电力与电子技术
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电力与电子技术范文第1篇
中图分类号：TM92 文献标识码：A 文章编号：1007-3973(2011)010-042-02
1、引言
电力电子技术是一个新兴的领域，它将电子技术应用到电力领域，将强电和弱电结合控制。从电力电子技术问世至今，在各行各业都有广泛的应用，尤其在工业上发挥着重要的作用。在工业方面，电力电子技术主要应用在电力牵引、电机驱动和先进装备制造业等。在电力电子技术的基础上实现的大功率变流器及其控制系统，大功率高精度可程控交、直流电源系统，高精度数控机床的驱动和控制系统，这些技术不但提高了工业制造精度和效率。更重要的是有效地降低了能耗，实现绿色工业。
2、电力电子技术的发展历史
从1958年美国通用公司研制出世界第一个工业用普通晶闸管开始，电能的变换和控制就开始了从旋转的变流机组和静止的离子变流器进入由功率半导体器件构成的变流器时代。虽然早在20世纪初就已经出现在了可以控制电流的真空管和水银整流器，但电力电子技术真正得到飞速发展并被广泛应用，还是在硅整流器件诞生之后。硅整流器件包括从半控型晶闸管(SCR)到全控型的门极可关断晶闸管(GTO)、电力双极型晶体管(BJT)和电力场效应晶体管(Power-MOS．FET)・随着硅整流器件的发展，电力电子器件的控制能力和开关速度得到了提高，而电力电子技术的发展也相应先后经历了整流器时代、逆变器时代和变频器时代。
3、电力电子节能技术的典型应用
3.1变频调速系统 变频器是利用电力半导体器件的通断作用将工频电源变换为另一频率的电能控制装置，能实现对交流异步电机的软起动、变频调速、提高运转精度、改变功率因数、过流／过压／过载保护等功能。变频器的功能很多，比如其优化电机运行，全世界中用电量有60％左右是通过电动机来消耗的，因此变频器在提高电动机的电能利用率上有很大的作用。根据全球著名变频器生产企业ABB的测算，单单该集团全球范围内已经生产并安装的变频器每年就能够节省1150亿千瓦时电力，相应减少9700万吨二氧化碳排放，这已经超过芬兰一年的二氧化碳排放量。 在一般的工业领域，通常场合下的电机调速均采用电力电子技术与电力传动技术，目前该技术已经比较成熟。在异步电动机运行时，需要同步进行调压和调频使电机在获得良好的运行性能，同时保持控制的灵活性。目前主要通过交-直-交变频调速系统来实现这一目标。包括可控整流调压、方波(六脉波)逆变调频和不控整流器整流、脉宽调制逆变器同时调压调频两种主要结构形式。但一些高压大功率应用(电力牵引，中高压高性能电机驱动等)场合，依然是这一领域的技术制高点，仍在进行不断的研究。 据最新资料统计。在美国大约有8％的发电量消耗与照明负载有关，约50％－60％的发电量用于电动机的驱动。近年来，由于美国应用高度发展的电力电子变频技术对白炽灯和各种电机进行改造，使电能节约15％－25％左右，在日本，由于广泛使用变频技术，使得目前单位国民总值平均能耗居世界最低的情况下，又再把全国发电量的10％节约下来。
3.2高频开关电源技术 电气产品的体积、重量与供电频率的平方根成反比，所以当我们把频率从50Hz提升到200Hz时，用电设备的体积重量大体下降至原来的5％-10％，基于这个原理，对传统行业的电镀、电加工、充电等各种电源进行改造，不仅其主要材料可以节约90％或者更高，还可节电30％或者更多。 目前，高频小型化的开关电源及其技术已成为现代通信供电系统的主流，传统的相控式稳压电源已逐步被高频开关电源所取代，高频开关电源通过MOSFET或IGBT在高频下工作，其开关频率一般在50Hz-100Hz之间，以实现高效率的小型化。
