從工程實踐視角淺談《電力電子技術》課程教學

《電力電子技術》所涉及的知識，已廣泛覆蓋電氣工程的各個應用領域，比如以分布式發電接入和新型輸電為特點的現代智能電網、家用電器、充電器、不間斷電源、通信電源、電動汽車電驅動系統等。
傳統的電力電子技術授課方式比較單一，大多是基于PPT的多媒體技術教學，并結合幾個代表性的實物實驗，課堂相對沉默，互動較少，多數知識點依然是采用電路波形與公式的方式呈現，枯燥的學習過程與較多的理論分析并未激發出學生的興趣點，對于提升學生創造性思維沒有明顯幫助。傳統大班教學，學生的注意力和接受能力不同，學習興趣不同，會導致學習效果存在差異，教師若要兼顧所有學生，需要反復講解，耗費時間精力。
因此，有必要從教學方式方法方面進行探索與改革，力求改變教師講授為主，學生被動接受知識的傳統教學模式，通過引入計算機軟件仿真的研究型學習和基于工程案例的教學方法，讓學生從被動接收轉變為主動學習探索，激發學生學習興趣，提高學生運用所學知識分析解決實際工程問題的能力。現有關于《電力電子技術》課程的教改研究較少從企業對人才需求的視角進行探討，本文從企業工程實踐的視角探討新形勢下《電力電子技術》課程的教學改革問題，主要包括專題研究學習和基于工程案例的教學兩個方面的內容。
強化仿真教學與研究電力電子技術在實際工程領域的應用，需要經歷理論建模、仿真分析、實驗驗證3個環節，而傳統《電力電子技術》課程教學并未充分利用軟件仿真幫助學生掌握課程知識。依托計算機輔助仿真教學，一邊學習理論知識，一邊仿真驗證，可使學生進一步加深對電力電子各種拓撲結構的理解，提高學生分析問題、解決問題的能力。
同時，《電力電子技術》課程是一門理論性和實踐性均較強的課程。理論方面，學好本課程需要有一定的高等數學、電路、電子技術基礎知識，這些課程為本課程的先修課程，教學過程中，對相關知識會結合實際工程案例和工程應用背景進行講授，并輔以例題進行分析。
實踐方面，除了教材規定的5個實驗之外，還可以圍繞4種基本的變流電路，選取有代表性的案例開展仿真研究，用于鞏固對理論知識的理解和對計算機輔助仿真設計的掌握，具體可以包括：單相半波可控整流電路仿真研究；單相橋式全控整流電路仿真研究；三相橋式全控整流電路仿真；單相橋式PWM逆變電路仿真研究；三相電壓型橋式逆變電路仿真研究；降壓斬波電路仿真；升壓斬波電路仿真；半橋型開關穩壓電源仿真；單相交流調壓電路仿真；三相交流調壓電路仿真。
以上每個仿真課題要求學生獨立完成，并支持學生自主探索不同電路拓撲和不同控制方法下的仿真研究，培養學生獨立思考和初步科研能力。上述研究課題與工程實際聯系緊密，對于學生今后從事工業自動化和電氣系統方面的工作和科研具有良好的基礎知識支撐作用。
基于工程案例開展教學重點以應用電力電子技術的高壓直流輸電、光伏發電技術、新能源電動汽車、模塊化多電平變流器4個工程案例為背景開展教學。
高壓直流輸電涉及本課程晶閘管可控整流和晶閘管可控逆變的知識點；光伏發電技術中主要涉及升壓斬波電路、逆變器等知識點；新能源電動汽車主要涉及橋式全控整流、降壓斬波電路、逆變器和交流調速系統的知識；模塊化多電平變流器主要涉及多重化變流器和多電平變流器，包括整流和逆變電路。工程案例教學，首先會在課程第1章第1.3節電力電子技術的應用中進行初步介紹，然后在第3、4、5、6章每一章的變流電路中以上述工程應用案例為背景進行知識點的介紹，線下課堂引導學生討論相關工程案例。并從項目立項、產品開發、項目成本、低碳社會與可再生能源、電力電子技術節能等工程與社會實踐的角度介紹相關案例，有機結合課程思政的內容，從而達成課程理論實踐教學與政治思想教育之間的聯系，促使學生專業素質和思想品質的全面提高。
結語
通過《電力電子技術》課程的教學改革，促進教學效果和學生能力培養兩方面的提升，使學生在獲得相應課程知識的同時，實踐動手能力和理論聯系實際的能力得到提升，對電力電子技術在實際工程領域的應用前景有一定了解與掌握，并初步獲得電源技術仿真研究與設計能力。