电力电子技术精选(九篇)

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第1篇：电力电子技术范文

【关键词】电力电子；器件；应用

一、引言

在上世纪各项科学技术及社会需求的带动下，电力电子技术出现并得到了很大的发展，逐渐它在电控装置、电气自动化系统当中的应用越来越广。如今，各式各样的自关断器件大量的出现，使性能得到了很大程度的提高，同时容量方面也有很大的扩展。以PWM控制为代表的、采用数字控制的电力电子装置性能日趋完替。目前，电力电子技术已经被应用于各个领域当中，从电力到工业再到交通，无不有其身影，且目前开始迅速想家电、通信以及节能方面开始发展。

二、其他学科与电力电子技术之间的关系分析

（一）电子学与电力电子技术之间的关系

与传统的电子器件制造工艺相比，电力电子器件的制造工艺、技术与其没有太多的差别，两者基本相同。如今的电力电子器件生产、制造一般都为集成电路，应用了微电子制造相关方面的技术，许多设备都和微电子器件制造设备通用，说明二者同根同源。

（二）电气工程与电力电子技术之间的关系

电力电子技术广泛用于电气工程中的高压直流输电、静止无功补偿、电力机车牵引、交直流电力传动电解、电镀、电加热、高性能交直流电源等领域。通常把电力电子技术归属为电气工程学科，并且电力电子技术是电气工程学科中最为活跃的一个分支，其不断进步给电气工程的现代化以巨大的推动力。

（三）控制理论与电力电子技术之间的关系

控制理论广泛用于电力电子系统中，使电力电子装置和系统的性能满足各种需求。电力电子技术可看成“弱电控制强电”的技术，是“弱电和强电的接口”，控制理论是实现该接口的强有力纽带。控制理论和自动化技术密不可分，而电力电子装置是自动化技术的基础元件和重要支撑技术。

三、电力电子技术主要器件分析

电力电子器件既是电力电子技术的基础，也是电力电子技术发展的强大动力。电力电子器件的发展对电力电子技术的发展起着决定性的作用，因此，电力电子技术的发展史是以电力电子器件的发展史为纲的。至今电力电子器件发展可分为三个阶段，电力电子技术的发展也相应地分成三大步。

（一）不可控器件

1955年美国通用电气公司研发了第一个电力电子器件一一硅整流管（SR）。它的问世使变流技术从机械整流、汞弧整流进入电力半导体整流。1957年出现了硅晶闸管（SCR），接着晶闸管的派生器件：逆导晶闸管（KN）、双向晶闸管（KS）、快速晶闸管（KK）、门极辅助关断晶闸管（GATT）、非对称晶闸管（ASCR）等相继问世，从而使电力电子技术不仅具有整流功能（交流直流），而且具有逆变（直流交流）、斩波（直流直流）、变频（交流交流）等功能。在这一发展阶段的电力电子器件，基本上都是分立器件或几个分立器件的组合，它们能被控制导通，而不能被直接控制关断，要靠“电流过零”或强迫换流才能关断，这就形成了以晶闸管及其派生器件为代表的第一代电力电子器件。

（二）半可控器件

半可控器件的代表是晶闸管，它在1956年由贝尔实验室发明，并在1958年由GE公司组织生产，称为硅可控整流器（Silicon-ControlledRectifie或SCR），中文简称晶闸管。晶闸管是一个四层三端结构，三个端子分别为发射极、集电极和门极，它的导通条件除集电极与发射极问加正向电压外，还需在门极加正向脉冲，否则不能由断态转变为通态。另外，晶闸管开通后没有切断电流的能力，要靠电流自行过零，才能恢复阻断状态。因而，这是半可控器件，即只能控制开通而不能控制阻断。

80年展起来的半可控电力电子器件，主要有巨型晶体管（GTR）、门极可关断晶闸管（GTO）、绝缘栅双极晶体管（（IGBT）、单极场控晶体管（电力MOSFET）、静电感应晶体管（SIT）、静电感应晶闸管（SITH）和MOS控制晶闸管（MCT）等，形成了第二代电力电子器件。在结构上，它们具有功率集成器件的特点，在功能上，它们具有通过电流信号（或电场）控制器件导通或关断的特点。

（三）全可控器件

全控型器件主要是功率晶体管GTR，功率场效应管Power-MOSFET，门极可关断晶闸管。GTR是一种NPN开关器件，可用基极电流开关集电极主电流，即具有自关断能力，它还具有开关时间短、通态电压低、开关损耗小、高频性能好、驱动简单、成本低廉等优点。因此它正在中小功率交流调速、逆变及斩波等方面取代着晶闸管的地位。GT可工作在10kHz，广泛应用于500kW以下的感应电机变频调速、不间断电源以及脉冲电源。

门极可关断晶闸管GTO是一种既可在门极加正脉冲使之由断态变为通态，又可在门极加负脉冲使之由通态变为断态的器件，因此这种器件可控制电路的通断。

四、电力电子技术在各领域当中的应用

目前，电力电子技术已经被应用于各个领域当中，从电力到工业再到交通，无不有其身影，且目前开始迅速想家电、通信以及节能方面开始发展。

（一）电力系统当中对电力电子技术的应用

将电力电子技术引入电力系统并获得广泛应用的领域，首推应是同步发电机励磁系统，这种励磁系统由于动作迅速，容易设计出高顶值电压，并且控制功率小，因而，作为电压调节系统具有优越的性能；另一领域是交流电动机的变频调速，它的应用，节约了可观的电能。近年来，国外还研究将电力电子技术引入抽水蓄能电站，以提高水泵水轮机的效率，并已取得成果。

在电力系统的发电、输电和配电环节中都离不开电力电子器件和电力电子技术。电力系统的发电环节涉及发电机组的多种设备，电力电子技术的应用极大地改善这些设备的运行特性。在输电环节中，电力电子器件大量应用于高压输电系统，被称为“硅片引起的第”，大幅度改善了电力网的稳定运行特性。配电系统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、谐波和小对称度的要求，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，成功地解决了这些难题。

（二）一般工业中对电子电力技术的应用

在工业中大量应用交直流电动机进行电力拖动，直流电动机有良好的调速性能，给其供电的可控整流电源或直流斩波电源都是电力电子装置。近年来电力电子变频技术的迅速发展，使交流电机的调速性能可与直流电机媲美，交流调速技术大量应用并占据主导地位。

电化学工业大量使用直流电源，电解铝、电解食盐水等都需要大容量整流电源。电力电子技术还大量用于冶金工业中的高频或中频感应加热电源、淬火电源及直流电弧炉电源等场合。

（三）家用电器中对电力电子技术的应用

照明在家用电器中有十分突出的地位。由于电力电子照明电源体积小、发光效率高、可节省大量能源，通常被称为“节能灯”，正逐步取代传统的白炽灯和日光灯变频空调器是家用电器中应用电力电子技术的典型例子之一。电视机、音响设备、家用计算机等电子设备的电源部分也都需要电力电子技术。此外，有些洗衣机、电冰箱、微波炉等电器也应用了电力电子技术。

五、结语

当前，电力电子技术仍在不断发展，新材料、新结构器件的陆续诞生，计算机技术的进步为现代控制技术的实际应用提供了有力的支持，在各行各业中的应用越来越广泛，从人类对宇宙和大自然的探索，到国民经济的各个领域，再到我们的衣食住行，到处都能感受到电力电子技术的存在和巨大魅力。

参考文献

[1]张文亮，汤广福，查鲲鹏，等.先进电力电子技术在智能电网中的应用[J].中国电机工程学报，2010（04）.

