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电力与电子技术赏析八篇

时间:2023-09-19 18:28:04

电力与电子技术

电力与电子技术第1篇

[关键词]电力电子技术 电力电子器件 应用

中图分类号:TM7.11 文献标识码:A 文章编号:1009-914X(2015)22-0222-01

引言:现代电力电子技术是以高新技术知识为基础的一种知识密集型技术综合,是强弱电相结合的新学科,一方面它是电子学在高电压、大电流等强电或电工领域的一个分支,另一方面它也是电工学在低电压、大电流等电流弱电或电子领域的一个分支。当前,电力电子技术与微电子技术的结合已成为当今技术发展的主流电力电子技术的应用,贯穿在电能的获取、传输、变换和利用的几乎每个环节,使用电效率、节能效益、供电质量大大提高。电力电子技术的应用在电气自动化中发挥越来越重要的作用,为电能的产生和利用搭起了桥梁,为电能的输出、应用提供了更好的方式和平台,从根本上提高了电能的应用效率。

一、电力电子技术的特点

电力电子技术是以功率和变换为主要对象的现代工业电子技术,当代工、农业等各个领域都离不开电能,离不开表征电能的电压、电流、频率、波形和相位等基本参 数的控制和转换,而电力电子技术可以对这些参数进行精确的控制和高效的处理,所以电子技术是实现电气工程现代化的重要基础。电力电子技术应用范围十分广泛,国防、工业、交通运输、能源、通信系统、电力系统、计算机系统、新能源系统以及家用电器等无不渗透着电力电子技术的成果。因而,电力电子技术的发展是以电力电子器件为核心,并伴随着变换技术和控制技术的发展而发展的。

二、电力电子技术的发展

现代电力电子技术的发展方向,是从以低频技术处理问题为主的传统电力电子学,向以高频技术处理问题为主的现代电力电子学方向转变。电力电子技术发展先后经历了整流器时代、逆变器时代和变频器时代,并促进了电力电子技术在许多新领域的应用。

1、整流器时代

大功率的工业用电由工频(50Hz)交流发电机提供,但是大约20%的电能是以直流形式消费的,其中最典型的是电解(有色金属和化工原料需要直流电解)、牵引(电气机车、电传动的内燃机车、地铁机车、城市无轨电车等)和直流传动(轧钢、造纸等)三大领域。大功率硅整流器能够高效率地把工频交流电转变为直流电,大功率硅整流管和晶闸管的开发与应用得以很大发展。

2、逆变器时代

变频调速的关键技术是将直流电逆变为0~100Hz的交流电。随着变频调速装置的普及,大功率逆变用的晶闸管、巨型功率晶体管(GTR)和门极可关断晶闸管(GT0)成为当时电力电子器件的主角。类似的应用还包括高压直流输出,静止式无功功率动态补偿等。这时的电力电子技术已经能够实现整流和逆变,但工作频率较低,仅局限在中低频范围内。

3、变频器时代

当前,大规模和超大规模集成电路技术的迅猛发展,为现代电力电子技术的发展奠定了基础。将集成电路技术的精细加工技术和高压大电流技术有机结合,出现了一批全新的全控型功率器件、首先是功率M0SFET的问世,导致了中小功率电源向高频化发展,而后绝缘门极双极晶体管(IGBT)的出现,又为大中型功率电源向高频发展带来机遇。MOSFET和IGBT的相继问世,是传统的电力电子向现代电力电子转化的标志。据统计,到1995年底,功率M0SFET和GTR在功率半导体器件市场上已达到平分秋色的地步,而用IGBT代替GTR在电力电子领域巳成定论。新型器件的发展不仅为交流电机变频调速提供了较高的频率,使其性能更加完善可靠,而且使现代电子技术不断向高频化发展,为用电设备的高效节材节能,实现小型轻量化,机电一体化和智能化提供了重要的技术基础。

三、电力电子技术的应用

1、电力电子技术在电力系统中的应用

将电力电子技术引人电力系统并获得广泛应用的领域,首推应是同步发电机励磁系统,这种励磁系统由于动作迅速,容易设计出高顶值电压,并且控制功率小,另一领域是交流电动机的变频调速,它的应用,节约了可观的电能 近年来,国外还研究将电力电子技术引入抽水蓄能电站,以提高水泵水轮机的效率。并已取得成果在电力系统的发电、输电和配电环节中都离不开电力电子器件和电力电子技术。电力系统的发电环节涉及发电机组的多种设备,电力电子技术的应用极大地改善这些设备的运行特性。

2、电力电子技术在工业中的应用

在工业中大量应用交直流电动机进行电力拖动,直流电动机有良好的调速性能,给其供电的可控整流电源或直流斩波电源都是电力电子装置。近年来电力电子变频技术的迅速发展,使交流电机的调速性能可与直流电机媲美,交流调速技术大量应用并占据主导地位。电化学工业大量使用直流电源,电解铝、电解食盐水等都需要大容量整流电源。电力电子技术还大量用于冶金工业中的高频或中频感应加热电源、淬火电源及直流电弧炉电源等场合。

3、在交通运输上的应用

电气化铁道中广泛采用电力电子技术。电气机车中的直流机车中采用整流装置,交流机车采用变频装置。直流斩波器也广泛用于铁道车辆。在未来的磁悬浮列车中,电力电子技术更是一项关键技术。除牵引电机传动外,车辆中的各种辅助电源也都离不开电力电子技术。电动汽车的电机靠电力电子装置进行电力变换和驱动控制,其蓄电池的充电也离不开电力电子装置。一台高级汽车中需要许多控制电机,它们也要靠变频器和斩波器驱动并控制。飞机、船舶需要很多不同要求的电源,因此航空和航海都离不开电力电子技术。如果把电梯也算做交通运输,那么它也需要电力电子技术。以前的电梯大都采用直流调速系统,而近年来交流变频调速已成为主流。

4、电力电子技术在家用电器中的应用

照明在家用电器中有十分突出的地位。由于电力电子照明电源体积小、发光效率高、可节省大量能源,通常被称为“节能灯”,正逐步取代传统的白炽灯和日光灯变频空调器是家用电器中应用电力电子技术的典型例子之一。电视机、音响设备、家用计算机等电子设备的电源部分也都需要电力电子技术。此外,有些洗衣机、电冰箱、微波炉等电器也应用了电力电子技术。电力电子技术广泛用于家用电器使得它和我们的生活变得十分贴近。

5、电子装置用电源

各种电子装置一般都需要不同电压等级的直流电源供电。通信设备中的程控交换机所用的直流电源以前用晶闸管整流电源,现在已改为采用全控型器件的高频开关电源。大型计算机所需的工作电源、微型计算机内部的电源现在也都采用高频开关电源。在各种电子装置中,以前大量采用线性稳压电源供电,由于高频开关电源体积小、重量轻、效率高,现在已逐渐取代了线性电源。因为各种信息技术装置都需要电力电子装置提供电源,所以可以说信息电子技术离不开电力电子技术。

结语

电力电子技术正在不断发展,新材料、新结构器件的陆续诞生,计算机技术的进步为现代控制技术的实际应用提供了有力的支持,在各行各业中的应用越来越广泛,从人类对宇宙和大自然的探索,到同民经济的各个领域,再到我们的衣食住行,到处都能感受到电力电子技术的存在和巨大魅力。

参考文献

[1] 徐德鸿,马皓.电力电子技术[M].科学出版社,2006.

