高，電力用戶對電能質量的要求也越來越高。人們在用電過程中要求供電不斷、電壓波動較小，還有一些用戶在用電中要求電壓波形近與正弦形，不會受到任何撒布的干擾，如果出現電壓不穩現象，需要不受故障波動的而影響用戶的生活[2]。針對這些問題，我國供電部門一直在不斷的研究。

2.1 用戶用電

美國早在90年代就提出了專業的“用戶電力”概念。用戶用電的主義含義是指電力電子技術在設計計算和現代通信儀器時的主要成就，按照制定的標準來滿足配電系統的可靠性與電力質量的要求。同時“用戶用電”還被人們稱作為“制定的電力”，要想將電力電子技術在配電網更好的應用需要將電力電子技術落實到配電自動化系統中，從而提高用電質量。要想更好的提高用電質量還需要注意噴點系統用電源投入，發生故障需要及時解決，在故障解決之后需要將普通的開關切換到備用的電源中，在這個過程中只需要0.2～0.5秒之間。如果電子為靜態，只需要5毫秒就可以，從而保證電力可以正常運行。但是，配電網系統發生故障時，不管是兩相短路還是三相短路，都會使整個的系統電壓下降，這對用戶的用電安全造成了一定的影響。如果出現問題，只有使用電力電子裝置稱才能保證電力正常運行。

2.2 電力電子技術在配電網的應用特點

電力電子技術在配電網中的裝置的主要原因有：（1）提高用戶用電的可靠性，我國相關的電業部門在流輸電應用都廣泛使用電力電子技術；（2）電力電子裝置自動化程度更高，方便人們使用。同時電力電子在裝置過程中其速度極快，同時還非常的智能化，相關技術人員可以在使用過程中按照一些列的專業設備完成各種自動化系統；（3）隨著社會不斷的發展，電力電子技術安裝的容量已經不斷的擴大，已經完全的接近配電系統在應用時所需的規模。通過人們不斷的研究，電力電子裝置也被人們充分保護，其在工作過程中更高發揮出更好的作用，同時還能承受了足夠的短路與電路電流中的所有電壓；（4）電力電子裝置技術的主要趨勢是在常規項目安裝中，在安裝過程中除了可以保證其技術的主要特點之外，同時電力電子技術還可以根據一些可防效線性元件。比如說一些在生產時不穩定的電壓、電流以及各種調制系統等等；（5）電力電子技術在裝置過程中使用成本較低，滿足人們的需求。成本主要下降的原因的電力電子技術中的一些元件價格隨著市場的調動而產生變化。這些電力電子技術在配網中主要的應用特點[3]。

3 結語

電力電子技術在配電網中也得到了廣泛的應用，電力電子技術會隨著社會不斷的發展而改變。電力電子技術在配電網的應用會有效的提高其本身元件的使用壽命，提高人們用電的可靠性與穩定性。本文對電力電子技術在配電網中的應用進行了簡單的分析，文中還存在著一定的不足，希望專業人員加強對電力電子技術在配電網中的應用，從而使我國的配電元件開斷功率得到快速的提升。同時，這也的預示著電力電子技術在配電網中未來的發展趨勢，實現了配電系統電子開關的靈活調控模式。

參考文獻：

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2、智能電網發展歷程

智能電網也是近幾年來隨著我國電力電子技術的發展在電子行業興起的概念。在人們的潛意識里，基本上認為電力電子技術、傳感技術、新能源發電技術、通訊技術等是驅動“智能電網”的主要因素。事實上，電力電子技術是一門包括靈活輸電、新型儲能、傳感、先進的信息、控制等技術，它承載著大規模的可再生能源并網發電，以實現電網的安全、穩定、高效運行。近些年來，世界各國對于智能電網的研究愈加重視，2008年，美國提出了智能電網計劃，企圖用智能電網對各種新能源進行入網管理，并在此基礎上全面地對能源進行分布式的管理，最終是美國創造出世界上高能源使用效率的記錄。同年10月，我國也針對智能電網正式地啟動了一個具有可行性的研究項目。并依據這一項目規劃出了一個“三步走”的戰略。所謂“三步走”戰略，即在2010年將我國的電網高級調度中心建成，在2020年將我國具有初步智能特征的數字化電網全面建成，在2030年使得我國具有自愈能力的智能電網得以真正建成。可以說，電力電子應用系統近些年來被廣泛運用與智能電網中。

3、電氣節能發展歷程

變頻調速作為電氣節能的主要內容。它是解決我國節能規劃工程中電機系統節能的關鍵。我國政府對自2006啟動的節能規劃工程投入頗多，因此，節能這一舉措勢在必行。變頻調速系統在運行過程中的主要依靠作為電機的電力電子變頻器驅動電源。隨著我國電子技術應用系統的不斷發展，我國的變頻調速技術也變得日趨成熟，在市場上有極大的發展空間，且其保質期延長了許多。目前，我國高壓電機系統中采用變頻調速技術的大約有20%，而低氣壓電機系統中采用此技術的大約占30%。可見，我國使用電力電子變頻器來驅動源的變頻調速系統在未來有著極大的發展空間。除此之外，變頻調速系統將會在未來繼續隨著電子技術應用系統的發展成為一個集成型、專用型的系統產品。它的特點即是將變頻器、電機以及其控制集于一體。

4、電力牽引發展歷程

電力牽引對于我國的交通系統來說，有著越來越重要的作用。現在，由于國家及政府的大力支持，它正在迅速發展成為我國乃至世界交通的發展重點。近幾年來，由于電力電子技術的發展，我國利用電力牽引技術制造出許多種類的電動汽車。而在電力牽引中，最關鍵的即是電力傳動與電力電子。可見，近些年來，電力電子技術應用系統的發展愈加成熟。

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目前“電力電子技術”教材存在的主要問題

由于電力電子技術自身發展較快，編寫教材時，當時技術發展的水平有限，上述教材中新知識點介紹嚴重不足，不能全面介紹電力電子技術當前發展的先進水平。以往的教材與相關課程的內容銜接不緊密，使自動化專業整體教學的系統性和連續性較差。尤其與運動控制系統課程的教學內容有重疊、斷點的現象。重復的內容加重了學生的學習負擔，浪費了寶貴的教學時間；銜接上有斷點的內容形成許多知識點的“信息孤島”現象，不利于學生對整個專業知識系統性的理解和學習。[2]目前，電力電子技術與其相關技術呈現出相互交叉和相互融合發展的新局面，產生了許多新技術應用領域。由于當時新技術的實際應用不夠成熟和廣泛，以往的教材中有關新技術工程應用內容不足，缺少新技術工程應用實例，尤其是電力電子技術在綠色環保、節能等方面的應用案例嚴重不足。過多的理論教學不結合先進的實際應用，使學生在學習過程中感覺不到該門課程的價值，不能很好地激發學生的學習熱情。

本教材的特色及創新點

本校在借鑒以往該類教材優點的基礎上，緊密結合本校自動化專業的人才培養方案，將畢業生培養目標定位于“工程實施型人才”。本教材在保證知識先進性和系統性的同時，將著重培養和提高學生的工程實踐能力和創新能力的理念貫穿于整個教材內容中。1.對教材內容進行整合和優化結合培養目標，在每一章內容編寫上都要認真地貫徹優化理論教學內容的理念，堅持以實踐教學內容為主導思想。針對工程實施型人才需要掌握知識的特點，在保持理論知識系統性和完整性的前提下，對過于深入的理論教學內容進行弱化整合，對于偏離當前電力電子技術主流技術的理論進行適當的刪減。教材內容加強了與實踐教學環節的聯系，對原有實驗內容進行篩選、綜合和補充，減少驗證性實驗，開出綜合性和設計性實驗，在此基礎上，開出一些有助于培養學生工程實踐能力和創新素養的實訓項目。[3]2.加強教材的先進性和工程應用性，激發學生的學習熱情為突出工程應用，本教材以“器件-電路-工程應用”為主線，在補充和完善新知識的同時，重點增加介紹新技術工程應用的內容。在各章中都增加了與該部分理論緊密相關的工程應用案例，尤其增加電力電子新技術在節能、綠色環保等方面的成功應用案例。讓學生深切體會到該項技術的有用性。興趣是最好的老師，學生實際能看到該門課程有價值的工程應用案例和廣闊的前景，在加深對理論知識理解的同時，必將激發對該門課程的學習熱情和主動性。3.解決與相關課程的內容銜接不好的問題，完善整體專業教學內容的連續性重復的教學內容加重了師生的負擔，浪費了課堂的教學時間；銜接上有斷點的內容形成許多知識點的“信息孤島”現象，不利于學生對整個專業知識系統性的理解和學習。本教材較好地解決了與相關課程的銜接，尤其解決了以往教材與運動控制系統相關課程在內容上存在重復和斷點的情況，使整體自動化專業的教學在教材內容上形成一個連續、完整的體系。4.寫作風格通俗易懂，可讀性好一般的專業教材習慣于大量的深奧理論的堆砌和抽象的長篇論述，容易使讀者產生為難和反感的情緒，不利于知識的吸收和消化。為此在全書的寫作風格上力求淺顯易懂。例如，在闡述一個抽象基本原理之前，首先從該原理在日常生活中的小應用或大家熟知的工程應用講起，引起讀者的興趣，文字描述貼近人們的日常生活，迅速拉近與學生的距離，消除隔閡和為難情緒，然后再逐層深入觸及原理核心內容。由淺入深、通俗易懂的寫作風格在學生學習過程中會起到引人入勝的奇特效果。[4]

