电力电子技术主要内容精选(九篇)

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第1篇：电力电子技术主要内容范文

关键词：高职院校 电力电子技术 教学方法 改革

1 教学现状

电力电子技术是一门新兴的应用于电力领域的电子技术，是利用电力电子器件（晶闸管、GTR、MOSFET等）对电能进行变换和控制的技术，广泛应用于工业、交通运输业、电力系统、家用电器中，是现代电气专业不可缺少的一门课程，在培养该专业的人才中占有很重要的地位。近几年家大力发展职业教育，目的是顺应市场要求培养高素质技能型专门人才。如今大部分高职院校，在教学模式的选择上，往往忽略学生及课程的特点，沿用本科院校的教学模式――以理论教学为主，实践教学为辅，理论教学在先，实践教学在后的教学模式，而这样的教学模式对于高职院校中电力电子课程的学习造成了巨大的阻力。

1.1 课程理论知识复杂抽象

该门课程的主要内容包括：整流电路分析、逆变电路分析、直流斩波电路分析以及交流调压调频电路分析，每一章节中都会涉及大量的数量计算、波形及电路分析，例如，三相整理电路或交流调压电路，涉及到的输出波形复杂难懂让学生很难理解和掌握；此外，大量的电路图（正弦波同步触发电路、锯齿波同步触发电路等）分析起来更是困难重重，长此以往导致学生们对该门课程产生了厌烦心理，最终放弃对电力电子的学习。

1.2 实验设备陈旧，教学过程机械

电力电子实验是在实验台上操作完成的，主要是一些验证性的实验，即首先对该电路进行理论分析，包括波形分析、数值计算等，然后要求学生按照操作步骤连接电路，调试过程最终检验实验结果与理论分析是否相同。这样的实验教学机械呆板，学生无需过多思考，只要按照步骤操作就行，没有拓展性与创造性，并且试验设备年数已久，陈旧老化，导致实验结果与理论分析偏差很大，不利于学生对于新知识的认知。

2 特点分析

基于上述存在的教学现状，大部分的研究者会考虑在沿用原有的教学模式下，通过改变教学方法、教学内容、调整实验课时等来提高电力电子技术的教学质量，但笔者认为，他们忽略了一个最重要的问题，即教学模式的选择是否恰当。教学模式的选择必须“因材施教”，这里的“材”包括两方面，第一，授课对象即学生的特点；第二，所授课程――《电力电子技术》这门课程的特点，来采用恰当的教学模式。该文着重分析了高职院校学生的普遍特点及《电力电子技术》课程特征，为教学改革打下基础。

2.1 高职院校学生的特点

在高考大军中，高职院校的学生总体的成绩较差，大部分的学生高考成绩仅在300分左右。这一方面说明他们掌握的基础知识确实薄弱，如果在大学阶段，采用课堂授课为主的理论教学模式，高中阶段所学知识难以支撑大学阶段的学习。并且进一步说明高职院校的学生不擅长大篇幅的理论知识的学习，对于新事物的认知，如果采用理论授课的方式，不能引起学生的兴趣，反而会让学生产生厌烦心理。

但是高职院校的学生动手能力和实践操作能力并不差，他们对未知领域有着一种探索的冲劲，对于新事物的认知总是希望通过自己的亲手实践，先有感性的认识再基于课程进行理性认知。在3年的教学实践中，往往会出现这种现象，学生课堂上听课一知半解，但课下却兴致勃勃的制作许多电子作品，学生们的反馈是喜欢动手实践，而不喜欢枯燥的理论讲解。

2.2 《电力电子技术》课程的特点

电力电子技术是一门理论知识和实际应用紧密结合的课程，理论知识抽象难懂，实践应用性很强。主要内容包括电力电子器件、电力电子电路装置及系统。电力电子器件主要包括晶闸管、GTR、MOSFET和IGBT；电力电子电路及系统包括整流电、逆变电路、直流斩波电路、交流调压调频电路等主电路以及各种控制、触发、保护电路等。不论器件的应用还是电路的分析，都必须从实践应用中得到锻炼和纯熟。由此可见电力电子技术重在应用，只学不用就仿佛纸上谈兵，失去了该门课程的意义。

电力电子技术基于市场需求应运而生，随着时代的发展而快速更新换代。如今IGBT的应用站住主导地位，是电力电子电路更加简单，效率更高。电力电子技术是时代的产物，具有很强的时代性。

3 教学改革思考与探索

基于高职院校学生的特点及《电力电子技术》课程的特点，笔者对于该门课程的教学改革提出了以下几个观点。

3.1 强调对教学内容的整体认知，导入学习情境

如前所述高职院校学生的基础知识薄弱，知识面狭窄，单就什么是电力电子技术、电力电子技术的应用领域等一些问题学生认知浅显，并且课程中涉及大量的专有名词及前沿知识，如不间断电源、PWM调制等学生更是闻所未闻。对于这样一门课程，在授课之初，必须安排足够的课时让学生对于课程内容有一个整体的认知。要求教师多搜集相关的图片，视频，制作形式多样的多媒体课件、微课等，向学生充分展示电力电子技术在我们日常生活中的应用，比如变频空调、变频洗衣机、电风扇的无级调速、电源适配器等，拉近学生与电力电子技术的距离，激发学生的学习兴趣。同时，及时向学生提供电力电子技术最新的发展动向，新技术新设备的研发应用，让学生对电力电子技术有更高层次的认知，让学生紧跟时代步伐，这样更能充分调动学生的学习动力。

3.2 优化教学内容，调整教学重点

基于《电力电子技术》课程具有强时代性的特点，必须优化教学内容，调整教学重点。

将该课程教学重点由原来的普通晶闸管半控型器件及变流技术电路的原理分析调整为MOSFET、IGBT等全控型器件及功率模块的应用，调整为以培养职业能力为本位的教学内容。

3.3 改革教学模式，遵循认知规律

《电力电子技术》一直沿用传统的本科类院校的教学模式――先理论后实践，而这并不适合高职院校的特殊情况，就电力电子技术的教学模式，笔者在实际的教学过程中进行了大胆的尝试，即遵循学生的认知规律，先动手实践进行感性认知，在理论分析进行理性认识，教学效果有一定的改善，教学效率有所提高。

3.4 巧用仿真软件，丰富教学手段

触发电路是电力电子技术课程中的非常重要的内容，不论整流技术、逆变技术还是交流调压调频技术等都会涉及到触发电路的调试，触发信号的正常与否关系到变流技术的成败。但是如何更直观深刻的认知触发电路一直是教学过程中的难点。而Matlab仿真软件的引入就能很轻松的解决上述问题，Matlab中Simulink/Sources库中选择pulse generator可方便实现对于触发器的设置，触发脉冲波形直观明了，并且可根据需要调节元件参数，观察脉冲信号的变化。使学生对问题的研究更加透彻深入。在实际教学中采用这种虚实结合的方法，不仅能丰富教学手段，更能提高教学效率和教学质量。

4 结语

当今我国大力发展职业教育，面向典型工作任务，以工作过程为导向是职业教育的教育理念。“中国制造2025”“工业4.0”时代的到来，使得电力电子技术的应用会越来越广泛。因此我们要积极探索恰当的教学手段，设计以培养职业能力为本位的教学内容，提高电力电子技术的教学质量，培养高素质的技能型专门人才。

参考文献

[1]李秀娟，刘伟.《电力电子技术》课程改革思考[J].电气电子教学学报，2009（33）：30-31.

