电力电子基础范文10篇

一、电力电子技术的发展及应用

电力电子技术是以电力为对象的电子技术，它将电子技术和控制技术引入传统的电力技术领域，利用半导体电力开关器件组成各种电力变换电路实现电能的变换和控制，构成了一门完整的学科，该学科被国际电工委员会命名为电力电子学（PowerElectronics）或称为电力电子技术。它是一门综合了电子技术、控制技术和电力技术的新兴交叉学科。电力电子技术包括电力电子器件、电力电子电路和控制技术三个部分，它的研究任务是电力电子器件的应用、电力电子电路的电能变换原理、控制技术以及电力电子装置的开发与应用。

1.电力电子器件的发展

电力电子技术的发展取决于电力电子器件的研制与应用。电力电子器件是电力电子技术的基础，也是电力电子技术发展的动力，电力电子技术的每一次飞跃都是以新器件的出现为契机的。1947年，美国的贝尔实验室发明了晶体管，引发了电子技术的一场革命。以此为基础，美国在1956年研制出了最先用于电力领域的半导体器件——硅整流二极管（SemiconductorRectifier，SR），又称为电力二极管（PowerDiodes，PD）。20世纪80年代中后期，为了进一步减少低压高频开关电源中电力半导体器件的管压降和损耗，同步整流管也应运而生。1957年，美国通用电气公司（GE）发明了普通反向阻断型可控硅整流管（SilliconControlledRectifier，SCR），以后称为晶闸管（Thyristor）。它标志着电力电子技术的诞生。经过工艺完善和应用开发，到了20世纪70年代，晶闸管已形成从低压小电流到高压大电流的系列产品。以晶闸管为主要器件的电力电子技术很快在电化学工业、铁道电气机车、钢铁工业（感应加热）、电力工业（直流输电、无功补偿）中获得了广泛的应用。由晶闸管及其派生器件构成的各种电力电子系统在工业应用中主要解决了传统的电能变换装置中所存在的能耗大和装置笨重的问题，因而大大地提高了电能的利用率，同时也使工业噪声得到了一定程度的控制。电力半导体器件经过了五十多年的发展，器件制造水平不断提高，已经历了以硅整流管（SR）、晶闸管（SCR）、可关断晶闸管（GTO）、巨型晶体管（GTR）、功率MOSFET、绝缘栅双极型晶体管（IGBT）为代表的分立器件时期，现在已发展到由驱动电路、控制电路、传感电路、保护电路、逻辑电路等集成在一起的高度智能化的PIC和IPM时期。电力半导体器件实现了器件与电路的集成，强电与弱电、功率流与信息流的集成，成为机和电之间的智能化接口，它是机电一体化的基础单元。按照其控制特性来说，电力半导体器件可分为以硅整流管（SR）为代表的不可控器件，以晶闸管（SCR）为代表的只能通过门极电流控制其开通而不能控制其关断的半控型器件和以可关断晶闸管（GTO）、绝缘栅双极型晶体管（IGBT）为代表的既能控制其开通又能控制其关断的全控型器件三大类。在器件的控制模式上，电力半导体器件已经从电流型控制模式发展到电压型控制模式，这不仅大大降低了门极的控制功率，而且大大提高了器件导通与关断的转换速度，从而使器件的工作频率由工频→中频→高频不断提高。在电力电子技术走向智能化、高频化、大功率化、模块化、绿色化的进程中，作为其基础的新型电力半导体器件不断涌现，为电力电子技术的发展作出新的贡献。电力电子器件已经与计算机控制技术相结合，在各行各业发挥了重要作用，给电力电子技术注入了强大的生命力。

2.电力电子技术应用领域

电力电子学与装置的市场需求与日俱增，其主要应用领域包括以下几个方面。

摘要：文中回顾电力电子技术的发展，阐述了电力电子技术发展的趋势，论述了电力电子技术的创新和器件开发应用，将对我国工业领域形成巨大的生产力，以此推动国民经济高速高效可持续发展

关键词：发展趋势技术创新器件开发应用推广

1概述

自本世纪五十年代未第一只晶闸管问世以来，电力电子技术开始登上现代电气传动技术舞台，以此为基础开发的可控硅整流装置，是电气传动领域的一次革命，使电能的变换和控制从旋转变流机组和静止离子变流器进入由电力电子器件构成的变流器时代，这标志着电力电子的诞生。进入70年代晶闸管开始形成由低电压小电流到高电压大电流的系列产品，普通晶闸管不能自关断的半控型器件，被称为第一代电力电子器件。随着电力电子技术理论研究和制造工艺水平的不断提高，电力电子器件在容易和类型等方面得到了很大发展，是电力电子技术的又一次飞跃，先后研制出GTR.GTO，功率MOSFET等自关断全控型第二代电力电子器件。而以绝缘栅双极晶体管(IGBT)为代表的第三代电力电子器件，开始向大容易高频率、响应快、低损耗方向发展。而进入90年代电力电子器件正朝着复台化、标准模块化、智能化、功率集成的方向发展，以此为基础形成一条以电力电子技术理论研究，器件开发研制，应用渗透性，在国际上电力电子技术是竞争最激烈的高新技术领域。

