电力电子技术整流部分教学方法研究

丁喆 袁澜 邱联奎 史敬灼

摘 要 针对电力电子技术课程中整流器部分内容繁杂、抽象的特点，结合教学实践经验，对教学内容进行调整，强调课下学习环节，加强教学的工程内容，配合综合实验环节，保证教学效率，提高学生的学习主动性，培养学生的综合能力。

关键词 电力电子技术；整流器；教学改革；实验

中图分类号：G642.0 文献标识码：B

文章编号：1671-489X（2018）10-0108-02

Study on Teaching Methods for Regulator Part of Power Elec-tronics//DING Zhe， YUAN Lan， QIU Liankui， SHI Jingzhuo

Abstract This paper focuses on the content of the phase-controlled rectifier which is complicated and abstract in Power electrical course，

also combining with the teaching experience do the adjustment of the

teaching content. Emphasizing learning after class， increases the pro-

ject part. Cooperated with comprehensive experimental part， making sure the teaching efficiency， improves students learning initiative and cultivates students comprehensive ability

Key words power electronics； rectifier； teaching reform； experiment

1 前言

电力电子技术课程是介绍电气能量的变换及控制技术的课程，是电气工程及自动化、电气传动专业的重要专业技术基础课[1-2]。其综合了电路理论、电子技术、自动控制技术、电力器件应用等理论，知识面广，内容繁杂，且发展迅速。当今社会中电力电子技术应用非常广泛，电力系统及电力传动领域的一些新技术如无功补偿、直流输电、新能源控制传输等，大多与电力电子技术的进步有关。电力电子技术课程具有很强的工程实践背景[3]。

2 教学现状

相控整流电路部分是电力电子技术课程的传统内容，电路形式多，课程内容繁杂、抽象，工程背景深厚，学生感觉抓不住要点，很难对知识点内容进行系统学习和梳理，理解起来有很大困难，导致没有学习兴趣[4-5]。目前重点讲解各电路的控制方法和输出特性，学生反映很难充分理解各电路的特性和使用特点，不能理解知识的工程背景，造成各部分知识理解的割裂，很难形成一个有机的知识体系。一些学生只能死记硬背应付作业和考试，很难从系统的角度对各种变流方式进行理解，不能学以致用。

3 优化教学内容，强化课外作业

针对这种情况，在课堂上对教学内容进行重新安排，对各教学内容的分量进行调整。对各种整流电路强调关键控制原则的讲解，对于基础的相控整流电路变为重点讲解各电路的差别及因此产生的波形差别，从而理解各电路的输出特性。减少该部分的学时，达到利用较少的课时完成教学内容的目的，使学生可以集中精力，提高课堂效率。为达到较好的教学效果，应该注重课后的学习作用，作业加大分量，内容包括各种相控整流电路的分析，要求学生通过作业自己总结各种相控整流电路的控制原则、特点及分析方法，加深对整流桥控制原理及输出特性的理解及分析方法。提高与学生的互动，在课堂上与学生讨论作业内容，纠正学生的错误概念，使学生通过实践达到总结和提高的目的，完成学习过程。

节省的学时用于加强整流电路的非线性分析，使学生了解非线性系统的分析方法、相控整流系统的输入特性及优缺点，从系统的角度了解相控整流器。加强整流系统性能的讲解，帮助学生建立整流系统输入输出特性的概念。加强整流器改进方法原理及分析的讲解，使学生对相控整流器的优缺点更加了解，加深对相控整流器的理解。通过从系统的角度进行介绍，加强各种整流方法的比较，解释各种整流方法的优缺点。同时加强工程实践背景的讲解，使学生了解各种知识点的应用方法和具体含义，提高学生对知识点的理解效率，增强学习的兴趣。

4 加强与工程实际的联系

在教学中尽量加入反映现代分析技术的知识、反映工程中相关应用的方法，使学生了解实际的设计计算方法。使学生感到讲解的内容可以直接解决实际设计问题，提高学习兴趣，学生对这些内容态度非常认真。如整流电路非线性分析部分，教材中例题较少，针对不控电容滤波电路不易计算的特点，利用仿真软件对电路进行仿真计算，根据得到的数据编制例题。

