電力電子技術主要內容精選(九篇)
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第1篇：電力電子技術主要內容范文
1 教學現狀
電力電子技術是一門新興的應用于電力領域的電子技術，是利用電力電子器件（晶閘管、GTR、MOSFET等）對電能進行變換和控制的技術，廣泛應用于工業、交通運輸業、電力系統、家用電器中，是現代電氣專業不可缺少的一門課程，在培養該專業的人才中占有很重要的地位。近幾年家大力發展職業教育，目的是順應市場要求培養高素質技能型專門人才。如今大部分高職院校，在教學模式的選擇上，往往忽略學生及課程的特點，沿用本科院校的教學模式――以理論教學為主，實踐教學為輔，理論教學在先，實踐教學在后的教學模式，而這樣的教學模式對于高職院校中電力電子課程的學習造成了巨大的阻力。
1.1 課程理論知識復雜抽象
該門課程的主要內容包括：整流電路分析、逆變電路分析、直流斬波電路分析以及交流調壓調頻電路分析，每一章節中都會涉及大量的數量計算、波形及電路分析，例如，三相整理電路或交流調壓電路，涉及到的輸出波形復雜難懂讓學生很難理解和掌握；此外，大量的電路圖（正弦波同步觸發電路、鋸齒波同步觸發電路等）分析起來更是困難重重，長此以往導致學生們對該門課程產生了厭煩心理，最終放棄對電力電子的學習。
1.2 實驗設備陳舊，教學過程機械
電力電子實驗是在實驗臺上操作完成的，主要是一些驗證性的實驗，即首先對該電路進行理論分析，包括波形分析、數值計算等，然后要求學生按照操作步驟連接電路，調試過程最終檢驗實驗結果與理論分析是否相同。這樣的實驗教學機械呆板，學生無需過多思考，只要按照步驟操作就行，沒有拓展性與創造性，并且試驗設備年數已久，陳舊老化，導致實驗結果與理論分析偏差很大，不利于學生對于新知識的認知。
2 特點分析
基于上述存在的教學現狀，大部分的研究者會考慮在沿用原有的教學模式下，通過改變教學方法、教學內容、調整實驗課時等來提高電力電子技術的教學質量，但筆者認為，他們忽略了一個最重要的問題，即教學模式的選擇是否恰當。教學模式的選擇必須“因材施教”，這里的“材”包括兩方面，第一，授課對象即學生的特點；第二，所授課程――《電力電子技術》這門課程的特點，來采用恰當的教學模式。該文著重分析了高職院校學生的普遍特點及《電力電子技術》課程特征，為教學改革打下基礎。
2.1 高職院校學生的特點
在高考大軍中，高職院校的學生總體的成績較差，大部分的學生高考成績僅在300分左右。這一方面說明他們掌握的基礎知識確實薄弱，如果在大學階段，采用課堂授課為主的理論教學模式，高中階段所學知識難以支撐大學階段的學習。并且進一步說明高職院校的學生不擅長大篇幅的理論知識的學習，對于新事物的認知，如果采用理論授課的方式，不能引起學生的興趣，反而會讓學生產生厭煩心理。
但是高職院校的學生動手能力和實踐操作能力并不差，他們對未知領域有著一種探索的沖勁，對于新事物的認知總是希望通過自己的親手實踐，先有感性的認識再基于課程進行理性認知。在3年的教學實踐中，往往會出現這種現象，學生課堂上聽課一知半解，但課下卻興致勃勃的制作許多電子作品，學生們的反饋是喜歡動手實踐，而不喜歡枯燥的理論講解。
2.2 《電力電子技術》課程的特點
電力電子技術是一門理論知識和實際應用緊密結合的課程，理論知識抽象難懂，實踐應用性很強。主要內容包括電力電子器件、電力電子電路裝置及系統。電力電子器件主要包括晶閘管、GTR、MOSFET和IGBT；電力電子電路及系統包括整流電、逆變電路、直流斬波電路、交流調壓調頻電路等主電路以及各種控制、觸發、保護電路等。不論器件的應用還是電路的分析，都必須從實踐應用中得到鍛煉和純熟。由此可見電力電子技術重在應用，只學不用就仿佛紙上談兵，失去了該門課程的意義。
電力電子技術基于市場需求應運而生，隨著時代的發展而快速更新換代。如今IGBT的應用站住主導地位，是電力電子電路更加簡單，效率更高。電力電子技術是時代的產物，具有很強的時代性。
3 教學改革思考與探索
基于高職院校學生的特點及《電力電子技術》課程的特點，筆者對于該門課程的教學改革提出了以下幾個觀點。
3.1 強調對教學內容的整體認知，導入學習情境
如前所述高職院校學生的基礎知識薄弱，知識面狹窄，單就什么是電力電子技術、電力電子技術的應用領域等一些問題學生認知淺顯，并且課程中涉及大量的專有名詞及前沿知識，如不間斷電源、PWM調制等學生更是聞所未聞。對于這樣一門課程，在授課之初，必須安排足夠的課時讓學生對于課程內容有一個整體的認知。要求教師多搜集相關的圖片，視頻，制作形式多樣的多媒體課件、微課等，向學生充分展示電力電子技術在我們日常生活中的應用，比如變頻空調、變頻洗衣機、電風扇的無級調速、電源適配器等，拉近學生與電力電子技術的距離，激發學生的學習興趣。同時，及時向學生提供電力電子技術最新的發展動向，新技術新設備的研發應用，讓學生對電力電子技術有更高層次的認知，讓學生緊跟時代步伐，這樣更能充分調動學生的學習動力。
3.2 優化教學內容，調整教學重點
基于《電力電子技術》課程具有強時代性的特點，必須優化教學內容，調整教學重點。
將該課程教學重點由原來的普通晶閘管半控型器件及變流技術電路的原理分析調整為MOSFET、IGBT等全控型器件及功率模塊的應用，調整為以培養職業能力為本位的教學內容。
3.3 改革教學模式，遵循認知規律
《電力電子技術》一直沿用傳統的本科類院校的教學模式――先理論后實踐，而這并不適合高職院校的特殊情況，就電力電子技術的教學模式，筆者在實際的教學過程中進行了大膽的嘗試，即遵循學生的認知規律，先動手實踐進行感性認知，在理論分析進行理性認識，教學效果有一定的改善，教學效率有所提高。
3.4 巧用仿真軟件，豐富教學手段
觸發電路是電力電子技術課程中的非常重要的內容，不論整流技術、逆變技術還是交流調壓調頻技術等都會涉及到觸發電路的調試，觸發信號的正常與否關系到變流技術的成敗。但是如何更直觀深刻的認知觸發電路一直是教學過程中的難點。而Matlab仿真軟件的引入就能很輕松的解決上述問題，Matlab中Simulink/Sources庫中選擇pulse generator可方便實現對于觸發器的設置，觸發脈沖波形直觀明了，并且可根據需要調節元件參數，觀察脈沖信號的變化。使學生對問題的研究更加透徹深入。在實際教學中采用這種虛實結合的方法，不僅能豐富教學手段，更能提高教學效率和教學質量。
4 結語
當今我國大力發展職業教育，面向典型工作任務，以工作過程為導向是職業教育的教育理念。“中國制造2025”“工業4.0”時代的到來，使得電力電子技術的應用會越來越廣泛。因此我們要積極探索恰當的教學手段，設計以培養職業能力為本位的教學內容，提高電力電子技術的教學質量，培養高素質的技能型專門人才。
參考文獻
[1]李秀娟，劉偉.《電力電子技術》課程改革思考[J].電氣電子教學學報，2009（33）：30-31.