2电力电子器发展回顾

整流管是电力电子器件中结构最简单，应用最广泛的一种器件。目前已形成普通型，快恢复型和肖特基型三大系列产品，电力整流管对改善各种电力电子电路的性能，降低电路损耗和提高电流使用效率等方面都具有非常重要的作用。自1958年美国通用电气GE公司研制出第一个工业用普通晶闸管开始，其结构的改进和工艺的改革为新器件开发研制奠定了基础，在以后的十年间开发研制出双向，逆变、逆导、非对称晶闸管，至今晶闸管系列产品仍有较为广泛的市场。

1概述

自本世纪五十年代未第一只晶闸管问世以来，电力电子技术开始登上现代电气传动技术舞台，以此为基础开发的可控硅整流装置，是电气传动领域的一次革命，使电能的变换和控制从旋转变流机组和静止离子变流器进入由电力电子器件构成的变流器时代，这标志着电力电子的诞生。进入70年代晶闸管开始形成由低电压小电流到高电压大电流的系列产品，普通晶闸管不能自关断的半控型器件，被称为第一代电力电子器件。随着电力电子技术理论研究和制造工艺水平的不断提高，电力电子器件在容易和类型等方面得到了很大发展，是电力电子技术的又一次飞跃，先后研制出GTR.GTO，功率MOSFET等自关断全控型第二代电力电子器件。而以绝缘栅双极晶体管(IGBT)为代表的第三代电力电子器件，开始向大容易高频率、响应快、低损耗方向发展。而进入90年代电力电子器件正朝着复台化、标准模块化、智能化、功率集成的方向发展，以此为基础形成一条以电力电子技术理论研究，器件开发研制，应用渗透性，在国际上电力电子技术是竞争最激烈的高新技术领域。

2电力电子器发展回顾

整流管是电力电子器件中结构最简单，应用最广泛的一种器件。目前已形成普通型，快恢复型和肖特基型三大系列产品，电力整流管对改善各种电力电子电路的性能，降低电路损耗和提高电流使用效率等方面都具有非常重要的作用。自1958年美国通用电气GE公司研制出第一个工业用普通晶闸管开始，其结构的改进和工艺的改革为新器件开发研制奠定了基础，在以后的十年间开发研制出双向，逆变、逆导、非对称晶闸管，至今晶闸管系列产品仍有较为广泛的市场。

1964年在美国第一次试制成功了0.5kV/0.01kA的可关断的GTO至今，目前以达到9kV/0.25kA/0.8kHz的可关断的GTO至今，目前以达到9kV/2.5kA/0.8kHZ及6kV/6kA/1kHZ的水平，在当前各种自关断器件中GTO容量量最大，但其工作频率最低，但其在大功率电力牵引驱动中有明显的优势，因此它在中压、大客量领域中占有一席之地。70年代研制出GTR系列产品，其额定值已达1.8kV/0.8kA/2kHZ，0.6kV/0.003kA/100kHZ，它具有组成的电路灵活成熟，开关损耗小、开关时间短等特点，在中等容量、中等频率的电路中应用广泛，而作为高性能，大容量的第三代绝缘栅型双极性晶体管IGBT，因其具有电压型控制，输入阻抗大、驱动功率小，开关损耗低及工作频率高等特点，其有着广阔的发展前景。而IGCT是最近发展起来的新型器件，它是在GTO基础上发展起来的器件，称为集成门极换流晶闸管，也有人称之为发射极关断晶闸管，它的瞬时开关频率可达20kHZ，关断时间为1μs，dildt4kA/ms，du/dt10-20kV/ms，交流阻断电压6kV，直流阻断电压3.9kV，开关时间<2ks，导通压降3600A时，2.8V，开关频率>1000Hz。

3电力电子器件发展趋势

电力电子技术是一门工程性较强且随着电力电子器件发展而不断更新的一门学科，电力电子技术在发展中不断涌现出许多新技术、新观点，其内容越来越丰富。而我国电力电子技术教材更新慢，教学内容滞后。配套的课程教学过程中仍以晶闸管和传统开关电路为主，在介绍电力电子变流电路时，一般以电路工作原理及波形分析法为基础，结合适当的分析计算阐述各类电路相关特性，实践内容也多为验证性的机械重复操作，授课老师教学难度大、学生吸收效果差的状况。另电力电子技术的课堂教学仍停留在PPT等多媒体演示层面的应用，以信息的展示与传递为主，培养学生实践创新能力等方面的改善并不显著。如何在有限的学时内，更好地完成教学任务，同时也将新技术融入到课堂，成为电力电子技术课程教师普遍面对的一个问题。在互联网技术成功用于高等教育以及开放教育理念得到社会认可，全球高等教育的观念、技术、体制等随着MOOC教学的应用，发生了重大变革。在这种形势下，借助互联网技术的基于MOOC的教学模式，在电力电子技术教学过程中，可根据电力电子技术发展中的新技术，对授课内容进行更新和调整，构建课程的多方位教学。反映本学科和相邻学科的新成果、新进展。

