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關(guān)鍵詞：淺談 現(xiàn)代 電力電子技術(shù)
中圖分類號(hào)：TM1 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1007-9416（2013）12-0229-01
現(xiàn)如今的高新技術(shù)有很多都是和電網(wǎng)的相位、電壓、電流和頻率等基本參數(shù)的轉(zhuǎn)換與控制相關(guān)?，F(xiàn)代電力電子技術(shù)能實(shí)現(xiàn)對(duì)這些參數(shù)的高效處理與精確控翻，對(duì)大功率的電能頻率的變換能夠得到很好的實(shí)現(xiàn)，這樣可以支持多項(xiàng)高新技術(shù)的發(fā)展。
1 現(xiàn)代電力電子技術(shù)的內(nèi)涵
現(xiàn)如今電力電子技術(shù)主要是處理的對(duì)象時(shí)功率，主要是來實(shí)現(xiàn)高效率和高品質(zhì)的用電。電力電子技術(shù)主要通過電力半導(dǎo)體器件和自動(dòng)控制技術(shù)、計(jì)算機(jī)和電磁技術(shù)的三者綜合運(yùn)用來實(shí)現(xiàn)獲取、傳輸、變換和利用。在各種高質(zhì)量、高效和高可靠性的電源中能夠起到非常重要的作用，可以讓當(dāng)代的電力電子技術(shù)得到很充分的運(yùn)用。功率IGBT和MOSFET是非常具有代表性，其功率半導(dǎo)體復(fù)合器件主要具有高頻、高壓和大電流等的特點(diǎn)。這類的特點(diǎn)也意味著傳統(tǒng)的電力電子技術(shù)不能夠適應(yīng)現(xiàn)如今的社會(huì)發(fā)展，電力電子技術(shù)已經(jīng)進(jìn)入了一個(gè)全新的高速發(fā)展的時(shí)代。具有功能驅(qū)動(dòng)、節(jié)能明顯和先進(jìn)等特點(diǎn)的IGBT，MOSFET等新型電力電子器件，所以可以在新型家電、感應(yīng)加熱、通信、計(jì)算機(jī)電源和電動(dòng)交通工具等領(lǐng)域中有很好的發(fā)展前景。
2 現(xiàn)代電力電子技術(shù)的歷史沿革
電子技術(shù)和微電子技術(shù)在80年代以來在各自的發(fā)展滯后得到了有效的結(jié)合，也就產(chǎn)生了全新概念的全控型的高頻化電力電子集成器件?？申P(guān)斷晶體管（GTO）電力晶體管（GTR）以及此類晶體管的模塊也得到了實(shí)用化。從此滯后，各種高頻化和全控化的新型器件也相繼出現(xiàn)，例如（功率MOSFET）絕緣門板晶體管（IGT或IGBT）、靜電感應(yīng)晶體管（SIT）、靜電感應(yīng)晶閘管（srrH）、MOS晶闡管（MCT），MOS晶體管（MGT）。這也意味著一個(gè)具有高頻化和全控型的全新電力電子器件時(shí)代的誕生，傳統(tǒng)的電力電子技術(shù)即將被淘汰。代電力電子技術(shù)大跨步進(jìn)入高速發(fā)展的新時(shí)代。新一代電力電子器件的特點(diǎn)主要有多功能化、高頻化、全控化和集成化。新型多功能的器件的出現(xiàn)促進(jìn)了控制系統(tǒng)和變流電路的技術(shù)不斷發(fā)展和成熟?，F(xiàn)如今電力電子技術(shù)主要是由各種PWM電路、高頻斬波電路和脈寬調(diào)制雙零諧振電路組成。因此從今天的時(shí)代進(jìn)入變頻器，極大地豐富了電力電子技術(shù)的功能，不斷開拓新的應(yīng)用領(lǐng)域的時(shí)代的傳統(tǒng)不斷變化的需求的電力電子技術(shù)。
3 現(xiàn)代電力電子技術(shù)的發(fā)展
電力電子技術(shù)的發(fā)展自從20世紀(jì)90年代以來主要具有兩個(gè)方面的特點(diǎn)：電子技術(shù)與微電子技術(shù)的不斷完善結(jié)合和現(xiàn)有的各類新型電力電子技術(shù)器件參數(shù)的不斷完善和提高。電力電子器件的發(fā)展特點(diǎn)使其迅速的想著大容量化和智能化的方向不斷的發(fā)展，也預(yù)示著一個(gè)電力電子技術(shù)來到全新的時(shí)代。電力電子技術(shù)是多技術(shù)和多學(xué)科的相互滲透和創(chuàng)新結(jié)合的技術(shù)，在工業(yè)領(lǐng)域中對(duì)具有很強(qiáng)的滲透性。80年代后期，主要是以各種PWM電路和全控型新器件的現(xiàn)代化電力電子技術(shù)為代表。在此時(shí)代主要是家用電器等、交流電氣牽引以及交流調(diào)速系統(tǒng)等領(lǐng)域運(yùn)用的比較頻繁。這個(gè)時(shí)代的發(fā)展預(yù)示著電力電子技術(shù)進(jìn)入了新的發(fā)展階段。在這個(gè)時(shí)代的電子電力系統(tǒng)當(dāng)中，大型機(jī)組工作狀態(tài)的改變和運(yùn)轉(zhuǎn)變流裝置起著非常重要的作用?，F(xiàn)代主要是給與直流輸電以及系統(tǒng)運(yùn)行的成熟控制和測(cè)試等安全保護(hù)提供一些技術(shù)手段。超導(dǎo)磁浮鐵道系統(tǒng)主要有機(jī)車牽引、輕軌車以及地鐵在電力電子技術(shù)應(yīng)用領(lǐng)域已經(jīng)非常普及。日本在火車在高速運(yùn)行時(shí)有PWM逆變交流牽引系統(tǒng)取代原來的直流系統(tǒng)的技術(shù)是世界第一。先進(jìn)的國(guó)家都非常的關(guān)注超導(dǎo)磁浮鐵道系統(tǒng)的研究，其能夠讓火車高達(dá)500公里每小時(shí)。這樣能夠解除交通壓力和提高運(yùn)輸能力，對(duì)國(guó)民經(jīng)濟(jì)的發(fā)展有著非常重要的作用。現(xiàn)如今的電力電子技術(shù)是傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)和信息產(chǎn)業(yè)的主要是被控強(qiáng)電、弱電和接口橋梁。此技術(shù)的發(fā)展能夠提高生產(chǎn)效率、降低消耗和節(jié)能。
4 結(jié)語
電力電子技術(shù)能能夠讓國(guó)家的基礎(chǔ)產(chǎn)業(yè)得到非?？焖俚陌l(fā)展，其與國(guó)家發(fā)展的方針和政策的配合下能夠在21世紀(jì)顯得尤為重要。因此，電力技術(shù)成為了21世紀(jì)可持續(xù)發(fā)展不可或缺的組成部分，成為高科技產(chǎn)業(yè)鏈的關(guān)鍵所在，能夠推動(dòng)我國(guó)的工業(yè)技術(shù)創(chuàng)新。
參考文獻(xiàn)
[1]劉莉宏.現(xiàn)代電力電子技術(shù)的發(fā)展及其應(yīng)用[期刊論文]《北京工業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院學(xué)報(bào)》，2006年3期.
[2]趙玉冰.淺談現(xiàn)代電力電子技術(shù)的應(yīng)用和發(fā)展[期刊論文]《科技咨詢導(dǎo)報(bào)》，2007年3期.
現(xiàn)代電力電子技術(shù)自上世紀(jì)六十年代開始出現(xiàn)，其發(fā)展勢(shì)頭迅猛。這是一項(xiàng)能夠?qū)﹄娔苓M(jìn)行控制和轉(zhuǎn)換的技術(shù)，在多個(gè)行業(yè)都起到非常重要的作用，應(yīng)用領(lǐng)域十分廣泛。文中分析了現(xiàn)代電力電子技術(shù)的發(fā)展趨勢(shì)，并進(jìn)一步對(duì)現(xiàn)代電力電子技術(shù)的應(yīng)用進(jìn)行了具體的闡述。
關(guān)鍵詞：
電力電子技術(shù) 發(fā)展趨勢(shì) 應(yīng)用
前言
現(xiàn)代電力電子技術(shù)的發(fā)展經(jīng)歷了幾個(gè)不同的階段，整流器時(shí)代、逆變器時(shí)代和變頻器時(shí)代，現(xiàn)代電力電子技術(shù)屬于變頻器時(shí)代，同時(shí)又與微電子技術(shù)有效地進(jìn)行了結(jié)合，這不僅使其應(yīng)用范圍十分廣泛，而且在國(guó)民經(jīng)濟(jì)中的地位也變得越來越重要。
1現(xiàn)代電力電子技術(shù)的發(fā)展趨勢(shì)
在當(dāng)前科學(xué)技術(shù)快速發(fā)展的新形勢(shì)下，隨著電力電子技術(shù)的不斷革新，其發(fā)展達(dá)到了一個(gè)較高的水平?，F(xiàn)代電力電子技術(shù)主要是對(duì)電源技術(shù)進(jìn)行開發(fā)和應(yīng)用，可以說電源技術(shù)的發(fā)展是當(dāng)前電力電子技術(shù)發(fā)展的主要方向。
1.1現(xiàn)代電力電子技術(shù)向模塊化和集成化轉(zhuǎn)變
