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        基于“卓越工程師教育培養(yǎng)計劃”《電力電子技術》課程改革

        2018-05-14 13:45:49周珊
        科技風 2018年12期
        關鍵詞:電力電子技術卓越工程師教學改革

        周珊

        摘要:分析了《電力電子技術》課程教學現(xiàn)狀,根據(jù)應用型本科“卓越工程師教育培養(yǎng)計劃”的基本要求,對《電力電子技術》課程教學改革進行研究,整合《電力電子技術》及其相關課程,優(yōu)化教學內(nèi)容,構(gòu)建完善的理論和實踐教學體系,加強與工程實際的聯(lián)系。

        關鍵詞:電力電子技術;卓越工程師;教學改革

        我校2011年列入教育部實施“卓越工程師教育培養(yǎng)計劃”實施高校,電氣工程及其自動化專業(yè)于2013年成為試點實施專業(yè),按照基于“卓越工程師教育培養(yǎng)計劃” 電氣工程及其自動化試點專業(yè)的要求,樹立“面向工業(yè)界、面向未來、面向世界”的工程教育理念,堅持以人為本,以社會需求為導向,以實際工程為背景,以工程技術為主線,對 《電力電子技術》課程在理論教學、實踐教學等方面進行改革探索,著力提高學生的工程意識、工程素質(zhì)和工程實踐能力,培養(yǎng)適應電力行業(yè)要求的卓越電氣工程師后備人才。

        一、課程教學現(xiàn)狀

        通過對美國、德國、法國、日本等發(fā)達國家的工程師教育培養(yǎng)的情況進行分析和總結(jié)可以發(fā)現(xiàn):工程師的教育培養(yǎng)都是以實踐能力、創(chuàng)新能力、自主學習能力、綜合素質(zhì)等為核心,體現(xiàn)了新世紀人才競爭的國際化。

        目前,我國經(jīng)濟社會處于快速發(fā)展階段,高等教育面臨如何加快培養(yǎng)適應時代發(fā)展新要求的高質(zhì)量人才的新課題。同時,國家頒布了《中長期教育發(fā)展規(guī)劃綱要》(20102012),并啟動了“卓越工程師教育培養(yǎng)計劃”項目、深化CDIO試點以及開展本科教學質(zhì)量工程建設,全國開展新一輪人才培養(yǎng)模式創(chuàng)新。堅持以人為本,面向一線需求,按照“育人為先,能力為重,全面發(fā)展,突出特色”的原則,以應用能力和工程素質(zhì)培養(yǎng)為主線,小范圍、大幅度、多樣性地開展應用型人才培養(yǎng)模式創(chuàng)新試點工作,培養(yǎng)具有創(chuàng)新精神、實踐能力強、適用工業(yè)工程一線需要的高質(zhì)量應用型人才。

        “電力電子技術”是電氣工程及其自動化專業(yè)的核心專業(yè)基礎課。它是 20 世紀后半葉發(fā)展起來的一門嶄新技術,同時也是電氣工程領域發(fā)展最快、影響最大的一個分支。綜合國內(nèi)外大學工程師培養(yǎng)的高等教育教學現(xiàn)狀,在“電力電子技術”課程教學中,如何在有限的學時內(nèi),將傳統(tǒng)內(nèi)容、實用內(nèi)容、新技術、新工藝有機結(jié)合起來,培養(yǎng)學生的工程實踐能力,提高學生自主學習的積極性、主動性,以獲得最好的教學效果,是一個急需解決的問題。

        二、《電力電子技術》課程改革方法

        按照我?!白吭焦こ處熃逃囵B(yǎng)計劃”電氣工程及其自動化專業(yè)的人才培養(yǎng)目標和專業(yè)標準進行《電力電子技術》課程改革,整合《電力電子技術》及其相關課程,優(yōu)化教學內(nèi)容,構(gòu)建完善的理論和實踐教學體系,在有限的教學時間內(nèi),解決基本理論與現(xiàn)代技術、理論教學與實踐教學的矛盾,使教學緊密結(jié)合現(xiàn)場應用,培養(yǎng)學生具有復雜電力電子系統(tǒng)分析、設計的能力,著力提高學生的工程意識、工程素質(zhì)和工程實踐能力,滿足卓越工程師教育培養(yǎng)計劃電氣工程及其自動化專業(yè)人才要求。

