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1傳統課程設計的不足

傳統“電力電子技術”課程設計題目很多，但內容上主要集中于電力半導體器件、整流、直流斬波、逆變和變頻變壓等幾個章節。以“單向半控橋式晶閘管整流電路的設計(純電阻負載)”課程設計題目為例，學生的課程設計內容僅完成整流電路理論概述、電路結構和特性介紹以及一次驗證型的實驗結果，創新能力得不到培養。“電力電子技術”實驗是弱電控制強電的實驗，平時開設的實驗基本上都是驗證型實驗，主電路結構都是以掛件形式開放著的，控制電路部分也是安置在面板上，學生很簡單地就能完成實驗指導書中的要求。而對于一些綜合型創新型實驗，弱電部分一般都是學生自行設計的，這就要求處理好強電和弱電的接口部分，而操作不當很容易使電路損壞。課程設計要求理論分析與實驗論證相結合，但對于電子信息專業學生，首次接觸這門強電類型的實驗，很難把實驗結果與書本理論知識聯系起來。如做整流電路實驗，學生一般不思考示波器上顯示的可控半波波形、直流電壓表讀數與控制相位之間的關系，從實驗中獲益不多。

2課程設計內容的制定和教學安排

電力電子技術應用主要包括電氣傳動、電力系統和開關電源三個領域。小容量開關電源設計與制作作為課程設計內容比較適合于電子信息工程專業學生。簡單的開關電源包括啟動電路、控制電路、驅動電路、輸出濾波、保護電路和變壓器等諸多部分。而且開關電源的設計種類也很多，設計成本不高。因此，我們將開關電源的設計作為綜合性的“電力電子技術”課程設計項目。我們對學生進行分組，分解項目任務，分配給他們不同任務要求。如有的學生負責電壓反饋型并聯Buck電路的設計，有的學生著重于主電路的設計和參數計算，有的學生要求側重于均流控制電路的設計，有的學生側重于驅動電路的設計等，這樣的分配有助于學生在較短的時間內完成課程設計任務。為完成課程設計任務，教師在課程教學安排上，可適當選擇一些案例進行講解，籍此為學生進行課程設計提供范例。案例可取自科研文獻或當前大學生電子設計競賽中開關電源的設計項目。例如，考慮節能項目中使用的綜合整流、逆變和直流斬波電路等，設計LED或LCD等的控制和驅動電路以及電動汽車逆變電路等。

3電路仿真與實驗結合

考慮到安全性和使用成本，“電力電子技術”課程設計中的實驗調試不可能自始至終都在實驗室中進行。解決的辦法是利用電路仿真軟件對所設計的電路進行仿真［4-5］。通過電路仿真能對所設計的電路進行驗證，降低實驗成本。在課程設計實驗調試階段，每個小組在基于某一仿真軟件構建的虛擬實驗平臺上進行電路仿真。學生仿真時分層次進行。如設計電壓模式單端反激Buck電路，該組學生利用仿真軟件對圖1所示的開環電路進行仿真分析，得出輸出電壓與占空比的關系，計算出電感電流連續條件下主電路元件參數。然后學生加入如圖2所示的電壓閉環控制，對圖1單端反激直流變換器負載或輸入電壓突然變化時進行仿真分析，通過調試控制參數獲得穩定的輸出電壓。學生查閱科研文獻后作進一步的仿真調試，如將輸入直流電源用整流電路代替、加入保護電路和用集成塊來實現電路仿真等。通過仿真與理論計算結果對照，可驗證電路或分析電路特性，或提出改進創新意見。在仿真結果和理論分析符合之后，才允許學生進行實驗。圖2電壓模式控制電路我院“電力電子技術”課程設計的實驗具體安排在實驗平臺上操作，該實驗平臺還可供學生做普通實驗和部分畢業設計實驗。開關電源主電路、整流電路和控制電路是分開安置在平臺面板上的，學生可根據不同類型開關電源連接相應主電路。我們要求小組所有學生能進行開環直流直流變換器的實驗調試，然后自行設計閉環控制電路進行實驗調試，以滿足不同的輸出要求。學生在進行課程設計時，我們要求能力較強的學生配置器件、制作電路板和搭建電路，然后進行焊接和調試。這部分的工作也可為今后進行畢業設計作進一步的準備。

本文作者:趙益波工作單位:南京信息工程大學