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1.变电站技术的自动化变电站是电力系统中的重要部分,变电站中电气自动化技术的应用,主要是将计算机和通讯技术结合在一起,对数据信息进行集中处理和分析,并重组优化变电站设备和电力系统。这种技术对各个系统的互连配置进行了简化,操作起来更加方面快捷,满足了电网自动化建设的要求,另外数据监控的利用时微机保护功能进一步完善,并且还能有效识别处理系统内单元模块的故障,实现电力系统的安全、稳定运行。
2.配电网技术的自动化配电网技术的自动化技术主要运用在改造城乡的配电网上,目的是进一步实现电网的自动化,解决城乡自动化系统中的问题,促进电网的发展,这样才有利于确保电网运行的平稳安全,提高企业的经济效益。通过运用电气自动化技术能对用户计量表进行数据分析,及时排查出故障,减少切点情况的发生,降低用电量损失。另外,利用系统检测能计算出线路线损,保证线路运行更加通畅。
二、电力工程中电力自动化技术的应用
1.现场总线技术几年来,现场总线技术逐渐兴起,并在电力工程中起着不可或缺的作用。现场总线技术,不仅有利于实现智能自动化装置和控制器之间的连接,还有利于解决电气设备与高级控制系统间的信息传递问题。具体来说,这项技术就是将传感器和监测系统所获得的信息参数传递到计算机上,计算机通过分析数据模型,显示出电网的运行状态以及故障,然后利用布线技术将最终指令传送到控制设备上,进而实现电力系统的控制功能。现场总线技术优势是,利用信息技术就能对电力系统的现场设备进行远程操作,这样就大大降低了管理难度,而且有利于技术人员分析不同渠道的供电数据,以此全面掌握用户的用电需求,制定出行之有效的电力营销策略。
2.主动对象数据库技术作为电力自动化关键技术之一,主动对象数据库技术给软件工程造成了非常大的变革,也影响着软件的开发与利用。在电力工程中,主动对象数据库技术是一种监控技术手段,可以主动对电力系统的运行进行监督控制,以提高供电的可靠性,还有利于降低对信息数据的处理和计算速度,这样处理电力数据的成本也就大大减少了。采用对象技术和触发机制,可以实现对数据库的自动监控,而且信息数据在处理之后能够提高准确率和利用价值,这样相关技术人员就能对数据进行恰当处理,操作使也有了更加准确的数据资料可以参考。目前随着计算机信息技术的更新与发展,数据库技术也得到了更加复杂和全面的功能,更多先进的设备进入电力自动化建设,有利于提升电力系统的自动监视与控制功能,进而满足工业生产和生活的需要。
3.光互连技术在继电和自动控制系统中,光互连技术运用得比较广泛,这种技术主要是利用探测器功率限制电力扇出数,提升电力系统的集成度,并且不存在信道对带宽的限制,有利于实现重构互连,另外光互联技术的干扰性比较强,能使数据传输更加便捷。而电子传输和电子交换技术的运用,不仅有利于拓展互联网络,还能促进编程结构的不断改善,让电力系统的灵活性得到增强。除此之外,光互连技术还具备强大的数据处理能力,可以通过搜集和分析电力系统的数据资料,及时找到出现故障的位置,以提高电力故障的处理效率,尽可能避免因故障带来的不必要损失,这样才能提高电力服务的质量。光互连技术还有非常强的数据处理功能,在技术使用方面更具灵活性,产生的画面也更为清晰,为电力调度人员开展电力调度工作提供了参考标准和依据,因此在电力系统中被广泛运用。
三、结束语
总而言之,现代电力电子技术的发展是从低频技术到高频技术处理问题为主的,从传统电力电子技术向现代电力电子技术方向发展。当下,电力电子技术电力电子技术成为环保、节能、全自动化、智能化、机电一体化的基础,正向着应用技术高频化、产品性能绿色化、硬件结构模块化的方向发展。
2电力电子技术对电力系统的重要作用
