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課程教材建設(shè)
hina Electric Power Education
電氣工程及其自動化專業(yè)強化電力電子技術(shù)的教改實踐
王 斌 王顥雄 胡 艷 袁 勇

（三峽大學電氣信息學院，湖北 宜昌 443000）
摘 要：隨著電力電子技術(shù)在電力系統(tǒng)中的應用研究越來越深入，有必要重新設(shè)計電氣工程及其自動化專業(yè)
的培養(yǎng)方案，通過增設(shè)電力電子技術(shù)方向，使學生掌握該方向的理論知識和實驗技能。 關(guān)鍵詞：電氣工程及其自動化；教學改革；電力電子技術(shù)；人才培養(yǎng)
一、電力電子技術(shù)的重要地位
電力電子技術(shù)是一個以功率半導體器件、電路技 術(shù)、計算機技術(shù)、現(xiàn)代控制技術(shù)為支撐的技術(shù)平臺。電 力電子技術(shù)的應用范圍目前已非常廣泛，它不僅用于一 般工業(yè)，也廣泛用于交通運輸、電力系統(tǒng)、通信系統(tǒng)、 計算機系統(tǒng)、新能源系統(tǒng)及家用電器等領(lǐng)域。 電力電子技術(shù)高速發(fā)展的原因在于： (1）高效率地處理電能的需要； (2）可使應用裝置實現(xiàn)低成本、高可靠、高密度 (體積小)和長壽命； (3）是現(xiàn)代工業(yè)過程控制的關(guān)鍵——獲得更高的生 產(chǎn)率和不斷改進的產(chǎn)品質(zhì)量； (4）通過高效節(jié)能應對全球能量消費的快速增 長； (5）可用于解決化石燃料電站和核電站引起的環(huán)境 問題和安全問題； (6）能源節(jié)約越來越多的需要通過電力電子學完成； (7）電力電子對于推廣采用清潔能源(風能發(fā) 電、太陽能光伏發(fā)電和燃料電池發(fā)電)起著尤其重要 的作用。 同時，電力系統(tǒng)是電力電子技術(shù)應用的一個重要 領(lǐng)域。近年來電力電子元器件和計算機技術(shù)的快速發(fā) 展，使已有研究成果的技術(shù)和經(jīng)濟可行性不斷得到改 善。電力電子設(shè)備和系統(tǒng)逐步投入運行，大幅度提高了 電力系統(tǒng)的穩(wěn)定水平，產(chǎn)生巨大效益。
備改造、電能質(zhì)量控制、新能源開發(fā)和民用產(chǎn)品等方面 得到了越來越廣泛的應用。最早成功地應用于電力系統(tǒng) 的大功率電力電子技術(shù)是直流輸電（HVDC）。自20世 紀 80 年代柔性交流輸電（FACTS）概念被提出后， 電力電子技術(shù)在電力系統(tǒng)中的應用研究得到了極大的關(guān) 注，多種設(shè)備相繼出現(xiàn)。 電力系統(tǒng)的發(fā)電環(huán)節(jié)涉及發(fā)電設(shè)備，電力電子技 術(shù)的應用以改善這些設(shè)備性能為主要目的。如大型發(fā) 電機的靜止勵磁控制，水力、風力發(fā)電機的變速恒頻 勵磁，發(fā)電廠風機水泵的變頻調(diào)速，太陽能發(fā)電控制 系統(tǒng)。 電力電子器件應用于高壓輸電系統(tǒng)被稱為“硅片引 起的第二次革命”，大幅度改善了電力網(wǎng)的穩(wěn)定運行特 性。在輸電環(huán)節(jié)中，直流輸電具有輸電容量大、穩(wěn)定性 好、控制調(diào)節(jié)靈活等優(yōu)點，對于遠距離輸電、海底電纜 輸電及不同頻率系統(tǒng)的聯(lián)網(wǎng)，高壓直流輸電擁有獨特的 優(yōu)勢。FACTS 技術(shù)是一項基于電力電子技術(shù)與現(xiàn)代控 制技術(shù)對交流輸電系統(tǒng)的阻抗、電壓及相位實施靈活快 速調(diào)節(jié)的輸電技術(shù)，可實現(xiàn)對交流輸電功率潮流的靈活 控制，大幅度提高電力系統(tǒng)的穩(wěn)定水平。 