第2篇：電力電子技術主要內容范文
關鍵詞：MATLAB；電路；電力電子；電力系統
中圖分類號：TM1-4 文獻標識碼：A 文章編號：1007-9599 （2012） 16-0000-02
1 引言
MATLAB是多學科多工作平臺的大型科技應用軟件。它包含眾多的工具各異的工具箱，涉及領域包括：數字信號處理、通信技術、控制系統、神經網絡、模糊邏輯、數值統計、系統仿真和虛擬現實技術等[1]。
2 MATLAB在電氣工程及其自動化專業中的應用
電氣工程及其自動化專業的主要課程是自動控制原理、現代控制理論、電力電子技術、電力系統分析、電力拖動等等，這些課程理論性強，學生學習積極性差，且較難掌握。為了改善這些情況，可以利用MATLAB的Simulink工具對相應課程內容進行模擬仿真，通過這樣一個動態仿真來提高學生學習興趣。
1.1 MATLAB在控制系統中的建模與仿真
電氣工程及其自動化專業中與控制系統相關的課程，主要是《自動控制原理》和《現代控制理論》。《自動控制原理》中的自動控制系統的分析（時域法、頻域法等）和設計方法等，通過MATLAB的仿真，可以使學生了解有關自動控制系統的運行機理、控制器參數對系統性能的影響以及自動控制系統的各種分析和設計方法等。
在控制系統中，主要是應用Simulink系統仿真分析，以定性分析為主，闡述各環節（及各參數）對系統性能的影響與改進性能的途徑，下面舉例來說明，圖1.1.1所示為彈簧-質量-阻尼器機械位移系統。圖1.1.2為此動態系統的Simulink仿真模型，分析系統在外力F（t）的作用下的系統響應，即質量塊的位移x（t））。（其中質量塊質量m=5kg，阻尼器的阻尼系數f=0.5，彈簧的彈性系數K=5；并且質量塊的初始位移與初始速度均為0。）模擬仿真時，外力F（t）可由用戶自己定義，使用戶對系統在不同作用下的性能有更多的了解。圖1.1.3為外力F（t）選幅值為5的階躍輸入的仿真結果。1.2 MATLAB在電力電子技術中的建模與仿真
電力電子技術分為電力電子器件制造技術和變流技術兩個分支。《電力電子技術》現已成為電氣工程及其自動化專業不可缺少的一門專業基礎課，在培養該專業人才中占有重要地位。通過學習該課程，使得學生掌握電力電子器件的伏安特性以及整流，逆變，斬波，變頻，變相等變流技術，學生可以通過利用MATLAB對電力電子器件和變流技術模擬仿真分析，最終對這些內容有深刻的理解。
電力電子器件電力二極管、晶閘管、可關斷晶閘管等器件的應用中可以通過建立模型仿真更好的了解這些器件的特性，熟知器件特性后就可以很好的學習變流技術，下面舉例變流技術中的三相整流技術。例：建立三相橋式全控整流電路的仿真模型，給出三相橋式整流電路帶阻抗負載的仿真結果。參數要求：三相交流電壓源通過三個電壓為220V，50HZ，相位滯后120度的交流電壓源實現，觸發脈沖模塊頻率設為50HZ；R=1Ω，L=1mH。圖1.2.1為三相橋式全控整流電路仿真模型，圖1.2.2 觸發角為30度的波形圖。從波形圖得到仿真結果和理論分析結果一樣。
1.3 MATLAB在電力拖動系統中的建模與仿真
電力拖動系統是生產過程中，以電動機作為原動機來帶動生產機械，并按所給定的規律運動的電氣設備。電力拖動裝置由電動機及其自動控制裝置組成。自動控制裝置通過對電動機起動、制動的控制，對電動機轉速調節的控制，對電動機轉矩的控制以及對某些物理參量按一定規律變化的控制等，可實現對機械設備的自動化控制。因此，《電力拖動自動控制系統：運動控制系統》是電氣工程及其自動化專業的重要課程。主要內容包括閉環控制的直流調速，轉速、電流雙閉環直流調速調節器的設計，脈寬調制，交流調速等等，這些內容都可以通過MATLAB來仿真驗證，以提高學生學習的興趣。
串電阻直流調速舉例，仿真模型如圖1.3.1所示，設置各個器件參數并進行模擬仿真，最后雙擊示波器scope、scope1、scope2可以清晰的看到電動機轉速、電樞電流、勵磁電流的波形圖，這里就不再一一列舉。
1.4 MATLAB在電力系統分析中的建模與仿真
電力系統是由發電、變電、輸電、配電和用電等環節組成的電能生產、傳輸、分配和消費的系統。電力系統分析電力系統穩態運行分析、故障分析和暫態過程的分析。電力系統分析的基礎為電力系統潮流計算、短路故障計算和穩定計算。這些主要內容的分析都可以通過MATLAB中的simulink進行建模仿真或通過MATLAB語言輔助計算。
電力系統故障分析主要研究電力系統中發生故障（包括短路、斷線和非正常操作）時，故障電流、電壓及其在電力網中的分布。應用MATLAB可對其進行模擬仿真，以下舉例說明電力系統故障分析，仿真模型如圖1.4.1所示，三相短路元件可設置為在某一時刻單相接地故障，參數設定，進行模擬仿真，在示波器scope中可得到單相接地時三相電壓電流曲線。萬用表Multimeter元件中選擇故障點A、B、C電壓，示波器scope1得到故障相電壓的正序、負序、零序分量的幅值和相位；萬用表Multimeter元件中選擇故障點A、B、C電流，示波器scope1得到故障相電流的正序、負序、零序分量的幅值和相位。
1.5 MATLAB在其他典型系統中的應用
以上幾個小結簡單的介紹了MATLAB在電氣工程及其自動化專業的專業課程中的應用，實際中，工作人員一般是利用MATLAB進行一些準備建設的典型系統進行建模仿真后，獲得最佳參數，比如說，近年來，柔直流輸電技術在電力系統中的應用越來越重要。利用MATLAB建立合適的柔直流輸電和系統電網的模型，利用它來研究系統的動態特性，具有實時、準確、方便等多種優點；電力電子技術和運動控制聯合系統應用得特變廣泛，它涵蓋了電子電路、電機拖動、自動控制、微機原理等多學科領域，是綜合性、實踐性和應用性很強的研究對象。由于電力電子器件自身的開關非線性，給電路和系統的分析帶來一定的困難，一般常用波形分析和分段線性處理的方法來研究電力電子電路。MATLAB仿真軟件為電力電子技術和運動控制聯合系統的仿真分析提供了嶄新的方法與平臺。MATLAB還可對很多典型系統進行仿真，在這里就不作一一介紹。
3 小結
本文重點討論了MATLAB在電氣工程及其自動化專業中的應用。論述了MATLAB和Simulink在該專業的主要課程中的應用仿真。MATLAB既可以幫助從事相關領域的工作人員對所設計的電路進行計算機模擬與仿真計算，以優化參數與配置，又可以使得該專業的學生在學習相關課程時，通過模擬仿真一方面提高自己學習的積極性和興趣，另一方面又加深對所學知識的理解，使學生不僅學會知識還能理解各門課程的精髓以及在實際中的使用。
參考文獻：
第3篇：電力電子技術主要內容范文
【關鍵詞】電子技術 應用系統 發展歷程
隨著科學技術與社會經濟的迅速發展，世界快速地由原來的工業化社會想信息化社會轉型，信息化社會的發展，使得電子技術的發展也十分迅速，半導體取代了電子管是電子技術在發展過程中的一次具有跨越性的突進。當電力半導體器件出現以后，半導體器件更是得到了充分的發展，這樣的一個發展過程使得電子技術的應用領域廣泛起來，電子技術的應用從原來的弱電領域進入強電領域。
進入二十世紀后，電力器件不停地出現，使得電力電子技術逐漸將電子交流技術、控制技術以及電子技術三者結合起來，這樣一來，電子學又得到了進一步的發展。
在社會逐漸由工業化轉向信息化的漫長過程中，電子技術的發展也是日新月異。現今，電力電子技術的應用在我國的電氣工程領域主要體現在四個方面：即新能源發電、智能電網、電氣節能和電力牽引。因此，要想探究電子技術系統的發展歷程，必須從這四個方面入手。
1 新能源發電發展歷程。
當今社會，能源問題是全球面對的一個共同的危機。由于全球各國的煤儲量、石油儲量都在迅速地減少，生態平衡遭到了嚴重的破壞，環境污染日益嚴重，因此，新能源的應用已經迫在眉睫，世界各國對此十分重視。為了新能源的利用問題，世界各國各自啟動了各項能源計劃，表明新能源的利用已經迫在眉睫。