3.3新型静止无功发生器(ASVG) 变压器和交流异步电动机等都属于感性负载，这些设备在运行时不仅消耗有功功率，而且还消耗无功功率。因此无功电源与有功电源一样，是保证电能不可缺少的部分。随着电力电子技术的进一步发展，逐步出现在了应用变流技术进行动态无功补偿的静止补偿器。它是通过将自换相桥梁式电路直接并联到电网上或者通过电抗器并联到电网上。ASVG根据直流侧采用电容和电感两种不同的储能元件，可以分为电压型和电流型两种，图1所示的原理图为电压型补偿器，如果将直流侧的电容器用电抗器代替，交流侧的串联电感用并联电容代替，则为电流型的ASVG。交流侧所接的电感L和电容C的作用分别为阻止高次谐波进入电网和吸收换相时产生的过电压。当逆变器脉冲宽度恒定时，调节逆变器输出电压及系统电压之间的夹角，就可以调节无功功率及逆变器直流侧电容电压Uc，同时调节夹角和逆变器脉宽，既可以保持Uc恒定的情况下，发出或吸改所需的无功功率。
4、我国电力电子技术应用于工业节能情况
我国电力电子行业起步较早，1957年美国发明了晶闸管，1962年我国就研制出自己的晶闸管，电力电子节能技术遍布工业制造、交通运输、电力系统、电子装置等各个领域，包括一大批轧机、无轨电车、电焊机、电镀和电解电源以及风机和水泵等机电设备，由于采用现代电力电子技术进行改造，其效率大大提高。电力电子技术已经渗透到日常生活的各个角落：上班乘坐的交流调速地铁；上下楼用的交流调速电梯；室内用的变频调速空调；照明用的高频振荡荧光灯；计算机用的开关电源和UPS．家用电炊具中的电磁炉等。这些新型设备大大提高了效率，降低了能耗。
5、结论
通过以上分析，可以看出电力电子技术能够实现工业上高效节能的目的，具有非常高的实用性，应用范围也相当广泛，在工业中很多领域已经开始发挥出重要的节能作用。随着电力电子技术的发展，其必将为绿色工业提供更好的指导和更强的动力，为节能减排创造更广阔的发展空间，从而造福全人类。
注释：
①唐政．浅谈电力电子技术发展与应用[J]中国科技博览,2010,30： 635．
②李泽元．21世纪的电力电子技术[J]电信技术．1999,11：1．3．
③林辉．异步电动机的软起动技术[J]I电机技术．2010,3：32-34．
④刘冬岩，韩直．电力电子技术与节能[J]．中国能源，1997,10： 43-44．
电力与电子技术范文第2篇
关键词:电力电子器件;晶闸管;技术创新;智能化
中图分类号:TN6文献标识码:A
自本世纪五十年代末第一只晶闸管问世以来,电力电子技术开始登上现代电气传动技术舞台,以此为基础开发的可控硅整流装置,是电气传动领域的一次革命,使电能的变换和控制从旋转变流机组和静止离子变流器进入由电力电子器件构成的变流器时代,这标志着电力电子的诞生。
进入70年代晶闸管开始形成由低电压小电流到高电压大电流的系列产品,普通晶闸管不能自关断的半控型器件,被称为第一代电力电子器件。
随着电力电子技术理论研究和制造工艺水平的不断提高,电力电子器件在容易和类型等方面得到了很大发展,是电力电子技术的又一次飞跃,先后研制出GTR.GTO,功率MOSFET等自关断全控型第二代电力电子器件。而以绝缘栅双极晶体管(IGBT)为代表的第三代电力电子器件,开始向大容易高频率、响应快、低损耗方向发展。
而进入90年代电力电子器件正朝着复台化、标准模块化、智能化、功率集成的方向发展,以此为基础形成一条以电力电子技术理论研究,器件开发研制,应用渗透性,在国际上电力电子技术是竞争最激烈的高新技术领域。
一、电力电子器发展回顾
整流管是电力电子器件中结构最简单,应用最广泛的一种器件。目前已形成普通型,快恢复型和肖特基型三大系列产品,电力整流管对改善各种电力电子电路的性能,降低电路损耗和提高电流使用效率等方面都具有非常重要的作用。
自1958年美国通用电气GE公司研制出第一个工业用普通晶闸管开始,其结构的改进和工艺的改革为新器件开发研制奠定了基础,在以后的十年间开发研制出双向、逆变、逆导、非对称晶闸管,至今晶闸管系列产品仍有较为广泛的市场。
70年代研制出GTR系列产品,其额定值已达1.8kV/0.8kA/2kHZ,0.6kV/0.003kA/100kHZ,它具有组成的电路灵活成熟,开关损耗小、开关时间短等特点,在中等容量、中等频率的电路中应用广泛,而作为高性能,大容量的第三代绝缘栅型双极性晶体管IGBT,因其具有电压型控制,输入阻抗大、驱动功率小,开关损耗低及工作频率高等特点,其有着广阔的发展前景。