電源單元和功率器件作為現(xiàn)代電力電子技術(shù)的重要組成部分，是電子器件智能化的核心所在，其組成器件具有微小性，因此電力電子器件結(jié)構(gòu)也更為緊湊，體積較小，但其能夠與其他不同器件的優(yōu)點(diǎn)進(jìn)行有效綜合，所以其具有顯著的優(yōu)勢(shì)。也加快了現(xiàn)代電力電子技術(shù)向模塊化和集成化轉(zhuǎn)變的進(jìn)程，為電力系統(tǒng)使用性能的提升奠定了良好的基礎(chǔ)。
1.2現(xiàn)代電力電子技術(shù)從低頻向高頻化轉(zhuǎn)變
變壓器供電頻率與變壓器的電容體積、電感呈現(xiàn)反比的關(guān)系，在電力電子器件體積不斷縮小的情況下，現(xiàn)代電力電子技術(shù)必然會(huì)加快向高頻化方向轉(zhuǎn)化?？煽刂脐P(guān)斷型電力電子器件的出現(xiàn)即是現(xiàn)代電力電子技術(shù)向高頻轉(zhuǎn)化的重要標(biāo)志。而且隨著科學(xué)技術(shù)發(fā)展速度的加快，電力電子技術(shù)也必然會(huì)向著更高頻的方向發(fā)展。
1.3現(xiàn)代電力電子技術(shù)向全控化和數(shù)字化轉(zhuǎn)變
傳統(tǒng)的電力電子器件在使用過程中存在著一些限制，而且關(guān)斷電器時(shí)還會(huì)產(chǎn)生一些危險(xiǎn)，自關(guān)斷的全控型器件在市場(chǎng)上出現(xiàn)后，有效地彌補(bǔ)了這些限制和避免了危險(xiǎn)的發(fā)生，這也是現(xiàn)代電力電子技術(shù)變革的重要體現(xiàn)，表明現(xiàn)代電力電子技術(shù)加快了數(shù)字化發(fā)展的進(jìn)程。
1.4現(xiàn)代電力電子技術(shù)向綠色化轉(zhuǎn)變
現(xiàn)代電力電子技術(shù)向綠色化轉(zhuǎn)變主要表現(xiàn)在節(jié)能和電子產(chǎn)品兩個(gè)方面。相比于傳統(tǒng)的電力電子技術(shù)來講，現(xiàn)代電力電子技術(shù)的節(jié)能性更好，這也實(shí)現(xiàn)了發(fā)電容量的有效節(jié)約，對(duì)環(huán)境保護(hù)帶來了較好的效果。一直以來一些電子設(shè)備會(huì)將嚴(yán)重的高次諧波電流入到電網(wǎng)中，給電網(wǎng)帶來較大的污染，導(dǎo)致電網(wǎng)總功率質(zhì)量下降，電網(wǎng)電壓出現(xiàn)不同程序的畸變。到了上世紀(jì)末期，各種有源濾波器和補(bǔ)償器的面世，實(shí)現(xiàn)了對(duì)功率參數(shù)的修正，從而為現(xiàn)代電力電子技術(shù)的綠色化發(fā)展奠定了良好的基礎(chǔ)。
2現(xiàn)代電力電子技術(shù)的應(yīng)用
現(xiàn)代電力電子技術(shù)的功能具有多樣性的特點(diǎn)，其在多個(gè)領(lǐng)域都有著廣泛的應(yīng)用，這也決定了現(xiàn)代電力電子技術(shù)在國(guó)民經(jīng)濟(jì)發(fā)展中占據(jù)非常重要的地位，有著不可替代的作用。
2.1電源方面
（1）一般電源?，F(xiàn)代電力電子技術(shù)在開關(guān)電源和供電電源方面都取得了較大的進(jìn)展，交流電直接由整流器轉(zhuǎn)變?yōu)橹绷麟?，這部分直流電一部分由逆變器轉(zhuǎn)換為交流，然后經(jīng)由轉(zhuǎn)換開關(guān)到達(dá)負(fù)載，而另一部分則直接對(duì)蓄電池組進(jìn)行充電。一旦逆變器發(fā)生故障，蓄電池組則作為備用電源開始直接向負(fù)載提供能量。在現(xiàn)在的電力電子器件中普遍采用MOSFET和IGBT作為電源，不僅具有較好的降噪性，而且電源的效率和可靠性也能夠得到有效的保障。（2）專用電源。高頻逆變式焊機(jī)電源和大功率開關(guān)型高壓直流電源是比較典型的兩種應(yīng)用現(xiàn)代電力電子技術(shù)的專用電源。高頻逆變式焊機(jī)電源是一種高性能的電源，由于大容量模塊IGBT的普遍使用，使得這種電源有著更加廣闊的應(yīng)用前景，逆變式焊機(jī)電源基本采用的都是交流-直流-交流-直流的轉(zhuǎn)換方法，由于焊機(jī)工作的環(huán)境條件惡劣，所以燃弧、短路等就成為了司空見慣的問題，而采用IGBT組成的PWM相關(guān)控制器，能夠提取和分析參數(shù)和信息，進(jìn)而預(yù)先對(duì)系統(tǒng)做出處理和調(diào)整。大功率開關(guān)型高壓直流電源主要應(yīng)用CT機(jī)、靜電除塵等比較大型的設(shè)備上，因?yàn)檫@類設(shè)備電壓比較高，甚至達(dá)到了50-159kV，將市電經(jīng)過整流器整流變?yōu)橹绷鳎缓笈c諧振逆變電路串聯(lián)，逆變?yōu)楦哳l電壓，再升壓，最后整流成為直流高壓。
2.2傳動(dòng)控制及牽引
這主要應(yīng)用在無軌電車、地鐵列車、電動(dòng)車的無級(jí)變速和控制等等方面，通過將一個(gè)固定的直流電壓轉(zhuǎn)換為一個(gè)可以變化的直流電壓，這樣就能夠使控制更加的平穩(wěn)和快速，而且還可以節(jié)能。
2.3在電力系統(tǒng)中的應(yīng)用
在發(fā)電系統(tǒng)中現(xiàn)代電力電子技術(shù)的應(yīng)用更是廣泛，比如說水力風(fēng)力發(fā)電、用電系統(tǒng)、配電、輸電等等都和現(xiàn)代電力電子技術(shù)有著密切的聯(lián)系。目前的風(fēng)力電力機(jī)組已經(jīng)結(jié)合了機(jī)械制造、空氣動(dòng)力學(xué)、計(jì)算機(jī)控制技術(shù)、電力電子技術(shù)等等，而現(xiàn)代電力電子技術(shù)就是發(fā)電系統(tǒng)中不可或缺的重要技術(shù)，它對(duì)于電能的轉(zhuǎn)換、機(jī)組的控制和改善電能質(zhì)量等都很重要。
2.4在節(jié)能和改造傳統(tǒng)行業(yè)中的應(yīng)用
現(xiàn)代工作的發(fā)展離不開電能的支持，電能是現(xiàn)代工業(yè)的重要?jiǎng)恿湍芰吭搭^。隨著我國(guó)工業(yè)用電量不斷增加，用電的不合理及浪費(fèi)現(xiàn)象也日益顯現(xiàn)出來。這就需要有效的降低能源的消耗，提高電能的利用效率，以便于能夠?qū)Ξ?dāng)前能源緊缺的局面起到一定的緩解作用。因此需要充分的發(fā)揮現(xiàn)代電力電子技術(shù)的性能優(yōu)勢(shì)，有效的提高現(xiàn)代電力電子技術(shù)的效率，應(yīng)用現(xiàn)代電力電子技術(shù)，通過工業(yè)控制有效的將電能轉(zhuǎn)換為勞動(dòng)力，建成現(xiàn)代化的智能車庫，從而降低工人的勞動(dòng)強(qiáng)度，實(shí)現(xiàn)人力資源的節(jié)約，確保勞動(dòng)生產(chǎn)力的提高，以便于推動(dòng)傳統(tǒng)行業(yè)的改造進(jìn)程。
2.5在家用電器方面的應(yīng)用
現(xiàn)代電力電子技術(shù)在我們?nèi)粘Ｉ钪袘?yīng)用也較為廣泛，當(dāng)前家用電器普遍應(yīng)用現(xiàn)代電力電子技術(shù)，給我們的日常生活帶來了較大的便利。許多電器都只需要按下按鈕就能進(jìn)行工作，而不需要人們新自動(dòng)手。
3應(yīng)用展望
在今后現(xiàn)代電力電子技術(shù)應(yīng)用過程中，需要重視以下幾個(gè)方面的問題：首先，需要對(duì)節(jié)能和環(huán)保給予充分的重視，通過完善控制設(shè)備和設(shè)計(jì)專用的電機(jī)來有效的提高電機(jī)系統(tǒng)的使用性能和效率；其次，為了實(shí)現(xiàn)節(jié)能和環(huán)保，則需要使用中高壓直流轉(zhuǎn)電系統(tǒng)，使其實(shí)現(xiàn)低能耗及低污染；最后，需要加快解決電力系統(tǒng)中儲(chǔ)電裝置的設(shè)置問題，需要電力系統(tǒng)設(shè)計(jì)者從控制技術(shù)等方面來制定切實(shí)可行的解決方案，從而對(duì)電能儲(chǔ)備中存在問題進(jìn)行有效解決，更好的推動(dòng)電力系統(tǒng)的持續(xù)、穩(wěn)定發(fā)展。
4結(jié)束語
現(xiàn)代電力電子技術(shù)在多個(gè)領(lǐng)域都得到了廣泛的應(yīng)用，特別是對(duì)電網(wǎng)的控制和轉(zhuǎn)換上發(fā)揮著非常重要的作用。通過現(xiàn)代電力電子技術(shù)的應(yīng)用，使大功率電能成為其他高新技術(shù)的重要基礎(chǔ)，這也決定了現(xiàn)代電力電子技術(shù)在國(guó)民經(jīng)濟(jì)發(fā)展中的重要地位具有不可替代性，對(duì)推動(dòng)經(jīng)濟(jì)和社會(huì)的發(fā)展發(fā)揮著非常重要的作用。
作者：蔣天予 單位：哈爾濱理工大學(xué)榮成校區(qū)電氣工程系
參考文獻(xiàn)
[1]劉增金.電力電子技術(shù)的發(fā)展及應(yīng)用探究[J].電子世界，2011，9：19+25.