电力系统由输配电路器、发电设备和伏在用电设备三大部分组成。电力系统是历史上逐步扩建,直到联网之后才发展起来的,是一个地域分布广、设备众多、运行参数相互影响且瞬变很快的大系统,其对于安全、经济、高效、优质的运行具有重大意义。随着电力电子技术的发展,电力电子设备已经着手进入电力系统,并为解决电能控制提供了技术手段。据不完全估计,发达国家在用户最终使用的电能中,有60%以上的电能不得不经过一次或者更多的电子变流装置的处理。电力系统在面向社会现代化的进程中,电力电子技术就是关键技术之一。可以不放厥词地说,如果脱离了电力电子技术,电力系统在如今的成就将不会如此。
3电力技术在电力系统中的应用
3.1电力系统的智能控制
电力系统的控制应用与研究在先前的40多年内,大体上可分为三个阶段:以传递函数的单输入、单输出基础的控制阶段;以线性最优控制、非线性控制及多台电脑机器系统协调的控制阶段;智能性的控制阶段。智能控制是当今控制理论发展的新阶段,基本上是用来解决和处理那些用传统方法难以解决和解释的复杂系统的控制问题;特别是用于具有强非线性、模型不确定性、需要很强适应性的复杂系统。所以说,智能控制在电力系统工程某些应用方面的前景与路线非常广阔,在对其进行应用时,要由某些人工设置好的神经网络加以协调和控制。
3.2柔流输电系统
在输电系统一些特别重要的地方,采用电力装置对输电系统的主要参数(如相位差、电压、电抗、感抗等)进行调整控制,使输电更加可靠、更加精确,能具有更大的可控性和更高的效率。这是一种将微机处理技术、电力电子技术、控制技术等高新技术,应用于高压输电系统,以提高系统可控性、运行性、可靠性能和电能质量,而且可获取大量节电效益的新型综合技术。
4基于电力电子技术的智能电网在电力系统中的发展和应用
4.1前景
对于电力行业,智能电网是未来的大势所趋,可再生能源是推动传统电网向智能电网转型的重要原动力。传统的集中式、大容量、可计划的发电方式正在受到清洁化、不稳定、灵活可调节、分布式的发电方式冲击。以前的结构是电厂尽可能集中、大容量。这种集中式大容量的电厂发出来的电,通过电网输配电送到千家万户使用,它是单向的。而现在随着风电、光伏等可再生能源的兴起,对电网的稳定性、可调性提高了要求。但可再生能源由于具有清洁、靠近用户侧的优势,未来前景广阔,如何解决其先天的不稳定劣势,这就需要可再生能源发电变得更加智能,比如通过信息化、IT的技术、大数据分析等实现预测功能。因此,可再生能源是推动传统电网向智能电网迁移的重要原动力之一。一旦实现了向智能电网的转型,电价就可以根据未来的天气做出调整,人们的很多生活方式都会受到影响。智能电网影响的是整个产业链,无论是发电端,还是输配电环节,一直到最终的售电用电环节都会有深刻的变化。
4.2实现的手段
要让能源变得更加智慧,自然少不了IT技术的帮助。电力和IT,也就是信息系统深度融合到一起。以前的IT技术对电网来说是起支撑作用,但到了智能电网阶段,IT是真正实现智能电网的驱动力,是深度融合的,不可分割的。IT的信息系统技术架构对整个智能电网的构成是基础性的,这对我们来讲是个很大的机会。更美好的智能电网,是一个将用户、电力、设备紧密联接在一起的电网,是一个无时不在、无瓦不用的全联接电网。而这种美好图景,未来将与移动化、大数据、云计算、物联网等新概念结合在一起,巨大的革新需要众多企业参与其中。
5结束语
(一)电力技术和能源相结合电力技术可以将风能水能和太阳能等自然能源转化为电能,不仅大大提高了对自然资源的利用率,而且还解决了我国依靠煤炭、石油等不可再生资源的现状。电力资源的使用符合科学发展观,能够实现我国经济的可持续发展,电力技术的主要发展趋势就是利用自然资源进行发电,完善的电力节能技术也能提高我国的能源节约效率,为了促进我国电力技术的发展,国家对其进行了大力的关注和支持。