[2] 余岳辉,梁琳.电力电子器件发展综述[J]. 江苏建筑, 2004(6).

[3] 纪圣勇.电力电子及电源技术的发展[J].电子信息职业技术学院学报, 2006(3).

电力与电子技术第2篇

关键词:电力电子技术;仿真;教学改革;过程分析

中图分类号:G642.0 文献标识码:A 文章编号:1007-0079(2014)36-0101-03

高校电类专业中,电力电子技术是自动化、电气工程及其自动化、电子信息工程等多个专业的重要技术基础课程。该门课程涉及电力电子器件、电力电子主电路及控制电路,集电力技术、电子技术和自动控制技术为一体,具有非常广泛的应用前景[1-2]。

电力电子技术课程具有很强的综合性和实践性,因此在教学过程中十分重视对各种电力电子电路的工作原理及电压、电流的波形分析,这样能够更加深入的理解电力电子器件的开关特性[3-4]。由于电力电子技术课程中将包含整流电路、逆变电路、直流-直流变流电路和交流-交流变流电路,同时又有各种不同负载分析,如电阻性负载、阻感性负载及反电动势负载等,在此基础上又包含相应的参数计算,如直流电压、电流平均值、交流电压、电流有效值等[5-6],因此在该门课程的教学及学习过程中主要存在如下几点问题:

(1)教学过程中由于课时的限制,教师不能在黑板上手工绘制和讲解全部电路波形,而是大量采用幻灯片方式教学,造成学生不易理解。

(2)学习过程中由于各种变换电路知识点较多,因此会让学生感觉到电路非常繁琐,分析非常抽象,并从思想上认为课程不好学。

(3)实验学时不足,使学生对电力电子器件性能及电力电子电路的应用不能有更为深入的认识。

以上问题均反映出教学手段及教学设计上存在不足,因此本文提出以仿真教学模式为主,同时配合传统黑板手工波形绘制与计算分析为辅的复合型教学模式,不仅可以大大提高教学效率、教学效果,同时可以帮助学生提高学习兴趣、增强自主学习能力,使得更为深入理解电力电子技术课程的学习内容。该种教学模式的深入开展,对电力电子技术课程设计、相关毕业设计以及开放性实验和创新实验是非常有益的。

一、电力电子技术仿真教学改革

电力电子技术课程内容量大、知识点多、既有理论分析又有实际电路应用。以我校自动化专业为例,采用王兆安老师主编的《电力电子技术》第五版教材,课程内容将涉及电力电子器件、电力电子电路(AC-DC整流电路、DC-AC逆变电路、DC-DC直流-直流变流电路、AC-AC交流-交流变流电路)及电路控制技术(PWM、软开关),课时安排为56学时,其中8学时为实验教学。在48学时的理论教学内容中,除绪论、习题课和总复习占4学时外,电力电子器件占4学时,电力电子电路占34学时,PWM控制与软开关技术占6学时。由上可见,电力电子电路占理论教学学时的70%,但是该部分的实际教学内容非常多,以整流电路部分为例,将主要涉及到两大类(单相整流、三相整流)、四小类(单相半波整流、单相桥式整流、三相半波整流、三相桥式整流)、三种负载(电阻性、阻感性、反电动势)及多种电路变换形式(如带续流二极管),其中每种电路还要分析不同触发角(如30度、60度、90度、120度等)控制下的电路工作原理、电压和电流波形图(如负载直流电压、负载直流电流、晶闸管承受电压、晶闸管流过电流、交流电流等)、电量参数计算(如直流平均值、交流有效值)。如此复杂的电路教学过程,若仅靠传统黑板板书及幻灯片教学模式进行讲解,将不能在有限的课时时间内,既完成教学内容,又让学生深入理解各种电路的工作过程,其结果是学生没能抓住电力电子电路学习的根本,不具有分析和设计电力电子电路的能力。

电力电子技术的仿真教学改革就是要改变上述由于教学内容多、课程内容复杂、课时分配少而带来的教学和学习问题,其改革的内容就是在有效的教学时间内,通过仿真软件搭建电力电子电路并进行仿真波形分析与工作原理讲解的教学模式,该模式不仅能把教学基本内容讲授清楚,同时能大大提高学生对课程教学重点与教学难点的理解和把握,达到事半功倍的效果。

仿真教学改革中采用MATLAB仿真软件,其中的电力系统模型库包含电源模块库、电器元件模块库、电机模块库、电力电子元件模块库、连接件模块库、测量仪器模块库和其他电气模块库。通过使用Simulink模块库组成电力电子控制电路,使用电力系统模块库组成电力电子主电路和驱动电路,可以较为容易的分析和设计更为复杂的电力电子电路,可以深入的研究和观察电力电子电路的动态响应和稳态响应。

二、仿真教学过程实例分析

由于电力电子技术课程中的各种电路形式复杂多样,因此以三相桥式全控整流电路为例,来说明电力电子技术的仿真教学过程。三相桥式全控整流电路在工业生产中具有重要位置,大量用于电解、电镀、直流电机传动、励磁等场合,因此该电路是电力电子技术课程的重点内容。

三相桥式全控整流电路为如上所述教材的3.2.2节内容,主要包括电路原理图、电阻性负载、阻感性负载工作情况三部分内容。该节课程的知识目标定位于掌握三相桥式全控整流电路的组成、特点及应用,理解三相桥式全控整流电路的工作原理;能力目标定位于能够根据电路图搭建相应电路并进行测量,同时能够根据任务要求开展相关实验。该节课程的仿真教学过程中首先让学生掌握电路结构,然后针对不同负载情况下,让学生理解工作原理并学会波形分析及参数定量计算,最后结合“自动控制原理”及“电机学”课程相关内容,给出仿真实验任务,目的让学生逐步进入状态,逐步掌握学习这门课的方法,下面给出仿真教学中需要注意的教学重点,其它教学部分可参考相应教材,这里不再赘述。

1.三相桥式全控整流电路结构

该部分首先介绍三相桥式全控整流电路是目前应用最广泛的整流电路,它区别于单相整流与三相半波整流,具有功率大、直流脉动小等优点,同时采用幻灯片播放实际应用案例的形式,来增强学生对该部分内容的感性认识,并提高学生的学习兴趣。其次,介绍该电路中包含六个晶闸管元件,是目前学习中器件最多的电路,需要学生们认真理解六个晶闸管器件的触发工作过程。再次,采用MATLAB仿真软件搭建三相桥式全控整流电路原理图,如图1所示。

搭建的过程中,一定要强调以下几点:①晶闸管器件编号务必为共阴极组内VT1、VT3、VT5,共阳极组内VT4、VT6、VT2;②晶闸管门极触发脉冲顺序务必为VT1-VT6;③晶闸管触发脉冲相位间隔60度。

2.带电阻性负载情况分析

前面讲解完三相桥式全控整流电路搭建后,真正进入到电路工作原理、波形分析及定量计算部分。进一步完善上面仿真电路原理图,将负载选择为电阻性负载,并增加若干示波器观察点,其中三相电源设置为幅值100V、频率50Hz,电阻负载2Ω,仿真参数设置为仿真起始时间0.0s,结束时间0.1s,算法选择ode23tb。