關(guān)鍵詞：應(yīng)用人才；電力電子；教學(xué)內(nèi)容；改革
《電力電子技術(shù)》課程內(nèi)容中包括電路理論、電機(jī)學(xué)、電力控制技術(shù)、電力半導(dǎo)體技術(shù)、控制理論、模擬和數(shù)字電子技術(shù)等，知識(shí)面寬廣，信息量大，不容易理解。隨著科技的快速更新?lián)Q代，教學(xué)內(nèi)容日益豐富，對(duì)課堂教學(xué)內(nèi)容要求的難度也越來越高。傳統(tǒng)簡(jiǎn)單的照本宣讀理論教學(xué)，已然無法適應(yīng)《電力電子技術(shù)》課程教學(xué)的要求，更無法滿足市場(chǎng)對(duì)應(yīng)用型人才的需求。因此，如何對(duì)教學(xué)內(nèi)容進(jìn)行改革，提高教學(xué)效果，真正培養(yǎng)出有實(shí)際操作能力的應(yīng)用電力電子技術(shù)人才，是當(dāng)前高校教學(xué)改革發(fā)展的重點(diǎn)。
一、當(dāng)前《電力電子技術(shù)》課程教學(xué)內(nèi)容存在的問題
（一）課堂教學(xué)內(nèi)容存在的問題。當(dāng)前對(duì)于《電力電子技術(shù)》課程的教學(xué)，由于課程本身涉及范圍較廣，知識(shí)面較寬，而教材編纂內(nèi)容還在不斷更新與探索，所以導(dǎo)致課堂理論教學(xué)基本是照本宣讀，缺乏生動(dòng)易懂的典型案例。學(xué)生很難產(chǎn)生整體的概念以及邏輯理解思維，理解困難，紛雜的理論讓學(xué)生思而生畏，產(chǎn)生厭學(xué)情緒，教學(xué)效果難以達(dá)到要求。（二）實(shí)驗(yàn)教學(xué)內(nèi)容存在的問題。電力電子技術(shù)本來就是一門應(yīng)用性很強(qiáng)的課程。高校教學(xué)的目的也是相應(yīng)地培養(yǎng)應(yīng)用型人才。因此，實(shí)踐教學(xué)應(yīng)該被貫穿創(chuàng)新應(yīng)用型人才培養(yǎng)的始終。當(dāng)前高校對(duì)電力電子技術(shù)實(shí)驗(yàn)教學(xué)平臺(tái)的建設(shè)，重視程度不足。實(shí)驗(yàn)教學(xué)內(nèi)容及設(shè)備陳舊，教學(xué)還是按照舊的功能模塊來進(jìn)行操作，學(xué)生機(jī)械地模仿老師的操作，對(duì)實(shí)驗(yàn)過程和現(xiàn)象沒有足夠的關(guān)注，對(duì)新技術(shù)的接觸了解經(jīng)常一帶而過。培養(yǎng)出來的學(xué)生，根本不能很好地適應(yīng)當(dāng)下新的科學(xué)技術(shù)發(fā)展，造成高校實(shí)驗(yàn)教學(xué)形同虛設(shè)。
二、對(duì)《電力電子技術(shù)》教學(xué)內(nèi)容改革的建議
（一）優(yōu)化課堂理論教學(xué)內(nèi)容順序。電力電子技術(shù)課程教學(xué)的特點(diǎn)是，內(nèi)容多且涉及面廣，而課時(shí)相對(duì)安排較少。教材又一直在根據(jù)實(shí)際科技的發(fā)展而不斷調(diào)整更新。在這樣的情況下，教師需要根據(jù)自己的教學(xué)經(jīng)驗(yàn)及教學(xué)目標(biāo)，來對(duì)課程內(nèi)容的教學(xué)順序進(jìn)行優(yōu)化調(diào)整。旨在幫助啟發(fā)學(xué)生建立清晰的概念和整體邏輯，讓學(xué)生的學(xué)習(xí)有條理，有方向，最終達(dá)到有方法的主動(dòng)創(chuàng)新學(xué)習(xí)。例如，可以啟發(fā)學(xué)生利用圖表方法，將電力電子技術(shù)整體的內(nèi)容大致分為幾個(gè)部分，并對(duì)每個(gè)部分進(jìn)行主要核心內(nèi)容的整理，此處需要注意的是，一定要進(jìn)行有重點(diǎn)的區(qū)分，而非形式上的冗雜。比如說可以按照如下的方式劃分：以電力電子器件為核心，以兩種控制方法（相控控制和PWM控制）和四類基本電力的變換電路（整流電路、逆變電路、斬波電路和交流變換電路）為基礎(chǔ)，以兩類應(yīng)用（電力、電子技術(shù)應(yīng)用）為目標(biāo)，配合當(dāng)前新技術(shù)的發(fā)展需要來進(jìn)行教學(xué)內(nèi)容的設(shè)置。這樣，對(duì)于學(xué)生來說，就能夠很清晰地建立整體的概念，也能夠?qū)χR(shí)進(jìn)行很好地理解和吸收。（二）重視實(shí)驗(yàn)平臺(tái)建設(shè)。應(yīng)用型人才發(fā)展的重點(diǎn)，除了理論素養(yǎng)過硬之外，必須要有很強(qiáng)的實(shí)踐創(chuàng)新能力。而這種能力的最佳培養(yǎng)期，就是在大學(xué)時(shí)期。高校實(shí)驗(yàn)平臺(tái)的建設(shè)，對(duì)于電力電子技術(shù)專業(yè)的學(xué)生來說，是尤為重要的，也是其鍛煉實(shí)踐能力的主要渠道。高校實(shí)驗(yàn)教學(xué)應(yīng)該緊跟時(shí)代科技發(fā)展步伐，定期更新實(shí)驗(yàn)?zāi)K，分層進(jìn)行實(shí)驗(yàn)教學(xué)。例如，實(shí)驗(yàn)教學(xué)內(nèi)容可以分為三個(gè)層次：第一層次為基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)教學(xué)。即教師示范，學(xué)生學(xué)習(xí)。第二層次為設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)教學(xué)。即教師給出設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)任務(wù)，學(xué)生通過分組討論，給出設(shè)計(jì)方案，然后教師對(duì)可行的實(shí)驗(yàn)進(jìn)行指導(dǎo)實(shí)驗(yàn)。第三層次為創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)教學(xué)。即讓學(xué)生自主地對(duì)自己感興趣的方向或者科研熱點(diǎn)問題進(jìn)行創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)，教師則以配合者的身份參與其中進(jìn)行指導(dǎo)。這樣，用逐步遞進(jìn)的方式來進(jìn)行的實(shí)驗(yàn)教學(xué)，既可以鍛煉學(xué)生的動(dòng)手實(shí)踐能力，同時(shí)又以開放式探究問題的方法，激發(fā)了學(xué)生的自主創(chuàng)新意識(shí)，可以真正地使學(xué)生得到全面的發(fā)展。（三）明確培養(yǎng)應(yīng)用型人才的目標(biāo)。傳統(tǒng)教育模式的目標(biāo)，都是應(yīng)試教育。教學(xué)內(nèi)容也以此為基礎(chǔ)，將知識(shí)點(diǎn)反復(fù)疊加講授，使學(xué)生苦不堪言。新課改要求，教學(xué)要以培養(yǎng)應(yīng)用型人才為目標(biāo)，全力改革教學(xué)內(nèi)容，以人為本，以滿足社會(huì)發(fā)展的實(shí)用性為基準(zhǔn)。這就要求教師堅(jiān)持從學(xué)生的角度出發(fā)，切實(shí)通過改革教學(xué)內(nèi)容，激發(fā)學(xué)生的自主意識(shí)。例如，在課程教學(xué)講授理論知識(shí)的同時(shí)，通過生活中的實(shí)例，使學(xué)生真正了解電力電子技術(shù)在人們生活中的地位及作用，培養(yǎng)學(xué)生的自豪感及使命感，激發(fā)學(xué)生的求知欲望。在實(shí)驗(yàn)教學(xué)中，間插性地配合現(xiàn)代網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，讓學(xué)生了解到電力電子技術(shù)不斷發(fā)展的現(xiàn)狀和亟待解決的問題，以期讓學(xué)生的創(chuàng)新思維得到啟發(fā)，明確目標(biāo)，達(dá)到實(shí)驗(yàn)教學(xué)的效果。
三、結(jié)語
課程教學(xué)本身就像一門藝術(shù)，而《電力電子技術(shù)》這門課程的教學(xué)，就是需要極高造詣方能領(lǐng)悟的藝術(shù)。想要上好這門課，真正地培養(yǎng)出對(duì)社會(huì)發(fā)展有用的實(shí)力應(yīng)用型人才，就必須認(rèn)真地、反復(fù)不斷地研究教學(xué)內(nèi)容及教學(xué)方法手段。希望通過教學(xué)內(nèi)容的改革，能夠真正培養(yǎng)出專業(yè)基礎(chǔ)知識(shí)清晰扎實(shí)、創(chuàng)新能力過硬以及擁有出眾工程實(shí)踐能力的應(yīng)用型人才，為社會(huì)主義社會(huì)建設(shè)貢獻(xiàn)力量。
作者:羅瑞鴻 單位:河池學(xué)院物理與機(jī)電工程學(xué)院
參考文獻(xiàn)：
［1］陶俊珍．“電力電子技術(shù)”教學(xué)內(nèi)容更新例析［J］．中國(guó)電力教育，2011，（09）：160，166．
［2］李旭春，王春鳳．創(chuàng)新實(shí)踐教學(xué)，提高電力電子技術(shù)基礎(chǔ)課程教學(xué)效果［J］．實(shí)驗(yàn)技術(shù)與管理，2012，29（07）：11－13．
［3］王卓，王強(qiáng)，曹晶人等．“電力電子技術(shù)”課程教學(xué)改革探討與實(shí)踐［J］．中國(guó)電力教育，2013，（11）：37－38．
關(guān)鍵詞：電力電子技術(shù)；教學(xué)改革；應(yīng)用型人才培養(yǎng)
作者簡(jiǎn)介：侯麗華（1966-），女，滿族，吉林伊通人，長(zhǎng)春工程學(xué)院教師發(fā)展中心主任兼教務(wù)處副處長(zhǎng)，教授；杜波（1976-），女，吉林長(zhǎng)春人，長(zhǎng)春工程學(xué)院電氣與信息工程學(xué)院，副教授。（吉林 長(zhǎng)春 130012）
中圖分類號(hào)：G642.0 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1007-0079（2013）35-0072-02