1电力电子技术课程的MOOC平台功能

基于MOOC的电力电子技术教学模式的基础是MOOC平台。该平台的功能及资源呈现简捷易用且多元化。学生可利用该平台实现学习的持续性。创建的MOOC平台基本功能应包括：学生学习注册模块(该模块是基于数据库创建的)、基于MOOC的电力电子技术的内容、(主要包括是电力电子技术的课件、讲义和授课视频为主并以碎片化后嵌入允许多次答题的测试题，允许选择播放速度、字幕等，还辅以小测试、论坛、模拟实验等。)记录学生学习情况(该记录可作为数据查询，回看该生掌握较薄弱的知识点。也可作为评价该生学习情况的数据基础)、提供在线学习讨论功能、教师可根据学生学习过程中学习情况记录问题从而优化教学设计、完善资源制作等基本模块。此平台兼容浏览器、手机、平板电脑等访问终端。基于MOOC的电力电子技术平台如图1所示。图1基于MOOC的电力电子技术平台MOOC平台通过授课课件、授课讲义、授课视频、模拟实验、项目驱动、作业库和试题库来实现教学资源的共享，教师与学生可实现跨时空、远程交流及学习。基于MOOC的电力电子技术课程的平台以学生自主学习为中心，促进学生自主进行对电力电子技术课程更深及更广的学习。通过平台的各项功能支持、提供一切学习支持与服务(学、教、管等)工具。

2基于MOOC的电力电子技术教学内容

基于MOOC平台的教学内容根据电力电子技术学科自身的特点及学生对该课程认知、学习的规律，围绕电力电子技术核心概念及教学内容和MOOC平台的资源间关系碎片化，可有机组织教学内容及资源设置。教学内容充分围绕知识点展开，构建多线程学习模式。教学内容不受课时限制教师可及时更新教学内容，进行知识整合。MOOC平台支撑下的电力电子技术教学内容更综合、更与工程实际接近。电力电子技术的教学内容除了基础知识点外，还可根据教学阶段选择新技术、新工艺的工程性较强的教学内容实时调整。实现电力电子技术的知识体系及专业信息及行业与专业最新动态等相结合，注重结合工程实际，反映科研成果。电力电子技术课程的教学可在项目驱动项，将教学与行业发展、最新技术及实际应用等多方面内容结合起来。学生不仅对学习内容有更加直观的认识，而且还能理论实际应用紧密结合。

3基于MOOC的电力电子技术教学方法

近年来，随着社会经济高速发展，电力电子技术的应用也越来越广泛。高职院校作为电力电子技术人才培养基地，为社会经济发展提供高水平、高能力的电力专业人才资源是其重要职责。然而，由于电力电子技术内容涉及面广、实践性强，且教材改革相对滞后、课程内容缺乏深度等多方面原因，电力电子教学效果不甚理想，严重制约学生工程实践能力的培养和提升。

王兆安和刘进军主编，机械工业出版社2009年出版的《电力电子技术》，着眼于电气工程及其自动化专业、自动化专业教学实际，对上一版内容进行适当调整，提升该书在本科电力电子教学实践中的实用性、适用性。相较于上一版和同类书籍，该书亮点颇多：

其一，结构分明，层次井然。该书共10章，第1章绪论简述电力电子技术的概念、发展史、应用以及本书的内容和使用说明；第2章主要介绍不可控器件、半控型器件、典型全控器件和其他新型电力电子器件等；第3章至第6章详细阐述电路问题，包括整流电路、逆流电路、直流-直流变流电路、交流-交流变流电路等不同的电路模式；第7章与第8章分别讲述PWM控制技术的基本原理、控制方法、跟踪控制技术和软开关的基本概念、电路分类、技术研究新进展；第9章从电力电子器件的驱动、保护、串联和并联使用方面讨论电力电子器件应用的共性问题；第10章则重点论述电力电子技术在不同电力系统中的应用。各个章节联系紧密，且难度层层递进，符合读者阅读学习基本规律和习惯；主次分明，详略得当，便于读者掌握该书核心内容。

