电力电子技术中的应用6篇

（一）

一、电力电子技术传统教学法与逆向教学法比较

传统教学中，教师往往花大量时间先把理论体系灌输给学生，然后才在最后篇幅结合工程实际应用做简要介绍，且经常由于课时紧张，应用部分甚至会一语带过。这造成许多学生错误地认为这是一门难以理解且不实用的课程，从而很难激发起学习的动力。传统教学中，即使实验环节，在时间和条件均有限的条件下，也都是以验证理论为目标的。也就是说，传统教学中不管是课程的讲授还是实验的操作，仍然仅仅把理论知识的学习作为主要的目标。逆向教学法和传统的教学法不同，它不是由因到果的推导，而是由果到因的回溯。在这样的教学活动中，老师起到的更多是引导作用，学生能够变被动地接受为主动地学习。逆向教学法在教给学生新知识的同时还培养了学生分析解决问题的能力，理论结合实践的能力，尤其是创新的能力，而这些能力的培养能更好的帮助他们就业后快速适应工作岗位，将知识转化为生产力。

二、电力电子技术中逆向教学法的具体应用

2.1逆向教学法的可行性

采用逆向教学法，我们可以将实践与理论结合。首先，依照学生的具体情况，选择能够与理论融合，又集趣味、实用和扩展性于一体的有代表性的电子产品或电路为实验对象，让学生积极动手，借助实验中出现的现象及得到的结果，先获取初步的感性认识，并要求学生对实验时遇到的问题及疑惑的现象做好记录。然后，任课教师再对实验涉及的产品或者电路的原理进行讲授，重点对相关的现象和问题做出针对性地分析及解答。最后，再让学生以实验的方式获得深入研究探讨的机会，让他们好奇心得到满足的同时，也让他们的学习能力被激发出来。从高等教育心理学的角度剖析，在实验过程中，学生耳到、眼到、心到、手到，其所获得的感官印象要比单纯的课堂理论教学来得更深刻和持久。电力电子技术课程主要包括电力电子器件、电力电子变换电路、PWM控制技术、软开关技术等教学内容，其中相当一部分的理论都很方便结合一些实例，实现用实验的方式直观形象地展示电路的功能及特性。

2.2逆向教学法的应用体会

通过实践来学习，借助应用来成长。学生知识的获取，仅仅靠教师自顾自滔滔不绝地讲解，是远远不够的。比如：面对一台电脑，打开机箱盖板，取出机箱电源，然后直接就实物开始剖析。又比如：上课前交代学生自带小型手机充电器，做为课堂上分析讲解的对象。在这些过程中，教师再将整流、滤波、稳压、PWM、DC\DC变换等概念引入其中，一定会让学生觉得电力电子技术的课堂内容不再是天书般难以接受。这样的课程会带给学生很大的启发，使得学生把他们熟悉的诸如电磁炉、空调、电梯等等电力电子相关设备和他们所学的知识紧密联系起来。这样，首先实现借助这样的方式激发起学生的求知欲，而接下来的工作就显得更加重要，教师需要抓住这个有利的时机，将课程内容引导到相关理论分析中去，并让大家形成这样一个共识，那就是理论分析是为了解决实际应用中的问题。理论分析在这种情况下成为必须，是因为实际工程设计需要理论分析，而不是学好理论分析就可以进入工程设计，这两者是有本质区别的。适度的理论分析，可以让学生进一步理解实际器件的工作原理。但这还仅仅是开端，接下来就该进入更深层次的学习，教师应就产品本身的性能优劣，设计缺陷，改进思路与学生一起做深入探讨。因为我们不是要把学生培养成电子产品流水线上的操作工，而是需要他们成为一个具有创新能力的电气电子工程师。这就要求学生不但具有工程设计的基础知识，更需要有深厚的理论分析能力。“理论来源于实践，同时也指导实践”，要让学生深刻认识到系统的掌握这门课程的理论知识是认识并改进甚至发明相关产品的前提条件。

三、结束语

教学实践证明，在某些章节中采取逆向教学法，理论讲解时学生接受快、印象深，课堂气氛活跃，课程教学事半功倍。当然，并非电力电子技术课程的全部内容均适合逆向教学法。授课教师可以根据实际情况适当筛选，或采用其他教学法，如启发教学法、类比教学法等。逆向教学法让教师摆脱了旧有的教学方式，开始更深层次的考虑教与学的问题。不过，逆向教学法要求教学时间充足，教师综合能力较强，学生基础知识扎实等。当然，最好的教学方法，应该是根据所授课程的内容、要求，比照学生的专业、素质等特点，筛选出最适宜的方法，再进行综合归纳，形成最佳的方案。这就需要广大一线教师的深入实践，努力钻研。