“電力電子技術(shù)”課程是自動(dòng)化專業(yè)重要的專業(yè)基礎(chǔ)課，是一門工程應(yīng)用性很強(qiáng)的課程。該課程具有教學(xué)內(nèi)容多、課時(shí)少、更新快的特點(diǎn)。如何在有限學(xué)時(shí)內(nèi)使學(xué)生較好地掌握課程知識(shí)，提高工程實(shí)踐能力和創(chuàng)新能力，增強(qiáng)學(xué)習(xí)興趣，是教學(xué)改革要解決的主要問題。長(zhǎng)春工程學(xué)院（以下簡(jiǎn)稱“我?！保半娏﹄娮蛹夹g(shù)”課程組根據(jù)學(xué)校辦學(xué)定位和人才培養(yǎng)目標(biāo)，在明確了自動(dòng)化專業(yè)面向基礎(chǔ)工業(yè)基層一線應(yīng)用型人才培養(yǎng)目標(biāo)、基本規(guī)格、專業(yè)核心能力以及知識(shí)體系等方面基礎(chǔ)上，緊密結(jié)合工業(yè)企業(yè)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際和電力電子技術(shù)發(fā)展現(xiàn)狀，以先進(jìn)的教育思想為指導(dǎo)，以應(yīng)用能力和工程素質(zhì)培養(yǎng)為核心，不斷整合教學(xué)內(nèi)容，完善實(shí)驗(yàn)教學(xué)條件，開發(fā)綜合性和設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目，增加實(shí)踐環(huán)節(jié)，改進(jìn)教學(xué)方法與手段，改革考試方式，在教學(xué)實(shí)踐中取得了較好的效果。
一、優(yōu)化教學(xué)內(nèi)容，構(gòu)建以應(yīng)用能力培養(yǎng)為核心的課程體系
1.課程建設(shè)與改革思路
教學(xué)內(nèi)容和教學(xué)體系的改革是“電力電子技術(shù)”課程改革中最重要的環(huán)節(jié)，直接關(guān)系到教學(xué)質(zhì)量的提高，關(guān)系到應(yīng)用型人才培養(yǎng)的要求。我校按照電力電子器件―電力電子變換電路―電力電子電路的微機(jī)控制技術(shù)―電力電子技術(shù)應(yīng)用的思路，以電力電子器件為電路服務(wù)，電路為電力電子系統(tǒng)服務(wù)，系統(tǒng)為電力電子應(yīng)用服務(wù)的理念作為教學(xué)內(nèi)容設(shè)置的主導(dǎo)思想，以應(yīng)用能力和工程素質(zhì)培養(yǎng)為核心，精選理論內(nèi)容，強(qiáng)化技術(shù)應(yīng)用，及時(shí)而恰當(dāng)?shù)匾腚娏﹄娮蛹夹g(shù)的新知識(shí)、新技術(shù)、新工藝。
2.調(diào)整教學(xué)內(nèi)容
在教學(xué)設(shè)計(jì)上理論與實(shí)踐相結(jié)合，知識(shí)傳授與應(yīng)用能力培養(yǎng)相結(jié)合，課內(nèi)與課外相結(jié)合，講授與研討相結(jié)合。將電力電子器件、變換電路作為傳統(tǒng)內(nèi)容，將電力電子技術(shù)應(yīng)用作為實(shí)用內(nèi)容，將最先進(jìn)的自動(dòng)控制生產(chǎn)線作為新技術(shù)，對(duì)典型電力電子及電氣傳動(dòng)系統(tǒng)分析作為討論內(nèi)容，將科研課題引入課堂作為啟發(fā)內(nèi)容，通過典型案例分析，將理論與實(shí)際結(jié)合，培養(yǎng)學(xué)生解決實(shí)際問題的能力，并通過滲透行業(yè)規(guī)范、安全操作規(guī)程、文明生產(chǎn)等知識(shí)培養(yǎng)學(xué)生的工程素質(zhì)。課程的講授以電力電子器件的工作原理、特性、參數(shù)、選擇、驅(qū)動(dòng)與保護(hù)電路為基礎(chǔ)，以AC/DC、DC/AC、DC/DC、AC/AC變換電路結(jié)構(gòu)、工作原理、波形分析和參數(shù)計(jì)算及電路設(shè)計(jì)為核心，以微機(jī)控制的脈寬調(diào)制技術(shù)（PWM）和各種軟開關(guān)技術(shù)作為新的控制方法和新技術(shù)，把電力電子學(xué)科的發(fā)展方向引入課堂。以電力電子器件的應(yīng)用電路為教學(xué)的重點(diǎn)，解決實(shí)際工程問題，使學(xué)生能充分認(rèn)識(shí)現(xiàn)代電力電子技術(shù)對(duì)交、直流電路的控制和變換能力，并掌握各種變換原理和方法，為后續(xù)課程“運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)”深入學(xué)習(xí)及畢業(yè)設(shè)計(jì)打下堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。
二、強(qiáng)化實(shí)踐教學(xué)，提高學(xué)生實(shí)踐能力和創(chuàng)新能力
1.完善實(shí)踐教學(xué)條件
“電力電子技術(shù)”課程具有很強(qiáng)的工程性和實(shí)用性，而實(shí)驗(yàn)是培養(yǎng)學(xué)生理論聯(lián)系實(shí)際、動(dòng)手能力、嚴(yán)謹(jǐn)?shù)膽B(tài)度和科學(xué)研究方法的重要手段。因此，以營(yíng)造真實(shí)的、先進(jìn)的工程環(huán)境為目標(biāo)，緊密結(jié)合工程實(shí)際應(yīng)用，投入100多萬元建設(shè)和完善了電力電子技術(shù)實(shí)驗(yàn)室?，F(xiàn)實(shí)驗(yàn)室擁有實(shí)驗(yàn)設(shè)備24臺(tái)套，開發(fā)了電力電子技術(shù)仿真研究平臺(tái)，構(gòu)建了電力電子技術(shù)實(shí)踐教學(xué)體系（包括課內(nèi)實(shí)驗(yàn)、課外實(shí)驗(yàn)、課程設(shè)計(jì)、生產(chǎn)實(shí)習(xí)和畢業(yè)設(shè)計(jì)等），編制相關(guān)的教學(xué)文件。實(shí)驗(yàn)室向?qū)W生全面開放，學(xué)生以團(tuán)隊(duì)的形式開展自主性實(shí)驗(yàn)和學(xué)科競(jìng)賽培訓(xùn)，并為學(xué)生提供實(shí)際工程技術(shù)資料、仿真實(shí)訓(xùn)教學(xué)軟件，培養(yǎng)工程實(shí)踐應(yīng)用能力。
2.精心設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)內(nèi)容
課程組精心設(shè)計(jì)了實(shí)驗(yàn)教學(xué)項(xiàng)目和內(nèi)容，引導(dǎo)學(xué)生從問題出發(fā)，逐步由基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)走向設(shè)計(jì)性和綜合性實(shí)驗(yàn)，再過渡到創(chuàng)新性實(shí)驗(yàn)。開設(shè)了晶閘管整流、逆變的驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)，使學(xué)生對(duì)本課程的應(yīng)用有初步認(rèn)識(shí)；對(duì)直流斬波、交交變換以及PWM控制技術(shù)部分的實(shí)驗(yàn)，則由教師給出電路參數(shù)要求，由學(xué)生自行設(shè)計(jì)主電路、驅(qū)動(dòng)電路等，完成設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)，培養(yǎng)學(xué)生分析問題，解決問題的能力；軟開關(guān)技術(shù)的實(shí)現(xiàn)等具有較高實(shí)用價(jià)值的實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目，密切聯(lián)系著當(dāng)今電力電子技術(shù)發(fā)展的最前沿技術(shù)，并且在國(guó)民經(jīng)濟(jì)發(fā)展中起著重要作用。通過實(shí)驗(yàn)學(xué)生了解了電力電子新技術(shù)的發(fā)展動(dòng)態(tài)，同時(shí)對(duì)本課程的應(yīng)用領(lǐng)域、可以解決的問題有了更直觀感性的認(rèn)識(shí)。實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目與科研、工程、社會(huì)應(yīng)用實(shí)踐密切聯(lián)系，形成良性互動(dòng)，實(shí)現(xiàn)基礎(chǔ)與前沿、經(jīng)典與現(xiàn)代的有機(jī)結(jié)合，有利于學(xué)生創(chuàng)新能力的培養(yǎng)和自主訓(xùn)練。
3.增設(shè)課程設(shè)計(jì)與調(diào)試環(huán)節(jié)
開設(shè)了1周“電力電子技術(shù)”課程設(shè)計(jì)與調(diào)試實(shí)踐環(huán)節(jié)，以完整的電力電子系統(tǒng)為載體，將電力電子器件選擇以及電力電子主電路、驅(qū)動(dòng)電路、保護(hù)電路、檢測(cè)電路、控制電路等內(nèi)容有機(jī)地結(jié)合起來，使學(xué)生通過設(shè)計(jì)、組裝、實(shí)驗(yàn)和調(diào)試“四位一體”的訓(xùn)練，培養(yǎng)學(xué)生的實(shí)踐能力和創(chuàng)新能力。同時(shí)，在教學(xué)中使用計(jì)算機(jī)仿真軟件Matlab/Simulink搭建各種常用電力電子電路，且可方便地調(diào)整電路的參數(shù)進(jìn)行仿真，培養(yǎng)學(xué)生應(yīng)用計(jì)算機(jī)處理復(fù)雜電力電子電路的能力，也為日后從事工程設(shè)計(jì)和科學(xué)研究打下良好的基礎(chǔ)。
三、改進(jìn)教學(xué)方法與手段，調(diào)動(dòng)學(xué)生學(xué)習(xí)主動(dòng)性和積極性
在實(shí)際教學(xué)實(shí)踐中，筆者始終堅(jiān)持以學(xué)生為主體、教師為主導(dǎo)、能力為主線的教育理念，根據(jù)課程內(nèi)容合理采用不同的教學(xué)方法組織課堂教學(xué)，將“理論+實(shí)踐+應(yīng)用能力”的教學(xué)模式貫穿在整個(gè)教學(xué)活動(dòng)中，由傳統(tǒng)的教師滿堂灌唱獨(dú)角戲變成了教師學(xué)生共同參與的互動(dòng)學(xué)習(xí)，教與學(xué)融為一體。教師有所教，學(xué)生有所學(xué)，極大地調(diào)動(dòng)了學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性，加深了學(xué)生的理解，加快了學(xué)習(xí)步伐。通過啟發(fā)教學(xué)法、案例教學(xué)法、任務(wù)驅(qū)動(dòng)教學(xué)方法等，增強(qiáng)學(xué)生主觀能動(dòng)性，活躍課堂氣氛，挖掘?qū)W生潛力，增強(qiáng)專業(yè)素養(yǎng)，逐漸讓學(xué)生由“學(xué)會(huì)”變成“會(huì)學(xué)”，由被動(dòng)變主動(dòng)汲取知識(shí)。