第2篇：电力电子技术范文

1.典型性

典型性是指所选择的工程平台，应该具有广泛的应用背景，是广大学生容易接触、感性认知到的东西。采用这种平台，学生容易理解和接受，教学过程中教员不用过多地讲授其相关背景知识和技术。典型性的另一方面是指该工程平台采用的技术应具有一定的代表性，在所授课程的知识点中具有典型性。该平台采用的技术，不仅可应用于该平台上，应用于其他类似工程平台同样是可行的。考虑工程平台的典型性，教学中不宜采用特殊案例，如不宜采用教师在某一个别方面的特定科研项目和特定的技术解决手段方式，这些项目所采用的技术或解决手段不是主流，学生对此往往也并不感兴趣。

2.适应性

适应性是指所采用的工程平台中涉及的知识点应该与所讲授的本门课程很多知识内容相一致，这样通过一个平台，就可完成课堂多个知识点的传授和实践巩固。适应性的另一方面是深度和工作量适度。学生在一个时间段内往往需要同时学习多门功课，这样花费在一门课上的时间毕竟有限。知识点太深，学生会感到畏难，不能理解；而工作量太大，学生会产生厌倦情绪。在教学深度方面，教师在传授时往往会尽量使学生明白、理解课堂上所讲授的知识内容；但却往往忽略学生为此需要花费的时间代价，没有考虑学生在学习本门课程期间同时承担的其他学习任务。在选择案例、项目和工程实例时，过多、过细和过繁的工作都交给学生，这样教学效果往往会适得其反。

3.先进性

先进性是指所选择的工程平台所涉及的技术，目前在工程实际中应该广泛被采用，并在未来一段时间内不会被淘汰。以“电力电子技术”的教学为例，可控硅是传统上广泛采用的一种半控型功率器件，但随着IGBT、MOSFET、GTO等全控性功率器件的出现，控制电路得到发展，可控硅应用越来越少，故在讲授“电力电子技术”课程时，应以目前主流的IGBT全控性功率器件为主线，尽量选择IGBT构成的工程平台，逐步减少、淘汰可控硅器件的知识和实践内容。由于技术日新月异的变化，对于计算机、信息技术等课程的讲授同样如此。

4.系统性

教师在开始讲授某门课程时，从课堂讲授到实践环节应具有系统性，应对整个教学过程实践环节采用的案例、项目和实例进行统一的策划，对时间、内容、方式和进度预先进行统一的规划、编排，避免临时组织出现研究性教学环节与课堂教学结合不紧密，实践环节出现零碎、孤立的现象，只有这样才能使学生做到前后承接、融会贯通。一个好的综合性工程平台应该涉及所讲授课程的大多数知识内容和知识点。通过在同一工程平台挑选、提炼出不同案例、项目和实例，可使学生所学的知识得到有机统一，学生更容易理解和接受。

二、研究性实践教学中工程平台选择举例

“电力电子技术”是控制、机电和电气等学科的一门专业基础课，它集控制理论、电力学和电子学于一体，涉及的知识点多、范围广，与实际结合紧密。在讲授该课程时，笔者选择磁浮列车供电系统作为教学中的综合性工程平台。虽然是一种新型交通工具，但除了车辆需要悬浮外，与传统城市轨道交通，如地铁、轻轨技术是类似的。列车供电系统由地面和车辆两部分组成。地面供电系统主要由主变电所、牵引变电所组成；其中主变电所将高压电网AC110KV、50Hz三相交流电降压成中压AC35KV/20KV/10KV、50Hz三相交流电，牵引变电所再将中压三相交流电降压整流成DC1500V/750V直流电。最后，通过接触轨、电刷和配电系统分配给车载用电设备，供车辆牵引、悬浮、导向、制动、控制、信号、照明、空调等设备使用。磁浮列车供电系统所采用的技术代表了现代电力电子技术的发展和典型工程实际应用。其车辆供电系统包括牵引逆变器、悬浮电源、控制电源、辅助逆变器，这些电气设备涉及了电力电子技术的典型功率器件，以及AC/DC、AC/AC、DC/DC、DC/AC四大主变换电路和软开关谐振电路在工程实际中的应用。随着功率器件的发展，技术的不断进步，设备日趋小型化、模块化和智能化。磁浮列车供电系统是一个综合性的工程平台，笔者在案例和项目设计时，根据工程实际的发展，围绕磁浮列车供电系统设计案例和项目。这些案例和项目因为在实际中有广泛的应用，且都围绕磁浮列车工程背景，学生容易理解和接受，学习积极性高。

三、结束语

第3篇：电力电子技术范文

众所周知，我国现有的功率电路器件其工作温度范围大多数来讲都在温度0度到100度之间，所以在这一温度区间的电路器件都是比较好控制的。但是，一旦温度不在这一区间内，那么各个功率电路器件就会有所改变。所以，就笔者看来，要想很好的研究极限温度下电力电子技术的应用，首先要考虑的就是功率电路器件在过高温度下，或者过低温度下的状态，从而有利于该研究的发展。大多数的电力电子器件都会受到温度的严重影响。如果温度过高，那么电力电子器件中的电阻就会加大，相应的电流量就会减小，这一问题的出现，不仅会影响电力电子器件的正常工作，更严重的还会导致电力事故，威胁人们的生命安全和财产安全。所以，对于温度过高或过低状态下的电力器件，更应该加强对其的重视，因为这些电力器件在工作的状态下是十分不稳定的。因而，对于极限温度下工作的电力电子器件，其内部的构造以及其组成的成分必须要在严格的分析研究下，进行选择。由上述可知，功率电路器件是电力电子技术中关键的研究部分，功率电子器件对于极限温度方面的要求却是十分复杂的，并且直接影响到电力电子技术的发展和应用。因此，在今后的电力电子技术的发展的过程中，要不断的加强对极限温度方面的的研究和探索。本文在此主要从两个方面对极限温度下电力电子技术进行了一定的探索，希望能够为该方面的进一步发展提供一些参考。