作者：陈赟 单位：武汉科技大学信息科学与工程学院

（二）

一、新能源发电

随着我国社会经济的快速发展，社会的生产以及人们的日常生活中对电的需求急剧升高，我国人多地广，但是煤油等不可再生资源却非常少，目前我国已经出现严重的能源危机，同时环境污染问题也应引起我们的高度重视。新能源的开发是我们目前亟待解决的问题。近年来，我国正在努力研发一些可重复的绿色发电装置，像风力、水力、太阳能等，这些自然新能源在应用的过程中，最大的问题是能源供给的不确定性，这会导致发电机随天气的变化而转速不恒定。大功率电力电子变化器是解决这些问题的关键设备。

二、电气牵引中大功率电力电子技术的应用

随电力电子技术的不断发展，燃机驱动机均在向以大功率电力电子变频技术的电力驱动系统发展。电气牵引的基本原理主要是依靠电力系统提供电源，利用电力电子变频器以及降压器处理将变电所的电流转变为变流电源，从而为轨道列车、舰船、汽车等运行提供动力。目前这种电气牵引技术已经被广泛应用于人们的日常生活中，但是在列车、汽车等机车运行时会产生一种信号波，干扰乘客的通信质量，对电力系统也会产生一些影响。同时这种大功率电力电子变频器通常都需要单独配置供电系统，导致投资成本较高。

三、定质电力技术

定质电力技术实际上是一种电力供应技术，主要目的是控制电能质量，满足用户的特定要求，主要实现途径是先进的控制技术以及大功率电力电子技术。随着社会经济的快速发展，社会生产及人们日常生活中对电能的需求量以及质量都大大提高，比如现代企业生产中，计算机技术网络信息系统的应用，加工工具的精密要求、变频调速机器人以及驱动器，自动生产线以及可编程控制器等设备对电路变化的敏感度较高，只要供电质量出现一点小小的波动都有可能影响产品质量，造成严重的经济损失。因此很多企业用户都自己安装了UPS（不间断电源）装置来确保供电质量，这种解决措施需要付出的代价就是增加投资成本，这是治标不治本的办法。想要彻底解决优质供电问题的关键是供电部门。定质电力技术就是供电部门协调好供电质量的主要措施，目前已经研发出了静止无功发生器装置来快速调节电压，通过变压器、可关断晶闸管(GTO)、储能电路、双极性绝缘门极三极管(IG)变换电路等设备来抑制电压闪变，吸收和发生生电网的无功功率进而提高配电网无功调节质量。同时在电网故障时，固态开关可与静止无功发生器配合可保持电压恒定。

四、大功率电力电子在智能电网的应用

智能电网是近年来的热门话题，主要是以高速双向通信互联网为基础，利用先进的管理体系结合现代化先进的传感技术、测量技术以及控制技术，实现电网的智能化，确保电网系统的安全、可靠、经济、高效运行。目前我国的电网智能化仍处于发展阶段，智能化程度与世界上一些发达国家相比仍存在一定的差距，但是以大功率电力电子技术为核心技术的智能化趋势已经得到人们的广泛认可。比如说现在的智能电表，供电企业可以对每个用户安装智能电表，通过设备动态追踪用户的用电情况，进而为用户提供更加多样化与人性化的服务。相信随着电力电子技术的不断发展与进步，电网的智能化程度会越来越高。

五、结语

大功率电力电子技术的发展与应用为我国的电力系统迎来了新的发展格局，为人们提供更优质的服务，但目前我国的大功率器件以及装置仍然相对落后，未来应积极研发出更加经济、性能更好的电力电子器件以及装置。

