国网山西省电力公司大同信息通信公司 037008
摘要：课程设计是工科类教育中教学实践的一个重要部分。在教学改革不断深入的同时，探索更加有效的电子电力技术课程的设计，在实践中总结课程设计的经验及方法，对于提高电力电子技术教学效果，巩固学生所学大有裨益。本文主要介绍了目前电力电子技术课程设计的现状及存在的问题，同时结合实践教学，分析了电能变换器通用实验平台的开发及综合性课程设计模式的探索。
关键词：电力电子技术；课程设计；教学方法
电力电子技术课程设计是按照教学计划的要求，对学生进行专业技术训练，其目的是培养学生的理论应用能力，实现理论到技能的初步转化。而高效的课程设计可以促进学生深入了解理论知识，还可以提高学生的动手能力和创新能力。电力电子课程作为弱点与强电的桥梁，正在与自动控制技术和微电子技术相结合，形成快速发展的趋势，同时还与多学科相互渗透，成为当今世界重要的经济支柱之一。因此，提高电力电子技术课程设计的质量，对于提高学生专业能力、竞争能力和综合素质有重要的意义。
一、电力电子技术课程设计的现状和问题
电力电子技术是研究利用电力电子器件、控制技术和电路理论等，达到控制、变换、传输电能的科学。目前，电力电子技术已经广泛应用于电力、交通、通信、工业及航空航天等众多领域内。作为一项高新技术，电力电子技术还是其他高新技术发展的基础，因此，受到国内外的关注。
1、课程设计的现状
虽然“实践才是工科专业的根本”成为国际高等工程教育界的共识[1]，我国工科教育中也逐渐重视实践教学，在教学计划中实践教学的比重开始加大，但是在我国众多的电力电子工科院校中，配套开设课程设计的院校仍比较少，对于电力电子技术课程设计的研究和开发投入的仍不够，重视程度仍然有待提高。
南京航空航天大学电力电子技术教学团队，开发了“软开关逆变电源实验装置”等课程设计教学平台，在平台之上确定了多个课程设计题目，涵盖了电力电子技术的众多内容，包括功率电路、器件、缓冲电路等等。
浙江大学在创新设计型试验中增设了“功率因数校正试验”等实验项目，由学生自主设计课程，确定设计实验的内容和方法，以提高学生的创新、实践能力。
湖南工学院电力电子技术教师针对电气与信息工程系自动化专业的学生开展了课程设计教学，确立了课程设计题目，包括：单相半波整流电路的设计、单相可控整流电路的设计、三相半波整流电路的设计、三相桥式可控整流电路的设计、直流斩波电路的设计、单相交流调压电路的设计、直流电机调速电路的设计、晶闸管触发电路的设计和晶闸管触发组间的设计。通过一系列课程设计的实践活动，巩固学生的理论知识，培养学生的动手能力和创新能力[1]。
2、课程设计存在的问题及原因分析
目前，我国高等院校电力电子技术中课程设计的开设数量比较少，造成这种现象的原因是多方面，包括经费和学时较少、试验的安全性无法保障、设备的耐用性较低等。
电力电子课程设计的任务就是为了实现特定的电能转换要求，而对某一类型的电能变换器进行一系列设计、装配、调试活动，电力电子技术的核心内容是电能变换器，而电能变换器主要是在大电流、高压状态下，学生自己组建功率电路，组间完成后还要在高压下进行调试以完成设计，过程是开放的，具有一定的危险性，这也是目前课程设计中面临的主要难题。另一方面，在高压、大电流的情况下，功率电路在调试过程中，如果对功率电路的保护不到位，或者驱动不当，功率电路极易受到损坏。在实践中，学生们自主设计、制作保护和驱动的电路，由于学生的能力、经验有限，保护和驱动电路存在缺陷，设计过程中难免会出现失误，引发安全问题。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆因此，保证设计过程中功率的安全，保护设备，提高设备的耐用性是实施课程设计的亟待解决的问题，也是目前顺利进行课程设计的一大难题[2]。
二、电能变换器通用实验平台的开发