二.SiC器件及其应用

近年来，以硅器件为基础的电力电子技术已经发展得相当成熟，对于器件的研究重点在于降低通态和开关损耗，提高工作频率并且提高器件的集成度。然而，目前硅器件的结构设计和工艺已经相当完善而接近其由材料特性决定的理论极限，特别是在高温应用领域其发展潜力已经十分有限。在这种情况下，SiC电力电子器件应运而生。由于碳和硅之间的共价键比硅原子之间的要强，因此SiC器件的击穿电场强度是硅器件的10倍，导热性是其3倍，这些使得SiC器件具有更高的性能。高的击穿场强可以使SiC电力器件的掺杂区更薄，掺杂浓度更大，降低了通态电阻。这样就可以极大地减小通态和开关损耗，同时可以提高器件的工作频率。良好的导热性可以使SiC器件在固定的结温下得到较高的开关容量。另外，由于SiC器件属于宽禁带材料，其最高工作温度有可能超过600℃。所有这些特性都决定了SiC器件能够胜任现代电力电子技术的各种应用，尤其是在高温场合其优越性就更明显了。电力电子器件的发展过程中，功率频率乘积这个指标可以很好的反映器件水平的进展和状态。

三.新型冷却和散热技术

随着电力电子元器件容量不断增加、频率不断提高，器件发热的问题就凸现出来了。特别是在一些高温的应用场合，如果没有适当的散热措施，就可能使器件的温度超过所允许的最高结温，从而导致器件性能的恶化以致损坏。所以在电路设计中，选择适当的冷却和散热方式并合理地进行设计是使器件的潜力得到充分发挥，提高电路可靠性不可缺少的重要环节之一。对于上述的空气冷却方式，增加翅片散热的表面积，加大风量可降低对流热阻和空气温升热阻。然而此举与降低传导热阻正好矛盾。因此传统散热器是在有限的传导热阻之中取尽可能大的散热面积。而使用热管可以解决这一矛盾。热管是一个密闭封焊的蒸发冷却器件，由密封管、吸液芯和蒸汽通道组成，利用充在其中的工作液体的循环作用将热量传导并散发。热管诞生于1963年，并迅速应用于人造卫星上，但是由于成本太高，始终不能广泛使用。目前，我国电子产品市场种类日益丰富，电力电子装置逐渐的走向高频化和小型化，热管散热器的市场价格偏低，因此，将热管散热器应用于电路中有良好的发展前景。传统的散热方式不能满足温度对电力电子装置的要求，所以，针对大容量、高工作温度的应用场合，提出了液态冷却。液体冷却系统是利用循环泵来保证冷却液在热源和冷源之间循环交换热量。极限温度下，电力电子技术的应用是一种技术难度比较高，且涉及方面比较广的技术。而以上仅仅只是对该研究两个方面的粗略研究。然而仅仅是这两个方面还有很多内容需要研究，而事实上，在极限温度下，电力电子技术还有许多方面需要进行探索和研究。因此，对于极限温度下，电力电子技术的发展还需要该领域专业人士的进一步分析和探索。

四.结语

第4篇：电力电子技术范文

一、“电力电子技术”课程实践教学体系

从培养具有创新能力的应用型人才目标出发，根据“电力电子技术”课程的特点，建立起如图1所示的“电力电子技术”课程实践教学体系。实践教学体系以培养学生的创新能力和实践能力为核心，涵盖课程实验、课程设计、学生科研、教师科研四个方面。在培养体系中，课程实验是基础阶段，课程设计是提高阶段，学生科研和教师科研是升华阶段。下面对体系的四个组成部分予以分别介绍。

1“.电力电子技术”课程实验

课程实验是整个体系的基础阶段，是培养学生创新能力和实践能力的最起码的条件。课程实验包括验证性实验、设计性实验和研究性实验，主要是锻炼学生应用所学的电力电子理论知识验证电力电子主电路、触发电路与控制电路的工作原理、综合应用电力电子技术设计、电力电子电路等方面的能力，使学生具备初步的电力电子技术实验能力。为了更好地锻炼学生的创新能力和实践能力，我们采取的措施一是在实验项目中增加设计性实验项目的比例，使其达到50%，二是大胆尝试研究性实验教学方法。研究性实验教学根据“电力电子技术”课程教学大纲要求，根据课程实验课时要求，让学生完成规定的研究性实验项目。研究性实验项目跟一般的验证性实验项目相比有着本质的区别，着重锻炼学生发现问题、分析问题和解决问题的能力，达到培养学生创新能力和实践能力的目的。研究性实验项目可以单独完成，也可以和其他学生组成小组共同完成。完成后必须撰写实验研究报告并答辩。

2“.电力电子技术”课程设计

课程设计是实践教学体系的提高阶段，主要是锻炼学生在课程实验的基础上综合应用所学的电力电子技术设计某种实际的电力电子应用电路（电力电子装置）或驱动电路、控制电路。设计内容包括电路拓扑结构的选择、功率开关器件的选型与参数计算、控制电路设计、驱动电路设计和保护电路设计等，为将来从事电力电子装置的研究和开发奠定基础。根据需要，我们给学生课程设计的题目也基本上归纳为主电路（含整流电路、斩波电路、交流电力控制与交变频电路、逆变电路）设计及器件选型与参数计算、PWM控制电路设计、驱动电路设计和保护电路设计，同时要求学生能熟练应用PSIM和MATLAB等仿真软件对所设计的电力电子主电路、控制电路和保护电路进行仿真分析。通过课程设计让学生具备“方案论证—理论分析—仿真分析—参数计算—器件选型—实验验证”的电力电子装置设计能力。

3“.电力电子技术”学生科研

学生科研就是积极鼓励学生申报电力电子技术类科研课题，带着问题去学习、去探索，锻炼学生的文献查阅能力、应用电力电子技术解决实际问题的能力等，从理论和实践两个方面全面提升学生的实践能力和创新能力。学生科研的主要途径就是申报各级各类大学生科研项目，如湖南省大学生研究性学习和创新性实验计划项目、邵阳学院学生科研项目等。我们鼓励并资助大学生开展研究性学习和创新性实验计划项目，从项目的实施与管理、资助条件与项目申报、项目结题与奖励等几个方面对大学生申报项目进行管理。到目前为止，电气工程及其自动化专业学生已获得湖南省大学生研究性学习和创新性实验计划项目4项、获得校级大学生科研立项项目2项。这些项目均以电力电子装置的设计与实验为研究内容。通过这些项目的研究，学生发表学术论文8篇、获得软件著作权3项。

4“.电力电子技术”教师科研

除了学生自己申报各级大学生研究性学习和创新性实验计划项目外，同时积极引导学生参与教师与电力电子技术相关的科研课题，进一步培养学生的创新意识和创新能力。在锻炼创新能力和实践动手能力的过程当中，要结合学生具体的研究课题进行专题培训。主要是让学生通过阅读相关专著、文献等掌握所研究课题的发展情况及最新进展。目前，学生已经参与到湖南省自然科学基金项目“基于VSI-SPWM结构的综合电能质量调节器关键技术研究”、湖南省教育厅优秀青年项目“基于并联补偿的配电网电能质量控制技术研究”等多项电力电子研究课题当中，学生的毕业设计课题、申报的科研项目也大都与教师的科研课题相关。