而IGCT是最近发展起来的新型器件,它是在GTO基础上发展起来的器件,称为集成门极换流晶闸管,也有人称之为发射极关断晶闸管,它的瞬时开关频率可达20kHZ,关断时间为1μs,dildt 4kA/ms,du/dt10-20kV/ms,开关时间1000Hz。
二、电力电子器件发展趋势
进入90年代电力电子器件的研究和开发,已进入高频化,标准模块化,集成化和智能时代。高频化是今后电力电子技术创新的主导方向,而硬件结构的标准模块是器件发展的必然趋势,目前先进的模块,已经包括开关元件和与其反向并联的续流二极管在内及驱动保护电路多个单元,并都以标准化和生产出系列产品,并且可以在一致性与可靠性上达到极高的水平。
日本新电元公司的IPM智能化功率模块的主要特点是:
(一)其功率芯片采用的是开关速度高,驱动电流小的IGBT,且自带电流传感器,可以高效地检测出过电流和短路电流,给功率芯片以安全的保护。
(二)在内部配线上将电源电路和驱动电路的配线长度控制到最短,从而很好地解决了浪涌电压及噪声影响误动作等问题。
(三)自带可靠的安全保护措施,当故障发生时能及时关断功率器件并发出故障信号,对芯片实施双重保护,以保证其运行的可靠性。
三、电力电子技术创新
电力电子技术虽然它具有微电子技术的许多共同特征,如发展变化都非常迅速,渗透力和创新表现十分突出,生命力格外旺盛,处于阳光产业地位,并与其它学科相互融合和发展产生新的机遇,而电力电子技术还有其自身一些独具特色的地方,如高电压、大容量及控制功率范围大,因此技术的创新难度在于必须跨越高电压大功率这一关卡,及其技术的综合难度,如材料工业和制造工艺,而电力电子器件工作的可靠性是其极其重要的一个技术指标。为此电力电子技术的创新是与多种学科相互渗透并对各种工业领域有着极强的渗透性。
因此电力电子技术与国家的基础产业关系密切,并与国家发展的各项方针及产业政策相配台的要求在21世纪会显得越来越强烈。电力电子技术又称为能流技术,因此电力电子技术的发展与创新是21世纪可持续发展战略纲领的重要组成部分。
电力与电子技术范文第3篇
关键词：电力电子技术；教学改革；教学方法；实践教学
“电力电子技术”是对电力进行变换和控制的一门技术，相对于电气专业的其他学科来说，是一门比较活跃的学科。随着科学技术的进步，电力电子技术也得到了迅猛的发展。电力电子技术中不断涌现出许多新技术、新观点，使得其内容越来越丰富。如何在有限的学时内，更好地完成教学任务，使学生能够在今后的工作中应用到所学的知识，成了“电力电子技术”课程教师普遍面对的一个问题。因此对“电力电子技术”课程的教学内容、教学方法、教学手段和实验实践等进行全面的改革势在必行。
一、“电力电子技术”课程定位
“电力电子技术”是电气工程专业必修的专业基础课，是电力技术、电子技术和控制技术三个领域的工程技术科学，是一门利用开关器件对电能进行高效变换和控制的技术。该课程具有电路图多，波形图多，工程性强等特点。上至神舟飞船，下至家用电器等均有电力电子技术，因此其应用十分广泛。
二、“电力电子技术”教改理念
以现代教育思想为指导，以高素质师资团队为基础，以建设先进性、实用性的教材为前提，以适应工程实际需要为目标，以培养能力为主线，以交、直流传动为平台，以严格教学管理体制为保障，对教学内容、方法、手段和实验实践等进行改革的探讨与实践。
三、“电力电子技术”改革内容
1.课程内容改革
（1）大纲与教材。首先必须对教学大纲进行修订。2005年以来，对“电力电子技术”课程教学大纲进行多次修改，以满足社会对毕业生技术知识的需求。教材也是教学内容改革很重要的一环，从2007年开始选用《电力电子应用技术》教材至今已经使用6年，该教材虽好但也跟不上不断增加的新器件、新电路、新技术（如PWM控制技术）等内容，故教研室于2009年编写出版了《电力电子技术》教材。
