电力电子技术的教学实践分析

电力电子技术的教学实践分析

顾金庭

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摘要：随着科学技术的不断进步，电力电子技术已被广泛应用于电力系统、交通运输等行业。地铁、高速铁路、电动汽车已成为人们日常出行的交通工具，这些高效的交通工具，离不开电力电子技术的支撑。在家用电器中，变频空调、变频洗衣机都通过电力电子技术实现电源频率的变化调节，进而实现电器的节能运行。为应对日益严峻的气候危机，我国政府提出力争在2030年前实现碳达峰，在2060年前实现碳中和。在此目标影响下，电力电子技术在光伏发电、风力发电、智能电网、电器高效节能运行方面，必将拥有更广阔的应用场景。在这样的时代背景下，电力电子技术课程作为电气工程与自动化专业的核心基础课程，有必要进行教学改革，从而培养符合社会需求的高素质人才。

关键词：电力电子技术；教学；实践

引言

“电力电子技术”是新能源汽车工程技术专业中一门很重要的基础课程，主要以讲述电能变换和控制电路的原理和应用为主线，学生通过学习常用电力电子器件的基本特性、检测方法以及电力电子器件在不同的电能变换和控制电路中的应用分析等内容，具备全面的、系统的电能变换电路分析和应用能力，同时使学生具备良好的职业行为规范和职业素养。职业本科专业背景将会对这门课程的建设提出更高的要求，如何在有限的课时内更好地提升学生的学习兴趣和创新能力，获得更好的教学效果是值得探索的问题。本文根据多年教学的经验从教学内容、教学方法和教学手段入手来探索课程教学改革的策略。

1电力电子技术概述

1.1电力电子技术的功能

电力电子技术具有较强的专业性，其优势体现在能够对电能进行高效转化并且实现对电能的控制，如今在多个领域得到十分广泛的应用。电力电子器件由多个部分共同组成，其中以大功率半导体开关和高斯型轨道为主。这部分器件能够实现对电能功率的转化，相较于普通的信息电子技术而言，电力电子技术具有绝对的应用优势，能够实现对电力资源的转化，而传统的信息电子技术仅能对数据信息进行处理。将电力电子技术应用在电气工程中，能够提高各项系统的运行效率，推进我国电气工程的发展。

1.2课程性质与培养目标

电力电子技术课程以电力电子器件、电能变换理论与技术为教学重点，由整流、逆变、直流-直流变换、交流-交流变频四种电能变换形式和控制规律构成知识体系。中国民航大学电力电子技术课程的培养目标包括：掌握常用电力电子元件的工作原理；掌握主要电力电子主电路的组成、基本工作原理；掌握驱动电路的设计与分析方法；掌握电力电子变换电路控制基本规律；掌握电力电子技术知识，并能够运用其进行电气系统问题的模型建立、求解和分析；掌握电力电子装置的实验测试方法；培养学生的学习能力及独立思考能力，加强专业理论和实践技能，提高理论联系实际和解决工程问题的能力。

2电力电子技术的教学现状

2.1传统教学选用教材老旧、知识更新不及时

纸质教材更新周期较长，经常更换会给教学带来不便。现代科技发展迅速，有些教学内容跟不上时代发展，不利于学生掌握学科最新知识，经常出现与企业要求脱钩、远远滞后新技术发展等问题。此外，很少有电力电子技术教材会对可再生能源、高压直流输电等新兴应用进行详细介绍。

2.2传统课程以教师为主体，学生被动学习

这种教学模式主要强调理论知识的分析和推导，忽略了课程的工程性和实践性，学生无法将所学理论联系实际应用，缺乏对知识应用、工程意识和实践能力的培养。同时传统教学受到地点和时间的限制，信息流动单向。课堂上，教师进行知识灌输，学生难以跟上教学节奏、掌握知识重点；在课后，学生仅能通过教材和课件进行复习，遇到问题也不能及时有效解决，导致学生理论基础不扎实，甚至丧失学习兴趣。