為了應對這種必然發展趨勢的需要，在近些年來我國各高校與電力電子和電力傳動相關的學科以上各級都開展了與新能源發電相關的電力電子應用技術的研究。可見新能源發電已經不可避免地成為我國乃至世界電力電子技術的主要的應用領域之一。
目前我國正處于一個技術急缺的時候，在電力電子技術應用方面體現為：二并網變換器主要來源于進口產品，我國對外來產品的普通運行經驗不夠，我國的國產產品仍然在費力的摸索中逐步前進。我國產品的主要問題表現為：裝備的可靠性差，產品的有關性能和功能還達不到要求，產品沒有統一的標準。雖然這樣，我國的電力電子技術的應用系統仍然的到了一定程度的發展。其表現如下：
首先，我國的電力電子技術應用系統開始向大容量發展。我國發電系統的單機容量已經用兆瓦來作單位，并且它在向更大的容量方向發展。其次，電力電子技術應用系統的高能性。這種特性主要通過電力電子技術在應用時所展現的高可靠性和高效率，還有電力電子技術為了適應電網所需求的低電壓穿越以及對電網進行的孤島保護等。
2 智能電網發展歷程。
智能電網也是近幾年來隨著我國電力電子技術的發展在電子行業興起的概念。在人們的潛意識里，基本上認為電力電子技術、傳感技術、新能源發電技術、通訊技術等是驅動“智能電網”的主要因素。事實上，電力電子技術是一門包括靈活輸電、新型儲能、傳感、先進的信息、控制等技術，它承載著大規模的可再生能源并網發電，以實現電網的安全、穩定、高效運行。
近些年來，世界各國對于智能電網的研究愈加重視，2008年，美國提出了智能電網計劃，企圖用智能電網對各種新能源進行入網管理，并在此基礎上全面地對能源進行分布式的管理，最終是美國創造出世界上高能源使用效率的記錄。同年10月，我國也針對智能電網正式地啟動了一個具有可行性的研究項目。并依據這一項目規劃出了一個“三步走”的戰略。所謂“三步走”戰略，即在2010年將我國的電網高級調度中心建成，在2020年將我國具有初步智能特征的數字化電網全面建成，在2030年使得我國具有自愈能力的智能電網得以真正建成。可以說，電力電子應用系統近些年來被廣泛運用與智能電網中。
3 電氣節能發展歷程。
變頻調速作為電氣節能的主要內容。它是解決我國節能規劃工程中電機系統節能的關鍵。我國政府對自2006啟動的節能規劃工程投入頗多，因此，節能這一舉措勢在必行。
變頻調速系統在運行過程中的主要依靠作為電機的電力電子變頻器驅動電源。隨著我國電子技術應用系統的不斷發展，我國的變頻調速技術也變得日趨成熟，在市場上有極大的發展空間，且其保質期延長了許多。目前，我國高壓電機系統中采用變頻調速技術的大約有20%，而低氣壓電機系統中采用此技術的大約占30%。可見，我國使用電力電子變頻器來驅動源的變頻調速系統在未來有著極大的發展空間。除此之外，變頻調速系統將會在未來繼續隨著電子技術應用系統的發展成為一個集成型、專用型的系統產品。它的特點即是將變頻器、電機以及其控制集于一體。
4 電力牽引發展歷程。
電力牽引對于我國的交通系統來說，有著越來越重要的作用。現在，由于國家及政府的大力支持，它正在迅速發展成為我國乃至世界交通的發展重點。
近幾年來，由于電力電子技術的發展，我國利用電力牽引技術制造出許多種類的電動汽車。而在電力牽引中，最關鍵的即是電力傳動與電力電子。可見，近些年來，電力電子技術應用系統的發展愈加成熟。
5 結語
通過上文的講述，電力電子技術應用系統在我國已逐漸發展起來，并廣泛地運用于工業領域，在此運用過程中，我國在工業領域方面的效益得到了有效地提高。可見，電力電子系統不僅在過去幾年里逐漸代替其他技術成為現階段我國高新技術系統中不可或缺的關鍵性的支撐設備。其發展歷程是一個曲折不斷前進的過程。隨著科學技術的發展，它將更加廣泛地運用于我國社會經濟、生活的各領域，并在未來的各領域中得到更好地發展。
參考文獻
[1]趙爭鳴.電力電子技術應用系統發展熱點綜述[J].變頻器世界，2010，01：41-43+52.
[2]趙爭鳴.電力電子技術應用系統的一些新發展[J].電力電子，2010，01：6-10.
[3]柳建峰.我國電力電子技術應用系統發展現狀探究[J].數字技術與應用，2013，05：230+232.
作者簡介
王建平（1973.10-），男，漢，本科學歷，北京廣播學院通信工程專業，職稱工程師。
第4篇：電力電子技術主要內容范文
關鍵詞：電力電子技術；仿真；教學模式；MATLAB；Simulink
作者簡介：龔建芳（1970-），女，上海人，上海電機學院電氣學院，副教授。（上海 200240）
基金項目：本文系2011年上海市重點課程電力電子技術建設項目（課題編號：2012SZDKC-08）的研究成果。
中圖分類號：G642.0 文獻標識碼：A 文章編號：1007-0079（2013）16-0063-03
“電力電子技術”是電氣工程及其自動化專業的專業基礎課程，[1]該課程的特點在于既有較強的理論性，又有較廣的工程背景；教學內容既多又比較抽象，并且相對于其他的課程，電力電子技術的內容更新較快。[2]課程的主要內容包括電力電子器件、電力電子電路及控制技術三大部分，學習難度較大，比如電力電子電路部分其變換器的電路拓撲形式多樣，并且在不同負載情況下變換器的工作特性和輸出波形也會發生相應改變。在課程教學過程中碰到學生對學習內容不容易理解、容易被本課程表面的繁雜所迷惑甚至感到無所適、總體感覺比較費力等問題時，采用普通的教學方法，形式單調，學生的學習積極性難以提高，很難達到良好的教學效果。
因此，在“電力電子技術”課程的教學過程中，將仿真軟件與課堂理論教學和實踐教學相結合，倡導一種基于仿真平臺的，理論與實踐并進，實物實驗與虛擬實驗技術手段相結合，課內和課外實驗并進的“電力電子技術”教學模式。其關鍵在于通過仿真電路和畫面顯示，讓學生能夠把各種電力電子變換器的工作原理、物理波形及數學關系等緊密聯系在一起，有效解決電力電子變換電路波形抽象、電路變換復雜等難點，[3]將電力電子技術教學、實驗及仿真有機結合起來。本文從理論教學和實驗教學兩個方面對此進行了探討。
一、仿真軟件的選擇
國內高校電類專業都已引入各種仿真軟件，如MATLAB、EWB、Protel、Saber、PISM及 PSpice等，[4]其中MATLAB、Saber、PISM及PSpice等是在電力電子領域使用較多的仿真軟件，并取得了一定成效。仿真軟件的選擇是根據筆者所在上海電機學院（以下簡稱“我校”）的實際情況來確定的。我校的“電力電子技術”課程是這樣設置的：普通班級共64學時，其中理論58學時、實驗6學時，而人才實驗創新實驗區試點班級設置的“電力電子技術”課程共64學時，其中理論48學時、實驗16學時。人才實驗創新實驗區試點班級的教學模式應以不刪減教學內容、不增加學時以及契合我校學生實際情況為前提，因此，仿真軟件必須具有易學易用、運算快速等特點，同時結合我校學生在學習高等數學時已經接觸到了MATLAB 軟件的情況，因此選用MATLAB軟件。MATLAB/Simulink中提供的SimPowerSystem模型庫，是進行電力電子系統仿真的理想工具，SimPowerSystem模型庫中包含了常用的電源模塊、電力電子器件模塊等。通過使用這些模塊可以搭接各種電路，能方便得到電路中的電流、電壓等各種波形，并能方便改變電路參數而得到不同的波形。
二、MATLAB/Simulink軟件在理論教學活動中的應用