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作者簡介：田海（1968-），男，北京人，內蒙古科技大學信息工程學院，副教授；崔桂梅（1963-），女，內蒙古包頭人，內蒙古科技大學信息工程學院，教授。（內蒙古 包頭 014010）

基金項目：本文系2011年內蒙古科技大學教材建設基金（項目編號：2011-2）資助的研究成果。

中圖分類號：G642.0 文獻標識碼：A 文章編號：1007-0079（2013）02-0079-02

內蒙古科技大學的前身（包頭鋼鐵學院）是隸屬原冶金工業部的部屬高等院校，隨著國家行政管理體制的調整，1998年原冶金工業部的所屬院校改為由中央和地方共建，逐步過渡到地方管理，2003年本校更名為內蒙古科技大學，成為地方建設的高等院校。由于歷史的原因，本校許多專業目前還具有較明顯的行業背景特征，絕大多數畢業生要到冶金系統的相關企業從事生產、管理和設計等具體的技術工作。因此，在本校新版的自動化專業學生培養方案中，將學生定位于培養成“工程實施型人才”，要求畢業生能夠很快適應和勝任工作崗位，具有較強的工程實施能力。[1]經過多年的不懈努力，本校自動化專業建設取得了驕人的成績，于2008年被評為“國家特色專業”、2012被評為教育部“卓越工程師教育培養計劃”實施專業、2005被評為“品牌專業”，自動化專業教師團隊2010年被評為“優秀教師團隊”，本校2012年被評為15個國家級就業先進高校之一，尤其是自動化專業畢業生一次就業率連續十年保持在95％以上，受到用人單位的普遍歡迎。

一、教材改革的背景

在自動化專業“電力電子技術”課程建設過程中，隨著教學改革不斷向縱深方向推進，通過課題組深入分析和研究后發現，目前國內采用主流的“電力電子技術”教材及多年來本校采用的“電力電子技術”教材已不能滿足新版自動化專業人才培養方案的培養要求。課程建設是專業建設的基礎，教材建設又是課程建設的核心。結合本校辦學定位和目標，重新編寫適合培養“工程實施型人才”的“電力電子技術”教材十分必要，對于提高學生的實踐能力和創新精神具有重要的意義。此時正值國家教育部高等學校自動化專業教學指導分委員會組織編寫“十二五”國家級規劃教材。根據高等教育改革和國家建設的需要，當前國內大部分普通高等院校將人才培養方案定位于培養工程應用型人才，教育部有關專家普遍認為目前“電力電子技術”教材已不能適應當前的需要，組織編寫出版一本針對培養“工程實施型人才”的“電力電子技術”教材十分迫切。本校“電力電子技術”教材編寫組憑借對該教材的深入研究積累，以及對編寫教材的特色、定位及創新點等方面的綜合優勢分析，通過與國內多所大學激烈的競爭和教育部相關專家組織的嚴格評審，最終獲得了該國家級“十二五”規劃教材的編寫任務。

二、目前國內“電力電子技術”教材的對比分析

通過本校組織的“電力電子技術”教材編寫組成員前期深入調研后發現，目前國內本科院校自動化專業主要采用的同類教材有二十余種，主流教材的情況匯總如下：

由機械工業出版社出版的王兆安主編的《電力電子技術》（2000年已出第4版）。該教材的特點：結構科學、合理，體系較完整，系統性強，理論分析較為全面，體現了當時電力電子技術的概貌，適合于課堂教學。該教材成為國家“九五”重點教材，是國內工科本科院校的“電力電子技術”經典范例教材，目前國內仍有百余所高校采用該教材。該教材的不足之處是由于技術自身發展的原因，部分內容在當前顯得較為陳舊，電力電子新技術的內容不全面，再有，關于培養學生實踐能力和創新精神的內容嚴重不足。

由高等教育出版社出版的陳堅主編的《電力電子學》（2004年已出2版），該教材的特點：層次分明，結構科學合理，主要內容地推證和分析比較詳細和全面，便于讀者進行自學，成為普通高等教育國家級“十五”規劃教材，受到相關專業研究生和國內重點大學相關本科專業學生的歡迎。該教材的缺點是理論分析過于深化，與實踐工程應用有些脫節，不適用于工科相關本科專業的教學，更不適用于“工程實施型人才”的培養。

丁道宏主編的《電力電子技術》（航空工業出版社，1999年），以及趙良炳主編的《現代電力電子技術基礎》（清華大學出版社，1996年），也是經典教材，也受到眾多高校的歡迎。另外賀益康、潘再平主編的《電力電子技術》（科學出版社，2004年）和莫正康主編的《電力電子應用技術》（機械工業出版社，2003年第3版），還有徐德鴻主編的《電力電子應用技術》（科學出版社，2006年第1版），上述教材的特色是盡量照顧到行業特點和實用性，但新技術應用的案例顯得不足，與實踐教學環節的聯系不夠緊密，關于培養學生實踐能力和創新精神的內容偏少。

三、目前“電力電子技術”教材存在的主要問題

以本校自動化專業培養“工程實施型人才”為目標，結合多年課程實踐教學的經驗積累，對目前國內院校主要采用的“電力電子技術”教材進行深入的研究，主要存在的問題概括為以下幾點：

以往教材內容與現行的實踐教學環節脫節嚴重，存在實踐教學與理論教學聯系不夠緊密的現象。嚴重偏離本校自動化專業制定的“工程實施型人才”的總體培養目標，有關培養學生提高實踐能力和創新素養的內容偏少或嚴重不足。

“電力電子技術”是一門仍在不斷更新和成長中的實用技術課程。由于電力電子技術自身發展較快，編寫教材時，當時技術發展的水平有限，上述教材中新知識點介紹嚴重不足，不能全面介紹電力電子技術當前發展的先進水平。

以往的教材與相關課程的內容銜接不緊密，使自動化專業整體教學的系統性和連續性較差。尤其與運動控制系統課程的教學內容有重疊、斷點的現象。重復的內容加重了學生的學習負擔，浪費了寶貴的教學時間；銜接上有斷點的內容形成許多知識點的“信息孤島”現象，不利于學生對整個專業知識系統性的理解和學習。[2]

目前，電力電子技術與其相關技術呈現出相互交叉和相互融合發展的新局面，產生了許多新技術應用領域。由于當時新技術的實際應用不夠成熟和廣泛，以往的教材中有關新技術工程應用內容不足，缺少新技術工程應用實例，尤其是電力電子技術在綠色環保、節能等方面的應用案例嚴重不足。過多的理論教學不結合先進的實際應用，使學生在學習過程中感覺不到該門課程的價值，不能很好地激發學生的學習熱情。

四、本教材的特色及創新點

本校在借鑒以往該類教材優點的基礎上，緊密結合本校自動化專業的人才培養方案，將畢業生培養目標定位于“工程實施型人才”。本教材在保證知識先進性和系統性的同時，將著重培養和提高學生的工程實踐能力和創新能力的理念貫穿于整個教材內容中。

1.對教材內容進行整合和優化

結合培養目標，在每一章內容編寫上都要認真地貫徹優化理論教學內容的理念，堅持以實踐教學內容為主導思想。針對工程實施型人才需要掌握知識的特點，在保持理論知識系統性和完整性的前提下，對過于深入的理論教學內容進行弱化整合，對于偏離當前電力電子技術主流技術的理論進行適當的刪減。教材內容加強了與實踐教學環節的聯系，對原有實驗內容進行篩選、綜合和補充，減少驗證性實驗，開出綜合性和設計性實驗，在此基礎上，開出一些有助于培養學生工程實踐能力和創新素養的實訓項目。[3]

2.加強教材的先進性和工程應用性，激發學生的學習熱情

為突出工程應用，本教材以“器件-電路-工程應用”為主線，在補充和完善新知識的同時，重點增加介紹新技術工程應用的內容。在各章中都增加了與該部分理論緊密相關的工程應用案例，尤其增加電力電子新技術在節能、綠色環保等方面的成功應用案例。讓學生深切體會到該項技術的有用性。興趣是最好的老師，學生實際能看到該門課程有價值的工程應用案例和廣闊的前景，在加深對理論知識理解的同時，必將激發對該門課程的學習熱情和主動性。