电能变换器的结构形式比较多，但是比较常用的结构形式是前端是不控整流，后端是开关型逆变器。这种结构形式具有独特的优点，一方面可以实现交流-直流的变换，另一方面实现交流-交流的变换，应用的范围比较广，通用性比较强。
1、电力电子技术课程设计的相关问题
（1）课程设计的目标
课程设计的目标是：第一，培养学生发现问题、分析问题和解决问题的能力；第二，培养学生运用知识和工程设计的能力；第三，提高学生分析、设计电力电子装置的能力；第四，提高学生文献检索和撰写课程设计报告的能力[3]。
（2）课程设计的基本要求
教师要引导学生进行课程设计，制定课程设计的基本要求，发挥教师主导作用，培养学生的能力。教师引导学生根据理论知识，确定课程设计的范围，教师规定实践完成时间，学生进行相关的设计：明确课程设计的设计内容及设计装置的主要技术数据，如输入要求、装置的容量大小及功能，输出的目标等。
2、电能变换器试验平台的特点
（1）前端采用单相桥式二级管整流器获取直流电，此单相桥式二级管整流器具有带电容滤波，而获取直流电则为了方便的获取电源。电源变压器是整流器电源的来源，由于课程设计有学生自主进行，为了避免用电问题，电源变压器的输出电压为AC24V，这样可以保证主电路电压控制在人体承受的安全范围内，保证学生的安全，使学生可以更放心的进行试验，电路调试和测量的正确率更高。
（2）后端采用三相桥式逆变电路，此三相桥式逆变电路由全控型器件构成，实现了电力电子电路模块化的特点，另一方面使线路得以简化，此线路主要针对驱动线路和主线路[4]。
（3）在直流母线中串接功率电阻，以避免控制电路设计不当引发的逆变电路过流情况，从而保护智能功率模块IPM，同时保证经过IPM的电流处于规定范围内。另外，为了避免接线错误，损坏IPM控制接口，将稳压器并联在输入及电源管角上，减少电路压力过大引起的损坏。
三、新探索——综合性课程设计
传统的课程设计主要是各门课程内、单一的设计形式，针对于完整的知识体系，学生并不了解，传统课程设计存在着严重的不足。经过长时间的探索与创新，当前高等教育中，电力电子技术课程设计的重点是综合性的课程设计模式，该模式的特点是：①主线：系统化的专业知识；②基础：学生实际动手；③基地：开放的教学实验室；④目的：培养学生的创新能力；⑤动力：学生的兴趣和主动求知欲。该模式意在通过具有开放式特点的课程设计，促使学生得到一系列系统化的实践锻炼。综合性的课程设计模式被许多高等学校的电力电子技术专业应用，并再次基础上进行了有益的探索，如北方交通大学、南京航空航天大学等。
四、总结
在电力电子技术不断发展，正在深刻影响人们生产和生活的今天，电力电子技术人才的动手能力和创造力正在起着重要的作用，因此，关注电力电子技术的课程设计，加强对课程设计的应用探索，逐步开发、完善电能变换器通用实验平台，形成开放式综合性的课程设计模式，促使学生掌握完整的知识体系，在实践中促进学生的动手能力和创造力的形成，培养一批适应现代科技发展、能力突出的新型工科人才。
参考文献
[1]米志红.《电力电子技术》课程教学方法改革的探索[J].太原大学学报，2012（9）：125-127.
[2]石彪.提高工科课程设计质量的思考[J].黑龙江教育（高教研究与评估），2006（1）：58-59.
[3]肖岚.逆变器综合课程设计教学平台的开发[J].电气电子教学学报，2005（1）：73-75.
[4]潘再平，马皓.浙江大学“电力电子技术”精品课程建设研究[J].电气电子教学学报，2007（29）：133-137.
论文作者:张淑峰
论文发表刊物:《电力技术》2016年第12期
论文发表时间:2017/3/1
标签：课程设计论文; 电力论文; 电子技术论文; 电路论文; 变换器论文; 电能论文; 学生论文; 《电力技术》2016年第12期论文;