一、電力電子技術的發(fā)展及應用

電力電子技術是以電力為對象的電子技術，它將電子技術和控制技術引入傳統(tǒng)的電力技術領域，利用半導體電力開關器件組成各種電力變換電路實現(xiàn)電能的變換和控制，構成了一門完整的學科，該學科被國際電工委員會命名為電力電子學（PowerElectronics）或稱為電力電子技術。它是一門綜合了電子技術、控制技術和電力技術的新興交叉學科。電力電子技術包括電力電子器件、電力電子電路和控制技術三個部分，它的研究任務是電力電子器件的應用、電力電子電路的電能變換原理、控制技術以及電力電子裝置的開發(fā)與應用。

1.電力電子器件的發(fā)展

電力電子技術的發(fā)展取決于電力電子器件的研制與應用。電力電子器件是電力電子技術的基礎，也是電力電子技術發(fā)展的動力，電力電子技術的每一次飛躍都是以新器件的出現(xiàn)為契機的。1947年，美國的貝爾實驗室發(fā)明了晶體管，引發(fā)了電子技術的一場革命。以此為基礎，美國在1956年研制出了最先用于電力領域的半導體器件——硅整流二極管（SemiconductorRectifier，SR），又稱為電力二極管（PowerDiodes，PD）。20世紀80年代中后期，為了進一步減少低壓高頻開關電源中電力半導體器件的管壓降和損耗，同步整流管也應運而生。1957年，美國通用電氣公司（GE）發(fā)明了普通反向阻斷型可控硅整流管（SilliconControlledRectifier，SCR），以后稱為晶閘管（Thyristor）。它標志著電力電子技術的誕生。經(jīng)過工藝完善和應用開發(fā)，到了20世紀70年代，晶閘管已形成從低壓小電流到高壓大電流的系列產(chǎn)品。以晶閘管為主要器件的電力電子技術很快在電化學工業(yè)、鐵道電氣機車、鋼鐵工業(yè)（感應加熱）、電力工業(yè)（直流輸電、無功補償）中獲得了廣泛的應用。由晶閘管及其派生器件構成的各種電力電子系統(tǒng)在工業(yè)應用中主要解決了傳統(tǒng)的電能變換裝置中所存在的能耗大和裝置笨重的問題，因而大大地提高了電能的利用率，同時也使工業(yè)噪聲得到了一定程度的控制。電力半導體器件經(jīng)過了五十多年的發(fā)展，器件制造水平不斷提高，已經(jīng)歷了以硅整流管（SR）、晶閘管（SCR）、可關斷晶閘管（GTO）、巨型晶體管（GTR）、功率MOSFET、絕緣柵雙極型晶體管（IGBT）為代表的分立器件時期，現(xiàn)在已發(fā)展到由驅動電路、控制電路、傳感電路、保護電路、邏輯電路等集成在一起的高度智能化的PIC和IPM時期。電力半導體器件實現(xiàn)了器件與電路的集成，強電與弱電、功率流與信息流的集成，成為機和電之間的智能化接口，它是機電一體化的基礎單元。按照其控制特性來說，電力半導體器件可分為以硅整流管（SR）為代表的不可控器件，以晶閘管（SCR）為代表的只能通過門極電流控制其開通而不能控制其關斷的半控型器件和以可關斷晶閘管（GTO）、絕緣柵雙極型晶體管（IGBT）為代表的既能控制其開通又能控制其關斷的全控型器件三大類。在器件的控制模式上，電力半導體器件已經(jīng)從電流型控制模式發(fā)展到電壓型控制模式，這不僅大大降低了門極的控制功率，而且大大提高了器件導通與關斷的轉換速度，從而使器件的工作頻率由工頻→中頻→高頻不斷提高。在電力電子技術走向智能化、高頻化、大功率化、模塊化、綠色化的進程中，作為其基礎的新型電力半導體器件不斷涌現(xiàn)，為電力電子技術的發(fā)展作出新的貢獻。電力電子器件已經(jīng)與計算機控制技術相結合，在各行各業(yè)發(fā)揮了重要作用，給電力電子技術注入了強大的生命力。

2.電力電子技術應用領域

電力電子學與裝置的市場需求與日俱增，其主要應用領域包括以下幾個方面。

摘要：文中回顧電力電子技術的發(fā)展，闡述了電力電子技術發(fā)展的趨勢，論述了電力電子技術的創(chuàng)新和器件開發(fā)應用，將對我國工業(yè)領域形成巨大的生產(chǎn)力，以此推動國民經(jīng)濟高速高效可持續(xù)發(fā)展

關鍵詞：發(fā)展趨勢技術創(chuàng)新器件開發(fā)應用推廣

1概述

自本世紀五十年代未第一只晶閘管問世以來，電力電子技術開始登上現(xiàn)代電氣傳動技術舞臺，以此為基礎開發(fā)的可控硅整流裝置，是電氣傳動領域的一次革命，使電能的變換和控制從旋轉變流機組和靜止離子變流器進入由電力電子器件構成的變流器時代，這標志著電力電子的誕生。進入70年代晶閘管開始形成由低電壓小電流到高電壓大電流的系列產(chǎn)品，普通晶閘管不能自關斷的半控型器件，被稱為第一代電力電子器件。隨著電力電子技術理論研究和制造工藝水平的不斷提高，電力電子器件在容易和類型等方面得到了很大發(fā)展，是電力電子技術的又一次飛躍，先后研制出GTR.GTO，功率MOSFET等自關斷全控型第二代電力電子器件。而以絕緣柵雙極晶體管(IGBT)為代表的第三代電力電子器件，開始向大容易高頻率、響應快、低損耗方向發(fā)展。而進入90年代電力電子器件正朝著復臺化、標準模塊化、智能化、功率集成的方向發(fā)展，以此為基礎形成一條以電力電子技術理論研究，器件開發(fā)研制，應用滲透性，在國際上電力電子技術是競爭最激烈的高新技術領域。

