电力电子技术实验教育革新探析

本文作者：姜风国 单位：烟台大学机电汽车工程学院，讲师

利用仿真软件增加虚拟实验

计算机仿真具有生动直观、经济、灵活的特点，[5]不但可以弥补实验设备数量不足的缺陷，而且不用担心实验设备损坏和学生的人身安全问题。在电力电子技术实验教学过程中引入计算机仿真，可以使枯燥的理论知识变得生动有趣，激发学生的学习兴趣和积极性，加深学生对理论知识的理解，有利于学生开展探索性、研究性实验，实现理论与实践的紧密结合，在提高教学质量和改善实验效果方面起到了很好的作用，而且仿真实验不受时间和地点的限制，学生也可以在课外用计算机仿真，克服了实验课时有限的限制。例如，图1是运用Multisim10软件对三相半波可控整流电路带电阻性负载时的仿真电路。电源为220V、50Hz的三相对称正弦电源，晶闸管选用2N3898，采用脉冲发生器作为晶闸管的触发信号。控制角α=0°时的仿真结果如图2所示。示波器XSC1显示的是输出整流电压的波形和晶闸管两端的电压波形，仿真结果与教材一致。学生可以很方便地仿真不同控制角α和不同负载情况下输出电压的波形，甚至可以模拟电路出现的故障，如开路、短路或脉冲丢失时的情况，在很大程度上满足了学生的探索性要求。仿真实验克服了传统实验调试过程中控制角α调节不准而导致的理论值与实测值不符的问题以及由于晶闸管两端电压较高（峰值为539V），考虑到学生和设备的安全而一般不允许学生操作的缺陷。

增加课程设计环节

课程设计是学生在整个学习过程中的一项综合性实践环节，是实验教学的一个重要组成部分。过去的教学内容中没有课程设计这个环节，部分学生学完该课程后，只了解了课本上的一些原理知识，对电力电子技术的具体应用并不清楚。通过增加课程设计环节，选取日常生活中比较熟悉、比较有代表性的一些产品，如可调光台灯、可调直流稳压电源、手机充电器等作为设计题目，把抽象的理论知识转变为活生生的实物，以拉近理论与实际生活的距离，从而激发学生的学习兴趣，提高学生对该课程的重视程度。通常2～3名学生做一个题目，学生们既有分工又相互协作，以共同完成设计题目。由于时间有限，不一定所有的学生都能做出实物，但要求每个题目都要用仿真软件仿真出结果。通过课程设计，可以使学生全面、综合地运用在“电力电子技术”和其他课程中学到的理论知识，让学生意识到各个课程之间不再是相互孤立的，而是一个紧密联系的整体，从而培养学生综合分析问题、发现问题和解决问题的能力。

开放实验室，开设综合与设计性实验

烟台大学自2011年开始实施教学实验室开放工作，设立了实验室开放专项基金，在教学计划外安排时间向学生开放实验室，为学有余力、有兴趣做探索性实验的学生提供了良好的条件。同时，教师可利用此机会，积极申报与电力电子技术相关的课题，鼓励学生走进实验室参与综合、设计、创新性开放实验项目。学生可以自主设计产品，也可以选作教师提供的课题，设计过程中教师要给予一定的指导，学生可自行查阅资料，购买元器件，设计、焊接和调试电路。学生在采购过程中了解了元件的参数和特性，在调试过程中学会了使用示波器，培养了分析问题、解决问题的能力，这样做不仅有利于因材施教，为学生的自由发展创造良好条件，而且可以提高实验室的利用率，同时还开发了学生的潜力，为学校组织山东省机电产品创新大赛、全国电子设计大赛等培养了人才。如学生制作的数字晶闸管触发器、三相桥式全控整流电路实验装置等产品实际使用效果很好，完全可以取代TKDD-1型实验台上的相应挂件，还可以供下一届学生做实验时使用。通过开放实验室项目的实施，实现了理论与实践相结合的实验教学理念，充分调动了学生的兴趣和积极性，达到了培养其创新能力和动手能力的目的。

结束语

通过多种实验教学方法的综合运用，改变了传统的照葫芦画瓢式的实验教学，使实验变得生动有趣，富有创造力，对激发学生做实验的兴趣，更好地理解课堂上所学的理论知识，培养学生的创新思维、探索精神和动手能力，培养符合社会需求的专业应用型人才具有积极的促进作用。