3.解決與相關課程的內容銜接不好的問題，完善整體專業教學內容的連續性

重復的教學內容加重了師生的負擔，浪費了課堂的教學時間；銜接上有斷點的內容形成許多知識點的“信息孤島”現象，不利于學生對整個專業知識系統性的理解和學習。本教材較好地解決了與相關課程的銜接，尤其解決了以往教材與運動控制系統相關課程在內容上存在重復和斷點的情況，使整體自動化專業的教學在教材內容上形成一個連續、完整的體系。

4.寫作風格通俗易懂，可讀性好

一般的專業教材習慣于大量的深奧理論的堆砌和抽象的長篇論述，容易使讀者產生為難和反感的情緒，不利于知識的吸收和消化。為此在全書的寫作風格上力求淺顯易懂。例如，在闡述一個抽象基本原理之前，首先從該原理在日常生活中的小應用或大家熟知的工程應用講起，引起讀者的興趣，文字描述貼近人們的日常生活，迅速拉近與學生的距離，消除隔閡和為難情緒，然后再逐層深入觸及原理核心內容。由淺入深、通俗易懂的寫作風格在學生學習過程中會起到引人入勝的奇特效果。[4]

五、結束語

該教材在保證知識先進性和系統性的同時，著重將提高學生的工程實踐能力和創新能力的理念貫穿于整個教材。在內容安排上，合理地對理論教學內容進行弱化整定，增加實踐性的教學內容，突出工程應用性和實用性，增加對新技術在新領域中的工程應用的介紹。目前，該教材已通過了教育部委托專家的審閱，正在樣書的校對過程中，近期由高等教育出版社出版。

參考文獻：

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篇（7）

作者簡介：金楠（1982-），男，河南商丘人，鄭州輕工業學院電氣信息工程學院，講師；楊存祥（1966-），男，河南臺前人，鄭州輕工業學院電氣信息工程學院，教授。（河南 鄭州 450002）

基金項目：本文系鄭州市科技攻關項目（項目編號：112PPTGY249-7）的研究成果。

中圖分類號：G642.0 文獻標識碼：A 文章編號：1007-0079（2013）27-0111-02

著名的Newell倒三角理論指出，電力電子技術是由電力技術、電子技術與控制理論三者交叉綜合而成。隨著三項技術快速發展，近年來，電力電子技術在器件制造、控制方法和系統設計等方面發展迅速。目前，電力電子技術廣泛應用于智能電網、開關電源、電機驅動、綠色照明等重要行業，并且其應用領域仍在不斷擴展。[1]尤其是新能源發電與分布式發電、高壓直流輸電和柔流輸電、用戶電力技術和電能質量技術、儲能技術等大功率電力電子技術已經融入到電力系統各個環節。因此，電力電子技術已經成為支撐智能電網的關鍵技術之一。

電力電子技術是鄭州輕工業學院（以下簡稱“我校”）電氣工程及其自動化專業基礎核心課程，該專業每年有150名學生學習此課程。目前總學時為58學時，其中理論教學50學時，實驗8學時。在以往本科教學過程中，并未設置計算機仿真的教學安排。僅有的實驗學時安排4次實驗，分別是單相半控整流橋實驗、三相全控整流橋實驗，交流調壓電路實驗和直流斬波電路實驗。實驗內容陳舊落后，無法滿足電力電子技術快速發展的需要。

電力電子技術課程教學應與該技術的發展相適應，然而，目前在實際教學過程中存在以下問題：首先，學生對該技術興趣濃厚，但目前教師授課內容主要以波形理論分析為主，內容枯燥，不易入門。其次，教學內容零散，缺少系統設計訓練。系統設計是多種知識模塊的組合，但教學中缺乏知識模塊之間相互貫通的內容。因此，在設計實際系統時無從下手，缺少應用系統設計的知識與技能。再次，教學實驗裝置中所使用的控制方案主要是利用運放組成的比例積分控制，難以將微控制器技術、數字信號處理技術與電力電子技術相結合，無法實現復雜控制算法。學生普遍反映電力電子課程理論分析較多，課程中缺少真實案例，不易理解，希望增加實驗數量。由于受到實驗條件限制，增加硬件實驗需要更新添置實驗設備，周期較長。

因此，在電力電子課程中增加了應用系統設計部分，通過使用PSIM軟件對應用系統進行仿真研究，填補基礎理論教學與實際應用之間的斷帶，幫助學生加深對基礎理論和應用系統設計知識的理解，掌握利用仿真技術進行輔助分析與設計的技能。

一、PSIM軟件

計算機仿真技術通過搭建模擬實際器件的仿真模型，為系統分析提供有效方法，極大簡化了電力電子與電氣傳動系統分析與設計的過程。仿真中需要使用數學模型代替實際器件，通過數值方法求解電力電子系統中狀態變量的運動規律。由于工程人員無法完成復雜的數學建模、數值求解和編程工作，PSIM、SABER、MATLAB等仿真軟件的出現極大提高了科研、開發效率。

PSIM是專業的電力電子與電機控制仿真軟件，與其他通用性仿真軟件相比，占用資源少，仿真速度快。該軟件主要應用于基本電力電子電路設計、電氣傳動系統設計、電機設計、新能源發電系統設計等領域，基本覆蓋了電力電子與電氣傳動領域的主要內容。PSIM軟件在電力電子應用系統設計課程教學中有以下特點：[2-4]

特點一：PSIM軟件的基本操作簡單，學生能夠較快掌握并進行簡單的電路設計，易于入門。與其他軟件的復雜操作配置相比，通過兩個學時的簡短功能介紹后，學生可以自主使用PSIM軟件仿真驗證電力電子課程中的基本電路和理論。教學實踐表明，學生經過簡單操作能夠產生教材中長篇介紹的復雜波形，減小了入門難度，容易引起興趣和求知欲。

特點二：包含電力電子技術課程中涉及的全部元件，能夠實現模擬控制和數字控制，便于將控制理論的基本方法應用于電力電子系統設計。通過設計高性能控制算法，培養學生解決復雜控制問題的能力。

特點三：對于復雜的電力電子應用系統，PSIM可以通過編寫動態鏈接庫（DLL）的方法實現控制算法，同時能夠與其他仿真軟件配合使用，增強了仿真系統的擴展性，為希望深入學習的學生提供了有力的工具支持。

特點四：針對可再生能源領域，PSIM具有光伏電池模塊和風機模塊，通過配置參數得到設計所需的仿真模型，提高了仿真效率。

PSIM軟件具有強大的功能和擴展性，在日本新能源產業技術開發機構（NEDO）、清華大學、華中科技大學等國內外電力電子教學科研機構得到了廣泛應用。因此，我校電力電子課程體系改革中，加入了該軟件教學部分，以培養學生電力電子系統分析與設計的綜合能力。以有源電力濾波器為例介紹使用PSIM軟件進行系統設計與仿真的過程。

二、并聯有源電力濾波器（Active Power Filter， APF）仿真

變頻器、開關電源等電力電子裝置廣泛應用于現代工業。由于許多電力電子裝置具有非線性、沖擊性和不平衡性，這些裝置從電網中吸收能量維持正常工作的同時，將一部分能量以諧波電流的形式注入到電網。電力電子裝置的廣泛使用導致電網中諧波污染問題日益嚴重，造成電網電壓波動和電流波形畸變，成為影響供電質量的突出問題。[5]

有源電力濾波器是解決電力系統非線性負載產生諧波污染問題的有效裝置，通過檢測諧波源產生的諧波電流，利用逆變裝置產生等幅值、反相位諧波電流抵消負載諧波電流，從而提高功率因數、降低網損、改善電能質量。[6]

1.APF的原理與電路結構

圖1（a）為并聯型有源電力濾波器系統結構圖。其中，es表示交流電網電壓，負載為諧波源，產生諧波電流并消耗無功。并聯型有源電力濾波器由兩部分組成，即諧波電流檢測電路和補償電流發生電路。諧波電流檢測電路檢測出補償對象電流中的諧波分量，以此作為補償電流指令參考值。補償電流發生電路根據指令參考值，產生實際補償電流。功率變換電路采用電壓型逆變器，PSIM仿真模型如圖1（b）。

2.基于瞬時無功功率理論的ip-iq諧波電流檢測算法

ip-iq諧波檢測算法是瞬時無功功率理論的改進，該算法對電網電壓初始相位沒有嚴格要求，檢測結果不受電壓波形畸變的影響。考慮直流側電壓波動下的諧波電流檢測算法如圖2。

其中，A相電壓ea通過鎖相環（PLL）模塊后產生同相位的正弦和余弦信號，檢測得到三相負載電流ia、ib、ic經過C32變換后得到坐標系下電流分量iα、iβ，C32用（1）式表示：