2電力電子器發(fā)展回顧

整流管是電力電子器件中結構最簡單，應用最廣泛的一種器件。目前已形成普通型，快恢復型和肖特基型三大系列產(chǎn)品，電力整流管對改善各種電力電子電路的性能，降低電路損耗和提高電流使用效率等方面都具有非常重要的作用。自1958年美國通用電氣GE公司研制出第一個工業(yè)用普通晶閘管開始，其結構的改進和工藝的改革為新器件開發(fā)研制奠定了基礎，在以后的十年間開發(fā)研制出雙向，逆變、逆導、非對稱晶閘管，至今晶閘管系列產(chǎn)品仍有較為廣泛的市場。

1概述

自本世紀五十年代未第一只晶閘管問世以來，電力電子技術開始登上現(xiàn)代電氣傳動技術舞臺，以此為基礎開發(fā)的可控硅整流裝置，是電氣傳動領域的一次革命，使電能的變換和控制從旋轉變流機組和靜止離子變流器進入由電力電子器件構成的變流器時代，這標志著電力電子的誕生。進入70年代晶閘管開始形成由低電壓小電流到高電壓大電流的系列產(chǎn)品，普通晶閘管不能自關斷的半控型器件，被稱為第一代電力電子器件。隨著電力電子技術理論研究和制造工藝水平的不斷提高，電力電子器件在容易和類型等方面得到了很大發(fā)展，是電力電子技術的又一次飛躍，先后研制出GTR.GTO，功率MOSFET等自關斷全控型第二代電力電子器件。而以絕緣柵雙極晶體管(IGBT)為代表的第三代電力電子器件，開始向大容易高頻率、響應快、低損耗方向發(fā)展。而進入90年代電力電子器件正朝著復臺化、標準模塊化、智能化、功率集成的方向發(fā)展，以此為基礎形成一條以電力電子技術理論研究，器件開發(fā)研制，應用滲透性，在國際上電力電子技術是競爭最激烈的高新技術領域。

2電力電子器發(fā)展回顧

整流管是電力電子器件中結構最簡單，應用最廣泛的一種器件。目前已形成普通型，快恢復型和肖特基型三大系列產(chǎn)品，電力整流管對改善各種電力電子電路的性能，降低電路損耗和提高電流使用效率等方面都具有非常重要的作用。自1958年美國通用電氣GE公司研制出第一個工業(yè)用普通晶閘管開始，其結構的改進和工藝的改革為新器件開發(fā)研制奠定了基礎，在以后的十年間開發(fā)研制出雙向，逆變、逆導、非對稱晶閘管，至今晶閘管系列產(chǎn)品仍有較為廣泛的市場。

1964年在美國第一次試制成功了0.5kV/0.01kA的可關斷的GTO至今，目前以達到9kV/0.25kA/0.8kHz的可關斷的GTO至今，目前以達到9kV/2.5kA/0.8kHZ及6kV/6kA/1kHZ的水平，在當前各種自關斷器件中GTO容量量最大，但其工作頻率最低，但其在大功率電力牽引驅動中有明顯的優(yōu)勢，因此它在中壓、大客量領域中占有一席之地。70年代研制出GTR系列產(chǎn)品，其額定值已達1.8kV/0.8kA/2kHZ，0.6kV/0.003kA/100kHZ，它具有組成的電路靈活成熟，開關損耗小、開關時間短等特點，在中等容量、中等頻率的電路中應用廣泛，而作為高性能，大容量的第三代絕緣柵型雙極性晶體管IGBT，因其具有電壓型控制，輸入阻抗大、驅動功率小，開關損耗低及工作頻率高等特點，其有著廣闊的發(fā)展前景。而IGCT是最近發(fā)展起來的新型器件，它是在GTO基礎上發(fā)展起來的器件，稱為集成門極換流晶閘管，也有人稱之為發(fā)射極關斷晶閘管，它的瞬時開關頻率可達20kHZ，關斷時間為1μs，dildt4kA/ms，du/dt10-20kV/ms，交流阻斷電壓6kV，直流阻斷電壓3.9kV，開關時間<2ks，導通壓降3600A時，2.8V，開關頻率>1000Hz。

3電力電子器件發(fā)展趨勢

電力電子技術是一門工程性較強且隨著電力電子器件發(fā)展而不斷更新的一門學科，電力電子技術在發(fā)展中不斷涌現(xiàn)出許多新技術、新觀點，其內容越來越豐富。而我國電力電子技術教材更新慢，教學內容滯后。配套的課程教學過程中仍以晶閘管和傳統(tǒng)開關電路為主，在介紹電力電子變流電路時，一般以電路工作原理及波形分析法為基礎，結合適當?shù)姆治鲇嬎汴U述各類電路相關特性，實踐內容也多為驗證性的機械重復操作，授課老師教學難度大、學生吸收效果差的狀況。另電力電子技術的課堂教學仍停留在PPT等多媒體演示層面的應用，以信息的展示與傳遞為主，培養(yǎng)學生實踐創(chuàng)新能力等方面的改善并不顯著。如何在有限的學時內，更好地完成教學任務，同時也將新技術融入到課堂，成為電力電子技術課程教師普遍面對的一個問題。在互聯(lián)網(wǎng)技術成功用于高等教育以及開放教育理念得到社會認可，全球高等教育的觀念、技術、體制等隨著MOOC教學的應用，發(fā)生了重大變革。在這種形勢下，借助互聯(lián)網(wǎng)技術的基于MOOC的教學模式，在電力電子技術教學過程中，可根據(jù)電力電子技術發(fā)展中的新技術，對授課內容進行更新和調整，構建課程的多方位教學。反映本學科和相鄰學科的新成果、新進展。

