時間：2023-09-19 18:51:42
導語：在電力與電子技術的撰寫旅程中，學習并吸收他人佳作的精髓是一條寶貴的路徑，好期刊匯集了九篇優(yōu)秀范文，愿這些內(nèi)容能夠啟發(fā)您的創(chuàng)作靈感，引領您探索更多的創(chuàng)作可能。
在高中物理當中涉及到電力方面的理論知識，主要有電流與電阻，電磁學及電勢能等內(nèi)容，其中，電磁學中的重要內(nèi)容電磁感應的原理是：變化的磁場能夠產(chǎn)生感應電流，當有一個導體放置在變化的磁場當中時，該導體就會自行產(chǎn)生電流，如將導體閉合，即形成一個閉合的回路。這項理論知識在生活中的應用很常見，如許多發(fā)電機就是根據(jù)這項原理發(fā)明出來的，還有家里的電磁爐等也是同樣的道理。所以說，很多高中的物理內(nèi)容雖然大部分是純理論，但其在生活中的應用只要用心觀察，會發(fā)現(xiàn)其實它無處不在。
1大容量電力電子技術
在電學當中，大容量電力電子技術的實質(zhì)是采用一種大功率的半導體材料將電能進行變化和傳輸，這是一項新型的電子技術，應用于大多數(shù)電力領域內(nèi)。這一項技術最早是出現(xiàn)在上世紀60年代的美國，當時認為，電力電子是由三個學科組合而成的技術，這三個學科分別是：電子學，電力學，控制理論。在我國的生活生產(chǎn)中，涉及到多種能源的利用，不僅僅是電能的使用，大容量電力電子技術的出現(xiàn)能將這種可開發(fā)的電能轉(zhuǎn)換成其他能量，從而達到使用功能，如生活中常用到的太陽能熱水器就是利用這項原理，將空氣中投射過來的太陽輻射能通過這種轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換成熱能，從而供給人們生活使用，這種加熱方式比通過消耗電能來加熱更加環(huán)保。除此之外，電力電子技術在生產(chǎn)中還有很多其他的作用：
（1）將電能使用最佳化，經(jīng)電力電子技術的處理后，電能使用將更加高效合理，達到節(jié)能的效果。
（2）發(fā)展新興產(chǎn)業(yè)，電力電子技術的使用將改變傳統(tǒng)的生產(chǎn)方式，并且，這項技術是一種弱電控制強點的媒體，也是一些機電設備和計算機之間的接口，是將計算機與運用到傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)的基礎。
（3）電力電子技術智能化。
我國還處在發(fā)展階段，在各項生產(chǎn)工業(yè)中都要應用到能源，但能源畢竟有限，如果不能高效利用對于很多工廠來說利益將會降低，而對于整個人類社會來說，能源枯竭將是一場巨大的災難，因此全球都在提倡節(jié)能環(huán)保，而我國對電能的需求量又大，尤其是許多大型的產(chǎn)業(yè)和技術產(chǎn)業(yè)都需要大容量的電能，電容量越大，操控起來就難，而大容量電力電子技術則能起到用弱電控制強電的作用，此外，在傳統(tǒng)工業(yè)實現(xiàn)智能化，自動化及節(jié)能化的效果中起著橋梁的作用，所以這項技術的應用領域也越來越廣，在我國的航空航天，能源，工業(yè)制造，交通等領域都有應用。
2電力電子技術在電力系統(tǒng)的應用
2.1電力系統(tǒng)的節(jié)能
物理學中在講電學方面的知識時，物理老師講過，發(fā)電廠生產(chǎn)出來的電電壓很高，不能直接運送，因為根據(jù)公式I=U/R（I是電流，U是電壓，R是電阻）電壓越高，運輸過程中損耗的電能就越大，所以廠家在運輸之前要將高電壓轉(zhuǎn)換為低電壓，在這個過程當中，電能會損耗一部分，這部分的損耗產(chǎn)生無功率的浪費，主要原因是在生產(chǎn)電能源的過程中電能源發(fā)生變化，導致發(fā)電機組不能完美的配合，從而產(chǎn)生無功功率的浪費，電力電子技術是通過控制變負荷電動機的運轉(zhuǎn)速度來實現(xiàn)電能的良好的生產(chǎn)和使用，在我們國家，這項技術還尚在研究探索階段，但在國外已經(jīng)非常成熟，雖然電力電子技術能夠通過以上方式對電能進行控制，然而在實際使用過程中也存在一些問題，實際上，變負荷電動機的成本很高，并且在運轉(zhuǎn)中對電網(wǎng)有很大的影響，所以目前在我國的適用范圍并不廣，僅僅使用于一些中型和大型的電廠。盡管如此，這項技術還在不斷的研發(fā)，畢竟電力電子技術能夠?qū)ε渌碗姷倪^程進行控制，從而保證電能的質(zhì)量及穩(wěn)定。
2.2在發(fā)電環(huán)節(jié)中的應用
在電力生產(chǎn)的電場中，不僅電能的配送過程中會產(chǎn)生電能損耗，同樣，在電力的生產(chǎn)中也會產(chǎn)生損耗，且相對于發(fā)電量，其損耗的電能不在少數(shù)，且在高低壓轉(zhuǎn)換的過程當中也會消耗一部分電能，為了滿足電力生產(chǎn)節(jié)能的要求，在高低壓的轉(zhuǎn)換過程當中使用一種風機水泵變頻機來達到降低損耗的電能，并且提高轉(zhuǎn)換效率的效果。21世紀太陽能的發(fā)現(xiàn)使它成為新世紀的新型能源，被大量的進行開發(fā)和使用，利用太陽能發(fā)電如今成為全世界奮斗的目標，在將電能轉(zhuǎn)換過程中電力電子技術也解決了大功率電流轉(zhuǎn)換器的問題。
大容量的電能是我國很多工廠生產(chǎn)所需的必備能源，電力電子技術的使用在很多方面解決了這種大容量電能的投入使用問題。在高中物理學中涉及的理論知識還比較淺顯，大部分還是基礎理論，但了解了最基礎的知識對于生活中的技術拓展運用才能有一個大概的概念，生活中的電子產(chǎn)品越來越多，使用的人數(shù)也越來越多，其中應用到的電力學知識就越廣，作為新時期的高中生，除了掌握課堂上的理論知識外，更要留心觀察這些理論知識在生活中的運用。
3結(jié)束語
大容量電力電子技術的出現(xiàn)確實對我國的生產(chǎn)和發(fā)展起到很大的促進作用，但這項技術在我國還不夠成熟，因此需要更多的研究和探索，作為一名高中生，對于物理學這項理論知識的使用還需要進一步的深入和進行網(wǎng)絡了解。
參考文獻
[1]余永瓊.大容量電力電子應用系統(tǒng)及其關鍵問題綜述[J].電子技術與軟件工程，2015（03）：12-13.