（2）内容模块化。以工程应用为目标，筛选内容，构成模块化，即将课程划分为器件、AC/DC、DC/AC、DC/DC、AC/AC、工程应用（整流、变频等）和控制（相位与PWM）等7个模块，如图1所示；并且在器件模块中由单一讲授SCR而改为SCR、MOSFET、IGBT等三种器件，如图2所示。不是把所有器件逐一讲授，而以满、直流传动和整流电源需要为前提。
又如AC/DC模块以工程应用较多的单相全控桥和三相全控桥及双反星形大功率整流电路为重点，删减其他整流电路等内容。DC/AC模块以无源逆变（变频）PWM控制为重点，删减其他逆变电路等等。
（3）必修与选修内容。必修内容为整流与无源逆变，它是工程实践必备的知识，是最基本的内容，是教材的精髓；选修内容为已具备的知识，能读懂，通过自学就能学会的知识。如整流变参数计算，RC保护等知识，约占1/3时数。
2.方法改革
以教学效果为目标，以教学方法为手段，以工程实践为主线，进行教学方法的改革。讲授时以工程实际项目引入课题如格力变频空调、神州飞船整流罩、百米飞人博尔特金项链用的黄金怎么炼出来的等等实例，引导学生学习SCR整流和无源逆变等内容。激发兴趣，有时布置小问题，让学生查阅资料，第2次课启发学生回答，激发学生的学习兴趣，产生学习动力，使学生从不愿学转变为主动学。
在此基础上，教师用精练的语言、思路的清晰讲解新内容，居高临下地运用教师知识库中的“那一桶水”，把知识讲活，丰满知识“血肉”，展现在学生面前的不是一堆杂乱无章、分不清精髓的“死知识”，而是一个无比诱人的知识世界，把学生兴味盎然地一步一步引入知识的胜境。有设疑，有激颖，有答颖等，千姿百态的教学方法牢牢地吸引学生。
3.手段改革
手段上变“死教”为“活教”，废绝“满堂灌”。新方法既不是“黑板+粉笔”，也不是一律“PPT”课件的教学手段，而是依内容恰当地灵活的采用上述手段或复合式手段（黑板+粉笔+PPT），有时画龙点睛，有时融合知识、娓娓动听地讲故事，有时长于形象的比喻，有时运用直观教具或CAI课件。教师一个神色，一个比喻，一个手势，几乎胜过千言万语，各现异彩，使学生不知不觉中度过90分钟，课后回味无穷。运用好启发式，能更好地解决内容与时间的矛盾，知识数量和质量的矛盾。教学中教师不是背教材，不是说内容，不是解说员而是解惑、答疑传授员，学生主体老师主导。教活知识，求规律，给方法，打开学生学知识的闸门，把疑解得开，把感悟释放明白，用于实践，变知识为能力。
4.实践改革
实验、实践内容也有选修与必修之分。必修内容是必须学会的基本技能，动手能力，如三相桥整流与触发器调试、无源逆变的变频调速等内容。选修内容是综合、设计、创新等内容，如双反星形大功率整流柜安装，变频器安装，大学生电子设计竞赛中运动控制题目设计安装调试及课程设计中的内容等。这不仅解决课时与内容多的矛盾，又培养了学生基本技能和创新实践的能力。多实践、多练是学生掌握知识、学会技能、变知识为能力的有效捷径。
学校购买了新的“电力电子技术”实验装置，开放实验室。“自动化研究所”、“吉林省智能电力电子工程研究中心”等，都有大量学生参与关于整流电源和变频柜等工程实践。实验手段上增加了MATLAB电力电子仿真实验。
四、改革效果
通过几年改革实践，取得效果如下：学生学习本课程兴趣大增，考试平均成绩从70.4分提高到72.6分；动手能力、基本技能提高，学生通过竞争考核才能参加“研究所”、“智能研究中心”的工程项目，并给学生一定报酬；参与老师科研项目的学生增多，近三年来获得跑车运动控制项目东北地区一等奖3项，省级一等奖3项，其项目电源都是采用“电力电子技术”；三年来公开出版了《电力电子技术》教材一部，发表相关论文数篇，购买了新的实验设备，先后建设了实验室、自动化研究所、智能电力电子工程研究中心等3个实训校内基地；就业率提高，凡参与上述工程实践活动的学生百分之百就业，有的成为企业中维修整流电源的骨干力量。
五、结束语
随着电力电子技术发展应用的广泛和深入，“电力电子技术”课程的改革也一样会不断地向前推进，各种各样的探讨和方法也会不断涌现。因此，围绕学生，追寻电力电子技术发展前沿，锻炼和培养学生的实际工作能力和激发其创新能力，是课程改革发展的方向。
参考文献：
[1]王兆安，黄俊.电力电子技术[M].北京：机械工业出版社，2000.