1電力電子技術課程的MOOC平臺功能

基于MOOC的電力電子技術教學模式的基礎是MOOC平臺。該平臺的功能及資源呈現(xiàn)簡捷易用且多元化。學生可利用該平臺實現(xiàn)學習的持續(xù)性。創(chuàng)建的MOOC平臺基本功能應包括：學生學習注冊模塊(該模塊是基于數(shù)據(jù)庫創(chuàng)建的)、基于MOOC的電力電子技術的內容、(主要包括是電力電子技術的課件、講義和授課視頻為主并以碎片化后嵌入允許多次答題的測試題，允許選擇播放速度、字幕等，還輔以小測試、論壇、模擬實驗等。)記錄學生學習情況(該記錄可作為數(shù)據(jù)查詢，回看該生掌握較薄弱的知識點。也可作為評價該生學習情況的數(shù)據(jù)基礎)、提供在線學習討論功能、教師可根據(jù)學生學習過程中學習情況記錄問題從而優(yōu)化教學設計、完善資源制作等基本模塊。此平臺兼容瀏覽器、手機、平板電腦等訪問終端。基于MOOC的電力電子技術平臺如圖1所示。圖1基于MOOC的電力電子技術平臺MOOC平臺通過授課課件、授課講義、授課視頻、模擬實驗、項目驅動、作業(yè)庫和試題庫來實現(xiàn)教學資源的共享，教師與學生可實現(xiàn)跨時空、遠程交流及學習?；贛OOC的電力電子技術課程的平臺以學生自主學習為中心，促進學生自主進行對電力電子技術課程更深及更廣的學習。通過平臺的各項功能支持、提供一切學習支持與服務(學、教、管等)工具。

2基于MOOC的電力電子技術教學內容

基于MOOC平臺的教學內容根據(jù)電力電子技術學科自身的特點及學生對該課程認知、學習的規(guī)律，圍繞電力電子技術核心概念及教學內容和MOOC平臺的資源間關系碎片化，可有機組織教學內容及資源設置。教學內容充分圍繞知識點展開，構建多線程學習模式。教學內容不受課時限制教師可及時更新教學內容，進行知識整合。MOOC平臺支撐下的電力電子技術教學內容更綜合、更與工程實際接近。電力電子技術的教學內容除了基礎知識點外，還可根據(jù)教學階段選擇新技術、新工藝的工程性較強的教學內容實時調整。實現(xiàn)電力電子技術的知識體系及專業(yè)信息及行業(yè)與專業(yè)最新動態(tài)等相結合，注重結合工程實際，反映科研成果。電力電子技術課程的教學可在項目驅動項，將教學與行業(yè)發(fā)展、最新技術及實際應用等多方面內容結合起來。學生不僅對學習內容有更加直觀的認識，而且還能理論實際應用緊密結合。

3基于MOOC的電力電子技術教學方法

近年來，隨著社會經(jīng)濟高速發(fā)展，電力電子技術的應用也越來越廣泛。高職院校作為電力電子技術人才培養(yǎng)基地，為社會經(jīng)濟發(fā)展提供高水平、高能力的電力專業(yè)人才資源是其重要職責。然而，由于電力電子技術內容涉及面廣、實踐性強，且教材改革相對滯后、課程內容缺乏深度等多方面原因，電力電子教學效果不甚理想，嚴重制約學生工程實踐能力的培養(yǎng)和提升。

王兆安和劉進軍主編，機械工業(yè)出版社2009年出版的《電力電子技術》，著眼于電氣工程及其自動化專業(yè)、自動化專業(yè)教學實際，對上一版內容進行適當調整，提升該書在本科電力電子教學實踐中的實用性、適用性。相較于上一版和同類書籍，該書亮點頗多：

其一，結構分明，層次井然。該書共10章，第1章緒論簡述電力電子技術的概念、發(fā)展史、應用以及本書的內容和使用說明；第2章主要介紹不可控器件、半控型器件、典型全控器件和其他新型電力電子器件等；第3章至第6章詳細闡述電路問題，包括整流電路、逆流電路、直流-直流變流電路、交流-交流變流電路等不同的電路模式；第7章與第8章分別講述PWM控制技術的基本原理、控制方法、跟蹤控制技術和軟開關的基本概念、電路分類、技術研究新進展；第9章從電力電子器件的驅動、保護、串聯(lián)和并聯(lián)使用方面討論電力電子器件應用的共性問題；第10章則重點論述電力電子技術在不同電力系統(tǒng)中的應用。各個章節(jié)聯(lián)系緊密，且難度層層遞進，符合讀者閱讀學習基本規(guī)律和習慣；主次分明，詳略得當，便于讀者掌握該書核心內容。

