仿真軟件在“電力電子技術(shù)”課程教學(xué)中的應(yīng)用

錢荔

摘 要： “電力電子技術(shù)”是高等學(xué)校電氣工程及其自動(dòng)化專業(yè)的專業(yè)課，課程內(nèi)容復(fù)雜，涉及多門學(xué)科。本文在分析獨(dú)立學(xué)院學(xué)生特點(diǎn)和“電力電子技術(shù)”課程特點(diǎn)的基礎(chǔ)上，對(duì)“電力電子技術(shù)”課程進(jìn)行了教學(xué)方法的改革，提出基于仿真軟件的“實(shí)例教學(xué)”方法，強(qiáng)化了課程教學(xué)效果。

關(guān)鍵詞： 電力電子技術(shù) 仿真軟件 教學(xué)改革

一、引言

“電力電子技術(shù)”是獨(dú)立學(xué)院電氣工程及其自動(dòng)化專業(yè)的一門專業(yè)課，課程理論性強(qiáng)、概念多、與工程實(shí)際聯(lián)系緊密。電力電子技術(shù)的應(yīng)用范圍廣泛。它不僅用于一般工業(yè)，而且廣泛用于交通運(yùn)輸、電力系統(tǒng)、通信系統(tǒng)、計(jì)算機(jī)系統(tǒng)、新能源系統(tǒng)等，在照明、空調(diào)等家用電器及其他領(lǐng)域中也有廣泛應(yīng)用。現(xiàn)今，電力電子技術(shù)正以令人矚目的發(fā)展速度，改變著我國(guó)工業(yè)的整體面貌。同時(shí)，對(duì)社會(huì)的生產(chǎn)方式、人們的生活方式和思想觀念也產(chǎn)生了重大影響，隨著與信息科學(xué)、計(jì)算機(jī)科學(xué)和能源科學(xué)等相關(guān)學(xué)科的交叉融合，它正在向智能化、網(wǎng)絡(luò)化和集成化的方向發(fā)展[1]。

近幾年金城學(xué)院發(fā)展迅速，建立了很多新的實(shí)驗(yàn)室，配備了相應(yīng)的軟硬件設(shè)施，同時(shí)學(xué)院的生源水平也有了很大提高，用人單位招聘時(shí)的要求也在不斷提高，這些變化促使學(xué)院提出新的培養(yǎng)目標(biāo)，即“高素質(zhì)應(yīng)用型人才”，對(duì)于電氣工程及其自動(dòng)化專業(yè)而言就是培育掌握電氣工程及其自動(dòng)化領(lǐng)域的理論知識(shí)；具有創(chuàng)新精神和實(shí)踐應(yīng)用能力的電氣工程及其自動(dòng)化領(lǐng)域的高級(jí)工程技術(shù)人才?！半娏﹄娮蛹夹g(shù)”作為重要的專業(yè)課，原先的授課方式已無法滿足要求，必須做出相應(yīng)調(diào)整。

二、“電力電子技術(shù)”課程的特點(diǎn)

“電力電子技術(shù)”課程的主要內(nèi)容為電力電子器件、整流電路、逆變電路、直流-直流變流電路、PWM控制技術(shù)、電力電子器件應(yīng)用的共性問題。課程主要特點(diǎn)為：

1.理論性強(qiáng)、概念多：“電力電子技術(shù)”課程要求學(xué)生先修電路、模擬電子技術(shù)、數(shù)字電子技術(shù)等課程，同時(shí)涉及“電子學(xué)”、“電力學(xué)”、“控制理論”，屬于交叉學(xué)科，所以相關(guān)概念較多，內(nèi)容復(fù)雜。

2.實(shí)踐性強(qiáng)：“電力電子技術(shù)”是一門實(shí)用性課程，學(xué)習(xí)的目的是解決工程應(yīng)用中的實(shí)際問題。對(duì)學(xué)生的項(xiàng)目設(shè)計(jì)開發(fā)能力、制作與測(cè)試研究能力都有較高要求。