第2篇：电力电子技术主要内容范文

关键词：MATLAB；电路；电力电子；电力系统

中图分类号：TM1-4 文献标识码：A 文章编号：1007-9599 （2012） 16-0000-02

1 引言

MATLAB是多学科多工作平台的大型科技应用软件。它包含众多的工具各异的工具箱，涉及领域包括：数字信号处理、通信技术、控制系统、神经网络、模糊逻辑、数值统计、系统仿真和虚拟现实技术等[1]。

2 MATLAB在电气工程及其自动化专业中的应用

电气工程及其自动化专业的主要课程是自动控制原理、现代控制理论、电力电子技术、电力系统分析、电力拖动等等，这些课程理论性强，学生学习积极性差，且较难掌握。为了改善这些情况，可以利用MATLAB的Simulink工具对相应课程内容进行模拟仿真，通过这样一个动态仿真来提高学生学习兴趣。

1.1 MATLAB在控制系统中的建模与仿真

电气工程及其自动化专业中与控制系统相关的课程，主要是《自动控制原理》和《现代控制理论》。《自动控制原理》中的自动控制系统的分析（时域法、频域法等）和设计方法等，通过MATLAB的仿真，可以使学生了解有关自动控制系统的运行机理、控制器参数对系统性能的影响以及自动控制系统的各种分析和设计方法等。

在控制系统中，主要是应用Simulink系统仿真分析，以定性分析为主，阐述各环节（及各参数）对系统性能的影响与改进性能的途径，下面举例来说明，图1.1.1所示为弹簧-质量-阻尼器机械位移系统。图1.1.2为此动态系统的Simulink仿真模型，分析系统在外力F（t）的作用下的系统响应，即质量块的位移x（t））。（其中质量块质量m=5kg，阻尼器的阻尼系数f=0.5，弹簧的弹性系数K=5；并且质量块的初始位移与初始速度均为0。）模拟仿真时，外力F（t）可由用户自己定义，使用户对系统在不同作用下的性能有更多的了解。图1.1.3为外力F（t）选幅值为5的阶跃输入的仿真结果。1.2 MATLAB在电力电子技术中的建模与仿真

电力电子技术分为电力电子器件制造技术和变流技术两个分支。《电力电子技术》现已成为电气工程及其自动化专业不可缺少的一门专业基础课，在培养该专业人才中占有重要地位。通过学习该课程，使得学生掌握电力电子器件的伏安特性以及整流，逆变，斩波，变频，变相等变流技术，学生可以通过利用MATLAB对电力电子器件和变流技术模拟仿真分析，最终对这些内容有深刻的理解。

电力电子器件电力二极管、晶闸管、可关断晶闸管等器件的应用中可以通过建立模型仿真更好的了解这些器件的特性，熟知器件特性后就可以很好的学习变流技术，下面举例变流技术中的三相整流技术。例：建立三相桥式全控整流电路的仿真模型，给出三相桥式整流电路带阻抗负载的仿真结果。参数要求：三相交流电压源通过三个电压为220V，50HZ，相位滞后120度的交流电压源实现，触发脉冲模块频率设为50HZ；R=1Ω，L=1mH。图1.2.1为三相桥式全控整流电路仿真模型，图1.2.2 触发角为30度的波形图。从波形图得到仿真结果和理论分析结果一样。

1.3 MATLAB在电力拖动系统中的建模与仿真

电力拖动系统是生产过程中，以电动机作为原动机来带动生产机械，并按所给定的规律运动的电气设备。电力拖动装置由电动机及其自动控制装置组成。自动控制装置通过对电动机起动、制动的控制，对电动机转速调节的控制，对电动机转矩的控制以及对某些物理参量按一定规律变化的控制等，可实现对机械设备的自动化控制。因此，《电力拖动自动控制系统：运动控制系统》是电气工程及其自动化专业的重要课程。主要内容包括闭环控制的直流调速，转速、电流双闭环直流调速调节器的设计，脉宽调制，交流调速等等，这些内容都可以通过MATLAB来仿真验证，以提高学生学习的兴趣。

串电阻直流调速举例，仿真模型如图1.3.1所示，设置各个器件参数并进行模拟仿真，最后双击示波器scope、scope1、scope2可以清晰的看到电动机转速、电枢电流、励磁电流的波形图，这里就不再一一列举。

1.4 MATLAB在电力系统分析中的建模与仿真

电力系统是由发电、变电、输电、配电和用电等环节组成的电能生产、传输、分配和消费的系统。电力系统分析电力系统稳态运行分析、故障分析和暂态过程的分析。电力系统分析的基础为电力系统潮流计算、短路故障计算和稳定计算。这些主要内容的分析都可以通过MATLAB中的simulink进行建模仿真或通过MATLAB语言辅助计算。

电力系统故障分析主要研究电力系统中发生故障（包括短路、断线和非正常操作）时，故障电流、电压及其在电力网中的分布。应用MATLAB可对其进行模拟仿真，以下举例说明电力系统故障分析，仿真模型如图1.4.1所示，三相短路元件可设置为在某一时刻单相接地故障，参数设定，进行模拟仿真，在示波器scope中可得到单相接地时三相电压电流曲线。万用表Multimeter元件中选择故障点A、B、C电压，示波器scope1得到故障相电压的正序、负序、零序分量的幅值和相位；万用表Multimeter元件中选择故障点A、B、C电流，示波器scope1得到故障相电流的正序、负序、零序分量的幅值和相位。

1.5 MATLAB在其他典型系统中的应用

以上几个小结简单的介绍了MATLAB在电气工程及其自动化专业的专业课程中的应用，实际中，工作人员一般是利用MATLAB进行一些准备建设的典型系统进行建模仿真后，获得最佳参数，比如说，近年来，柔直流输电技术在电力系统中的应用越来越重要。利用MATLAB建立合适的柔直流输电和系统电网的模型，利用它来研究系统的动态特性，具有实时、准确、方便等多种优点；电力电子技术和运动控制联合系统应用得特变广泛，它涵盖了电子电路、电机拖动、自动控制、微机原理等多学科领域，是综合性、实践性和应用性很强的研究对象。由于电力电子器件自身的开关非线性，给电路和系统的分析带来一定的困难，一般常用波形分析和分段线性处理的方法来研究电力电子电路。MATLAB仿真软件为电力电子技术和运动控制联合系统的仿真分析提供了崭新的方法与平台。MATLAB还可对很多典型系统进行仿真，在这里就不作一一介绍。

3 小结

本文重点讨论了MATLAB在电气工程及其自动化专业中的应用。论述了MATLAB和Simulink在该专业的主要课程中的应用仿真。MATLAB既可以帮助从事相关领域的工作人员对所设计的电路进行计算机模拟与仿真计算，以优化参数与配置，又可以使得该专业的学生在学习相关课程时，通过模拟仿真一方面提高自己学习的积极性和兴趣，另一方面又加深对所学知识的理解，使学生不仅学会知识还能理解各门课程的精髓以及在实际中的使用。

参考文献：

第3篇：电力电子技术主要内容范文

【关键词】电子技术 应用系统 发展历程

随着科学技术与社会经济的迅速发展，世界快速地由原来的工业化社会想信息化社会转型，信息化社会的发展，使得电子技术的发展也十分迅速，半导体取代了电子管是电子技术在发展过程中的一次具有跨越性的突进。当电力半导体器件出现以后，半导体器件更是得到了充分的发展，这样的一个发展过程使得电子技术的应用领域广泛起来，电子技术的应用从原来的弱电领域进入强电领域。

进入二十世纪后，电力器件不停地出现，使得电力电子技术逐渐将电子交流技术、控制技术以及电子技术三者结合起来，这样一来，电子学又得到了进一步的发展。

在社会逐渐由工业化转向信息化的漫长过程中，电子技术的发展也是日新月异。现今，电力电子技术的应用在我国的电气工程领域主要体现在四个方面：即新能源发电、智能电网、电气节能和电力牵引。因此，要想探究电子技术系统的发展历程，必须从这四个方面入手。

1 新能源发电发展历程。

当今社会，能源问题是全球面对的一个共同的危机。由于全球各国的煤储量、石油储量都在迅速地减少，生态平衡遭到了严重的破坏，环境污染日益严重，因此，新能源的应用已经迫在眉睫，世界各国对此十分重视。为了新能源的利用问题，世界各国各自启动了各项能源计划，表明新能源的利用已经迫在眉睫。

为了应对这种必然发展趋势的需要，在近些年来我国各高校与电力电子和电力传动相关的学科以上各级都开展了与新能源发电相关的电力电子应用技术的研究。可见新能源发电已经不可避免地成为我国乃至世界电力电子技术的主要的应用领域之一。

目前我国正处于一个技术急缺的时候，在电力电子技术应用方面体现为：二并网变换器主要来源于进口产品，我国对外来产品的普通运行经验不够，我国的国产产品仍然在费力的摸索中逐步前进。我国产品的主要问题表现为：装备的可靠性差，产品的有关性能和功能还达不到要求，产品没有统一的标准。虽然这样，我国的电力电子技术的应用系统仍然的到了一定程度的发展。其表现如下：

首先，我国的电力电子技术应用系统开始向大容量发展。我国发电系统的单机容量已经用兆瓦来作单位，并且它在向更大的容量方向发展。其次，电力电子技术应用系统的高能性。这种特性主要通过电力电子技术在应用时所展现的高可靠性和高效率，还有电力电子技术为了适应电网所需求的低电压穿越以及对电网进行的孤岛保护等。

2 智能电网发展历程。

智能电网也是近几年来随着我国电力电子技术的发展在电子行业兴起的概念。在人们的潜意识里，基本上认为电力电子技术、传感技术、新能源发电技术、通讯技术等是驱动“智能电网”的主要因素。事实上，电力电子技术是一门包括灵活输电、新型储能、传感、先进的信息、控制等技术，它承载着大规模的可再生能源并网发电，以实现电网的安全、稳定、高效运行。