（1）

然后經過C變換后得到ip、iq，用（2）式表示：

（2）

ip、iq經過低通濾波后得到直流分量、，經過CT變換、C23變換后得到負載電流的基波分量iaf、ibf、icf，其中。負載電流與其基波分量相減得到有源電力濾波器諧波電流檢測值iah、ibh、ich。

穩態運行時，APF直流側電容的平均電壓需要保持恒定。由于電路損耗會產生直流側電壓下降，需要從系統注入有功功率補償損失功率，維持直流側電壓恒定。損耗電流幅值由直流側電容電壓實際值與參考值的偏差量經過PI調節器后得到，損耗電流相位與系統電壓相位相同。利用PSIM軟件能夠實現上述諧波檢測補償算法。

3.仿真結果

仿真系統參數如下：電網線電壓380V，頻率50Hz，非線性負載為三相整流橋接阻容性負載，并聯電阻5Ω，并聯電容470μF。APF直流側電容2000μF，初始電壓600V。有源濾波器與電網連接電感為2mH。

APF在0.2s時投入工作，圖3（a）中，ISA為A相電網電流波形，I_LA為A相負載電流波形。仿真結果表明，APF投入工作后，電網電流諧波成份得到有效治理，諧波畸變小于3%。PSIM軟件中包含功率因數表與視在功率表模塊，圖3（b）為系統功率因數及視在功率波形。仿真結果表明，APF能夠補償負載諧波和無功電流，提高系統功率因數使之接近1，同時系統輸出視在功率下降到4.45KW。由于負載消耗的視在功率下降，線路電流減小，降低了線路損耗。利用PSIM軟件驗證了APF及其控制算法的有效性，為實際裝置的設計與調試提供了理論依據。

三、結論

實際教學過程中，電力電子技術的理論計算和波形分析較為枯燥，教師單一課堂講授，學生被動學習的效果并不理想。PSIM軟件使學生能夠借助仿真工具對電力電子功率變換電路及控制方法進行驗證，引起了對該課程的濃厚興趣。利用該軟件能夠完成本文中有源電力濾波器這類復雜電力電子系統的分析與設計，培養了學生實踐創新、主動學習的能力，幫助學生掌握利用仿真工具輔助設計的技能，取得良好的教學效果。PSIM軟件操作簡單、內容豐富，對優化課程教學內容、調整教學思路方法、培養工程實踐能力發揮了重要作用。

參考文獻：

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[3]羅如山，陳政石，劉美.基于PSIM的“電力電子技術”仿真教學研究[J].中國電力教育，2012，（27）.

[4]洪武.PSIM在電力電子技術教學中的應用[J].實驗科學與技術，

篇（8）

電力電子技術是計算技術在電力系統中的具體實現，隨著電力系統計算機化和信息化的水平不斷提高，電力電子技術在電力系統中的作用也越發明顯。簡單的說，電力電子技術就是通過計算機技術將強電和弱電進行有效的組合，它是計算機應用技術、電子技術、電路技術還有電力控制技術為一體的服務性的技術。筆者就電力電子技術在我國電力系統中的應用和發展進行了重點闡述，說明電力電子技術在電力系統中的重要性。

一、電力電子技術的發展

1.電力電子技術的產生

電力電子技術的產生要追溯到上世紀50年代時期，電力電子技術的產生是以晶閘管的問世為里程碑的。作為現代電力系統中的重要傳動技術，電力電子技術在晶閘管的基礎上可發出了可控硅整流裝置，可控硅整流裝置的問世，代表了電力系統傳動技術的一次巨大的跨越。從此以后，電能的變換和控制正式步入了電力電子器件構成的變流器時代。所以說，電力電子技術的產生是以可控硅整流裝置為標志的。

2.電力電子器件的發展

電力電子技術產生自以后在電力系統中有了十足的發展。第一代的電力電子器件主要以電力二極管和晶閘管為代表。第一代電力電子器件的特點是體積小、耗能低。在電力電子技術產生以后其迅速的取代了原有電力系統中的老式汞弧整流器，為電力電子技術的推廣和發展奠定了良好的基礎。同時，電力二極管對于電路系統中電路性能的改善作用十分明顯，它在降低電路損耗和提高電源使用率方面也各有建樹。

電力電子技術發展到現在，整流二極管的種類各式各樣，功能也各不相同。隨著電力系統的不斷發展，第二代電力電子器件在上世紀79年代產生，第二代電子電力器件的特點是具有自動關斷能力（例如可關斷晶閘管和靜電感應晶體管等）。第二代全自動可控型的電力電子器件較第一代晶閘管相比，開關速度有了明顯的提升，可以用于開關頻率較高的電路中。

第三代電力電子器件的產生是在上世紀末90年代，隨著電力系統的不斷建設和發展，電力電子裝置的結構和體積得到了進一步的改良，第三代電力器件的體積更小，結構也更為緊湊。并且出現了將幾種電力器件相結合的電子模塊形式，為電力器件的發展和使用創造了很大的方便。后來，又在集成模塊的基礎上，把應用于控制電力技術中的多中國電力器件相組合，構成了集成電路。功率集成電路的出現，標示著電力電子技術邁向了高頻化和標準模塊化以及集成化和智能化的新時代。

電力電子技術的產生至現在，以電力電子器件的變革為歷程，經歷了以上三個階段。目前，電力電子技術正向著以高頻技術處理問題為主的現代電力電子技術方向發展。在實現高頻技術的基礎上，更增加了節能、環保、自動化、自能化等特點。

二、電力電子技術在電力系統中的應用

1.電力電子技術在發電環節中的應用

電力電子技術在發電環節中的應用，主要體現在發電機組的勵磁控制和變頻調速上。在我國范圍內乃至全球范圍內的各個大型電廠發電機組中，運用的最為普遍的就是靜止勵磁系統，電力電子技術的發展，使電子技術取代了勵磁控制中的勵磁機環節，使靜止勵磁實現了簡單的控制構造和高性能低成本的運作。同時由于電子技術代替了勵磁機的環節，使靜止勵磁能夠對自身進行迅速有效的調節，提高電力系統的運作效率。

其次，電子技術也普遍應用在電廠發電機組的變速恒頻勵磁上。由于在水力發電中，水源頭的壓力和單位時間內水力的流動量對水力發電的效率產生著影響，水力發電機組的運轉速度也在隨著水力的壓力和流動量不斷變化。同樣的道理也發生在風力發電和活力發電當中。因此，對發電機組轉動的勵磁電流頻率進行調整，使發電機組的電流頻率同轉速通過電子技術達到一致，保證發電機組實現最大功效的運作，變速恒頻勵磁技術就是其中的代表。

同時，電子技術也應用于電廠的風機水泵的變頻調速上和太陽能發電控制機組的控制系統中。在電廠的電力生產過程中，由于發動機組等設備對于發電量的損耗相對較大，考慮電力生產中節約能源的要求。在高壓電和低壓電的轉換過程中，使用風機水泵變頻機替代原有的變頻器，改變電能轉換過程中耗能大效率低的問題。這一技術還在不斷完善和摸索中，還需要電力研究工作者不斷的努力和創新。

而在太陽能發電的控制系統中，電子技術的作用尤為突出，太陽能作為21世紀被廣泛重視的新型能源，發展太陽能發電產業是整個國家乃至全世界的戰略目標。然而由于太陽能發電本身的功率過大，在使用太陽能發電機組發電的時候，需要將生產出來的電能進行轉換，這個時候就需要大功率的電流轉換器。而電子技術能夠很好的解決這一問題。

2.電力電子技術在輸電線路中的應用

電力電子技術在輸電線路中的應用主要體現在柔流電技術、高壓直流電技術以及靜止無功補償器等上。

（1）柔流輸電技術

柔流輸電技術（FACTS）產生于上世紀的80年代，主要以柔性的交流輸電設備為表現方式廣泛應用于輸電線路中。在電力的輸送過程中，由于傳統電力功率的控制方法過于粗糙，無法實現在輸電過程中對于電能的調整，使輸電過程中產生大量的電力損耗和高昂的輸送成本。而柔流輸電技術的主要內容是在輸電線路的重要部位使用電力電子控制裝置，對輸電系統中的各項參數進行適時的控制，以實現輸送過程中電能功率的合理分配，降低書店過程中的輸送成本和電能消耗，大幅度的提高電力系統的穩定性和可靠性。

（2）高壓直流輸電技術

高壓直流輸電技術在輸電系統中的主要實現是以晶閘管為代表的。晶閘管是電力電子技術發展的一個重要發明，自從晶閘管產生并被嘗試應用于直流電的輸電系統上，晶閘管換流閥就一直應用于輸電系統中的直流電輸送中。在這之后又出現了具有可操作的電力輸送控制器，例如GTO、IGBT等等，可操作的電力系統輸送設備為電流的轉換過程減少了交直轉換變壓器的使用，為電廠的電能生產減少了生產成本，加強了電流交換設備在電力系統中的競爭力。

