本文關(guān)鍵詞：國內(nèi)外“電力電子技術(shù)”課程教學(xué)研究，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

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國內(nèi)外“電力電子技術(shù)”課程教學(xué)研究

發(fā)布日期： 2012-04-26 發(fā)布：  

  2012年第6期目錄       本期共收錄文章20篇

　　摘要：隨著功率半導(dǎo)體器件制造技術(shù)和計(jì)算機(jī)控制技術(shù)的發(fā)展，電力電子技術(shù)的應(yīng)用范圍日益廣泛�！半娏﹄娮蛹夹g(shù)”課程在電氣工程專業(yè)教學(xué)中占據(jù)重要的地位。在“電力電子技術(shù)”本科課程設(shè)置、教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)方法、實(shí)驗(yàn)手段等方面對國內(nèi)外幾所大學(xué)進(jìn)行了比較，對其特點(diǎn)進(jìn)行了分析，以期為“電力電子技術(shù)”課程的教學(xué)提供一定的借鑒和啟示。
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　　關(guān)鍵詞：電力電子技術(shù)；電氣工程；課程設(shè)置
　　作者簡介：劉晉（1974-），男，河北涿州人，華北電力大學(xué)電氣與電子工程學(xué)院，講師；牛印鎖（1973-），男，河北定州人，華北電力大學(xué)電氣與電子工程學(xué)院，高級(jí)工程師。（北京100026）
　　基金項(xiàng)目：本文系華北電力大學(xué)2010年教改項(xiàng)目的研究成果。
　　中圖分類號(hào)：G642.3     文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A     文章編號(hào)：1007-0079（2012）06-0064-02
　　
　　隨著電力電子器件制造技術(shù)和微機(jī)技術(shù)的發(fā)展，電力電子技術(shù)在電氣工程的各個(gè)領(lǐng)域得到了廣泛的應(yīng)用，電力電子技術(shù)在各個(gè)領(lǐng)域的應(yīng)用帶來了相應(yīng)領(lǐng)域的技術(shù)革命。
　　在電力系統(tǒng)領(lǐng)域，電力電子技術(shù)除了廣泛地應(yīng)用于發(fā)電、輸電、配電和用電等環(huán)節(jié)，在太陽能光伏發(fā)電、風(fēng)力發(fā)電等可再生能源發(fā)電領(lǐng)域、電動(dòng)汽車應(yīng)用和節(jié)能等領(lǐng)域也得到廣泛的應(yīng)用。電力電子技術(shù)的廣泛應(yīng)用對電力電子技術(shù)教學(xué)和研究都提出了新的要求和內(nèi)容。
　　“電力電子技術(shù)”已經(jīng)成為電氣工程專業(yè)重要的專業(yè)基礎(chǔ)課。由于專業(yè)背景和就業(yè)方向的不同，國內(nèi)不同高校以及國外大學(xué)在“電力電子技術(shù)”的課程設(shè)置、教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)重點(diǎn)、教學(xué)手段、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容以及后續(xù)專業(yè)課程設(shè)置等方面存在許多異同點(diǎn)。
　　本文對國內(nèi)外幾所大學(xué)“電力電子技術(shù)”本科教學(xué)方面的情況進(jìn)行了初步的對比，對其教學(xué)安排、教學(xué)內(nèi)容與手段和實(shí)驗(yàn)情況進(jìn)行了對比總結(jié)，希望這些對比和總結(jié)能夠幫助從事電力電子方面教學(xué)的教師開拓教學(xué)思路、豐富教學(xué)手段、提高教學(xué)效果，為該課程的教學(xué)提供有益的參考和借鑒。
　　國內(nèi)大部分理工科院校都開設(shè)了“電力電子技術(shù)”課程，本文選取了國內(nèi)的清華大學(xué)、西安交通大學(xué)、浙江大學(xué)、南京航空航天大學(xué)和華北電力大學(xué)進(jìn)行了比較分析；國外大學(xué)選取了美國麻省理工學(xué)院和英國曼徹斯特大學(xué)進(jìn)行了比較分析。
　　一、課程設(shè)置比較