近些年来，世界各国对于智能电网的研究愈加重视，2008年，美国提出了智能电网计划，企图用智能电网对各种新能源进行入网管理，并在此基础上全面地对能源进行分布式的管理，最终是美国创造出世界上高能源使用效率的记录。同年10月，我国也针对智能电网正式地启动了一个具有可行性的研究项目。并依据这一项目规划出了一个“三步走”的战略。所谓“三步走”战略，即在2010年将我国的电网高级调度中心建成，在2020年将我国具有初步智能特征的数字化电网全面建成，在2030年使得我国具有自愈能力的智能电网得以真正建成。可以说，电力电子应用系统近些年来被广泛运用与智能电网中。

3 电气节能发展历程。

变频调速作为电气节能的主要内容。它是解决我国节能规划工程中电机系统节能的关键。我国政府对自2006启动的节能规划工程投入颇多，因此，节能这一举措势在必行。

变频调速系统在运行过程中的主要依靠作为电机的电力电子变频器驱动电源。随着我国电子技术应用系统的不断发展，我国的变频调速技术也变得日趋成熟，在市场上有极大的发展空间，且其保质期延长了许多。目前，我国高压电机系统中采用变频调速技术的大约有20%，而低气压电机系统中采用此技术的大约占30%。可见，我国使用电力电子变频器来驱动源的变频调速系统在未来有着极大的发展空间。除此之外，变频调速系统将会在未来继续随着电子技术应用系统的发展成为一个集成型、专用型的系统产品。它的特点即是将变频器、电机以及其控制集于一体。

4 电力牵引发展历程。

电力牵引对于我国的交通系统来说，有着越来越重要的作用。现在，由于国家及政府的大力支持，它正在迅速发展成为我国乃至世界交通的发展重点。

近几年来，由于电力电子技术的发展，我国利用电力牵引技术制造出许多种类的电动汽车。而在电力牵引中，最关键的即是电力传动与电力电子。可见，近些年来，电力电子技术应用系统的发展愈加成熟。

5 结语

通过上文的讲述，电力电子技术应用系统在我国已逐渐发展起来，并广泛地运用于工业领域，在此运用过程中，我国在工业领域方面的效益得到了有效地提高。可见，电力电子系统不仅在过去几年里逐渐代替其他技术成为现阶段我国高新技术系统中不可或缺的关键性的支撑设备。其发展历程是一个曲折不断前进的过程。随着科学技术的发展，它将更加广泛地运用于我国社会经济、生活的各领域，并在未来的各领域中得到更好地发展。

参考文献

[1]赵争鸣.电力电子技术应用系统发展热点综述[J].变频器世界，2010，01：41-43+52.

[2]赵争鸣.电力电子技术应用系统的一些新发展[J].电力电子，2010，01：6-10.

[3]柳建峰.我国电力电子技术应用系统发展现状探究[J].数字技术与应用，2013，05：230+232.

作者简介

王建平（1973.10-），男，汉，本科学历，北京广播学院通信工程专业，职称工程师。

第4篇：电力电子技术主要内容范文

关键词：电力电子技术；仿真；教学模式；MATLAB；Simulink

作者简介：龚建芳（1970-），女，上海人，上海电机学院电气学院，副教授。（上海 200240）

基金项目：本文系2011年上海市重点课程电力电子技术建设项目（课题编号：2012SZDKC-08）的研究成果。

中图分类号：G642.0 文献标识码：A 文章编号：1007-0079（2013）16-0063-03

“电力电子技术”是电气工程及其自动化专业的专业基础课程，[1]该课程的特点在于既有较强的理论性，又有较广的工程背景；教学内容既多又比较抽象，并且相对于其他的课程，电力电子技术的内容更新较快。[2]课程的主要内容包括电力电子器件、电力电子电路及控制技术三大部分，学习难度较大，比如电力电子电路部分其变换器的电路拓扑形式多样，并且在不同负载情况下变换器的工作特性和输出波形也会发生相应改变。在课程教学过程中碰到学生对学习内容不容易理解、容易被本课程表面的繁杂所迷惑甚至感到无所适、总体感觉比较费力等问题时，采用普通的教学方法，形式单调，学生的学习积极性难以提高，很难达到良好的教学效果。

因此，在“电力电子技术”课程的教学过程中，将仿真软件与课堂理论教学和实践教学相结合，倡导一种基于仿真平台的，理论与实践并进，实物实验与虚拟实验技术手段相结合，课内和课外实验并进的“电力电子技术”教学模式。其关键在于通过仿真电路和画面显示，让学生能够把各种电力电子变换器的工作原理、物理波形及数学关系等紧密联系在一起，有效解决电力电子变换电路波形抽象、电路变换复杂等难点，[3]将电力电子技术教学、实验及仿真有机结合起来。本文从理论教学和实验教学两个方面对此进行了探讨。

一、仿真软件的选择

国内高校电类专业都已引入各种仿真软件，如MATLAB、EWB、Protel、Saber、PISM及 PSpice等，[4]其中MATLAB、Saber、PISM及PSpice等是在电力电子领域使用较多的仿真软件，并取得了一定成效。仿真软件的选择是根据笔者所在上海电机学院（以下简称“我校”）的实际情况来确定的。我校的“电力电子技术”课程是这样设置的：普通班级共64学时，其中理论58学时、实验6学时，而人才实验创新实验区试点班级设置的“电力电子技术”课程共64学时，其中理论48学时、实验16学时。人才实验创新实验区试点班级的教学模式应以不删减教学内容、不增加学时以及契合我校学生实际情况为前提，因此，仿真软件必须具有易学易用、运算快速等特点，同时结合我校学生在学习高等数学时已经接触到了MATLAB 软件的情况，因此选用MATLAB软件。MATLAB/Simulink中提供的SimPowerSystem模型库，是进行电力电子系统仿真的理想工具，SimPowerSystem模型库中包含了常用的电源模块、电力电子器件模块等。通过使用这些模块可以搭接各种电路，能方便得到电路中的电流、电压等各种波形，并能方便改变电路参数而得到不同的波形。

二、MATLAB/Simulink软件在理论教学活动中的应用

利用MATLAB/Simulink软件能够非常容易地构建与实际相符合的教学场景。教师在教学中引入仿真软件，在讲授基本变流理论时，利用 MATLAB/ SIMLINK软件构建电力电子电路进行仿真演示，电力电子变换与控制领域所遇到的多数典型开关电路均可建立仿真模型，通过对模型的仿真，可直观展示各种参数变化对电路波形图的影响以及数值计算，以便学生全面准确理解教学内容，可以为教学现场营造一种真实的电力电子电路工作场景，既具体又生动。除此以外，还可以利用软件提供的参数设置功能，通过改变器件参数值，学生在学习的时候，可以先自己分析某种参数值条件下电路的工作情况和对应的波形图，然后再在仿真模型中输入相应的参数值，把自己分析的结果与仿真结果相对比。同时，在电路仿真时，可以模拟各种电力电子器件故障，如开路、短路或脉冲丢失等，能够清晰地展示各种电力电子电路的工作过程，使学生能够直观、全面地掌握课程学习内容，同时将学习活动情境化、趣味化，这大大加深了学生对所学知识的理解，使学生能够将隐性的理论知识转化为显性的技能。

在教学设计上，教学初期，刚刚讲授电路变换时，学生初次接触，实际的感观并不多，对电路电压、电流波形、管子的切换、工作原理等理解有些困难，需要构建一个与实际相符合的情境，并且学生对MATLAB仿真软件的应用还不熟练，需要在课堂上现场建立仿真模型。以单相半控桥式整流电路为例，把电路图投影到大屏幕上，教师首先要分析电路的组成和工作原理，然后再一步一步建立MATLAB单相半控桥式整流电路仿真模型，该电路的仿真过程可以分为建立仿真模型、设置模型参数和观察仿真结果。

1.建立仿真模型

（1）建立一个仿真模型的新文件。从MATLAB窗口进入Simulink环境有三种方式，我们选择其中一种：在MATLAB的菜单栏上点击File，选择 New，再在弹出菜单中选择 Model，这时出现一个空白的仿真平台，在这个平台上可以绘制电路的仿真模型。

（2）提取电路元器件模块。在仿真模型窗口的菜单上点击图标调出模型库浏览器，找到Simulink/PowerSystem的模型窗口，在模型库中提取所需的模块放到仿真窗口。组成单相半控桥式整流电路的元器件有交流电源、晶闸管、二极管、脉冲发生器、RLC负载、示波器等。