(二)机电一体化的发展和应用在电力系统方面,我国主流的研究方向是通过电力技术实现对电能的科学控制和管理。在不久的将来,我国几乎全部的电能都是靠电力技术对其进一步处理,然后投入并使用。机电一体化可以有效的将电力技术和使用设备进行统一整合,随着最近几年机电一体化的快速发展,为我国电力技术的深入发展和应用创造了良好的条件。
(三)智能技术的推广智能技术的应用,可以使设备具有自适应和自控制的能力,随着电子计算机和人工智能等理论和技术的不断发展和完善,电力控制系统的智能化进入到了崭新的历史时期。智能化的电力控制系统可以对操作过程中出现的故障进行准确的分析和判断,从而可以全面地提升电力系统的管理水平和服务质量。智能化技术在电力系统中的应用也成为了今后研究的重点内容之一。
二、电力技术的应用
对电力系统的意义电力技术的主要目的是实现对电力系统设备的控制,这种技术主要是通过计算机技术、电子信息技术和半导体技术来实现的,虽然电力技术在我国的电力系统中应用的时间不算长,但其发展速度却十分迅速,我国的电力系统已经有了一套比较完整的体系。电力技术在发电系统中的应用可以有效改善发电机等多种设备的运行特征,从而实现对电力系统功率的调节。主要的表现是:对大型发电机的静止励磁的控制、对水力和风力发电机的变速恒频励磁控制和对发电厂风机水泵的变频调速控制。在火电厂中,风机水泵的发电量占很大的比重,但它的效率也比较低,通过变频调速可以实现提高运行的效率,但是我国目前的企业很少有能够生产高压大容量的变频器,其精确度也有待提高。电力技术的目的是为了实现对电能的有效利用和提升电力行业的服务质量,其主要的特点有以下几个方面:提高电力行业的经济效益,电力技术的广泛应用不仅可以提高资源的利用率,降低人力成本和管理成本,而且还可以促进和完善电力系统的功能,从而使我国的电力行业朝着低耗能和高效率的方向发展。电力技术的应用使我国的电力行业和其他的新兴产业相融合,调整了产业结构,机电一体化的进程促进了电力行业的发展,提升了电力企业的实力。
三、应用到电力系统中的主要电力技术
传统的电力系统是通过电缆进行传输的,而电缆一般是铺在地下的,这也就增加了故障排查的难度。太赫兹波可以穿过泥土、塑料和石灰板等难以移动和清除的物质,可以对铺在地下的电缆进行有效的观察。太赫兹波发达的敏感性可以探测到非常细微的问题和缺陷,因此太赫兹探测器在电力系统中的应用不仅可以大大降低工作人员的劳动强度,维护人员安全,而且可以提高检测的精确度,降低企业的成本。太赫兹检测技术的运用还可以有效的抑制偷电行为,大范围的检测到偷电状况,减少偷电行为发生的概率。在电力系统中应用GPRS技术,可以实现电力系统对通信速度、质量和可靠性的要求。GPRS既可以作为远动通信的备用频道,又可以作为非实时系统的主要通道。它是一种基于GSM无线系统的无线分组交换技术,也就是无线分组业务,可以通过无线IP实现终端和终端或者终端到互联网之间的连接。GPRS技术的引用可以使用户免受断线的阻扰,保证数据传送和语音通话能够同时进行,分组交换技术的优势主要体现在两个方面:一方面提高传输速率,GPRS可以同时利用一个无线频道的全部时隙,可以达到理论上的最大传输速率,但在现实中,运营商不可能把所有的时隙分配给数据服务,但与其他的数据交换服务相比,仍然有很大的优势;另一方面是永不断线,只要在无线频道中,用户发送或者接受的消息就能通过GPRS实现实时连接。因为以上的优点,GPRS技术在电力系统中得到了广泛的应用。
四、电力技术在电力系统中的应用