利用MATLAB/Simulink軟件能夠非常容易地構建與實際相符合的教學場景。教師在教學中引入仿真軟件，在講授基本變流理論時，利用 MATLAB/ SIMLINK軟件構建電力電子電路進行仿真演示，電力電子變換與控制領域所遇到的多數典型開關電路均可建立仿真模型，通過對模型的仿真，可直觀展示各種參數變化對電路波形圖的影響以及數值計算，以便學生全面準確理解教學內容，可以為教學現場營造一種真實的電力電子電路工作場景，既具體又生動。除此以外，還可以利用軟件提供的參數設置功能，通過改變器件參數值，學生在學習的時候，可以先自己分析某種參數值條件下電路的工作情況和對應的波形圖，然后再在仿真模型中輸入相應的參數值，把自己分析的結果與仿真結果相對比。同時，在電路仿真時，可以模擬各種電力電子器件故障，如開路、短路或脈沖丟失等，能夠清晰地展示各種電力電子電路的工作過程，使學生能夠直觀、全面地掌握課程學習內容，同時將學習活動情境化、趣味化，這大大加深了學生對所學知識的理解，使學生能夠將隱性的理論知識轉化為顯性的技能。
在教學設計上，教學初期，剛剛講授電路變換時，學生初次接觸，實際的感觀并不多，對電路電壓、電流波形、管子的切換、工作原理等理解有些困難，需要構建一個與實際相符合的情境，并且學生對MATLAB仿真軟件的應用還不熟練，需要在課堂上現場建立仿真模型。以單相半控橋式整流電路為例，把電路圖投影到大屏幕上，教師首先要分析電路的組成和工作原理，然后再一步一步建立MATLAB單相半控橋式整流電路仿真模型，該電路的仿真過程可以分為建立仿真模型、設置模型參數和觀察仿真結果。
1.建立仿真模型
（1）建立一個仿真模型的新文件。從MATLAB窗口進入Simulink環境有三種方式，我們選擇其中一種：在MATLAB的菜單欄上點擊File，選擇 New，再在彈出菜單中選擇 Model，這時出現一個空白的仿真平臺，在這個平臺上可以繪制電路的仿真模型。
（2）提取電路元器件模塊。在仿真模型窗口的菜單上點擊圖標調出模型庫瀏覽器，找到Simulink/PowerSystem的模型窗口，在模型庫中提取所需的模塊放到仿真窗口。組成單相半控橋式整流電路的元器件有交流電源、晶閘管、二極管、脈沖發生器、RLC負載、示波器等。
（3）將電路元器件模塊按單相半控橋式整流電路原理圖連接起來組成仿真電路，如圖1所示。
2.設置模型參數
設置模型參數是保證仿真準確和順利進行的重要一步。有些參數由仿真任務決定，如電壓、電流等，有些參數是需要通過仿真來確定的。設置模型參數可以雙擊模塊圖標彈出參數設置對話框，然后按框中提示輸入，若有不清楚的地方可以借助help幫助。在本例中，參數設置交流電源、晶閘管、二極管、負載、脈沖等。以下以交流電源參數設置為例：雙擊交流電源模塊，彈出對話框，設置電壓為220V，頻率為50Hz，初始相位為0°。
3.觀察仿真結果
在模型開始仿真前還必須首先設置仿真參數。在菜單中選擇Simulation，在下拉菜單中選擇Simulation parameters，在彈出的對話框中設置的項目很多，主要有開始時間、終止時間、仿真類型等。
在參數設置完畢后即可以開始仿真。在菜單Simulation下選擇Start，立即開始仿真，若要中途停止仿真可以選擇Stop。
在仿真計算完成后即可以通過示波器來觀察仿真的結果。在需要觀察的點上放置示波器，雙擊示波器圖標，即彈出示波器窗口顯示輸出波形，同時在Display模塊可以看到輸出電壓的平均值。以下是不同負載時的仿真波形圖。
（1）Rd負載時的仿真波形。如圖2所示為控制角α=60°單相半控橋式整流電路電阻負載時二次側電壓、觸發脈沖、負載的電壓和電流及管子VT1兩端的電壓波形。
（2）Rd+Ld負載時的仿真波形。研究阻感性負載時電路工作情況，只需重新設置負載參數。再次啟動仿真，在單相半控整流電路中，阻感性負載時電路的二次側電壓、觸發脈沖、負載的電壓以及管子二端的電壓波形都同阻性負載時相同，如圖2所示。與阻性負載不同的是負載電流波形不同，阻性負載時負載電流波形為斷續的，而阻感負載時負載電流的波形為連續的。
（3）失控時的仿真。在研究單相半控橋式整流電路電阻電感負載時，當觸發脈沖丟失會發生失控現象，只需斷開一個觸發脈沖，再次啟動仿真，得到如圖3所示波形。
通過這樣一個過程，使學生在腦海里深深留下了電路的各點波形形狀，電壓波形為什么會變化，電壓波形變化同哪些參數有關？控制角與輸出電壓波形有著怎樣的對應關系？怎樣的情況下發生失控，失控時電路的工作情況又是如何？引導學生自然地進入單相半控橋式整流電路的知識學習。
在教學過程的中后期，學生已經熟悉MATLAB/Simulink軟件使用，就不必在課堂上現場建立電路的仿真模型。為了節約時間，把《電力電子技術》教材各個電路的仿真模型都事先建好備用，當講解到哪個電路時就可以運行這個模型，改變參數看電路仿真結果。
通過這樣一個環節，讓學生能夠把電力電子變換器的工作原理、物理波形及數學關系等緊密聯系在一起，從而全面掌握變換器的工作過程，為學生提供一種直接感性的學習方式，幫助學生更深刻地理解這門課程。
三、MATLAB/Simulink軟件在實驗教學活動中的應用
傳統本科電力電子技術實驗大都依托實驗平臺進行，實驗平臺的優點是安全、方便管理。但是依托實驗平臺進行的實驗基本都屬于演示性或驗證性實驗，硬件實驗條件很難覆蓋知識點的各個方面，動手能力提高較慢，同時，學生誤操作多、實驗裝置損壞較嚴重，而且出現問題不知道如何分析解決，只能等老師來解決[4]，其主要原因是學生對所學知識掌握不夠以及對實驗臺和操作缺少感性認識，直接導致誤操作，學生應掌握的知識和應具備的能力沒能落到實處。同時實驗基本上局限于對教材中部分理論的驗證，不能很好地與實際應用相聯系，這使得教學工作比工程實際滯后很多，不能充分實現技術應用型本科人才的培養目標，對于學生能力的培養和將來的就業很不利。
因此，我們在實踐教學中采用實物實驗與虛擬實驗技術手段相結合的模式，即先仿真實驗后實物實驗的雙實驗環節。在實驗教學環節上，依托實驗平臺進行，每章精選出1-2個實驗作為必做實驗教學內容，使學生通過做這些實驗，熟悉并掌握實驗設備及儀器儀表的使用方法，在掌握理論知識的基礎上進行實驗，各種電力電子器件的性能特性、各種應用電路的工作過程及技術指標也通過實驗得以驗證。同時，在現有條件的情況下，針對電力電子技術實驗中存在的問題，采用計算機模擬仿真的手段進行彌補，用MATLAB/ Simlink仿真軟件對電力電子電路進行測試，根據教學內容設計了相關的仿真實驗內容（10個課外實驗），教師在課內布置要完成的項目，每個項目給學生提出一個設計要求（如設計一個三相交流電到直流電的變換電路，給出這個直流電源的具體性能指標，如輸出電壓的變化范圍、電流大小、電壓紋波系數等等，要求自己選擇元器件，設計電路，并最終實現或仿真驗證），要求學生完成簡單的電路設計，實現所要求的電路功能，可以讓學生在課外利用仿真軟件自主完成。教師驗證結果，做到課內和課外實驗相結合，充分發揮學生的主體作用，培養自信，調動了學生學習的主動性、積極性和創造性。同時，通過對實際電路的仿真分析，可進一步提高學生對電路的認識分析和創新能力，彌補實物實驗的不足。
四、結束語
本文提出的基于MATLAB仿真平臺的“電力電子技術”教學模式，以MATLAB/Simulink仿真技術為工具，探究教學創新模式為手段，形成理論與實踐并進，實物實驗與虛擬實驗技術手段相結合，課內和課外實驗并進的教學模式，將電力電子技術教學、實驗及仿真有機結合起來，為課程的教與學提供了一種新的思路和模式。
該教學模式已在我校電氣學院人才培養模式實驗創新實驗區試點班級中應用，取得了較好的教學效果，學生在理論知識和實踐動手能力兩方面都得到很大提高，通過應用仿真軟件，還可以幫助學生學會使用計算機仿真軟件進行電路分析和研究，學生可以自己設計電力電子電路并加以驗證，為下一階段的課程設計和畢業設計打下基礎。也能充分發揮學生的創造性，進一步鍛煉了他們自主分析問題和解決問題的能力，提高了學生的知識轉化能力和實際動手能力。
參考文獻：
[1]丘東元，張波.基于仿真平臺的“電力電子技術”教學模式探討[J].電氣電子教學學報，2010，（4）：73-76.
[2]龔建芳.技術應用型本科《電力電子技術》課程教學改革與實踐探討[C].第七屆全國高等學校電氣工程及其自動化專業教學教改研討會會議論文集，2010.