（3）将电路元器件模块按单相半控桥式整流电路原理图连接起来组成仿真电路，如图1所示。

2.设置模型参数

设置模型参数是保证仿真准确和顺利进行的重要一步。有些参数由仿真任务决定，如电压、电流等，有些参数是需要通过仿真来确定的。设置模型参数可以双击模块图标弹出参数设置对话框，然后按框中提示输入，若有不清楚的地方可以借助help帮助。在本例中，参数设置交流电源、晶闸管、二极管、负载、脉冲等。以下以交流电源参数设置为例：双击交流电源模块，弹出对话框，设置电压为220V，频率为50Hz，初始相位为0°。

3.观察仿真结果

在模型开始仿真前还必须首先设置仿真参数。在菜单中选择Simulation，在下拉菜单中选择Simulation parameters，在弹出的对话框中设置的项目很多，主要有开始时间、终止时间、仿真类型等。

在参数设置完毕后即可以开始仿真。在菜单Simulation下选择Start，立即开始仿真，若要中途停止仿真可以选择Stop。

在仿真计算完成后即可以通过示波器来观察仿真的结果。在需要观察的点上放置示波器，双击示波器图标，即弹出示波器窗口显示输出波形，同时在Display模块可以看到输出电压的平均值。以下是不同负载时的仿真波形图。

（1）Rd负载时的仿真波形。如图2所示为控制角α=60°单相半控桥式整流电路电阻负载时二次侧电压、触发脉冲、负载的电压和电流及管子VT1两端的电压波形。

（2）Rd+Ld负载时的仿真波形。研究阻感性负载时电路工作情况，只需重新设置负载参数。再次启动仿真，在单相半控整流电路中，阻感性负载时电路的二次侧电压、触发脉冲、负载的电压以及管子二端的电压波形都同阻性负载时相同，如图2所示。与阻性负载不同的是负载电流波形不同，阻性负载时负载电流波形为断续的，而阻感负载时负载电流的波形为连续的。

（3）失控时的仿真。在研究单相半控桥式整流电路电阻电感负载时，当触发脉冲丢失会发生失控现象，只需断开一个触发脉冲，再次启动仿真，得到如图3所示波形。

通过这样一个过程，使学生在脑海里深深留下了电路的各点波形形状，电压波形为什么会变化，电压波形变化同哪些参数有关？控制角与输出电压波形有着怎样的对应关系？怎样的情况下发生失控，失控时电路的工作情况又是如何？引导学生自然地进入单相半控桥式整流电路的知识学习。

在教学过程的中后期，学生已经熟悉MATLAB/Simulink软件使用，就不必在课堂上现场建立电路的仿真模型。为了节约时间，把《电力电子技术》教材各个电路的仿真模型都事先建好备用，当讲解到哪个电路时就可以运行这个模型，改变参数看电路仿真结果。

通过这样一个环节，让学生能够把电力电子变换器的工作原理、物理波形及数学关系等紧密联系在一起，从而全面掌握变换器的工作过程，为学生提供一种直接感性的学习方式，帮助学生更深刻地理解这门课程。

三、MATLAB/Simulink软件在实验教学活动中的应用

传统本科电力电子技术实验大都依托实验平台进行，实验平台的优点是安全、方便管理。但是依托实验平台进行的实验基本都属于演示性或验证性实验，硬件实验条件很难覆盖知识点的各个方面，动手能力提高较慢，同时，学生误操作多、实验装置损坏较严重，而且出现问题不知道如何分析解决，只能等老师来解决[4]，其主要原因是学生对所学知识掌握不够以及对实验台和操作缺少感性认识，直接导致误操作，学生应掌握的知识和应具备的能力没能落到实处。同时实验基本上局限于对教材中部分理论的验证，不能很好地与实际应用相联系，这使得教学工作比工程实际滞后很多，不能充分实现技术应用型本科人才的培养目标，对于学生能力的培养和将来的就业很不利。

因此，我们在实践教学中采用实物实验与虚拟实验技术手段相结合的模式，即先仿真实验后实物实验的双实验环节。在实验教学环节上，依托实验平台进行，每章精选出1-2个实验作为必做实验教学内容，使学生通过做这些实验，熟悉并掌握实验设备及仪器仪表的使用方法，在掌握理论知识的基础上进行实验，各种电力电子器件的性能特性、各种应用电路的工作过程及技术指标也通过实验得以验证。同时，在现有条件的情况下，针对电力电子技术实验中存在的问题，采用计算机模拟仿真的手段进行弥补，用MATLAB/ Simlink仿真软件对电力电子电路进行测试，根据教学内容设计了相关的仿真实验内容（10个课外实验），教师在课内布置要完成的项目，每个项目给学生提出一个设计要求（如设计一个三相交流电到直流电的变换电路，给出这个直流电源的具体性能指标，如输出电压的变化范围、电流大小、电压纹波系数等等，要求自己选择元器件，设计电路，并最终实现或仿真验证），要求学生完成简单的电路设计，实现所要求的电路功能，可以让学生在课外利用仿真软件自主完成。教师验证结果，做到课内和课外实验相结合，充分发挥学生的主体作用，培养自信，调动了学生学习的主动性、积极性和创造性。同时，通过对实际电路的仿真分析，可进一步提高学生对电路的认识分析和创新能力，弥补实物实验的不足。

四、结束语

本文提出的基于MATLAB仿真平台的“电力电子技术”教学模式，以MATLAB/Simulink仿真技术为工具，探究教学创新模式为手段，形成理论与实践并进，实物实验与虚拟实验技术手段相结合，课内和课外实验并进的教学模式，将电力电子技术教学、实验及仿真有机结合起来，为课程的教与学提供了一种新的思路和模式。

该教学模式已在我校电气学院人才培养模式实验创新实验区试点班级中应用，取得了较好的教学效果，学生在理论知识和实践动手能力两方面都得到很大提高，通过应用仿真软件，还可以帮助学生学会使用计算机仿真软件进行电路分析和研究，学生可以自己设计电力电子电路并加以验证，为下一阶段的课程设计和毕业设计打下基础。也能充分发挥学生的创造性，进一步锻炼了他们自主分析问题和解决问题的能力，提高了学生的知识转化能力和实际动手能力。

参考文献：

[1]丘东元，张波.基于仿真平台的“电力电子技术”教学模式探讨[J].电气电子教学学报，2010，（4）：73-76.

[2]龚建芳.技术应用型本科《电力电子技术》课程教学改革与实践探讨[C].第七届全国高等学校电气工程及其自动化专业教学教改研讨会会议论文集，2010.

第5篇：电力电子技术主要内容范文

关键词：电子电力；系统集成；嵌入式系统设计方法

中图分类号：F407文献标识码： A

随着电力电子技术的飞速发展，大量学者在电力电子功率变换器的控制策略以及拓扑结构等方面的研究，具有较高的应用价值。但是，由于传统的系统在设计上的滞后，严重阻碍了控制策略和拓扑结构在整体系统当中的应用，也导致一些复杂的、高性能的电力电子设备出现大量问题。电能的应用随着电力电子技术的不断改革而发生着重大的变化。电力电子集成技术关系着整个电子行业的发展，是电能被广泛应用的重要前提条件。电力电子技术的相应改进，不仅实现了电子的应用系统，还使技术改革中的人力、物力以及财力最大限度的降低，促进了社会经济效益的提升同时也使电力、能源以及工业生产中实现自动化。电力电子集成技术的发展，是电子领域的高技术、高质量、应用效果强大的结合产物。

一、电力电子系统集成

系统集成是指将已有的元器件及部件进行集合拼装，组成一个整体的系统。系统集成属于功能集成，难度性与集成度都相对偏低，在当今工程技术领域应用广泛。但是系统集成的集成度偏低，无法较好地使其体积及重量减小、降低，且构造复杂，集成优势无法明确体现。系统集成常用于大功率及结构复杂的电力系统。大量有实体设备的出现为机器的有机组装提供了可能，通过合理的搭配组合能够制造出成品的系统机器。面对电力电子中，可以选用过个电路设备以及相关的装备进行系统的集成，使系统的整体性能得以更加完整。主要集成的是功能，使不同的功能集合一起发挥其强大的作用力，而相对技术与集成度与集成技术的要求较低。通过这种方式进行系统集成组合，与独立系统进行比较会发现他的重量较高，体积较大，不能够有效的发挥集成线路所具有的优势。虽然对电力电子系统集成的需要越来越迫切，可是相对于微功率的超大规模集成电路而言，电力电子系统集成的研究任务更加艰巨。