作者：李子辉 单位：廊坊市技师学院

（三）

一、智能电网对电力电子技术的需求

1.1保证设务可靠安装，满足电网安全要求

如今，电力电子技术的发展可谓有了很好的发展，但是其现骨干的评估体系还没有得到很好白勺完善和大规模的应用。在智能电网中，如何评价其电力电子装备的运行的实用性，以及估算其对社会的价值有多少等，这些都是需要面对的问题。在智能电网中，安全的运宁研口安全的运用电力电子技术对于智能电网的建设有着重要的影响，同时是一个非常重要的研究i裂题。在我国的电力实业中，部分电网的构架结构还是相对薄弱，在很多地方，都存在着输配电不足的问题，这类问题需要得到及时的改善，所以电力企业需要不断加强自身电网构架的建设，同时要大力开发灵舌的交流输电装置。随着社会经济的不断发展，对电力的需求量也随之上勤口，大电网的建设也是我国电力实业发展的目标和方向同时也意味着未来的电网结构会朝着越来越复杂的方向发展。在我国由于频发自然灾害，制侯灾害、地质灾害等都会对电网的安全有着巨大不利的影响。所以，电力实业需要利用先进的装置来调配电力系统，从而上勤口电网的构架，避免电网故障不断的扩展，同时上勤口电网的抗故障能力和故障恢复能力。

1.2满足市场的电力需求，不断改善电能的质量问题

随着社会工业水平的不断提高，对电能的质量问题的标准也越来越高，川门也逐渐重视这个问题。据统计表明，在美国，因为电育濒量问题而导致的直接绍剂员失就高达千亿美元。所以利用先进的电力电子技术对其进牙犯夕善是十分必要的，要不鳅勺对电能资源及其质量进行洲七，从而使电网白镇俞配电率提侄]l提高，这也是对先进电力电子技术白榷夔要需求

1.3将资源进行优化配置，使环境也得到不断优化

要使我国的资源得到合理的配置洲七，需要提高可再生能源的使用率。光育矫口风能作为主要的可再生能源，主要分布在我国的西北部还有翻暗随区，分布的不剥寺别密集，而且不太稳定，根据这个清况，这需要建立一个更加安全稳定的电力系统，建立完善的智能电网系统，从而保证资源能够澎于大规模的开发并能够澎于远距离输送，并且能够将能源和电网融合在一起，从而使绿色能源能够实现可持续发展，并且提高清部琶源在能暴吉构中的七蹄口，使我国白馆琶泥硒己置币器]l合王暨勺洲七。

二、电力电子技术在智能电网中的应尾

2.1高压直流输电技术的应用

在直流输电系统中仅仅只有输电环节时直流电在发电系统和用电系统中还是交流电，交流刻寻终端变为高压直流电，然后将其送到直流输电线路中，之后，直流电又经过输电线路达到逆变器，将高压直流电转变为交流电，再通过环流变压器讲电能源输送到系统中。高压直流输电的技术有着独特的优势，可以茜于远距离输电，当系统发生故障时，对电网的影响较小，所以对长距离大功率的输电来说是特别适合的，在智能电网中运用高压直流的输电技术，能够满足智能电网远距离、大功率的输电要求，同时它还能够帮助解决清部琶源的稳定胜。

2.2柔性交流输电技术的应用

柔胜的交;稻俞电技术对于新能源和清吉能源的大规模并网来说起着重要的作用，是一种关键性的技术，它综合了微电子技术、控制技术、圃言技术以及电力电子技术，能够对电网系统中的交流输电进行灵活的扩至，并且最大限度的提高电力系统的稳定胜和反应谏磨，从而提高电力能原的输1关谏磨。在我国的智能电网中，特高压输电是作为其差肠出的所以要综合考虑新能源和清部旨源的隔离以及接入清况，柔性的交流输电技术为其提供了很多帮助，川门也越来越重视此项技术，通过将其与现代白勺控制技术进宁稿虫合，智能电网能够将各种电力参数进行联系和调节，从而阁氏全封员，确保系统安全白场孟行以及输送电能白胡隐定胜。

2.3智能开关技术的应用

智能开关技术尉旨，在电流、电压的指定位置将电路执行断开或者闭合。智能开关包括壳体、数个分开关和总电源开关，总电源开关能够进行总过流保护和过压，数个分开关是整体结合式，有过流和防漏电功能，使系统能够安全可靠的运行，保证家用电器设备能够不受到影响。随着智能电网不断的发展，开关设备等也朝着高品质和高性能的方向进步，同日邯道荀言息传感技术、计算树支术以及微电子技术等更加智育日七。

2.4高压变频技术的应用

高压变频技术的最大优势是它的节电率可以达到30%，但是它也存在一定的缺陷二它的成本较高，在运行时容易产生高次谐波的污染如果在电力系统中运用止匕页技术，其节能效果会非常明显，对于工业用户而言，使他们能够更好的实现节能礴非的效果。在国内生产高压变频设备的厂家中，很多是采用多电平技术，其他结构形式的高压变频器也有一定的发展，例如二混合结构技术、中亚三电平技术，他们都有着高密度工艺、紧凑的结构、灵舌的控制以及四象限运行的优点，是高压变频技术未来的主要发展方向。