带电阻性负载情况下的教学重点为:①不同触发角下的波形分析;②负载电流的连续与断续分析;③晶闸管的单触发脉冲与双触发脉冲形式。其中难点内容为连续与断续状态下的脉冲形式。

首先通过仿真详细讲解30度触发角时的波形情况,要求学生在给定电源条件下能够正确理解触发脉冲、直流负载电压、直流负载电流、晶闸管承受电压和交流电源电流的波形,具体如图2所示。讲授过程中需要注意:①触发角的触发时刻,由于三相整流电路的自然换相点对应A相电压波形的30度位置,因此30度触发角情况下的晶闸管VT1触发时刻为60度位置,换算成时间为0.0033s;②将整个电源周期分成6段,每段先确定6个晶闸管的导通与关断状态,再分析其他电量;③特别注意强调线电压波形及波形画法。

然后,利用仿真教学的优势进一步讲解如上教学重点要求,如图3所示为60度和90度触发角下的晶闸管触发脉冲情况和直流输出电压波形情况。图中可以清楚的看到60度触发角为负载电压和电流连续与断续的临界点,90度触发角时清楚的看到负载电流为断续状态,同时各个触发脉冲为保证电流断续下正常工作而变成双触发脉冲形式。

为了让学生能够更深入的理解电阻性负载时的工作情况,在仿真教学过程中,可以采取更小的脉冲角度间隔对多个触发角进行多次仿真,这样更能深入理解随着触发角的增加,直流负载电压不断降低的过程。

3.带阻感性负载情况分析

当三相桥式全控整流电路带阻感性负载工作时,其特点就是能保证负载电流续流而不出现断续的状态,因此该部分的教学重点为:①让学生能够清楚的理解整个移相范围内负载电流总是连续的工作状态;②由于电感的作用,负载电压会出现负的部分;③大电感状态下,负载电流近似为一条直线。图4为触发角为90度时三相桥式全控整流电路的波形情况,与图3中触发角为90度情况进行对比,可以清楚的看出阻感性负载时的直流负载电压波形既有正向波形,又有负向波形,负载电流波形始终处于连续状态,同时还可以通过仿真教学清楚的展示电感为5mH和200mH时的直流电流波形,其中5mH时电流波形脉动较大,而200mH时电流波形脉动较小,近似为一条直线,这也充分说明当电感值为200mH时,感抗相对于阻抗来说充分大。

4.仿真实验任务:直流电机闭环调速系统

完成如上规定的仿真教学任务后,可以给学生布置相应的仿真实验任务,结合直流电机原理和闭环控制原理,安排直流电机闭环调速系统的仿真实验,可以安排在实验课中完成或课后自行完成。仿真实验任务如下:

(1)仿真参数设置:仿真起始时间0.0s,结束时间5s,算法选择ode23tb。

(2)系统要求跟踪恒值速度给定500r/min。

(3)转速调节器设定为比例控制,要求分析不同负载转矩、不同转速比例调节下的电机电压、电流和转速波形。

这里给出用于教学参考的系统仿真结构图及电机电压和电流波形,如图5和图6所示。由于直流电机为阻感性负载,因此通过仿真实验可以更深入的认识阻感性负载下的三相桥式全控整流电路的工作过程,直流负载电压即电机供电电压有正负波形,直流负载电流即电机电枢电流为连续状态且近似为一条直线,转速波形由学生在仿真实验中自行观察。

三、结论

本文提出的电力电子技术仿真教学模式,通过搭建电力电子系统主电路和控制电路并进行波形仿真的方法,能够使学生更加深入的理解电路结构图、电路工作原理、电量波形及参数计算。仿真教学模式不仅能够大大提高学生对教学重点与教学难点的正确理解,同时对学生进行后续课程设计、开放性实验、创新性实验及相关毕业设计工作奠定了知识能力基础。

参考文献:

[1]王兆安,刘进军.电力电子技术[M].北京:机械工业出版社,2009.

[2]王云亮.电力电子技术[M].北京:电子工业出版社,2013.

[3]龚建芳.基于MATLAB的“电力电子技术”教学模式探讨[J].中国电力教育,2013,(16):63-65.

[4]林飞,杜欣.电力电子应用技术的MATLAB仿真[M].北京:中国电力出版社,2009.

电力与电子技术第3篇

关键词:电力电子技术;职业教育;课程建设

作者简介:张文蔚(1978-),女,上海人,上海工程技术大学高等职业技术学院机电工程系,讲师。(上海200437)

基金项目:本文系2011年上海工程技术大学高职学院教学研究项目(项目编号:JY11-2)的研究成果。

中图分类号:G712     文献标识码:A     文章编号:1007-0079(2012)06-0066-02

随着现代科技的飞跃发展,人力资源质量对于企业生存、地区经济建设,乃至国家可持续发展都起到至关重要的作用。现代社会生产中不仅需要大批具有较高技术和理论的研究、设计型人才,而且需要大量具有丰富理论基础、勤奋敬业、技艺高超的技能型人才。高技能人才短缺已成为当代中国职业教育有待解决的热点问题之一。职业院校作为培养高技能人才的摇篮,担负着培养高技能人才的重任。如何提高学生对专业技术的理解能力和应用能力,加强学生的就业竞争力是职业院校亟待考虑的问题。专业建设是提升职业院校办学水平的关键,专业课程建设更是其基础工程。

电力电子技术是一门利用电力电子器件对电能进行变换和控制的技术,它横跨电子学、电力学和控制理论三个领域,广泛应用于工业、农业、交通运输、航天通信、家用电器等方方面面,涉及电气节能、新能源发电、电力牵引和智能电网等工程热点问题。“电力电子技术”是电气自动化及其相关专业的主干课程,课程建设涵盖教学队伍建设、教学内容建设、教学条件建设、教学方法与教学手段建设等多方面,下面就本课程在精品课程建设过程中涉及的一些问题进行探讨。

一、“电力电子技术”课程教学中发现的几点问题

1957年美国通用电气公司研制出第一个晶闸管,电力电子技术学科由此诞生,其概念和基础也随着晶闸管和晶闸管变流技术的发展而确立。近年来,随着半导体及其集成技术的高速发展,电子和通讯产业的强大支撑,电力电子领域的器件、控制方法日新月异,表现出智能化、小型化、高性能、节能环保等特点。实际授课内容中晶闸管整流部分往往讲得最多,对于其它全控型器件,以及逆变、斩波、调压等电路只是略作介绍。原因主要是晶闸管整流是基础,在学时不断被压缩的情况下,学好基础理论和基本分析方法当然显得更重要。此外,也不排除技能等级鉴定等因素。因此,如何安排好有限的课堂时间,合理分配“电力电子技术”课程各环节的比重,怎样在教学中更大程度地引入新器件、介绍新电路、演练新工艺,是课程教师非常值得探讨的一个问题,也是课程建设的重点。