二、“电力电子技术”课程实践教学体系的成效

根据以上内容构建的“电力电子技术”课程实践教学体系在电气工程系实践三年多来，成绩显著，学生在电力电子技术方面的实践能力和创新能力得到明显提高。到目前为止，学生获得的与电力电子技术相关的成果为：获得湖南省大学生研究性学习和创新性实验计划项目4项，获得校级大学生科研立项项目2项，获得校级优秀毕业设计（论文）3篇，学生参与开发70kvar微机型低压动态静止无功补偿装置和50kvar新型静止无功补偿装置各一套，发表电力电子学术论文8篇，获得国家实用新型专利1项，获得软件著作权3项，实现了我校电气工程系电气工程及其自动化专业毕业生被许继电气、中山南瑞录用从事电力电子技术研发工作零的突破。在今后的工作中，我们将进一步完善“电力电子技术”课程实践教学体系，进而推广所取得的成果。

第5篇：电力电子技术范文

关键词：电力电子技术；课程建设；初探

中图分类号：G642.0 文献标志码：A 文章编号：1674-9324（2014）24-0271-02

一、本课程存在的问题

1.理论内容太深，过多的数学公式推导超出了学生的承受能力，教学内容枯燥繁杂，缺乏联系实际情况，对培养学生的实践能力难以达到预期的效果，不符合应用型大学新型技术技能人才的培养目标，比如陈坚的《电力电子学》教材。

2.教学内容滞后，比如晶闸管作为典型的半控型器件，在20世纪90年代前期都以基于晶闸管的拓扑结构为主进行介绍。但自上世纪80年代以来，以绝缘栅双极晶体管和电力场效应晶体管为代表的全控型器件发展迅速，这已经是电子电力领域的主要器件，在一定程度上影响了电路控制方法与拓扑结构等，而与此相关的内容在课堂上和教材中却未得到充分体现。

3.在教学方法上，以问题为导向的教学模式有可能会导致学生对授课对象认识不够全面，从而背离最初的教学目标。《电力电子技术》的前接课程主要以电路直观的方式进行教学，而进入本课程学习时，要让学生逐渐建立起电路―模型―系统的概念。

4.实验课程安排不合理。实验作为课程教学中的重要部分，却得不到应有的重视，课时安排较少，实验项目不充足，实验设备落后，难以体现《电力电子技术》的最新内容，难以激发学生学习热情。由此可见，《电力电子技术》课程建设刻不容缓。《电力电子技术》课程建设应适应专业特点、社会需求和学科建设的需要，从教学内容、教学手段、实践环节等几个方面巩固和加强基础理论的教学。通过现代化教学手段改善教学环节，提高教学质量；也通过本课程的学习帮助学生增强专业意识，并通过实践教学环节使学生受到实际操作和实验手段方面的训练，提高学生的专业素质，从而提高创新人才的培养质量。

二、课程建设的主要内容

1.理论教学内容。《电力电子技术》是一门理论与应用相结合，实践性很强的课程，它不仅为电气工程及其自动化、自动化、机电一体化等各相关专业在校学生打下坚实的理论基础，同时也可为从事与电能变换、电气传动、自动化、电力系统等相关领域工作的工程技术人员提供现代高新技术的重要基础知识。参考国内各高校《电力电子技术》课程内容与体系，课程组将对该课程教学内容进行优化整合，制定符合专业需求和人才培养标准的教学大纲。在教学过程中，以整流电路和逆变电路为重点，压缩斩波电路和交流变换电路的内容；以PWM控制方法为主线，讲授电力电子器件在电能变换以及提高电能品质方面应用；在电力电子器件中，重点讲述IGBT和集成门极换流晶闸管（IGCT），同时兼顾智能功率模块（IPM）在现代电力变换器中的应用；以电力电子技术在电力补偿和交直流调速方面的应用为重点，同时兼顾其他应用。由于电力电子电路类型多，波形分析和参数计算复杂，如果仍采用静态的电路和波形图片难以达到好的教学效果。因此，可以考虑在教学中使用Labview或者Matlab提供的动态仿真工具对电子电路系统进行仿真，只需将相关的模块拖入至仿真平台，设置模块参数便可得出生动的仿真结果，有利于弥补课堂学时少的不足。

2.实践教学项目。电力电子技术有很强的实践性，而实践教学是培养理论联系实际、动手能力、严谨的科学态度和科学研究方法的重要手段，因此应精选最基本的也有较高实用价值的实践教学项目。①在《电力电子技术》实验教学的原有验证性基础上，开发针对电气工程系统的综合实验项目，比如故障检测项目、变频器项目、开关电源项目等。②开发1～2个基于计算机网络的虚拟实验装置并用于教学实践。通过计算机系统对正在设计或者已经存在的对象的模型进行计算机仿真，有利于提高其精确度，重复性也较好。利用虚拟的实验平台一方面节省昂贵仪器的购置费用、实验室场地等，另一方面让学生参与整个实验的过程，深化学生对所学知识的理解，能轻松而且更扎实地掌握所学的专业知识，也为学生今后从事工程设计和科学研究打下良好的基础。③开放电力电子技术实验室，为学生提供开放性实验教学环境。通过开放式的实验场所，在专业教师的指导下，一方面提高设备、仪器的综合利用率；另一方面充实学生的业余时间，激发学生做实验的兴趣，并为后续的电力电子技术课程设计提供基础和保障。④通过教学改革项目研究，完善以提高学生的实践能力、创新能力和综合素质为目标的教学体系。结合社会需求和学科发展情况，及时调整实验室设备与实验项目。

3.教材建设。①应当以必需和够用为原则精简和精选内容，以应用型工程实践能力的培养目标为主线组织教材内容。结合教学内容的选取，积极编写与相关专业领域的科技发展水平同步、适用于应用型人才培养的教材，适当地增加工程实践性的教学内容，减少数学理论公式的推导等。②编写《电力电子技术》实验指导书，争取将该指导书建设成为校级优秀教材。学生通过阅读实验指导书可以清楚了解实验目的、实验方法及实验内容，为顺利完成实验打下基础。这样将教材和实验指导书相结合，对提高学生的学习兴趣有一定的促进作用，还能及时将工程实践与课堂理论学习有机结合。③编写“电力电子技术题集”。利用各种各样的题目，加深学生对已有知识的理解，或未知知识的补充。通过实战，更好地学会解题方法，提高分析问题和解决问题的能力。④2～3年内实现教学声像媒体资料上网。利用网络平台这种全新的教学方式，可以弥补传统课堂教学的不足，提供灵活的学习模式和大量丰富的学习资源，有利于培养学生自主学习能力，提高教学质量。