[2]趙金亮.我國電力電子技術的現(xiàn)狀及應用[J].北方經(jīng)貿(mào)，2010（05）：23-24.
[3]謝祥洲.大容量電力電子應用系統(tǒng)及其關鍵問題綜述[J].電子世界，2014（04）：18-21.
作者單位
平頂山市第一中學河南省平頂山市467000
關鍵詞：電力電子技術；職業(yè)教育；課程建設
作者簡介：張文蔚（1978-），女，上海人，上海工程技術大學高等職業(yè)技術學院機電工程系，講師。（上海200437）
基金項目：本文系2011年上海工程技術大學高職學院教學研究項目（項目編號：JY11-2）的研究成果。
中圖分類號：G712 文獻標識碼：A 文章編號：1007-0079（2012）06-0066-02
隨著現(xiàn)代科技的飛躍發(fā)展，人力資源質(zhì)量對于企業(yè)生存、地區(qū)經(jīng)濟建設，乃至國家可持續(xù)發(fā)展都起到至關重要的作用?，F(xiàn)代社會生產(chǎn)中不僅需要大批具有較高技術和理論的研究、設計型人才，而且需要大量具有豐富理論基礎、勤奮敬業(yè)、技藝高超的技能型人才。高技能人才短缺已成為當代中國職業(yè)教育有待解決的熱點問題之一。職業(yè)院校作為培養(yǎng)高技能人才的搖籃，擔負著培養(yǎng)高技能人才的重任。如何提高學生對專業(yè)技術的理解能力和應用能力，加強學生的就業(yè)競爭力是職業(yè)院校亟待考慮的問題。專業(yè)建設是提升職業(yè)院校辦學水平的關鍵，專業(yè)課程建設更是其基礎工程。
電力電子技術是一門利用電力電子器件對電能進行變換和控制的技術，它橫跨電子學、電力學和控制理論三個領域，廣泛應用于工業(yè)、農(nóng)業(yè)、交通運輸、航天通信、家用電器等方方面面，涉及電氣節(jié)能、新能源發(fā)電、電力牽引和智能電網(wǎng)等工程熱點問題?！半娏﹄娮蛹夹g”是電氣自動化及其相關專業(yè)的主干課程，課程建設涵蓋教學隊伍建設、教學內(nèi)容建設、教學條件建設、教學方法與教學手段建設等多方面，下面就本課程在精品課程建設過程中涉及的一些問題進行探討。
一、“電力電子技術”課程教學中發(fā)現(xiàn)的幾點問題
1957年美國通用電氣公司研制出第一個晶閘管，電力電子技術學科由此誕生，其概念和基礎也隨著晶閘管和晶閘管變流技術的發(fā)展而確立。近年來，隨著半導體及其集成技術的高速發(fā)展，電子和通訊產(chǎn)業(yè)的強大支撐，電力電子領域的器件、控制方法日新月異，表現(xiàn)出智能化、小型化、高性能、節(jié)能環(huán)保等特點。實際授課內(nèi)容中晶閘管整流部分往往講得最多，對于其它全控型器件，以及逆變、斬波、調(diào)壓等電路只是略作介紹。原因主要是晶閘管整流是基礎，在學時不斷被壓縮的情況下，學好基礎理論和基本分析方法當然顯得更重要。此外，也不排除技能等級鑒定等因素。因此，如何安排好有限的課堂時間，合理分配“電力電子技術”課程各環(huán)節(jié)的比重，怎樣在教學中更大程度地引入新器件、介紹新電路、演練新工藝，是課程教師非常值得探討的一個問題，也是課程建設的重點。
要上好一堂課，除了備內(nèi)容，還要備學生。目前，職業(yè)教育面對的學生往往存在著理論基礎不扎實或是學習態(tài)度不夠認真、惰性較大等問題。傳統(tǒng)的教學方式往往是理論課“滿堂灌”，學生學習較被動。隨著國家對職業(yè)教育的重視，無論公辦還是私立職業(yè)院校，其教學條件都有很大改善，課堂教學中使用多媒體教學已不足為奇。現(xiàn)代化教學設施帶來了便利，然而，如若不及時調(diào)整教學內(nèi)容，只是按照教科書內(nèi)容一頁頁地翻PPT，其進度自然加快不少，但對于學生來說，枯燥、跳躍式課程內(nèi)容更不好理解、消化，學習效果可能還不及一支粉筆、一本書。如果課堂吸引不了學生，使他們開小差、沒興趣，那就不要指望有多少人在課后會捧著教科書去圖書館或?qū)嶒炇也橘Y料、自學。因此，如何更有效地利用教學資源，最大限度地發(fā)揮學生主觀能動性是課程建設的難點。
一門課程教學情況的好壞，取決于教師和學生兩方面。一般來講，教師對于課程的授課情況由學校相關部門組織專家聽課及學生測評后得出。學生對于課程的掌握情況大多看課程的總評成績，成績大多由任課教師根據(jù)學生課程最終考核及平時表現(xiàn)綜合給出。對于大多數(shù)學校、大多數(shù)課程來講，學生的學習成績中，課程的最終考核，也就是期末考試成績，往往占主要比重。這就直接導致了許多學生平時不學習、不復習，期末根據(jù)復習課內(nèi)容突擊、強記?？荚嚱Y(jié)束后不久，學生所學的知識由于學得不扎實，很快全忘了，更談不上應用，學習效果較差。因此，如何調(diào)整現(xiàn)有考核評價體系，完善教學機制也是課程建設中值得研究的問題。
二、“電力電子技術”精品課程建設途徑
精品課程是指具有一流教師隊伍、一流教學內(nèi)容、一流教學方法、一流教材、一流教學管理等特點的示范性課程。
1.專業(yè)教師敬業(yè)、協(xié)作
一門課程教學質(zhì)量的好壞，取決于師資隊伍的政治素質(zhì)、業(yè)務素質(zhì)及教學水平，因此，在課程建設中需要制定教師隊伍建設規(guī)劃，培養(yǎng)造就一支事業(yè)心強、專業(yè)水平高、教學能力強，知識、年齡、職稱結(jié)構(gòu)合理的教師隊伍。
