电气工程及其自动化专业强化电力电子技术的教改实践 南京廖华

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本文由sgne贡献pdf文档可能在WAP端浏览体验不佳。建议您优先选择TXT，或下载源文件到本机查看。课程教材建设hina Electric Power Education电气工程及其自动化专业强化电力电子技术的教改实践王 斌 王颢雄 胡 艳 袁 勇（三峡大学电气信息学院，湖北 宜昌 443000）摘 要：随着电力电子技术在电力系统中的应用研究越来越深入，有必要重新设计电气工程及其自动化专业的培养方案，通过增设电力电子技术方向，使学生掌握该方向的理论知识和实验技能。 关键词：电气工程及其自动化；教学改革；电力电子技术；人才培养一、电力电子技术的重要地位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。电 力电子技术的应用范围目前已非常广泛，它不仅用于一 般工业，也广泛用于交通运输、电力系统、通信系统、 计算机系统、新能源系统及家用电器等领域。 电力电子技术高速发展的原因在于： (1）高效率地处理电能的需要； (2）可使应用装置实现低成本、高可靠、高密度 (体积小)和长寿命； (3）是现代工业过程控制的关键——获得更高的生 产率和不断改进的产品质量； (4）通过高效节能应对全球能量消费的快速增 长； (5）可用于解决化石燃料电站和核电站引起的环境 问题和安全问题； (6）能源节约越来越多的需要通过电力电子学完成； (7）电力电子对于推广采用清洁能源(风能发 电、太阳能光伏发电和燃料电池发电)起着尤其重要 的作用。 同时，电力系统是电力电子技术应用的一个重要 领域。近年来电力电子元器件和计算机技术的快速发 展，使已有研究成果的技术和经济可行性不断得到改 善。电力电子设备和系统逐步投入运行，大幅度提高了 电力系统的稳定水平，产生巨大效益。备改造、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。最早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 年代柔性交流输电（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。 电力系统的发电环节涉及发电设备，电力电子技 术的应用以改善这些设备性能为主要目的。如大型发 电机的静止励磁控制，水力、风力发电机的变速恒频 励磁，发电厂风机水泵的变频调速，太阳能发电控制 系统。 电力电子器件应用于高压输电系统被称为“硅片引 起的第二次革命”，大幅度改善了电力网的稳定运行特 性。在输电环节中，直流输电具有输电容量大、稳定性 好

、控制调节灵活等优点，对于远距离输电、海底电缆 输电及不同频率系统的联网，高压直流输电拥有独特的 优势。FACTS 技术是一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，可实现对交流输电功率潮流的灵活 控制，大幅度提高电力系统的稳定水平。 目前，在配电系统中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（C u s t o m 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 设备的缩二、电力电子技术在电力系统中的应用经过50年的发展历程，电力电子技术在传统产业设作者简介：王斌(1963-)，男，山西沁水人，三峡大学电气信息学院，教授，主要研究方向：电力电子、电磁兼容、柔性输电、风能发电等。中国电力教育 月刊 2007.3课程教材建设China Electric Power Educatio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。模块必修课之后，必须进入专业子方向课程的学习。 本专业包含3个专业子方向：电力系统及其自动化方 向、电力系统继电保护及自动远动、电力电子技术方 向。每个专业子方向设置了成组（2到3门）专业特色 课程。每位同学必须选择至少一个专业方向的成组专 业特色课程。其他则为选修课（可以跨专业选择）， 同学选择形成自己的特色专业知识体系。在这种模式 下，可以更好地加强学生专业能力的培养和学习。 其中，电力电子技术方向与电力电子技术相关的 主干课程主要有开关电源技术（2学分）、电力电子 在电力系统中的应用（2学分）、灵活交流输电（2学 分）、风能及新能源发电技术（2学分）、电力电子 电磁兼容（2学分）等专业课程，其总学分达10学分。 同时，电力系统分析和电力系统继电保护原理是该方 向的必修课程。此外，还开设反映电气工程及其自动 化领域科技前沿新技术、新设备、新机制的特色选修 课，以及交叉学科概论选修课，以开阔学生的视野， 了解当今科技前沿新技术的研究及应用。这些课程的 设置，不仅可以使该方向的学生受到在电力电子技术 方面的较为系统的训练和学习，而且也可使其他方向