其二，內容豐富實用。以往電力電子課程教學質量提升成效不佳的主要原因是教學內容偏離實際，忽視了電力電子教學知識的實用性、可操作性以及學生實際的學習需求。電力電子技術本身是一門應用性極強的課程，需要學生具備一定電力電子技術相關基礎理論的同時，更重要的是具備一定操作、實踐能力。隨著社會經(jīng)濟科技不斷發(fā)展，電力電子技術新的元器件不斷出現(xiàn)，元件集成規(guī)模不斷擴大且功能更加全面，電子產(chǎn)品內部的集成元件也隨之增多，電路也更為復雜。因而從客觀上來說，電力電子技術教學內容需要保持與時俱進，才能確保高校人才培養(yǎng)的有效性和科學性，更好地滿足人才市場需求?！峨娏﹄娮蛹夹g》在第4版的基礎上對原有內容進行適當調整和補充，涉及電力電子基本概述、發(fā)展史、整流電路、逆變電路、PWM控制技術、軟開關技術等多層次內容，為培養(yǎng)學生過硬實踐能力和創(chuàng)新能力提供堅實理論基礎。同時，為提升讀者對該書電力電子理論的理解和運用，編者還深度探討了電力電子器件應用的共性問題、電力電子技術的應用等實踐性較強的問題，并在每章節(jié)后都有習題和思考題，以及單獨的教學實驗板塊，例如三相橋式全控整流電路的性能研究、直流斬波電路的性能研究、單相交一直一交變頻電路的性能研究等，強化學生對電力電子技術理論知識與具體應用場景的聯(lián)系性，從而提升學生對電力電子技術理論知識應用實踐的意識和創(chuàng)新創(chuàng)造意識。

其三，理論闡述通俗易懂，圖文并茂。興趣是學習的老師，要想提升學生對電力電子技術這門課程的學習主動性和積極性，提升教學內容的趣味性和可讀性十分重要。電力電子技術相關基礎定理、元器件工作原理、電路工作原理及其性能等內容是學生學習該課程的基礎知識，但是僅憑文字描述，學生很難理解透徹并掌握，因而需要借助圖片和圖示進行理解、記憶、強化。編者摒棄以往電力電子書籍滿篇專業(yè)術語的枯燥編撰方式，轉而采用通俗易懂的語言闡述電力電子技術相關理論，并配以恰當?shù)膱D片和實驗圖書解析，幫助讀者進一步掌握該書要旨。鑒于《電力電子技術》對電力電子教學的深刻解讀，教學者可從以下幾個方面開展電力電子教學方法創(chuàng)新：首先，課程理論與實踐相結合，激發(fā)學生興趣。教授電子技術時，教師可將其課程內容與工程實踐相結合，同時學習專業(yè)基礎理論與實踐知識；也可通過具體實物和電子設備給學生演示電子技術相關的操作，激發(fā)學生對電子產(chǎn)品工作原理的求知欲，培養(yǎng)學生學習興趣。

其次，利用現(xiàn)代化、多媒體教學設備，調動學生興趣。運用多媒體技術，可將復雜、枯燥又抽象的知識轉為簡單、具體、形象的內容，有助于加強學生對知識的理解，營造趣味橫生的課堂氛圍，充分調動學生學習積極性。最后，加強應用實踐教學培訓，提高學生興趣。對于高職院校學生理論知識接受力較差，但實踐操作興趣較濃的特點，可采取先實踐后理論的方法，讓學生自己研究電子元件，從中發(fā)現(xiàn)問題并尋找答案，進而提高學生探索學習積極性，加深對元件的理解和認識。如書中元件、電路等章節(jié)的內容，教師都可嘗試用以上方法進行教學，努力提升教學質量。

摘要：電力電子技術是新興的一門交叉性學科，在教學內容上更是涵蓋了電力技術、電子技術和控制技術等。由于在電氣領域，電力電子技術的作用日益增強，使得在高校電氣與自動化專業(yè)，《電力電子技術》成為了一門非常重要的課程。在生產(chǎn)生活中，電力電子技術已成為現(xiàn)代高科技領域中非常重要的支撐技術，也被廣泛地應用于電力系統(tǒng)、新能源發(fā)生、變頻調速等各種工業(yè)和民用電器領域。在這種情況下，高校如何對電力電子技術課程的教學內容進行改革，滿足市場對電力電子技術應用型人才的需求，就成了迫切需要解決的問題。本文對當前教學內容中存在的問題進行了分析，并結合實際教學現(xiàn)狀給出了相應的改革建議，以期與大家共同探討完善。

關鍵詞：應用人才；電力電子；教學內容；改革

《電力電子技術》課程內容中包括電路理論、電機學、電力控制技術、電力半導體技術、控制理論、模擬和數(shù)字電子技術等，知識面寬廣，信息量大，不容易理解。隨著科技的快速更新?lián)Q代，教學內容日益豐富，對課堂教學內容要求的難度也越來越高。傳統(tǒng)簡單的照本宣讀理論教學，已然無法適應《電力電子技術》課程教學的要求，更無法滿足市場對應用型人才的需求。因此，如何對教學內容進行改革，提高教學效果，真正培養(yǎng)出有實際操作能力的應用電力電子技術人才，是當前高校教學改革發(fā)展的重點。

一、當前《電力電子技術》課程教學內容存在的問題

（一）課堂教學內容存在的問題。當前對于《電力電子技術》課程的教學，由于課程本身涉及范圍較廣，知識面較寬，而教材編纂內容還在不斷更新與探索，所以導致課堂理論教學基本是照本宣讀，缺乏生動易懂的典型案例。學生很難產(chǎn)生整體的概念以及邏輯理解思維，理解困難，紛雜的理論讓學生思而生畏，產(chǎn)生厭學情緒，教學效果難以達到要求。（二）實驗教學內容存在的問題。電力電子技術本來就是一門應用性很強的課程。高校教學的目的也是相應地培養(yǎng)應用型人才。因此，實踐教學應該被貫穿創(chuàng)新應用型人才培養(yǎng)的始終。當前高校對電力電子技術實驗教學平臺的建設，重視程度不足。實驗教學內容及設備陳舊，教學還是按照舊的功能模塊來進行操作，學生機械地模仿老師的操作，對實驗過程和現(xiàn)象沒有足夠的關注，對新技術的接觸了解經(jīng)常一帶而過。培養(yǎng)出來的學生，根本不能很好地適應當下新的科學技術發(fā)展，造成高校實驗教學形同虛設。