第5篇：電力電子技術主要內容范文
關鍵詞：電子電力；系統集成；嵌入式系統設計方法
中圖分類號：F407文獻標識碼： A
隨著電力電子技術的飛速發展，大量學者在電力電子功率變換器的控制策略以及拓撲結構等方面的研究，具有較高的應用價值。但是，由于傳統的系統在設計上的滯后，嚴重阻礙了控制策略和拓撲結構在整體系統當中的應用，也導致一些復雜的、高性能的電力電子設備出現大量問題。電能的應用隨著電力電子技術的不斷改革而發生著重大的變化。電力電子集成技術關系著整個電子行業的發展，是電能被廣泛應用的重要前提條件。電力電子技術的相應改進，不僅實現了電子的應用系統，還使技術改革中的人力、物力以及財力最大限度的降低，促進了社會經濟效益的提升同時也使電力、能源以及工業生產中實現自動化。電力電子集成技術的發展，是電子領域的高技術、高質量、應用效果強大的結合產物。
一、電力電子系統集成
系統集成是指將已有的元器件及部件進行集合拼裝，組成一個整體的系統。系統集成屬于功能集成，難度性與集成度都相對偏低，在當今工程技術領域應用廣泛。但是系統集成的集成度偏低，無法較好地使其體積及重量減小、降低，且構造復雜，集成優勢無法明確體現。系統集成常用于大功率及結構復雜的電力系統。大量有實體設備的出現為機器的有機組裝提供了可能，通過合理的搭配組合能夠制造出成品的系統機器。面對電力電子中，可以選用過個電路設備以及相關的裝備進行系統的集成，使系統的整體性能得以更加完整。主要集成的是功能，使不同的功能集合一起發揮其強大的作用力，而相對技術與集成度與集成技術的要求較低。通過這種方式進行系統集成組合，與獨立系統進行比較會發現他的重量較高，體積較大，不能夠有效的發揮集成線路所具有的優勢。雖然對電力電子系統集成的需要越來越迫切，可是相對于微功率的超大規模集成電路而言，電力電子系統集成的研究任務更加艱巨。
電力電子系統有著自己獨有的特點：功率范圍極寬；一個系統（PSIP）的組成需要將功率器件與低壓控制、傳感器件的芯片集成在一起（PSOC）或將高功率器件和控制器件在同一襯底基板上組構成；功率無源元件的集成；功率系統集成的通信技術，電磁兼容和穩定性問題等。電力電子系統集成的方法有很多，本文基于嵌入式系統的電力電子系統集成方法的探討。
二、嵌入式系統國內外研究現狀
嵌入式系統以其獨有的系統設計方法，被廣泛運用到現代信息產業的各個領域。如：數字電視的推廣、電視機頂盒、手寫文字輸入以及語音撥號上網等。根據英國電機工程師協會對嵌入式系統的定義為：嵌入式系統為控制、監視或輔助設備、機器甚至工廠操作的裝置[1]，早在1993年，美國國防部糾集全美20多所頂級高校和研發部門實施的“RASSP”計劃[1]，其目的就是通過研究嵌入式系統的設計新方法來降低軍用芯片的設計周期和成本。在1998年在美國舉辦的世界嵌入式系統大會上提出的許多新技術成為引領世界信息產業發展的方向，在國內，嵌入式系統的應用時非常廣泛，但是在嵌入式系統的技術方法研究方面，只有中科院推出了“Hopen”嵌入式操作系統和兩三家國內研究院研究該領域。今年來隨著計算機技術以及大規模集成技術的發展，嵌入式系統將再次走在IT應用領域的前沿。
三、嵌入式系統與電力電子系統的內在聯系
嵌入式系統是以應用為中心，以計算機技術為基礎的，并能適應應用系統對功能、可靠性、成本、體積和功耗等嚴格要求的計算機系統[2]。一般可將嵌入式系統分為硬件和軟件兩大部分。如圖1(a),(b)所示：
圖1(a)所示為嵌入式系統模塊；圖1(b)所示為一個標準的電力電子模塊，兩個模塊對比可以看出來：電力電子模塊同樣具有嵌入式系統模塊的特點，也由硬件和和軟件兩大部分組成。而硬件部分的功率變換器通常采用單片機或者DSP作為控制核心，并加以相應的控制策略，再根據相應的負載變化，對輸入、輸出的電流和電壓進行有效控制。故我們可以認為，電力電子模塊是對電能進行變換的嵌入式系統[3]。隨著，SOC(System On Chip)的發展，將整個系統集成在一個芯片上面已經變為現實，這就使得整個系統變得更加輕巧、更加節能、可靠性能更強。這種發展的方向是與電力電子系統集成發展方向是相同的，所以我們可以用嵌入式系統的設計方法與理念應用到電力電子的系統集成上，這將對電力電子產業的發展起到很重要的推動作用[2]。
四、嵌入式系統設計方法
目前，許多國家為了能夠縮短產品的設計周期和成品，并提高產品的設計水平，都非常重視嵌入式系統設計方法的研究。但從當前的研究情況來看，研究的主要內容集中在設計自動化和計算機輔助設計等方面。從理論上來講可以將它們歸納為：系統描述、系統測評和樣機實現等。
針對傳統系統的設計方法所帶來的種種缺陷，根據Y-chart[3]抽象理論來描述的嵌入式系統分為三個不同領域如：行為、結構和物理實現。這種理論由行為概況來具體描述，逐步向結構層面進行描述，最后在結構層面張的物理構件實體，再通過上述循環、疊加最終實現具體的電路和系統。由此，出現了新的嵌入式系統設計方法，即：軟/硬件協同設計的方法。
該方法的研究是近年來的研究熱點。美國的普林斯頓大學等高等學府專門成立了研究小組來對該方法進行更深入的研究，DAC(Design Automation Conference)會議上有大量篇幅涉及該系統設計方法。具體設計流程如圖2所示：由圖2可以看出，軟/硬件協同設計的主要任務集中在以下幾個方面：
(1)系統行為描述：系統行為描述主要
是指用描述語言(如：System C語言)描述待設計系統的功能以及約束條件等，使得設計人員對系統有一個整體的認識并進行早期的可行性的驗證。此種方法避免了傳統的軟、硬件分開描述所帶來的缺陷。
(2)體系結構和軟硬件劃分：通過上述的系統行為描述語言建立的模型，根據系統在滿足成本、設計周期和功耗等方面的要求，進行體系結構的選定，并通過反復循環和迭代來實現軟、硬件的劃分。
(3)軟硬件協同模擬和驗證：這一步主要是在軟硬件在進行獨立的詳細設計之前，對系統進行的一種集成模擬測試。現階段較為成熟的方法是：低層次的模擬研究，如ISS(Instruction Set Simulator)模型以及軟件調試環境等。
對電力電子系統的設計也要完成這三個主要任務。伴隨著科學技術的飛速發展和交叉應用，電力電子系統集成在一個芯片上是其發展的必然趨勢和方向。但是，單純地追求系統集成會造成可測試性和可靠性的缺陷，而在電力電子系統集成的過程中引入先進的嵌入式軟、硬件協同設計的理念和方法，將會使得電力電子系統集成不僅是單獨的功能和物理的集成，而且是現代電子信息產業工程設計新的起航點。
五、嵌入式系統軟件實現的常見問題
1、余量問題
結合相關的要求，在硬件載體中加載和運行嵌入式系統軟件，需要留出的存儲余量和運行速度余量需要達到 20% 左右。嵌入式系統軟件往往有著較高的實時性要求，采用的運行方式往往是中斷或者周期的，那么所有實時任務都需要執行于有效周期內，這樣在進行系統操作和后臺處理時，利用留下的 20% 余量來進行，系統才可以更加安全地運行。如果實時任務的運行不能夠在當前周期內完成，那么就會降低系統性能，甚至在積累作用下，還會癱瘓系統。在存儲余量方面，對于存儲余量的實現，可以通過程序存儲器來實現，可以編譯、匯編和連接嵌入式軟件，對文件進行靜態分析和內存，統計軟件不同模塊對 ROM 的占用情況，這樣，總的 ROM 占用情況就可以有效得出來，為了達到余量要求，一般采用的方法是代碼優化。
2、運行速度余量
對于嵌入式系統來講，非常重要的一個方面就是運行速度余量。在監控實時任務執行周期的過程中，因為難以有效確定程序的最大執行路徑，那么系統有效狀態的軟件分支組合狀態也就無法確定了，這樣就無法確定程序的動態運行時間。為了對軟件的運行速度余量進行驗證，逆向的方法也可以采用。具體的做法是這樣的，人為在軟件每一個運行周期的起始位置進行 20% 運行周期時間的延時，然后對程序運行情況進行仿真，如果系統可以穩定地工作，那么我們就可以判斷系統的運行速度余量滿足相關的要求。需要特別注意的是，不能夠利用編譯器內的延時函數來實現延時，因為可能會有停止中斷的事情出現在編譯器延時函數的使用過程中，或者出現周期計數的問題，這樣都會影響到統計數據的正確性。
3、中斷的問題
嵌入式系統軟件及時響應外部事件，一般是通過中斷技術控制來實現的，并且在中斷服務程序中實現響應的處理功能。從實質上來講，中斷服務是將一個運行環境提供給了嵌入式系統，以便進行事件驅動，要想實現不同的功能，只需要通過中斷服務程序對相關的功能模塊進行調度即可。通過中斷控制，嵌入式系統可以更加靈活方便的應用。但是，也讓一些隱患留設于嵌入式系統軟件設計實現中，中斷的嵌套會增加軟件的結構層次，在設計軟件時，因為中斷的保護和恢復現場具有較高的要求，那么就需要將計算機的硬件特性充分納入考慮范圍，并且中斷系統公用變量的問題十分容易發生。如果有多個中斷源存在于嵌入式系統中，并且中斷服務程序與之互相對應，那么就需要充分注意不同中斷服務程序之間的公用變量。
結束語
電力電子系統集成涉及到許多共性的電力電子應用基礎理論和關鍵技術問題，是電工學科、信息學科、材料學科等多學科的高度交叉，是一個以電力電子技術為基礎的新學科增長點，代表著 21 世紀電力電子技術發展的方向，具有促進電力、能源、工業生產過程自動化產生革命性的變革的良好前景，開展電力電子系統集成的研究具有重要的學術和實用意義。
參考文獻
[1] 周正，童維勤.嵌入式系統應用程序移植的研究[J]. 微計算機信息. 2006(29)：133-134.