[2]曲永印，宋宏，等.电力电子变流技术[M].北京：冶金工业出版社，2002.
[3]莫正康，钱新宇，等.电力电子应用技术[M].北京：机械工业出版社，2000.
[4]刘晓兰，王东署.电力电子技术课程的教学方法改革与实践[J].中国科教创新导刊，2010，（28）：206.
[5]李久胜，等.研究型大学中“电力电子技术基础”课程改革[J].电气电子教学学报，2010，（2）：79-82.
[6]夏美娟，李为相.电力电子技术教学改革实践与体会[J].科技信息，2009，（31）：113.
电力与电子技术范文第4篇
【关键词】电力电子技术 教学方法 教学改革
一、积极探索逆向思维教学法及工学结合的教学模式的研究
《电力电子技术》是机电类专业的专业基础课。课程涉及到大量的电路分析，是一门与实践联系比较紧密的课程。逆向思维教学法是从果导因的逆向分析法。在逆向思维教学的基础上，为加强学生实际能力的培养，探索工学结合的教学模式，课程组结合课程教学特点，创建了“理论——实践——工程设计”一体化的教学模式。我们将教学过程分解为三个互相联系的模块，整个过程将理论教学、实训与实践、工程设计三大部分进行了一体化的组织设计，各个模块的有机衔接，教学组织过程依次展开。同时，根据教学内容，选择了灵活的教学方法，如现场教学、案例教学、项目驱动、真题实做等，构成一个学校——企业——社会贯通的现代教学链，加强了学生实际动手能力和创新能力的培养。从真正意义上实现了理论与实践互交互融和开放性教学，体现了工学结合特色。
二、加强课程建设，精心、合理选择教学内容
1.了解相关课程之间的分工。知识是相互联系、相互渗透的。在开课前，熟悉本课程与相关学科的联系，了解先修课“电路”和“电子技术基础”两门课程的教学情况和后续课“变频调速技术”的安排，处理好他们之间的关系，保持整个专业课程体系前后衔接，避免内容的重复和疏漏。例如“自关断器件”一章节，电子技术基础中已讲过小功率晶体管、场效应管的结构、原理、特性及应用。在本门课程中，对功率晶体管、功率场效应管应重点讲述其与小功率管的不同之处。对于晶闸管直流电动系统部分，重点应在整流、有源逆变两种状态下，电流连续、断续时的电动机特性，而直流可逆调速系统的内容则需放到后续课程“变频调速技术”中。
2.以器件、电路、应用为主线，加强基础知识的学习。以开关方式工作的电力半导体器件是现代电力电子技术的基础核心。电力电子器件的基础之一是能以小信号输入控制很大的输出，这就使电力电子设备成为强弱电之间的接口的基础。讲解器件原理及特性，目的是为了应用器件组成电路，故应掌握器件外部特性、极限参数和使用注意事项。三方面的内容应以电路为主，学习各类电力半导体器件所构造各种功率变换电路时，学生应掌握功率变换主电路的构成、工作原理和工作波形，不同负载对电路工作特性的影响以及主电路的元件参数计算和选择。
3.介绍学科前沿发展的动向，反映本学科和相邻学科的新成果、新进展。无电网污染、无电磁干扰、节能省电等绿色指标是全球范围内的热门话题。由于很多电力电子装置结构相当复杂，为简化设计而出现的集功率开关、变换控制电路、传感控制电路为一体的智能功率集成模块受到欢迎，厚膜集成模块、积木式的功能模块，灵活机动既能单独使用，也能相互组合成较大的系统，成为电力电子技术的发展方向。教学内容应主动吸收最新信息，同时引导学生了解电力电子技术的发展动态，扩大知识面，这可通过指导学生阅读与电力电子技术有关的学术期刊，登陆相关的专业网站，使学生了解自己目前所学知识在本领域所处的位置，从而站在较高的起点上，去适应学科未来发展的需要。
三、改革教学方法，形成以能力培养为主线的课程特色
《电力电子技术》是一门理论包含实践的课程，根据其自身的特点，课程的内容设计应注重“讲”“练”。多年来，电力电子技术课程的教学方法是以教师为中心的，逐章逐节不厌烦地讲授，讲得过多、过细，以求“当堂弄懂”“课上解决”。这样只是传授，学生总是处于被动接受的地位，极大地妨碍了学生学习的主动性和积极性的发挥，不利于学生的素质和能力的培养。而实现教学现代化是加大授课信息量，节约课时，增强教学效果的重要措施。为改变这种情况，首先，教师在课前注意调查学生的学习基础，合理安排教学内容。而在教学中力求突出内容的重点和难点，但又要保证内容的系统性、完整性，并精选一部分内容留给学生去自学，写报告，然后开展课堂讨论，同时，结合学生看到的一些与电力电子技术有关的现象，让学生设计主电路，画出波形图。