二、對《電力電子技術》教學內容改革的建議

摘要:電力電子技術作為助力我國電力產(chǎn)業(yè)穩(wěn)健發(fā)展重要技術形式，吸引許多行業(yè)專家深入研究，旨在將電力電子技術靈活用于社會建設及國家發(fā)展進程中，作為電氣工程自動化體系重要分支，針對電力電子技術領域進行基礎性研究，能推動我國工業(yè)工程朝著自動化、信息化、智能化方向發(fā)展，其重要性可見一斑。通過對電力電子技術領域中的研究熱點進行分析，以期為充分發(fā)揮電力電子技術應用價值提供依據(jù)。

關鍵詞:電力電子技術;研究;熱點

0引言

電力電子技術在控制學、電子學及電工學等相關技術性理論知識基礎上發(fā)展而來，作為極具復合性的高新技術，在我國科技興國戰(zhàn)略及經(jīng)濟轉型大背景下受到廣泛關注，其發(fā)展勢頭迅猛輻射范圍極廣，尤其對電力工程現(xiàn)代化發(fā)展具有極大意義。

1軟開關技術

為規(guī)避電網(wǎng)系統(tǒng)內開關元件造成的損耗，研究人員針對軟開關技術展開深入分析，繼而為控制乃至消除損耗提供技術支持，將緩沖吸收電流剔除，使當前電網(wǎng)系統(tǒng)得以優(yōu)化。軟開關技術之所以具有一定應用優(yōu)勢，主要是源于該技術在電路系統(tǒng)內加設電容、小電感等諧振元件，在電力系統(tǒng)控制開關時引入諧振，使電流、電壓不再重疊，同時能降低開關噪音及損耗。伴隨該技術研究不斷深入，依據(jù)電壓電流狀態(tài)及其開關元件，可將軟開關電路分為零電流電路、零電壓電路;依據(jù)其技術研究歷程，可將軟件開關電路分為零轉換PWM電路、零開關PWM電路、準諧振電路，同時每種處于軟開關技術中的電路形式均富含升壓、降壓等類型，能在基本開關單元將電路導出。

摘要：揭示了電力電子技術課程在傳統(tǒng)教學模式中存在的問題，詳細闡述了解決問題的思路與具體操作方法。首先指出傳統(tǒng)教學模式在電力電子技術課程教學中存在的各種問題，提出了以教學內容的實時更新和“微課+慕課+仿真”相結合的教學方法作為相應對策，然后詳細論述了這些對策的具體操作方式，最后強調了這些對策的教學實踐效果。

關鍵詞：電力電子技術；教學研究；實踐

電力電子技術是電氣類、自動化類本科專業(yè)重要的專業(yè)基礎課之一。電力電子技術橫跨電子學、電力學、控制理論3個專業(yè)方向，廣泛應用于交通運輸、航天通信、家用電器等眾多重要領域[1]。電力電子技術是現(xiàn)代工程技術領域發(fā)展最為迅速且應用愈益廣泛的諸多重要學科之一，這使得它在電氣類、自動化類本科專業(yè)基礎課中砥柱中流的作用日益凸顯，該課程的特點是兼具實用性、工程性和綜合性[2]。隨著社會進步和技術發(fā)展，在電力電子技術課程中沿用傳統(tǒng)的教學內容和教學方法，已經(jīng)開始與除舊布新與時俱進的發(fā)展要求不相符合。電力電子的技術進步洪流，帶動各種新型電力電子器件及其相關應用技術不斷涌現(xiàn)，原有教學內容已不能適應科技迅速發(fā)展的需求，電力電子技術課程的教學內容亟須不斷地充實和更新。在傳統(tǒng)的教學中，教師雖然采用多媒體課件授課，但其本質仍舊是以“教師為中心”的注入式教學占主導地位，盡管教師為了在課堂上提供了更多案例和Flash動畫等教學資料而費盡心機，但學生仍然是被動地接受，教學效果事倍功半就成為并不鮮見的“常態(tài)”。顯然，在電力電子技術課程的教學中沿用傳統(tǒng)的教學方法已難以調動學生的學習積極性，如果考慮到各校學生的實際情況不同，學生的入學基礎參差不齊且有的學生基礎較差，教學效果就會受到更大的負面影響。因此，在電力電子技術課程的教學方法上努力除舊布新與時俱進，才能適應社會進步和技術發(fā)展的要求[3]。以實用性、工程性和綜合性為導向而充實和更新教學內容，并以“微課+慕課+仿真”教學方法相結合的教學模式，是電力電子技術課程的教學與時俱進的有效努力方向。為了調動學生的學習熱情和自主學習的積極性，轉變傳統(tǒng)教學中教師的“教”與學生的“學”相互之間配合差、互動少的狀況，并為使學生改變他們以往事半功倍的學習習慣，引導他們逐步實現(xiàn)由厭學—有興趣學—掌握方法—學會—會學的轉變，我在實際教學中采用了“微課+慕課+仿真”相結合的創(chuàng)新型教學方法并取得了較好的教學效果。