三、结束语

本文对智能电网中先进的电力电子技术进行了探讨，得出智能电网能够创造更多的经济和社会效益，对环境和能源的保护起着关键作用，对可持续发展的实施有着重要的引导作用。但是就目前而言，我国在智能电网中的建设中还存在着各类大大小小的问题，这就需要专业的研究人员重视对电力电子技术以及信息誉里白勺探讨，从而保证智能电网的顺利运行。

作者：冯建力 单位：山东龙口港集团有限公司

（四）

一、简析电力电子技术在智能电网中的作用

随着我国电力系统的不断发展，社会用电需求的不断增加，电力电子技术在电网中的作用将会越来越重要。在智能电网运行的过程中我们将会面对很多问题：何如使智能电网在一个相对较为安全的环境中运行？如何是电子设备运行的更加稳定？如何提高电子设备的质量？笔者将在下文中一一进行论述。

1.1对设备的可靠性、电网的安全性的保障作用

尽管目前的电力电子技术发展迅速，应用广泛，但是其实质的系统并没有得到完善。在智能电网运行的过程中最重要的问题就是其运行的安全性。不仅如此，在电力实业中，有很多电网结构都存在着不同程度的漏洞与问题，这都需要电力企业不断加强智能电网的建设。此外，我国频频发生的自然灾害等都对电网的安全运行造成阶段的隐患，针对这种情况，电力企业一定要不断引进先进的装置对电力系统进行调配以保证智能电网安全、可靠的运行。

1.2满足社会对电能的需求，不断提高电能的质量问题

随着人们生活水平的提高、工业化程度不不断加深，对电能的需求量越来越大，对电能质量的要求也越来越高。有数据显示，美国曾经因为电能的质量不达标，导致损失了千亿美元，由此可见，保证电能质量的重要性。因此电力企业一定要不断引起先进技术和设备，尽可能的提高智能电网的输配电率，对电能质量进行优化，同时，这也体现出电力电子技术在智能电网中的重要作用。

1.3能够有效的促进可再生能源的利用

太阳能、风能等是目前应用比较广发的可再生能源，目前我国的陆地风能和光伏发电资源主要集中在东北、华北等地区，相关数据表明，截至到2020年，我国的风能产电可以达到一千到一千五百亿瓦特，光伏发电可以达到二百亿瓦特，其中将风力发电得到的电能投入到千瓦级基地的开发中，将太阳能发电则呈现出分散接入和大规模开发的特点。可再生能源开发的大规模性、分散性对电网的安全运行提出了更高的要求。促进可再生能源发展的关键因素之一就是要利用智能电网的建设对可再生能源的调度与控制经行预测与把握。这一切都需要加强电力电子技术在智能电网中的应用，只有充分的利用电力电子技术才能保证各种可再生能源发电的大规模、远距离输送，使智能电网能够更好的容纳、适应可再生能源，进而提高清洁能源的比重，对全球气候变暖的现状起到一定的缓解作用。

1.4节能减排技术的需要

实践证明，节能减排是一项历时漫长、进展复杂的艰巨性工作，国家的相关部门如电监会、国家发展和改革委员会等也加大了对节能减排工作的重视程度，并且对全国的节能减排工作进行了检查，调查结果显示，要想不断的提高清洁能源的利用率一定要突破电力电子中的瓶颈技术，通过利用较为可靠的电力电子技术装置来提高电能的输送能力，在最大程度上做到节能减排。

二、加强电力电子技术在电网中应用的有效措施

电力电子技术在电网中具有十分重要的作用，要想保证智能电网安全、良好的运行，首先就要加强电力电子技术在电网中的应用。笔者将在下文中对加强电力电子技术在电网中应用的措施进行简单介绍。

2.1解析高压直流输电技术的应用

在直流输电的过程中，只有输电环节的电能是直流电，在发电和用电的过程中都是交流电，然后在终端处加高压，使交流电再变成直流电输送到直流输电线中，加压后的直流电经过逆变器又变成了直流电，最后通过环流变压器将剩余的电能输送到用电系统中。这种在直流输电的过程中加压的技术具有独特的优点，那就是能够实现远距离、大功率输电，不仅如此，它还可以处理清洁能源稳定性的问题。