要上好一堂课,除了备内容,还要备学生。目前,职业教育面对的学生往往存在着理论基础不扎实或是学习态度不够认真、惰性较大等问题。传统的教学方式往往是理论课“满堂灌”,学生学习较被动。随着国家对职业教育的重视,无论公办还是私立职业院校,其教学条件都有很大改善,课堂教学中使用多媒体教学已不足为奇。现代化教学设施带来了便利,然而,如若不及时调整教学内容,只是按照教科书内容一页页地翻PPT,其进度自然加快不少,但对于学生来说,枯燥、跳跃式课程内容更不好理解、消化,学习效果可能还不及一支粉笔、一本书。如果课堂吸引不了学生,使他们开小差、没兴趣,那就不要指望有多少人在课后会捧着教科书去图书馆或实验室查资料、自学。因此,如何更有效地利用教学资源,最大限度地发挥学生主观能动性是课程建设的难点。

一门课程教学情况的好坏,取决于教师和学生两方面。一般来讲,教师对于课程的授课情况由学校相关部门组织专家听课及学生测评后得出。学生对于课程的掌握情况大多看课程的总评成绩,成绩大多由任课教师根据学生课程最终考核及平时表现综合给出。对于大多数学校、大多数课程来讲,学生的学习成绩中,课程的最终考核,也就是期末考试成绩,往往占主要比重。这就直接导致了许多学生平时不学习、不复习,期末根据复习课内容突击、强记。考试结束后不久,学生所学的知识由于学得不扎实,很快全忘了,更谈不上应用,学习效果较差。因此,如何调整现有考核评价体系,完善教学机制也是课程建设中值得研究的问题。

二、“电力电子技术”精品课程建设途径

精品课程是指具有一流教师队伍、一流教学内容、一流教学方法、一流教材、一流教学管理等特点的示范性课程。

1.专业教师敬业、协作

一门课程教学质量的好坏,取决于师资队伍的政治素质、业务素质及教学水平,因此,在课程建设中需要制定教师队伍建设规划,培养造就一支事业心强、专业水平高、教学能力强,知识、年龄、职称结构合理的教师队伍。

科学技术的发展日新月异,其应用于生产实践的周期越来越短,作为培养直接就业于生产一线的技术工人的职业教育,必须紧密结合社会生产实际,传授给学生最先进的技术知识与技能。师资队伍建设中必须提升教师队伍业务能力,采取培养与引进结合的方式,提高队伍综合能力及双师素质。同时,课程教学水平的提高应该注重充分发挥课程组的团队优势,集体备课、互相交流,分工合作、群策群力,才能取得更好的成效。

2.教学内容精心组织、教学资源丰富立体

“电力电子技术”课程的教学内容必须紧密联系行业发展、联系新技术及其应用。对教学内容进行合理组织、精心编排。此外,专业建设可以将电子技术、电力电子技术、自动控制技术、交直流调速技术等课程结合起来,形成一定的专业学科体系,“电力电子技术”课程建设以此为依托,同时,在专业知识链的衔接中起到桥梁作用。

教学离不开教材,教材建设作为学校教学基本建设之一,对提高教学质量具有不容忽视的作用。建设立体化教材就是在传统的课程教材、参考书基础上,结合教学内容、教学方法与手段,采取电子图书、电子教案、计算机辅助教学课件、习题集、试题库、网络课程、学习指导、实验指导、实践指导等多种形式,极大地丰富教学资源库。立体化教材建设在丰富教学内容的同时,有利于培养学生掌握学科发展动态和开拓知识的方法与能力,有利于促进网络教学改革,提高师资队伍水平,促进教学条件改善,改进考核方法。

3.教学方法灵活多样、教学手段先进有效

教学方法是教学过程中教师与学生为实现教学目的和教学任务要求,在教学活动中所采取的行为方式的总称。教学手段是师生教学相互传递信息的工具、媒体或设备。改革教学方法与手段的着力点在于把发挥教师主导作用与发挥学生主体作用相结合,全面提高教学质量。

在教学方法上,采取项目教学、任务引领、案例教学等形式,讲练结合,开展多层次实训、现场体验式教学、学生科技创新等教学活动。在教学手段上,使用现代化的教育技术和手段,适时使用多媒体课件、flas演示;建立多层次实验教学环境,开发MATLAB、PSIM等虚拟实验教学平台等。实验、实训项目在原有验证型课题的基础上加入创新型课题,有利于激发学生的学习主动性。当然,多媒体素材的准备、虚拟场景的演示、网络平台的开发需要任课教师投入更多的时间和精力。

4.评价机制开放,考核标准多元化

课程教学评价分学生评价和专家评价两部分。课程结束后,组织学生进行座谈、测评;课程进行过程中,可聘请一些来自企业、研究所的技术专家,以及校内外相关专业的教育专家观摩教学过程,评价教学内容与组织形式,交流、指导课程教学。鼓励专业教师多参加企业锻炼、交流访问,开拓视野,促进学科建设。

对于学生成绩考核,应避免一张考卷定成绩的情况。课程成绩中,除了笔试成绩外,还将平时任务完成、课堂相应、作业递交、学习态度等情况记入总成绩,笔试成绩所占总评比例相应减少,使成绩考核更全面、客观反映学生实际掌握情况,更大程度地激发学生主观能动性。

三、结束语

要做好精品课建设,必须建立一支精干的教师团队,开发与精品课程配套的教学内容、教学方法、教学手段、实践环节,不断建设和完善教学环境,形成合理的教学评价体系。面对国家大力发展职业教育的大好形势,职业教育工作者更要不畏艰辛、开拓创新,为社会主义现代化建设培养高素质、可发展的技能型和应用型人才。

参考文献:

[1]王新刚.高职国家精品课程资源建设状况的分析[D].济南:山东师范大学,2010.

电力与电子技术第4篇

电力电子技术是一个以功率半导体器件、电路技术、计算机技术、现代控制技术为支撑的技术平台。经过50年的发展历程,它在传统产业设备发行、电能质量控制、新能源开发和民用产品等方面得到了越来越广泛的应用。最成功地应用于电力系统的大功率电力电子技术是直流输电(HVDC)。自20世纪80年代,柔流输电(FACTS)概念被提出后,电力电子技术在电力系统中的应用研究得到了极大的关注,多种设备相继出现。本文介绍了电力电子技术在发电环节中、输电环节中、在配电环节中的应用和节能环节的运用。

二、电力电子的研究方向

就目前情况而言,我国电力电子的研究范围与研究内容主要包括:(1)电力电子元器件及功率集成电路;(2)电力电子变换器技术的研究主要包括新的或电力能源的节约和新能源电力电子,军事和空间应用等作为特殊的电力电子转换器技术的智能电力电子变换器技术,控制电力电子系统和计算机仿真建模;(3)电力电子技术的应用,其研究内容包括超高功率转换器,在能源效率,可再生能源发电,钢铁,冶金,电力,电力牵引,船舶推进应用,电力电子系统的信息化和网络;电力电子系统的故障分析和可靠性;复杂的电力电子系统的稳定性和适应性;(4)电力电子系统集成,其研究内容包括标准化电力电子模块;单芯片和多芯片系统设计,集成电力电子系统的稳定性和可靠性。

三、我国电力电子发展中存在的问题

当前的主要问题是:中国的电力电子产品和设备目前生产的大部分是也主要是晶闸管,虽然它可以创造一些高科技电子产品和电气设备,但他们都使用电力电子外国生产设备和多组分组装集成的制造方法,尤其是先进的全控型电力电子器件全部依赖进口,而许多关系到国民经济和国家安全,在一些关键领域的核心技术,软件,硬件和关键设备,我国的外资控制和封锁。特别是在关系国民经济和国家安全,更多先进水平的核心技术差距的关键领域,这种情况正在迅速变化的挑战和我们的道德律令。

