罗如山，陈金鹏，刘 美，王 涛

（广东石油化工学院，广东茂名 525000）

结合石化特色的《电力电子技术》课程模块教学研究

罗如山，陈金鹏，刘 美，王 涛

（广东石油化工学院，广东茂名 525000）

通过结合学校的石化特色，以培养卓越工程师为目标，提出了“电力电子技术”课程模块化的教学改革探索，介绍了在课程模块化教学中进行教学改革的主要内容和实验方法以及要实现的教学改革目标。

石化特色；模块教学；电力电子技术

广东石油化工学院（以下简称我校）是华南地区唯一一所具有石化特色的高等院校，也是广东省和“中石油”、“中石化”及“中海油”三大石化企业共同建设的普通本科高等院校。我校电气工程及其自动化专业作为学校首批参与教育部卓越工程师培养试点专业，注重结合石化特色，面向石化行业培养专业技术人才。针对石化企业对学生基础知识和专业能力的需求，通过教学改革对教学内容及实验方法进行调整，结合石化特色制定企业“卓越工程师”培养目标，建立有石化特色的专业人才培养机制。

“电力电子技术”课程是“电气工程及其自动化”专业的重要专业课程，也是在石化企业中实用性很强的课程，在生产的很多环节都有相关的设备。传统电力电子技术课程的教学偏重于学习理论知识，对实训部分往往重视不够，存在与理论教学严重脱节的现象，特别对于应用型本科院校的学生，学习起来特别困难，这样不利于教学目标的完成及应用型人才的培养。“电力电子技术”课程是一门多学科结合的课程，涉及电子技术、电力技术、控制技术等多门学科，因此除了要求学生基础扎实，而且要具备较强实践能力。因此，如何最大限度地激发学生的学习兴趣，使学生更好地掌握课程内容，培养学生的工程实践能力和专业能力，是一个值得深入研究的课题。

模块化教学有着传统教学无法拥有的优势。首先，模块化教学可以压缩课程基础理论讲解时间，降低学生学习难度，同时能有更多的时间进行实践环节，提高了教学和学习效率。其次，模块课程教学内容相对独立，可以提高实验室的设备利用率，缩短任课教师与实验室工作人员的工作时间。最后，由于生产设备相关的专业知识可以直接和模块课程配套，学校可以聘请相关企业工程师进行辅助教学，使得模块课程教学有较强的针对性与紧密性。

1 模块教学划分

电力电子技术课程教学内容包括：①电力电子器件的特性和使用方法；②各种电力电子电路的结构及工作原理，这部分是课程教学的主体部分，包括4种不同的电路；③各种电力电子装置的控制技术。模块化教学的应用主要用于第二部分，也就是对应于4种不同的电力电子电路，结合企业生产的电力电子设备进行教学。其中AC/DC变换电路对应于企业生产中的整流器，AC/AC变换电路对应于调压器以及周波变流器，DC/DC变换电路对应于各种直流电源，最后DC/AC变换电路对应于变频器及逆变器。通过以上模块的划分，每个模块的教学内容都能对应上相应的企业生产设备，如果条件允许，还可以让学生到生产现场进行实地参观与学习。

2 模块教学内容

为完成模块化教学目标，对应课程教学内容结合企业生产设备分4个模块内容进行介绍。

2.1 AC/DC变换电路模块

AC/DC变换电路也被称为整流电路，其电路功能是把交流电转换为直流电。整流电路普遍采用电力二极管和晶闸管（可控硅）组成，可以分为不可控整流和可控整流两大类。不可控整流电路主要由电力二极管组成，经过整流电路之后的电压是一种含有直流成分和交流成分的混合形式，可以在其后接入滤波电路进行过滤，滤波电路通常接在主电路与负载之间，以平波电抗器的形式过滤除脉动直流电流中的交流成分，从而得到平稳的直流电流。由于不可控整流电路的输出电压无法调整，在很多场合需要采用可控整流电路。可控整流电路由隔离变压器、主电路、滤波电路以及控制电路等组成。变压器除了变压作用，还有隔离作用。整流电路在石化企业生产中直流电机的速度调节、同步发电机的励磁调节、电解电镀等领域得到广泛应用。

2.2 AC/AC变换电路模块

AC/AC变换电路也被称为交流电力控制电路，是对交流电的电压进行控制的电路。根据交流电中三要素的控制对象，可以分为调压电路，变频电路以及交流控制电路，一般是采用晶闸管作为开关器件。交流调压电路是在每半个周波内通过对晶闸管开通相位的控制，调节输出电压有效值的电路，与使用变压器进行调压相比，交流调压电路控制方便，调节速度快，装置的重量轻、体积小，消耗材料也少。交流调功电路是以交流电的工作周期为基本单位控制晶闸管的通断，通过改变导通周期时间和断开周期时间的比值，调节输出功率平均值的电路。交流电力电子开关则根据串入电路中需要接通或断开电路的晶闸管，起代替普通开关的作用。