(一)电力技术在发电环节中的应用电力技术在发电环节中应用主要体现在对发电机中电磁和频率的控制。在我国大型电厂的发电机中主要采用的是静态电磁系统,随着电力技术的发展,电磁控制枢纽逐渐被取代,实现了对静态电磁的方便控制。不仅对静态电磁的进行了自身调整,也提高了电力系统的运行速度。电力技术在电厂电力系统中的普及,可以有效控制发电时水源头的压强和水力的流速,使水力发电系统随着水流的压强和流速改变而改变,从而保障发电机以稳定的效率运行。
(二)电力技术在输电环节中的应用轻型直流输电技术(HDVCLIGHT)具有可靠性高、容量大、易调节和灵活性强等优点,这种技术应用到海底电缆或者在远距离输电时有着明显的优势,可以避免出现停运或者闪烁的状况。柔流输电技术(FACTS)最早是在20世纪80年代提出的,是目前发展比较迅速的新型技术,这种技术良好地结合了电子技术和控制技术,实现了对电力系统中电压、相位和功率等参数的控制,不仅改善了电能的输送状况,而且降低了电能在运输过程中出现的损耗,该技术的运用大大增强了电力系统的稳定性。对于电能的输送,高压直流输电技术成为近来关注的焦点,远距离的高压输电可以解决许多问题,与交流电相比,减少在相同条件下电能的损耗,稳定的电流减少了电抗压降,整体压降的减小可以减少对线路的投资,提供输送的稳定性。
(三)电力技术在配电环节中的应用电力技术在电力系统中的应用不仅可以改善电能的配送质量,还可以增强供电的可靠性,最终实现各个电能用户都能快捷、安全、公平的用电。为了使电力技术在电力系统中的良好运用就需要对功率、电压、谐波等参数进行精确的控制,防止电能在输送的过程中出现波动或者扰动。电力技术是这一环节中应用到的主要技术,它和柔流电输电技术的应用技术原理是一样的。电力技术不仅可以扩展系统的配电能力,而且可以提高配电质量和可靠性。该电力技术的另一个优点是开发的成本比较低,因此其市场前景非常广阔。提高电力技术在电力系统中的应用还要强化我国的智能型电网,建设智能型电网可以实现电力的科学发展,从而更有利的实现电力能源的良好输送和提高使用的效率。建设智能型电网还可以提高其经济效益,促进节能减排,减少污染物的排放数量。实现清洁能源的标准化和电力系统控制运行的智能化。智能化的电网还可以实现电网和用户的双向互动,便于为用户提供优质的服务。智能电网实现的电力跨省交易也加大了对电力资源的调剂,有效避免自然灾害对电力系统的危害,为用户提供安全稳定的电源。
上世纪50年代末晶闸管在美国问世,标志着电力电子技术就此诞生。第一代电力电子器件主要是可控硅整流器(SCR),我国70年代将其列为节能技术在全国推广。然而,SCR毕竟是一种只能控制其导通而不能控制关断的半控型开关器件,在交流传动和变频电源的应用中受到限制。70年代以后陆续发明的功率晶体管(GTR)、门极可关断晶闸管(GTO)、功率MOS场效应管(PowerMOSFET)、绝缘栅晶体管(IGBT)、静电感应晶体管(SIT)和静电感应晶闸管(SITH)等,它们的共同特点是既控制其导通,又能控制其关断,是全控型开关器件,由于不需要换流电路,故体积、重量较之SCR有大幅度下降。当前,IGBT以其优异的特性已成为主流器件,容量大的GTO也有一定地位[1][2][3]。
许多国家都在努力开发大容量器件,国外已生产6000V的IGBT。IEGT(injectionenhancedgatethyristor)是一种将IGBT和GTO的优点结合起来的新型器件,已有1000A/4500V的样品问世。IGCT(integratedgateeommutatedthyristor)在GTO基础上采用缓冲层和透明发射极,它开通时相当于晶闸管,关断时相当于晶体管,从而有效地协调了通态电压和阻断电压的矛盾,工作频率可达几千赫兹[2][3]。瑞士ABB公司已经推出的IGCT可达4500一6000V,3000一3500A。MCT因进展不大而引退而IGCT的发展使其在电力电子器件的新格局中占有重要的地位。与发达国家相比,我国在器件制造方面比在应用方面有更大的差距。高功率沟栅结构IGBT模块、IEGT、MOS门控晶闸管、高压砷化稼高频整流二极管、碳化硅(SIC)等新型功率器件在国外有了最新发展。可以相信,采用GaAs、SiC等新型半导体材料制成功率器件,实现人们对“理想器件”的追求,将是21世纪电力电子器件发展的主要趋势。