（3）靜止無功補償器

靜止無功補償器（SVC）在上世紀70年代被廣泛使用電力系統之中，靜止無功補償器在電力系統中被廣泛應用于負荷補償和輸電線路補償當中，在大功率的輸電網絡中，靜止無功補償器主要起到的是控制電壓的作用，也用于提高系統的穩定性和阻尼等。靜止無功補償器的設計不包含旋轉部件，它不使用大容量的電容器，所需要的無功功率通過電感器來獲得，靜止無功補償器通過對電抗器進行迅速的調控，能夠實現發出無功功率到吸收無功功率的平滑轉變，特別適用于中高壓輸電線路中的無功補償工作。

3.電力電子技術在配電過程中的應用

要使配電系統能夠配送出高質量的電力資源，需要在配電過程中滿足配電頻率、電壓以及在諧波上滿足相應的條件，同時，在配電過程中需要阻止電能的各種不穩定的波動和影響。這個過程中，電力電子技術作為配電環節的質量控制部分，以用戶電力技術和FACTS技術為實現形式。FACTS技術在前文已經提及，它是通過在配電線路中增設電力電子裝置，加強對與電壓，電流和功率的可控性，調控電力傳輸能力的技術。

用戶電力技術解決的是配電系統中既時發生的需要馬上解決的重要問題，主要復負責配電系統在配電過程中的安全性和穩定性，用于保證配電輸電過程中，電力能源的質量。而FACTS技術則更為傾向于配電系統中對于電能的輸送能力和有效控制力。FACTS技術和用戶電力技術都是針對配電系統開發出的新型電力電子技術，兩者的構造和工作原理大致上相同，隨著電子技術的不斷發展，在近些年，FACTS技術和用戶電力技術在一定程度上已經逐步同步并合用，其中比較具有代表性的就是定制電力（DFACTS）技術。

4.電力電子技術在電力系統節能方面的應用

電子技術在電力系統節能方面的應用主要體現在兩個方面，分別是：變負荷電動機調速運行方面和提高電能使用率方面。電廠生產電能和配送電過程中，常常產生大量的電能浪費。上文已述，電廠在生產電能的過程中，由于發電能源的變化，發電機組不能夠很好的實現配合，會產生無功功率的浪費現象。通過對變負荷電動機的運轉速度進行調整和控制，能夠實現電能的良好生產和配用。這項技術在國外已經比較成熟，但是我國仍然處在研究和探索的階段。但是，變負荷電動機在實際的應用中也存在不可忽視的缺陷，變負荷電動機在控制和調控運轉速度方面適用的發電機組較為廣泛，在實際運行中的工作效率也十分準確。但是變負荷電動機的生產和配置成本較高，而且在工作過程中對電網的影響較大，只適用于中大型電廠。同時，我國電力系統現用的電力設備，在配送電的過程中，對于電能的損耗和生產的成本較高，對于電能的質量影響較大。而電子技術能夠通過在配送電系統中增設可控設備，對配送電過程中的電能進行調控，保證電能的質量和穩定。

三、總結

電力電子技術在電力系統中的應用和發展對于電力系統的建設和發展起到了里程碑的作用。隨著計算機技術和電力技術的不斷發展，電力電子技術也在不斷的吸收新的技術不斷的發展。然而，作為一種處在發展過程中的電力控制技術。電力電子技術在電力系統中的應用和穩定性還遠遠不能夠達到電力電子技術的設計要求。如何實現電力電子技術在電力系統中應當起到的控制作用，我們要從電子設備的革新和電力電子技術的不斷發展上謀求出路，不斷的探索和發展電力電子技術對于提高電力的生產質量，減少生產成本和配送損耗，實現電力系統的經濟效益，有著重要的意義。

參考文獻

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[4]楊超.基于DSP的有源電力濾波器的開發研究[D].河北工業大學,2003.

篇（9）

一、引言

隨著WTO正式將教育歸入到國際服務貿易的第五大類，高等教育的國際化就開始步入“跨境教育”的新階段。作為“國際教育服務貿易”的重要組成部分，留學生教育在我國日益受到政府和高校的重視。考慮到一定規模的留學生教育不僅可以在不影響原有國內學生教育的同時，還能有效開拓辦學經費來源，增加預算外收入，從而反哺并促進國內學生教育的進一步發展，因此，我校從2009年開始招收電氣工程及其自動化專業的巴基斯坦留學生。

電力電子技術是使用電力電子器件對電能進行變換和控制的技術，其應用范圍非常廣泛，涉及一般工業、交通運輸、電力系統、通信網絡、計算機、新能源發電等，因而《電力電子技術》已成為電氣工程及其自動化專業本科教學階段的專業基礎課程，地位十分重要。然而由于課程難，內容多，課時少，所以給留學生上好《電力電子技術》是一項具有挑戰性的工作。

通過多聽有豐富教學經驗的老師授課，并向他們請教，筆者對如何給留學生上好《電力電子技術》這門課有了一些初步認識，概括起來，主要是注意三個方面的問題：思想上高度重視，提升教師自身素質;做好備課工作;運用好案例教學法。

二、思想上高度重視，提升教師自身素質

首先要從思想上高度重視留學生的教學工作，認識到能否順利完成對留學生的教學工作，不僅是授課教師的個人形象問題，也是我校整體形象問題，更關系到我國電氣工程及其自動化專業教育事業的國際形象問題。自從教育部[2001]4號文件中要求大學本科“積極推動使用英語等外語進行教學以來”，我校就行動起來，努力貫徹這一精神，并逐步開設了一些雙語教學課程;但距離全英語授課仍有一定距離和困難。只有充分認識到留學生教學工作的重大意義，教師才能克服思想上的畏難情緒，發揮主觀能動性，投入更大的熱情和更多的精力實現對留學生的全英語授課。

《電力電子技術》全英語授課，對我校來講是一個新的教學領域和課題，也是對教師的一個新的能力要求;這是一種挑戰，同時也是一種機遇。提升教師自身素質是實現留學生《電力電子技術》全英語授課并保證教學質量的關鍵。為此，我校三管齊下：其一，從思想上讓教師深刻認識到，留學生全英語授課是國家利益需要、學校發展需要和個人成長需要的一個極好的結合點。教師應抓住這個難得的機會，努力糅合自己的專業知識平臺和課程教學需要，提高英語表達能力，躍過“語言”這個門檻，使得自己的信息來源和知識視野更加寬廣，從而取得更大的教學成果和科研成就。其二，從組織上加強教師公共英語和專業英語的學習。例如，派送教師出國進行為期半年或一年時間的進修，分期分批安排青年教師參加由外教授課的各種英語培訓，要求教師觀摩教學示范課等。其三，從制度上保證教師全英語授課的積極性。例如，按照給國內學生的授課課時乘以系數2.5來計算教學工作量等。

三、做好備課工作

眾所周知，要想上好一門課，首先是要備好課。備課有兩種類型：一種是針對全課程內容而言的整體性備課，另一種是每次課（大學中通常是將連續的兩節課作為一次課）的課前備課。

1.整體性備課

整體性備課是對《電力電子技術》的全面準備，是教師能否講好這門課程的最關鍵一步。只有對《電力電子技術》有了整體上的把握，對教學內容已經做到了圓熟貫通，才能在具體講授每次課時有一個全局的高度、有一種俯視的自信，才能清晰流暢、舉重若輕地講授課程，猶如庖丁解牛、游刃有余。

在整體性備課中，關鍵是要弄清楚五個基本問題，并完成好六項準備工作。五個基本問題是指：（1）《電力電子技術》的主體框架、基本內容、各部分內容之間的邏輯關系，以及貫穿全課程的關鍵線索是什么？（2）《電力電子技術》的教學目標是什么？也就是說，學了這門課程以后，留學生能夠做到些什么？（3）《電力電子技術》的歷史、現狀和發展方向是什么？（4）《電力電子技術》在整個教學計劃中的地位和作用是什么？（5）《電力電子技術》的主要內容應通過怎樣的教學步驟和教學方法傳授給留學生？應該做好的六項準備工作分別為：（1）認真研讀《電力電子技術》教學大綱;（2）認真選擇、研讀教材及參考書;（3）認真研讀《電力電子技術》的前修課和后續課的教材;（4）自己動手做教材中的全部練習題及思考題;（5）了解留學生;（6）撰寫一份《電力電子技術》教學安排表，并在課前發放給每個留學生。其中，最要緊的是了解留學生。