电力电子系统有着自己独有的特点：功率范围极宽；一个系统（PSIP）的组成需要将功率器件与低压控制、传感器件的芯片集成在一起（PSOC）或将高功率器件和控制器件在同一衬底基板上组构成；功率无源元件的集成；功率系统集成的通信技术，电磁兼容和稳定性问题等。电力电子系统集成的方法有很多，本文基于嵌入式系统的电力电子系统集成方法的探讨。

二、嵌入式系统国内外研究现状

嵌入式系统以其独有的系统设计方法，被广泛运用到现代信息产业的各个领域。如：数字电视的推广、电视机顶盒、手写文字输入以及语音拨号上网等。根据英国电机工程师协会对嵌入式系统的定义为：嵌入式系统为控制、监视或辅助设备、机器甚至工厂操作的装置[1]，早在1993年，美国国防部纠集全美20多所顶级高校和研发部门实施的“RASSP”计划[1]，其目的就是通过研究嵌入式系统的设计新方法来降低军用芯片的设计周期和成本。在1998年在美国举办的世界嵌入式系统大会上提出的许多新技术成为引领世界信息产业发展的方向，在国内，嵌入式系统的应用时非常广泛，但是在嵌入式系统的技术方法研究方面，只有中科院推出了“Hopen”嵌入式操作系统和两三家国内研究院研究该领域。今年来随着计算机技术以及大规模集成技术的发展，嵌入式系统将再次走在IT应用领域的前沿。

三、嵌入式系统与电力电子系统的内在联系

嵌入式系统是以应用为中心，以计算机技术为基础的，并能适应应用系统对功能、可靠性、成本、体积和功耗等严格要求的计算机系统[2]。一般可将嵌入式系统分为硬件和软件两大部分。如图1(a),(b)所示：

图1(a)所示为嵌入式系统模块；图1(b)所示为一个标准的电力电子模块，两个模块对比可以看出来：电力电子模块同样具有嵌入式系统模块的特点，也由硬件和和软件两大部分组成。而硬件部分的功率变换器通常采用单片机或者DSP作为控制核心，并加以相应的控制策略，再根据相应的负载变化，对输入、输出的电流和电压进行有效控制。故我们可以认为，电力电子模块是对电能进行变换的嵌入式系统[3]。随着，SOC(System On Chip)的发展，将整个系统集成在一个芯片上面已经变为现实，这就使得整个系统变得更加轻巧、更加节能、可靠性能更强。这种发展的方向是与电力电子系统集成发展方向是相同的，所以我们可以用嵌入式系统的设计方法与理念应用到电力电子的系统集成上，这将对电力电子产业的发展起到很重要的推动作用[2]。

四、嵌入式系统设计方法

目前，许多国家为了能够缩短产品的设计周期和成品，并提高产品的设计水平，都非常重视嵌入式系统设计方法的研究。但从当前的研究情况来看，研究的主要内容集中在设计自动化和计算机辅助设计等方面。从理论上来讲可以将它们归纳为：系统描述、系统测评和样机实现等。

针对传统系统的设计方法所带来的种种缺陷，根据Y-chart[3]抽象理论来描述的嵌入式系统分为三个不同领域如：行为、结构和物理实现。这种理论由行为概况来具体描述，逐步向结构层面进行描述，最后在结构层面张的物理构件实体，再通过上述循环、叠加最终实现具体的电路和系统。由此，出现了新的嵌入式系统设计方法，即：软/硬件协同设计的方法。

该方法的研究是近年来的研究热点。美国的普林斯顿大学等高等学府专门成立了研究小组来对该方法进行更深入的研究，DAC(Design Automation Conference)会议上有大量篇幅涉及该系统设计方法。具体设计流程如图2所示：由图2可以看出，软/硬件协同设计的主要任务集中在以下几个方面：

(1)系统行为描述：系统行为描述主要

是指用描述语言(如：System C语言)描述待设计系统的功能以及约束条件等，使得设计人员对系统有一个整体的认识并进行早期的可行性的验证。此种方法避免了传统的软、硬件分开描述所带来的缺陷。

(2)体系结构和软硬件划分：通过上述的系统行为描述语言建立的模型，根据系统在满足成本、设计周期和功耗等方面的要求，进行体系结构的选定，并通过反复循环和迭代来实现软、硬件的划分。

(3)软硬件协同模拟和验证：这一步主要是在软硬件在进行独立的详细设计之前，对系统进行的一种集成模拟测试。现阶段较为成熟的方法是：低层次的模拟研究，如ISS(Instruction Set Simulator)模型以及软件调试环境等。

对电力电子系统的设计也要完成这三个主要任务。伴随着科学技术的飞速发展和交叉应用，电力电子系统集成在一个芯片上是其发展的必然趋势和方向。但是，单纯地追求系统集成会造成可测试性和可靠性的缺陷，而在电力电子系统集成的过程中引入先进的嵌入式软、硬件协同设计的理念和方法，将会使得电力电子系统集成不仅是单独的功能和物理的集成，而且是现代电子信息产业工程设计新的起航点。

五、嵌入式系统软件实现的常见问题

1、余量问题

结合相关的要求，在硬件载体中加载和运行嵌入式系统软件，需要留出的存储余量和运行速度余量需要达到 20% 左右。嵌入式系统软件往往有着较高的实时性要求，采用的运行方式往往是中断或者周期的，那么所有实时任务都需要执行于有效周期内，这样在进行系统操作和后台处理时，利用留下的 20% 余量来进行，系统才可以更加安全地运行。如果实时任务的运行不能够在当前周期内完成，那么就会降低系统性能，甚至在积累作用下，还会瘫痪系统。在存储余量方面，对于存储余量的实现，可以通过程序存储器来实现，可以编译、汇编和连接嵌入式软件，对文件进行静态分析和内存，统计软件不同模块对 ROM 的占用情况，这样，总的 ROM 占用情况就可以有效得出来，为了达到余量要求，一般采用的方法是代码优化。

2、运行速度余量

对于嵌入式系统来讲，非常重要的一个方面就是运行速度余量。在监控实时任务执行周期的过程中，因为难以有效确定程序的最大执行路径，那么系统有效状态的软件分支组合状态也就无法确定了，这样就无法确定程序的动态运行时间。为了对软件的运行速度余量进行验证，逆向的方法也可以采用。具体的做法是这样的，人为在软件每一个运行周期的起始位置进行 20% 运行周期时间的延时，然后对程序运行情况进行仿真，如果系统可以稳定地工作，那么我们就可以判断系统的运行速度余量满足相关的要求。需要特别注意的是，不能够利用编译器内的延时函数来实现延时，因为可能会有停止中断的事情出现在编译器延时函数的使用过程中，或者出现周期计数的问题，这样都会影响到统计数据的正确性。

3、中断的问题

嵌入式系统软件及时响应外部事件，一般是通过中断技术控制来实现的，并且在中断服务程序中实现响应的处理功能。从实质上来讲，中断服务是将一个运行环境提供给了嵌入式系统，以便进行事件驱动，要想实现不同的功能，只需要通过中断服务程序对相关的功能模块进行调度即可。通过中断控制，嵌入式系统可以更加灵活方便的应用。但是，也让一些隐患留设于嵌入式系统软件设计实现中，中断的嵌套会增加软件的结构层次，在设计软件时，因为中断的保护和恢复现场具有较高的要求，那么就需要将计算机的硬件特性充分纳入考虑范围，并且中断系统公用变量的问题十分容易发生。如果有多个中断源存在于嵌入式系统中，并且中断服务程序与之互相对应，那么就需要充分注意不同中断服务程序之间的公用变量。

结束语

电力电子系统集成涉及到许多共性的电力电子应用基础理论和关键技术问题，是电工学科、信息学科、材料学科等多学科的高度交叉，是一个以电力电子技术为基础的新学科增长点，代表着 21 世纪电力电子技术发展的方向，具有促进电力、能源、工业生产过程自动化产生革命性的变革的良好前景，开展电力电子系统集成的研究具有重要的学术和实用意义。

参考文献

[1] 周正，童维勤.嵌入式系统应用程序移植的研究[J]. 微计算机信息. 2006(29)：133-134.