為了分析電力電子器件和電路的工作狀態(tài)，使學(xué)生弄清電路中能量的變換和傳遞，筆者制作了本課程比較完善的多媒體教學(xué)課件。利用多媒體技術(shù)將實(shí)際應(yīng)用中的電路和電力電子裝置做成影音資料帶到課堂上，結(jié)合典型工程實(shí)例，并把電力電子前沿的研究狀況、最新的研究成果以圖表、圖片等方式充實(shí)到教學(xué)課件中，提高學(xué)生的感性認(rèn)識(shí)，激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)的興趣，不斷提高教學(xué)效果及教學(xué)質(zhì)量。同時(shí)，建設(shè)了本課程的教學(xué)網(wǎng)站，網(wǎng)站資料豐富，包括教學(xué)資料和典型工程實(shí)例等，學(xué)生可以在網(wǎng)上學(xué)習(xí)，教師可以在網(wǎng)上進(jìn)行答疑，激發(fā)了學(xué)生學(xué)習(xí)的興趣，提高了教學(xué)效果。
四、改革考核方式，提高學(xué)生對(duì)知識(shí)的綜合運(yùn)用能力
1.考試過程全程化
教師根據(jù)“電力電子技術(shù)”課程性質(zhì)和不同階段的教學(xué)要求，通過課堂提問、討論、平時(shí)作業(yè)、單元測(cè)驗(yàn)、實(shí)際操作、撰寫報(bào)告或論文等方式加強(qiáng)形成性考試評(píng)價(jià)，并安排階段性考試以強(qiáng)化學(xué)生平時(shí)對(duì)課程教學(xué)內(nèi)容的學(xué)習(xí)和掌握，弱化期末終結(jié)性考核。
2.考核內(nèi)容能力化
考核內(nèi)容圍繞應(yīng)用能力和工程素質(zhì)培養(yǎng)為核心這個(gè)目標(biāo)設(shè)置，結(jié)合新的“電力電子技術(shù)”教學(xué)內(nèi)容體系，加大電力電子器件特性分析、實(shí)際電路分析、應(yīng)用案例分析、實(shí)踐技能的比例，側(cè)重考查學(xué)生對(duì)知識(shí)的綜合運(yùn)用、解決問題的能力。
3.考核方式多元化
根據(jù)不同階段的教學(xué)要求，考核采取口試、筆試（開卷、閉卷）、開發(fā)設(shè)計(jì)相結(jié)合的形式，變單一形式的考核為多種形式的考核。
五、組織課外科技創(chuàng)新活動(dòng)，探索課內(nèi)與課外培養(yǎng)的有效機(jī)制
按照課內(nèi)培養(yǎng)與課外培養(yǎng)相結(jié)合的原則，把培養(yǎng)學(xué)生實(shí)踐創(chuàng)新能力固化在教學(xué)任務(wù)中，成立了課外科技活動(dòng)小組，注意引導(dǎo)和鼓勵(lì)學(xué)生積極參加各種科技競(jìng)賽活動(dòng)。依托電力電子實(shí)驗(yàn)室的硬件設(shè)施，積極組織學(xué)生參加全國(guó)大學(xué)生電子設(shè)計(jì)大賽和“挑戰(zhàn)杯”競(jìng)賽，以培養(yǎng)和提高學(xué)生的自學(xué)能力、實(shí)踐能力和創(chuàng)新意識(shí)。在運(yùn)行中，加強(qiáng)課外實(shí)踐活動(dòng)的組織和管理，制訂《大學(xué)生課外科技創(chuàng)新實(shí)踐活動(dòng)運(yùn)行管理辦法》和《實(shí)驗(yàn)室開放運(yùn)行管理辦法》，對(duì)大學(xué)生第二課堂教育的條件保障、激勵(lì)政策、管理辦法、評(píng)價(jià)辦法等做了明確規(guī)定，形成了有效的大學(xué)生科技創(chuàng)新實(shí)踐活動(dòng)保障體系。
六、加強(qiáng)青年教師培養(yǎng)，提高課程組教師整體水平
師資隊(duì)伍建設(shè)是課程建設(shè)的關(guān)鍵，課程組教師的理論教學(xué)水平、工程實(shí)踐能力、科研水平直接關(guān)乎“電力電子技術(shù)”課程建設(shè)水平。按照校內(nèi)培養(yǎng)與校外培養(yǎng)相結(jié)合、教學(xué)培養(yǎng)和科研培養(yǎng)相結(jié)合的原則，通過建立青年教師“導(dǎo)師制”、定期開展教學(xué)研討和教學(xué)觀摩、實(shí)行青年教師實(shí)驗(yàn)室坐班制、深入工業(yè)企業(yè)生產(chǎn)實(shí)際、選派教師參加新技術(shù)培訓(xùn)等措施，不斷提高青年教師教學(xué)水平、學(xué)術(shù)水平和實(shí)踐能力。
七、結(jié)語
電力電子技術(shù)隨著社會(huì)科學(xué)技術(shù)的發(fā)展而不斷地更新，其應(yīng)用范圍越來越廣泛，不僅用于一般工業(yè)，也廣泛用于交通運(yùn)輸、電力、通信、計(jì)算機(jī)、新能源系統(tǒng)等?！半娏﹄娮蛹夹g(shù)”課程教學(xué)應(yīng)緊跟時(shí)代變化的步伐，不斷更新和充實(shí)教學(xué)內(nèi)容，改進(jìn)教學(xué)方法與手段，完善實(shí)踐教學(xué)條件建設(shè)，創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)內(nèi)容，將電力電子技術(shù)理論知識(shí)與實(shí)踐緊密聯(lián)系，培養(yǎng)學(xué)生的工程意識(shí)，提高實(shí)踐能力和創(chuàng)新能力。
參考文獻(xiàn)：
（1）全控化。隨著電子信息技術(shù)的高速發(fā)展，電力電子器件也獲得了很大的完善，其功能越來越強(qiáng)大，不同類型的自關(guān)斷功率器件逐漸取代了傳統(tǒng)的半控型器件。全新的大容量電力自關(guān)斷功率器件具有全控化的作用，電路更加簡(jiǎn)單。（2）集成化。從分立形式的角度來看，原有電子器件同集成化器件具有很大的差異，單元器能夠?qū)Υ罅康娜匦推骷M(jìn)行整合，使之于基片中形成整體。（3）高頻化。在電子器件集成化程度逐漸提高的過程中，高頻化發(fā)展方向使工作效率大大提升，能夠在短時(shí)間內(nèi)快速完成相應(yīng)的處理工作，GTR、IGBT及功率MOSFET對(duì)應(yīng)的工作頻率分別為10、幾十和百千赫茲。（4）高效率化。大容量電力電子應(yīng)用系統(tǒng)中的變換技術(shù)、器件是高效率化特征的主要表現(xiàn)，因?yàn)橹饾u變小的器件導(dǎo)通壓降，導(dǎo)致產(chǎn)生的導(dǎo)通損耗也明顯降低，再加上器件控制元件的切斷和連接速度較快，使得開關(guān)器件的消耗大大變小。在正常工作過程中，充分發(fā)揮了變換器軟開關(guān)技術(shù)的優(yōu)勢(shì)，電力電子器件的工作效率大大提升。（5）變換器小型化。變換器規(guī)模及體積逐漸變小也是大容量電力電子技術(shù)的關(guān)鍵特點(diǎn)之一，控制元件及濾波電路由于器件工作頻率的不斷提高，電路也逐漸向著微小化、集成化的方向發(fā)展，致使其占有的空間變小，主電路體積越來越小型化。變換器因?yàn)楝F(xiàn)代先進(jìn)技術(shù)別的應(yīng)用和其他集成化器件的應(yīng)用，體積也更小。
2電力電子技術(shù)的應(yīng)用
2.1電氣節(jié)能介紹
有源濾波、電能質(zhì)量及變頻調(diào)速等內(nèi)容都屬于電氣節(jié)能的范疇，其中電機(jī)節(jié)能最為重要，主要是采用變頻調(diào)整方式，改善風(fēng)機(jī)、泵類電機(jī)系統(tǒng)，而電氣節(jié)能方面中的變頻調(diào)速系統(tǒng)的電力來源主要是變頻器，在社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展和科學(xué)技術(shù)不斷進(jìn)步的過程中，變頻調(diào)速方面的相關(guān)技術(shù)獲得了很大的完善，具有非常廣闊的應(yīng)用，相關(guān)設(shè)備的更新頻率大大降低。如果我們使用變頻技術(shù)，使電機(jī)根據(jù)我們需要的速度進(jìn)行運(yùn)行，對(duì)原有的系統(tǒng)進(jìn)么智能改造和控制，僅電機(jī)這一項(xiàng)消費(fèi)我國(guó)一天就可以節(jié)約大約30%的電能，工業(yè)領(lǐng)域的節(jié)能效果更大。由此可見，這是我們不容忽視的一個(gè)重要作用，關(guān)系到了國(guó)民經(jīng)濟(jì)高效的發(fā)展。
2.2風(fēng)力、太陽能等新能源發(fā)電
目前世界范圍內(nèi)應(yīng)用頻率較高的可在利用新型能源主要包括：生物質(zhì)能、太陽能、風(fēng)能及地?zé)崮艿?，但這些新型能源的利用都必須要借助大容量電力電子系統(tǒng)來實(shí)現(xiàn)。電力電子技術(shù)在利用新能源進(jìn)行電力生產(chǎn)的過程中，具有較大的供應(yīng)不確定性，必須要根據(jù)天氣的變化進(jìn)行調(diào)整，必須要滿足電網(wǎng)電力、并網(wǎng)發(fā)電方面較高的要求，可以保障供應(yīng)電能的質(zhì)量，不存在較大的功率變化情況。由于我國(guó)的科學(xué)技術(shù)發(fā)展水平較低，依靠引進(jìn)國(guó)外網(wǎng)格轉(zhuǎn)換器的方式來進(jìn)行電力生產(chǎn)，需要進(jìn)行進(jìn)一步的研究和探索，從根本上提高設(shè)備的穩(wěn)定程度，優(yōu)化設(shè)備性能，并應(yīng)用統(tǒng)一、規(guī)范、系統(tǒng)的標(biāo)準(zhǔn)對(duì)應(yīng)用設(shè)備進(jìn)行管理和控制。
2.3電力牽引
隨著交通流量的增大，交通事業(yè)的進(jìn)步成為各個(gè)國(guó)家關(guān)注的重點(diǎn)，應(yīng)用電力牽引方式，對(duì)電動(dòng)汽車、地鐵、高速鐵路及輕軌等交通設(shè)施進(jìn)行改造成為主流化趨勢(shì)。例如：高鐵的機(jī)頭。目前，高鐵已覆蓋了我國(guó)的等多數(shù)地區(qū)，已經(jīng)將利用電力牽引的汽車在一些地區(qū)進(jìn)行應(yīng)用測(cè)試。這些混合性電力動(dòng)力汽車所需的變換器的來源是國(guó)外技術(shù)發(fā)達(dá)的國(guó)家，我國(guó)要加大對(duì)電力牽引方面的研發(fā)力度，如：開發(fā)集成技術(shù)和冷卻技術(shù)來提高電力電子變換器的效率和功率密度；
2.4智能電網(wǎng)