科學技術的發(fā)展日新月異，其應用于生產(chǎn)實踐的周期越來越短，作為培養(yǎng)直接就業(yè)于生產(chǎn)一線的技術工人的職業(yè)教育，必須緊密結(jié)合社會生產(chǎn)實際，傳授給學生最先進的技術知識與技能。師資隊伍建設中必須提升教師隊伍業(yè)務能力，采取培養(yǎng)與引進結(jié)合的方式，提高隊伍綜合能力及雙師素質(zhì)。同時，課程教學水平的提高應該注重充分發(fā)揮課程組的團隊優(yōu)勢，集體備課、互相交流，分工合作、群策群力，才能取得更好的成效。
2.教學內(nèi)容精心組織、教學資源豐富立體
“電力電子技術”課程的教學內(nèi)容必須緊密聯(lián)系行業(yè)發(fā)展、聯(lián)系新技術及其應用。對教學內(nèi)容進行合理組織、精心編排。此外，專業(yè)建設可以將電子技術、電力電子技術、自動控制技術、交直流調(diào)速技術等課程結(jié)合起來，形成一定的專業(yè)學科體系，“電力電子技術”課程建設以此為依托，同時，在專業(yè)知識鏈的銜接中起到橋梁作用。
教學離不開教材，教材建設作為學校教學基本建設之一，對提高教學質(zhì)量具有不容忽視的作用。建設立體化教材就是在傳統(tǒng)的課程教材、參考書基礎上，結(jié)合教學內(nèi)容、教學方法與手段，采取電子圖書、電子教案、計算機輔助教學課件、習題集、試題庫、網(wǎng)絡課程、學習指導、實驗指導、實踐指導等多種形式，極大地豐富教學資源庫。立體化教材建設在豐富教學內(nèi)容的同時，有利于培養(yǎng)學生掌握學科發(fā)展動態(tài)和開拓知識的方法與能力，有利于促進網(wǎng)絡教學改革，提高師資隊伍水平，促進教學條件改善，改進考核方法。
3.教學方法靈活多樣、教學手段先進有效
教學方法是教學過程中教師與學生為實現(xiàn)教學目的和教學任務要求，在教學活動中所采取的行為方式的總稱。教學手段是師生教學相互傳遞信息的工具、媒體或設備。改革教學方法與手段的著力點在于把發(fā)揮教師主導作用與發(fā)揮學生主體作用相結(jié)合，全面提高教學質(zhì)量。
在教學方法上，采取項目教學、任務引領、案例教學等形式，講練結(jié)合，開展多層次實訓、現(xiàn)場體驗式教學、學生科技創(chuàng)新等教學活動。在教學手段上，使用現(xiàn)代化的教育技術和手段，適時使用多媒體課件、flas演示；建立多層次實驗教學環(huán)境，開發(fā)MATLAB、PSIM等虛擬實驗教學平臺等。實驗、實訓項目在原有驗證型課題的基礎上加入創(chuàng)新型課題，有利于激發(fā)學生的學習主動性。當然，多媒體素材的準備、虛擬場景的演示、網(wǎng)絡平臺的開發(fā)需要任課教師投入更多的時間和精力。
4.評價機制開放，考核標準多元化
課程教學評價分學生評價和專家評價兩部分。課程結(jié)束后，組織學生進行座談、測評；課程進行過程中，可聘請一些來自企業(yè)、研究所的技術專家，以及校內(nèi)外相關專業(yè)的教育專家觀摩教學過程，評價教學內(nèi)容與組織形式，交流、指導課程教學。鼓勵專業(yè)教師多參加企業(yè)鍛煉、交流訪問，開拓視野，促進學科建設。
對于學生成績考核，應避免一張考卷定成績的情況。課程成績中，除了筆試成績外，還將平時任務完成、課堂相應、作業(yè)遞交、學習態(tài)度等情況記入總成績，筆試成績所占總評比例相應減少，使成績考核更全面、客觀反映學生實際掌握情況，更大程度地激發(fā)學生主觀能動性。
三、結(jié)束語
要做好精品課建設，必須建立一支精干的教師團隊，開發(fā)與精品課程配套的教學內(nèi)容、教學方法、教學手段、實踐環(huán)節(jié)，不斷建設和完善教學環(huán)境，形成合理的教學評價體系。面對國家大力發(fā)展職業(yè)教育的大好形勢，職業(yè)教育工作者更要不畏艱辛、開拓創(chuàng)新，為社會主義現(xiàn)代化建設培養(yǎng)高素質(zhì)、可發(fā)展的技能型和應用型人才。
參考文獻：
[1]王新剛.高職國家精品課程資源建設狀況的分析[D].濟南:山東師范大學,2010.
關鍵詞:電力電子技術;鐵路機車;牽引動力
1緒論
為了滿足社會發(fā)展的需要，鐵路行業(yè)正朝著速度更快、穩(wěn)定性更高、成本更低廉的方向發(fā)展。尤其是電力電子技術在鐵路機車當中的應用，優(yōu)化了機車設備的結(jié)構(gòu)和性能，提高了鐵路運輸?shù)男省Ｒ虼?，研究分析電力電子技術與鐵路機車牽引動力的發(fā)展具有重要的現(xiàn)實意義。
2鐵路機車牽引技術的發(fā)展
機械設備的發(fā)展，帶動了鐵路機車設備的發(fā)展。在鐵路機車設備的最初時期，很多機車設備的主要動力來源于蒸汽，而蒸汽式機車也是鐵路系統(tǒng)的第一代機車，標志著人類社會的道路運輸正式進入到了全新的發(fā)展時期。蒸汽類型的機車因其動力較弱，操作繁瑣等問題，難以滿通運輸發(fā)展的需要，同時由于其主要以煤炭作為主要燃料，不僅消耗大量的能源，而且還排放大量的二氧化硫，對周圍的環(huán)境造成了嚴重的污染。于是，在科學技術的發(fā)展推動下，電力類型的機車設備越來越多的應用到鐵路運輸當中，提高了機車設備操作效率的同時，也使得機車設備的牽引動力更為強大。近年來，晶閘管整流器類型的機車設備越來越多，推動了鐵路機車電子化的發(fā)展。該類型的機車設備不僅具有電力類型機車設備的良好性能，而且還能夠高效率的控制電能，實現(xiàn)了機車設備的高效率運行。例如當前我國自主研發(fā)的韶山系列電力機車等，就是在牽引動力方面引入了電力電子技術。此外，我國還自主開發(fā)了斬薄調(diào)壓技術，實現(xiàn)了不使用開關的情況下，通過脈沖技術的應用，將觸網(wǎng)電壓直接牽引到發(fā)動機上，為鐵路機車的電動機，在一定范圍內(nèi)提供了持續(xù)不斷的穩(wěn)定電壓。