第6篇：电力电子技术主要内容范文

1.用户电力技术简介

用户电力技术是美国N.G.Hingorani博士在1988年提出的概念：将大功率电力电子技术和配电自动化技术综合，以用户对电力可靠性和电能质量要求为依据，为用户配置所需要的电力。通过用户电力技术可使用户供电可靠性达到不断电；严格的电压调整；低谐波电压；冲击和非线性负荷对终端电压无影响。该技术的核心是能够对供应的电力进行控制、变换,为用户或负荷提供满足电能质量指标及安全、经济、可靠运行等要求的电能。完成这种控制与变换的关键是各具特色的电力电子器件及其控制电路。我国已研制出用于配电系统的静止无功发生器DSTATCOM样机。图1是用于解决电压骤降问题的动态电压恢复器的基本工作原理图,恢复器包含了配电系统静止补偿器,有源电力滤波,以及串联电能质量控制器(DVR)等设备,它一般串联在供电网和负荷之间,当供电网正常供电时,其逆变器侧升压变处在短路状况,运行在低损耗旁路状态,当供电网侧发生电压骤降或电压骤升,动态电压恢复器可以在一个周波内作出响应,在串联回路中注入一个交流电压对电压进行补偿,使补偿后的电压与电压骤降或电压骤升前相同。

2.用户电力主要技术

2.1用户配电系统的测试评估技术

该技术主要内容有:(1)网络阻抗，各母线短路电流、短路容量计算;(2)各供电节点供电电压质量限值，各用电负荷对供电系统干扰限值计算;(3)各供电节点供电电压质量测试、各用电负荷对供电系统干扰的测试、供用电设备的电磁兼容、节电运行，安全运行的评估;(4)用户电力技术问题及解决方案。通过以上评估找出用户电力技术问题及其产生根源,并给出相应解决方案

2.2电能质量控制技术

该技术主要是基于电压源或电流源逆变器,对配电系统的传输能力和供电质量进行连续、快速、精确的有效控制,使供电质量提高到一个全新水平的有效手段。常见电能质量控制技术如表1所示。

2.3固态开关技术

随着配电容量增大,对开关的开断能力提出了更高的要求,电压骤降敏感用户对开关快速切除短路电流的能力也提出了更高要求,现有的机械开关难以满足上述要求。在这种背景下,固态断路器因其卓越的电流关断特性而备受关注。美国西屋公司已制造出13kV、600A、由GTO元件组成的固态开关,安装在新泽西州的变电站中使用。GTO开断时间可缩短到0.3ms,可以在电压或电流的指定相位完成开断,基本上可避免操作过电压。这样,由操作过电压决定的电力设备绝缘水平可大幅度降低,由于操作引起的设备损坏也可以大大减少。现在,由固态开关构成的电容器组的配电系统“软开关”也已问世。固态开关技术的进步将使配电系统的安全运行水平大大提高。

3.未来用户电力技术的发展

3.1动态电能质量调节技术

动态电能质量调节技术指的是基于电压源或电流源型逆变器,对配电系统的传输能力和供电质量等进行连续、快速、精确的有效控制,是使现有供电质量提高到一个全新水平的有效手段,也是电力工业实现市场化的必备支撑技术。其主要包括串联式的用来补偿电压跌落、提高下游敏感负荷供电质量的有效串联补偿装置DVR、不间断电源(UPS)、并联有源滤波器(APF)、DS—STATCOM和串并联混合式的新的补偿装置系统DS—Unicon等。

3.2超导储能及其能量变换技术

各种新能源的开发利用,大多需经电力电子装置的变换使其非同步电能转换成同步的三相交流电能以供使用。超导储能(SMES)作为一种特殊新能源因其固有的诸多优点而引起广泛研究。基于电力电子的能量变换技术在SMES中的应用成果,必将对其他新能源的利用产生重要的借鉴意义。SMES具有储能密度大、转换效率高、可四象限运行、吐量大、充放电速度快等诸多优点,非常适合参与电力系统的有功功率调节。尤其是在能源分布很不平衡的地区,发展用于调峰的中大规模SMES系统对提高我国供电质量和运行安全水平都将具有重大作用。

第7篇：电力电子技术主要内容范文

“汽车电子技术”课程开设在大学四年级上学期，为专业选修课程，2学分，共32学时。其中理论教学22学时，实践教学10学时。根据电气工程及其自动化专业的基础课程和平台课程设置，结合汽车电子技术的主要特点，“汽车电子技术”课程的理论教学可分为6个模块，如图1所示。在“汽车电子技术”课的理论教学环节中，

第一部分，先介绍汽车电子的基本概念，回顾汽车电子技术的发展历史，通过实例分析介绍汽车电子对汽车安全与节能的影响，结合电气工程及其自动化专业的相关知识，讲述汽车电子与电力电子的关系。

第二部分，介绍汽车电子技术中常用的器件。包括光电、霍尔、电阻等各类传感器，常用于汽车电子控制系统中的单片机选型及选用依据，汽车电子控制系统中所用的交直流电机、电磁阀等执行器件的工作原理和控制方法。

第三部分，在以上介绍的基础上，着重介绍汽车变速器电控、ABS系统、动力转向电控等汽车电子控制系统的设计方法，主要内容包括电控系统开发遵循的标准、硬件电路设计和软件编程方法，特别强调目前汽车电子控制系统中所用的V流程开发模式。

第四部分，结合新能源汽车的热点问题，充分发挥电气工程及其自动化专业知识在电动汽车方面的运用。本门课与目前车辆工程专业所开设的“汽车电子技术”不同之处在于，省去了传统以发动机作为主导的汽车动力系统控制部分，强化了电驱动系统的匹配与设计部分。该部分内容除了包含对于汽车动力系统设计方法和匹配规律的介绍外，还增加了对于电动汽车动力系统控制的一般方法介绍。

第五部分，介绍汽车电器系统，包括汽车仪表系统、灯光照明系统、电动门锁系统、电动车窗、电动后视镜、电动天窗、电动座椅、车载空调系统、车载音响系统、车载电视娱乐系统、车载无线通讯系统、电子导航与全球定位系统、智能交通系统和车载网络系统等方面的内容。

第六部分是课程的最后部分，介绍汽车电子控制系统中可靠性的评价标准和一般的故障诊断方法。

以上六部分构成了我校电气工程及其自动化专业“汽车电子技术”理论教学的主要内容。在“汽车电子技术”课程的实践教学过程中，主要有实验和课程设计两种方式。实验课作为学生在校内实现理论联系实际的一种比较有效的手段，学生通过实验能够加深对课程理论知识的理解，并能够培养一定的实践能力。我校在电气工程及其自动化专业“汽车电子技术”实验课的设置上，主要分为5个部分，如图2所示。课程设计是提高学生分析问题和解决问题能力的重要手段，它不但可以使学生加深对理论和实验课程的理解，而且能够使学生将所学的课程内容与相关课程综合起来，提高了知识的应用能力。

“汽车电子技术”是一门实践性很强的课程，课程设计主要结合我校电气工程及其自动化专业平台课的知识，以电动汽车控制系统作为设计目标，让学生结合电力电子技术的相关知识进行设计。

二、“汽车电子技术”课程教学方法的改革

对于“汽车电子技术”课程来说，涉及到的汽车电子控制系统单靠语言描述是很难讲清楚的，而通过传统的板书教学方式，也很难清晰勾勒出汽车电子控制系统的原理和工作过程。因此本门课在授课方式上采用多媒体教学的方式，通过多媒体课件制作出的动画及示意图等来展示汽车电子控制系统的结构、组成及工作原理，使教学的内容直观清晰，易于理解。在“汽车电子技术”课程的教学过程中，除了正常的多媒体课堂教学外，还采用了现场教学结合研究性教学的授课方法。现场教学即依托我校汽车电子驱动控制与系统集成教育部工程中心的实验平台，使学生到工程中心参观现场演示，并试用工程中心开发的汽车电子产品实验样机。这些教学手段可以使学生对汽车电子的功能及开发有更直观的认识。除此之外，教学内容中以汽车电子产品的项目开发作为主导。例如在“汽车电子控制系统的设计”这部分内容讲授时，可自始至终以工程中心开发的汽车变速器控制单元作为对象，从汽车电子产品开发的前期调研、方案论证，到中间环节的样机开发、功能验证，再到最后环节的样机标定、测试等进行全方位的介绍。通过这样的讲授，学生对汽车电子的感性知识加深，在理论学习中的目的就会变得明确，清楚地认识到需要掌握的主要内容。

三、“汽车电子技术”课程考核方式

为了有效地组织教学，突出“汽车电子技术”课程的实践性，改革了这门课程的考核方式。我校其他专业课程的考核方式大部分是以平时成绩占30%，期末卷面成绩占70%的比例进行综合评定。而由于“汽车电子技术”课程面向电气工程及其自动化专业电力电子方向的本科生，选课人数基本维持在40～60人范围内，这样的人数规模便于授课教师进行小范围内的专业指导，因此在考核方式上提出了平时成绩、作业成绩、实验成绩、课程设计与专业论文撰写相结合评定的方式。与其他课程不同之处还在于，其他课程安排的课程设计都是最终给定一个独立的成绩，而作为专业选修课，本门课程的课程设计成绩只是最终成绩的其中一部分。