在过去,虽然我国国民经济的各个部门,先后引进了国外先进技术,已开始注意到国内突出的问题,从表面上看,虽然对引进技术的绝大多数可以在几年后达到国产化率70%的要求,但只要仔细分析,不难发现,并最终拒绝外国公司转让技术和关键部件,都涉及到高科技的电力电子技术和动力传动产品在核心技术。

目前国外和问题的主要区别是:电力电子器件的全面控制,不能制造国内制造的高功率转换器,低技术,设备可靠性差,电力电子数字控制技术水平仍处于初级阶段;应用程序的控制技术和系统控制软件的水平较低;缺乏经验的重大项目等。高性能高功率转换器设备几乎全部从国外进口。

四、电子电力技术的研究与应用

(一)在发电环节中的应用

发电机组的多种设备在电力系统的发电环节都会被涉及到,如何改善这些设备的运行特性就需要电力电子技术参与应用。

1.大型发电机的静止励磁控制。静止励磁结构简单、可靠性高以及造价相对较低 ,采用晶闸管整流自并励方式,在世界的各大电力系统被广泛采用。省去励磁机这个中间惯性环节,使其拥有了特有的快速性调节。这样使得控制规律的方法和更加先进,效果更加良好。

2.水力、风力发电机的变速恒频励磁。水头压力和流量决定了水力发电的有效功率,抽水蓄能机组最佳转速变会随着水头的变化幅度而变化。风速的三次方与风力发电的有效功率成正比,随风速的变化,风车捕捉最大风能的转速也发生变化。所以机组变速运行,即调整转子励磁电流的频率,使其与转子转速叠加后保持定子频率即输出频率恒定,从而获得最大有效功率。变频电源是此项应用的技术核心。

3.发电厂风机水泵的变频调速。发电厂的厂用电率平均8%,风机水泵耗电量约是火电设备总耗电量的65%,不仅耗量大且运行效率低,为了节能,在低压或高压变频器使用时可以使风机水泵变频调速,从而减少电量的消耗。目前来讲,低压变频器技术以达到一定 的水平,国内外的生产厂家也比较多,只是系列产品还不够完整。但是高压大容量变频器设计和生产的企业还是比较少,需要院校和企业抓紧联合开发,以满足生产需求。

(二)在输电环节中的应用

被称为“硅片引起的第二次革命”就是电力电子器件应用于高压输电系统,这样使得电力网的稳定运行特性大幅度的改善。

1.直流输电(HVDC)和轻型直流输电(HVDC Light)技术。直流输电相对远距离输电、海底电缆输电及不同频率系统的联网,高压直流输电优势独特,因为其不仅输电容量大、稳定性好等优点而且控制调节非常灵活,从。1970年世界上第一项晶闸管换流器之后,世界上新建的直流输电工程均采用晶闸管换流阀,这也是电力电子技术正式应用于直流输电的里程碑。

2.柔流输电(FACTS)技术。20世纪80年代后期,FACTS技术的概念问世,这是项基于电力电子技术与现代控制技术对交流输电系统的阻抗、电压及相位实施灵活快速调节的输电技术,可以灵活控制交流输电功率潮流,使得电力系统的稳定水平大大的提高。20世纪90年代后,国外在研究开发的基础上开始将FACTS技术用于实际电力系统工程。其设备结构简单,控制方便,成本较低,所以应用较早。

(三)在配电环节中的应用

配电系统迫切需要解决的问题是如何加强供电可靠性和提高电能质量。电能质量控制既要满足对电压、频率、谐波和不对称度的要求,还要抑制各种瞬态的波动和干扰。电力电子技术和现代控制技术在配电系统中的应用,即用户电力(custom Power)技术或称DFACTS技术,是在FACTS各项成熟技术的基础上发展起来的电能质量控制新技术。可以将DFACTS设备理解为FACTS设备的缩小版,其原理、结构均相同,功能也相似。由于潜在需求巨大,市场介入相对容易,开发投入和生产成本相对较低,随着电力电子器件价格的不断降低,可以预期DFACTS设备产品将进入快速发展期。

参考文献:

[1]郑锦彪.浅谈电力电子技术在电力系统中的应用与研究[J].黑龙江科技信息,2007(5).

[2]张建诚、陈志业、梁志瑞.现代电力电子技术在电力系统中的应用[J].电力情报,1999(3).

电力与电子技术第5篇

关键词:电力电子实验;综合实验平台;创新性

电力电子技术在全世界范围都是一个比较新兴的学科,是新能源并网和电能质量研究的关键技术,是发配电系统的核心,也是电气类专业学生必须掌握的内容和技能。电力电子技术课程教学内容多、信息量大,既涉及电力工程知识、又涉及电子和计算机知识,是理论性和实践性非常强的专业课程。目前,在智能电网、节能、电磁兼容等方面大量应用,要求学生能根据千变万化的需求和实践设计解决方案,熟练掌握其非线性的特征及应用。

目前电力电子技术课程实验教学大都依托实验平台进行,基本上只设置演示性或验证性实验,真正动手设计、搭建、调试电路的机会并不多,限制了学生动手能力和创新能力的培养[1]。

1 传统实验存在的问题

开展实验,需有相应的实验设备和实验平台支持,实验的开设和设备的选择要做到“两个结合”[2]。一方面,实验要结合理论知识;另一方面,实验要结合工程实践,避免和工程实践脱节[3]。但目前高校开设的电力电子实验普遍存在着实验与理论结合不紧密、实验与生产实践脱节的问题,主要体现在:

(1)传统的电力电子实验与实验平台相结合的问题。传统的电力电子元器件、整流逆变电路等有具体形象[4]、易于被学生接受,但在实际应用过程中已基本实现模块化封装。因此实验平台的设计,既要兼顾传统元器件的形态,又要突出相关模块的应用与实践。

(2)如何开展电力电子技术实验,让学生从硬、软件上掌握电力电子技术的知识。从硬件平台上看,当前的实验只是“静态”地向学生介绍电路工作过程,而没有让学生参与到电路原件分析、电路拓扑分析和动态工作过程分析,在仿真与模拟实验方面更是空白。按照研究的理念,学生应该选择自己感兴趣的问题进行深度分析,从而形成自己独特的研究方法,这需要有良好的实验平台作为支撑。

(3)如何将新技术融入实验中。电力电子技术向着高度的模块化、集成化以及应用多元化的方向发展。智能电网、节能、电磁兼容等技术推动着电力电子技术飞速发展。因此,实验平台的设计应比较先进而且留有升级和进一步扩展的接口。

2 可视灵活的综合实验平台

在电力电子技术综合实验平台建设之前,我院电力电子实验室的设备比较陈旧。针对该情况,在深入研究电力电子技术实现原理和发展趋势的基础上,考虑到实验教学的实际需要,构建了电力电子技术综合实验平台。

综合实验平台主要由PC机、MCL系列电力电子试验台、拓展板、测量设备等组成(如图1所示)。整个综合平台采用标准化的模块结构,PC机可通过数据线与实验台相连,PC机运行电力电子技术实验管理软件和EWB仿真软件。实验过程中,学生可以根据需要进行模块的自由组合、拓展板设计来完成实验电路的搭建和调试。综合平台具有良好的可扩展性,可以根据实验室建设规模灵活地配置实验台的数目,主要包括:

(1)信号电源。经过过流、过压、漏电等保护电路,再分别通过调压、变压、稳压电路得到的交流可调电源、多路直流稳压电源及斩波信号源、逆变信号源、同步信号源等,为不同的实验电路提供不同的电源信号。

(2)实验电路部分根据不同的电力电子器件及不同的电力变换电路。分别设计了不同的相对独立的实验单元挂箱。各实验单元电路原理清晰、可操作性强、效果直观。

(3)类型齐全的电力电子元器件,可以进行GTR,MOSFET,IGBT,GTO的开关特性及其驱动电路、缓冲和保护电路相关实验。

(4)直流电动机、发电机模块。在进行直流调速系统实验时,除可用常规的由运算放大器构成的PID调节器进行控制外,还可和计算机相连,由上位机进行数字控制,并采集转速曲线和电流反馈信号,通过计算机对调速系统的参数进行调节,对转速等动态波形进行分析。

(5)实验台对PC以及其他拓展板的各种标准化接口。

(6)数字仪表、开关和按钮等辅助设备。

综合实验平台有以下主要特点:

(1)设备齐全,包括常规的电力电子元器件,配备了电机、变压器和电路拓扑等模型,还可以在PC机上自行仿真电路并将虚拟模块信号传送到实验台。学生可以自行设计电路模块,并使相关模块与平台相连,提高动手能力。

(2)PC机上可利用EWB等软件设计电力电子技术课程中的许多电力电子电路仿真实验,如单相/三相晶闸管相控整流电路、电容滤波不可控整流电路、DC-DC升/降压电路等。

(3)实现实验台与PC机、拓展板的标准化数据通讯,方便教学实验,避免以往实验存在电力电子元器件、电路拓扑不易修改的问题。

(4)配有各种信号灯及音响,提醒实验的学生注意当前的实验运行情况,保证接错线时不会损坏平台,解决了实验设备容易损坏而不敢让学生动手实验的问题。

3 实验管理

如何进行电力电子实验是难点和重点,当前的电力电子实验把重点放在讲解理想元器件在理想信号下的标准工作过程,仅简单地重现了理论课的内容,既锻炼不了学生的实验能力,也无法提高学生的学习积极性。针对这种问题,应用实验管理软件,存放着学生自己设计的实验过程,可让学生自己动手参与实验的设计。

将实验分为验证性、设计性、综合性和创新性4类实验,形成递进的实验层次。实验教学过程中,根据学时的安排和学生的实际能力,选择其中的模块进行实验。学生根据自己的情况,从简单的实验开始,逐步提高自己能力。

(1)验证性实验包括传统的实物元器件电路实验和虚拟仪器实验。学生选择实验项目并根据指导书的内容和步骤进行实验。主要目标是掌握各种典型电能变

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换电路的工作原理、波形分析及定量计算。

(2)设计性实验是在验证性实验的内容和基础上,由学生自行设计测试设备参数及其特性。主要目的是掌握故障问题的分析和定位,熟悉电力电子学的诸多问题。

(3)综合性实验设计提供按行业细分的实验方向,供学生选择,跟踪教师的各类研究方向并进行设计。根据我院的情况,与电力电子技术应用相关的课题组方向包括高压直流输电即保护控制技术、电力系统优化与控制、高性能电力拖动及电能质量监控、电力电子及控制技术、电机及其控制理论。实现实验与实际问题的结合、教学与研究相结合。

(4)创新性实验设计。实验室是课程设计过程中实践环节实现的地方,配合课程设计、大学生科技创新项目方案,进入实验室进行实验。参考我院相关教师所中提出的问题,进行创新性实验设计。

4 整体效果分析

针对电力电子技术实验发展的需要,构造了综合性实验平台,该平台在包含常规电力电子实验的基础上,提供标准化接口扩展实验。实验平台同时也向课程设计和毕业设计以及学生研究项目(SRP项目)等实验开放,克服了以往SRP项目存在因设备不足导致计划无法验证和实践等问题。

从电力电子技术发展的趋势来看,综合平台的性能还可以进一步提高,以更好地满足教学和科研需要,形成多层次、立体化的实验教学特色。

参考文献

[1] 胡少强,王智东,林声宏.电力系统动态模拟仿真综合性实验教学研究[J].中国现代教育装备,2010(7):81-82.

[2] 王智东,梁灼勇,王钢.电气工程专业微机及网络通信实验支撑平台[J].电力系统及其自动化学报,2010,22(4):151-156.

电力与电子技术第6篇

【文章摘要】

传统的电力电子课程把理论和实践分开来讲,并且按照章节进行授课,学生对于新知识的掌握通常没有整体化和系统化,极个别的学生能把一个实际的应用所涉及到的各个理论和实践联系起来,大多数同学都是一头雾水。这和本课程的教学方法有很大关系。经过近10年一线教学的经验,不断的实践和探索,我总结出电力电子课程一定要与时俱进,设置合适的教学体系,进行合理的教学模式改革,研究最适合学生接受的教学方法,以 “情境式教学法”为前提,“引导型自主学习法”为主线,其它教学法协调配合,才能发挥出“合力”的最大作用,提高教学质量,激发学生的学习兴趣,提高其学习效率。

【关键词】

电力电子;教学改革;情境教学

中图分类号:G642.0 文件标识码:A

1 使用“情境式教学法”,建立新的电力电子教学体系

情境教学法是指在教学过程中,教师有目的地引入或创设具有一定情绪色彩的、以形象为主体的生动具体的场景,以引起学生一定的态度体验,从而帮助学生理解教材,并使学生的心理机能能得到发展的教学方法。情境教学法的核心在于激发学生的情感。情境教学,是在对社会和生活进一步提炼和加工后才影响于学生的。诸如榜样作用、生动形象的语言描绘、课内游戏、角色扮演、诗歌朗诵、绘画、体操、音乐欣赏、旅游观光等等,都是寓教学内容于具体形象的情境之中,其中也就必然存在着潜移默化的暗示作用。

此教学方法要科学的进行,必须设计好电力电子切实可行的情境方案,引导学生身临其境,找到掌握这门课程的方法。因此要以电力电子课程做为一个整体,把理论和实践融合在具体的情境里,前后照应,避免先难后易、内容重复及脱节等现象。但目前电力电子理论和实践联系不紧密,各自孤立。因此,需要改革电力电子教学体系,修改和完善新的课程标准与教学内容。

2 确定电力电子主体教学方法―“引导型自主学习法”

陶行知教育家曾提出:“好的先生不是教书,不是教学生,乃是教学生学” ,“与其把学生当天津鸭儿填入一些零碎知识,不如给他们几把锁匙,使他们可以自动去开发文化的金库和宇宙之宝藏。”该方法根本点就是以启发学生智能,引导学生自学为主。

传统演示教学法则只限于把实物、教具呈示给学生,或者教师简单地做示范实验,虽然也有直观的作用,但仅有实物直观的效果,只能导致学生冷冰冰的智力操作,而不能引起学生的火热之情,不能发挥情感的作用。