高可靠性的电力电子积木(PEBB)和集成电力电子模块(IPEM)是近期美国电力电子技术发展新热点。GTO和IGCT,IGCT和高压IGBT等电力电子新器件之间的激烈竞争,必将为21世纪世界电力电子新技术和变频技术的发展带来更多的机遇和挑战。
二、变频技术的发展过程
变频技术是应交流电机无级调速的需要而诞生的。电力电子器件的更新促使电力变换
技术的不断发展。起初,变频技术只局限于变频不能变压。20世纪70年代开始,脉宽调制变压变频(PWM-VVVF)调速研究引起了人们的高度重视。20世纪80年代,作为变频技术核心的PWM模式优化问题吸引着人们的浓厚兴趣,并得出诸多优化模式,如:调制波纵向分割法、同相位载波PWM技术、移相载波PWM技术、载波调制波同时移相PWM技术等。
VVVF变频器的控制相对简单,机械特性硬度也较好,能够满足一般传动的平滑调速要求,已在产业的各个领域得到广泛应用。但是,这种控制方式在低频时,由于输出电压较小,受定子电阻压降的影响比较显著,故造成输出最大转矩减小。
矢量控制变频调速的做法是:将异步电动机在三相坐标系下的定子交流电流Ia、Ib、Ic通过三相——二相变换,等效成同步旋转坐标系下的直流电流Iml、Itl,然后模仿直流电动机的控制方法,求得直流电动机的控制量,经过相应的坐标反变换,实现对异步电动机的控制。
直接转矩控制直接在定子坐标系下分析交流电动机的数学模型,控制电动机的磁链和转矩。它不需要将交流电动机化成等效直流电动机,因而省去了矢量旋转变换中的许多复杂计算;它不需要模仿直流电动机的控制,也不需要为解耦而简化交流电动机的数学模型。
VVVF变频、矢量控制变频、直接转矩控制变频都是交—直—交变频中的一种。其共同缺点是输入功率因数低,谐波电流大,直流回路需要大的储能电容,再生能量又不能反馈回电网,即不能进行四象限运行。为此,矩阵式交—交变频应运而生。
三、变频技术与家用电器
20世纪70年代,家用电器开始逐步变频化,出现了电磁烹任器、变频照明器具、变频空调、变频微波炉、变频电冰箱、IH(感应加热)饭堡、变频洗衣机等[4]。
20世纪末期期,家用电器则依托变频技术,主要瞄准高功能和省电。
首先是电冰箱,由于它处于全天工作,采用变频制冷后,压缩机始终处在低速运行状态,可以彻底消除因压缩机起动引的噪声,节能效果更加明显。其次,空调器使用变频后,扩大了压缩机的工作范围,不需要压缩机在断续状态下运行就可实现冷、暖控制,达到降低电力消耗,消除由于温度变动而引起的不适感。近年来,新式的变频冷藏库不但耗电量减少、实现静音化,而且利用高速运行能实现快速冷冻。
在洗衣机方面,过去使用变频实现可变速控制,提高洗净性能,新流行的洗衣机除了节能和静音化外,还在确保衣物柔和洗涤等方面推出新的控制内容;电磁烹任器利用高频感应加热使锅子直接发热,没有燃气和电加热的炽热部分,因此不但安全,还大幅度提高加热效率,其工作频率高于听觉之上,从而消除了饭锅振动引起的噪声。
四、电力电子装置带来的危害及对策
电力电子装置中的相控整流和不可控二极管整流使输入电流波形发生严重畸变,不但大大降低了系统的功率因数,还引起了严重的谐波污染。