2.2解析柔性的交流输电技术的应用

柔性的交流输电技术是一项非常重要的技术，在新能源和清洁能源的并网方面起到十分重要的作用，其中包含了很多技术如：微电子技术、控制技术以及通讯技术等，柔性的交流输电技术能够在最大程度上提高电力系统的稳定性及与运行速度，还可以提高交流输电的灵活性，最终提高交流电的输电速度。作为我国智能电网的基础，特高压输电子对其起到很重要的作用，因此，一定要充分的考虑新能源和清洁能源的隔离以及接入问题，而柔性的交流输电技术恰好可以缓解这一问题，这也是人们越来越重视该技术的原因之一，不仅如此，还有很多供电企业将柔性的交流输电技术与先进的控制技术进行有机结合，以在最大程度上降低损耗，确保输电过程的安全可靠性。

2.3解析智能开关的应用

所谓智能开关指的就是在电流或者电压的指定位置可以断开或者闭合电路。智能开关主要由壳体、分开关、总开关以及总电源开关组成，总电源开关可以对整个系统进行保护；几个分开关是整体结合式的，具有过流和防止漏电的功能，可以保证系统的安全运行，确保家用电器不受到影响。此外，随着我国科技的不断进步，智能电网的级别也不断升高，智能开关的功能和质量也在逐渐升高。

2.4解析高压变频技术的应用

高压变频技术的最大优势就是它能够节约百分之三十的电，但是该项技术的成本较高，在运行的过程中容易产生污染，如果在电力企业应用该项技术一定会体现出非常优越的技能性，如果工程应该该项技术则会更好的实现节能减排。目前我国有很多生产高压变频设备的工厂，大多数都是采用多电平技术，而其他类型的高压变频器也得到了很大的发展空间，如混合结构技术、中亚三电平技术等，这些技术具有很多优点，如结构紧凑、密度精艺高、控制灵活等。

2.5FACTS技术的应用

FACTS技术主要指的是将电力电子设备作为基础，将现代控制技术与之进行有机结合，达到快速灵活控制原有交流输电系统参数及网络结构的目的，进而达到提高线路输送电能的能力，并增强系统的稳定性、可靠性。近些年，随着电子技术的不断发展，FACTS技术也有了突破，将原先的半控制器件的静止无功补偿器升级为可关断器件的静止同步补偿器，将可控串补技术升级为统一潮流控制器，FACTS技术的这一系列转变升级都证明了该项技术的活力和可发展空间。此外，我国的能源分布与资源需求是逆向分布的，这就需要充分实现大范围的能源的转移，而提高线路的输送能力成为解决这一问题的关键因素。此外，还需要解决大范围转移能源过程中产生的潮流调控、系统震荡、电压不稳定等问题。

2.6电能质量技术的应用

一般工业上对电能质量技术的需求比较大，这也促进了相关技术和领域的发展。国家上有很多国家在电能质量技术方面已经达到了相当高的水平，如美国、日本、印度等。目前在国际上针对提高电能质量的技术装置包括有源电力滤波器、动态电压调节器等。要想使电能质量技术在智能电网中得到广泛应用，首先就要逐渐完善电能质量的评估标准与等级划分要求，并且针对供电接口的经济性方面要建立内部技术等级评估体系和用户关于经济性的评估体系，建立健全相关的法律法规，促进智能电网"经济性"运行。

三、结束语

通过论述，我们可以清晰的认识到目前我国在电力电子技术方面的缺陷。电能是一个国家发展的基础组成部分，加强电力电子技术在智能电网中的应用对于我国电力事业的发展、整个社会的进步都起到十分重要的作用。这使我们的电力工作人员承受巨大的压力、面临严峻的挑战。尽管我国目前的电力电子技术还不是很完善，在智能电网的应用中还存在很多问题，在未来探索的道路上更是充满坎坷，但是我坚信，天道酬勤，只要我们广大奋斗的电力事业第一线的工作人员恪尽职守、无私奉献，不断对加强电力电子技术在智能电网中的应用献谋献策，对我们的未来充满信心，踏实肯干、务实求真，一定能够在最大程度上推动我国电力事业的发展，是电力电子技术更好的应用于智能电网中，为我国经济的发展和社会的进步献出自己的一份力量。