三、仿真軟件在課程教學(xué)中的應(yīng)用

1.仿真軟件介紹

Saber軟件是美國(guó)Synopsys公司推出的一款系統(tǒng)仿真軟件，可用于電子、電力電子、機(jī)電一體化、機(jī)械、光電、光學(xué)、控制等不同類型系統(tǒng)構(gòu)成的混合系統(tǒng)仿真，為復(fù)雜的混合信號(hào)設(shè)計(jì)與驗(yàn)證提供了一個(gè)功能強(qiáng)大的混合信號(hào)仿真器，兼容模擬、數(shù)字、控制量的混合仿真，可以解決從系統(tǒng)開發(fā)到詳細(xì)設(shè)計(jì)驗(yàn)證等一系列問題[2]。該軟件可以對(duì)電源的各個(gè)組成部分及整體運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行模擬，并對(duì)結(jié)果進(jìn)行分析。Saber軟件仿真真實(shí)性強(qiáng)，網(wǎng)絡(luò)學(xué)習(xí)實(shí)例較多，適用于“電力電子技術(shù)”課程的教學(xué)及學(xué)生電源開發(fā)設(shè)計(jì)驗(yàn)證。

Matlab軟件是美國(guó)MathWorks公司出品的一款仿真軟件。其中的Simulink提供了可視化開發(fā)環(huán)境，可以在基本模塊庫及電氣模塊庫中選擇合適的模塊搭建電源系統(tǒng)進(jìn)行電源整體或部分的運(yùn)行狀態(tài)仿真。

Labview軟件由美國(guó)國(guó)家儀器（NI）公司研制開發(fā)，使用的是圖形化編輯語言G編寫程序，產(chǎn)生的程序是框圖的形式。Labview開發(fā)環(huán)境集成了工程師和科學(xué)家快速構(gòu)建各種應(yīng)用所需的所有工具，旨在幫助工程師和科學(xué)家解決問題、提高生產(chǎn)力和不斷創(chuàng)新，是開發(fā)測(cè)量或控制系統(tǒng)的理想選擇[3]。

三種仿真軟件易于獲得，可互相通信，網(wǎng)絡(luò)學(xué)習(xí)實(shí)例較多，方便學(xué)生自學(xué)，對(duì)于后期電源實(shí)物研制或電源研究是不可或缺的部分。

2.結(jié)合仿真軟件的實(shí)例教學(xué)

“電力電子技術(shù)”初始的授課方式就是基本理論的講解，這樣的教學(xué)方式使得內(nèi)容較分散，學(xué)生沒有電源整體概念。在授課內(nèi)容和方式上結(jié)合仿真軟件，采取整體-分布-整體的講解方式。

首先，以具體的應(yīng)用實(shí)例（比如一個(gè)筆記本電腦用的電源適配器）說明一個(gè)完整的電源內(nèi)部的組成，讓學(xué)生有整體概念；其次，對(duì)每一部分的內(nèi)容進(jìn)行基本工作原理和特性的講解，再回到整體，介紹如何進(jìn)行整體電源的設(shè)計(jì)。在講解過程中結(jié)合三種仿真軟件，每講解完一個(gè)部分，就用仿真軟件搭建相應(yīng)的模型，在仿真環(huán)境下演示此部分的特性或運(yùn)行原理。最后，演示完整電源的仿真運(yùn)行及結(jié)果。

運(yùn)用這樣的授課方式可提高學(xué)生學(xué)習(xí)興趣，讓學(xué)生對(duì)所學(xué)內(nèi)容有直觀了解，同時(shí)仿真軟件的應(yīng)用對(duì)學(xué)生后期的發(fā)展有較大幫助。學(xué)生可用仿真軟件做電源前期的設(shè)計(jì)驗(yàn)證工作，特別是一些較復(fù)雜電源，此步驟不可缺少；在電源研究過程中出現(xiàn)問題時(shí)，可在仿真環(huán)境中模擬，找到問題的所在并解決問題；在課堂教學(xué)中結(jié)合仿真軟件可不用開設(shè)專門的課程來學(xué)習(xí)軟件，節(jié)省了相應(yīng)的時(shí)間，提高了教學(xué)效率。

四、結(jié)語

在“電力電子技術(shù)”的教學(xué)改革中，根據(jù)學(xué)生的特點(diǎn)和社會(huì)需求進(jìn)行教學(xué)方式改革，內(nèi)容上以基礎(chǔ)知識(shí)為重，注重實(shí)踐應(yīng)用，利用仿真軟件進(jìn)行實(shí)例教學(xué)，這樣可以調(diào)動(dòng)學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性，收到良好的教學(xué)效果。

參考文獻(xiàn)：

[1]王兆安，劉進(jìn)軍.電力電子技術(shù)（第5版）[M].北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2005.

[2]http：//baike.haosou.com/doc/577704-611597.html.

[3]http：//baike.so.com/doc/2068940-2188708.html.