3電力電子技術概述
3．1電力電子技術
相比較傳統(tǒng)的電子技術，電力電子技術利用了如GTO、晶閘管等電力電子元器件，對電能實現(xiàn)了優(yōu)化控制。該項技術既可以將電力的功率調(diào)高到兆瓦的水平，也可以將其調(diào)低到1瓦以下。在鐵路機車設備中引入該項技術，實現(xiàn)了機車電能的精準控制，使得機車可以按照人們的設計要求進行運行，不僅提高了鐵路行業(yè)電能的利用效率，而且還提高了電力類機車的運行效率。
3．2電力電子技術的應用優(yōu)勢
在鐵路機車牽引動力中，應用電力電子技術，不僅可以有效的提高機車本身的運行速率，而且還具有以下優(yōu)勢:(1)電力電子技術可以對當前鐵路機車的交流電機進行優(yōu)化，在滿足鐵路機車基本性能要求的基礎上，縮小了電機設備的體積，解決了傳統(tǒng)鐵路機車設備安裝與運行時間長等問題。此外，電力電子技術還可以有效的優(yōu)化鐵路與輪軌之間的摩擦力，提高了機車設備的牽引功率。(2)電力電技術可以為鐵路機車的運行提供持續(xù)穩(wěn)定的動力，相比較傳統(tǒng)的電力技術，鐵路機車的運行穩(wěn)定性和安全性大幅度得到了提高。(3)解決了鐵路機車存在的電刷與轉(zhuǎn)向器磨損問題，有效的控制了電動機無換向器的控制，確保了鐵路機車運行過程中的穩(wěn)定性。
4電力電子技術在鐵路機車牽引動力方面的應用
近年來，傳統(tǒng)的交流電控制牽引力模式，已經(jīng)難以滿足鐵路機車設備實際運行的要求，很多地區(qū)都積極引入了新技術和新材料，以期滿足當前社會發(fā)展的需要，實現(xiàn)鐵路系統(tǒng)的可持續(xù)發(fā)展。尤其是多頻率的交流電牽引驅(qū)動的應用，正式標志著電力電子技術實現(xiàn)了鐵路機車牽引動力的優(yōu)化升級，其具體表現(xiàn)在以下幾個方面:(1)通過四象限變流器的有效利用，降低了鐵路機車運行過程中，電網(wǎng)中存在的電流諧波分類，提高了電力供應的質(zhì)量，確保了鐵路機車運行過程中不會受到交流電動力產(chǎn)生的信號干擾，進一步提高了鐵路系統(tǒng)運行的穩(wěn)定性。(2)利用交流傳動電力電子技術，改善了供電電網(wǎng)的電工功率，使其接近于1功率，有效的降低了電網(wǎng)當中的電能損耗。此外，它還可以通過再生制動的方式，對電網(wǎng)實時反饋電能的相關信息，提高了電能質(zhì)量的同時，也達到了節(jié)能減排的目的。(3)利用電力電子技術，可以優(yōu)化鐵路機車牽引與制動之間的關系，例如，利用設置在鐵路機車上的位置轉(zhuǎn)換開關，可以實現(xiàn)了在主電路上對牽引、制動的自動轉(zhuǎn)換，有效的避免了人工操作所可能存在的錯誤，提高了轉(zhuǎn)換的效率，使得整個操作過程更加的簡便和可靠。
關鍵詞：應用技術主導型； 電力電子； 教學改革
1 引言
《電力電子技術》課程是高等工科院校自動化類專業(yè)的一門重要的專業(yè)基礎課，又是本專業(yè)核心課程，其主要任務是使學生全面了解和掌握各種變流裝置的組成及其電磁過程、工作原理、控制方式、設計計算和技術指標等內(nèi)容，為學生學習后續(xù)課程及今后從事自動控制方面的工作打下基礎。
應用型本科作為高等教育的一個層次，必然有其自身的培養(yǎng)目標和教學特點。人才培養(yǎng)的目標定位不同，教學思路、教學方法以及對專業(yè)的知識的要求就會有差異。專業(yè)教學的目的就是要求學生通過在校學習相關的專業(yè)知識和應用技術，成為應用型專業(yè)人才。為了實現(xiàn)這一培養(yǎng)目標，積極開展教學改革，探索一種既符合《電力電子技術》課程特點，又適合應用型人才培養(yǎng)要求的教學規(guī)律和教學方法，對提高教學質(zhì)量、全面推進綜合素質(zhì)教學，培養(yǎng)合格的應用型人才都有積極意義。
2 課程特點
電力電子技術是電力、電子及控制技術領域間的交叉學科。課程有以下幾個特點：一是教材內(nèi)容豐富，具體表現(xiàn)為概念多、公式多、波形多。隨著新型電力電子器件的出現(xiàn)及控制技術的發(fā)展，課程內(nèi)容將不斷更新，教學內(nèi)容將進一步擴展；二是課程綜合性強。它是《高等數(shù)學》、《電路原理》、《模擬電子技術》、《數(shù)字電子技術》、《電機拖動基礎》、《計算機控制技術》等課程知識的綜合應用，要求學生較好掌握前授課程的知識，在學習本課程基礎上，既能作定量的應用計算，又會作定性的波形分析；三是課程實踐性強。學生在掌握原理、熟悉計算的基礎上，還應具有較強實際動手能力，能完成電力電子裝置組裝、集成、調(diào)試、運行、檢測及診斷等實際操作。
近年來，結(jié)合課程特點，有步驟地對課程的教學方法作了改革，著重對課堂理論教學、課程設計與實驗教學等環(huán)節(jié)進行了綜合分析與研究，努力探索一種較為科學的教學方法，現(xiàn)作簡要介紹。
3 課程教學改革與探討
3.1 理論教學堅持貫徹“知行合一”原則
根據(jù)應用型人才培養(yǎng)目標，課堂理論教學采用精講多練，深入淺出的教學方法。為了使學生剛接觸本課程時，就有一個較深的認識，授課時通過圖1簡述課程所涉及的知識結(jié)構(gòu)，即整流、逆變、斬波、調(diào)壓、變頻等變換方式，結(jié)合實例分析電力電子技術在各領域中的應用，讓學生對課程涉及知識有了基本認識，同時激發(fā)他們學習的興趣。
圖1. 電力電子技術框圖
在課程的理論教學改革中，著重抓兩個重點：