目前该门课程的考核采用平时成绩占10%，作业成绩占10%，实验成绩占10%，课程设计占30%，专业小论文占40%的比例权重进行成绩的评定。这样做的好处是，不但能够充分发挥本门课理论与实践紧密结合的特点，并且可以充分激发学生的学习兴趣，培养学生的团队合作精神。专业小论文作为考核的主要部分，在撰写过程中，授课老师首先利用2学时的时间对学生进行科技论文撰写的培训，而后引导学生充分利用学校图书馆的资源，根据各自分配到的科技论文主题进行文献的检索；学生分成了3至4名成员一组，选择关于汽车电子的主题项目，可建议主题为电动汽车整车控制器的设计、汽车防抱死ABS系统设计、汽车自动变速器控制系统设计等，学生也可以自己提出新的主题。给定主题一段时间以后，学生提交科技论文，并以学术会议的形式在课堂上进行交流，老师和其他同学可以自由根据报告者的内容提问，并提出意见和建议。该部分成绩可以当场给出，这样做的好处是激发学生的积极性，所给定的成绩能够实现主观与客观兼顾的效果，令所有同学信服。

四、结论

第8篇：电力电子技术主要内容范文

关键词：电力系统自动化研究方向发展趋势 新技术

变电站电力系统是把一些设备组装起来，用以切断或接通、改变或者调整电压，在电力系统中，变电站是输电和配电的集结点，变电站主要分为:升压变电站，主网变电站，二次变电站，配电站。电力系统综合自动化是基于科技发展和计算机网络技术的出现而逐步形成的一个概念，是一个综合发电厂、变电站、输配网络和用户的集成概念，其概念研究和实现的主要目的就是如何更好地掌控和监视电力从出厂到供应的全过程，使输配过程更有效和通畅。

1、电力系统自动化的研究方向

（1）智能保护与变电站综合自动化 。对电力系统电保护的新原理进行了研究，将国内外最新的人工智能、模糊理论、综合自动控制理论、自适应理论、网络通信、微机新技术等应用于新型继电保护装置中，使得新型继电保护装置具有智能控制的特点，大大提高电力系统的安全水平。（2）电力市场理论与技术。基于我国目前的经济发展状况、电力市场发展的需要和电力工业技术经济的具体情况，认真研究了电力市场的运营模式，深入探讨并明确了运营流程中各步骤的具体规则；提出了适合我国现阶段电力市场运营模式的期货交易（年、月、日发电计划）、转运服务等模块的具体数学模型和算法，紧紧围绕当前我国模拟电力市场运营中亟待解决的理论问题。（3）电力系统实时仿真系统。对电力负荷动态特性监测、电力系统实时仿真建模等方面进行了研究，引进了加拿大teqsim公司生产的电力系统数字模拟实时仿真系统，建成了全国高校第一家具备混合实时仿真环境的实验室。（4）电力系统运行人员培训仿真系统。电力系统运行人员培训仿真系统是针对我国电力企业职工岗位培训的迫切要求，将计算机、网络和多媒体技术的最新成果和传统的电力系统分析理论相结合，利用专家系统、智能cai（计算机辅助教学）理论，进行电力系统知识教学、培训的一种强有力手段。本系统设计新颖，并合理配置软件资源分布，教、学员台在软件系统结构上耦合性很少，且系统硬件扩充简单方便，因此学员台理论上可无限扩充。 （5）配电网自动化。在中低压网络数字电子载波ndlc、配网的模型及高级应用软件pas、地理信息与配网scada一体化方面取得了重大技术突破。（6）电力系统分析与控制 。对在线测量技术、实时相角测量、电力系统稳定控制理论与技术、小电流接地选线方法、电力系统振荡机理及抑制方法、发电机跟踪同期技术、非线性励磁和调速控制、潮流计算的收敛性、电网调度自动化仿真、电力负荷预测方法、基于柔性数据收集与监控的电网故障诊断和恢复控制策略、电网故障诊断理论与技术等方面进行了研究。（7）人工智能在电力系统中的应用。结合电力工业发展的需要，开展了将专家系统、人工神经网络、模糊逻辑以及进化理论应用到电力系统及其元件的运行分析、警报处理、故障诊断、规划设计等方面的实用研究。（8）现代电力电子技术在电力系统中的应用。开展了电力电子装置控制理论和控制算法、各种电力电子装置在电力系统中的行为和作用、灵活交流输电系统、直流输电的微机控制技术、动态无功补偿技术、有源电力滤波技术、大容量交流电机变频调速技术和新型储能技术等方面的研究 （9）电气设备状态监测与故障诊断技术。通过将传感器技术、光纤技术、计算机技术、数字信号处理技术以及模式识别技术等结合起来，针对电气设备绝缘监测方法和故障诊断的机理进行了详细的基础研究，开发了发电机、变压器、开关设备、电容型设备和直流系统等主要电气设备的监控系统，全面提高电气设备和电力系统的安全运行水平。

2、电力系统自动化总的发展趋势

1.1 当今电力系统的自动控制技术正趋向于:

①在控制策略上日益向最优化、适应化、智能化、协调化、区域化发展。②在设计分析上日益要求面对多机系统模型来处理问题。③在理论工具上越来越多地借助于现代控制理论。④在控制手段上日益增多了微机、电力电子器件和远程通信的应用。⑤在研究人员的构成上益需要多“兵种”的联合作战。

1.2 整个电力系统自动化的发展则趋向于：

①由开环监测向闭环控制发展，例如从系统功率总加到AGC(自动发电控制)。②由高电压等级向低电压扩展，例如从EMS(能量管理系统)到DMS(配电管理系统)。③由单个元件向部分区域及全系统发展，例如SCADA(监测控制与数据采集)的发展和区域稳定控制的发展。④由单一功能向多功能、一体化发展，例如变电站综合自动化的发展。⑤装置性能向数字化、快速化、灵活化发展，例如继电保护技术的演变。⑥追求的目标向最优化、协调化、智能化发展，例如励磁控制、潮流控制。⑦由以提高运行的安全、经济、效率为完成向管理、服务的自动化扩展，例如MIS(管理信息系统)在电力系统中的应用。

近20年来，随着计算机技术、通信技术、控制技术的发展，现代电力系统已成为一个计算机(Computer)、控制(Control)、通信(Communication)和电力装备及电力电子(Power System Equiqments and Power Electronics)的统一体，简称为“CCCP”。其内涵不断深入，外延不断扩展。电力系统自动化处理的信息量越来越大，考虑的因素越来越多，直接可观可测的范围越来越广，能够闭环控制的对象越来越丰富。

3、 具有变革性重要影响的三项新技术

3.1 电力系统的智能控制 电力系统的控制研究与应用在过去的40多年中大体上可分为三个阶段:基于传递函数的单输入、单输出控制阶段;线性最优控制、非线性控制及多机系统协调控制阶段;智能控制阶段。电力系统控制面临的主要技术困难有:

①电力系统是一个具有强非线性的、变参数(包含多种随机和不确定因素的、多种运行方式和故障方式并存)的动态大系统。②具有多目标寻优和在多种运行方式及故障方式下的鲁棒性要求。③不仅需要本地不同控制器间协调，也需要异地不同控制器间协调控制。

智能控制是当今控制理论发展的新的阶段，主要用来解决那些用传统方法难以解决的复杂系统的控制问题;特别适于那些具有模型不确定性、具有强非线性、要求高度适应性的复杂系统。

智能控制在电力系统工程应用方面具有非常广阔的前景，其具体应用有快关汽门的人工神经网络适应控制，基于人工神经网络的励磁、电掣动、快关综合控制系统结构，多机系统中的ASVG(新型静止无功发生器)的自学习功能等。

3.2 FACTS和DFACTS

3.2.1 FACTS概念的提出 在电力系统的发展迫切需要先进的输配电技术来提高电压质量和系统稳定性的时候，一种改变传统输电能力的新技术――柔流输电系统(FACTS)技术悄然兴起。

所谓“柔流输电系统”技术又称“灵活交流输电系统”技术简称FACTS，就是在输电系统的重要部位，采用具有单独或综合功能的电力电子装置，对输电系统的主要参数(如电压、相位差、电抗等)进行调整控制，使输电更加可靠，具有更大的可控性和更高的效率。这是一种将电力电子技术、微机处理技术、控制技术等高新技术应用于高压输电系统，以提高系统可靠性、可控性、运行性能和电能质量，并可获取大量节电效益的新型综合技术。