另外,硬件电路中电压和电流的急剧变化,使得电力电子器件承受很大的电应力,并给周围的电气设备及电波造成严重的电磁干扰(EM1),而且情况日趋严重。许多国家都已制定了限制谐波的国家标准,国际电气电子工程师协会(IEEE)、国际电工委员会(IEC)和国际大电网会议(CIGRE)纷纷推出了自己的谐波标准。我国政府也制定了限制谐波的有关规定[5]。
(一)谐波与电磁干扰的对策
1、谐波抑制
为了抑制电力电子装置产生的谐波,一种方法是进行谐波补偿,即设置谐波补偿装置,使输入电流成为正弦波[3]。
传统的谐波补偿装置是采用IC调谐滤波器,它既可补偿谐波,又可补偿无功功率。其缺点是,补偿特性受电网阻抗和运行状态影响,易和系统发生并联谐振,导致谐波放大,使LC滤波器过载甚至烧毁。此外,它只能补偿固定频率的谐波,效果也不够理想。
电力电子器件普及应用之后,运用有源电力滤波器进行谐波补偿成为重要方向。其原理是,从补偿对象中检测出谐波电流,然后产生一个与该谐波电流大小相等极性相反的补偿电流,从而使电网电流只含有基波分量。这种滤波器能对频率和幅值都变化的谐波进行跟踪补偿,且补偿特性不受电网阻抗的影响。
大容量变流器减少谐波的主要方法是采用多重化技术:将多个方波叠加以消除次数较低的谐波,从而得到接近正弦的阶梯波。重数越多,波形越接近正弦,但电路结构越复杂。小容量变流器为了实现低谐波和高功率因数,一般采用二极管整流加PWM斩波,常称之为功率因数校正(PEC)。典型的电路有升压型、降压型、升降压型等。
2、电磁干扰抑制
解决EMI的措施是克服开关器件导通和关断时出现过大的电流上升率di/dt和电压上升率du/dt,目前比较引入注目的是零电流开关(ZCS)和零电压开关(ZVS)电路。方法是:
(1)开关器件上串联电感,这样可抑制开关器件导通时的di/dt,使器件上不存在电压、电流重叠区,减少了正关损耗;
(2)开关器件上并联电容,当器件关断后抑制du/dt上升,器件上不存在电压、电流重叠区,减少了开关损耗;
(3)器件上反并联二极管,在二极管导通期间,开关器件呈零电压、零电流状态,此时驱动器件导通或关断能实现ZVS、ZCS动作。
目前较常用的软件开关技术有部分谐振PWM和无损耗缓冲电路。
(二)功率因数补偿
早期的方法是采用同步调相机,它是专门用来产生无功功率的同步电机,利用过励磁和欠励磁分别发出不同大小的容性或感性无功功率。然而,由于它是旋转电机,噪声和损耗都较大,运行维护也复杂,响应速度慢。因此,在很多情况下已无法适应快速无功功率补偿的要求。
另一种方法是采用饱和电抗器的静止无功补偿装置。它具有静止型和响应速度快的优点,但由于其铁心需磁化到饱和状态,损耗和噪声都很大,而且存在非线性电路的一些特殊问题,又不能分相调节以补偿负载的不平衡,所以未能占据静止无功补偿装置的主流。
随着电力电子技术的不断发展,使用SCR、GTO和IGBT等的静止无功补偿装置得到了长足发展,其中以静止无功发生器最为优越。它具有调节速度快、运行范围宽的优点,而且在采取多重化、多电平或PWM技术等措施后,可大大减少补偿电流中谐波含量。更重要的是,静止无功发生器使用的抗器和电容元件小,大大缩小装置的体积和成本。静止无功发生器代表着动态无功补偿装置的发展方向。
五、结束语
我们相信,电力电子技术将成为21世纪重要的支柱技术之一,变频技术在电力电子技术领域中占有重要的地位,近年来在中压变频调速和电力牵引领域中的发展引人注目。随着全球经济一体化及我国加人世界贸易组织,我国电力电子技术及变频技术产业将出现前所未有的发展机遇。
参考文献:
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[3]王兆安黄俊.电力电子技术[M].北京:机械工业出版社,2003.
[4]陈国呈,周勤利.变频技术研究[J].上海大学自动化学院学报,1995(6):23-26.