（1）將知識課堂轉(zhuǎn)變?yōu)槟芰φn堂。理論教學的質(zhì)量主要取決于課堂講授的效果，而精選教學內(nèi)容又是提高講授效果的前提。因此，通過教學實踐的總結(jié)，確定將“整流”、“逆變”和“器件與觸發(fā)電路”列為重點內(nèi)容，其他則有所涉及。在“整流”、“逆變”部分內(nèi)容學懂理解后，學生再學習其他變換電路也就比較容易了。
為了便于學生系統(tǒng)掌握課程內(nèi)容，將教材內(nèi)容分為五個知識板塊，即元件與保護、整流電路、逆變電路、觸發(fā)電路和其他變換電路等，而且對五個知識板塊的內(nèi)容提出不同的要求，便利學生消化課程內(nèi)容，有系統(tǒng)有重點進行學習，整個教學過程中始終突出知識的應用和能力的培養(yǎng)，堅持貫徹“知行合一”原則。
（2）確定科學的講授體系，綜合應用各種教學方法，全面提升教學效果。根據(jù)應用型本科規(guī)劃教材特點及近年來教學實踐體會，將課程確定為：電力電子元器件整流電路觸發(fā)電路逆變電路其他變頻電路，這樣一個講授體系，能將各章內(nèi)容合理銜接，又使重點難點內(nèi)容相對分散。授課中，結(jié)合概念，對重點內(nèi)容集中時間進行深入透徹分析，使學生形成深刻印象；結(jié)合實例，對難點內(nèi)容進行分析對比，幫助學生加深理解，實際效果比較理想。
3.2 結(jié)合工程實際組織課程設計
應用型本科培養(yǎng)的是應用型人才，為了鞏固課程理論知識，同時注重培養(yǎng)學生應用能力，不僅在課堂授課時要結(jié)合工程實際內(nèi)容，而且還要有目的地組織學生進行課程設計，進行工程應用實踐。
如何選擇設計課題和內(nèi)容是搞好課程設計的關鍵，所以在提出設計方案前，指導教師應先行一步，在大量收集文獻資料的基礎上，做方案比較，進行完整的計算及實驗調(diào)試，再確定設計內(nèi)容，設計步驟及實驗調(diào)試要求，編制完整的設計任務書，然后再去指導學生進行課程設計。
課程設計的目的很明確，有三點：一是結(jié)合教材有關“整流電路”、“元件選擇與保護”、“觸發(fā)電路”內(nèi)容講授，要求學生利用所學知識，立竿見影地用于工程實際設計中去，讓學生對設計產(chǎn)生較大興趣；二是把設計與工程實際緊密聯(lián)系起來，要求學生根據(jù)設計任務要求，獨立完成電路設計、線路形式選擇及主要參數(shù)計算，保護電路設計及元件參數(shù)選擇，確定移相范圍及觸發(fā)電路等，以提高學生理論聯(lián)系實際的能力；三是通過設計加強應用能力訓練，要求學生應用所學的計算機CAD繪圖技術完成電路圖的繪制，應用綜合實驗教學平臺進行實驗調(diào)試等，有目的地加強學生的實際操作能力的培養(yǎng)。
這樣的要求既有一定的難度，也有相當廣度，但確實可行。學生通過這個環(huán)節(jié)的實踐，增強了獨立思考能力，開闊了視野。不少學生運用所學知識完成單元電路設計；也有學生利用所學知識對觸發(fā)電路進行了改進設計；還有學生對保護電路提出了不同見解?？傊?，學生間相互探討，相互啟發(fā)，活躍了學習氣氛，提高了應用能力，為從事專業(yè)工作打下了基礎。
3.3 依托實驗教學平臺加強實驗教學注重能力培養(yǎng)
應用型工科培養(yǎng)的人才除了具有一定的理論知識，還應具備專業(yè)技術的應用能力。這種能力的形式，不能簡單依靠知識注入來獲得，必須經(jīng)過長期的培養(yǎng)、系統(tǒng)的訓練，不斷的積累，而逐步形成的。在這種能力形成過程中，實驗教學具有獨特作用。在實驗教學環(huán)節(jié)中具體完成以下幾項工作：
（1）科學系統(tǒng)地編制實驗指導書，精心選擇實驗項目，使每個實驗都能起到“工程訓練”的目的。
（2）強調(diào)人人動手、獨立完成實驗。對實驗確實存在困難的學生，指導教師要耐心啟發(fā)學生，幫助分析實驗要領，但決不包辦代替。
（3）注重參數(shù)的定量分析和波形定性分析。變流裝置在運行中有大量的參數(shù)和波形，需要檢測和分析。例如：檢測元件的端電壓，就能判別元件的工作狀態(tài)；檢測輸出電壓，就能推斷裝置的運行狀況。又例如，在三相全控橋式電路中，測試輸出波形時，發(fā)現(xiàn)波幅不一致，缺波頭等現(xiàn)象時，也能分析出裝置出現(xiàn)的問題等。因此，要求學生重視參數(shù)定量分析和波形定性分析，就是要讓學生通過實際操作，來提高分析問題、解決問題的能力。
總之，通過課程實驗教學，將封閉的教學轉(zhuǎn)變?yōu)殚_放的教學，確實起到既鞏固基礎理論知識，又能使學生獲得比較系統(tǒng)的實際操作訓練，對提高課程教學效果有較大推動作用。
4 結(jié)束語
課程教學改革必須從學生的培養(yǎng)目標出發(fā)，把課堂上的理論講授、設計室里的分析計算以及實驗室中的實際操作等多個教學環(huán)節(jié)有機結(jié)合起來，實現(xiàn)各教學環(huán)節(jié)的銜接、交差和融合，充分發(fā)揮綜合教學優(yōu)勢，達到在有限時間內(nèi)獲取最佳教學效果。通過《電力電子技術》課程教學的改革與探索，深深感到要使課程教學滿足培養(yǎng)目標，需要不斷地科學探索、不斷地認真總結(jié)，以適應現(xiàn)代教學的要求。
參考文獻
[1] 王兆安、劉進軍. 電力電子技術[M]. 北京：機械工業(yè)出版社，2010.7
關鍵詞：虛擬仿真；Matlab；電力電子技術；實驗實訓
中圖分類號：G642.0 文獻標志碼：A 文章編號：1674-9324（2016）02-0134-02
一、引言