　　清華大學(xué)電機(jī)工程與應(yīng)用電子系、信息科學(xué)技術(shù)學(xué)院自動(dòng)化系開設(shè)了“電力電子技術(shù)”課程，機(jī)械工程學(xué)院汽車工程系開設(shè)了“汽車電力電子學(xué)”。后續(xù)相關(guān)課程有“直流輸電技術(shù)”、“電力傳動(dòng)與控制”、“電力拖動(dòng)與運(yùn)動(dòng)控制”。
　　西安交通大學(xué)電氣工程學(xué)院、電子與信息工程學(xué)院自動(dòng)化科學(xué)與技術(shù)系開設(shè)了“電力電子技術(shù)”課程，共56學(xué)時(shí)，包括8學(xué)時(shí)的4個(gè)實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目。
　　浙江大學(xué)電子信息工程、電氣工程及其自動(dòng)化和自動(dòng)化等專業(yè)開設(shè)了“電力電子技術(shù)”課程，共56學(xué)時(shí)，包括16學(xué)時(shí)的實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目，實(shí)驗(yàn)學(xué)時(shí)數(shù)相對較多。
　　南京航空航天大學(xué)電氣工程及其自動(dòng)化和自動(dòng)化等專業(yè)開設(shè)了“電力電子技術(shù)”課程，共72學(xué)時(shí)，包括16學(xué)時(shí)的實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目，總學(xué)時(shí)數(shù)和實(shí)驗(yàn)學(xué)時(shí)數(shù)相對較多。
　　華北電力大學(xué)電氣與電子工程學(xué)院電氣工程及其自動(dòng)化專業(yè)、信息工程專業(yè)，控制與計(jì)算機(jī)工程學(xué)院自動(dòng)化專業(yè)開設(shè)了“電力電子技術(shù)”課程，共48學(xué)時(shí)，包括8學(xué)時(shí)的4個(gè)實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目。后續(xù)相關(guān)課程有“電力電子技術(shù)應(yīng)用”（專業(yè)選修）、“HVDC與FACTS技術(shù)”、“電力電子課程設(shè)計(jì)”和“電力電子綜合實(shí)驗(yàn)”。
　　國內(nèi)幾所高校課程開設(shè)情況見表1。
　　美國麻省理工學(xué)院EECS（電氣工程與計(jì)算機(jī)科學(xué)）系開設(shè)了“電力電子技術(shù)”（Power Electronics）課程。
　　英國曼徹斯特大學(xué)EE&E（電氣與電子工程）學(xué)院為電氣與電子工程專業(yè)、機(jī)械電子工程專業(yè)2年級(jí)開設(shè)了“電機(jī)、拖動(dòng)與電力電子”（Machines，Drivers & Power electronics）課程，上述兩個(gè)專業(yè)在3年級(jí)開設(shè)了“調(diào)速”（Variable Speed Driver）和“電力電子”（Power Electronics）課程。
　　英國諾丁漢大學(xué)EE&E（電氣與電子工程）系為電氣與電子工程專業(yè)2年級(jí)開設(shè)Power Supply Electronics；為電氣工程與可再生能源系統(tǒng)專業(yè)2年級(jí)開設(shè)Power Supply Electronics，3年級(jí)開設(shè)Power Electronic Design，Renewable Generation Technologies and Control，F(xiàn)ACTS and Distributed Generation，Energy Conversion for Motor and Generator Drives，以及選修課程Advanced AC Drives，Technologies for Wind Generation，Advanced AC Drives with Project，Advanced Electrical Machines等相關(guān)課程。
　　從課程設(shè)置上看，，國內(nèi)大多數(shù)高校電氣工程專業(yè)基本都將“電力電子技術(shù)”作為專業(yè)基礎(chǔ)課程。但不同專業(yè)特色的學(xué)校在其后續(xù)課程設(shè)置上差別較大，該專業(yè)學(xué)生未來就業(yè)的方向和領(lǐng)域?qū)罄m(xù)課程的設(shè)置影響很大，這也是各個(gè)學(xué)校在電力電子技術(shù)教學(xué)上最具專業(yè)特色的地方。
　　二、教學(xué)內(nèi)容比較