3电力电子技术的教学实践分析

3.1提升学生的主动性和学习兴趣

在职业本科建设的背景下我们一定要立足自身的专业来明确自身的定位和发展方向。例如在建设本专业时可以围绕制造强国战略和先进制造业集群发展的要求来将电力电子技术融入很多实践案例中。不仅要将电力电子技术服务于装备制造业领域中，更需要结合自身的特长来确立与智能制造、现代控制、工业信息化建设等有关的内容，通过让学生将理论和实践更好地结合在一起来更好地提升学生自身的兴趣。例如在讲述DC-DC变换器时大家就需要将直流开关盒电源的发展结合在一起，然后再做一个功率较小的Buck变换器，老师再在上面通过演示调节占空比来更好地观察输出电压，最终学生对这个知识点的印象就会更加深刻，相对之下也可以更加深刻地理解与电力电子技术有关的知识。

3.2融入新技术和新知识

课程部分知识应做到与时俱进，体现新器件、新技术、新应用。目前空客A380客机、波音B787及国产ARJ21客机已在我国投入商业运营，在带来高效益的同时，新机型也对民航一线的运营保障提出了新的要求。空客A380、波音B787这两款飞机被称为“多电飞机”或“全电飞机”，而多电飞机在主电源的形式、结构参数、控制方法、配电、用电等技术方面与传统飞机存在很大差异，其采用电气驱动替代传统飞机上的液压、气压驱动，简化了飞机结构，飞机中的电气系统所占比重增加，并且用到了波音B737、空客A320等飞机中所没有的新技术。这些变化要求教师在讲授专业知识时要做到与时俱进，紧跟新技术发展潮流，因此在电力电子技术课程中要增加多电飞机新技术、新知识的相关内容，使学生能够通过学习接触、掌握这些新技术，适应民航业的新要求。

3.3强化实践环节

实验是电力电子技术课程中非常重要的一个部分。在职业本科建设背景下我们必须采用合适的方法来坚持技术技能人才的定向培养，真正构建专业能力和创新创业能力都非常出色的人才，并让学生具备一定的工匠精神。而在培养综合素质较高的人才时我们需要以产业发展需求为导向来跟踪产业实现持续发展，并在关注产业结构优化升级的基础上建立动态人才培养方案。所以仅仅让学生掌握一系列与电力电子技术有关的理论知识是远远不够的。实验才是本课程中非常重要的环节，更是这门课程中不可缺少的一个部分。学生可以借助实验来接触到与电力电子课程有关的控制电路、驱动电路以及主电路，重点是要能够掌握与本课程有关的实验方法。但是因为本课程内部的实验课程有所减少，所以也就会对实验项目的建设提出较高的要求，老师要通过快速直观地展示实验来让学生对电力电子有关的知识进行深入的了解。后续老师在设置实验项目时必须和实践应用更好地融合为一体，这样才能让学生接触电力电子技术相关知识之后紧跟时代发展的趋势，研究有关的热点，以便更好地提升学生的实践能力。老师不仅可以直接做实验，更可以让学生根据实际情况改编实验。老师也可以先让学生去查找有关的文献资料，进一步地了解其中的电路结构和工作原理，然后再到实验室内进行实践，这种方式才能更好地提升学生的实践水平。

结束语

随着“互联网＋”教育的发展以及疫情常态化的影响，借助网络教育资源进行混合教学将成为一种趋势。教师要合理利用线上资源，优化教学模式，细分教学评价标准。强化学生学习主体性地位，激发学习兴趣，才能满足学生的多样化、个性化学习需求，培养符合新工科要求的合格专业人才。

参考文献

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［２］李春菊．电力电子技术应用研究［Ｊ］．工业控制计算机，２０２０，（３３）：１３７⁃１４０．

［３］王雪梅，胡素君，李鹏，等．基于问题驱动和过程性评价的ＳＰＯＣ教学实践［Ｊ］．计算机教育，２０１７，（１２）：１２５⁃１２８．