其二，内容丰富实用。以往电力电子课程教学质量提升成效不佳的主要原因是教学内容偏离实际，忽视了电力电子教学知识的实用性、可操作性以及学生实际的学习需求。电力电子技术本身是一门应用性极强的课程，需要学生具备一定电力电子技术相关基础理论的同时，更重要的是具备一定操作、实践能力。随着社会经济科技不断发展，电力电子技术新的元器件不断出现，元件集成规模不断扩大且功能更加全面，电子产品内部的集成元件也随之增多，电路也更为复杂。因而从客观上来说，电力电子技术教学内容需要保持与时俱进，才能确保高校人才培养的有效性和科学性，更好地满足人才市场需求。《电力电子技术》在第4版的基础上对原有内容进行适当调整和补充，涉及电力电子基本概述、发展史、整流电路、逆变电路、PWM控制技术、软开关技术等多层次内容，为培养学生过硬实践能力和创新能力提供坚实理论基础。同时，为提升读者对该书电力电子理论的理解和运用，编者还深度探讨了电力电子器件应用的共性问题、电力电子技术的应用等实践性较强的问题，并在每章节后都有习题和思考题，以及单独的教学实验板块，例如三相桥式全控整流电路的性能研究、直流斩波电路的性能研究、单相交一直一交变频电路的性能研究等，强化学生对电力电子技术理论知识与具体应用场景的联系性，从而提升学生对电力电子技术理论知识应用实践的意识和创新创造意识。

其三，理论阐述通俗易懂，图文并茂。兴趣是学习的老师，要想提升学生对电力电子技术这门课程的学习主动性和积极性，提升教学内容的趣味性和可读性十分重要。电力电子技术相关基础定理、元器件工作原理、电路工作原理及其性能等内容是学生学习该课程的基础知识，但是仅凭文字描述，学生很难理解透彻并掌握，因而需要借助图片和图示进行理解、记忆、强化。编者摒弃以往电力电子书籍满篇专业术语的枯燥编撰方式，转而采用通俗易懂的语言阐述电力电子技术相关理论，并配以恰当的图片和实验图书解析，帮助读者进一步掌握该书要旨。鉴于《电力电子技术》对电力电子教学的深刻解读，教学者可从以下几个方面开展电力电子教学方法创新：首先，课程理论与实践相结合，激发学生兴趣。教授电子技术时，教师可将其课程内容与工程实践相结合，同时学习专业基础理论与实践知识；也可通过具体实物和电子设备给学生演示电子技术相关的操作，激发学生对电子产品工作原理的求知欲，培养学生学习兴趣。

其次，利用现代化、多媒体教学设备，调动学生兴趣。运用多媒体技术，可将复杂、枯燥又抽象的知识转为简单、具体、形象的内容，有助于加强学生对知识的理解，营造趣味横生的课堂氛围，充分调动学生学习积极性。最后，加强应用实践教学培训，提高学生兴趣。对于高职院校学生理论知识接受力较差，但实践操作兴趣较浓的特点，可采取先实践后理论的方法，让学生自己研究电子元件，从中发现问题并寻找答案，进而提高学生探索学习积极性，加深对元件的理解和认识。如书中元件、电路等章节的内容，教师都可尝试用以上方法进行教学，努力提升教学质量。

摘要：电力电子技术是新兴的一门交叉性学科，在教学内容上更是涵盖了电力技术、电子技术和控制技术等。由于在电气领域，电力电子技术的作用日益增强，使得在高校电气与自动化专业，《电力电子技术》成为了一门非常重要的课程。在生产生活中，电力电子技术已成为现代高科技领域中非常重要的支撑技术，也被广泛地应用于电力系统、新能源发生、变频调速等各种工业和民用电器领域。在这种情况下，高校如何对电力电子技术课程的教学内容进行改革，满足市场对电力电子技术应用型人才的需求，就成了迫切需要解决的问题。本文对当前教学内容中存在的问题进行了分析，并结合实际教学现状给出了相应的改革建议，以期与大家共同探讨完善。

关键词：应用人才；电力电子；教学内容；改革

《电力电子技术》课程内容中包括电路理论、电机学、电力控制技术、电力半导体技术、控制理论、模拟和数字电子技术等，知识面宽广，信息量大，不容易理解。随着科技的快速更新换代，教学内容日益丰富，对课堂教学内容要求的难度也越来越高。传统简单的照本宣读理论教学，已然无法适应《电力电子技术》课程教学的要求，更无法满足市场对应用型人才的需求。因此，如何对教学内容进行改革，提高教学效果，真正培养出有实际操作能力的应用电力电子技术人才，是当前高校教学改革发展的重点。

一、当前《电力电子技术》课程教学内容存在的问题

（一）课堂教学内容存在的问题。当前对于《电力电子技术》课程的教学，由于课程本身涉及范围较广，知识面较宽，而教材编纂内容还在不断更新与探索，所以导致课堂理论教学基本是照本宣读，缺乏生动易懂的典型案例。学生很难产生整体的概念以及逻辑理解思维，理解困难，纷杂的理论让学生思而生畏，产生厌学情绪，教学效果难以达到要求。（二）实验教学内容存在的问题。电力电子技术本来就是一门应用性很强的课程。高校教学的目的也是相应地培养应用型人才。因此，实践教学应该被贯穿创新应用型人才培养的始终。当前高校对电力电子技术实验教学平台的建设，重视程度不足。实验教学内容及设备陈旧，教学还是按照旧的功能模块来进行操作，学生机械地模仿老师的操作，对实验过程和现象没有足够的关注，对新技术的接触了解经常一带而过。培养出来的学生，根本不能很好地适应当下新的科学技术发展，造成高校实验教学形同虚设。