【例题】不控整流电容滤波电路电压电流如图1所示，Ua为220 V/50 Hz，ig为电流的基波分量，φ1=16.3°。电流频谱的幅值如表1所示。计算：电流的有效值Irms，THDi，整流器的有功功率P，整流器的无功功率Q及整流器的视在功率S，电路的功率因数λ及电路的位移因素。

通过此例题，可以为学生介绍电力电子电路的仿真技术，同时加深学生对整流电路输入特性的理解。在本例中介绍了电容滤波电路的输入电流中各种成分的分析计算方法，介绍了有功功率P、无功功率Q、视在功率S的计算方法，使学生从整体上了解了电容滤波的整流电路对电网的影响、各种技术数据的计算。学生普遍反映，这些内容对提高设计计算能力有很大帮助，感觉很有用，表现出很大的興趣。

另外，教材中对电容滤波的不控整流电路的输出电压及输出纹波计算方法介绍较少，影响学生的理解和应用。在教学中加入滤波电容输出纹波近似计算方法的工程近似推导，使学生了解怎样对一个复杂的过程进行工程简化，进而利用学过的电学知识进行推导；接着利用推导的电压纹波的计算公式推导滤波电容的输出平均电压的计算公式，使学生对分析过程中的近似方法有了较好的理解；最后，配合一个电源的设计实例，介绍工程实际电路的考虑和分析过程，使学生可以从系统的角度理解整流器及滤波器的特性、分析和设计方法。

【例题】一个线性串联稳压电源输出为直流12 V/1 A，

如图2所示。为使调节器正常工作，必须要求调节器输入电压大于等于15 V。交流输入电源为220 V，电源波动±10%，负载电阻为15 Ω。設变压器变比为220：15，计算滤波电容C，使在电源电压在降低10%情况下能够保证调节器输入电压Vd≥15 V；该电路最大功耗为多少？

通过该例题，向学生展示一个稳压电源的设计思路和方法，演示电容滤波器纹波计算公式及的使用方法与意义，该串联型稳压电源功耗为什么比较大，使学生理解可控整流电路的节能优点。

学生对这样的内容安排表现出浓厚的兴趣，感觉非常实用，可以提高自己对整流电路的深刻理解，用到的纹波计算公式可以提高自己的电源设计能力。

电力电子课程具有很强的工程使用背景，实践教学占据非常重要的地位。选择综合性设计项目进行实验，在课堂教学前要求学生了解实验内容，讲课中对实验涉及的内容进行提醒，帮助学生注意；将实验中的知识点留作课后作业，使学生带着问题学习，提高效率。实验前要检查预习效果，在实验中认真观察学生的动手情况，纠正错误接线，观察学生的记录情况，保证实验的效果。

5 结语

通过这些改革举措，通过教师、学生的共同努力，整流电路的教学效果改善明显。从期末考试看，学生对各种相控电路的控制方法和特点掌握清楚，试卷中牵涉工程估算的试题，有超过85%的学生可以独立思考并进行正确解答，学生综合运用知识的能力有较大提高。

参考文献

[1]赵涛，张丽华，徐开芸，等.PSpice在电力电子技术教学改革实践中的应用[J].电力系统及其自动化学报，2009，

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[2]王晓刚，王佳庆，林婷.“电力电子技术”教学改革的探索[J].电气电子教学学报，2007，29（2）：13-15.

[3]贾新章，武岳山.电子电路CAD技术：基于OrCAD 9.2

[M].西安：西安电子科技大学出版社，2005.

[4]李久胜，王明彦，孙铁城.电力电子技术课程设计的探索与实践[J].电气电子教学学报，2008（S1）：81-84，87.

[5]付保红，王晓东，刘斌.电力电子技术课程教学改革的探索[J].大庆师范学院学报，2009，29（6）：146-149.