四、加强实践环节，注重综合能力培养
电力电子技术有很强的实践性，而实验是培养理论联系实际、动手能力、严谨的科学态度和科学研究方法的重要手段，因此应精选最基本的也有较高实用价值的实验项目。例如选择在计算机、通讯设备及家用电器等广泛应用的开关电源作为实验项目，介绍典型的开关电源的线路，比较开关电源和线性电源的性能，使学生对开关电源有了深刻的印象，并增强了学习电力电子技术课程的兴趣。由于电力电子电路具有强、弱电结合的特点，要特别强调实验操作的认真、规范，保证实验顺利进行，避免事故发生。实验前，要求学生根据实验名称及预习要求进行预习，从而在观察现象和发现问题等方面充分发挥主观能动性。实验过程中，注意考察每个学生的实际动手能力，针对性提出线路连接和实验现象方面的问题。让学生边做边答，防止学生机械接线，使实验走过场。注意介绍新仪表、新仪器的使用，例如数字式示波器的使用，这样学生会直接感受到科技发展带来的巨大方便。
计算机仿真是使用计算机对已经存在或正在设计的对象的模型进行研究，具有精度高、重复性好等特点，是进行科学研究的重要手段之一。现在出现了大量的仿真软件，将电子仿真设计软件PSPICE和科学计算软件MATLAB等引入到电力电子技术教学中，让学生按研究的侧重面或实际需要对实际对象进行简化提炼，而不是原型的复现，这样有利于抓住其本质或主要矛盾，对所学理论有深刻的理解，也为学生今后从事工程设计和科学研究打下良好的基础。
在课程结束前安排一周的课程设计，可将电力电子技术及其他先修课程(电工基础、电子技术、电机学等)中所学到的理论和实践知识全面地结合起来，同时培养和提高学生自我获取知识的能力。课程设计的内容应具有一定的系统性、新颖性。教师要发挥指导作用，指导学生阅读参考文献，审阅设计方案，检查设计进度，及时指导和帮助其解决存在的问题，逐步培养学生的独立工作能力、设计技能和建立正确的设计思想，重视学生的具有创新精神的见解。
五、结束语
电力电子技术课程的教学改革是一项系统工程，其学术性和技术性较强，涉及面很广。而教学改革是一项长期而艰巨的任务，我们只有不断积极探索教学内容、教学方法，充实自己，以适应当今社会的需要。
参考文献
[1]黄俊，王兆安.电力电子变流技术［M］.北京：机械工业出版社，2000.
电力与电子技术范文第5篇
随着现代电力工业自动化水平的提高，电力电子技术在输电网、配电网、电源、可再生能源发电系统、微电网等方面的应用日益广泛，要求维修电工、电气运行值班人员、设备安装检修人员、继电保护技术人员等都必须具备电力电子知识和技能。为满足专业岗位群的电力电子技术应用能力需要，课程进行了“任务驱动、理实一体”教学模式的探索和实践，始终以锻炼学生能力为中心，进行了课程内容与学习情境设计、教学实施过程设计，充分利用现有实训场地，让教学过程尽可能贴近实际工作过程，全面培养学生的技能操作水平和职业素养。
一、以职业能力培养为核心进行课程内容的整合与构建
1.课程定位与课程设计思路
“电力电子技术及应用”课程对学生的职业能力培养和职业素质养成起着重要的支撑作用，是双证培养模式中维修电工等国家技能鉴定的嵌入课程，通过本课程的学习，学生应能通过国家职业资格鉴定，获取维修电工等相关职业资格证书，同时为学生考取电气检修、电气值班员和变电站值班员初、中级技术资格证打下良好基础。
“电力电子技术及应用”课程设计以职业能力培养为核心，紧扣用人单位的能力需求，依据该课程在人才培养中所具备的能力结构、知识结构和素质结构及该课程在专业人才培养中的定位，由企业行业提出具体的培养目标和要求，聘请企业行业中的高级技术、技能人员共同进行课程开发与设计。
2.课程内容的整合与构建