電力電子技術是目前最活躍、發(fā)展最快的一門新興學科，且廣泛應用于工業(yè)、交通、IT、通信、國防以及民用電器、新能源發(fā)電等領域，它的應用領域幾乎涉及國民經(jīng)濟的各個工業(yè)部門。
二、電力電子技術課程教學現(xiàn)狀
當前高職院校基本都采取理論教學加實踐操作的模式進行電力電子技術課程的教學。首先，講解電力電子器件的工作原理、特性以及使用方法；然后對各種變流電路（包括整流、逆變、斬波和交流變換等）的電路構(gòu)成、工作原理和波形等進行分析；最后在實驗實訓臺上進行實操、搭建電路、觀察波形等進行驗證。
電力電子技術課程本身屬于電類各專業(yè)課程中較難的課程之一，教學對象又為高職學生，他們理論基礎差，計算能力弱，因此教學重心一定偏向?qū)嵅佟Ｈ缓?，在對電力電子電路進行實驗實訓分析的過程中，由于電力電子器件具有非線性等特點以及電力電子電路的復雜性，造成實驗實訓結(jié)果不明顯，單從示波器顯示波形不能很好地檢測電路的正確性。而且電力電子技術的實驗實訓都涉及到220V或者380V的高電壓，具有一定的危險性。往往造成學生實驗實訓項目做得迷迷糊糊，不知道結(jié)果是否正確，即使知道錯誤了也很難進行排故，導致學生學習興趣減低，形成惡性循環(huán)。
三、虛擬仿真技術在電力電子技術教學中的應用
虛擬仿真技術是近年來隨著計算機技術迅猛發(fā)展而逐步形成的一類實驗研究的新技術，它在各類專業(yè)各種類型的課程當中被廣泛應用。虛擬仿真技術的優(yōu)點主要有：（1）實驗硬件門檻低，基本不需要專業(yè)的實驗設備，只需要普通計算機即可；（2）實驗過程安全可靠，不涉及高電壓、高電流；（3）實驗過程迅速、結(jié)果清晰明顯，能快速地在計算機屏幕上顯示所需要的所有結(jié)果，一目了然；（4）糾錯排故簡單，基本的仿真實驗修改只需要在仿真環(huán)境下進行器件或者連接的修改。
鑒于以上優(yōu)點，虛擬仿真技術在電力電子技術課程實驗當中進行應用十分合適，并能有效地提高電力電子技術課程的教學效果。目前，可對電力電子電路及系統(tǒng)進行虛擬仿真的軟件較多，如Matlab、Pspise、Saber以及Multisim等。這些模擬仿真軟件的出現(xiàn)，為電力電子電路及系統(tǒng)的分析提供了方便、有效的手段，大大簡化了電力電子電路及系統(tǒng)的設計和分析過程。其中Matlab軟件由于其Simulink環(huán)境下提供的SimPowerSystems工具箱在電力系統(tǒng)分析、電力電子電路分析中令人滿意的表現(xiàn)、友好的界面和模塊化的形式受到廣大用戶的青睞。
根據(jù)電力電子技術課程教學的要求，結(jié)合課程實驗操作內(nèi)容，我們設計、建立并實現(xiàn)了涵蓋高職教學要求的十五個電力電子技術Matlab仿真項目。下面以直流升壓斬波電路為例，詳細介紹使用Matlab軟件進行模擬仿真的方法和步驟。
四、仿真實例
本節(jié)以直流升壓斬波電路為例，詳細介紹使用Matlab軟件進行電力電子電路仿真的方法和步驟。直流升壓斬波電路是典型的直流斬波電路之一，它通過電容、電感元件的儲能以及電力電子器件（此處使用IGBT）的通斷控制，使負載上得到比電源電壓高的電壓，其電路原理圖如下所示。
根據(jù)電路原理圖，在Matlab的Simulink中建立直流升壓斬波電路仿真模型，步驟如下：
1.仿真平臺建立。啟動MATLAB，進入MATLAB環(huán)境，點擊工具欄中的Simulink選項，進入所需的仿真環(huán)境，點擊File/New/Model新建一個仿真平臺。
2.模塊提取。在Simulink環(huán)境中拉取所需要的模塊到仿真平臺中，具體做法是點擊左邊的器件分類，電力電子仿真實驗一般只用到Simulink和SimPowerSystems兩個，分別在它們的下拉選項中找到我們所需的模塊，用鼠標左鍵點擊所需的模塊不放，然后直接拉到仿真平臺中。本電路圖所需要的模塊及提取路徑如下表所示。
3.仿真模型建立。將提取的各模塊，按照原理圖布局好位置并進行連線。具體做法是移動鼠標到一個模塊的連接點上，會出現(xiàn)一個“+”字型光標，按住鼠標左鍵不放，一直拉到所要連接的另一個模塊的連接點上，放開左鍵，連線就完成了。本電路圖的仿真模型如下圖所示。
4.參數(shù)設置。參數(shù)設置分為模塊參數(shù)設置和仿真參數(shù)設置。模塊參數(shù)設置如下：直流電壓源的幅值設置為100V。電阻負載設置為1Ω?？刂泼}沖電壓由脈沖發(fā)生器產(chǎn)生，電壓幅值設置為3V，周期設置為0.001S，脈沖寬度比的大小設置可改變輸出負載電壓的大小。IGBT、功率二極管、信號分解器、電感和電容可保持默認設置。示波器根據(jù)需要輸出的波形個數(shù)設置輸入端口數(shù)。仿真參數(shù)設置如下：將開始時間設置為0，終止時間設置為0.01，算法設置為ode23tb。
5.仿真。完成以上步驟后便可以開始仿真，仿真結(jié)束后雙擊示波器觀察波形。直流升壓斬波電路在控制脈沖電壓寬度比為80%和40%時的仿真波形如圖3所示，與理論分析值一致。
五、小結(jié)
虛擬仿真技術隨著計算機技術的發(fā)展在近些年得到了長足的發(fā)展，越來越多的課程在教學中引入了虛擬仿真技術，它對課程教學效果的提供具有較大的作用。文章在分析教學現(xiàn)狀的基礎上，引入了使用Matlab軟件的虛擬仿真技術，并以直流升壓斬波電路為例，詳細介紹使用Matlab軟件進行電力電子電路仿真的方法和步驟。
參考文獻：
[1]王波.虛實結(jié)合、理實一體的電力電子技術課程改革的探索與實踐[J].時代教育，2015，（7）.