二、对《电力电子技术》教学内容改革的建议

摘要:电力电子技术作为助力我国电力产业稳健发展重要技术形式，吸引许多行业专家深入研究，旨在将电力电子技术灵活用于社会建设及国家发展进程中，作为电气工程自动化体系重要分支，针对电力电子技术领域进行基础性研究，能推动我国工业工程朝着自动化、信息化、智能化方向发展，其重要性可见一斑。通过对电力电子技术领域中的研究热点进行分析，以期为充分发挥电力电子技术应用价值提供依据。

关键词:电力电子技术;研究;热点

0引言

电力电子技术在控制学、电子学及电工学等相关技术性理论知识基础上发展而来，作为极具复合性的高新技术，在我国科技兴国战略及经济转型大背景下受到广泛关注，其发展势头迅猛辐射范围极广，尤其对电力工程现代化发展具有极大意义。

1软开关技术

为规避电网系统内开关元件造成的损耗，研究人员针对软开关技术展开深入分析，继而为控制乃至消除损耗提供技术支持，将缓冲吸收电流剔除，使当前电网系统得以优化。软开关技术之所以具有一定应用优势，主要是源于该技术在电路系统内加设电容、小电感等谐振元件，在电力系统控制开关时引入谐振，使电流、电压不再重叠，同时能降低开关噪音及损耗。伴随该技术研究不断深入，依据电压电流状态及其开关元件，可将软开关电路分为零电流电路、零电压电路;依据其技术研究历程，可将软件开关电路分为零转换PWM电路、零开关PWM电路、准谐振电路，同时每种处于软开关技术中的电路形式均富含升压、降压等类型，能在基本开关单元将电路导出。

摘要：揭示了电力电子技术课程在传统教学模式中存在的问题，详细阐述了解决问题的思路与具体操作方法。首先指出传统教学模式在电力电子技术课程教学中存在的各种问题，提出了以教学内容的实时更新和“微课+慕课+仿真”相结合的教学方法作为相应对策，然后详细论述了这些对策的具体操作方式，最后强调了这些对策的教学实践效果。

关键词：电力电子技术；教学研究；实践

电力电子技术是电气类、自动化类本科专业重要的专业基础课之一。电力电子技术横跨电子学、电力学、控制理论3个专业方向，广泛应用于交通运输、航天通信、家用电器等众多重要领域[1]。电力电子技术是现代工程技术领域发展最为迅速且应用愈益广泛的诸多重要学科之一，这使得它在电气类、自动化类本科专业基础课中砥柱中流的作用日益凸显，该课程的特点是兼具实用性、工程性和综合性[2]。随着社会进步和技术发展，在电力电子技术课程中沿用传统的教学内容和教学方法，已经开始与除旧布新与时俱进的发展要求不相符合。电力电子的技术进步洪流，带动各种新型电力电子器件及其相关应用技术不断涌现，原有教学内容已不能适应科技迅速发展的需求，电力电子技术课程的教学内容亟须不断地充实和更新。在传统的教学中，教师虽然采用多媒体课件授课，但其本质仍旧是以“教师为中心”的注入式教学占主导地位，尽管教师为了在课堂上提供了更多案例和Flash动画等教学资料而费尽心机，但学生仍然是被动地接受，教学效果事倍功半就成为并不鲜见的“常态”。显然，在电力电子技术课程的教学中沿用传统的教学方法已难以调动学生的学习积极性，如果考虑到各校学生的实际情况不同，学生的入学基础参差不齐且有的学生基础较差，教学效果就会受到更大的负面影响。因此，在电力电子技术课程的教学方法上努力除旧布新与时俱进，才能适应社会进步和技术发展的要求[3]。以实用性、工程性和综合性为导向而充实和更新教学内容，并以“微课+慕课+仿真”教学方法相结合的教学模式，是电力电子技术课程的教学与时俱进的有效努力方向。为了调动学生的学习热情和自主学习的积极性，转变传统教学中教师的“教”与学生的“学”相互之间配合差、互动少的状况，并为使学生改变他们以往事半功倍的学习习惯，引导他们逐步实现由厌学—有兴趣学—掌握方法—学会—会学的转变，我在实际教学中采用了“微课+慕课+仿真”相结合的创新型教学方法并取得了较好的教学效果。

