1 课程发展的主要历史沿革
“电力电子技术”是20世纪后半叶诞生和发展的一门崭新技术。它集电气技术、电子技术、控制技术于一体。其迅猛发展历程已预示了将成为21世纪起主导作用的科学技术之一。
《电力电子技术》是电气工程重要的专业基础课。该课程的前身是《半导体变流技术》并作为工业自动化专业的专业课,于1978年在全国高校正式开课,并一直讲授到1994年。由于专业技术的迅速发展,1994年该课程正式改名为《电力电子变流技术》并于当年在全国高校统一教材授课。到2000年又改名为《电力电子技术》,并在全国统一教材授课至今。其全国统一教材被列为普通高等教育“九五”国家级重点教材。考虑到“电力电子技术”作为一个学科已深入人心,其课程已由一门专业课程演变为专业基础课程,从而使该课程更具有基础性和普遍性。目前我校自动化和电气工程及其自动化两专业均讲授该课程。
2 教学内容
以教材为依托,教学内容分为三大部分。
第一部分讲授各种电力电子器件,根据电力电子器件能够被控制信号控制的程度,分别讲解不可控器件—电力二极管、半控器件—晶闸管和全控器件(包括GTR、GTO、IGBT、电力MOSFET)。详细介绍各种电力电子器件的工作特性及重要参数。并从实用角度出发,讲述电力电子器件的驱动、保护典型电路及电力电子器件的串、并联技术。
第二部分讲授各种电力电子电路,这部分是教学的主体。分为整流电路、逆变电路、直流斩波电路、交流电力控制电路和交流变频电路,囊括了四大类基本变流电路,即AC/DC、DC/DC、AC/AC、DC/AC变流电路。并根据需要,简单介绍由各种基本变流电路组合而成的组合变流电路。其教学重点为以晶闸管为基础的单相可控整流电路、三相可控整流电路、变压器漏感对整流电路影响、整流电路的有源逆变及相控电路的驱动控制;BUCK和BOOST等直流斩波电路;无源逆变电路中的电压型逆变电路和电流型逆变电路的换流方式、工作原理及特性。
第三部分以整流、逆变电路为基础,讲授变流电路中广泛使用的PWM控制技术,重点介绍PWM技术的控制方法。同时对方兴未艾的软开关技术进行了初步的描述,使学生了解软开关技术的基本概念和典型电路。
目前随课实验为四个:分别是1.锯齿波同步移相触发电路及单相半波可控实验;2. 单相桥式半控整流电路实验;3.单相桥式全控整流电路实验;4.三相桥式半控整流及逆变电路实验;5.三相桥式全控及逆变电路;6. 单相交流调压电路实验;通过以上实验,可加强学生线路分析和参数设计的的能力,培养学生独立思考及实际操作能力,并建立良好的强电实验习惯。
3 教学条件
教材使用机械工业出版社2009年出版的第5《电力电子技术》,该教材是面向21世纪课程教材,是高等院校电气工程及其自动化专业系列精品教材。本书对电力电子技术的内容进行了精选,并体现了最新发展,适用于电气工程及其自动化专业、自动化专业及相关专业的教材。
配合教材的使用,编制了电力电子技术电子课件,编制了《电力电子技术实验指导书》,并将参考资料名称、与电力电子技术有关的学术组织、学术会议、期刊简介介绍给学生,并将教学大纲、教学日历、作业、参考资料名称、与电力电子技术有关的学术组织、学术会议、期刊简介挂在校园网上,供学生查阅。这些资料的使用开阔了学生的视野,使学生进一步了解这门技术在工业、通信等领域的应用,了解该技术的发展历史、现状与方向,使学生对电力电子学术界的情况有所了解,激发学生的学习兴趣和学习主动性。
随着课程内容的不断更新和充实,实验设备也需更新,2009年为配合电力电子技术教材的更新,学校定购了36验装置,后来由于“日行贷款”的搁置,已经能完全满足当前学生的实验所需。实验环节中,要求学生提前预习,自己接线,分析实验现象,不仅提高了学生的动手能力,也加深了学生对课堂教学内容的理解,还增强了学生综合运用所学理论知识,提高学生分析问题和解决问题的能力。
实验15%+平时15%+期末70%
《高等代数》、《电路》、《模拟电子技术》、《数字电子技术》