關鍵詞：直流輸電；電力電子；發(fā)電機
一、前言
電力電子技術是一個以功率半導體器件、電路技術、計算機技術、現(xiàn)代控制技術為支撐的技術平臺。經(jīng)過50年的發(fā)展歷程，它在傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)設備發(fā)行、電能質(zhì)量控制、新能源開發(fā)和民用產(chǎn)品等方面得到了越來越廣泛的應用。最成功地應用于電力系統(tǒng)的大功率電力電子技術是直流輸電(HVDC)。自20世紀80年代，柔流輸電(FACTS)概念被提出后，電力電子技術在電力系統(tǒng)中的應用研究得到了極大的關注，多種設備相繼出現(xiàn)。本文介紹了電力電子技術在發(fā)電環(huán)節(jié)中、輸電環(huán)節(jié)中、在配電環(huán)節(jié)中的應用和節(jié)能環(huán)節(jié)的運用。
二、電力電子技術的應用
自20世紀80年代，柔流輸電(FACTS)概念被提出后，電力電子技術在電力系統(tǒng)中的應用研究得到了極大的關注，多種設備相繼出現(xiàn)。已有不少文獻介紹和總結(jié)了相關設備的基本原理和應用現(xiàn)狀。以下按照電力系統(tǒng)的發(fā)電、輸電和配電以及節(jié)電環(huán)節(jié)，列舉電力電子技術的應用研究和現(xiàn)狀。
(一)在發(fā)電環(huán)節(jié)中的應用
電力系統(tǒng)的發(fā)電環(huán)節(jié)涉及發(fā)電機組的多種設備，電力電子技術的應用以改善這些設備的運行特性為主要目的。
1大型發(fā)電機的靜止勵磁控制
靜止勵磁采用晶閘管整流自并勵方式，具有結(jié)構(gòu)簡單、可靠性高及造價低等優(yōu)點，被世界各大電力系統(tǒng)廣泛采用。由于省去了勵磁機這個中間慣性環(huán)節(jié)，因而具有其特有的快速性調(diào)節(jié)，給先進的控制規(guī)律提供了充分發(fā)揮作用并產(chǎn)生良好控制效果的有利條件。
2水力、風力發(fā)電機的變速恒頻勵磁
水力發(fā)電的有效功率取決于水頭壓力和流量，當水頭的變化幅度較大時(尤其是抽水蓄能機組)，機組的最佳轉(zhuǎn)速便隨之發(fā)生變化。風力發(fā)電的有效功率與風速的三次方成正比，風車捕捉最大風能的轉(zhuǎn)速隨風速而變化。為了獲得最大有效功率，可使機組變速運行，通過調(diào)整轉(zhuǎn)子勵磁電流的頻率，使其與轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速疊加后保持定子頻率即輸出頻率恒定。此項應用的技術核心是變頻電源。
3發(fā)電廠風機水泵的變頻調(diào)速
發(fā)電廠的廠用電率平均為8％，風機水泵耗電量約占火電設備總耗電量的65％，且運行效率低。使用低壓或高壓變頻器，實施風機水泵的變頻調(diào)速，可以達到節(jié)能的目的。低壓變頻器技術已非常成熟，國內(nèi)外有眾多的生產(chǎn)廠家，并不完整的系列產(chǎn)品，但具備高壓大容量變頻器設計和生產(chǎn)能力的企業(yè)不多，國內(nèi)有不少院校和企業(yè)正抓緊聯(lián)合開發(fā)。
(二)在輸電環(huán)節(jié)中的應用
電力電子器件應用于高壓輸電系統(tǒng)被稱為“硅片引起的第”，大幅度改善了電力網(wǎng)的穩(wěn)定運行特性。
1直流輸電(HVDC)和輕型直流輸電(HVDCLight)技術
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，對于遠距離輸電、海底電纜輸電及不同頻率系統(tǒng)的聯(lián)網(wǎng)，高壓直流輸電擁有獨特的優(yōu)勢。1970年世界上第一項晶閘管換流器，標志著電力電子技術正式應用于直流輸電。從此以后世界上新建的直流輸電工程均采用晶閘管換流閥。
2柔流輸電(FACTS)技術
FACTS技術的概念問世干20世紀80年代后期，是一項基于電力電子技術與現(xiàn)代控制技術對交流輸電系統(tǒng)的阻抗、電壓及相位實施靈活快速調(diào)節(jié)的輸電技術，可實現(xiàn)對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90年代以來，國外在研究開發(fā)的基礎上開始將FACTS技術用于實際電力系統(tǒng)工程。其輸出無功的大小，設備結(jié)構(gòu)簡單，控制方便，成本較低，所以較早得到應用。
(三)在配電環(huán)節(jié)中的應用
配電系統(tǒng)迫切需要解決的問題是如何加強供電可靠性和提高電能質(zhì)量。電能質(zhì)量控制既要滿足對電壓、頻率、諧波和不對稱度的要求，還要抑制各種瞬態(tài)的波動和干擾。電力電子技術和現(xiàn)代控制技術在配電系統(tǒng)中的應用，即用戶電力(customPower)技術或稱DFACTS技術，是在FACTS各項成熟技術的基礎上發(fā)展起來的電能質(zhì)量控制新技術。可以將DFACTS設備理解為FACTS設備的縮小版，其原理、結(jié)構(gòu)均相同，功能也相似。由于潛在需求巨大，市場介入相對容易，開發(fā)投入和生產(chǎn)成本相對較低，隨著電力電子器件價格的不斷降低，可以預期DFACTS設備產(chǎn)品將進入快速發(fā)展期。
(四)在節(jié)能環(huán)節(jié)的運用
1變負荷電動機調(diào)速運行
電動機本身挖掘節(jié)電潛力只是節(jié)電的一個方面，通過變負荷電動機的調(diào)速技術節(jié)電又是另一個方面，只有將二者結(jié)合起來，電動機節(jié)電方較完善。目前，交流調(diào)速在冶金、礦山等部門及社會生活中得到了廣泛的應用。首先是風機、泵類等變負荷機械中采用調(diào)速控制代替擋風板或節(jié)流閥控制風流量和水流量具有顯著的效果。國外變負荷的風機、水泵大多采用了交流調(diào)速，我國正在推廣應用中。
變頻調(diào)速的優(yōu)點是調(diào)速范圍廣，精度高，效率高，能實現(xiàn)連續(xù)無級調(diào)速。在調(diào)速過程中轉(zhuǎn)差損耗小，定子、轉(zhuǎn)子的銅耗也不大，節(jié)電率一般可達30％左右。其缺點主要為：成本高，產(chǎn)生高次諧波污染電網(wǎng)。
2減少無功損耗，提高功率因數(shù)
在電氣設備中，變壓器和交流異步電動機等都屬于感性負載，這些設備在運行時不僅消耗有功功率，而且還消耗無功功率。因此，無功電源與有功電源一樣，是保證電能質(zhì)量不可缺少的部分。在電力系統(tǒng)中應保持無功平衡，否則，將會使系統(tǒng)電壓降低，設備破壞，功率因數(shù)下降，嚴懲時會引起電壓崩潰，系統(tǒng)解裂，造成大面積停電事故。所以，當電力網(wǎng)或電氣設備無功容量不足時，應增裝無功補償設備，提高設備功率因數(shù)。
關鍵詞：案例教學法；教學改革；電力電子技術