1教学内容的安排

为了实现上述教学要求，经过我校电气、自动化教研室教师的讨论，所达成的共识是：电力电子技术课程的内容应以开关器件为基础，以四类基本变换技术为核心，以两种控制方法为辅，以四类技术的应用为目标，并应适当兼顾当前新技术的发展趋势。这样的内容设置既有利于学生掌握课程核心内容，也能够促使学生更好地掌握电力电子技术在实际工程中的应用，并使他们对电力电子技术的最新发展有一定的认识，为今后的工作以及深造打下一定的基础。在基础性开关器件的内容安排上，以全控型器件为主，兼顾半控型器件的相关内容。晶闸管是半控型器件的典型代表，也是目前几乎所有电力电子技术课程教材中都会介绍的器件，它在目前的工程应用中仍占有一定的比重。现在以电力场效应管和IGBT为代表的全控型器件的迅速发展，已经成为电力电子领域的核心器件，从而会影响到主电路的拓扑结构和控制方法[4]。我们在教学中，按照工程中的实际应用以及器件的历史发展，将半控型器件的相关内容结合整流电路进行讲解，而对全控型器件及其组成的逆变器流交流变换技术、斩波技术的特性进行详细介绍。并且会给学生增加一些教材内容之外的全控元件的介绍。在课堂上及时传授该学科的前沿知识并介绍其发展趋势，有利于培养学生紧跟相关学科最新发展动态的良好习惯。例如，将当前诸如无功功率发生器(SVG)、电网谐波抑制技术、高压直流输电技术、高压变频器、矩阵式交-交变换器等电力电子最新应用的内容，作为补充拓展的知识介绍给学生。此外，还应该将那些诸如电子镇流器的应用、太阳能发电等与学生身边生活密切相关的应用内容，插入到适当章节的教学中，来增加学生对其身边电力电子技术的感性认识。

2“微课+慕课+仿真”相结合的教学方法

整体性备课是对“电力电子技术”的全面准备，是教师能否讲好这门课程的最关键的一步。只有对“电力电子技术”有了整体上的把握，对教学内容已经做到了融会贯通，才能在具体讲授每次课时有一个全局的高度、有一种俯视的自信，才能清晰流畅、举重若轻地讲授课程，犹如庖丁解牛，游刃有余。在整体性备课时，关键是要弄清楚5个基本问题，并完成好6件准备工作。1.5个基本问题

（1）“电力电子技术”的主体框架，基本内容、各部分内容之间的逻辑关系，以及贯穿全课程的关键线索是什么？这个问题是从整体上把握“电力电子技术”的首要问题，直接挑战教师对所授内容的理解深度和运用程度。“电力电子技术”主要由三大部分组成：[2]电力电子器件；AC/DC、DC/DC、AC/AC、DC/AC四大类基本变流电路以及由它们组合而成的组合变流电路；对各种变流电路都适用的PWM控制技术和软开关技术。其中，各种变流电路及其控制技术的学习和掌握是本课程的主体。变流电路种类繁多，突出带有共性的分析方法对于理解各种电路的工作原理具有十分重要的作用。例如，通断型电力电子器件的存在，使得四大类变流电路及其他们的组合变流电路呈现出非线性特性；但当电路中各通断型电力电子器件的通断状态确定后，整个变流电路又可以根据线性电路的基本理论进行分析。相位控制和脉冲宽度调制（PWM）则是分别针对半控型器件和全控型器件组成的电路拓扑的两种控制技术。而所选用的通断型电力电子器件的类型（即不可控型、半控型、全控型）则是将各种变流电路及其控制技术（对不可控型器件构成的电路不存在控制问题）构成一个有机整体的关键线索。

（2）“电力电子技术”的教学目标是什么？也就是说，学了这门课程以后，学生能够做到些什么？为了从宏观上控制大学的教学质量，教育部对主要的基础性、专业基础性课程都制定了相应的“课程教学基本要求”，一般涉及两个方面的内容：一个方面是规定了一门课程必须包含的知识点和基本技能；另一个方面是学生对这些知识和技能应该掌握的程度层次，例如，识记、了解、理解、应用（可进一步细化为简单应用、分析、综合和评价等）。通过对“电力电子技术”的学习，学生熟悉并掌握晶闸管、门极可关断晶闸管（GTO）、电力双极型晶体管（BJT）、电力场效应晶体管（PowerMOSFET）和绝缘栅极双极型晶体管（IGBT）等电力电子器件的工作原理、开关特性和电气参数；熟悉并掌握单相、三相整流电路和有源逆变电路的基本原理、波形分析，以及各种性质的负载对电路工作性能的影响；掌握直流斩波电路的工作原理、电路结构、换相方法及参数计算；掌握交流调压电路的电路结构、换相方法、波形分析和参数计算，了解交-交变频电路的基本原理；掌握逆变电路，特别是PWM型逆变电路的工作原理、控制方法、波形分析；了解软开关技术的基本概念；了解电力电子技术的发展方向。