1教學內容的安排

為了實現(xiàn)上述教學要求，經(jīng)過我校電氣、自動化教研室教師的討論，所達成的共識是：電力電子技術課程的內容應以開關器件為基礎，以四類基本變換技術為核心，以兩種控制方法為輔，以四類技術的應用為目標，并應適當兼顧當前新技術的發(fā)展趨勢。這樣的內容設置既有利于學生掌握課程核心內容，也能夠促使學生更好地掌握電力電子技術在實際工程中的應用，并使他們對電力電子技術的最新發(fā)展有一定的認識，為今后的工作以及深造打下一定的基礎。在基礎性開關器件的內容安排上，以全控型器件為主，兼顧半控型器件的相關內容。晶閘管是半控型器件的典型代表，也是目前幾乎所有電力電子技術課程教材中都會介紹的器件，它在目前的工程應用中仍占有一定的比重?，F(xiàn)在以電力場效應管和IGBT為代表的全控型器件的迅速發(fā)展，已經(jīng)成為電力電子領域的核心器件，從而會影響到主電路的拓撲結構和控制方法[4]。我們在教學中，按照工程中的實際應用以及器件的歷史發(fā)展，將半控型器件的相關內容結合整流電路進行講解，而對全控型器件及其組成的逆變器流交流變換技術、斬波技術的特性進行詳細介紹。并且會給學生增加一些教材內容之外的全控元件的介紹。在課堂上及時傳授該學科的前沿知識并介紹其發(fā)展趨勢，有利于培養(yǎng)學生緊跟相關學科最新發(fā)展動態(tài)的良好習慣。例如，將當前諸如無功功率發(fā)生器(SVG)、電網(wǎng)諧波抑制技術、高壓直流輸電技術、高壓變頻器、矩陣式交-交變換器等電力電子最新應用的內容，作為補充拓展的知識介紹給學生。此外，還應該將那些諸如電子鎮(zhèn)流器的應用、太陽能發(fā)電等與學生身邊生活密切相關的應用內容，插入到適當章節(jié)的教學中，來增加學生對其身邊電力電子技術的感性認識。

2“微課+慕課+仿真”相結合的教學方法

整體性備課是對“電力電子技術”的全面準備，是教師能否講好這門課程的最關鍵的一步。只有對“電力電子技術”有了整體上的把握，對教學內容已經(jīng)做到了融會貫通，才能在具體講授每次課時有一個全局的高度、有一種俯視的自信，才能清晰流暢、舉重若輕地講授課程，猶如庖丁解牛，游刃有余。在整體性備課時，關鍵是要弄清楚5個基本問題，并完成好6件準備工作。1.5個基本問題

（1）“電力電子技術”的主體框架，基本內容、各部分內容之間的邏輯關系，以及貫穿全課程的關鍵線索是什么？這個問題是從整體上把握“電力電子技術”的首要問題，直接挑戰(zhàn)教師對所授內容的理解深度和運用程度。“電力電子技術”主要由三大部分組成：[2]電力電子器件；AC/DC、DC/DC、AC/AC、DC/AC四大類基本變流電路以及由它們組合而成的組合變流電路；對各種變流電路都適用的PWM控制技術和軟開關技術。其中，各種變流電路及其控制技術的學習和掌握是本課程的主體。變流電路種類繁多，突出帶有共性的分析方法對于理解各種電路的工作原理具有十分重要的作用。例如，通斷型電力電子器件的存在，使得四大類變流電路及其他們的組合變流電路呈現(xiàn)出非線性特性；但當電路中各通斷型電力電子器件的通斷狀態(tài)確定后，整個變流電路又可以根據(jù)線性電路的基本理論進行分析。相位控制和脈沖寬度調制（PWM）則是分別針對半控型器件和全控型器件組成的電路拓撲的兩種控制技術。而所選用的通斷型電力電子器件的類型（即不可控型、半控型、全控型）則是將各種變流電路及其控制技術（對不可控型器件構成的電路不存在控制問題）構成一個有機整體的關鍵線索。

（2）“電力電子技術”的教學目標是什么？也就是說，學了這門課程以后，學生能夠做到些什么？為了從宏觀上控制大學的教學質量，教育部對主要的基礎性、專業(yè)基礎性課程都制定了相應的“課程教學基本要求”，一般涉及兩個方面的內容：一個方面是規(guī)定了一門課程必須包含的知識點和基本技能；另一個方面是學生對這些知識和技能應該掌握的程度層次，例如，識記、了解、理解、應用（可進一步細化為簡單應用、分析、綜合和評價等）。通過對“電力電子技術”的學習，學生熟悉并掌握晶閘管、門極可關斷晶閘管（GTO）、電力雙極型晶體管（BJT）、電力場效應晶體管（PowerMOSFET）和絕緣柵極雙極型晶體管（IGBT）等電力電子器件的工作原理、開關特性和電氣參數(shù)；熟悉并掌握單相、三相整流電路和有源逆變電路的基本原理、波形分析，以及各種性質的負載對電路工作性能的影響；掌握直流斬波電路的工作原理、電路結構、換相方法及參數(shù)計算；掌握交流調壓電路的電路結構、換相方法、波形分析和參數(shù)計算，了解交-交變頻電路的基本原理；掌握逆變電路，特別是PWM型逆變電路的工作原理、控制方法、波形分析；了解軟開關技術的基本概念；了解電力電子技術的發(fā)展方向。