4.师资队伍建设。加强教师队伍建设是课程建设的根本。目前，课程组教师共计6人，其中1名教授，3名副教授，2名高级实验师；其学历结构是2名博士、3名硕士和1名学士；课程组教师的平均年龄是40岁，最大年龄是52岁，最小年龄是34岁。虽然课程组高学历高职称的教师所占比例偏高，可是缺少35岁以下青年教师作为后备力量。因此，须从以下三点加强师资队伍建设：①尽可能地创造条件，让教师们与企业合作，或者与企业进行交流，培养具有“双素质型”教师，既要具备理论教学的素质，也应具备实践教学的素质。②积极开展教学研究活动，在教学理念、教学水平和教学能力方面，提高教学团队教师的整体素质，形成一支结构合理、人员稳定、师德优良、教学水平高、教学效果好的主讲教师队伍。③积极开展科研工作，提高教师科研水平。结合教师科研活动，开发综合性、创新型实验项目，并带动学生科技活动的蓬勃发展。

5.本课程建设的最终目标。①针对目前学生基础能力的具体情况，落实理论以“必需”、“够用”为度，突出定性，强调工程实践能力的培养。要根据形势的发展和专业建设需要，不断充实和改革教学内容。②优化多媒体教学，改进教学水平，进一步研制、开发和改进多媒体教学课件，力争1年内完成全课程多媒体课件。③在市级或校级立项1～2个课题，推进教学改革，通过教学改革项目研究，完善以提高学生的实践能力、创新能力和综合素质为目标的教学体系。④探索有效培养学生“三创”能力（即创新、创造、创业能力）的方法和途径，充分运用现代教育技术方法与手段，逐渐向以立体化和网络化呈现教材，完善现有多媒体课件，开发基于网络的虚拟实验环境，实现开放式教学。

通过在理论教学内容优化、实验教学项目开发、教材建设及师资队伍建设等几个方面开展《电力电子技术》课程建设，探索培养学生运用电力电子知识和理论的“三创”能力（即创新、创造、创业能力）提高的方法和途径；同时，提高教学质量，扩大知名度，并将该课程建设成校级优质课程。

参考文献：

[1]王兆安，黄俊.电力电子技术[M].北京：机械工业出版社，2008.

[2]蒋伟，莫岳平.“电力电子技术”课程教学模式研究[J].电气电子教学学报，2013，35（1）：44-46.

[3]孔祥新，闫绍敏.“电力电子技术”课程教学改革探讨[J].中国电力教育，2011，7（20）.

[4]丁卫红.合理运用教学评价，促进电力电子技术课程教学改革[C]//《第五届全国高校电气工程及其自动化专业教学改革研讨会论文集（1），2008-04-01.

[5]丁卫红.合理运用教学评价，促进《电力电子技术》课程教学改革[J].高教论坛，2009，（6）.

第6篇：电力电子技术范文

通过本校组织的“电力电子技术”教材编写组成员前期深入调研后发现，目前国内本科院校自动化专业主要采用的同类教材有二十余种，主流教材的情况汇总如下：由机械工业出版社出版的王兆安主编的《电力电子技术》（2000年已出第4版）。该教材的特点：结构科学、合理，体系较完整，系统性强，理论分析较为全面，体现了当时电力电子技术的概貌，适合于课堂教学。该教材成为国家“九五”重点教材，是国内工科本科院校的“电力电子技术”经典范例教材，目前国内仍有百余所高校采用该教材。该教材的不足之处是由于技术自身发展的原因，部分内容在当前显得较为陈旧，电力电子新技术的内容不全面，再有，关于培养学生实践能力和创新精神的内容严重不足。由高等教育出版社出版的陈坚主编的《电力电子学》（2004年已出2版），该教材的特点：层次分明，结构科学合理，主要内容地推证和分析比较详细和全面，便于读者进行自学，成为普通高等教育国家级“十五”规划教材，受到相关专业研究生和国内重点大学相关本科专业学生的欢迎。该教材的缺点是理论分析过于深化，与实践工程应用有些脱节，不适用于工科相关本科专业的教学，更不适用于“工程实施型人才”的培养。丁道宏主编的《电力电子技术》（航空工业出版社，1999年），以及赵良炳主编的《现代电力电子技术基础》（清华大学出版社，1996年），也是经典教材，也受到众多高校的欢迎。另外贺益康、潘再平主编的《电力电子技术》（科学出版社，2004年）和莫正康主编的《电力电子应用技术》（机械工业出版社，2003年第3版），还有徐德鸿主编的《电力电子应用技术》（科学出版社，2006年第1版），上述教材的特色是尽量照顾到行业特点和实用性，但新技术应用的案例显得不足，与实践教学环节的联系不够紧密，关于培养学生实践能力和创新精神的内容偏少。

目前“电力电子技术”教材存在的主要问题

由于电力电子技术自身发展较快，编写教材时，当时技术发展的水平有限，上述教材中新知识点介绍严重不足，不能全面介绍电力电子技术当前发展的先进水平。以往的教材与相关课程的内容衔接不紧密，使自动化专业整体教学的系统性和连续性较差。尤其与运动控制系统课程的教学内容有重叠、断点的现象。重复的内容加重了学生的学习负担，浪费了宝贵的教学时间；衔接上有断点的内容形成许多知识点的“信息孤岛”现象，不利于学生对整个专业知识系统性的理解和学习。[2]目前，电力电子技术与其相关技术呈现出相互交叉和相互融合发展的新局面，产生了许多新技术应用领域。由于当时新技术的实际应用不够成熟和广泛，以往的教材中有关新技术工程应用内容不足，缺少新技术工程应用实例，尤其是电力电子技术在绿色环保、节能等方面的应用案例严重不足。过多的理论教学不结合先进的实际应用，使学生在学习过程中感觉不到该门课程的价值，不能很好地激发学生的学习热情。

本教材的特色及创新点

本校在借鉴以往该类教材优点的基础上，紧密结合本校自动化专业的人才培养方案，将毕业生培养目标定位于“工程实施型人才”。本教材在保证知识先进性和系统性的同时，将着重培养和提高学生的工程实践能力和创新能力的理念贯穿于整个教材内容中。1.对教材内容进行整合和优化结合培养目标，在每一章内容编写上都要认真地贯彻优化理论教学内容的理念，坚持以实践教学内容为主导思想。针对工程实施型人才需要掌握知识的特点，在保持理论知识系统性和完整性的前提下，对过于深入的理论教学内容进行弱化整合，对于偏离当前电力电子技术主流技术的理论进行适当的删减。教材内容加强了与实践教学环节的联系，对原有实验内容进行筛选、综合和补充，减少验证性实验，开出综合性和设计性实验，在此基础上，开出一些有助于培养学生工程实践能力和创新素养的实训项目。[3]2.加强教材的先进性和工程应用性，激发学生的学习热情为突出工程应用，本教材以“器件-电路-工程应用”为主线，在补充和完善新知识的同时，重点增加介绍新技术工程应用的内容。在各章中都增加了与该部分理论紧密相关的工程应用案例，尤其增加电力电子新技术在节能、绿色环保等方面的成功应用案例。让学生深切体会到该项技术的有用性。兴趣是最好的老师，学生实际能看到该门课程有价值的工程应用案例和广阔的前景，在加深对理论知识理解的同时，必将激发对该门课程的学习热情和主动性。3.解决与相关课程的内容衔接不好的问题，完善整体专业教学内容的连续性重复的教学内容加重了师生的负担，浪费了课堂的教学时间；衔接上有断点的内容形成许多知识点的“信息孤岛”现象，不利于学生对整个专业知识系统性的理解和学习。本教材较好地解决了与相关课程的衔接，尤其解决了以往教材与运动控制系统相关课程在内容上存在重复和断点的情况，使整体自动化专业的教学在教材内容上形成一个连续、完整的体系。4.写作风格通俗易懂，可读性好一般的专业教材习惯于大量的深奥理论的堆砌和抽象的长篇论述，容易使读者产生为难和反感的情绪，不利于知识的吸收和消化。为此在全书的写作风格上力求浅显易懂。例如，在阐述一个抽象基本原理之前，首先从该原理在日常生活中的小应用或大家熟知的工程应用讲起，引起读者的兴趣，文字描述贴近人们的日常生活，迅速拉近与学生的距离，消除隔阂和为难情绪，然后再逐层深入触及原理核心内容。由浅入深、通俗易懂的写作风格在学生学习过程中会起到引人入胜的奇特效果。[4]