智能電網(wǎng)是一個(gè)新概念，一般認(rèn)為電力電子技術(shù)為智能電網(wǎng)的實(shí)施提供了堅(jiān)實(shí)的技術(shù)保障，能夠提供更大的動(dòng)力，還涉及到電網(wǎng)控制技術(shù)、傳感技術(shù)等多種先進(jìn)的技術(shù)。其中，傳感技術(shù)、儲(chǔ)能技術(shù)、輸電技術(shù)及控制技術(shù)等都涵蓋于電力電子技術(shù)的范圍內(nèi)，能夠使電網(wǎng)發(fā)電形式轉(zhuǎn)變?yōu)樾滦湍茉撮_發(fā)，大大提高電網(wǎng)的工作效率，變得更加安全可靠。我國(guó)電力體制改革和建設(shè)工作實(shí)施過程中，對(duì)特高壓輸電內(nèi)容的研究充分運(yùn)用了智能電網(wǎng)技術(shù)，并在一些城市建造成功，能夠?qū)Ω哌_(dá)800kv的電壓進(jìn)行輸送。根據(jù)我國(guó)對(duì)電網(wǎng)建設(shè)方面的設(shè)計(jì)規(guī)劃工作，預(yù)期在2020年投資將近一億元人民幣進(jìn)行特高壓輸電建設(shè)；并2030年真正建成具有自愈能力的智能電網(wǎng)。
3主要關(guān)鍵技術(shù)
（1）硬件和電力半導(dǎo)體器件的發(fā)展分析。系統(tǒng)的性能和可靠性往往由設(shè)備的好壞決定，而大容量電力電子應(yīng)用系統(tǒng)對(duì)高功率半導(dǎo)體器件要求更高。目前，寬帶隙的新型半導(dǎo)體的開發(fā)，如碳化硅材料，被人們?cè)絹戆l(fā)揮重視，還有對(duì)氮化鎵（GaN）設(shè)備的發(fā)展也引起了人們的關(guān)注。（2）拓?fù)涞难芯俊Ｔ趯?duì)多電平變換器拓?fù)潢P(guān)系及結(jié)構(gòu)方面的探索處于低級(jí)階段，預(yù)測(cè)在未來的發(fā)展過程中會(huì)向著混合式結(jié)構(gòu)形式的方向發(fā)展。（3）應(yīng)用PWM控制方法。大容量多電平轉(zhuǎn)換電路是脈沖寬度調(diào)制的主要應(yīng)用領(lǐng)域，但由于拓?fù)浣Y(jié)果形式及特征各不相同，必須要滿足相應(yīng)的功能要求。
4存在的關(guān)鍵問題分析
（1）半導(dǎo)體開關(guān)器件的特性沒有完全足夠掌握。（2）主電路的設(shè)計(jì)未能與實(shí)際緊密結(jié)合，協(xié)調(diào)配合有所欠缺。（3）對(duì)不清楚的裝置、設(shè)備的電磁瞬態(tài)過程進(jìn)行描述。（4）缺乏對(duì)設(shè)備的失效作用分析。目前仍需要處理的任務(wù)為：（1）提高設(shè)備模型的適應(yīng)能力。（2）定義對(duì)可靠運(yùn)行區(qū)域。（3）理解不同時(shí)間尺度過程。（4）能源控制問題。
5總結(jié)
電力電子技術(shù)將各種能源高效率地變換為電能，實(shí)現(xiàn)了節(jié)能環(huán)保的作用，但在實(shí)踐過程中仍存在許多問題，如，能源消耗問題，在電器設(shè)備中，變壓器和交流異步電動(dòng)機(jī)均屬于感性負(fù)載，在運(yùn)行過程中消耗有功功率與無功功率，設(shè)備的使用要求較高，技術(shù)不穩(wěn)定，會(huì)造成裝置的損壞。再如諧波污染，電力電子技術(shù)的快速發(fā)展也帶來一定弊端，電力電子裝置越來越多地應(yīng)用于冶金、化工、煤炭和運(yùn)輸?shù)戎T多領(lǐng)域，隨著這些裝置的廣泛操作應(yīng)用，將大量的諧波和無功功率注入電網(wǎng)，使電網(wǎng)的電能質(zhì)量下降，造成“電網(wǎng)污染”。諸如此類問題是技術(shù)實(shí)踐中的難關(guān)，要做到環(huán)境，經(jīng)濟(jì)，科技的和諧統(tǒng)一，仍需科技工作者的研討以繼續(xù)完善技術(shù)實(shí)踐體系。
2電子電力技術(shù)分類及在電力系統(tǒng)中的可實(shí)際應(yīng)用領(lǐng)域
電力電子技術(shù)包括電力電子器件的制作技術(shù)和變流技術(shù)兩個(gè)大類，應(yīng)用領(lǐng)域?qū)挘瑥V泛用于交通運(yùn)輸、電力系統(tǒng)、電子裝置電源、新能源等，在家用電器、變頻空調(diào)、工業(yè)設(shè)備中預(yù)防電源間斷的UPS應(yīng)用、航天飛行器等領(lǐng)域也有應(yīng)用實(shí)踐的區(qū)域。具體來看，家用節(jié)能燈、變頻空調(diào)、電視音響、洗衣機(jī)、微波爐等都是采用電力電子技術(shù)。電力電子技術(shù)應(yīng)用廣泛，其在工業(yè)及科技發(fā)展方面的作用也十分突出，下文針對(duì)兩個(gè)不同應(yīng)用方面提出一點(diǎn)看法
2.1社會(huì)供電系統(tǒng)應(yīng)用
傳統(tǒng)的電力供量已無法滿足現(xiàn)代需求量，不僅要開發(fā)資源，技術(shù)的開發(fā)更具主要性。提高能源的使用效率，需要電力技術(shù)的實(shí)踐，而電力電子產(chǎn)品相配套使用，能夠提高安全指數(shù)，經(jīng)濟(jì)節(jié)能，體現(xiàn)生態(tài)化，經(jīng)濟(jì)高效化的現(xiàn)代化精神，使現(xiàn)代技術(shù)與環(huán)境高效統(tǒng)一。據(jù)資料表明，新能源發(fā)電在未來幾十年，總量將增加幾倍，隨著太陽能、生物質(zhì)能、風(fēng)能發(fā)電成本的大幅度下降，將增加競(jìng)爭(zhēng)力。然而二次能源的運(yùn)用仍有一定的局限性，如，太陽能發(fā)電需要解決發(fā)電時(shí)間的局限性，風(fēng)力發(fā)電需要解決土地資源利用的矛盾，只要在技術(shù)上有新突破，克服局限性，將對(duì)人類社會(huì)造就巨大福祉，科研人員更應(yīng)該看清實(shí)際應(yīng)用的具體要求進(jìn)行探究。
2.2遠(yuǎn)距離輸電應(yīng)用
直流輸電（HVDC）和輕型直流輸電（HVDCLight）技術(shù)相比較，直流輸電具有輸電容量大、穩(wěn)定性好、控制調(diào)節(jié)靈活等優(yōu)點(diǎn)。1970年世界上第一項(xiàng)晶閘管換流器，標(biāo)志著電力電子技術(shù)正式應(yīng)用于直流輸電。之后世界上新建的直流輸電工程均采用晶閘管換流閥。FACTS技術(shù)是一項(xiàng)基于電力電子技術(shù)與現(xiàn)代控制技術(shù)對(duì)交流輸電系統(tǒng)的阻抗、電壓及相位實(shí)施靈活快速調(diào)節(jié)的輸電技術(shù)，可實(shí)現(xiàn)對(duì)交流輸電功率潮流的靈活控制，大幅度提高電力系統(tǒng)的穩(wěn)定水平。20世紀(jì)90年代以來，國(guó)外在研究開發(fā)的基礎(chǔ)上開始將FACTS技術(shù)用于實(shí)際電力系統(tǒng)工程。其輸出無功的大小，裝置結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，操作方便，成本較低。諸如此類，通過技術(shù)之間的比較探討才能進(jìn)行更高效地實(shí)踐。
3對(duì)技術(shù)化的應(yīng)用提出意見和發(fā)展指引
3.1針對(duì)發(fā)展過程的某些具體狀況
進(jìn)行專題探討，如諧波污染，針對(duì)解決方案進(jìn)行研究，對(duì)無源濾波器與有源濾波器兩種治理方式進(jìn)行比較：無源電力濾波器，用無源電力濾波器進(jìn)行抑制諧波、補(bǔ)償無功和提高電網(wǎng)的功率因數(shù)，但濾波效果受電力系統(tǒng)阻抗的影響較大，與無源電力濾波器相比，有源電力濾波器具有更大的優(yōu)勢(shì)，有源電力濾波器可以補(bǔ)償各次諧波，還可同時(shí)補(bǔ)償無功功率、抑制閃變、調(diào)節(jié)和平衡三相不平衡電壓，濾波特性不受系統(tǒng)阻抗和頻率的影響，可消除與電網(wǎng)阻抗發(fā)生串、并聯(lián)諧振的危險(xiǎn)。
3.2注重生態(tài)化的科技研究，節(jié)能
是電力電子技術(shù)應(yīng)用未來發(fā)展的重要領(lǐng)域。進(jìn)行電機(jī)系統(tǒng)的節(jié)能是趨勢(shì)所需，據(jù)資料表明，按照國(guó)家計(jì)劃，今5年內(nèi)，將投500億元，爭(zhēng)取年節(jié)電達(dá)到1000億kWh，作為國(guó)民經(jīng)濟(jì)行業(yè)主力設(shè)備電動(dòng)機(jī)系統(tǒng)的調(diào)速節(jié)能，存在巨大的需求。未來10年，對(duì)經(jīng)濟(jì)型調(diào)速裝置的開發(fā)、變頻調(diào)速，城市交通系統(tǒng)，磁懸浮列車異步電動(dòng)機(jī)的變頻調(diào)速，電動(dòng)汽車起動(dòng)和穩(wěn)定運(yùn)行，要求有大量技術(shù)施用。
4結(jié)語
關(guān)鍵詞：電力電子；教學(xué)改革；實(shí)踐
電力電子技術(shù)是電力電子變換和控制技術(shù)的簡(jiǎn)稱，是一門綜合性的電子技術(shù)、控制技術(shù)和電力技術(shù)的新興交叉學(xué)科，是自動(dòng)化專業(yè)的一門重要的專業(yè)基礎(chǔ)課。該課程總學(xué)時(shí)36學(xué)時(shí)，其中實(shí)驗(yàn)6學(xué)時(shí)，其課堂教學(xué)的最大特點(diǎn)就是電路圖和波形圖較多，實(shí)踐性強(qiáng)。隨著電力電子技術(shù)的不斷發(fā)展，內(nèi)容不斷增加，如何在有限學(xué)時(shí)內(nèi)獲得最好的教學(xué)效果，使學(xué)生較好地掌握課程內(nèi)容，并培養(yǎng)學(xué)生的工程實(shí)踐能力和創(chuàng)新精神，增強(qiáng)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，是一項(xiàng)急需解決的問題。本人從教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)方法，教學(xué)手段，實(shí)踐環(huán)節(jié)，教學(xué)研究等幾方面對(duì)該課程的教學(xué)改革進(jìn)行了探索。
一、課程的重點(diǎn)、難點(diǎn)
1、課程的重點(diǎn)
各類電力電子器件的通斷控制特性、四類基本電力電子開關(guān)電路拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)、實(shí)現(xiàn)電力電子變換和電力電子補(bǔ)償控制的原理、電力電子變換的過程中運(yùn)行參數(shù)的變化及實(shí)時(shí)控制特性、輸入輸出電流電壓波形分析。
2、課程的難點(diǎn)
電力電子電路種類繁多，當(dāng)電路中含多個(gè)開關(guān)器件時(shí)電路的運(yùn)行模態(tài)較多，且理解電力電子電路特性時(shí)常常要從s級(jí)、ms級(jí)和us級(jí)等不同時(shí)間尺度人手，因此學(xué)生學(xué)習(xí)時(shí)容易被本門課程表面的繁雜所迷惑，甚至感到無所適從。而且本門課程實(shí)踐性很強(qiáng)，學(xué)生在課程學(xué)習(xí)時(shí)難以將所學(xué)知識(shí)與實(shí)踐相結(jié)合。
二、調(diào)整教學(xué)內(nèi)容
1、優(yōu)化課程內(nèi)容