第6篇：電力電子技術主要內容范文
1.用戶電力技術簡介
用戶電力技術是美國N.G.Hingorani博士在1988年提出的概念：將大功率電力電子技術和配電自動化技術綜合，以用戶對電力可靠性和電能質量要求為依據，為用戶配置所需要的電力。通過用戶電力技術可使用戶供電可靠性達到不斷電；嚴格的電壓調整；低諧波電壓；沖擊和非線性負荷對終端電壓無影響。該技術的核心是能夠對供應的電力進行控制、變換,為用戶或負荷提供滿足電能質量指標及安全、經濟、可靠運行等要求的電能。完成這種控制與變換的關鍵是各具特色的電力電子器件及其控制電路。我國已研制出用于配電系統的靜止無功發生器DSTATCOM樣機。圖1是用于解決電壓驟降問題的動態電壓恢復器的基本工作原理圖,恢復器包含了配電系統靜止補償器,有源電力濾波,以及串聯電能質量控制器(DVR)等設備,它一般串聯在供電網和負荷之間,當供電網正常供電時,其逆變器側升壓變處在短路狀況,運行在低損耗旁路狀態,當供電網側發生電壓驟降或電壓驟升,動態電壓恢復器可以在一個周波內作出響應,在串聯回路中注入一個交流電壓對電壓進行補償,使補償后的電壓與電壓驟降或電壓驟升前相同。
2.用戶電力主要技術
2.1用戶配電系統的測試評估技術
該技術主要內容有:(1)網絡阻抗，各母線短路電流、短路容量計算;(2)各供電節點供電電壓質量限值，各用電負荷對供電系統干擾限值計算;(3)各供電節點供電電壓質量測試、各用電負荷對供電系統干擾的測試、供用電設備的電磁兼容、節電運行，安全運行的評估;(4)用戶電力技術問題及解決方案。通過以上評估找出用戶電力技術問題及其產生根源,并給出相應解決方案
2.2電能質量控制技術
該技術主要是基于電壓源或電流源逆變器,對配電系統的傳輸能力和供電質量進行連續、快速、精確的有效控制,使供電質量提高到一個全新水平的有效手段。常見電能質量控制技術如表1所示。
2.3固態開關技術
隨著配電容量增大,對開關的開斷能力提出了更高的要求,電壓驟降敏感用戶對開關快速切除短路電流的能力也提出了更高要求,現有的機械開關難以滿足上述要求。在這種背景下,固態斷路器因其卓越的電流關斷特性而備受關注。美國西屋公司已制造出13kV、600A、由GTO元件組成的固態開關,安裝在新澤西州的變電站中使用。GTO開斷時間可縮短到0.3ms,可以在電壓或電流的指定相位完成開斷,基本上可避免操作過電壓。這樣,由操作過電壓決定的電力設備絕緣水平可大幅度降低,由于操作引起的設備損壞也可以大大減少。現在,由固態開關構成的電容器組的配電系統“軟開關”也已問世。固態開關技術的進步將使配電系統的安全運行水平大大提高。
3.未來用戶電力技術的發展
3.1動態電能質量調節技術
動態電能質量調節技術指的是基于電壓源或電流源型逆變器,對配電系統的傳輸能力和供電質量等進行連續、快速、精確的有效控制,是使現有供電質量提高到一個全新水平的有效手段,也是電力工業實現市場化的必備支撐技術。其主要包括串聯式的用來補償電壓跌落、提高下游敏感負荷供電質量的有效串聯補償裝置DVR、不間斷電源(UPS)、并聯有源濾波器(APF)、DS—STATCOM和串并聯混合式的新的補償裝置系統DS—Unicon等。
3.2超導儲能及其能量變換技術
各種新能源的開發利用,大多需經電力電子裝置的變換使其非同步電能轉換成同步的三相交流電能以供使用。超導儲能(SMES)作為一種特殊新能源因其固有的諸多優點而引起廣泛研究。基于電力電子的能量變換技術在SMES中的應用成果,必將對其他新能源的利用產生重要的借鑒意義。SMES具有儲能密度大、轉換效率高、可四象限運行、吐量大、充放電速度快等諸多優點,非常適合參與電力系統的有功功率調節。尤其是在能源分布很不平衡的地區,發展用于調峰的中大規模SMES系統對提高我國供電質量和運行安全水平都將具有重大作用。
第7篇：電力電子技術主要內容范文
“汽車電子技術”課程開設在大學四年級上學期，為專業選修課程，2學分，共32學時。其中理論教學22學時，實踐教學10學時。根據電氣工程及其自動化專業的基礎課程和平臺課程設置，結合汽車電子技術的主要特點，“汽車電子技術”課程的理論教學可分為6個模塊，如圖1所示。在“汽車電子技術”課的理論教學環節中，
第一部分，先介紹汽車電子的基本概念，回顧汽車電子技術的發展歷史，通過實例分析介紹汽車電子對汽車安全與節能的影響，結合電氣工程及其自動化專業的相關知識，講述汽車電子與電力電子的關系。
第二部分，介紹汽車電子技術中常用的器件。包括光電、霍爾、電阻等各類傳感器，常用于汽車電子控制系統中的單片機選型及選用依據，汽車電子控制系統中所用的交直流電機、電磁閥等執行器件的工作原理和控制方法。
第三部分，在以上介紹的基礎上，著重介紹汽車變速器電控、ABS系統、動力轉向電控等汽車電子控制系統的設計方法，主要內容包括電控系統開發遵循的標準、硬件電路設計和軟件編程方法，特別強調目前汽車電子控制系統中所用的V流程開發模式。
第四部分，結合新能源汽車的熱點問題，充分發揮電氣工程及其自動化專業知識在電動汽車方面的運用。本門課與目前車輛工程專業所開設的“汽車電子技術”不同之處在于，省去了傳統以發動機作為主導的汽車動力系統控制部分，強化了電驅動系統的匹配與設計部分。該部分內容除了包含對于汽車動力系統設計方法和匹配規律的介紹外，還增加了對于電動汽車動力系統控制的一般方法介紹。
第五部分，介紹汽車電器系統，包括汽車儀表系統、燈光照明系統、電動門鎖系統、電動車窗、電動后視鏡、電動天窗、電動座椅、車載空調系統、車載音響系統、車載電視娛樂系統、車載無線通訊系統、電子導航與全球定位系統、智能交通系統和車載網絡系統等方面的內容。
第六部分是課程的最后部分，介紹汽車電子控制系統中可靠性的評價標準和一般的故障診斷方法。
以上六部分構成了我校電氣工程及其自動化專業“汽車電子技術”理論教學的主要內容。在“汽車電子技術”課程的實踐教學過程中，主要有實驗和課程設計兩種方式。實驗課作為學生在校內實現理論聯系實際的一種比較有效的手段，學生通過實驗能夠加深對課程理論知識的理解，并能夠培養一定的實踐能力。我校在電氣工程及其自動化專業“汽車電子技術”實驗課的設置上，主要分為5個部分，如圖2所示。課程設計是提高學生分析問題和解決問題能力的重要手段，它不但可以使學生加深對理論和實驗課程的理解，而且能夠使學生將所學的課程內容與相關課程綜合起來，提高了知識的應用能力。
“汽車電子技術”是一門實踐性很強的課程，課程設計主要結合我校電氣工程及其自動化專業平臺課的知識，以電動汽車控制系統作為設計目標，讓學生結合電力電子技術的相關知識進行設計。
二、“汽車電子技術”課程教學方法的改革
對于“汽車電子技術”課程來說，涉及到的汽車電子控制系統單靠語言描述是很難講清楚的，而通過傳統的板書教學方式，也很難清晰勾勒出汽車電子控制系統的原理和工作過程。因此本門課在授課方式上采用多媒體教學的方式，通過多媒體課件制作出的動畫及示意圖等來展示汽車電子控制系統的結構、組成及工作原理，使教學的內容直觀清晰，易于理解。在“汽車電子技術”課程的教學過程中，除了正常的多媒體課堂教學外，還采用了現場教學結合研究性教學的授課方法。現場教學即依托我校汽車電子驅動控制與系統集成教育部工程中心的實驗平臺，使學生到工程中心參觀現場演示，并試用工程中心開發的汽車電子產品實驗樣機。這些教學手段可以使學生對汽車電子的功能及開發有更直觀的認識。除此之外，教學內容中以汽車電子產品的項目開發作為主導。例如在“汽車電子控制系統的設計”這部分內容講授時，可自始至終以工程中心開發的汽車變速器控制單元作為對象，從汽車電子產品開發的前期調研、方案論證，到中間環節的樣機開發、功能驗證，再到最后環節的樣機標定、測試等進行全方位的介紹。通過這樣的講授，學生對汽車電子的感性知識加深，在理論學習中的目的就會變得明確，清楚地認識到需要掌握的主要內容。
三、“汽車電子技術”課程考核方式
為了有效地組織教學，突出“汽車電子技術”課程的實踐性，改革了這門課程的考核方式。我校其他專業課程的考核方式大部分是以平時成績占30%，期末卷面成績占70%的比例進行綜合評定。而由于“汽車電子技術”課程面向電氣工程及其自動化專業電力電子方向的本科生，選課人數基本維持在40～60人范圍內，這樣的人數規模便于授課教師進行小范圍內的專業指導，因此在考核方式上提出了平時成績、作業成績、實驗成績、課程設計與專業論文撰寫相結合評定的方式。與其他課程不同之處還在于，其他課程安排的課程設計都是最終給定一個獨立的成績，而作為專業選修課，本門課程的課程設計成績只是最終成績的其中一部分。