结束语

第7篇：电力电子技术范文

关键词：电力电子技术；燃油汽车

现代社会中，汽车已不仅是代步工具，而且具有娱乐、办公和通讯等多种功能。伴随汽车工业与电子信息产业加速融合，汽车开始向电子化、多媒体化和智能化方向发展，由以机械产品为主向高级机电一体化产品方向演变，电子装置占汽车整车（特别是轿车）价值量的比重逐步提高。

为了满足人们对汽车的动力性、操作稳定性、安全性、舒适性、燃油经济性、对环境的友好性等各方面不断提高的要求，各种电子装置不断地被应用于汽车，使现代汽车成了一个广泛的电气系统，包含大量的电气设备。在汽车电气系统中，电力电子技术正起着越来越重要的作用。

一、汽车的电源系统

今天的汽车具有200多个电气设备，其平均功率在800W以上。最初汽车上电能是由与汽车发动机同轴（或其它传动结构带动）的发电机产生的，并供给14V（标称12V）标准蓄电池（组）和用电器。当发电机停止工作时，蓄电池可满足汽车启动和短期的用电要求。

随着汽车电气系统的不断增加，一辆中档汽车的供电系统需要负担50多个连接器，1500多个电路模块，2000多个终端，指示和照明灯就超过100多个，线缆长度近5km，耗电超过2.8KW，这就给供电系统的安全使用造成了极大的威胁，同时极大地限制了车用电器设备的配备使用和开发。所以现在的汽车采用了新的电源系统，这种系统有两种类型，一种是单一电压的42V系统，另一种是双电压的14/42V系统。两种电源系统的目的虽然一致，但出于实现难易程度不同，又各有自己的特点，前者为最终型，后者为过渡型。功率器件在改善系统效率和性能等方面起着关键作用，电力电子技术也被广泛应用到各个电气设备中，以提高功率，节约电能。

二、电力电子技术给汽车提供的功能

1.高亮度放电灯

高亮度放电灯（HID）已经开始在汽车中作为短焦距灯和雾灯使用。高亮度放电灯较之传统的卤素灯具有更高的发光效率、更高的可靠性、更长的寿命和更大的外观设计灵活性，并且具有功率大、纹波小、触发起动快、工作稳定可靠及抗干扰能力强等优点。HID灯的发光效率是卤灯的3倍，而寿命大约为2000h。HID运行时需要采用电力电子镇流器。初始时，需12k-30k的高压点燃电极之间的弧，而后需要大约85V的电压来维护电弧。

2.电动机的转速控制

电动机在汽车上的应用很多，比如向乘客舱供气的风机、对水箱（或冷凝器）进行强制风冷电动风扇等，它们常需要实现变速控制。例如向乘客舱供气的电动机，一般是具有鼠笼风扇的永磁直流电动机，其速度通常是通过改变与电动机绕组串联的电阻来进行控制的，这种方法导致了很大的功耗。目前，已研究出的大功率器件脉宽调制（PWM）技术在直流电动机调速上得到了广泛的应用。利用这些器件具有自关断能力，并有体积小、重量轻、开关速度快、损耗小、效率高等优点，使调速系统能实现高频化、模块化，且动、静特性指标大大提高。

3.防抱死制动系统（ABS）

汽车防抱死制动系统简称ABS，是指在制动过程中，可自动调节制动力大小，防止车轮抱死，以获得最佳制动性能包括最佳方向稳定性、正常转向能力和最小制动距离的装置。它是汽车制动系统的组成部分。在汽车上装用ABS可有效地减少交通事故，提高行车安全性。国外的ABS发展于20世纪初，目前ABS技术和工艺都非常成熟，己广泛应用于轿车和重型汽车中。目前ABS的发展方向为：（1）ABS和驱动控制装置的一体化；（2）ABS与电子全控式（或半控式）悬挂、电子控制四轮转向、电子控制液压转向、电子控制自动变速器等行驶系统和动力传动系统的组合装置；（3）ABS和自动制动器的一体化。

4.超声电动机

超声电动机（简称USM）是一种新颖的微型电机。它利用压电陶瓷的逆压电效应，把电能转化为机械能，并依靠摩擦力来驱动。由于超声电动机特殊的工作原理，它具有很多传统电磁电机无法比拟的优越性能，如低速大转矩、体积小重量轻功率密度大、响应速度快、微位移、不受电磁场的影响、掉电自保持、设计自由度大等。

超声电动机可以作为汽车窗户提升、座位定位和驾驶员头部保护装置的执行器。超声电动机要求电力电子电路进行驱动，因而电力电子电路的好坏会极大影响到超声电动机的性能。

5.发动机机电气门

现在电磁执行机构在汽车系统中具有越来越多的应用，这些执行机构较之其它类型的（例如液压的、风力）执行机构具有很多优势，更易利用微处理器进行更为精确的控制。应用电磁执行机构的发动机气门代替凸轮轴和凸轮气门，可以通过控制发动机进气门和排气门的开关来在一个由多种变量如速度、负载、高度和温度确定的大范围内，实现优化发动机性能和提高燃料经济性的目的。

6.电子燃油喷射系统

和传统的化油器系统相比，电子燃油喷射系统可以对燃油喷射进行更加精确的控制，因而提高了汽车的效率和燃油经济性，提高功率性能，增强汽车的操纵灵活性并且使排放更加清洁，目前电子燃油喷射系统已在汽车上被广泛使用。

7.电气空调

在常规汽车中，通常由发动机驱动空调的压缩机，因此压缩机的速度在一个很大的范围种变化，并且压缩机的容量必须大于标准，从而在发动机转时也能提供足够的制冷。此外，轴封和橡皮软管会导致制冷剂（CFC）泄漏，造成环境污染。