（3）“电力电子技术”的历史、现状和发展方向是什么？了解历史，分析现状，是为了更好地预测未来。所谓“了解历史”，首先，要清楚所授课程的发展经历了几个阶段；其次，应知道每个阶段的标志性事件、代表性人物和重要结果；最后，对某些重要结果在历史上的获得过程也需有所涉猎，从而有助于利用历史所蕴含的科学精神、研究方法和思想启迪，创造性地挖掘新方法、新技术。[1]而在分析现状时，不但要聚焦本校、兄弟院校、国外高校对本课程在教学内容、教学模式、教学方法和教学手段等方面的情况，还应关注本课程所属学科的最新科研进展。由于电力电子器件的发展对电力电子技术的发展起着决定性的作用，因此，电力电子技术的发展史是以电力电子器件的发展史为纲的。使用电子管、水银整流器的时期属于电力电子技术的史前期或黎明期。在这一时期，各种整流电路、逆变电路和周波变流电路的理论已经发展成熟并广为应用。1957年美国通用电气公司研制出第一个晶闸管标志着电力电子技术的正式诞生；随着晶闸管及晶闸管变流技术的发展，电力电子技术的概念和基础得以逐渐确立。由于晶闸管是通过对门极的控制能够使其导通而不能使其关断的器件（即半控型器件），因而所采用的控制方式主要是相位控制，其关断通常需要依靠电网电压等外部条件来实现，实际应用时受到很大的局限。20世纪70年代后期，以GTO、BJT和PowerMOSFET为代表的全控型器件迅速发展，把电力电子技术推进到一个新的发展阶段。与晶闸管电路的相位控制方式相对应，采用全控型器件电路的主要控制方式为PWM。PWM方式不仅在逆变、斩波、整流、变频及交流电力控制中均可应用，而且使得电路的控制性能大为改善，因而对电力电子技术的发展产生了极为深远的影响。在20世纪80年代后期，以IGBT为代表的复合型器件异军突起。由于综合了MOSFET驱动功率小、开关速度快和BJT通态压降小、载流能力大的优点，因此，IGBT成为了现代电力电子技术的主导器件。同IGBT相类似的，还有复合了MOSFET和GTO优良性能的MOS控制晶闸管（MCT）和集成门极换流晶闸管（IGCT）。目前，把驱动、控制、保护电路和功率器件集成在一起，构成功率集成电路（PIC）成为了电力电子技术发展的一个重要方向。

（4）“电力电子技术”在整个教学计划中的地位和作用是什么？整个大学四年的教学过程是一个系统工程，而具体到某一门课程则只属于它的一个局部，因此，各门课程的教学不能孤立地进行，而必须与其他课程相互配合，特别是要关注前修课和后续课。“电力电子技术”是一门技术基础课，在学习它之前，学生应学过“电路”和“电子技术基础”，并已能熟练使用示波器等电子仪器；而“电力拖动自动控制系统”则是该课程的后续课之一。

（5）“电力电子技术”的主要内容应通过怎样的教学步骤和教学方法传授给学生？设计一个合理的教学步骤或教学过程，并采用科学的教学方法帮助和鼓励学生达到教学目标是整体性备课的最后一个基本问题。一般来讲，教学过程可分为三步走：首先，是把“电力电子技术”的教学目标具体化、明确化，并通过教学内容这一载体反映出来。然后，采用各种行之有效的教学方法，帮助和鼓励学生通过自主学习来达到课程教学目标，所谓“授之鱼，不如授之以渔”。比如，可以帮助和鼓励学生自己运用Matlab/Simulink搭建简单的变流电路拓扑，[3]验证相位控制方式和PWM方式；帮助和鼓励学生使用Matlab/Simulink中自带的仿真模型，并善于利用Google搜索网络资源；最后，就是要合理评价学生的进步。教学方法是多种多样的，包括讲授法、谈话法、讨论法、直观教学法、准直观法、边讲边练法、单元教学法、发现教学法、程序教学法、案例教学法、暗示教学法等，[1]上述方法都有它们各自的优势和不足，适用于不同的场合，因此，不应盲目肯定或否定一种方法，而应结合教学模式、教学手段和教学设备加以综合使用。对于“电力电子技术”这门课程而言，笔者非常信赖案例教学法——通过演示Matlab/Simulink模型搭建与仿真分析来传授学生点石成金的“金手指”。2.6件准备工作有了对上述5个基本问题的认识后，接下来就应该做好以下6件准备工作了：认真研读“电力电子技术”教学基本要求和教学大纲；认真选择、研读教材及参考书；认真研读“电力电子技术”的前修课和后续课的教材；自己动手做过教材中的全部练习题及思考题；了解学生；撰写一份“电力电子技术”教学安排表，并在课前发放给每个学生。其中，最要紧的是研读教材、做好习题和了解学生。所谓“研读”，是指通过仔细的、反复的、研究式的将选定的《电力电子技术》教材读上很多遍，从而把教材中的重点和难点部分完全吃透，即要读到不会被人就教材中的内容问倒、读到可以脉络清晰、有理有据地用自己的语言来阐述教材中的重点和难点内容。