目前，在配電系統(tǒng)中迫切需要解決的問題是如 何加強供電可靠性和提高電能質(zhì)量。電能質(zhì)量控制既 要滿足對電壓、頻率、諧波和不對稱度的要求，還要 抑制各種瞬態(tài)的波動和干擾。電力電子技術(shù)和現(xiàn)代控 制技術(shù)在配電系統(tǒng)中的應用，即用戶電力（C u s t o m Power）技術(shù)或稱 DFACTS 技術(shù)，是在 FACTS 各 項成熟技術(shù)的基礎(chǔ)上發(fā)展起來的電能質(zhì)量控制新技 術(shù)�？梢詫� DFACTS 設(shè)備理解為 FACTS 設(shè)備的縮
二、電力電子技術(shù)在電力系統(tǒng)中的應用
經(jīng)過50年的發(fā)展歷程，電力電子技術(shù)在傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)設(shè)
作者簡介：王斌(1963-)，男，山西沁水人，三峽大學電氣信息學院，教授，主要研究方向：電力電子、電磁兼容、柔性輸電、風能發(fā)電等。
中國電力教育 月刊 2007.3
課程教材建設(shè)
China Electric Power Educatio
小版，其原理、結(jié)構(gòu)均相同，功能也相似。由于潛在 需求巨大，市場介入相對容易，開發(fā)投入和生產(chǎn)成本 相對較低，隨著電力電子器件價格的不斷降低，可以 預期 DFACTS設(shè)備產(chǎn)品將進入快速發(fā)展期。
模塊必修課之后，必須進入專業(yè)子方向課程的學習。 本專業(yè)包含3個專業(yè)子方向：電力系統(tǒng)及其自動化方 向、電力系統(tǒng)繼電保護及自動遠動、電力電子技術(shù)方 向。每個專業(yè)子方向設(shè)置了成組（2到3門）專業(yè)特色 課程。每位同學必須選擇至少一個專業(yè)方向的成組專 業(yè)特色課程。其他則為選修課（可以跨專業(yè)選擇）， 同學選擇形成自己的特色專業(yè)知識體系。在這種模式 下，可以更好地加強學生專業(yè)能力的培養(yǎng)和學習。 其中，電力電子技術(shù)方向與電力電子技術(shù)相關(guān)的 主干課程主要有開關(guān)電源技術(shù)（2學分）、電力電子 在電力系統(tǒng)中的應用（2學分）、靈活交流輸電（2學 分）、風能及新能源發(fā)電技術(shù)（2學分）、電力電子 電磁兼容（2學分）等專業(yè)課程，其總學分達10學分。 同時，電力系統(tǒng)分析和電力系統(tǒng)繼電保護原理是該方 向的必修課程。此外，還開設(shè)反映電氣工程及其自動 化領(lǐng)域科技前沿新技術(shù)、新設(shè)備、新機制的特色選修 課，以及交叉學科概論選修課，以開闊學生的視野， 了解當今科技前沿新技術(shù)的研究及應用。這些課程的 設(shè)置，不僅可以使該方向的學生受到在電力電子技術(shù) 方面的較為系統(tǒng)的訓練和學習，而且也可使其他方向 的學生在選修與電力電子方向相關(guān)的課程后，也可受 到一定程度的相關(guān)訓練和學習，從總體上加強了電力 電子技術(shù)在電氣工程及其自動化專業(yè)中的地位。
三、電氣工程及其自動化人才培養(yǎng)方案的改革
隨著新技術(shù)的不斷涌現(xiàn)和發(fā)展，電力系統(tǒng)已融入 了越來越多的與電力電子相關(guān)的新技術(shù)，因此對從事 此項技術(shù)的人員的需求量也隨之迅速擴大，這對于那 些掌握有此項技術(shù)的高校畢業(yè)生來說，將會極大地提 高他們的競爭力。 目前，許多高校在電氣工程及其自動化專業(yè)中，， 有關(guān)電力電子技術(shù)的課程僅有《電力電子技術(shù)》一門 相關(guān)課程。