　　國內(nèi)高校在“電力電子技術(shù)”課程教學(xué)內(nèi)容上相差不多，主要內(nèi)容有：電力電子器件、整流電路、逆變電路、直流斬波電路、交流―交流電力變換、電路脈寬調(diào)制（PWM）技術(shù)、軟開關(guān)技術(shù)和電力電子應(yīng)用介紹等內(nèi)容。南京航空航天大學(xué)還增加了功率變換器中的磁性元件設(shè)計(jì)方面的教學(xué)內(nèi)容。
　　麻省理工學(xué)院EECS系“電力電子技術(shù)”課程內(nèi)容主要有：整流器，功率因數(shù)畸變檢測與校正，磁場，DC/DC變換器，隔離DC/DC變換器，DC/AC變換器，EMI濾波器，損耗與吸收電路，軟開關(guān)，熱設(shè)計(jì)，控制，三相系統(tǒng)介紹，多相整流器，開關(guān)電源，諧振變換器，實(shí)際的電力電子系統(tǒng)設(shè)計(jì)中的相關(guān)問題和課程設(shè)計(jì)等內(nèi)容。
　　英國曼徹斯特大學(xué)EE&E學(xué)院的“電機(jī)、拖動(dòng)與電力電子”（Machines，Drivers & Power electronic）課程內(nèi)容主要有：交流感應(yīng)電機(jī)、交流同步電機(jī)、變壓器、相控整流電路及其應(yīng)用�！罢{(diào)速”（Variable Speed Driver）的主要內(nèi)容有：感應(yīng)電機(jī)特性，變頻調(diào)速原理等。
　　通過對比可以看出，國內(nèi)外大學(xué)在“電力電子技術(shù)”課程內(nèi)容上差別比較大，側(cè)重點(diǎn)也各不相同。國內(nèi)使用的“電力電子技術(shù)”本科教材大都是在介紹電力電子開關(guān)器件的基礎(chǔ)上，對各種交、直流電能變換電路的結(jié)構(gòu)和工作原理進(jìn)行定性和定量的分析，并涉及一些相關(guān)的應(yīng)用技術(shù)。國外教材則更注重最基本原理介紹和電力電子實(shí)際應(yīng)用電路系統(tǒng)的設(shè)計(jì)和計(jì)算分析。
　　三、教學(xué)方法與手段比較
　　在教學(xué)手段上，國內(nèi)外大學(xué)大體相近，大都采用多媒體、動(dòng)畫技術(shù)與黑板相結(jié)合的教學(xué)手段。另外，國外大學(xué)采用手寫、打印膠片投影授課也較為普遍，在課前把授課講義發(fā)放給學(xué)生。
　　國內(nèi)高校教學(xué)主要以課堂講授為主，由于學(xué)生人數(shù)比國外學(xué)生多，課堂的互動(dòng)性以及課堂討論比國外高校要少，且效果不好。另外，國內(nèi)學(xué)生課外查閱文獻(xiàn)資料和閱讀材料的環(huán)節(jié)常常被忽略，這點(diǎn)與國外高校差別較大。
　　在輔助教學(xué)方面，國內(nèi)外大學(xué)形式上差別不大，主要通過習(xí)題課、答疑、平時(shí)測驗(yàn)和復(fù)習(xí)課等方式幫助學(xué)生進(jìn)行課下的自學(xué)和考試前的復(fù)習(xí)。

　　四、實(shí)驗(yàn)環(huán)節(jié)比較
　　在基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)內(nèi)容上，國內(nèi)高�；旧弦噪娏﹄娮悠骷匦�、相控整流電路實(shí)驗(yàn)、直流斬波電路實(shí)驗(yàn)、交流電力控制電路實(shí)驗(yàn)、負(fù)載換相式逆變電路實(shí)驗(yàn)、交―直―交變頻電路實(shí)驗(yàn)、SPWM逆變實(shí)驗(yàn)等作為基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)。由于各個(gè)學(xué)校的實(shí)驗(yàn)條件和專業(yè)特色不同，開放性和設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)的內(nèi)容和開展情況差別較大。
　　曼徹斯特大學(xué)EE&E學(xué)院電力電子課程實(shí)驗(yàn)內(nèi)容較少，實(shí)驗(yàn)室條件（如實(shí)驗(yàn)室面積，實(shí)驗(yàn)臺(tái)套數(shù)等）不如國內(nèi)許多高校，但其學(xué)生對撰寫的實(shí)驗(yàn)報(bào)告非常認(rèn)真，國外學(xué)生正是通過認(rèn)真撰寫實(shí)驗(yàn)報(bào)告加深了對于實(shí)驗(yàn)原理和內(nèi)容的理解。