1.1通过课程改革,提高教师教学水平与科研能力新型元器件、电路拓扑和控制技术的不断涌现,使电力电子技术课程的内容更新较快。通过课程教学改革,激励教师及时更新知识储备,做好新知识、新技术的学习与传授,使课堂教学更能体现时代性,并使教师自觉提高自己的教学水平。同时,依托我校已建成的电力电子实验室,鼓励教师开发适用于各层次、满足不同专业侧重点的实验和实践环节,使教师通过指导学生课程设计、毕业设计,并结合企业项目需求,开发出多项科研教研项目,使教师科研能力得到提高。
1.2为课程群建设、产学研相结合的进一步探索研究奠定基础电力电子技术已逐步发展成为一门由现代控制理论、材料科学、电机工程、微电子技术多学科相互渗透的综合性技术学科。通过课程改革,为电力电子技术精品课程建设、课程群建设奠定良好基础。此外,通过课程改革,探索适用于我校的电类专业卓越工程师特色培养模式,并促进教科研和企业项目合作与承接等工作的深入开展。
2教学改革方案的实施与主要特色
为努力改变该课程原有的难教难学的状况,教学改革方案从以下几个方面实施:
2.1重新编排教学内容,突出课程实用性和趣味性改变传统教学中对四大变流电路孤立、单一的学习模式,引入生活中常见电路以及电子小制作的实例,通过一系列具体电路系统设计过程的演示,将《模拟电路》、《电机与电气》等前期专业课程的知识与《电力电子技术》所学理论知识相联系,展现课程强弱电结合、多学科融合的特点。并且,在保证理论基础扎实前提下,增加日常电路分析和设计实践环节在整个教学过程中所占比重,以实例激发学生自主学习兴趣,以兴趣带动能力培养,在这一过程中培养学生的读图、分析、画图、简单电源电路设计等能力,实现理论与应用相辅相成、有机结合,最终提升学生工程应用方面的综合素质。
2.2采用引导型教学方式,注重教学过程中的互动性和学生分析解决问题能力的培养授课过程中注意开展互动,通过采用提出启发性问题—共同讨论—获得结论—实验验证的方法,在教师“教”与学生“学”的过程中不断发现问题和新的突破点,将学生被动接受知识的过程转化为其不断解决问题的过程,使学生主动学习、开放思维,并在此过程中加深相关理论的理解,训练其分析和解决问题的能力。
2.3充分发挥多媒体教学优势,改变理论教学抽象、刻板的现状电力电子技术重视对电路波形的分析。课程原有的单一的板书或简单PPT课件加板书的传统授课形式课堂信息量较少,不够直观,不能解决学生缺乏学习兴趣,接收效果较差等问题。利用PowerPoint、Flash、视频等多媒体手段,不仅能使波形分析更为直观,还能方便地展示电路在不同条件下的工作状态,以及课程内容在实际生产中的应用。既可使教学内容更加丰富,还使分析过程不再枯燥抽象,分析结果生动醒目,便于学生理解。
2.4以实际系统分析为手段,提高学生知识融会贯通的能力改变对变流技术中各典型电路孤立的讲解,通过带领学生进行典型的电力电子系统分析,结合系统供电、控制等模块电路结构、原理的介绍,体现该门课程电力、电子和控制学科间的交叉性,使学生学会将与课程相关的专业课内容灵活运用于电路分析和设计应用中,提高他们对所学知识的融会贯通能力。
2.5引入专业常用仿真软件,激发学生学习兴趣,培养基本专业技能专业仿真软件在现代工业设计及应用中的作用越来越显著,掌握一至两种仿真软件工具将成为工科学生应具备的基本素质之一。同时,在教学过程中,利用仿真软件对电路工作情况进行仿真,可以使分析过程更为直观,有利于激发学生学习兴趣。目前,电力电子仿真软件主要有Matlab、Pspice、SIMetrix/SIMPLIS和Saber等,其中Pspice和Matlab在开关电源开发应用中具有重要作用,被相关企业广泛运用[4]。在教学改革中,通过在课堂教学和实验环节中引入建模的基本原理与过程,既能使课堂教学和实验更加生动直观与安全,还能引导学生学习软件的应用,使他们具备基础建模能力,有助于满足企业对于学生基本专业技能的要求。
2.6开发一批设计性、综合性研究实验,培养学生的应用、创新能力利用学校电力电子实验室和软件仿真的资源,结合当前热门课题和企业需求,开发一些设计性、综合性较强的实验,或通过课程设计、毕业设计的方式指导带领学生进行研究设计。实验的开发以培养学生应用创新能力为主要目的,既有助于学生巩固所学知识,提高知识综合运用能力,又可为电子设计大赛等专业比赛人才选拔奠定基础。
2.7以课程改革为契机,积极拓展校企合作途径,开发产学研项目,提升教师科研水平在课程改革中,积极寻求校企合作的新途径,深化校企合作的内容,将企业实际项目作为教学的实践、提升环节,依托学校的实验实训中心,以教师为主导,学生进行设计、验证配合,不仅可以极大地激发学生学习和实践的兴趣,同时也有利于教师自身科研水平的提高。
3结语