（3）“電力電子技術”的歷史、現(xiàn)狀和發(fā)展方向是什么？了解歷史，分析現(xiàn)狀，是為了更好地預測未來。所謂“了解歷史”，首先，要清楚所授課程的發(fā)展經(jīng)歷了幾個階段；其次，應知道每個階段的標志性事件、代表性人物和重要結果；最后，對某些重要結果在歷史上的獲得過程也需有所涉獵，從而有助于利用歷史所蘊含的科學精神、研究方法和思想啟迪，創(chuàng)造性地挖掘新方法、新技術。[1]而在分析現(xiàn)狀時，不但要聚焦本校、兄弟院校、國外高校對本課程在教學內容、教學模式、教學方法和教學手段等方面的情況，還應關注本課程所屬學科的最新科研進展。由于電力電子器件的發(fā)展對電力電子技術的發(fā)展起著決定性的作用，因此，電力電子技術的發(fā)展史是以電力電子器件的發(fā)展史為綱的。使用電子管、水銀整流器的時期屬于電力電子技術的史前期或黎明期。在這一時期，各種整流電路、逆變電路和周波變流電路的理論已經(jīng)發(fā)展成熟并廣為應用。1957年美國通用電氣公司研制出第一個晶閘管標志著電力電子技術的正式誕生；隨著晶閘管及晶閘管變流技術的發(fā)展，電力電子技術的概念和基礎得以逐漸確立。由于晶閘管是通過對門極的控制能夠使其導通而不能使其關斷的器件（即半控型器件），因而所采用的控制方式主要是相位控制，其關斷通常需要依靠電網(wǎng)電壓等外部條件來實現(xiàn)，實際應用時受到很大的局限。20世紀70年代后期，以GTO、BJT和PowerMOSFET為代表的全控型器件迅速發(fā)展，把電力電子技術推進到一個新的發(fā)展階段。與晶閘管電路的相位控制方式相對應，采用全控型器件電路的主要控制方式為PWM。PWM方式不僅在逆變、斬波、整流、變頻及交流電力控制中均可應用，而且使得電路的控制性能大為改善，因而對電力電子技術的發(fā)展產(chǎn)生了極為深遠的影響。在20世紀80年代后期，以IGBT為代表的復合型器件異軍突起。由于綜合了MOSFET驅動功率小、開關速度快和BJT通態(tài)壓降小、載流能力大的優(yōu)點，因此，IGBT成為了現(xiàn)代電力電子技術的主導器件。同IGBT相類似的，還有復合了MOSFET和GTO優(yōu)良性能的MOS控制晶閘管（MCT）和集成門極換流晶閘管（IGCT）。目前，把驅動、控制、保護電路和功率器件集成在一起，構成功率集成電路（PIC）成為了電力電子技術發(fā)展的一個重要方向。

（4）“電力電子技術”在整個教學計劃中的地位和作用是什么？整個大學四年的教學過程是一個系統(tǒng)工程，而具體到某一門課程則只屬于它的一個局部，因此，各門課程的教學不能孤立地進行，而必須與其他課程相互配合，特別是要關注前修課和后續(xù)課?！半娏﹄娮蛹夹g”是一門技術基礎課，在學習它之前，學生應學過“電路”和“電子技術基礎”，并已能熟練使用示波器等電子儀器；而“電力拖動自動控制系統(tǒng)”則是該課程的后續(xù)課之一。

（5）“電力電子技術”的主要內容應通過怎樣的教學步驟和教學方法傳授給學生？設計一個合理的教學步驟或教學過程，并采用科學的教學方法幫助和鼓勵學生達到教學目標是整體性備課的最后一個基本問題。一般來講，教學過程可分為三步走：首先，是把“電力電子技術”的教學目標具體化、明確化，并通過教學內容這一載體反映出來。然后，采用各種行之有效的教學方法，幫助和鼓勵學生通過自主學習來達到課程教學目標，所謂“授之魚，不如授之以漁”。比如，可以幫助和鼓勵學生自己運用Matlab/Simulink搭建簡單的變流電路拓撲，[3]驗證相位控制方式和PWM方式；幫助和鼓勵學生使用Matlab/Simulink中自帶的仿真模型，并善于利用Google搜索網(wǎng)絡資源；最后，就是要合理評價學生的進步。教學方法是多種多樣的，包括講授法、談話法、討論法、直觀教學法、準直觀法、邊講邊練法、單元教學法、發(fā)現(xiàn)教學法、程序教學法、案例教學法、暗示教學法等，[1]上述方法都有它們各自的優(yōu)勢和不足，適用于不同的場合，因此，不應盲目肯定或否定一種方法，而應結合教學模式、教學手段和教學設備加以綜合使用。對于“電力電子技術”這門課程而言，筆者非常信賴案例教學法——通過演示Matlab/Simulink模型搭建與仿真分析來傳授學生點石成金的“金手指”。2.6件準備工作有了對上述5個基本問題的認識后，接下來就應該做好以下6件準備工作了：認真研讀“電力電子技術”教學基本要求和教學大綱；認真選擇、研讀教材及參考書；認真研讀“電力電子技術”的前修課和后續(xù)課的教材；自己動手做過教材中的全部練習題及思考題；了解學生；撰寫一份“電力電子技術”教學安排表，并在課前發(fā)放給每個學生。其中，最要緊的是研讀教材、做好習題和了解學生。所謂“研讀”，是指通過仔細的、反復的、研究式的將選定的《電力電子技術》教材讀上很多遍，從而把教材中的重點和難點部分完全吃透，即要讀到不會被人就教材中的內容問倒、讀到可以脈絡清晰、有理有據(jù)地用自己的語言來闡述教材中的重點和難點內容。

