基于“卓越工程师教育培养计划”《电力电子技术》课程改革

DOI：10.19392/j.cnki.16717341.201722021

摘要：分析了《电力电子技术》课程教学现状，根据应用型本科“卓越工程师教育培养计划”的基本要求，对《电力电子技术》课程教学改革进行研究，整合《电力电子技术》及其相关课程，优化教学内容，构建完善的理论和实践教学体系，加强与工程实际的联系。

关键词：电力电子技术；卓越工程师；教学改革

我校2011年列入教育部实施“卓越工程师教育培养计划”实施高校，电气工程及其自动化专业于2013年成为试点实施专业，按照基于“卓越工程师教育培养计划” 电气工程及其自动化试点专业的要求，树立“面向工业界、面向未来、面向世界”的工程教育理念，坚持以人为本，以社会需求为导向，以实际工程为背景，以工程技术为主线，对 《电力电子技术》课程在理论教学、实践教学等方面进行改革探索，着力提高学生的工程意识、工程素质和工程实践能力，培养适应电力行业要求的卓越电气工程师后备人才。

一、课程教学现状

通过对美国、德国、法国、日本等发达国家的工程师教育培养的情况进行分析和总结可以发现：工程师的教育培养都是以实践能力、创新能力、自主学习能力、综合素质等为核心，体现了新世纪人才竞争的国际化。

目前，我国经济社会处于快速发展阶段，高等教育面临如何加快培养适应时代发展新要求的高质量人才的新课题。同时，国家颁布了《中长期教育发展规划纲要》（20102012），并启动了“卓越工程师教育培养计划”项目、深化CDIO试点以及开展本科教学质量工程建设，全国开展新一轮人才培养模式创新。坚持以人为本，面向一线需求，按照“育人为先，能力为重，全面发展，突出特色”的原则，以应用能力和工程素质培养为主线，小范围、大幅度、多样性地开展应用型人才培养模式创新试点工作，培养具有创新精神、实践能力强、适用工业工程一线需要的高质量应用型人才。

“电力电子技术”是电气工程及其自动化专业的核心专业基础课。它是 20 世纪后半叶发展起来的一门崭新技术，同时也是电气工程领域发展最快、影响最大的一个分支。综合国内外大学工程师培养的高等教育教学现状，在“电力电子技术”课程教学中，如何在有限的学时内，将传统内容、实用內容、新技术、新工艺有机结合起来，培养学生的工程实践能力，提高学生自主学习的积极性、主动性，以获得最好的教学效果，是一个急需解决的问题。

二、《电力电子技术》课程改革方法

按照我校“卓越工程师教育培养计划”电气工程及其自动化专业的人才培养目标和专业标准进行《电力电子技术》课程改革，整合《电力电子技术》及其相关课程，优化教学内容，构建完善的理论和实践教学体系，在有限的教学时间内，解决基本理论与现代技术、理论教学与实践教学的矛盾，使教学紧密结合现场应用，培养学生具有复杂电力电子系统分析、设计的能力，着力提高学生的工程意识、工程素质和工程实践能力，满足卓越工程师教育培养计划电气工程及其自动化专业人才要求。

三、改革内容

根据“卓越工程师教育培养计划”电气工程及其自动化专业特点，结合现场的新技术、新设备应用的实际情况，整合、优化《电力电子技术》、《电力系统分析》、《配电自动化》以及《电力系统自动化》等相关课程的教学内容，构建课程的理论教学体系和实践教学体系。

（一）整合理论教学内容

电力电子技术广泛应用于电力系统当中，包括发电、高压输电、低压配电到用户用电的全过程。要想提高电力系统运行的可靠性、经济性，提高电能质量，电力电子装置是必不可少的。