作者：陈建兵 单位：江苏省电力建设第一工程公司

（五）

一、电力电子技术的研究内容

1.1功率半导体器件

功率半导体器件，其实就是电力电子器件，是使用在电能变化和电能控制电路中的大功率电子操作器件，通常情况下会分成三种类型，分别是半控型器件、全控型器件和不可控型器件。在这之中，半控型期间的晶体闸管一般是半控器件，在电压以及电流容量的承受力上。是所有器件之中最多的。全控型器件也能够分成电流驱动型器件以及电压驱动型器件；第三类不可控制器件的电力二极管其实是不可控器件，并且一般的工作原理以及组织结构相对来说更为的简易，也有更高的可靠性能。

1.2电力电子电路的整体操控

大功率的电子电路是借助功率半导体器件开展更替和工业操作把控电能的大功率器件，电力电子电路的一般把控对象时工业点鉻，通常出现最多的工作程度时尽量的把能量的消耗量降至最低。功率半导体器件通常工作中是处于一种开关的模式之中，这样的操作模式能够有效的降低电路之中的能量耗损，所以电力电子其实就是一种功率比较大的开关电路，其工作原理是借助不高的信号对电能进行把控操作。

1.3电力电子变化器的主电路

工作的主要核心借助的是功率半导体器件，电力电子变化器的主电路使用的是另外一种电路拓扑结构和控制方式，这样做的话能够有效的实现对电能的变化和操控等一般操作、变化器的主电路拓扑结构其实本质上是把有源功率以及无源功率半导体器件依照设定好的规律做排列组合，在这个形式下而形成的一种电路，拓扑优化简单的说就是在变化器的设计过程中，经过科学可靠的选择的网络中的各个工作元件的确切位置，从而有效的实现高频化、高功率的目标。

二、先进电子电力技术在智能电网中的应用

2.1使整个的电网资源能够得到最大的优化

我们所熟知的柔性输电技术已经不再需要对现在有的设备进行大范围的改动，就可以把电网的配电功能做表达，使得水电以及核电等各种可再生的洁净能源能够完成长距离的配送，正确有效的将我国的能源分布不均衡的问题平衡好。另外，我国各个有关部门也可以以智能电网为载体，进行电力资源的优化配置。

2.2提升电网运行的安全性

将当前的柔性交流技术和直流技术与传统的输电技术做比对，有更快的响应能力，并且把控能力也更好。可以使得智能电网的输电建设更加的有效率。并且，一些先进性交强的电力电子技术能够为不一样的电力用户提供个性化的能耗降低操作，更加有效的降低损失，提升整个电网的服务性水平。

2.3提升城市的规划建设

现如今的城市在电量的使用上有了更高的数量要求，之前的高空电网现在已经不能和用户的需要相适应了，耗损不断的变多，并且直接暴露在空气中，发生事故的概率也会加大。可是柔性直流输电和柔性交流输电，使用的电缆是深埋地下的，这样的话不仅不会影响市容市貌，同时电磁也不会受到其的显著影响，适时的加大远距离的电力输送，可以为将来的城市建设提供更多的并且更加科学有效的设计建设规划。

2.4高压变频技术使用在智能电网中

高压变频技术的本质性优点就是能够有效的节约电量消耗，达到了三成以上的水平，但是其中的缺陷也是存在的，主要的缺点就是成本太高，而且很容易造成高次谐波污染的情况。将这个使用到电力运行操作体系之中，节能效果更加突出，是用户实现节能减排的首要方式。在国内的高压变频器的生产商中，使用的最多的是功率单元串联的多电协调操作方式，但是其他的各种组织形式也包含在了高压变频器的发展范围之中，比如使用最多的混合结构技术和中亚三电平技术等，这些的共同特点就是有较高的工艺密度，而且组织结构也相对紧密，有灵活的控制能力，并且四象限优势突出，是将来的高压变频技术主要的发展方向。未来我国的直流电操作体系会形成特高压等级次序，从而形成额定的电流。

三、结语

先进电力电子技术的不断发展，电力行业内的发展形势也焕然一新，有效的提升了电力的使用效率，同时对电能分布性的流动趋势得到了体现。用户真正的感受就是智能电网更加的便捷。电力电子技术对促进整个电网的稳定有序发展做出了巨大贡献，为电网中加入可再生能源以及关键技术提升了社会经济效益，有效的提升了用户的满意程度，促进了电网朝着又好又快的方向发展。智能电网作为未来的电网发展方向，对于能源节约以及环境保护起到的效果是十分重要的，但是还有一些地方值得更好完善，电力电子技术使用在智能电网之中的应用也将更加广泛。