“电力电子技术及应用”课程对应的岗位职业能力是：常用电力仪表使用能力、电力电子器件检测能力、电力电子系统的调试能力、电气测试及现场试验的能力、电气线路识图能力、安装及检修电气设备的能力等，为完成职业岗位的核心能力培养目标，本课程以职业能力为本位进行了课程内容的整合与构建，依据专业人才培养目标所制定的知识、能力、素质三要素和专业职业资格证书的要求，选择相应的教学内容，将职业资格证书所需的应知应会内容融入教学过程，将电力电子技术与电机控制和自动控制技术相结合，并按照课程规律把相关内容有机衔接，使学生具有中级、高级维修电工（电力电子技术及其应用部分）的综合职业能力，并为获取其他相关职业资格证书奠定基础。
“电力电子技术及应用”课程以“电力电子器件―电力电子变换电路―电力电子装置的应用”为思路，描述了SCR、GTO、BJT、IGBT等电力电子器件的工作原理、特性、参数、保护与驱动电路，详细分析了各种AC/DC、DC/AC、DC/DC、AC/AC变换技术及单相和三相整流器、逆变器和斩波器，介绍了脉宽调制技术（PWM）和各种软开关技术，并随着现代电力工业自动化水平的提高，增加了电力电子技术在输电网、配电网、电源、可再生能源发电系统、微电网等方面的应用实例。
3.学习情境设计
“电力电子技术及应用”课程学习情境设计遵循“器件认知-电路分析-电力电子装置的应用"能力培养的规则，选取与专业岗位和生活实际紧密结合的典型应用案例进行情境化教学设计，以真实工作任务及其工作过程为依据整合、序化教学内容，科学设计学习性工作任务，突出实用性和应用性知识的传授及技能的训练，着力提高学生职业能力和素质。学生在学习了本课程之后，能充分认识现代电力电子技术对交、直流电路的控制和变换能力，并掌握各种变换原理和方法，为后续课程“模拟电厂实训”、“变电站仿真实习”、“顶岗实习”、“毕业设计”等的学习奠定了良好的理论基础和能力基础，也为学生毕业后适应电力行业各专业技术岗位的要求打下坚实的职业能力和素质基础。
课程学习情境设计见图1，每一个学习情境都体现了工作过程的完整性，把培养学生实践创新能力固化在教学任务中，并积极组织学生参与全国大学生电子设计大赛等各种科技竞赛活动，培养和提高学生的实践技能和创新能力，将职业技能与素质教育贯穿整个教学过程中。
二、以实现“学做循环”为目标 完成了课程教学平台建设
“电力电子技术及应用”一方面以实现“学做循环”为目标，构建了全新的“四位一体”教学平台；另一方面整合各种优质资源，开发核心课程教学资源库，建设了数字化教学资源平台。
1.精心构建了全新的“四位一体”教学平台
根据当前行业企业的先进技术水平和最新岗位资格要求，本课程突出职业能力培养在整个培养体系中的重要地位，按照“理实一体化”要求，整合优化资源，精心搭建了基本实训教学平台、综合仿真教学平台、综合场景教学平台、生产现场教学平台相结合的“四位一体”的教学平台体系。在学校政策和中央财政支持下，购置更新仪器设备，完善了校内实训基地；同时，为保证教学过程的实施，本课程建设了国内一流的“电力电子与电能质量”实验室、静模实验室、仿真实训室等实训场所，以保证课程的综合仿真实训；按照统筹规划、资源共享的原则，依托国网技术学院优质的实训资源，建设了以220KV智能变电站、变电实训场、电力电子与电能质量沙盘展示等为中心的综合场景教学平台，实现了真实场景教学；生产现场教学平台的建设主要依托山东鲁能智能有限公司、山东彼岸电力科技有限公司、石横电厂、邹县电厂、济南供电局、泰安供电局、黄台电厂等单位，在综合实训环节，学生通过现场教学、顶岗实习、企业锻炼等方式，在真实的工作环境中提升学生的职业素养和职业能力，使学生具备岗位工作的基本能力，适应岗位需求。
本课程依托课堂多媒体教学、仿真教学、校内外实训教学，引入实际案例，应用多种教学手段和方法设计教学过程，较好地解决了理论知识传授与能力培养的有机结合问题，完善了以“学做交融、能力渐进”为主线的人才培养模式，实现了专业教育和岗位工作的相互对接。
2.整合各种优质资源，开发课程教学资源库，建设了数字化的教学资源平台