　　在后續(xù)課程實(shí)驗(yàn)中，各學(xué)校側(cè)重點(diǎn)各不相同。如華北電力大學(xué)在后續(xù)課程中開設(shè)開發(fā)了閉環(huán)直流電機(jī)脈寬調(diào)速實(shí)驗(yàn)、靜止無功補(bǔ)償（SVC）實(shí)驗(yàn)、高壓直流輸電（HVDC）實(shí)驗(yàn)等針對電力電子技術(shù)在電力系統(tǒng)應(yīng)用的專業(yè)實(shí)驗(yàn)內(nèi)容，具有鮮明的電力系統(tǒng)專業(yè)特色。
　　國內(nèi)多數(shù)高校都存在學(xué)生人數(shù)多而實(shí)驗(yàn)室設(shè)備套數(shù)少，實(shí)驗(yàn)重復(fù)次數(shù)多和實(shí)驗(yàn)室教師工作量大的情況，這種情況在短期內(nèi)很難解決。電力電子網(wǎng)絡(luò)實(shí)驗(yàn)平臺(tái)和虛擬實(shí)驗(yàn)室的研究和建設(shè)可以為該問題的解決提供一定的思路。
　　五、啟發(fā)與體會(huì)
　　通過對國內(nèi)外幾所大學(xué)在電力電子技術(shù)本科教學(xué)方面的對比，有很多值得我們學(xué)習(xí)和借鑒的思路和方法，在“電力電子技術(shù)”教學(xué)改革中，筆者認(rèn)為應(yīng)注意以下幾點(diǎn)：
　�。�1）建立系統(tǒng)教學(xué)的觀念。在課程體系的設(shè)置、教材編寫、課程內(nèi)容組織和實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目安排的過程中，從電力電子系統(tǒng)的角度出發(fā)，結(jié)合本學(xué)校開課專業(yè)未來的應(yīng)用領(lǐng)域，將相關(guān)的知識(shí)與未來實(shí)際應(yīng)用有機(jī)融合起來，使學(xué)生深入了解電力電子技術(shù)在未來工作中的應(yīng)用，從而提高學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，使學(xué)生學(xué)習(xí)做到有的放矢。
　　（2）注重電力電子基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)和設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)相結(jié)合，培養(yǎng)學(xué)生的電路系統(tǒng)設(shè)計(jì)思想和能力，根據(jù)本校專業(yè)發(fā)展和應(yīng)用的實(shí)際需要開發(fā)相應(yīng)的專業(yè)應(yīng)用實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目。
　�。�3）注重課堂教學(xué)、仿真驗(yàn)證、實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證和電路設(shè)計(jì)有機(jī)的結(jié)合。豐富教學(xué)手段，通過仿真與實(shí)驗(yàn)的對比分析，使理論和實(shí)踐相結(jié)合，提高教學(xué)效果。
　�。�4）建立電力電子教學(xué)資源平臺(tái)，為國內(nèi)各個(gè)高校相關(guān)專業(yè)的教師和學(xué)生提供一個(gè)互相學(xué)習(xí)、交流和資源共享的網(wǎng)絡(luò)平臺(tái)，從而不斷提高“電力電子技術(shù)”及其相關(guān)課程的教學(xué)水平，為廣大的師生營造良好的學(xué)習(xí)和學(xué)術(shù)研討氛圍。
　　六、總結(jié)
　　本文對國內(nèi)外幾所大學(xué)“電力電子技術(shù)”本科課程設(shè)置、教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)方法與手段、實(shí)驗(yàn)環(huán)節(jié)等進(jìn)行了比較和分析，對“電力電子技術(shù)”教學(xué)提出了一些建議，希望為該課程的教學(xué)和教學(xué)改革提供一定啟發(fā)和有益的參考。
　　
　　參考文獻(xiàn)：
　　[1]關(guān)曉菡,張衛(wèi)平,張東.國內(nèi)外高校電力電子技術(shù)教育現(xiàn)狀綜述[J].電氣電子教學(xué)學(xué)報(bào),2006,(2).
　　[2]王娟娟.國內(nèi)外電氣工程專業(yè)課程設(shè)置的特點(diǎn)及比較研究[J].理工高教研究,2007,(3).
　　[3]鄭君里,于歆杰.美國MIT EECS系本科生課程設(shè)置簡介[J].電氣電子教學(xué)學(xué)報(bào),2006,(2).
　　（責(zé)任編輯：劉輝）

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