课程改革的重点之一,就是让学生的学习产生实质性的变化,提倡自主探究与合作的学习方法,逐步改变以教师为中心的局面,促进学生创新意识和实践能力的发展。一切教育的影响必须通过学生的主动积极性才能达到预期的效果。因此教育的一切活动都必须以调动学生主动性、积极性为出发点,使学生能够主动学习、善于学习,同时学校教育应着眼于学生学会学习,培养学生的自主学习能力,夯实学生终身学习的基础,促进学生全面、持续、和谐的发展。这就要求教师在教学活动中充分发挥自己的主导作用,根据学科、教材和学生的特点灵活运用教学方法和手段。

3 改进考核方法,建立新的考核模式

高等职业教育是高等教育的重要组成部分,其教学过程和培养目标有三个显著特点:一是注重学生的创新能力、实践能力和创业精神的培养:二是强调课程体系的针对性,课程设置从职业岗位群需要出发:三是突出实践环节教学,主动适应地方社会经济建设发展要求。因此,要全面、系统、公正地评价教学效果,就要从考核内容、形式、管理评价体系等方面进行系统规划,制定相对完整、切实可行的能充分发挥考试功能和实现高职教育教学目的的考核制度。

目前大多数高职院校的考核模式存在着弊端:一是考试内容重理论,轻应用;二是考核方式单一,评价方法片面;三是缺乏考试的反馈机制。考核要做到全面、具体、科学,不能单考察学生的理论水平,以卷面成绩为主,而是要兼顾学生课堂考勤、课堂表现、理论考试、动手能力、团队合作这五大方面的综合素质。

经过多年的教学探索,制定了一套切实可行的考核机制,主要遵循以下三方面原则:(1)坚持能力本位的原则。考核过程要注重学生职业能力的考核,以职业能力作为学生考核成绩的标准。(2)过程化考核的原则。课程考核采用教学情境单独评价与综合评价相结合的过程评价方式,以学习情境的工作任务为单元,从理论知识书面考核、实验能力考核和社会能力考核等方面对学生进行全方位考核,让学生进行自我评价及小组成员间互评,再结合老师评价,最终确定学生的评定成绩。(3)遵循考核规律的原则。在试题的难易程度上保证均衡,使学生的学业考核成绩呈现“正态”现象,反映学生对知识点、专业知识、专业能力的掌握情况,并能反应个别学生的能力差异。具体见下表1所示。

4 总结

以上三方面是对“电力电子技术”课程改革的一些探索和实践。实践表明,采用这些方法能优化课程结构、合理配置教学资源,提高学生自主学习的能力,关键是使学生将所学知识系统化,将理论知识与实际应用相联系,构建了完整的:“电力电子技术”课程体系。也提高了学生分析问题、解决问题的能力以及动手实践的能力,为培养高质量的工程技术人才奠定了良好的基础。

【参考文献】

[1]鲁明丽.基于卓越计划的“电力电子技术”课程教学改革探索.中国电力教育2014(2):104.

[2]姜伟.电力电子技术课程教学模式研究{J}.电气电子教学学报,2013,35(1):44-46.

[3]韩素军.高职院校考核方式改革初探.教育与职业.2011,10(11).

电力与电子技术第7篇

【关键词】实践教学;综合实践能力;校企合作

一、制定科学的教学计划

在大一学年中,因大多数学生不具备该专业领域内的知识,此时需要开设相关理论知识课程,通过理论概述以带领学生进入到该专业领域之内,逐步培养学生对该专业的兴趣。对教学计划进行部分调整,将以往大三才开设的实践性较强的主要专业基础课程如《数字电路基础》、《模拟电路基础》提前至大二上学期,让学生在未来的3年中有足够的时间去理解、吸收、消化,通过学习为后续课程打下坚实的基础。对于大四学生而言,经过前期的学习已经积累了一定的知识与实践能力,此阶段适宜开设《微电子工艺》、《电子产品工艺》等专业性更强的课程以进一步提升学生的专业知识与能力,便于毕业后的就业。

二、改进授课方式

电子专业相关课程具有一定的抽象性而且注重实践性,要求学生具备一定的理解力与想象力,若采用传统的课堂教学模式或方法不仅难以调动学生的兴趣而且教学效果不佳。在新时期,可以结合现有的技术条件,采用项目教学法、启发式教学法、情境教学法等以不断简化课程知识,将抽象化的知识尽可能的具体化,以最大程度上的激发学生的积极性。所有主干课程专业课程中均按照“教与学教学模式改革”进行,均设置综合训练题目。综合训练穿插授课时进行,由教师提出设计题目和设计要求,教师随时监督和检查,引导学生思考,让学生学会分析问题,解决问题,并且提高了学生对所学知识的理解和运用能力。

三、培养教师实践能力

教师是教育的“主宰者”与“领路人”,培养高素质的学生需要高素质的教师,尤其是随着社会的发展,相关职业要求不断提升更需要教师结合请情况不断提升个人综合素质以更好的培养学生。对于教师而言:首先,学校要定期组织学生参与培训,提升个人综合能力;其次,定期组织教师开展教学交流会,互相交流经验。最后,教师要树立与时俱进的学习意识,强化个人自学意识。

四、强化实验教学

实验教学是实践教学的重要组成部分,我们将实验教学“以教师为主”的传统教学模式转变为以“学生为主体,教师为主导”的新型教学模式。在课堂教学过程中通过启发式教学,学生能够积极主动做好课前预期,主动设计相应的实验并积极参与到课程教学之中。同时,教师在开展教学之前通过运用互联网收集各类资料以制作符合学生需求的课件,在辅助多媒体设备提升课堂教学的氛围。此外,在实验教学过程中适宜采用开放式实验室,让学生能够参与到实验之中,发挥自身的能动性。一方面,学生能够积极思考;另一方面,锻炼了学生的动手能力,楹笃诘亩勒疾僮髂酥辆鸵荡蛳禄础。

五、注重实习实践环节

建立完善的专业实践环节教学体系。课程设计、电子系统设计等实践课程以任务书形式进行,题目清晰、任务明确,教师不再进行具体指导,最终以竞赛形式进行考核。此过程着重培养学生发现问题、分析问题、解决问题能力,培养学生独立、创新的精神。学生在求学过程中理论知识学习、实践学习、毕业就业等形成了连续的教学实践链条,通过项目教学的方式极大的调动了学生的积极性与能动性。在项目教学过程中,每位学生接受不同的实践题目并参与到企业生产实践当中,同时学生在完成各自题目之后可以将之作为毕业设计题目,既得到了实践又为毕业论文或毕业设计节省了实践,而且在该种模式下学生毕业设计的水平普遍较高。

六、强化校企合作

电子专业大学的综合实践能力培养要紧密结合社会实际,贴近学校,以市场为导向,努力培养适合各企业需求的人才。根据创新人才培养的模式,学校要积极与相关企业联系以建立学生实训基地,便于学生能够从中得到提升,进而达到理论与实践相结合的目的。例如,辽宁工程技术大学为给学生提供实训基地已经与当地6家企业建立了学生实训基地,同时为便于学生到省外城市发展还与北上广等大城市企业建立了毕业生实训基地。一方面,学生可以在学习过程中参与到实习,及时弥补课程教学的不足;另一方面,毕业后可以通过实训中的表现被企业选中,进而解决了就业问题。