        三、改革內(nèi)容

        根據(jù)“卓越工程師教育培養(yǎng)計劃”電氣工程及其自動化專業(yè)特點,結(jié)合現(xiàn)場的新技術、新設備應用的實際情況,整合、優(yōu)化《電力電子技術》、《電力系統(tǒng)分析》、《配電自動化》以及《電力系統(tǒng)自動化》等相關課程的教學內(nèi)容,構(gòu)建課程的理論教學體系和實踐教學體系。

        (一)整合理論教學內(nèi)容

        電力電子技術廣泛應用于電力系統(tǒng)當中,包括發(fā)電、高壓輸電、低壓配電到用戶用電的全過程。要想提高電力系統(tǒng)運行的可靠性、經(jīng)濟性,提高電能質(zhì)量,電力電子裝置是必不可少的。

        電容器由于價格低,有功損耗小,運行維護方便,是常用的補償裝置。但是電容器對電壓有負向調(diào)節(jié)特性,為了改善它調(diào)壓的缺點,工程應用中通常將電容器連接成組,按照需要成組的投入或者是切除。將電力電子技術當中的交流電力電子開關用于電容器的投切,就構(gòu)成了晶閘管投切電容器(TSC)。和機械開關相比,電力電子開關響應速度快,沒有觸點,壽命長,可以頻繁控制通斷。將三相交流調(diào)壓電路用于電力系統(tǒng)的無功補償,就構(gòu)成晶閘管控制電抗器(TCR),將晶閘管控制電抗器與固定的電容器并聯(lián),構(gòu)成了靜止無功補償器(SVC)。靜止無功補償器做為無功補償裝置,既能夠發(fā)出感性無功功率,也能夠吸收感性無功功率,通過平滑的調(diào)節(jié)晶閘管的觸發(fā)角,能夠平滑的調(diào)節(jié)輸出無功功率的大小和方向,從而實現(xiàn)平滑的調(diào)壓。隨著電力電子技術的發(fā)展應用,還出現(xiàn)了一些新的無功補償裝置,比如說靜止無功發(fā)生器(SVG)等等,這些無功補償裝置的性能相對于傳統(tǒng)的無功補償裝置來說更加優(yōu)越,因此越來越多的應用于電力系統(tǒng)的無功補償當中。

        將電力電子技術應用于配電系統(tǒng)中,可以實現(xiàn)“定制電力”,有效的提高配電系統(tǒng)的電能質(zhì)量和供電可靠性,從而保障用戶所需供電?!岸ㄖ齐娏Α彼枰南嚓P的電力電子裝置包括靜止無功補償器,靜止無功發(fā)生器,有源電力濾波器和動態(tài)電壓恢復器等電能質(zhì)量控制裝置,除此之外還包括由反并聯(lián)的晶閘管構(gòu)成的電力電子開關等等。

        將電力電子技術應用于新能源發(fā)電,大大加快了可再生能源發(fā)展利用的步伐。太陽能發(fā)電,風能發(fā)電等新能源發(fā)電所產(chǎn)生的電能,大都需要經(jīng)過各種電力電子裝置的變換和控制,比如整流裝置、逆變裝置等,才能夠并網(wǎng)或給用戶使用。

        對《電力電子技術》、《電力系統(tǒng)分析》、《配電自動化》以及《電力系統(tǒng)自動化》等課程進行整合后,將電力電子電路與電力系統(tǒng)的相關知識結(jié)合起來,在《電力電子技術》這門課程當中集中講解。這樣,避免了同一部分內(nèi)容在不同的專業(yè)課當中被重復講解,由于受到課程內(nèi)容的限制,同樣的內(nèi)容講不深,講不透的問題,優(yōu)化了課程的理論教學體系。既幫助了同學們對電力電子技術基本原理的理解掌握,也能使同學們了解電力電子技術在實際工程當中的應用,使他們對專業(yè)課更有興趣,對電力電子技術這門專業(yè)基礎課也更有興趣,興趣是最好的老師。提高了學生學習的積極性和主動性。

        (二)優(yōu)化實驗教學內(nèi)容

        以培養(yǎng)學生電力電子系統(tǒng)的組裝、調(diào)試、整定和實驗為目標,設計綜合性、設計性實驗項目。

        將三相橋式全控整流電路實驗設計為綜合性實驗,要求學生在做實驗的過程當中,掌握三相橋式全控整流電路的工作原理及結(jié)構(gòu)特點,以及整流變壓器和同步變壓器的連接,掌握晶閘管集成觸發(fā)電路的工作原理與調(diào)試,包括觸發(fā)電路中各點電壓波形的測試與分析,還要求學生對負載的類型進行了解,在不同類型負載、不同導通角的情況下,

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