而在电气空调中，一般是由三相MOSFET桥驱动的直流无刷电动机来驱动压缩机。电气空调的压缩机速度和发动机速度无关。因此，压缩机可以采用标准的，并且没有过冷的问题发生。同时，轴封和软管可以利用密封系统代替，避免制冷剂泄漏。另一个优点是电气空调由于不需发动机驱动，所以安装位置非常灵活。

三、小结

电力电子技术已是汽车的核心控制技术之一，电力电子器件的性能关系到汽车的可靠性，在汽车中正在起着越来越重要的作用。它为提高汽车性能、安全性和功能的新技术应用提供可能。可以肯定地说，电力电子技术在未来汽车技术的发展中必将继续起着重要的作用。

参考文献：

第8篇：电力电子技术范文

电力电子技术课程内容量大、知识点多、既有理论分析又有实际电路应用。以我校自动化专业为例，采用王兆安老师主编的《电力电子技术》第五版教材，课程内容将涉及电力电子器件、电力电子电路（AC-DC整流电路、DC-AC逆变电路、DC-DC直流-直流变流电路、AC-AC交流-交流变流电路）及电路控制技术（PWM、软开关），课时安排为56学时，其中8学时为实验教学。在48学时的理论教学内容中，除绪论、习题课和总复习占4学时外，电力电子器件占4学时，电力电子电路占34学时，PWM控制与软开关技术占6学时。由上可见，电力电子电路占理论教学学时的70%，但是该部分的实际教学内容非常多，以整流电路部分为例，将主要涉及到两大类（单相整流、三相整流）、四小类（单相半波整流、单相桥式整流、三相半波整流、三相桥式整流）、三种负载（电阻性、阻感性、反电动势）及多种电路变换形式（如带续流二极管），其中每种电路还要分析不同触发角（如30度、60度、90度、120度等）控制下的电路工作原理、电压和电流波形图（如负载直流电压、负载直流电流、晶闸管承受电压、晶闸管流过电流、交流电流等）、电量参数计算（如直流平均值、交流有效值）。如此复杂的电路教学过程，若仅靠传统黑板板书及幻灯片教学模式进行讲解，将不能在有限的课时时间内，既完成教学内容，又让学生深入理解各种电路的工作过程，其结果是学生没能抓住电力电子电路学习的根本，不具有分析和设计电力电子电路的能力。电力电子技术的仿真教学改革就是要改变上述由于教学内容多、课程内容复杂、课时分配少而带来的教学和学习问题，其改革的内容就是在有效的教学时间内，通过仿真软件搭建电力电子电路并进行仿真波形分析与工作原理讲解的教学模式，该模式不仅能把教学基本内容讲授清楚，同时能大大提高学生对课程教学重点与教学难点的理解和把握，达到事半功倍的效果。仿真教学改革中采用MATLAB仿真软件，其中的电力系统模型库包含电源模块库、电器元件模块库、电机模块库、电力电子元件模块库、连接件模块库、测量仪器模块库和其他电气模块库。通过使用Simulink模块库组成电力电子控制电路，使用电力系统模块库组成电力电子主电路和驱动电路，可以较为容易的分析和设计更为复杂的电力电子电路，可以深入的研究和观察电力电子电路的动态响应和稳态响应。

二、仿真教学过程实例分析

由于电力电子技术课程中的各种电路形式复杂多样，因此以三相桥式全控整流电路为例，来说明电力电子技术的仿真教学过程。三相桥式全控整流电路在工业生产中具有重要位置，大量用于电解、电镀、直流电机传动、励磁等场合，因此该电路是电力电子技术课程的重点内容。三相桥式全控整流电路为如上所述教材的3.2.2节内容，主要包括电路原理图、电阻性负载、阻感性负载工作情况三部分内容。该节课程的知识目标定位于掌握三相桥式全控整流电路的组成、特点及应用，理解三相桥式全控整流电路的工作原理；能力目标定位于能够根据电路图搭建相应电路并进行测量，同时能够根据任务要求开展相关实验。该节课程的仿真教学过程中首先让学生掌握电路结构，然后针对不同负载情况下，让学生理解工作原理并学会波形分析及参数定量计算，最后结合“自动控制原理”及“电机学”课程相关内容，给出仿真实验任务，目的让学生逐步进入状态，逐步掌握学习这门课的方法，下面给出仿真教学中需要注意的教学重点，其它教学部分可参考相应教材，这里不再赘述。

1.三相桥式全控整流电路结构该部分首先介绍三相桥式全控整流电路是目前应用最广泛的整流电路，它区别于单相整流与三相半波整流，具有功率大、直流脉动小等优点，同时采用幻灯片播放实际应用案例的形式，来增强学生对该部分内容的感性认识，并提高学生的学习兴趣。其次，介绍该电路中包含六个晶闸管元件，是目前学习中器件最多的电路，需要学生们认真理解六个晶闸管器件的触发工作过程。再次，采用MATLAB仿真软件搭建三相桥式全控整流电路原理图，如图1所示。搭建的过程中，一定要强调以下几点：①晶闸管器件编号务必为共阴极组内VT1、VT3、VT5，共阳极组内VT4、VT6、VT2；②晶闸管门极触发脉冲顺序务必为VT1-VT6；③晶闸管触发脉冲相位间隔60度。

2.带电阻性负载情况分析前面讲解完三相桥式全控整流电路搭建后，真正进入到电路工作原理、波形分析及定量计算部分。进一步完善上面仿真电路原理图，将负载选择为电阻性负载，并增加若干示波器观察点，其中三相电源设置为幅值100V、频率50Hz，电阻负载2Ω，仿真参数设置为仿真起始时间0.0s，结束时间0.1s，算法选择ode23tb。带电阻性负载情况下的教学重点为：①不同触发角下的波形分析；②负载电流的连续与断续分析；③晶闸管的单触发脉冲与双触发脉冲形式。其中难点内容为连续与断续状态下的脉冲形式。首先通过仿真详细讲解30度触发角时的波形情况，要求学生在给定电源条件下能够正确理解触发脉冲、直流负载电压、直流负载电流、晶闸管承受电压和交流电源电流的波形。讲授过程中需要注意：①触发角的触发时刻，由于三相整流电路的自然换相点对应A相电压波形的30度位置，因此30度触发角情况下的晶闸管VT1触发时刻为60度位置，换算成时间为0.0033s；②将整个电源周期分成6段，每段先确定6个晶闸管的导通与关断状态，再分析其他电量；③特别注意强调线电压波形及波形画法。然后，利用仿真教学的优势进一步讲解如上教学重点要求，如图3所示为60度和90度触发角下的晶闸管触发脉冲情况和直流输出电压波形情况。图中可以清楚的看到60度触发角为负载电压和电流连续与断续的临界点，90度触发角时清楚的看到负载电流为断续状态，同时各个触发脉冲为保证电流断续下正常工作而变成双触发脉冲形式。为了让学生能够更深入的理解电阻性负载时的工作情况，在仿真教学过程中，可以采取更小的脉冲角度间隔对多个触发角进行多次仿真，这样更能深入理解随着触发角的增加，直流负载电压不断降低的过程。

