从工程实践视角浅谈《电力电子技术》课程教学

《电力电子技术》所涉及的知识，已广泛覆盖电气工程的各个应用领域，比如以分布式发电接入和新型输电为特点的现代智能电网、家用电器、充电器、不间断电源、通信电源、电动汽车电驱动系统等。
传统的电力电子技术授课方式比较单一，大多是基于PPT的多媒体技术教学，并结合几个代表性的实物实验，课堂相对沉默，互动较少，多数知识点依然是采用电路波形与公式的方式呈现，枯燥的学习过程与较多的理论分析并未激发出学生的兴趣点，对于提升学生创造性思维没有明显帮助。传统大班教学，学生的注意力和接受能力不同，学习兴趣不同，会导致学习效果存在差异，教师若要兼顾所有学生，需要反复讲解，耗费时间精力。
因此，有必要从教学方式方法方面进行探索与改革，力求改变教师讲授为主，学生被动接受知识的传统教学模式，通过引入计算机软件仿真的研究型学习和基于工程案例的教学方法，让学生从被动接收转变为主动学习探索，激发学生学习兴趣，提高学生运用所学知识分析解决实际工程问题的能力。现有关于《电力电子技术》课程的教改研究较少从企业对人才需求的视角进行探讨，本文从企业工程实践的视角探讨新形势下《电力电子技术》课程的教学改革问题，主要包括专题研究学习和基于工程案例的教学两个方面的内容。
强化仿真教学与研究电力电子技术在实际工程领域的应用，需要经历理论建模、仿真分析、实验验证3个环节，而传统《电力电子技术》课程教学并未充分利用软件仿真帮助学生掌握课程知识。依托计算机辅助仿真教学，一边学习理论知识，一边仿真验证，可使学生进一步加深对电力电子各种拓扑结构的理解，提高学生分析问题、解决问题的能力。
同时，《电力电子技术》课程是一门理论性和实践性均较强的课程。理论方面，学好本课程需要有一定的高等数学、电路、电子技术基础知识，这些课程为本课程的先修课程，教学过程中，对相关知识会结合实际工程案例和工程应用背景进行讲授，并辅以例题进行分析。
实践方面，除了教材规定的5个实验之外，还可以围绕4种基本的变流电路，选取有代表性的案例开展仿真研究，用于巩固对理论知识的理解和对计算机辅助仿真设计的掌握，具体可以包括：单相半波可控整流电路仿真研究；单相桥式全控整流电路仿真研究；三相桥式全控整流电路仿真；单相桥式PWM逆变电路仿真研究；三相电压型桥式逆变电路仿真研究；降压斩波电路仿真；升压斩波电路仿真；半桥型开关稳压电源仿真；单相交流调压电路仿真；三相交流调压电路仿真。
以上每个仿真课题要求学生独立完成，并支持学生自主探索不同电路拓扑和不同控制方法下的仿真研究，培养学生独立思考和初步科研能力。上述研究课题与工程实际联系紧密，对于学生今后从事工业自动化和电气系统方面的工作和科研具有良好的基础知识支撑作用。
基于工程案例开展教学重点以应用电力电子技术的高压直流输电、光伏发电技术、新能源电动汽车、模块化多电平变流器4个工程案例为背景开展教学。
高压直流输电涉及本课程晶闸管可控整流和晶闸管可控逆变的知识点；光伏发电技术中主要涉及升压斩波电路、逆变器等知识点；新能源电动汽车主要涉及桥式全控整流、降压斩波电路、逆变器和交流调速系统的知识；模块化多电平变流器主要涉及多重化变流器和多电平变流器，包括整流和逆变电路。工程案例教学，首先会在课程第1章第1.3节电力电子技术的应用中进行初步介绍，然后在第3、4、5、6章每一章的变流电路中以上述工程应用案例为背景进行知识点的介绍，线下课堂引导学生讨论相关工程案例。并从项目立项、产品开发、项目成本、低碳社会与可再生能源、电力电子技术节能等工程与社会实践的角度介绍相关案例，有机结合课程思政的内容，从而达成课程理论实践教学与政治思想教育之间的联系，促使学生专业素质和思想品质的全面提高。
结语
通过《电力电子技术》课程的教学改革，促进教学效果和学生能力培养两方面的提升，使学生在获得相应课程知识的同时，实践动手能力和理论联系实际的能力得到提升，对电力电子技术在实际工程领域的应用前景有一定了解与掌握，并初步获得电源技术仿真研究与设计能力。