作者：田平 单位：陕西航空职业技术学院

（六）

一、探究式教学在数字电子技术实验中的应用

1.基础性实验阶段

基础性实验包括各种仪器设备操作、门电路电特性及逻辑功能测试、简单数字集成电路使用、EDA软件使用及PCB板制作等，针对初学者的知识背景，着重培养学生规范的实验基本技能和思维方式，使学生初步掌握科学的实验方法和实验设计思想。传统的基础性实验是由教师先讲解、再做示范演示，然后让学生进行有针对性的模仿，并把观察到的现象、结论总结出来。这样的实验教学使学生完全处于被动地位，大大降低了学生对实验的热情和探究的欲望。为此，我们增加了部分有探究价值的基础性实验，如信号测量与误差分析、门电路扇出系数测算和数字集成电路故障判断等，这样学生就可以在模仿的基础上，按照自己的思路来选择仪器、设备及元器件，自行设计实验，养成探究习惯和科学态度。学生还可以在课前、课后借助EDA工具软件，以“软代硬”搭建虚拟仿真实验平台，进行反复练习与验证。

2.设计性实验阶段

设计性实验以操作能力训练为基本内容，以提升理论知识应用为重点，以电路设计能力为目标。我们将探究式教学引入设计性实验的具体做法是：实验的入口是题目或器件引导，中间实践环节是以理论课知识及学生平时实践经验积累为基础，出口是实验结果；事先只给出题目、器件范围及功能要求，不明确实验的具体要求和水平，只有在学生遇到问题时教师才会给予必要指导。这种新的探究式实验教学模式极大地调动起学生主动学习的积极性，也激发了学生的想象力和创造力，学生设计方案呈现出灵活性、多样化的特点。

3.综合性实验阶段

综合性实验在完成规定的基础性实验和设计性实验基础上进行。通过尝试解决一些工程、科研方面的问题，使学生熟悉掌握科学研究的基本过程，提高学生理论知识应用能力、探究性实验能力和团队合作能力。

（1）选择合适题目，激发学生探究兴趣。综合性实验题目来源主要有三种途径：一是教师的教学研究成果和科技研究成果；二是工程应用项目，但这些项目适合于教学的可能有限，需要二次加工、提炼，方可用于教学；三是学生在课外学习及科技创新活动中完成的项目（经过筛选）。实验题目要结合现代电子技术发展、应用水平动态设置，具有一定的水平和前瞻性，鼓励学生根据自己的构思设计实验题目。实验题目名称最好让学生听（看）到后就能知道该实验有什么用途，这样学生能够知道查阅哪方面资料，做什么样的准备，激发学生学习的兴趣和好奇心。例如“交通信控制器”题目，从名字上就可知道它是应用于机动车流量疏导的交通设施，其工作原理属电子技术范畴，学生通过亲自到交道口观察，就能够了解到该设备的功能与工作流程。

（2）明确任务要求，引导学生思维。综合性实验融合各专业特点，对课程教学内容按照其自身特性和教学需要进行分类设计和调整重组。根据教学大纲及实验条件明确实验教学情境，对实验内容、实验过程及实验要求等某些细节作具体介绍。例如在确定“交通信控制器”这一教学情境后，向学生简单描述项目的用途、工作原理、技术性能指标等，任务描述越具体、翔实，就越具有可操作性。此外，综合性实验内容抽象、偏深、工程性强、难以掌握，单靠学生的自主实验不易完全理解、掌握，教师要运用科学方法启发学生思维，引导学生将学习掌握的知识、经验和探究内容联系起来。教师还要结合学生的个体差异、目标层次采取不同程度的积极引导，教师引导行为的差异会对综合性实验的广度和深度产生一定的影响和制约。

（3）开放优质教学资源，自主设计实验方案。学生根据经验、知识、水平和兴趣选择适合自己的题目之后，他们关注的重点就转移到实验方案设计上。学生自主设计实验方案可以通过两种途径：一是通过图书馆、实验室及互联网获取第一手资料，再经过认真加工、整理、完善；二是通过电工电子教学网站浏览优质教学资源。教师立足理论技术的创新、开发与应用，通过多项省（校）级教育教学改革立项开发出多种优质教学资源，这些优质教学资源以教师的启发指导为辅，既呈现出示范性效果，又可服务于学生自主学习及仿真实验设计、调试的演练。在设计方案可行性研究过程中，学生自主探究，也可以寻找合作伙伴，组织讨论小组，提出问题，探讨解决问题的方案，充分发挥学生的想象力，以便获得最佳方案。教师要针对设计实验方案可行性及结果提出预判，避免学生走弯路。此外，为了使综合性实验能够真实模拟科学研究活动，在参照科研项目及产品开发流程基础上，撰写出具有规范性、科学性、创新性的实验报告，引导学生熟悉掌握科学研究思路和过程。