3.2.2 FACTS的核心装置之一――ASVC的研究现状 各种FACTS装置的共同特点是:基于大功率电力电子器件的快速开关作用和所组成逆变器的逆变作用。ASVC是包含了FACTS装置的各种核心技术且结构比较简单的一种新型静止无功发生器。

ASVC由二相逆变器和并联电容器构成，其输出的三相交流电压与所接电网的三相电压同步。它不仅可校正稳态运行电压，而且可以在故障后的恢复期间稳定电压，因此对电网电压的控制能力很强。与旋转同步调相机相比，ASVC的调节范围大，反应速度快，不会发生响应迟缓，没有转动设备的机械惯性、机械损耗和旋转噪声，并且因为ASVC是一种固态装置，所以能响应网络中的暂态也能响应稳态变化，因此其控制能力大大优于同步调相机。

3.2.3 DFACTS的研究态势 随着高科技产业和信息化的发展，电力用户对供电质量和可靠性越来越敏感，电器设备的正常运行甚至使用寿命也与之越来越息息相关。可以说，信息时代对电能质量提出了越来越高的要求。

DFACTS是指应用于配电系统中的灵活交流技术，它是Hingorani于1988年针对配电网中供电质量提出的新概念。其主要内容是:对供电质量的各种问题采用综合的解决办法，在配电网和大量商业用户的供电端使用新型电力电子控制器。

4、基于GPS统一时钟的新一代EMS和动态安全监控系统

4.1 基于GPS统一时钟的新一代EMS 目前应用的电力系统监测手段主要有侧重于记录电磁暂态过程的各种故障录波仪和侧重于系统稳态运行情况的监视控制与数据采集(SCADA)系统。前者记录数据冗余，记录时间较短，不同记录仪之间缺乏通信，使得对于系统整体动态特性分析困难;后者数据刷新间隔较长，只能用于分析系统的稳态特性。两者还具有一个共同的不足，即不同地点之间缺乏准确的共同时间标记，记录数据只是局部有效，难以用于对全系统动态行为的分析。

4.2 基于GPS的新一代动态安全监控系统 基于GPS的新一代动态安全监控系统，是新动态安全监测系统与原有SCADA的结合。电力系统新一代动态安全监测系统，主要由同步定时系统，动态相量测量系统、通信系统和中央信号处理机四部分组成。采用GPS实现的同步相量测量技术和光纤通信技术，为相量控制提供了实现的条件。GPS技术与相量测量技术结合的产物――PMU(相量测量单元)设备，正逐步取代RTU设备实现电压、电流相量测量(相角和幅值)。

第9篇：电力电子技术主要内容范文

【关键词】发展；电力系统自动化；应用

1.电力系统自动化发展趋势

1.1整个电力系统自动化的发展则趋向于

（1）由开环监测向闭环控制发展，例如从系统功率总加到AGC（自动发电控制）。

（2）由高电压等级向低电压扩展，例如从EMS（能量管理系统）到DMS（配电管理系统）。

（3）由单个元件向部分区域及全系统发展，例如SCADA（监测控制与数据采集）的发展和区域稳定控制的发展。

（4）由单一功能向多功能、一体化发展，例如变电站综合自动化的发展。

（5）装置性能向数字化、快速化、灵活化发展，例如继电保护技术的演变。

（6）追求的目标向最优化、协调化、智能化发展，例如励磁控制、潮流控制。

（7）由以提高运行的安全、经济、效率为完成向管理、服务的自动化扩展，例如MIS（管理信息系统）在电力系统中的应用。

1.2当今电力系统的自动控制技术正趋向于

（1）在理论工具上越来越多地借助于现代控制理论。

（2）在控制手段上日益增多了微机、电力电子器件和远程通信的应用。

（3）在研究人员的构成上益需要多“兵种”的联合作战。

（4）在控制策略上日益向最优化、适应化、智能化、协调化、区域化发展。

（5）在设计分析上日益要求面对多机系统模型来处理问题。

近20年来，随着计算机技术、通信技术、控制技术的发展，现代电力系统已成为一个计算机（Computer）、控制（Control）、通信（Communication）和电力装备及电力电子（Power System Equiqments and Power Electronics）的统一体，简称为“CCCP”。其内涵不断深入，外延不断扩展。电力系统自动化处理的信息量越来越大，考虑的因素越来越多，直接可观可测的范围越来越广，能够闭环控制的对象越来越丰富。

2.电力系统的变革技术

2.1 FACTS和DFACTS

2.1.1 FACTS的核心装置之一——ASVC的研究现状

各种FACTS装置的共同特点是：基于大功率电力电子器件的快速开关作用和所组成逆变器的逆变作用。ASVC是包含了FACTS装置的各种核心技术且结构比较简单的一种新型静止无功发生器。

ASVC由二相逆变器和并联电容器构成，其输出的三相交流电压与所接电网的三相电压同步。它不仅可校正稳态运行电压，而且可以在故障后的恢复期间稳定电压，因此对电网电压的控制能力很强。与旋转同步调相机相比，ASVC的调节范围大，反应速度快，不会发生响应迟缓，没有转动设备的机械惯性、机械损耗和旋转噪声，并且因为ASVC是一种固态装置，所以能响应网络中的暂态也能响应稳态变化，因此其控制能力大大优于同步调相机。

2.1.2 FACTS概念的提出

在电力系统的发展迫切需要先进的输配电技术来提高电压质量和系统稳定性的时候，一种改变传统输电能力的新技术——柔流输电系统（FACTS）技术悄然兴起。

所谓“柔流输电系统”技术又称“灵活交流输电系统”技术简称FACTS，就是在输电系统的重要部位，采用具有单独或综合功能的电力电子装置，对输电系统的主要参数（如电压、相位差、电抗等）进行调整控制，使输电更加可靠，具有更大的可控性和更高的效率。这是一种将电力电子技术、微机处理技术、控制技术等高新技术应用于高压输电系统，以提高系统可靠性、可控性、运行性能和电能质量，并可获取大量节电效益的新型综合技术。

2.1.3 DFACTS的研究态势

随着高科技产业和信息化的发展，电力用户对供电质量和可靠性越来越敏感，电器设备的正常运行甚至使用寿命也与之越来越息息相关。可以说，信息时代对电能质量提出了越来越高的要求。

DFACTS是指应用于配电系统中的灵活交流技术，它是Hingorani于1988年针对配电网中供电质量提出的新概念。其主要内容是：对供电质量的各种问题采用综合的解决办法，在配电网和大量商业用户的供电端使用新型电力电子控制器。

2.2基于GPS统一时钟的新一代EMS和动态安全监控系统

2.2.1基于GPS的新一代动态安全监控系统

基于GPS的新一代动态安全监控系统，是新动态安全监测系统与原有SCADA的结合。电力系统新一代动态安全监测系统，主要由同步定时系统，动态相量测量系统、通信系统和中央信号处理机四部分组成。采用GPS实现的同步相量测量技术和光纤通信技术，为相量控制提供了实现的条件。GPS技术与相量测量技术结合的产物——PMU（相量测量单元）设备，正逐步取代RTU设备实现电压、电流相量测量（相角和幅值）。

2.2.2基于GPS统一时钟的新一代EMS

目前应用的电力系统监测手段主要有侧重于记录电磁暂态过程的各种故障录波仪和侧重于系统稳态运行情况的监视控制与数据采集（SCADA）系统。前者记录数据冗余，记录时间较短，不同记录仪之间缺乏通信，使得对于系统整体动态特性分析困难；后者数据刷新间隔较长，只能用于分析系统的稳态特性。两者还具有一个共同的不足，即不同地点之间缺乏准确的共同时间标记，记录数据只是局部有效，难以用于对全系统动态行为的分析。 电力系统调度监测从稳态/准稳态监测向动态监测发展是必然趋势。GPS技术和相量测量技术的结合标志着电力系统动态安全监测和实时控制时代的来临。

2.3电力系统的智能控制

电力系统的控制研究与应用在过去的40多年中大体上可分为三个阶段：基于传递函数的单输入、单输出控制阶段；线性最优控制、非线性控制及多机系统协调控制阶段；智能控制阶段。电力系统控制面临的主要技术困难有：

（1）不仅需要本地不同控制器间协调，也需要异地不同控制器间协调控制。

（2）电力系统是一个具有强非线性的、变参数（包含多种随机和不确定因素的、多种运行方式和故障方式并存）的动态大系统。

（3）具有多目标寻优和在多种运行方式及故障方式下的鲁棒性要求。

智能控制是当今控制理论发展的新的阶段，主要用来解决那些用传统方法难以解决的复杂系统的控制问题；特别适于那些具有模型不确定性、具有强非线性、要求高度适应性的复杂系统。