僅僅通過這一門課程的學習根本不足以使 學生系統(tǒng)地、全面地理解和掌握電力電子技術(shù)在電力 系統(tǒng)中的應用現(xiàn)狀，應用原理及其重要作用與意義， 使得在教學中經(jīng)常出現(xiàn)學生忽視該課程學習的現(xiàn)象， 而市場對掌握電力電子技術(shù)人才的需求卻與日俱增， 因此，對電氣工程及其自動化專業(yè)的學生，培養(yǎng)其掌 握一定的電力電子技術(shù)具有重要意義。 我院通過對電力電子技術(shù)的發(fā)展現(xiàn)狀與目前教學 現(xiàn)狀的綜合分析，從人才培養(yǎng)方案、開設(shè)課程、教學 方案、實驗環(huán)節(jié)與畢業(yè)設(shè)計多個環(huán)節(jié)修改和加強了對 學生掌握電力電子技術(shù)能力的培養(yǎng)。
2.實驗環(huán)節(jié)的改革
為配合新的人才培養(yǎng)方案，電力電子實驗室全面 更新了實驗設(shè)備，完善實驗內(nèi)容，加強了對學生實驗 能力的培養(yǎng)，旨在進一步培養(yǎng)學生的工程實踐能力、 科學研究能力和創(chuàng)新能力。 目前，電力電子實驗室不僅可開設(shè)出傳統(tǒng)的電 力電子實驗，如單相與三相整流實驗、單相交流調(diào) 壓、單相與三相交流調(diào)功實驗、直流斬波實驗、單相 S P W M逆變實驗，還可開出直流電機調(diào)速系統(tǒng)實驗， 變頻原理實驗（包括電壓空間矢量SVPWM變頻）等有 較高技術(shù)含量與知識含量的新型實驗，為有能力的學生 繼續(xù)學習提供實驗條件，同時也為本科畢業(yè)設(shè)計有關(guān) 電力電子技術(shù)的課題提供了強有力的支持。
1.人才培養(yǎng)方案的改革
人才培養(yǎng)方案是人才培養(yǎng)的根本指導思想，要加 強電力電子在電氣工程及其自動化專業(yè)中的教學就必 須修改和調(diào)整人才培養(yǎng)方案。 由于電氣工程及其自動化專業(yè)是一個以強電為主、 強弱電技術(shù)與計算機技術(shù)相互滲透的寬口徑專業(yè)。因 此，在重新設(shè)計和考慮人才培養(yǎng)方案時，首先，在培養(yǎng) 指導思想上，采用四結(jié)合方式：強電為主、強弱電結(jié) 合、電工技術(shù)與電子技術(shù)相結(jié)合、軟件與硬件相結(jié)合、 元件與系統(tǒng)相結(jié)合。要求所培養(yǎng)的學生系統(tǒng)觀念強，基 礎(chǔ)知識寬厚，具有較強的工程實踐能力和創(chuàng)新能力。為 更好地配合理論教學，專業(yè)基礎(chǔ)實驗教學則采用新的教 學模式，即以培養(yǎng)學生實踐能力和創(chuàng)新能力為目的設(shè)置 實驗課程和實驗內(nèi)容。 其次，人才培養(yǎng)方案要求本專業(yè)學生在修完全校 公共必修課、專業(yè)基礎(chǔ)平臺必修課、學科基礎(chǔ)與專業(yè)
3.畢業(yè)設(shè)計中加強電力電子技術(shù)方向的課題
為綜合、全面地培養(yǎng)學生在電力電子技術(shù)方面的 理論應用與工程實踐能力，近幾年，許多教師在本科 畢業(yè)設(shè)計中也開設(shè)了許多有關(guān)電力電子方向(下轉(zhuǎn)99頁)
中國電力教育 月刊 2007.3
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導，使學生能夠了解模型的來龍去脈和應用機理。
[J].華北電力大學學報(社科版), 2006,(1):34-37. [2] 美邁克爾波特.競爭優(yōu)勢[M].北京:華夏出版 社,2005. [3] 邁克爾波特.競爭論[M].北京:中信出版 社,2003,1. [4] Henry Mintzberg.公司戰(zhàn)略計劃[M].云南大學出版 社,2002,(4). [5] 戴維貝贊可,戴維德雷諾夫,馬克尚 利.公司戰(zhàn)略經(jīng)濟學[M].北京大學出版社,1999,9. [6] 戴維赫西,珀詹斯特.競爭對手分析[M].經(jīng) 濟科學出版社,2004,7.