的学生在选修与电力电子方向相关的课程后，也可受 到一定程度的相关训练和学习，从总体上加强了电力 电子技术在电气工程及其自动化专业中的地位。三、电气工程及其自动化人才培养方案的改革随着新技术的不断涌现和发展，电力系统已融入 了越来越多的与电力电子相关的新技术，因此对从事 此项技术的人员的需求量也随之迅速扩大，这对于那 些掌握有此项技术的高校毕业生来说，将会极大地提 高他们的竞争力。 目前，许多高校在电气工程及其自动化专业中， 有关电力电子技术的课程仅有《电力电子技术》一门 相关课程。仅仅通过这一门课程的学习根本不足以使 学生系统地、全面地理解和掌握电力电子技术在电力 系统中的应用现状，应用原理及其重要作用与意义， 使得在教学中经常出现学生忽视该课程学习的现象， 而市场对掌握电力电子技术人才的需求却与日俱增， 因此，对电气工程及其自动化专业的学生，培养其掌 握一定的电力电子技术具有重要意义。 我院通过对电力电子技术的发展现状与目前教学 现状的综合分析，从人才培养方案、开设课程、教学 方案、实验环节与毕业设计多个环节修改和加强了对 学生掌握电力电子技术能力的培养。2.实验环节的改革为配合新的人才培养方案，电力电子实验室全面 更新了实验设备，完善实验内容，加强了对学生实验 能力的培养，旨在进一步培养学生的工程实践能力、 科学研究能力和创新能力。 目前，电力电子实验室不仅可开设出传统的电 力电子实验，如单相与三相整流实验、单相交流调 压、单相与三相交流调功实验、直流斩波实验、单相 S P W M逆变实验，还可开出直流电机调速系统实验， 变频原理实验（包括电压空间矢量SVPWM变频）等有 较高技术含量与知识含量的新型实验，为有能力的学生 继续学习提供实验条件，同时也为本科毕业设计有关 电力电子技术的课题提供了强有力的支持。1.人才培养方案的改革人才培养方案是人才培养的根本指导思想，要加 强电力电子在电气工程及其自动化专业中的教学就必 须修改和调整人才培养方案。 由于电气工程及其自动化专业是一个以强电为主、 强弱电技术与计算机技术相互渗透的宽口径专业。因 此，在重新设计和考虑人才培养方案时，首先，在培养 指导思想上，采用四结合方式：强电为主、强弱电结 合、电工技术与电子技术相结合、软件与硬件相结合、 元件与系统相结合。要求所培养的学生系统观念强，基 础知识宽厚，具有较强的工程实践能力和创新能力。为 更好地配合理论教学，专业基础实验

教学则采用新的教 学模式，即以培养学生实践能力和创新能力为目的设置 实验课程和实验内容。 其次，人才培养方案要求本专业学生在修完全校 公共必修课、专业基础平台必修课、学科基础与专业3.毕业设计中加强电力电子技术方向的课题为综合、全面地培养学生在电力电子技术方面的 理论应用与工程实践能力，近几年，许多教师在本科 毕业设计中也开设了许多有关电力电子方向(下转99页)中国电力教育 月刊 2007.3课程教材建设China Electric Power Educatio导，使学生能够了解模型的来龙去脉和应用机理。[J].华北电力大学学报(社科版), 2006,(1):34-37. [2] 美迈克尔波特.竞争优势[M].北京:华夏出版 社,2005. [3] 迈克尔波特.竞争论[M].北京:中信出版 社,2003,1. [4] Henry Mintzberg.公司战略计划[M].云南大学出版 社,2002,(4). [5] 戴维贝赞可,戴维德雷诺夫,马克尚 利.公司战略经济学[M].北京大学出版社,1999,9. [6] 戴维赫西,珀詹斯特.竞争对手分析[M].经 济科学出版社,2004,7.四、结语通过几年的企业战略管理教学实践，笔者基本 形成自己独有的课程特色和教学特色，企业战略管理 的内容也在随着时代的发展不断地更新和变化，我们 会在今后的教学内容中不断吸收战略管理最新研究成 果，同时加强自己的研究能力，不断进行知识更新， 探索新的教学手段和教学方法，最大限度调动学生积 极主动性，提高学生理论素养和实践能力，培养适应 时代需求的人才。 参考文献： [1] 张万春,谭忠富.关于企业战略管理的整合思维(上接89页)的课题，其中的许多课题被评为省级或校 级优秀毕业论文。如《电力有源滤波器的设计与仿 真》、《并联有源电力滤波器系统仿真及其控制器设 计——基于DSP的信号检测与控制》、《并联型电力有 源滤波器——模糊PI控制器直流侧电压》等获得省级优 秀学士学位论文。 采用新的培养方案后，从事电力电子技术方向的 相关教师不仅指导完成了许多优秀的本科毕业设计， 同时在科研方面不断努力，相继在国内的核心期刊及 国际会议上发表科研论文多篇。 以上成绩的取得，初步证明了加强电力电子技术 在电气工程及其自动化专业教学中所采取的一系列改 革方法和思路是成功的、可行的。的专业知识与技能，，了解本专业学科前沿的发展动 态，具备一定的科学研究、科技开发能力。 作为培养技术应用型人才的高等教育机构，也要 紧跟时代步伐。通过按需分类教学，以达到电力电子 技术基础知识的普及和实用性技术的提高，可以提高 学生学习的兴趣和积极性。 参考文献： [1] 诺克斯维尔,B.K.博斯.电

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