（4）开放实验环境，力求探究性成果。综合性实验改变了传统的“百人一题、报告千篇一律”现象，相同的或不同的题目在层次上、水平上存在较大差异，因此，在时间、空间、设备等方面对实验室提出更高的条件和要求。综合性实验采取课内与课外结合方式进行，时间为1周。期间，教师要有针对性地穿插安排2~3次（8学时）集中授课，内容包括资料查新、项目基本情况介绍及设计要求、数字系统设计方法及步骤、数字系统调试与测量等。实验室管理如同图书馆模式，全天候开放，要求学生具有较强热情和自律性。从查阅资料、选择元器件、构思实验方案，再到设计、安装、调试电路，直到完成全部实验，学生均独立进行，实验室只负责验收，对学习成绩优秀或有特长的学生开展个性化培养。实验室还实行消耗器材、教材及教具开放。学生首先在EDA软件平台上对电路各子功能模块进行设计调试，然后联调各子模块，再整体调试系统，直到仿真无误，最后将仿真实现的电路再进行硬件搭接调试。整个探究实验过程环环紧扣，成果展示形式多样，通过声音、图像、数据、光电、按键等呈现出学生熟悉的一些产品，让学生由衷地产生自豪感和成就感。

二、探究式实验的成绩评价

在数字电子技术课程的实验中采用探究式教学方式，就是要保证每个学生的实验效果，切实达到本科专业理论课程教学的目的。这就需要以人为本，强调整体性评价观，不仅仅要关注最终的结果，还要考察实验的计划安排、各部分任务及其完成情况，每个实验环节、步骤都要求有文字记录并赋予一定的考核分值。在考核内容上要进行全面评估，主要涉及学生的学习态度、选题的难易与创新程度、查阅利用相关信息资源的能力、掌握运用专业理论和知识分析解决实际问题的能力、口头和文字表达能力、展示成果的课件制作能力等。当然，在数字电子技术探究式实验教学管理和全面评估中要尽可能避免学生中出现“搭便车”、不劳而获的现象。教师的管理者角色十分重要，要及时了解动态，发现问题，调控纠偏，最后在全面综合各方面情况基础上对学生实验成绩做出客观结论。

四、探究式实验应注意的问题

1.教师方面

（1）加强教学组织能力。在探究式实验教学中，教师是指导者和组织者，因学生个性差异不同、实验题目层次不同，教师能否把一个整体实验过程引导好、组织好直接关系到探究式实验教学实施的效果。

（2）提高问题设计能力。探究式实验教学强调课程资源的开放性，整个教学过程均由问题驱动，要求教师用系统方法对问题进行整体布局、规划、实施。教师的问题设计能力包括教学目标设定、实验需求分析、教学资源设计和认知工具运用等。

（3）发挥示范性指导作用。在探究式实验教学中，教师应以自身的创新为出发点，激发学生探究问题的兴趣，不仅要在认识上引导学生开展充分的思考，而且要在情感上与学生进行不断的交流，营造一个和谐的课堂气氛。教师的示范性指导作用包括科研水平、教学与实践经验、操作技能熟练程度、教学方法先进及教学理念创新等。

（4）培养综合评价能力。探究式实验教学评价强调整体性评价观，要看结果，但更重过程，不仅对学生解决问题的情况做出评价，还要对学生在探究过程中的态度、协作、方法等情况进行评价，因此，这就要求教师具有综合评价能力。

2.学生方面

加强文字处理、图像编辑、表格处理、Internet连接等信息技术处理与应用能力，掌握一定的专业软件的应用技术。提高行为控制能力。在探究式实验教学中，学生的学习方式和实验时间安排自由度较大，如果缺少主动性、自控能力，就很难保证教学效果。发挥交流协作能力。在探究式实验教学中，综合性实验题目数量众多，方案灵活多样，时间相对宽松自由，因此，学生与教师之间、学生与学生之间的交流与协作对解决出现的问题尤为重要。培养自主性研究能力。在探究式实验教学中，教师把教学内容巧妙地隐含在任务之中，学生围绕某一主题主动地搜集信息、选择信息和加工处理信息，积极主动地探究和构建知识体系，然后通过思维创新，应用知识解决问题，不断提高自身的研究能力。

作者：王革思 单位：哈尔滨工程大学信息与通信工程学院