电容器由于价格低，有功损耗小，运行维护方便，是常用的补偿装置。但是电容器对电压有负向调节特性，为了改善它调压的缺点，工程应用中通常将电容器连接成组，按照需要成组的投入或者是切除。将电力电子技术当中的交流电力电子开关用于电容器的投切，就构成了晶闸管投切电容器（TSC）。和机械开关相比，电力电子开关响应速度快，没有触点，寿命长，可以频繁控制通断。将三相交流调压电路用于电力系统的无功补偿，就构成晶闸管控制电抗器（TCR），将晶闸管控制电抗器与固定的电容器并联，构成了静止无功补偿器（SVC）。静止无功补偿器做为无功补偿装置，既能够发出感性无功功率，也能够吸收感性无功功率，通过平滑的调节晶闸管的触发角，能够平滑的调节输出无功功率的大小和方向，从而实现平滑的调压。随着电力电子技术的发展应用，还出现了一些新的无功补偿装置，比如说静止无功发生器（SVG）等等，这些无功补偿装置的性能相对于传统的无功补偿装置来说更加优越，因此越来越多的应用于电力系统的无功补偿当中。

将电力电子技术应用于配电系统中，可以实现“定制电力”，有效的提高配电系统的电能质量和供电可靠性，从而保障用户所需供电。“定制电力”所需要的相关的电力电子装置包括静止无功补偿器，静止无功发生器，有源电力滤波器和动态电压恢复器等电能质量控制装置，除此之外还包括由反并联的晶闸管构成的电力电子开关等等。

将电力电子技术应用于新能源发电，大大加快了可再生能源发展利用的步伐。太阳能发电，风能发电等新能源发电所产生的电能，大都需要经过各种电力电子装置的变换和控制，比如整流装置、逆变装置等，才能够并网或给用户使用。

对《电力电子技术》、《电力系统分析》、《配电自动化》以及《电力系统自动化》等课程进行整合后，将电力电子电路与电力系统的相关知识结合起来，在《电力电子技术》这门课程当中集中讲解。这样，避免了同一部分内容在不同的专业课当中被重复讲解，由于受到课程内容的限制，同样的内容讲不深，讲不透的问题，优化了课程的理论教学体系。既帮助了同学们对电力电子技术基本原理的理解掌握，也能使同学们了解电力电子技术在实际工程当中的应用，使他们对专业课更有兴趣，对电力电子技术这门专业基础课也更有兴趣，兴趣是最好的老师。提高了学生学习的积极性和主动性。

（二）优化实验教学内容

以培养学生电力电子系统的组裝、调试、整定和实验为目标，设计综合性、设计性实验项目。

将三相桥式全控整流电路实验设计为综合性实验，要求学生在做实验的过程当中，掌握三相桥式全控整流电路的工作原理及结构特点，以及整流变压器和同步变压器的连接，掌握晶闸管集成触发电路的工作原理与调试，包括触发电路中各点电压波形的测试与分析，还要求学生对负载的类型进行了解，在不同类型负载、不同导通角的情况下，观察输入、输出电压波形、电流波形的异同，并分析原因。

将直流斩波实验设计成设计型实验，要求学生根据升、降压斩波的要求，运用已掌握的基本知识、基本原理和实验技能，提出实验的具体方案、确定升、降压斩波电路的结构，拟定实验步骤，先利用计算机软件，在计算机上面搭建电路仿真，调试电路并记录实验数据，再将此实验在实验室的试验台上再做一次并记录实验数据。对仿真和实验记录的实验数据进行分析，掌握斩波电路工作原理及电路结构。

通过综合性、设计性实验项目的训练，培养学生具有复杂电力电子系统分析、设计的能力，提高学生的工程意识、工程素质和工程实践能力。

四、结语

《电力电子技术》这门课程是电气工程及自动化专业的一门非常重要的专业基础课，以整合《电力电子技术》及相关课程，优化教学内容，构建完善的理论和实践教学体系为主要内容的课程改革方案，能够有效提高教学效果，激发学生学习的积极性、主动性，全面提高学生的工程素质和工程实践能力，使学生综合分析和解决实际问题的能力得到了进一步加强。

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基金项目：“基于卓越工程师教育培养计划的《电力电子技术》课程改革”，吉林省高等教育学会，2015年度高教科研课题，项目编号：JGJ2015

作者简介：周珊（1971），女，浙江诸暨人，工学硕士，讲师。