目前該門課程的考核采用平時成績占10%，作業成績占10%，實驗成績占10%，課程設計占30%，專業小論文占40%的比例權重進行成績的評定。這樣做的好處是，不但能夠充分發揮本門課理論與實踐緊密結合的特點，并且可以充分激發學生的學習興趣，培養學生的團隊合作精神。專業小論文作為考核的主要部分，在撰寫過程中，授課老師首先利用2學時的時間對學生進行科技論文撰寫的培訓，而后引導學生充分利用學校圖書館的資源，根據各自分配到的科技論文主題進行文獻的檢索；學生分成了3至4名成員一組，選擇關于汽車電子的主題項目，可建議主題為電動汽車整車控制器的設計、汽車防抱死ABS系統設計、汽車自動變速器控制系統設計等，學生也可以自己提出新的主題。給定主題一段時間以后，學生提交科技論文，并以學術會議的形式在課堂上進行交流，老師和其他同學可以自由根據報告者的內容提問，并提出意見和建議。該部分成績可以當場給出，這樣做的好處是激發學生的積極性，所給定的成績能夠實現主觀與客觀兼顧的效果，令所有同學信服。
四、結論
第8篇：電力電子技術主要內容范文
關鍵詞：電力系統自動化研究方向發展趨勢 新技術
變電站電力系統是把一些設備組裝起來，用以切斷或接通、改變或者調整電壓，在電力系統中，變電站是輸電和配電的集結點，變電站主要分為:升壓變電站，主網變電站，二次變電站，配電站。電力系統綜合自動化是基于科技發展和計算機網絡技術的出現而逐步形成的一個概念，是一個綜合發電廠、變電站、輸配網絡和用戶的集成概念，其概念研究和實現的主要目的就是如何更好地掌控和監視電力從出廠到供應的全過程，使輸配過程更有效和通暢。
1、電力系統自動化的研究方向
（1）智能保護與變電站綜合自動化 。對電力系統電保護的新原理進行了研究，將國內外最新的人工智能、模糊理論、綜合自動控制理論、自適應理論、網絡通信、微機新技術等應用于新型繼電保護裝置中，使得新型繼電保護裝置具有智能控制的特點，大大提高電力系統的安全水平。（2）電力市場理論與技術。基于我國目前的經濟發展狀況、電力市場發展的需要和電力工業技術經濟的具體情況，認真研究了電力市場的運營模式，深入探討并明確了運營流程中各步驟的具體規則；提出了適合我國現階段電力市場運營模式的期貨交易（年、月、日發電計劃）、轉運服務等模塊的具體數學模型和算法，緊緊圍繞當前我國模擬電力市場運營中亟待解決的理論問題。（3）電力系統實時仿真系統。對電力負荷動態特性監測、電力系統實時仿真建模等方面進行了研究，引進了加拿大teqsim公司生產的電力系統數字模擬實時仿真系統，建成了全國高校第一家具備混合實時仿真環境的實驗室。（4）電力系統運行人員培訓仿真系統。電力系統運行人員培訓仿真系統是針對我國電力企業職工崗位培訓的迫切要求，將計算機、網絡和多媒體技術的最新成果和傳統的電力系統分析理論相結合，利用專家系統、智能cai（計算機輔助教學）理論，進行電力系統知識教學、培訓的一種強有力手段。本系統設計新穎，并合理配置軟件資源分布，教、學員臺在軟件系統結構上耦合性很少，且系統硬件擴充簡單方便，因此學員臺理論上可無限擴充。 （5）配電網自動化。在中低壓網絡數字電子載波ndlc、配網的模型及高級應用軟件pas、地理信息與配網scada一體化方面取得了重大技術突破。（6）電力系統分析與控制 。對在線測量技術、實時相角測量、電力系統穩定控制理論與技術、小電流接地選線方法、電力系統振蕩機理及抑制方法、發電機跟蹤同期技術、非線性勵磁和調速控制、潮流計算的收斂性、電網調度自動化仿真、電力負荷預測方法、基于柔性數據收集與監控的電網故障診斷和恢復控制策略、電網故障診斷理論與技術等方面進行了研究。（7）人工智能在電力系統中的應用。結合電力工業發展的需要，開展了將專家系統、人工神經網絡、模糊邏輯以及進化理論應用到電力系統及其元件的運行分析、警報處理、故障診斷、規劃設計等方面的實用研究。（8）現代電力電子技術在電力系統中的應用。開展了電力電子裝置控制理論和控制算法、各種電力電子裝置在電力系統中的行為和作用、靈活交流輸電系統、直流輸電的微機控制技術、動態無功補償技術、有源電力濾波技術、大容量交流電機變頻調速技術和新型儲能技術等方面的研究 （9）電氣設備狀態監測與故障診斷技術。通過將傳感器技術、光纖技術、計算機技術、數字信號處理技術以及模式識別技術等結合起來，針對電氣設備絕緣監測方法和故障診斷的機理進行了詳細的基礎研究，開發了發電機、變壓器、開關設備、電容型設備和直流系統等主要電氣設備的監控系統，全面提高電氣設備和電力系統的安全運行水平。
2、電力系統自動化總的發展趨勢
1.1 當今電力系統的自動控制技術正趨向于:
①在控制策略上日益向最優化、適應化、智能化、協調化、區域化發展。②在設計分析上日益要求面對多機系統模型來處理問題。③在理論工具上越來越多地借助于現代控制理論。④在控制手段上日益增多了微機、電力電子器件和遠程通信的應用。⑤在研究人員的構成上益需要多“兵種”的聯合作戰。
1.2 整個電力系統自動化的發展則趨向于：
①由開環監測向閉環控制發展，例如從系統功率總加到AGC(自動發電控制)。②由高電壓等級向低電壓擴展，例如從EMS(能量管理系統)到DMS(配電管理系統)。③由單個元件向部分區域及全系統發展，例如SCADA(監測控制與數據采集)的發展和區域穩定控制的發展。④由單一功能向多功能、一體化發展，例如變電站綜合自動化的發展。⑤裝置性能向數字化、快速化、靈活化發展，例如繼電保護技術的演變。⑥追求的目標向最優化、協調化、智能化發展，例如勵磁控制、潮流控制。⑦由以提高運行的安全、經濟、效率為完成向管理、服務的自動化擴展，例如MIS(管理信息系統)在電力系統中的應用。
近20年來，隨著計算機技術、通信技術、控制技術的發展，現代電力系統已成為一個計算機(Computer)、控制(Control)、通信(Communication)和電力裝備及電力電子(Power System Equiqments and Power Electronics)的統一體，簡稱為“CCCP”。其內涵不斷深入，外延不斷擴展。電力系統自動化處理的信息量越來越大，考慮的因素越來越多，直接可觀可測的范圍越來越廣，能夠閉環控制的對象越來越豐富。
3、 具有變革性重要影響的三項新技術
3.1 電力系統的智能控制 電力系統的控制研究與應用在過去的40多年中大體上可分為三個階段:基于傳遞函數的單輸入、單輸出控制階段;線性最優控制、非線性控制及多機系統協調控制階段;智能控制階段。電力系統控制面臨的主要技術困難有:
①電力系統是一個具有強非線性的、變參數(包含多種隨機和不確定因素的、多種運行方式和故障方式并存)的動態大系統。②具有多目標尋優和在多種運行方式及故障方式下的魯棒性要求。③不僅需要本地不同控制器間協調，也需要異地不同控制器間協調控制。
智能控制是當今控制理論發展的新的階段，主要用來解決那些用傳統方法難以解決的復雜系統的控制問題;特別適于那些具有模型不確定性、具有強非線性、要求高度適應性的復雜系統。
智能控制在電力系統工程應用方面具有非常廣闊的前景，其具體應用有快關汽門的人工神經網絡適應控制，基于人工神經網絡的勵磁、電掣動、快關綜合控制系統結構，多機系統中的ASVG(新型靜止無功發生器)的自學習功能等。
3.2 FACTS和DFACTS
3.2.1 FACTS概念的提出 在電力系統的發展迫切需要先進的輸配電技術來提高電壓質量和系統穩定性的時候，一種改變傳統輸電能力的新技術――柔流輸電系統(FACTS)技術悄然興起。
所謂“柔流輸電系統”技術又稱“靈活交流輸電系統”技術簡稱FACTS，就是在輸電系統的重要部位，采用具有單獨或綜合功能的電力電子裝置，對輸電系統的主要參數(如電壓、相位差、電抗等)進行調整控制，使輸電更加可靠，具有更大的可控性和更高的效率。這是一種將電力電子技術、微機處理技術、控制技術等高新技術應用于高壓輸電系統，以提高系統可靠性、可控性、運行性能和電能質量，并可獲取大量節電效益的新型綜合技術。