本课程组的教师和企业人员一起，进一步整合优化了教学资源，建设了丰富的教学资源平台。精品课程网站资源丰富，包括了课程整体设计介绍、课程标准、整体教学设计、单元教学设计、多媒体课件、动画库、仿真电路库、学案、习题试题库、课程拓展、课程录像、案例库、职业技能鉴定等。网站的教学资源库中有整个课程各学习情境的多媒体课件、课程教学过程录像、实训项目操作录像、仿真操作录像、实际工作任务操作录像等视频资源、来源于实际工作岗位的企业典型案例资源、对应教学中各知识点图片资源、考核评价资源等，为课程教学的顺利实施提供了有利保障。
三、以理实一体化教学为主体 实现了双证融通的学习过程
1.课程层次性实践项目的设计
本课程在对职业岗位所需的技能进行分析的基础上设计实训项目。针对典型工作岗位的作业流程和工程项目，分析岗位所需的知识、能力和素质，形成岗位技能要求，开发形成单项实验、专项实训、综合实训、岗位实训等层次项目，结合现场工作任务，设计本课程学习性的实践任务，通过课内实训、校内综合实训、校内场景实训、技能鉴定和顶岗实习等环节完成，使学生达到课程标准提出的要求，学生的专业能力、方法能力、社会能力得到提高，逐步培养学生的职业道德、职业规范、职业能力。课程的实践教学项目如图2所示。
2.课程内容组织及教学实施过程设计
基于“四位一体”的教学平台，以任务驱动、理实一体化教学为主体，完成每一个学习情境中的工作任务。以工作情境：“调光灯电路”为例，说明教学的设计与实施过程，见图3所示。先由任课教师下达任务书，明确任务目标，接着由教师指导学生分解任务，查找难点，然后教师引导学生进行完成任务所需的必备知识技能学习，小组讨论完成任务的实施方案，教师审核各小组的方案，并监督和指导学生实施方案，教师组织学生对方案实施过程中的共性问题展开主题讨论，各小组进行检查、自评、完善，并派代表汇报任务完成情况，教师根据过程表现及报告内容给出每个学生的综合评价。
3.理实一体教学 实现“学做交融，能力渐进”
课程教学的实施，遵循“学做交融，能力渐进”的原则，把职业资格证书教育纳入教学计划，建立突出职业能力培养的课程标准，通过各种教学环节加强实践训练，引入案例，创设真实情境，学做循环，把职业能力的培养贯穿于教学的全过程，使学生在取得毕业证的同时也获得相应的岗位职业资格证书。图4为电力电子技术及应用课程学习过程。
四、实践效果
“电力电子技术及应用”课程通过四位一体的课程平台建设、课程内容重组和情境化教学设计、“任务驱动、理实一体”的教学模式的实施等工作，提高了教学质量，全方位提升了学生的综合素质，教学效果逐显成效，实现了学生素质化、教学系统化、用人单位满意化的目标。
1.学校和学生对课程的评价显著提高
“电力电子技术及应用”课程 “任务驱动、理实一体”的教学模式的实施，注重了项目制任务式教学策略和团队协作学习策略。课程的6个学习情境，每个学习情境的实现由6至7个环节组成，在学习过程中均采用小组（团队）方式，讨论、收资、成果等环节均以小组为单位，“分解任务”、“查找难点”进行小组协商、讨论，方案实施制定和实施过程中小组成员要求分工、协作、团结、交流，共同完成测试任务，成绩评定中有团队系数，师生密切交流，切实提高了学生的职业能力和素质，学校和学生对课程的评价显著提高。
2.学生的专业技能水平显著提高
“任务驱动 理实一体”教学模式在电力电子技术课程教学中的应用，为学生考取《通用电工证》、《维修电工证》初、中级技术资格证打下了良好基础，学习该课程的毕业生双证率高达97%以上；学生在学习了本课程之后，能掌握基本电力电子电路的电路结构、工作原理、电气性能，充分认识现代电力电子技术对交、直流电路的控制和变换能力，了解电力电子技术的发展概况、技术动向和新的应用领域，学生的专业技能水平显著提高，学习该课程的学生组织的电子设计协会被授予“2014年山东省优秀大学生科技社团”荣誉称号，学生被评为山东省优秀大学生科技社团干部，参加全国大学生电子设计竞赛和“飞思卡尔”杯智能车竞赛，荣获山东省一等奖、二等奖多项。