四、結(jié)語
通過幾年的企業(yè)戰(zhàn)略管理教學實踐，筆者基本 形成自己獨有的課程特色和教學特色，企業(yè)戰(zhàn)略管理 的內(nèi)容也在隨著時代的發(fā)展不斷地更新和變化，我們 會在今后的教學內(nèi)容中不斷吸收戰(zhàn)略管理最新研究成 果，同時加強自己的研究能力，不斷進行知識更新， 探索新的教學手段和教學方法，最大限度調(diào)動學生積 極主動性，提高學生理論素養(yǎng)和實踐能力，培養(yǎng)適應 時代需求的人才。 參考文獻： [1] 張萬春,譚忠富.關(guān)于企業(yè)戰(zhàn)略管理的整合思維
(上接89頁)的課題，其中的許多課題被評為省級或校 級優(yōu)秀畢業(yè)論文。如《電力有源濾波器的設(shè)計與仿 真》、《并聯(lián)有源電力濾波器系統(tǒng)仿真及其控制器設(shè) 計——基于DSP的信號檢測與控制》、《并聯(lián)型電力有 源濾波器——模糊PI控制器直流側(cè)電壓》等獲得省級優(yōu) 秀學士學位論文。 采用新的培養(yǎng)方案后，從事電力電子技術(shù)方向的 相關(guān)教師不僅指導完成了許多優(yōu)秀的本科畢業(yè)設(shè)計， 同時在科研方面不斷努力，相繼在國內(nèi)的核心期刊及 國際會議上發(fā)表科研論文多篇。 以上成績的取得，初步證明了加強電力電子技術(shù) 在電氣工程及其自動化專業(yè)教學中所采取的一系列改 革方法和思路是成功的、可行的。
的專業(yè)知識與技能，了解本專業(yè)學科前沿的發(fā)展動 態(tài)，具備一定的科學研究、科技開發(fā)能力。 作為培養(yǎng)技術(shù)應用型人才的高等教育機構(gòu)，也要 緊跟時代步伐。通過按需分類教學，以達到電力電子 技術(shù)基礎(chǔ)知識的普及和實用性技術(shù)的提高，可以提高 學生學習的興趣和積極性。 參考文獻： [1] 諾克斯維爾,B.K.博斯.電力電子和電機傳動的 最新進展(一)[J].電力電子,2005,(5). [2] 諾克斯維爾,B.K.博斯.電力電子和電機傳動的 最新進展(二)[J].電力電子,2005,(6). [3] 徐政,盧強.電力電子技術(shù)在電力系統(tǒng)中的應用 [J].電工技術(shù)學報,2004,19(8):23-27. [4] 錢照明,張軍明,呂征宇,彭方正,汪槱生.我國電力 電子與電力傳動面臨的挑戰(zhàn)與機遇,2004,19(8):10-22.
四、發(fā)展前景
電力電子技術(shù)是發(fā)展高技術(shù)的基礎(chǔ)，它拓寬了微 電子技術(shù)、信息技術(shù)與傳感器技術(shù)的應用領(lǐng)域，推動 了新技術(shù)與高精技術(shù)的發(fā)展。電力電子技術(shù)的發(fā)展與 創(chuàng)新是本世紀可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略綱領(lǐng)的重要組成部分。 通過加強電力電子技術(shù)在電氣工程及其自動化 專業(yè)教學過程中所采取的一系列改革，通過專業(yè)的訓 練，使學生具備解決電氣工程技術(shù)與控制技術(shù)問題的 基本能力，獲得較好的工程實踐訓練，具有較熟練的 計算機應用能力，具有本專業(yè)領(lǐng)域內(nèi)1—2個專業(yè)方向
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