晶閘管是半控型器件的代表，在20世紀(jì)90年代前期，應(yīng)用范圍相當(dāng)廣泛。但從20世紀(jì)80年代初，以P-MOS-FET和IGBT為代表的全控型器件發(fā)展迅速，目前已經(jīng)成為電力電子領(lǐng)域的核心器件，這影響到主電路拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)、控制方法，也同樣影響電力電子技術(shù)課程的教學(xué)。在教學(xué)過程中，將半控型器件的相關(guān)內(nèi)容刪減，介紹全控型器件的特性，由全控型器件組成的斬波器、逆變器、變頻器。壓縮和刪減一些已過時(shí)或在實(shí)際工程中應(yīng)用較少的器件和電路。例如在整流電路章節(jié)中晶閘管直流電動(dòng)機(jī)系統(tǒng)，原來它是可控整流裝置的主要用途之一，但目前已由全控型器件構(gòu)成的PWM脈寬調(diào)制電路所取代，因此在授課時(shí)就簡(jiǎn)單介紹。在刪減晶閘管教學(xué)的同時(shí)，必須強(qiáng)化全控型器件及電路、控制方法的教學(xué)。
在課程內(nèi)容上，將電力電子技術(shù)的內(nèi)容分為有機(jī)的幾個(gè)部分，提出了新的課程內(nèi)容設(shè)置思路，即以電力電子開關(guān)器件為核心、以四類基本變換器和兩種控制方法為基礎(chǔ)、以四類應(yīng)用為目標(biāo)，兼顧當(dāng)前技術(shù)發(fā)展，這種內(nèi)容設(shè)置方法有利于學(xué)生掌握課程核心內(nèi)容。
在器件學(xué)習(xí)中，就著重指出全控型尤其是電壓型全控器件的優(yōu)點(diǎn)，讓學(xué)生知道全控器件制造工藝的發(fā)展決定電力電子的發(fā)展。在講授斬波電路和逆變電路時(shí)，要以全控器件為基礎(chǔ)。對(duì)脈寬調(diào)制PWM控制技術(shù)這一章要重點(diǎn)講解，指出正是采用了全控器件才得以使這一技術(shù)得到大量應(yīng)用，成為電力電子的核心技術(shù)，是電力電子技術(shù)的一場(chǎng)革命。另外結(jié)合應(yīng)用，要加強(qiáng)交直交變頻和直流開關(guān)電源的教學(xué)。
2、適當(dāng)增加最新技術(shù)的教學(xué)
由于電力半導(dǎo)體器件和微電子半導(dǎo)體器件日新月異的發(fā)展，電力電子技術(shù)每隔不久便有一個(gè)新飛躍，其應(yīng)用領(lǐng)域也在不斷擴(kuò)大。要及時(shí)傳授該學(xué)科的前沿知識(shí)、介紹其發(fā)展趨勢(shì)，使學(xué)生對(duì)該學(xué)科有一個(gè)清晰的認(rèn)識(shí)。如對(duì)當(dāng)前電力電子最新應(yīng)用：矩陣式交一交變換器、電網(wǎng)諧波抑制技術(shù)、功率因數(shù)提升技術(shù)等內(nèi)容作較為詳細(xì)的介紹。另外，應(yīng)加強(qiáng)理論聯(lián)系實(shí)際，介紹一些和生活息息相關(guān)的應(yīng)用，如電子鎮(zhèn)流器，增加學(xué)生的見識(shí)，提高他們的學(xué)習(xí)興趣。
三、改進(jìn)教學(xué)方法和手段
1、培養(yǎng)學(xué)生的主動(dòng)性，提高學(xué)習(xí)興趣
從第一節(jié)課開始，通過大量的圖片，演示了電力電子的多種應(yīng)用，包括工業(yè)生產(chǎn)、交通運(yùn)輸、電力系統(tǒng)、家用電器、航天飛行器等。通過這些生動(dòng)的實(shí)例，使學(xué)生明白電力電子其實(shí)就在身邊。這門課的內(nèi)容不是空洞的理論，而是與實(shí)際緊密結(jié)合的。在講授DC-DC變換器時(shí)，與直流開關(guān)電源結(jié)合起來，并制作了小功率Buck變換器樣機(jī)。演示時(shí)調(diào)節(jié)占空比，觀察輸出電壓，學(xué)生印象深刻。此外，還向?qū)W生推薦閱讀相關(guān)的期刊，并精選了幾篇文章讓學(xué)生仔細(xì)閱讀。這些文章從理論分析、電路設(shè)計(jì)、控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)到仿真和實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證都比較完整，內(nèi)容具備典型性，讓學(xué)生初步了解電力電子科研和最新發(fā)展的動(dòng)態(tài)。這些措施改變了以往學(xué)生被動(dòng)接受的狀態(tài)，學(xué)生對(duì)這門課的興趣大大提高，學(xué)習(xí)有了主動(dòng)性。
2、利用現(xiàn)代化教學(xué)手段，改善教學(xué)效果
近年來，多媒體教學(xué)逐漸代替了板書成為主流課堂教學(xué)手段，那么這種靜態(tài)的演示文稿卻還不能吸引學(xué)生。如何有效地利用多媒體手段，將枯燥的分析變得生動(dòng)，也是該課程教學(xué)中一個(gè)棘手的問題。具體對(duì)于電力電子技術(shù)課程，方法是使圖形、波形動(dòng)起來。采用了相對(duì)易用的軟件Matlab/Simulink。軟件中有完善的電力電子工具包SimPow-ersystem，其中有各種器件、電源、負(fù)載、測(cè)量和波形顯示元件等，可以搭建教材中的各種電路。在課堂上演示給學(xué)生，且可以方便地修改電路的參數(shù)。為了使演示界面更友好，我們?cè)谡n下制作flash課件，可進(jìn)一步豐富教學(xué)資源。采用這些方法后，大大改善了課堂講授效果。
四、加強(qiáng)實(shí)踐環(huán)節(jié)
在學(xué)校的大力支持下，近年來實(shí)驗(yàn)教學(xué)從教學(xué)思想、實(shí)驗(yàn)教學(xué)管理和教學(xué)條件上都有了很大改進(jìn)，正在由演示性、驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)向設(shè)計(jì)性和創(chuàng)新性實(shí)驗(yàn)發(fā)展，由封閉實(shí)驗(yàn)室管理向開放管理發(fā)展，由單一的電力電子實(shí)驗(yàn)向綜合性實(shí)驗(yàn)發(fā)展，由教師主導(dǎo)進(jìn)行實(shí)驗(yàn)向發(fā)揮學(xué)生自主性發(fā)展。
調(diào)整實(shí)驗(yàn)的內(nèi)容，保證實(shí)驗(yàn)的先進(jìn)性、代表性和方向性實(shí)驗(yàn)內(nèi)容，首先要考慮理論教學(xué)的進(jìn)度及其知識(shí)的難點(diǎn)和重點(diǎn)，以利于學(xué)生對(duì)基本理論、基本原理的掌握；其次要對(duì)原有的實(shí)驗(yàn)內(nèi)容進(jìn)行篩選、補(bǔ)充、綜合，減少驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)，多開一些綜合性、設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)。對(duì)電力電子技術(shù)實(shí)驗(yàn)，保留原有的晶閘管整流、逆變的驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)，使學(xué)生對(duì)本課程的應(yīng)用有初步認(rèn)識(shí)，對(duì)直流斬波、交一交變換以及PWM控制技術(shù)部分的實(shí)驗(yàn)，則可開出設(shè)計(jì)型實(shí)驗(yàn)，由教師給出電路參數(shù)，由學(xué)生自行設(shè)計(jì)主電路，選擇器件及其驅(qū)動(dòng)電路、保護(hù)電路，進(jìn)而完成實(shí)驗(yàn)，培養(yǎng)學(xué)生分析問題，解決問題的能力。
五、結(jié)束語
關(guān)鍵詞 諧波抑制電力電子技術(shù)諧波治理
中圖分類號(hào)：TM714 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1671—7597（2013）041-163-02
1 諧波的產(chǎn)生和影響
1.1 諧波與無功功率的產(chǎn)生
在用電負(fù)載中，阻感負(fù)載占了很大一部分，阻感負(fù)載要正常的工作就要吸收無功功率。而這些裝置中交流側(cè)的電流會(huì)因?yàn)槭褂昧讼嗫胤绞蕉鴾笥陔妷海簿彤a(chǎn)生了大量的諧波電流。即使一些交流側(cè)電壓電流基本相同的裝置，但是電流波形的畸變，也會(huì)產(chǎn)生諧波電流，導(dǎo)致無功功率被消耗。
純正弦交流電路中，定義了三種功率，它們的表達(dá)式為（P是有功功率，Q是無功功率，S是視在功率）：
P=UIcosφ
Q= UIsinφ
S=UI
三種功率滿足關(guān)系式：
S2=P2+Q2
有功功率P的表示交流平均功率；視在功率S在工程上表示為電氣設(shè)備功率中設(shè)計(jì)的極限值，它當(dāng)中的額定電流由銅耗和導(dǎo)線的截面積決定；無功功率表示的則是含有儲(chǔ)能元件的電路中的一種功率互換的幅度，單相電路與三相電路之間又有一些不同。
在非正弦交流電路中，有功功率和視在功率可以分別表示成：
其中，Un和In分別代表基波和諧波中電壓、電流的分別的有效值。
按照純正弦電路的模式，可以給非正弦電路的無功功率做一個(gè)定義：
在這里，Q雖然反應(yīng)能量的流動(dòng)交換，但卻不體現(xiàn)其的消耗情況。公用電網(wǎng)的電壓，波形穩(wěn)定，畸變很小，而電流的畸變可能卻很大，所以在研究過程中，可以將各個(gè)功率可以用以下公式表示：
其中，Qf和D分別表示基波電流和諧波電流產(chǎn)生的無功功率。功率因素可以表示成：
在這個(gè)式子中，u=I1/I是叫波形畸變因數(shù)，cosφ1則被稱為位移因數(shù)或功率因數(shù)。
可以看出，功率因數(shù)在非正弦電流電路中除了與基波電流相關(guān)，還與諧波大小有關(guān)系。所以，電路中的諧波，會(huì)使得無功功率增大，從而使功率因數(shù)變低，導(dǎo)致電氣容量的可利用率下滑，從而損害電網(wǎng)。
1.2 諧波對(duì)電網(wǎng)的影響
1）諧波的產(chǎn)生，會(huì)使電網(wǎng)設(shè)備產(chǎn)生附加的損耗，從而降低供配電以及用電設(shè)備的功率。
2）諧波引起的過電壓、過電流將會(huì)使變壓器產(chǎn)生過熱現(xiàn)象，這樣一來，設(shè)備容易老化，使用壽命縮短而且還會(huì)損壞。
3）諧波會(huì)到這繼電保護(hù)裝置的誤操作，是一些測(cè)量?jī)x表失效或測(cè)量不準(zhǔn)確。
4）諧波會(huì)在公用電網(wǎng)中引發(fā)并聯(lián)諧振和串聯(lián)諧振，極易造成安全隱患。
5）諧波的產(chǎn)生，對(duì)近處的通信裝置產(chǎn)生干擾，導(dǎo)致通信質(zhì)量下降，造成一些額外損失。
2 對(duì)諧波抑制技術(shù)的研究