3.带阻感性负载情况分析当三相桥式全控整流电路带阻感性负载工作时，其特点就是能保证负载电流续流而不出现断续的状态，因此该部分的教学重点为：①让学生能够清楚的理解整个移相范围内负载电流总是连续的工作状态；②由于电感的作用，负载电压会出现负的部分；③大电感状态下，负载电流近似为一条直线。图4为触发角为90度时三相桥式全控整流电路的波形情况，与图3中触发角为90度情况进行对比，可以清楚的看出阻感性负载时的直流负载电压波形既有正向波形，又有负向波形，负载电流波形始终处于连续状态，同时还可以通过仿真教学清楚的展示电感为5mH和200mH时的直流电流波形，其中5mH时电流波形脉动较大，而200mH时电流波形脉动较小，近似为一条直线，这也充分说明当电感值为200mH时，感抗相对于阻抗来说充分大。

4.仿真实验任务：直流电机闭环调速系统完成如上规定的仿真教学任务后，可以给学生布置相应的仿真实验任务，结合直流电机原理和闭环控制原理，安排直流电机闭环调速系统的仿真实验，可以安排在实验课中完成或课后自行完成。仿真实验任务如下：（1）仿真参数设置：仿真起始时间0.0s，结束时间5s，算法选择ode23tb。（2）系统要求跟踪恒值速度给定500r/min。（3）转速调节器设定为比例控制，要求分析不同负载转矩、不同转速比例调节下的电机电压、电流和转速波形。这里给出用于教学参考的系统仿真结构图及电机电压和电流波形，如图5和图6所示。由于直流电机为阻感性负载，因此通过仿真实验可以更深入的认识阻感性负载下的三相桥式全控整流电路的工作过程，直流负载电压即电机供电电压有正负波形，直流负载电流即电机电枢电流为连续状态且近似为一条直线，转速波形由学生在仿真实验中自行观察。

三、结论

第9篇：电力电子技术范文

【关键词】电力电子技术；虚拟实验平台；研究与实现

虚拟实验室这一概念最先被提出，是在1989年，它所主要描述的是一个通过计算机网络来实现的虚拟实验环境，它是一个不同于信息化网络的综合集成环境，因此其可以更为有效的为用户提供各种数据信息和人力设备等资源。

1 电力电子技术虚拟实验平台的总体设计

1.1 虚拟实验室设计目标

在现实实验室中，我们进行实验教学时，需要先令学生们阅读实验指导书，然后按照要求选择适当的元件，并将其按照电路的原理进行连接，之后再对各部分电路进行检查确认，确认无误后便可以打开电源进行实验了。试验中要对相关数据进行记录，最后完成实验报告。

通过上述流程，我们可以确定虚拟实验平台的基本构成要素包括：实验帮助、实验所需元器件、电路图形连接、计算机仿真电路、结果显示。根据虚拟实验室的构成要素，我们可以基本确定虚拟实验室的设计目标为“控制（输入）部分”、“计算机仿真电路部分”、“实验结果显示（输出部分）”。

1.2 控制（输入）部分

对于控制部分的设计，首先需要对电路元件的相关参数进行设置，如“独立直流电源电压”、“独立直流电源电流”等；然后对其进行触发脉冲信号相关参数的设置，如“触发脉冲信号周期”、“触发脉冲信号占空比”等；最后是对电路的产生进行设置，这部分设置需要对元器件的图片模型进行事先布置，然后通过鼠标进行电路连接，检查无误后点击“确认”或“连接完成”。

1.3 计算机仿真电路部分

计算机仿真电路事实上就是通过计算机程序的自动求解，来根据相应程序建立的一个电路方程。在整个电路方程程序的设计过程中，由数据的结构来决定编程的思路，而如何进行数据结构的选择，则完全取决于实现实验平台的软件选择。然而只要建立了实验方程，那么就可以通过数值方法来进行编程的求解了。

1.4 实验结果显示（输出部分）

关于实验结果的显示，通过有两种形式，一种是随着实验的进行，直接显示出实验当时的实验数值；而另外一种显示方式，则是将整个实验的某一段时间内的所有相关数据计算出来，并将其存储起来，在某些特殊情况下还需要经过数据的二次处理，然后才能输出相应的实验数据结果。

1.5 平台软件的选择

在进行虚拟实验的设计时，我们需要一个“放置”虚拟实验的平台，因此这个平台软件的选择，将对整个虚拟实验的设计起到不可忽视的承载作用。而在平台软件的选择上，我们通常将“减少开发工作的工作量”、“减少低级以及重复工作的开发”、“软件本身的运行效率”等因素放在首位。现今我们所使用的软件，通常都是将若干软件通过取长补短的方式组合在一起的成熟方案，如“Lab VIEW”和“MATLAB”混编、“VB”和“MATLAB”混编等。

2 电力电子技术虚拟实验平台的实现

虚拟实验平台的实现，首先采用了VB和MATLAB混编的方法进行编程，然后再通过对VB中MatrixVB的矩阵函数与绘图函数进行调用，最终将复杂的计算与图形描绘变为简单的编程。

首先在计算机上安装MatrixVB，建立Visual Basic的新项目，添加MatrixVB库，待系统对MMatrix.DLL文件加载完成后，便可以在Visual Basic中使用MatrixVB函数了。

然后将Visual Basic的数组当做矩阵来对待，生产矩阵，来丰富MatrixVB的功能函数，将更多处理问题的先进技术融入到VB编程中去。然后利用括号、实部rN、虚部iN等方式来对矩阵元素进行定位操作，从而精确的对相关矩阵数据进行快速定位，利用simple函数将矩阵转化成为最简单的形式。

最后利用软件Psim对这种方法的可行性进行验证，通过实验的结果确认了这种方法在某些问题范围内，对含有开关器的非线性器件可以被视为理想开关，与独立电源的电力电子形成电路时，这种方法具有有效的可行性。

3 结束语

随着社会经济的发展以及教育事业规模的不断壮大，师资力量薄弱成为了制约教学开展的重要问题。特别是硬件资源的缺失，伴随着信息技术以及计算机技术的发展，成为了促进电力电子技术虚拟实验平台出现的重要因素。而电力电子技术虚拟实验平台的实现，切实有效的缓解了师资资源匮乏这一难题。

【参考文献】

[1]陆地，于瑛，刘晨，朱磊，耿素花，沈虹，孟欣.电力电子技术课程虚拟实验及演示平台的开发与研究[C]//第6届全国高等学校电气工程及其自动化专业教学改革研讨会论文集（下册）.2009.

[2]王伟，李伟，马景兰，郭屹松，张永丽.基于CDIO的“电力电子技术”课程教学改革与探索[C]//第6届全国高等学校电气工程及其自动化专业教学改革研讨会论文集（上册）.2009.