了解留學生的語言能力、文化特點、知識結構、就業去向等信息是順利開展《電力電子技術》教學的前提與基礎。比如，我們了解到：（1）英語是巴基斯坦的官方語言，從小學起所有教科書均為英文版，所以留學生的英語聽、讀、寫的水平普遍較高，但他們的口語發音與我們中國教師所熟悉的“美式英語”、“英式英語”有所不同，清輔音“t”“k”“p”通常讀成濁輔音“d”“g”“b”等。熟悉并適應留學生的口語發音特點，就能逐漸減少與他們交流的語言障礙。（2）不同于國內學生，由于從小受英美文化的影響，巴基斯坦留學生在上課時很喜歡就不懂的或感興趣的問題隨時提問、自由討論，課堂氣氛非常活躍。對于已經習慣了國內學生內斂特點的教師而言，如何在不傷害留學生學習積極性的同時，有效保持課堂秩序并保證教學進度就是一個值得關注的問題。（3）作為發展中國家，巴基斯坦的經濟較為落后，教育普及程度低于中國，加上留學生又來自不同地區，家庭條件各異，受教育程度參差不齊。因此，教師不僅要注意留學生之間的知識結構差異，還要留心他們同國內學生在授課內容多少及難易方面的問題。在選擇教材和授課內容時，我們主要是以Denis Fewson教授的Introduction to Power Electronics為藍本，并糅合了Ned Mohan教授的First Course on Power Electronics and Drives的部分內容;在講授順序上，我們是先把開關器件看成為理想開關，并先學習DC/DC變流電路、基于PWM控制技術的DC/AC變流電路，再逐漸過渡到開關器件的開關特性、基于相位控制技術的AC/DC變流電路等教學內容。（4）現階段招收的巴基斯坦留學生回國后基本上都是去發電廠工作，因此，從新能源發電角度楔入，在授課時我們重點講授基于PWM控制方式的變流電路，對基于相位控制方式的變流電路僅以AC/DC變流電路為例進行了簡單介紹。

2.每次課的課前備課

整體性備課是非常重要的，但課還得一次一次地講。事實上，只有每一次課都講好了，整體性的把握才能落到實處。因此，在每一次講課之前也要備好課，具體來說：（1）要根據《電力電子技術》教學安排表明確每次課所講授內容的大題目，確立教學目的，選擇具體內容及講授重點;（2）根據教學的具體內容確定教學模式，例如，課堂講授、實驗或討論等;（3）要把選定的教學內容組織成一次講授式或議論式或談話式的文稿，應服從并服務于主題，把各部分內容按起始段、中間段到結尾段的順序安排組織好;（4）選擇合適的教學方法和教學手段;（5）寫出一份教案，準備在課堂中使用。其中，教案是做好每次課的課前備課工作的最為核心之處。比如，根據巴基斯坦留學生的特點，我們預先設想留學生在上課時的反應、容易提出的問題、可能出現的困難等，在教案中寫下應對之策。

四、運用好案例教學法

教學方法是多種多樣的，包括講授法、談話法、討論法、直觀教學法、準直觀法、邊講邊練法、單元教學法、發現教學法、程序教學法、案例教學法、暗示教學法等[3]，上述方法都有它們各自的優勢和不足，適用于不同的場合，因此，不應盲目肯定或否定一種方法，而應結合教學模式、教學手段和教學設備加以綜合使用。

對于《電力電子技術》這門課程而言，筆者非常信賴案例教學法――通過精心選擇Randall Shaffer教授在Fundamentals of Power Electronics with MATLAB”一書中的例題，向留學生演示Matlab/Simulink模型搭建與仿真分析，從而傳授他們點石成金的“金手指”，實現“授之以魚，不如授之以漁”的目的。比如，在講授基本斬波電路的相關內容時，筆者以Buck電路為例，對其小信號建模方法進行了介紹，并用Matlab/Simulink進行了對比仿真分析。由于電路拓撲簡單（開關器件的通斷只衍生出兩個線性子電路拓撲），涵蓋內容卻豐富（涉及電路分析、偏微分運算、狀態方程求解，傳遞函數與控制框圖表示等），因此，一方面留學生能夠輕松掌握對于變流電路這類因含有開關器件而呈現出非線性的電路的建模方法，另一方面，也讓留學生明白了整個大學階段所學的各門課程其實是相互關聯的，共同服務于解決問題的需要。

五、結語

現階段，留學生教育在我國日益受到政府和高校的重視。我校從2009年開始招收電氣工程及其自動化專業的巴基斯坦留學生。由于課程難，內容多，課時少，所以給留學生上好《電力電子技術》并非易事。筆者從思想上高度重視，并提升教師自身素質;做好備課工作;運用好案例教學法三個方面談了自己給留學生講授《電力電子技術》的認識和體會，希望能起到拋磚引玉的作用。

【參考文獻】

[1]張民選， 黃復生， 閆溫樂.大學的收益：留學生教育中的經濟學意義[J].教育研究， 2008， 4： 22-29.

[2]王兆安， 黃俊.電力電子技術（第4版）[M].北京： 機械工業出版社， 2000.

[3]龔紹文.大學青年教師教學入門――大學施教學初步[M].北京： 北京理工大學出版社， 2006.

篇（10）

作者簡介：湯賜（1978-），男，湖南湘潭人，長沙理工大學電氣與信息工程學院，講師。（湖南 長沙 410114）

中圖分類號：G642 文獻標識碼：A 文章編號：1007-0079（2013）07-0070-03

電力電子技術是使用電力電子器件對電能進行變換和控制的技術，其應用范圍非常廣泛，涉及一般工業、交通運輸、電力系統、通信網絡、計算機、新能源發電等，因而“電力電子技術”已成為本科教學階段的專業基礎課程，地位十分重要。然而由于課程難、內容多、課時少，所以上好“電力電子技術”是一件具有挑戰性的工作。

評判“電力電子技術”課上得是否好，至少應關注它有無具備以下7個方面的特征：[1]內容豐富、概念明確、重點突出、脈絡清晰、語言生動、板書精當和學時準確（不拖堂、不早退）；其中第一、二點主要取決于授課教師的學術水平，而后面五點則與教師傳授、幫促方面的基本功有關。目前，大學新進教師普遍為高學歷人才，在學術上有著一定深度和廣度，但在傳授和幫促的基本功方面還顯得有些薄弱。

作為大學新進教師中一員，筆者通過多聽有豐富教學經驗的老師授課，向他們請教，并拜讀北京理工大學龔紹文教授所著《大學青年教師教學入門：大學施教學初步》，[1]對如何上好“電力電子技術”有了一些初步認識，概括起來，主要是注意四個方面的問題：做好整體性備課工作、做好每次課的課前備課工作、重視第一堂課以及掌握并運用好教學基本原則。

一、做好整體性備課工作

眾所周知，要想上好一門課，首先是要備好課。備課有兩種類型：[1]一種是針對全課程內容而言的整體性備課，另一種是每次課（大學中通常是將連續的兩節課作為一次課）的課前備課。

整體性備課是對“電力電子技術”的全面準備，是教師能否講好這門課程的最關鍵的一步。只有對“電力電子技術”有了整體上的把握，對教學內容已經做到了融會貫通，才能在具體講授每次課時有一個全局的高度、有一種俯視的自信，才能清晰流暢、舉重若輕地講授課程，猶如庖丁解牛，游刃有余。在整體性備課時，關鍵是要弄清楚5個基本問題，并完成好6件準備工作。

1.5個基本問題

（1）“電力電子技術”的主體框架，基本內容、各部分內容之間的邏輯關系，以及貫穿全課程的關鍵線索是什么？這個問題是從整體上把握“電力電子技術”的首要問題，直接挑戰教師對所授內容的理解深度和運用程度。

“電力電子技術”主要由三大部分組成：[2]電力電子器件；AC/DC、DC/DC、AC/AC、DC/AC四大類基本變流電路以及由它們組合而成的組合變流電路；對各種變流電路都適用的PWM控制技術和軟開關技術。其中，各種變流電路及其控制技術的學習和掌握是本課程的主體。變流電路種類繁多，突出帶有共性的分析方法對于理解各種電路的工作原理具有十分重要的作用。例如，通斷型電力電子器件的存在，使得四大類變流電路及其他們的組合變流電路呈現出非線性特性；但當電路中各通斷型電力電子器件的通斷狀態確定后，整個變流電路又可以根據線性電路的基本理論進行分析。相位控制和脈沖寬度調制（PWM）則是分別針對半控型器件和全控型器件組成的電路拓撲的兩種控制技術。而所選用的通斷型電力電子器件的類型（即不可控型、半控型、全控型）則是將各種變流電路及其控制技術（對不可控型器件構成的電路不存在控制問題）構成一個有機整體的關鍵線索。