在石化企业应用中包括电压控制（如加热控制和灯光控制）、异步电动机软起动、异步电动机调速、供用电系统对无功功率的连续调节以及在高压小电流或低压大电流直流电源中，用于调节变压器一次电压。

2.3 DC/DC变换电路模块

DC/DC变换电路也被称为直流斩波电路，其功能是将直流电压变为另一固定电压或可调电压的直流电。一般来说，直流斩波电路的实现都要使用全控型器件。直流斩波电路的工作方式有两种，一是脉宽调制方式（PWM），频率不变，改变开关每次导通的时间；二是频率调制方式（PFM），导通时间不变，改变频率。常用电路包括：①降压斩波电路，输出平均电压小于输入电压；②升压斩波电路，输出平均电压大于输入电压，输出电压与输入电压极性相同；③升降压斩波电路，其输出平均电压大于或小于输入电压。

在石化企业中，用直流斩波电路代替其他直流电路可节约电能20%～30%，直流斩波器不仅作为开关电源提供直流稳压电源，同时还能有效抑制电网侧谐波电流。

2.4 DC/AC变换电路模块

DC/AC变换电路又被称为逆变电路，其功能把直流电变成交流电，在工业中得到广泛应用。根据交流侧所接的对象不同，逆变电路分为两种电路。当交流侧接在电网上，即交流侧接有电源时，称为有源逆变；当交流侧直接和负载链接时，称为无源逆变。其中前者主要使用晶闸管，而后者常使用全控型电力电子器件。

逆变电路的在石化企业应用非常广泛，石化企业生产中大部分交流电源来自电网，但随着石化生产工艺需求的提高，相当多的石化电气设备对电源质量有更高要求，电网提供的交流电源很多技术指标达不到要求，被使用电力电子器件组成的逆变电路所取代。在已有的储能电源中，蓄电池只能存储直流电能，当需要向交流负载供电时，就需要逆变电路把直流电能变成交流电能。另外，石化企业交流电机变频器、不间断电源、感应加热电源等电力电子电路的核心部分都是逆变电路。

3 模块教学实验

电力电子技术具有很强的实践性，目前实验环节学时一般较少，为了弥补实验课时较少以及实验室设备的不足，可以把学生带到企业实习。此外，在进行实验之前充分利用计算机仿真软件进行仿真实验，提高实验教学质量。学生可以选择在实验室或企业中完成课程实验。教学过程中，坚持提供学生专业能力培养的原则，可以打破班级原有人员分布，以学习模块内容为分组依据，将学生分为不同小组，配合的不同模块性能要求完成实验内容，从学校实验室实践向企业的工程实践逐步过度。这样确定的模块化课程知识培养架构，不但引入新型教学方法和教学设备，而且可以改变课程学习地点与考核方式，从而使学生全面掌握课程内容与了解企业需求。

4 结束语

通过课程模块化教学改革，激发学生的学习兴趣与热情，学生理论基础扎实，除掌握电力电子技术课程知识本身，而且扩大工程思维和视野，认识企业的最新电气设备与研究成果。通过培养创新意识，对其他课程的学习以及就业有显著的帮助，使学生真正掌握由理论到模块的系统化专业知识，工程实践能力得到训练和提高，更好的适应社会的需求。

[1] 罗媚媚，基于“1411”知识模块的电力电子技术课程教学改革探索[J]中国现代教育装备，2016，（5）.

[2] 鲁明丽，基于卓越计划的“电力电子技术”课程教学改革探索[J]中国电力教育，2014，（2）.

[3] 王立华，大学生电子设计竞赛电源类赛题分析[J]实验科学与技术，2013，（2）.

Teaching Research on the Course Module of “Power Electronics Technology” with Petrochemical Characteristics

Luo Ru-shan，Chen Jin-peng，Liu Mei，Wang Tao

By combining the characteristics of petrochemicals in schools and aiming at cultivating excellent engineers，this paper puts forward the modularized teaching reform of “Power Electronics Technology”，introduces the main contents and methods of teaching reform in the course of modularization teaching，Of the teaching reform goals.

petrochemical specialty module teaching power electronics technology

TM1-4；G642

A

1003–6490（2016）10–0082–02

2016–10–06

广东石油化工学院教育教学研究和改革项目（643049），茂名市石油化工自动化工程技术研究中心（660016）。

罗如山（1980—），男，广东廉江人，讲师，主要研究方向为电机与电器，电力电子技术。