电力拖动基础课程实验教学实践浅析

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摘要：针对电力拖动基础的课程特点和教学任务要求，开展了基于ＭＡＴＬＡＢ的电力拖动基础课程实践教学研究，重点围绕交直流电力拖动系统的起动、调速和制动的仿真建模实践教学进行探讨，并以“直流电动机调压调速仿真研究”实验为例对自主实验研究进行了说明。教学实践表明，仿真实验能够加深学生对理论知识的理解、提高学习效果并培养学生自主探索问题的能力。

关键词：ＭＡＴＬＡＢ；电力拖动基础；仿真建模；实践教学

电力拖动基础是电气工程及其自动化专业重要的专业基础课，主要包括直流电力拖动系统、交流电力拖动系统以及电力拖动系统过渡过程等多方面内容，要求学生能够熟练掌握和了解电力拖动系统的起动、调速和制动等方法的理论分析、计算和控制线路设计等知识，整体内容抽象且具有较强的理论性，学生不易理解。因此，为了提高学生对电力拖动基础课程的理论分析能力，帮助学生理解和掌握课程理论知识，克服实验室硬件条件不足的问题，引入基于ＭＡＴＬＡＢ的电力拖动基础课程实践教学。此外，该种形式的实践教学，要求学生课下进行自主性和探索性学习，能够进一步培养学生的科学研究能力和水平。为此，很多理论课程特别是工程学科将ＭＡＴＬＡＢ引入到课程实践教学中。文献［１］针对现代控制理论采用基于ＭＡＴＬＡＢ的实验教学进行了研究，给出了现代控制系统中６个教学仿真实验的实验目的、实验原理和实验步骤，获得了较好的实验效果。文献［２］针对基于ＭＡＴＬＡＢ的数字信号处理课程取样定理实验教学进行了研究，由于ＭＡＴＬＡＢ具有高效的数值计算以及图形处理等功能，通过对其进行编程和仿真，取得了满意的授课效果。文献［３］针对电子类课程采用ＭＡＴＬＡＢ实验教学与实践进行了研究，指出通过该仿真软件开展实验教学，能够节约教学成本，同时获得较好的实验效果。文献［４］针对ＭＡＴＬＡＢ软件用于定积分实验进行了设计，有助于学生理解定积分概念和几何意义。文献［５］针对Ｍａｔｌａｂ和Ｌａｂｖｉｅｗ软件用于电力拖动虚实结合实验系统设计进行了探讨，该方法有助于提升学生的工程设计与开发能力。此外，文献［６－７］针对ＭＡＴＬＡＢ用于其他课程进行了分析与研究，均取得了较好的实验效果。

１制订课堂教学目标

根据电力拖动基础课程总体培养目标，并结合本次课堂实践教学任务，制订合适的课堂教学目标。合适的课堂教学目标是课堂教学的总输入，课前准备、课堂组织实施以及课堂效果评估与讲评均是围绕其开展合作的，要求任课教师必须清晰认识、了解和掌握本课程的培养目标及每个章节所需要达到的教学效果。以“他励直流电动机调压调速”实验为实践教学设计为例，该实践教学课程要求学生能够理解和掌握他励直流电动机调压调速的理论分析、计算以及简单控制线路设计等知识点。为此，教师可以结合实际工业生产中直流电动机调压调速的实例，要求学生对其调速原理进行理论分析、仿真研究以及设计简单的控制线路。

２制订课堂实施方案

针对“他励直流电动机调压调速”实践教学的教学目标，并根据具体的教学要求，制订合理的课堂实施方案。剖析“他励直流电动机调压调速”实践教学的教学目标：要求学生能够理解和掌握他励直流电动机调压调速的理论分析、计算以及简单的控制线路设计等知识点。为此，课堂实施可以划分为以下几方面。第一，理论分析。理论分析主要利用直流电动机的机械特性方程分析电动机调速时电气参数的变化。例如，当电动机负载为恒转矩且进行降速调速时，根据直流电力拖动系统稳定运行的条件可知，此时最简单的处理方式是新的机械特性曲线与负载转矩曲线在新的速度稳定点有交点，如图１所示。而改变直流电动机机械特性曲线的方式有电枢回路串联电阻、降低电枢供电电压以及改变磁通，根据直流电动机实际运行工况和应用对象，选择一种合适的直流电动机降速调速方式。图１定子回路串联电阻调速方法Ｆｉｇ