（2）“電力電子技術”的教學目標是什么？也就是說，學了這門課程以后，學生能夠做到些什么？為了從宏觀上控制大學的教學質量，教育部對主要的基礎性、專業基礎性課程都制定了相應的“課程教學基本要求”，一般涉及兩個方面的內容：一個方面是規定了一門課程必須包含的知識點和基本技能；另一個方面是學生對這些知識和技能應該掌握的程度層次，例如，識記、了解、理解、應用（可進一步細化為簡單應用、分析、綜合和評價等）。

通過對“電力電子技術”的學習，學生熟悉并掌握晶閘管、門極可關斷晶閘管（GTO）、電力雙極型晶體管（BJT）、電力場效應晶體管（Power MOSFET）和絕緣柵極雙極型晶體管（IGBT）等電力電子器件的工作原理、開關特性和電氣參數；熟悉并掌握單相、三相整流電路和有源逆變電路的基本原理、波形分析，以及各種性質的負載對電路工作性能的影響；掌握直流斬波電路的工作原理、電路結構、換相方法及參數計算；掌握交流調壓電路的電路結構、換相方法、波形分析和參數計算，了解交-交變頻電路的基本原理；掌握逆變電路，特別是PWM型逆變電路的工作原理、控制方法、波形分析；了解軟開關技術的基本概念；了解電力電子技術的發展方向。

（3）“電力電子技術”的歷史、現狀和發展方向是什么？了解歷史，分析現狀，是為了更好地預測未來。所謂“了解歷史”，首先，要清楚所授課程的發展經歷了幾個階段；其次，應知道每個階段的標志性事件、代表性人物和重要結果；最后，對某些重要結果在歷史上的獲得過程也需有所涉獵，從而有助于利用歷史所蘊含的科學精神、研究方法和思想啟迪，創造性地挖掘新方法、新技術。[1]而在分析現狀時，不但要聚焦本校、兄弟院校、國外高校對本課程在教學內容、教學模式、教學方法和教學手段等方面的情況，還應關注本課程所屬學科的最新科研進展。

由于電力電子器件的發展對電力電子技術的發展起著決定性的作用，因此，電力電子技術的發展史是以電力電子器件的發展史為綱的。

使用電子管、水銀整流器的時期屬于電力電子技術的史前期或黎明期。在這一時期，各種整流電路、逆變電路和周波變流電路的理論已經發展成熟并廣為應用。1957年美國通用電氣公司研制出第一個晶閘管標志著電力電子技術的正式誕生；隨著晶閘管及晶閘管變流技術的發展，電力電子技術的概念和基礎得以逐漸確立。由于晶閘管是通過對門極的控制能夠使其導通而不能使其關斷的器件（即半控型器件），因而所采用的控制方式主要是相位控制，其關斷通常需要依靠電網電壓等外部條件來實現，實際應用時受到很大的局限。20世紀70年代后期，以GTO、BJT和Power MOSFET為代表的全控型器件迅速發展，把電力電子技術推進到一個新的發展階段。與晶閘管電路的相位控制方式相對應，采用全控型器件電路的主要控制方式為PWM。PWM方式不僅在逆變、斬波、整流、變頻及交流電力控制中均可應用，而且使得電路的控制性能大為改善，因而對電力電子技術的發展產生了極為深遠的影響。在20世紀80年代后期，以IGBT為代表的復合型器件異軍突起。由于綜合了MOSFET驅動功率小、開關速度快和BJT通態壓降小、載流能力大的優點，因此，IGBT成為了現代電力電子技術的主導器件。同IGBT相類似的，還有復合了MOSFET和GTO優良性能的MOS控制晶閘管（MCT）和集成門極換流晶閘管（IGCT）。目前，把驅動、控制、保護電路和功率器件集成在一起，構成功率集成電路（PIC）成為了電力電子技術發展的一個重要方向。

（4）“電力電子技術”在整個教學計劃中的地位和作用是什么？整個大學四年的教學過程是一個系統工程，而具體到某一門課程則只屬于它的一個局部，因此，各門課程的教學不能孤立地進行，而必須與其他課程相互配合，特別是要關注前修課和后續課。

“電力電子技術”是一門技術基礎課，在學習它之前，學生應學過“電路”和“電子技術基礎”，并已能熟練使用示波器等電子儀器；而“電力拖動自動控制系統”則是該課程的后續課之一。

（5）“電力電子技術”的主要內容應通過怎樣的教學步驟和教學方法傳授給學生？設計一個合理的教學步驟或教學過程，并采用科學的教學方法幫助和鼓勵學生達到教學目標是整體性備課的最后一個基本問題。

一般來講，教學過程可分為三步走：首先，是把“電力電子技術”的教學目標具體化、明確化，并通過教學內容這一載體反映出來。然后，采用各種行之有效的教學方法，幫助和鼓勵學生通過自主學習來達到課程教學目標，所謂“授之魚，不如授之以漁”。比如，可以幫助和鼓勵學生自己運用Matlab/Simulink搭建簡單的變流電路拓撲，[3]驗證相位控制方式和PWM方式；幫助和鼓勵學生使用Matlab/Simulink中自帶的仿真模型，并善于利用Google搜索網絡資源；最后，就是要合理評價學生的進步。

教學方法是多種多樣的，包括講授法、談話法、討論法、直觀教學法、準直觀法、邊講邊練法、單元教學法、發現教學法、程序教學法、案例教學法、暗示教學法等，[1]上述方法都有它們各自的優勢和不足，適用于不同的場合，因此，不應盲目肯定或否定一種方法，而應結合教學模式、教學手段和教學設備加以綜合使用。對于“電力電子技術”這門課程而言，筆者非常信賴案例教學法――通過演示Matlab/Simulink模型搭建與仿真分析來傳授學生點石成金的“金手指”。

2.6件準備工作

有了對上述5個基本問題的認識后，接下來就應該做好以下6件準備工作了：認真研讀“電力電子技術”教學基本要求和教學大綱；認真選擇、研讀教材及參考書；認真研讀“電力電子技術”的前修課和后續課的教材；自己動手做過教材中的全部練習題及思考題；了解學生；撰寫一份“電力電子技術”教學安排表，并在課前發放給每個學生。其中，最要緊的是研讀教材、做好習題和了解學生。

所謂“研讀”，是指通過仔細的、反復的、研究式的將選定的《電力電子技術》教材讀上很多遍，從而把教材中的重點和難點部分完全吃透，即要讀到不會被人就教材中的內容問倒、讀到可以脈絡清晰、有理有據地用自己的語言來闡述教材中的重點和難點內容。

西安交通大學王兆安教授和黃俊教授主編的《電力電子技術》（第4版），[2]每章均提供有習題及思考題。這些習題及思考題都是精心安排的，與正文相互呼應、相互配合，有助于學生對教材內容的理解和能力的培養。然而學生在做題的過程中又最容易出現問題，也最需要教師的幫助和指導，因此，教師必須事先親自動手做一遍，做到對所有習題都心中有數，這樣才能使學生通過“帶著問題自學”、“向教師尋求答疑釋惑”的過程獲得“豁然開朗”的明悟。

所謂了解學生，首先，是要了解學生當前的知識基礎，因為一切新的知識都是在已有知識平臺的基礎上增加的。其次，是要了解學生的能力狀況、所學專業、就業去向等信息，以便決定“電力電子技術”對本屆學生的講法，如何運用啟發式教學原則以及如何與學生的專業、就業相結合。

只有在弄清楚5個基本問題并做好6件準備工作后，整體性備課才能算大致完成，所獲得的一個重要結果就是寫出一份“‘電力電子技術’教學安排表”；據此，實現每次課的課前備課，即寫出一份針對每次課的教案，從而給學生具體上好每一次課。

二、做好每一次課的課前備課工作

整體性備課是非常重要的，但課還得一次課一次課地講。事實上，只有每一次課都講好了，整體性的把握才能落到實處，因此，在每一次講課之前也要備好課，具體來說：要根據“電力電子技術”教學安排表明確每次課所講授內容的大題目，確立教學目的，選擇具體內容及講授重點；根據教學的具體內容確定教學模式，例如，課堂講授、實驗或討論等；要把選定的教學內容組織成一次講授式或議論式或談話式的文稿，應服從并服務于主題，把各部分內容按起始段、中間段到結尾段的順序安排組織好；選擇合適的教學方法和教學手段；寫出一份教案來，準備在課堂中使用。其中，教案是做好每次課的課前備課工作的最為核心之處。

一般來說，一次“電力電子技術”課的教案由兩大部分組成：概述和教學進程。概述主要用于闡釋教師對本次課的基本認識和實施教學的指導思想，涉及授課對象及其特點（重點是學生的專業特色、就業去向、已有的知識基礎和學習能力）、題目或主題、教學目的、重點和難點、講授方法和教學手段等。[4]教學進程則負責具體組織教學步驟，用以落實概述中的基本分析和指導思想，通常按授課時序寫明每個教學段落的教學要求、教學內容、表達方式和時間分配等細節。