3.2.2 FACTS的核心裝置之一――ASVC的研究現狀 各種FACTS裝置的共同特點是:基于大功率電力電子器件的快速開關作用和所組成逆變器的逆變作用。ASVC是包含了FACTS裝置的各種核心技術且結構比較簡單的一種新型靜止無功發生器。
ASVC由二相逆變器和并聯電容器構成，其輸出的三相交流電壓與所接電網的三相電壓同步。它不僅可校正穩態運行電壓，而且可以在故障后的恢復期間穩定電壓，因此對電網電壓的控制能力很強。與旋轉同步調相機相比，ASVC的調節范圍大，反應速度快，不會發生響應遲緩，沒有轉動設備的機械慣性、機械損耗和旋轉噪聲，并且因為ASVC是一種固態裝置，所以能響應網絡中的暫態也能響應穩態變化，因此其控制能力大大優于同步調相機。
3.2.3 DFACTS的研究態勢 隨著高科技產業和信息化的發展，電力用戶對供電質量和可靠性越來越敏感，電器設備的正常運行甚至使用壽命也與之越來越息息相關。可以說，信息時代對電能質量提出了越來越高的要求。
DFACTS是指應用于配電系統中的靈活交流技術，它是Hingorani于1988年針對配電網中供電質量提出的新概念。其主要內容是:對供電質量的各種問題采用綜合的解決辦法，在配電網和大量商業用戶的供電端使用新型電力電子控制器。
4、基于GPS統一時鐘的新一代EMS和動態安全監控系統
4.1 基于GPS統一時鐘的新一代EMS 目前應用的電力系統監測手段主要有側重于記錄電磁暫態過程的各種故障錄波儀和側重于系統穩態運行情況的監視控制與數據采集(SCADA)系統。前者記錄數據冗余，記錄時間較短，不同記錄儀之間缺乏通信，使得對于系統整體動態特性分析困難;后者數據刷新間隔較長，只能用于分析系統的穩態特性。兩者還具有一個共同的不足，即不同地點之間缺乏準確的共同時間標記，記錄數據只是局部有效，難以用于對全系統動態行為的分析。
4.2 基于GPS的新一代動態安全監控系統 基于GPS的新一代動態安全監控系統，是新動態安全監測系統與原有SCADA的結合。電力系統新一代動態安全監測系統，主要由同步定時系統，動態相量測量系統、通信系統和中央信號處理機四部分組成。采用GPS實現的同步相量測量技術和光纖通信技術，為相量控制提供了實現的條件。GPS技術與相量測量技術結合的產物――PMU(相量測量單元)設備，正逐步取代RTU設備實現電壓、電流相量測量(相角和幅值)。
第9篇：電力電子技術主要內容范文
【關鍵詞】發展；電力系統自動化；應用
1.電力系統自動化發展趨勢
1.1整個電力系統自動化的發展則趨向于
（1）由開環監測向閉環控制發展，例如從系統功率總加到AGC（自動發電控制）。
（2）由高電壓等級向低電壓擴展，例如從EMS（能量管理系統）到DMS（配電管理系統）。
（3）由單個元件向部分區域及全系統發展，例如SCADA（監測控制與數據采集）的發展和區域穩定控制的發展。
（4）由單一功能向多功能、一體化發展，例如變電站綜合自動化的發展。
（5）裝置性能向數字化、快速化、靈活化發展，例如繼電保護技術的演變。
（6）追求的目標向最優化、協調化、智能化發展，例如勵磁控制、潮流控制。
（7）由以提高運行的安全、經濟、效率為完成向管理、服務的自動化擴展，例如MIS（管理信息系統）在電力系統中的應用。
1.2當今電力系統的自動控制技術正趨向于
（1）在理論工具上越來越多地借助于現代控制理論。
（2）在控制手段上日益增多了微機、電力電子器件和遠程通信的應用。
（3）在研究人員的構成上益需要多“兵種”的聯合作戰。
（4）在控制策略上日益向最優化、適應化、智能化、協調化、區域化發展。
（5）在設計分析上日益要求面對多機系統模型來處理問題。
近20年來，隨著計算機技術、通信技術、控制技術的發展，現代電力系統已成為一個計算機（Computer）、控制（Control）、通信（Communication）和電力裝備及電力電子（Power System Equiqments and Power Electronics）的統一體，簡稱為“CCCP”。其內涵不斷深入，外延不斷擴展。電力系統自動化處理的信息量越來越大，考慮的因素越來越多，直接可觀可測的范圍越來越廣，能夠閉環控制的對象越來越豐富。
2.電力系統的變革技術
2.1 FACTS和DFACTS
2.1.1 FACTS的核心裝置之一——ASVC的研究現狀
各種FACTS裝置的共同特點是：基于大功率電力電子器件的快速開關作用和所組成逆變器的逆變作用。ASVC是包含了FACTS裝置的各種核心技術且結構比較簡單的一種新型靜止無功發生器。
ASVC由二相逆變器和并聯電容器構成，其輸出的三相交流電壓與所接電網的三相電壓同步。它不僅可校正穩態運行電壓，而且可以在故障后的恢復期間穩定電壓，因此對電網電壓的控制能力很強。與旋轉同步調相機相比，ASVC的調節范圍大，反應速度快，不會發生響應遲緩，沒有轉動設備的機械慣性、機械損耗和旋轉噪聲，并且因為ASVC是一種固態裝置，所以能響應網絡中的暫態也能響應穩態變化，因此其控制能力大大優于同步調相機。
2.1.2 FACTS概念的提出
在電力系統的發展迫切需要先進的輸配電技術來提高電壓質量和系統穩定性的時候，一種改變傳統輸電能力的新技術——柔流輸電系統（FACTS）技術悄然興起。
所謂“柔流輸電系統”技術又稱“靈活交流輸電系統”技術簡稱FACTS，就是在輸電系統的重要部位，采用具有單獨或綜合功能的電力電子裝置，對輸電系統的主要參數（如電壓、相位差、電抗等）進行調整控制，使輸電更加可靠，具有更大的可控性和更高的效率。這是一種將電力電子技術、微機處理技術、控制技術等高新技術應用于高壓輸電系統，以提高系統可靠性、可控性、運行性能和電能質量，并可獲取大量節電效益的新型綜合技術。
2.1.3 DFACTS的研究態勢
隨著高科技產業和信息化的發展，電力用戶對供電質量和可靠性越來越敏感，電器設備的正常運行甚至使用壽命也與之越來越息息相關。可以說，信息時代對電能質量提出了越來越高的要求。
DFACTS是指應用于配電系統中的靈活交流技術，它是Hingorani于1988年針對配電網中供電質量提出的新概念。其主要內容是：對供電質量的各種問題采用綜合的解決辦法，在配電網和大量商業用戶的供電端使用新型電力電子控制器。
2.2基于GPS統一時鐘的新一代EMS和動態安全監控系統
2.2.1基于GPS的新一代動態安全監控系統
基于GPS的新一代動態安全監控系統，是新動態安全監測系統與原有SCADA的結合。電力系統新一代動態安全監測系統，主要由同步定時系統，動態相量測量系統、通信系統和中央信號處理機四部分組成。采用GPS實現的同步相量測量技術和光纖通信技術，為相量控制提供了實現的條件。GPS技術與相量測量技術結合的產物——PMU（相量測量單元）設備，正逐步取代RTU設備實現電壓、電流相量測量（相角和幅值）。
2.2.2基于GPS統一時鐘的新一代EMS
目前應用的電力系統監測手段主要有側重于記錄電磁暫態過程的各種故障錄波儀和側重于系統穩態運行情況的監視控制與數據采集（SCADA）系統。前者記錄數據冗余，記錄時間較短，不同記錄儀之間缺乏通信，使得對于系統整體動態特性分析困難；后者數據刷新間隔較長，只能用于分析系統的穩態特性。兩者還具有一個共同的不足，即不同地點之間缺乏準確的共同時間標記，記錄數據只是局部有效，難以用于對全系統動態行為的分析。 電力系統調度監測從穩態/準穩態監測向動態監測發展是必然趨勢。GPS技術和相量測量技術的結合標志著電力系統動態安全監測和實時控制時代的來臨。
2.3電力系統的智能控制
電力系統的控制研究與應用在過去的40多年中大體上可分為三個階段：基于傳遞函數的單輸入、單輸出控制階段；線性最優控制、非線性控制及多機系統協調控制階段；智能控制階段。電力系統控制面臨的主要技術困難有：
（1）不僅需要本地不同控制器間協調，也需要異地不同控制器間協調控制。
（2）電力系統是一個具有強非線性的、變參數（包含多種隨機和不確定因素的、多種運行方式和故障方式并存）的動態大系統。
（3）具有多目標尋優和在多種運行方式及故障方式下的魯棒性要求。
智能控制是當今控制理論發展的新的階段，主要用來解決那些用傳統方法難以解決的復雜系統的控制問題；特別適于那些具有模型不確定性、具有強非線性、要求高度適應性的復雜系統。