大容量電力電子技術作為一種新型的電力技術，不但在電力行業(yè)中得到了應用，還在其他領域得到了應用，方便了人們的生活，使各大行業(yè)的發(fā)展速度越來越快，因此為更好的應用大容量電力電子技術，各教育領域都將電力電子技術納入到教學體系中，其中不乏有高中教育領域，主要體現(xiàn)在物理學科教學中，故作為高中生的我們，要加強對大容量電力電子技術的了解，并不斷提高自己的大容量電力電子技術應用能力。所以下文先簡單概述了大容量電力電子技術，然后詳細分析了大容量電力電子技術的應用措施，希望能夠對需要的人提供一定參考價值。

1大容量電力電子技術

大容量電力電子技術實質上是指用大功率半導體材料，將電能轉換為其他能源的一種技術，此外還可以實現(xiàn)電能在不同用電環(huán)節(jié)的傳輸，極大程度上提高了電力行業(yè)生產(chǎn)能力，使各大電力領域都得到了發(fā)展。大容量電力電子技術最早出現(xiàn)在上世紀60年代，出現(xiàn)于美國，在上世紀60年代，很多人都認為大容量電力電子技術是由電子技術、電力技術及電能控制技術融合而成，這三個技術分別是在電子學、電力學和控制學理論的基礎上研發(fā)而來，所以大容量電力電子技術原理具有很強的綜合性，其涉及到領域非常廣，主要包括電力學領域、電力學領域和控制學領域等，這決定大容量電力電子技術應用可以實現(xiàn)多種能源的利用，也可以實現(xiàn)不同能源之間的相互轉換，最終實現(xiàn)多功能使用，方便人們的生活，如利用該技術可以將太陽能轉換成熱能、將電能轉換成光能等，發(fā)展至今在功能已經(jīng)得到了完善和創(chuàng)新，實現(xiàn)了低耗能應用和環(huán)保性應用[1]。大容量電力電子技術應用于電力生產(chǎn)具有以下幾點優(yōu)勢：第一，能夠提高電能的使用效率，使電能使用處于最佳的狀態(tài)，同時還能夠提高電能使用合理性，以最大限度的降低能源消耗，從而達到節(jié)能降耗的問題。第二，能夠推動電力行業(yè)及相關產(chǎn)業(yè)發(fā)展，大容量電力電子技術的應用能夠最大限度的提高電力行業(yè)的生產(chǎn)力，從而提高我國社會生產(chǎn)力，促進社會發(fā)展，同時還能夠帶動相關產(chǎn)業(yè)進步，如電子設備制造業(yè)、電力控制中心等產(chǎn)業(yè)。第三，能夠有效提高電力電子技術智能化程度，因為大容量電力電子技術研發(fā)和應用中不僅使用到了傳統(tǒng)的電力電子技術，為方便管理和提高應用效率，還使用到了各種信息技術及網(wǎng)絡技術，使大容量電力電子技術應用過程中更加方便和高效，甚至實現(xiàn)了智能化和自動化操作。此外，為響應生態(tài)化和綠色化社會發(fā)展新趨勢，大容量電力電子技術研發(fā)時盡可能使用了能源消耗少的電力電子技術及能源轉換技術等，對于技術應用所使用的原材料也盡可能選用生態(tài)環(huán)保的材料，以降低能源消耗的同時，提高了電力電子技術的智能化和生態(tài)化[2]。

2電力系統(tǒng)中大容量電力電子技術應用分析

2.1大容量電力電子技術在電力系統(tǒng)節(jié)能中的應用大容量電力電子技術屬于物理學中電子學方面的知識內容，所以作為高中生的我們在了解和掌握大容量電力電子技術應用時應注意以下幾點：第一，根據(jù)物理老師所講解的電子學知識，尤其是電壓、電流和電阻方面的原理性知識，然后在此基礎上找出大容量電力電子技術應用原理及相關公式，如電力系統(tǒng)運行中所產(chǎn)生的電壓一般都很高，不能直接傳輸?shù)狡渌秒娤到y(tǒng)中，需要根據(jù)相關公式來計算出可傳輸電壓，以保證電能傳輸安全的同時，降低電力系統(tǒng)能源消耗，所使用的相關公式有：電流I=電壓U/電阻R，電壓越高電力系統(tǒng)所損耗的電能越大，故要盡可能將高電壓轉換為低電壓，以節(jié)省電能。第二，應用過程中還要注意對功率的控制，盡可能降低無功率的浪費，因為電力系統(tǒng)運行中，會使用到大量的電能源，并且這些電能源在系統(tǒng)運行時會發(fā)生變化，如果不加以控制則會導致大量無用功率產(chǎn)生，浪費大量的電能源。因此，在電力系統(tǒng)中應用大容量電力電子技術時，要加強對變負荷電動機運轉速度的控制，通過對其運轉速度的調整來控制電能源使用，從而降低無用功率的產(chǎn)生，最終達到電力系統(tǒng)節(jié)能的目的[3]。2.2大容量電力電子技術在發(fā)電環(huán)節(jié)中的應用第一，應用于發(fā)電環(huán)節(jié)電場中，在電力生產(chǎn)電場中的應用主要是通過降低配送所產(chǎn)生的電能消耗，來降低發(fā)電環(huán)節(jié)的電能消耗，從兒提高電能生產(chǎn)效率；第二，電力的生產(chǎn)中會產(chǎn)生損耗，且相對于發(fā)電量，其損耗的電能不在少數(shù)，且在高低壓轉換的過程當中也會消耗一部分電能，所以為滿足電力生產(chǎn)節(jié)能要求，將大容量電力電子技術應用到高低壓轉換過程中，主要應用形式是通過風機和水泵變頻機來達到降低損耗電能的目的，最終提高轉換效率[4]。

3結語