三、重視第一堂課

俗話說，良好的開端是成功的一半！第一堂課講得好不好對整個“電力電子技術”課程能否順利進行是至關重要的。如果學生對第一堂課的印象好，為以后的講課就創造了良好條件；相反，如果第一堂課準備不足，給學生的印象不好，以后就要花上好幾倍的工夫才能挽回。因此，教師首先要從思想上高度重視第一堂課。

那么，第一堂課怎樣才算成功呢？“興趣是最好的老師”，筆者認為，第一堂課應努力使學生產生三個興趣：讓學生對教師產生興趣；讓學生對電氣工程學科產生興趣；讓學生對學習“電力電子技術”課程產生興趣。為此，教師須明確教學目的，并完美演繹“三個介紹”。

1.明確教學目的

“電力電子技術”第一堂課通常為緒論課。考慮到大學生都有一定的自學能力，即表現為對具體問題的理解以及數學演繹能力，但從課程整體內容上把握實質問題的能力還較弱，因此，第一堂課的教學目的旨在把學生的注意力抓過來，免得課程一開頭就使學生在沒有任何思想準備的情況下盲目陷入到具體問題的思考之中。通過對一些教學內容，如“電力電子技術”課程及電力電子技術的地位與作用是什么，什么是電力電子技術，它的發展經歷了哪些階段，目前主要應用在哪些領域等具體教學內容的初步說明，使學生對電力電子技術有一個宏觀意義上的了解。在進行課堂講授時，要重點分析“電力電子技術”課程及電力電子技術的地位與作用；闡述電力電子技術與電子學、電氣工程、控制理論三者的關系；并結合授課對象所學專業的特點及需要，介紹電力電子技術目前主要應用的領域。

2.教師的自我介紹

對于任何一門新開課，簡短的自我介紹是師生間建立起相互了解的第一步。教師良好的精神風貌、對本學科知識孜孜以求的精神以及求學、工作、生活中面對困難、挫折的勇氣都會深深地感染學生，使對未來還多少感到迷茫的他們多一份信心，少一些顧慮。因此，教師在進行自我介紹時，需注意以下幾個方面：第一，內容應盡量貼近電氣工程學科的發展或“電力電子技術”課程的學習。例如，筆者通過自己本科階段學習自動化專業、碩士研究生階段從事電機與電器專業、博士研究生階段畢業于電力電子與電力傳動專業的求學歷程介紹，為后續分析“電力電子技術”課程及電力電子技術的地位與作用埋下伏筆。第二，用語準確、規范、生動，有著自己鮮明或獨特的語言風格和表達特點。第三，要把自己的學科造詣、科研成就適度的介紹給學生，使學生對教師產生信任感和敬佩感。

3.電氣工程學科的介紹

電氣工程是研究電磁現象、規律及應用的學科，下設5個二級學科，分別為電機與電器、電力系統及其自動化、高電壓與絕緣技術、電力電子與電力傳動和電工理論與新技術。

作為現代科技領域中的核心學科之一，以及當今高新技術領域中不可或缺的關鍵學科，電氣工程的教育和科研不僅在我國，而且在發達國家的大學中也一直占據著十分重要的地位。通過“電路原理”、“電路實驗”、“模擬電子技術”、“數字電子技術”、“電子技術實驗”、“自動控制原理”、“微機原理與接口技術”等基礎必修課，認識實習、電子實習、金工實習等基礎實踐環節，“工程電磁場”、“電機學”、“電力電子技術”、“電氣控制與PLC技術”、“電力系統穩態分析”、“電力系統暫態分析”、“發電廠的電氣部分”、“電力系統繼電保護”、“電力系統自動裝置”、“高電壓與絕緣技術”、“電力系統微機繼電保護”等專業必修課，“單片機原理及應用”、“控制系統仿真”、“嵌入式系統及應用”、“自動化儀表與過程控制”、“虛擬儀器”、“電力工程概論”、“電能質量分析與控制”、“新能源發電技術”、“配電自動化”、“絕緣在線檢測技術”、“電力系統過電壓”、“電力系統調度運行與控制”、“電力系統市場營銷”、“電力系統自動化”等專業選修課，“電子技術課程設計”、“高電壓與絕緣技術課程設計”、“發電廠的電氣部分課程設計”、“電力系統分析課程設計”、“電力系統繼電保護課程設計”、“變電站微機監控實訓”、“生產實習”、“畢業實習”、“畢業設計（論文）”等專業實踐環節的學習和培訓，培養有關電能生產、傳輸直至使用的全過程中，各種電氣設備和系統的設計、制造、運行、測量和控制等方面的高層次科學研究、工程技術與管理專門人才和高等學校師資。

由于電氣工程研究范圍廣泛，應用前景樂觀，加上在人才培養模式上突出了寬口徑、復合型，因此，該專業的畢業生在就業時呈現出“點多、面寬、適應性強”等特點。一般來說，從電氣工程專業順利畢業后能夠在系統運行、自動控制、電力電子技術、信息處理、試驗技術、研制開發、經濟管理以及電子與計算機技術應用等領域擔任重要工作，也能到各級發電廠、供電局、電網調度所、各類大中型企業從事電力設計、建設、調試、生產、運行、管理、市場運營、科技開發和技術培訓等工作，或從事電氣設備的維護、檢修、安裝和調試等方面的工作。

通過對電氣工程學科的介紹，一方面讓學生產生能有幸從事電氣工程學習的自豪感，并形成正確的學習觀，明確學習目的；另一方面也有助于引出“電力電子技術”課程及電力電子技術的地位與作用的學習內容。

4.“電力電子技術”學習方法的介紹

對于學生而言，他們最關心的是即將要開始學習的這門課程到底要學些什么，學完了以后有什么用，難不難學，該怎樣學等，因此，教師在第一堂課上，應結合自己的學習經歷和科研體會，向學生介紹“電力電子技術”的學習方法。例如，筆者通過介紹自己如何運用電力電子技術提高電能質量的科研經歷，鼓勵學生自己運用Matlab/Simulink搭建簡單的變流電路拓撲，驗證相位控制方式和PWM方式；鼓勵學生使用Matlab/Simulink中自帶的仿真模型；將適合學生自主學習和探究學習的網絡資源介紹給他們，以期達到“授之漁”的目的。

四、掌握并運用好教學基本原則

首先，要建立一個指導思想，就是“教完全是為了學”，即明確教學效果和學生的收獲才是“電力電子技術”教學研究的出發點和落腳點。

其次，應確立啟發式教學的原則。所謂啟發式教學是指在教學活動中學生對于知識的獲得不是被動地由教師灌入而來的，而是在教師的啟發、引導下，通過自己的思考、推理或聯想而來的。這種教學方式保證了學生是教學活動的主體，教師是教學活動的主導，有利于發揮二者的積極性。那么，每一堂課怎樣實施啟發式教學呢？是不是在講述一個問題時，只有向學生不斷提問才算是啟發式教學呢？其實不然。

在講述一個問題時，只要教師抓住了問題的本質，或通過剖析提煉出某類問題的共性，并深刻地闡明了它，在解決問題的講述中體現了解決此類問題的一般方法和特殊技巧，那么對學生就會有啟發作用，因而也就屬于啟發式教學。[1]例如，在講授基本斬波電路的相關內容時，筆者以Buck電路為例，對其小信號建模方法進行了介紹。由于電路拓撲簡單（開關器件的通斷只衍生出兩個線性子電路拓撲），涵蓋內容卻豐富（涉及電路分析、偏微分運算、狀態方程求解，傳遞函數與控制框圖表示等），因此，一方面學生能夠輕松掌握對于變流電路這類因含有開關器件而呈現出非線性的電路的建模方法，另一方面，也讓學生明白了整個大學階段所學的各門課程其實是相互關聯的，共同服務于解決問題的需要。

最后，需強調師生互動，發揮教師“教”與學生“學”的積極性。師生之間的互動有兩種表現形式：一種是顯性的，一種是隱形的。前者有明顯的身體動作方面的互動；后者則體現為思維上、眼神上的互動，尤其是思維上的互動。要想在課堂上與學生有思維上的互動，教師要努力做到讓學生的腦子里始終帶有問題，引導學生自己去發現解決問題的方法，使之有成就感，教師再適時地給予肯定，讓學生的學習積極性高漲起來。

五、結束語

由于課程難，內容多，課時少，所以對于大學新進教師來說，上好“電力電子技術”并非易事。筆者從做好整體性備課工作、做好每次課的課前備課工作、重視第一課堂以及掌握并運用教學的基本原則4個方面談了談自己講授《電力電子技術》的認識和體會。

參考文獻：

[1]龔紹文.大學青年教師教學入門――大學施教學初步[M].北京：北京理工大學出版社，2006.