七、赛课结合教学模式

对于电子科学与技术专业学生而言,纯粹的理论知识不仅不能满足学生的实际需求而且亦不符合社会与职业的对人才的需求。为此,在培养此专业学生过程中要积极鼓励学生参与到科技竞赛或技能比赛过程当中,如此不仅能够锻炼学生的实践能力而且能够促使学生及时了解自身的实际情况进而强化业余学习,及时补充相关知识,进而为未来的就业打下坚实的基础,成为行业所需人才乃至专业人才。例如,辽宁工程技术大学在培养学生过程中,为不断拓展学生的眼界以及提升学生的创新能力,使之感受到创新对于专业学习以及自身发展的重要性,积极鼓励与引导学生参与到市内、省内、国内等各个层次的技术竞赛当中,如辽宁省电子设计竞赛与飞思卡尔智能汽车大赛等,超过半数的相关专业的学生得到了锻炼而且后期学习积极性较高。

八、结语

实践是检验真理的唯一标准,教育学生的目的在于培养理论知识与实践能力兼备的综合性人才,然而学生的培养并非一朝一夕之事而是一项系统化建设的工程,需要学校综合自身的实际情况制定科学的教学计划、创新教课方式、强化实践教学、联合企业共同培养等,以逐步提升学生的综合能力。

参考文献:

[1]保利勇,赵东风,丁洪伟.电子科学与技术专业人才的实践培养模式探索[J].电气电子教学学报,2009,31(s1):113-114

电力与电子技术第8篇

关键词:新兴产业;电力电子技术;应用

Power electronic technology in energy saving and strategic

Emerging industry in the application

GUO Shi-ming

(Southwest Jiao Tong University, Sichuan Chengdu 610031)

Abstract: The development of strategic emerging industry is China's new era of the economic and social development of the major strategic task. This paper introduces the contents of strategic emerging industry, burgeoning industry of key equipment and core technology as well as in the emerging industry in related areas of application.

Keywords: emerging industry;power electronic technology;application

1  战略性新兴产业及其相关产品与技术

1.1  节能环保产业

(1)高效节能环保技术装备及产品。主要有:①高效节能锅炉、窟炉、电机及拖动设备;②余热余压利用设备、高效节能家用和商用电器照明器具;③高性能、低成本的污水、固体废物、烟气处理技术和装备等。

(2)资源循环使用技术。这些技术主要包括:矿产资源、工业固体废物综合利用技术;汽车零部件及机电产品再制造技术,再生资源回收利用技术;餐厨废弃物、建筑废弃物、道路沥青和农林废弃物资源化利用技术等。

1.2  新一代信息技术产业

到“十二五”期末,初步建成宽带、融合、安全的下一代信息网络设施,实现三网融合。提升高性能集成电路技术水平,初步建立自主可控的集成电路产业体系;攻克半导体照明产业的共性关键技术和关键装备。

1.3  生物产业

生物产业涉及的技术有:药物、疫苗和特殊性诊断试剂的开发技术; 高产、优质、多抗、高效植物新品种的培育技术;生物农药、生物肥料、生物饲料、动物疫苗等绿色农用生物产品的生产技术;非粮原料与纤维素转化技术;生物醇、酸、酯等生物基有机化工原材料的生产技术;生物塑料生物纤维等新生物材料的生产技术等。

1.4  高端装备制造产业

高端装备制造业主要包括:①航空装备(干线飞机、新型支线飞机、直升机、航空发动机等);②轨道交通装备(高速列车、重载列车、城际列车装备及其运输系统);③海洋工程装备(海洋油气开发装备、海洋风能利用装备、海水淡化装备等);④ 智能制造装备(智能仪器仪表与智能控制系统;高档数控机床与智能专用装备等)。

1.5  新能源产业

(1)风能产业。主要技术有:风电装备中的轴承、变流器和控制系统的制造技术;并网和远距离输电装备的核心技术;海上风电装备的制造技术等。

(2)太阳能产业。主要技术有:高效太阳能电池技术、太阳能光伏发电技术、太阳能供暖、制冷技术等。

1.6  新材料产业

新材料主要有:①新型功能材料(主要包括电子材料、储能材料、医用材料、高纯硅、特种橡胶、高性能膜材料、低辐射镀膜玻璃、导电玻璃、光纤预制棒、高端石墨材料等)。②先进结构材料(主要包括高性能铝合金、镁合金、钛合金、高温合金材料、特种铸锻件、特种优质钢材、耐热耐磨轻质高强工程塑料、高端通用树脂等)③高性能复合材料(主要包括树脂基、碳陶瓷基、金属基复合材料等)。

1.7  新能源汽车产业

对于纯电驱动汽车,其涉及技术主要有:动力电池技术、驱动电机技术和电子控制技术等。

2  电力电子技术在战略性新兴产业发展中的地位

电力电子技术为战略性新兴产业提供了高性能、高精度、高效率的各种容量电控和电源设备,成为发展这些产业的关键和基础。

3  电力电子技术在战略性新兴产业中的应用

3.1  在节能中的应用

(1)电动机节能运行

①变频调速节电

根据负载特性改变电机转速,达到节电效果。通过调速达到节能的负载主要有:风机、水泵、油泵等。

②改善功率因数节电

交流异步电动机的无功就地补偿就是将补偿电容器组直接与电动机并联运行。

③轻载调压节电

当电动机处于轻载运行时,若适当调节电动机定子的端电压,就会降低电动机的励磁电流,从而降低铁耗和从电网吸收的无功功率。

(2)无功功率的补偿

动态无功功率补偿的节能来自两个方面:

①谐波电流流人电网,在变压器漏抗和线路电阻上产生压降,造成网压畸变。畸变的网压将产生高次谐波电流,使负载产生额外的损耗,这种现象被称为谐波的负载损耗。

②无功电流在供配电系统中流动,产生与视在电流平方成正比的供配电损耗。

(3)高效节能照明

高效节能灯是指发光效率较高的电光源。近几年我国推广的节能灯有:稀土荧光灯、金属卤化物灯、高压钠灯、双绞丝型的白炽灯等。稀土荧光灯是国内居民家庭、商店、宾馆、饭店等场所重点推广的光源。

3.2  在电力系统中的应用

(1)高压直流输电技术(HVDC)

①超高压直流输电技术

在远距离大容量输电、异步

联网、海底电缆送电等方面具有优势,因而得到了广泛应用。超大容量直流输电的成功条件之一是受端有强大的交流系统,提供足够的短路电流(换相电流)。

②柔性直流输电技术

以电压源换流器和IGBT为核心,是新一代更为灵活、环保的直流输电技术,在降低城市配电网短路电流、解决可再生能源并网难题、海岛供电及向能源紧缺和特殊地区的供电等领域发挥积极作用。柔性直流输电系统的换流器采用自换相方式,可四象限运行且有功、无功功率独立控制。

(2)柔流输电技术(FACTS)

FACTS 技术是指以电力电子设备为基础,结合现代控制技术来实现对原有交流输电系统参数及网络结构的快速灵活控制,从而达到大幅提高线路的输送能力和增强系统稳定性、可靠性的目的。

FACTS 技术已从原有的基于半控器件的静止无功补偿器(SVC)、可控串补(TCSC)技术发展到现在的基于可关断器件的静止同步补偿器(STATCOM)、统一潮流控制器(UPFC)等技术。