大容量电力电子技术作为一种新型的电力技术，不但在电力行业中得到了应用，还在其他领域得到了应用，方便了人们的生活，使各大行业的发展速度越来越快，因此为更好的应用大容量电力电子技术，各教育领域都将电力电子技术纳入到教学体系中，其中不乏有高中教育领域，主要体现在物理学科教学中，故作为高中生的我们，要加强对大容量电力电子技术的了解，并不断提高自己的大容量电力电子技术应用能力。所以下文先简单概述了大容量电力电子技术，然后详细分析了大容量电力电子技术的应用措施，希望能够对需要的人提供一定参考价值。

1大容量电力电子技术

大容量电力电子技术实质上是指用大功率半导体材料，将电能转换为其他能源的一种技术，此外还可以实现电能在不同用电环节的传输，极大程度上提高了电力行业生产能力，使各大电力领域都得到了发展。大容量电力电子技术最早出现在上世纪60年代，出现于美国，在上世纪60年代，很多人都认为大容量电力电子技术是由电子技术、电力技术及电能控制技术融合而成，这三个技术分别是在电子学、电力学和控制学理论的基础上研发而来，所以大容量电力电子技术原理具有很强的综合性，其涉及到领域非常广，主要包括电力学领域、电力学领域和控制学领域等，这决定大容量电力电子技术应用可以实现多种能源的利用，也可以实现不同能源之间的相互转换，最终实现多功能使用，方便人们的生活，如利用该技术可以将太阳能转换成热能、将电能转换成光能等，发展至今在功能已经得到了完善和创新，实现了低耗能应用和环保性应用[1]。大容量电力电子技术应用于电力生产具有以下几点优势：第一，能够提高电能的使用效率，使电能使用处于最佳的状态，同时还能够提高电能使用合理性，以最大限度的降低能源消耗，从而达到节能降耗的问题。第二，能够推动电力行业及相关产业发展，大容量电力电子技术的应用能够最大限度的提高电力行业的生产力，从而提高我国社会生产力，促进社会发展，同时还能够带动相关产业进步，如电子设备制造业、电力控制中心等产业。第三，能够有效提高电力电子技术智能化程度，因为大容量电力电子技术研发和应用中不仅使用到了传统的电力电子技术，为方便管理和提高应用效率，还使用到了各种信息技术及网络技术，使大容量电力电子技术应用过程中更加方便和高效，甚至实现了智能化和自动化操作。此外，为响应生态化和绿色化社会发展新趋势，大容量电力电子技术研发时尽可能使用了能源消耗少的电力电子技术及能源转换技术等，对于技术应用所使用的原材料也尽可能选用生态环保的材料，以降低能源消耗的同时，提高了电力电子技术的智能化和生态化[2]。

2电力系统中大容量电力电子技术应用分析

2.1大容量电力电子技术在电力系统节能中的应用大容量电力电子技术属于物理学中电子学方面的知识内容，所以作为高中生的我们在了解和掌握大容量电力电子技术应用时应注意以下几点：第一，根据物理老师所讲解的电子学知识，尤其是电压、电流和电阻方面的原理性知识，然后在此基础上找出大容量电力电子技术应用原理及相关公式，如电力系统运行中所产生的电压一般都很高，不能直接传输到其他用电系统中，需要根据相关公式来计算出可传输电压，以保证电能传输安全的同时，降低电力系统能源消耗，所使用的相关公式有：电流I=电压U/电阻R，电压越高电力系统所损耗的电能越大，故要尽可能将高电压转换为低电压，以节省电能。第二，应用过程中还要注意对功率的控制，尽可能降低无功率的浪费，因为电力系统运行中，会使用到大量的电能源，并且这些电能源在系统运行时会发生变化，如果不加以控制则会导致大量无用功率产生，浪费大量的电能源。因此，在电力系统中应用大容量电力电子技术时，要加强对变负荷电动机运转速度的控制，通过对其运转速度的调整来控制电能源使用，从而降低无用功率的产生，最终达到电力系统节能的目的[3]。2.2大容量电力电子技术在发电环节中的应用第一，应用于发电环节电场中，在电力生产电场中的应用主要是通过降低配送所产生的电能消耗，来降低发电环节的电能消耗，从儿提高电能生产效率；第二，电力的生产中会产生损耗，且相对于发电量，其损耗的电能不在少数，且在高低压转换的过程当中也会消耗一部分电能，所以为满足电力生产节能要求，将大容量电力电子技术应用到高低压转换过程中，主要应用形式是通过风机和水泵变频机来达到降低损耗电能的目的，最终提高转换效率[4]。

3结语