各國(guó)在電力技術(shù)方面都制定了一些法規(guī)或措施來將諧波抑制控制在允許范圍，對(duì)諧波和諧波電流的合成方法進(jìn)行了明確說明，為了滿足這些要求，要采用一些方法來抑制諧波以及對(duì)無功功率進(jìn)行補(bǔ)償。
2.1 安裝諧波補(bǔ)償裝置
2.1.1 無源濾波器
無源電力濾波器（PPF）在諧波抑制中有很大優(yōu)勢(shì)，初期投資比較小，運(yùn)行效率高，它主要利用電子元件的諧振特性，使得電感或電容在阻抗分流回路中形成低阻抗，但體積大，材料消耗多等，也是它的缺點(diǎn)。
2.1.2 有源濾波器
有源濾波器（APF）與無源濾波器（PPF）相比而言，它能在補(bǔ)償各次諧波的同時(shí)，還能調(diào)節(jié)三相不平衡電壓和抑制閃變；并且它能夠?qū)?dòng)態(tài)的諧波進(jìn)行跟蹤補(bǔ)償，達(dá)到自適應(yīng)的效果；濾波特性也不受頻率與阻抗影響。
因?yàn)閮?yōu)勢(shì)明顯，APF技術(shù)也是治理電網(wǎng)污染中的一項(xiàng)關(guān)鍵技術(shù)，對(duì)它的研究比較廣泛。根據(jù)使用場(chǎng)合分，可分為有源直流和有源交流兩類；根據(jù)逆變電路儲(chǔ)能元件來分，分為電流型與電壓型濾波裝置，如圖1所示：a）為電壓型。b）為電流型。
電壓型效率高，可任意并聯(lián)擴(kuò)容，適用于電網(wǎng)級(jí)的諧波補(bǔ)償，且技術(shù)相對(duì)成熟，目前使用廣泛；電流型結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，性能穩(wěn)定，不適用大容量系統(tǒng)。
通過接入電網(wǎng)的方式來分，還可分為串聯(lián)型與并聯(lián)型。并聯(lián)型的APF，主要功能是消除負(fù)載引起的諧波電流，優(yōu)勢(shì)是可以多臺(tái)并聯(lián)使用，適用于多種容量場(chǎng)合；串聯(lián)型APF，是通過向電網(wǎng)中加入或減去一個(gè)瞬時(shí)電壓，使負(fù)載側(cè)電壓維持一個(gè)純正弦波，這種方式使串聯(lián)型在電壓敏感性負(fù)載中非常適合，但它負(fù)載電流過大，體積較大，沒有并聯(lián)型使用廣泛。
有源濾波器的控制策略是濾波技術(shù)中最重要的部分，包括直流側(cè)電容電壓控制、輸出電流跟蹤控制，一般來說又可分為開環(huán)控制、閉環(huán)控制，目前主要采用閉環(huán)控制技術(shù)，它補(bǔ)償效果較好。
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1.智能電網(wǎng)的主要技術(shù)環(huán)節(jié)
1.1風(fēng)力發(fā)電
現(xiàn)階段在智能電網(wǎng)中風(fēng)力發(fā)電仍然占據(jù)了很大一部分。發(fā)電機(jī)的變速電機(jī)組通過變頻器接入電網(wǎng)，并在風(fēng)力的作用下產(chǎn)生電流，實(shí)現(xiàn)變速運(yùn)行[1]。
1.2太陽能發(fā)電
太陽能發(fā)電主要通過電流源的形式進(jìn)行并網(wǎng)，并通過控制設(shè)備控制蓄電池的雙向放電，保證供電過程的安全性。
1.3高壓直流輸電
這種方式具有穩(wěn)定性出眾，輸電容量大的優(yōu)勢(shì)，且操作簡(jiǎn)便，并能夠適應(yīng)各種環(huán)境下的輸電，具有重要的意義。
1.4交流輸電
這種技術(shù)最早發(fā)展于上世紀(jì)80年代后，是以電力電子技術(shù)為基礎(chǔ)，對(duì)電壓進(jìn)行迅速調(diào)節(jié)的輸電技術(shù)，主要的意義在于提升了電力系統(tǒng)的整體穩(wěn)定性和安全性。且結(jié)構(gòu)非常簡(jiǎn)便，控制難度低，成為了先進(jìn)國(guó)家常用的方式。
2.先進(jìn)電力電子技術(shù)的具體運(yùn)用
2.1加強(qiáng)了智能電網(wǎng)的整體調(diào)控
智能電網(wǎng)可以理解為一個(gè)整體的操作系統(tǒng)，能夠適應(yīng)人們?nèi)粘Ｓ秒姷囊?。所以，在反?yīng)能力上就要足夠靈活。而電力電子技術(shù)便是一種非常有效的手段。在現(xiàn)階段，我國(guó)已經(jīng)大力研發(fā)電力電子方面的相關(guān)技術(shù)，也取得了非常明顯的成果。但是存在的問題也是不容忽視的。我國(guó)現(xiàn)階段的整體電網(wǎng)結(jié)構(gòu)還相對(duì)較落后，無論是在電力的輸送還是配電方面都有很多需要改進(jìn)的地方，因此對(duì)于智能電網(wǎng)的整體把控是管理是至關(guān)重要的。隨著技術(shù)水平的提升，我國(guó)的大電網(wǎng)結(jié)構(gòu)也逐漸形成，在管理上也更加困難。另外一方面，由于我國(guó)自然災(zāi)害時(shí)有發(fā)生，例如低溫、強(qiáng)對(duì)流天氣等，這些都會(huì)給智能電網(wǎng)的運(yùn)行安全帶來嚴(yán)重的威脅，甚至于產(chǎn)生損壞。而這種損壞會(huì)直接影響到人們?nèi)粘５挠秒娦枨骩2]。所以，先進(jìn)電力電子技術(shù)能夠作為一項(xiàng)重要的調(diào)控手段，來實(shí)現(xiàn)對(duì)于輸配電過程的把控，提升電網(wǎng)的整體質(zhì)量，提升安全性能。
2.2促進(jìn)了能源的循環(huán)利用
我國(guó)在發(fā)電模式上作出了大量的投入工作。目前，我國(guó)的風(fēng)力發(fā)電已經(jīng)有數(shù)量龐大的發(fā)電基地集中于全國(guó)各地，而太陽能發(fā)電則使電網(wǎng)的安全穩(wěn)定運(yùn)行面臨了更為嚴(yán)峻的挑戰(zhàn)。而智能電網(wǎng)的形成，對(duì)于發(fā)電的整體過程能有良好的控制，更重要的意義在于能使得可再生能源得到有效利用，實(shí)現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展的原則[3]。在未來，環(huán)境問題依然會(huì)成為制約我國(guó)經(jīng)濟(jì)發(fā)展的一大問題，因此先進(jìn)電力電子技術(shù)將會(huì)促進(jìn)能源的循環(huán)利用，減少對(duì)于環(huán)境的破壞。
2.3改善了智能電網(wǎng)的質(zhì)量
經(jīng)濟(jì)水平的提升必然帶來的結(jié)果是科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，因而我國(guó)的工業(yè)水平也有了顯著的改進(jìn)，所以，智能電網(wǎng)的整體質(zhì)量成為了各大電場(chǎng)重點(diǎn)關(guān)注的問題。電網(wǎng)質(zhì)量會(huì)受到很多因素的影響，與此同時(shí)伴隨著用戶數(shù)量的增加和用戶要求的提升，如何實(shí)現(xiàn)電網(wǎng)質(zhì)量提升滿足人們的日常需求成為了首先考慮的問題。而利用電力電子技術(shù)可以有效提升電能質(zhì)量和配電效率，使電網(wǎng)能最大化地滿足人們的日常要求。
2.4減少了能源消耗
節(jié)能減排一直是我國(guó)遵循的生產(chǎn)原則。而電力工程的節(jié)能工作一直以來都面臨著巨大的挑戰(zhàn)，任務(wù)十分艱巨。隨著我國(guó)可持續(xù)發(fā)展要求的提出，對(duì)于能源的消耗問題便成為了長(zhǎng)期且任務(wù)繁重的問題。對(duì)于環(huán)境保護(hù)的要求也隨之提升。因此，如何實(shí)現(xiàn)能源方面的節(jié)約成為了當(dāng)前主要面臨的問題之一。而電力電子技術(shù)的高速發(fā)展會(huì)有效解決這一問題，利用其設(shè)備的高效性和配電的快捷，從而達(dá)到能源節(jié)約的作用，滿足節(jié)能減排的要求。
2.5提升了設(shè)備利用率
盡管我國(guó)電力電子技術(shù)已經(jīng)取得了重要的成就，但是并沒有一套完善的針對(duì)電力電子設(shè)備的評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)。換而言之，就是無法確定設(shè)備的可靠性和利用價(jià)值。目前我國(guó)也加大了這一方面的研究，逐步建立電力電子的評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)，探究其價(jià)值。但是不能否認(rèn)的是，這一技術(shù)給我國(guó)的智能電網(wǎng)帶來了技術(shù)上的飛躍，減少了無謂的損耗，提升了設(shè)備的利用率，對(duì)于電場(chǎng)的發(fā)展具有積極的促進(jìn)作用。
2.6先進(jìn)電力電子技術(shù)未來的發(fā)展方向
該技術(shù)是智能電網(wǎng)發(fā)展的關(guān)鍵因素，也是未來各國(guó)電力行業(yè)重點(diǎn)關(guān)注的方向。而我國(guó)目前的實(shí)際情況下，電力電機(jī)技術(shù)必將得到更為廣泛地運(yùn)用。各項(xiàng)技術(shù)的發(fā)展能夠?qū)F(xiàn)有的設(shè)備最大化利用，提升電能輸送的穩(wěn)定性和合理性。而電網(wǎng)也會(huì)形成一套完善的自我恢復(fù)系統(tǒng)，具備高效性，滿足未來用戶的高要求。例如可控串補(bǔ)技術(shù)（TCSC），就是一種非常優(yōu)秀的輸電技術(shù)。這種方式可以提升當(dāng)前技術(shù)水平下線路的輸送電力的能力，還能保證整體電力系統(tǒng)的穩(wěn)定運(yùn)行，優(yōu)化生產(chǎn)過程[4]。這一方式我國(guó)在上世紀(jì)90年代開始研究并發(fā)展，并于2004年成為世界上第四個(gè)掌握這項(xiàng)技術(shù)的國(guó)家。在未來，類似的技術(shù)還將廣泛使用，我國(guó)也代表了世界電力行業(yè)的高技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)。
3.結(jié)語
智能電網(wǎng)的形成涉及到很多領(lǐng)域很多項(xiàng)技術(shù)的配合，例如信息技術(shù)和控制技術(shù)等。在這些技術(shù)之中，電力電子技術(shù)的作用是不可替代的。通過這種技術(shù)，我國(guó)在電能上實(shí)現(xiàn)了有效地控制，讓電網(wǎng)啊更加靈活可控。在未來，更多優(yōu)秀的技術(shù)也將被研究出來，并運(yùn)用在智能電網(wǎng)之中，從而進(jìn)一步提升我國(guó)電力行業(yè)的水平，讓我國(guó)的電力事業(yè)一直處于世界先進(jìn)水平。
作者:胡望波 單位:咸寧職業(yè)技術(shù)學(xué)院
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