作者簡介：王曉剛（1976-），男，吉林長春人，廣州大學機械與電氣工程學院，副教授；王清（1963-），女，黑龍江哈爾濱人，廣州大學機械與電氣工程學院自動化系主任，副教授。（廣東 廣州 510006）
基金項目：本文系廣州大學“專業(yè)綜合改革試點”項目的研究成果。
中圖分類號：G642.0 文獻標識碼：A 文章編號：1007-0079（2013）02-0077-02
2010年教育部提出實行“卓越工程師教育培養(yǎng)計劃”，其主要目標是培養(yǎng)一大批創(chuàng)新能力強、適應社會經(jīng)濟發(fā)展需要的高質(zhì)量工程技術人才，促進工程教育改革和創(chuàng)新，全面提高我國工程教育人才培養(yǎng)質(zhì)量。[1]在此背景下，必須對現(xiàn)有的課堂教學模式進行改革。本文在廣州大學“專業(yè)綜合改革試點”項目的資助下，以“電力電子技術”課程為對象，對課堂教學方法進行了改革，應用案例教學法，改善了教學效果，使學生的知識、能力和素質(zhì)滿足社會的要求。
一、“電力電子技術”課堂教學現(xiàn)狀
“電力電子技術”是電氣工程及其自動化專業(yè)的重要專業(yè)基礎課，也是“運動控制系統(tǒng)”的先修課程，在專業(yè)培養(yǎng)中占據(jù)十分重要的位置。但從國內(nèi)各高等院校的現(xiàn)狀來看，課堂教學存在著較大的不足，主要表現(xiàn)為：
1.教學內(nèi)容陳舊
電力電子技術的發(fā)展日新月異，許多新型電路、控制方法和應用在教材中并未提及，造成學生學與用脫節(jié)，該問題在畢業(yè)設計中表現(xiàn)得比較突出。
2.教學方法落后
傳統(tǒng)的教師教和學生學的授課方式仍大行其道，課堂氛圍沉悶，教師與學生、學生與學生之間缺乏交流與互動，學生學習的主動性不高，許多學生將學習目標降低為通過考試獲得學分，這與卓越計劃中“強化培養(yǎng)學生的工程能力和創(chuàng)新能力”的培養(yǎng)特點相背離。
3.教學手段單一
目前大多數(shù)院校已經(jīng)采用多媒體教學，有的還利用各種仿真軟件演示電路的波形。但多媒體的利用并不充分，基本上還是教師演示給學生看，效果必然要大打折扣。
針對目前課堂教學中存在的問題，各學校的相關教師或教學團隊紛紛嘗試教學改革。三峽大學開發(fā)了電力電子電路flash動態(tài)演示課件，直觀生動地再現(xiàn)了電路的動態(tài)特性；[2]重慶科技學院采用工程案例教學法，通過實際案例使學生將平時分散學習的知識綜合起來，形成解決實際問題的應用過程，讓學生知道學有所用，體會到解決實際問題的成就感；[3]合肥工業(yè)大學采用從果到因的逆向思維教學法，培養(yǎng)學生思考問題的能力和創(chuàng)新意識；[4]北京科技大學提出了在CDIO工程教育模式下的“電力電子技術”課程教學改革方法。[5]上述“電力電子技術”教學改革為廣州大學該課程的改革提供了參考和借鑒。
二、案例教學法的可行性
案例教學法是一種先進的教學方式，教師根據(jù)工程生產(chǎn)實際給出若干案例，學生分成若干研究小組，在教師地引導下組織文獻查閱、研究和討論，在規(guī)定時間內(nèi)完成案例的設計后，通過報告的形式匯報研究成果，匯報完成后由教師和學生共同進行對相關問題的討論。在這種教學方式下，學生由被動的接受者轉(zhuǎn)變?yōu)橹R的發(fā)掘者，實現(xiàn)教師與學生、學生與學生間的互動。與傳統(tǒng)教學方式相比，案例教學法的優(yōu)勢十分突出，大大改善了教學效果，因此已經(jīng)在我國高校的課堂教學中得到應用。[6，7]
電力電子技術在工業(yè)生產(chǎn)和國民生活中應用廣泛，同時也綜合了電子技術、電路、自動控制等多個學科，因此具有很強的工程性和綜合性。同時，“電力電子技術”強調(diào)理論聯(lián)系實際，因此必須重視實踐性教學。
在“電力電子技術”的教學中引入案例教學法，對于達到課程的實踐性和綜合性要求，調(diào)動學生學習的自覺性和主動性，提高學生自學能力和實踐能力，改善教學效果，大有裨益。
三、案例教學法的實施過程
新型教學法的實施步驟為：
1.提出課題（案例）
將全班學生分為5個課題小組，小組可由教師劃定，學生也可以自由組合。根據(jù)“電力電子技術”教學大綱和教學目標要求，選取實踐性較強的5個案例，分配給5個課題小組，每個小組負責1個課題，課題的選擇由各組自行協(xié)商。由于學生剛剛接觸“電力電子技術”，因此教師在選擇案例時需注意案例的難度，案例不能過于簡單，需具有挑戰(zhàn)性，但也不能難度過大，占用學生過多的時間，甚至令學生失去興趣。經(jīng)過實踐，筆者給出的第一批5個案例為：級聯(lián)式晶閘管整流器的設計、高功率因數(shù)PWM整流器的設計、SPWM逆變電源的設計、矩形波交流電源的設計、高頻高壓脈沖電源的設計。當然，案例的選擇并不是一成不變的，為了防止部分學生向上一屆學生索要案例設計結(jié)果，同時考慮到電力電子技術發(fā)展迅速，每一屆教學中都將對案例進行修改或更換。
2.研究學習
各課題小組根據(jù)案例的要求，進行分工合作，首先要充分理解教材，判斷案例涉及教材中的哪部分章節(jié)的內(nèi)容，深入閱讀教材，然后根據(jù)教師提供的文獻資料及學習方法，通過圖書館、期刊網(wǎng)等文獻檢索工具的幫助，查閱相關文獻，對課題進行拓展學習。由于課題涉及的電路、自動控制等方面的理論較多，需要學生閱讀較多的文獻。小組成員之間需要經(jīng)常溝通和討論，并進行材料的整合并為報告做準備。
3.仿真研究
由于學時以及實驗條件所限，學生無法對每個設計出的電路進行實驗研究，為了檢驗設計結(jié)果的正確性，可采用仿真驗證的方法。目前，有多種仿真軟件可以仿真電力電子電路，其中最常用的是Matlab/Simulink和PSIM。這兩種軟件已被許多教師用于課堂教學中，但學生動手使用的并不多，實際上，這兩種軟件易學易用，學生無需在學習軟件的使用方法上花費太多的時間。在案例設計過程中，學生可以隨時用設計的仿真程序驗證設計的正確性；設計完成后，要給出不同拓撲結(jié)構(gòu)、不同控制策略、不同電路參數(shù)和控制參數(shù)下的主要波形，并由此確定最佳拓撲和參數(shù)。在第二和第三階段，學生可通過網(wǎng)絡課程平臺與教師交流。
4.報告討論
報告和討論是案例教學法的重要環(huán)節(jié)，一般安排在課程結(jié)尾階段進行。由于學時的限制，為每個案例分配的時間為20分鐘～30分鐘。課題組推舉一位報告人，報告人應在報告前做好PowerPoint講稿，報告時用5分鐘的時間介紹案例的要求和設計結(jié)果。余下時間由全體學生討論設計的合理性，學生也可以提出各種問題，由報告人進行解答，報告人解答不了的，由該課題組的其他成員解答。教師在此過程中應對討論的深度和廣度加以把握，最后對案例設計的結(jié)果進行點評，并記錄學生在報告和討論過程中的表現(xiàn)，作為考核的依據(jù)。
5.撰寫小論文
通過一個學期的學習與實踐，每個學生提交一份與案例相關的研究性小論文，教師應要求每個課題組內(nèi)各成員間的小論文內(nèi)容有區(qū)別，即應側(cè)重于自己所研究的那一部分。
6.期末考核
期末考核的成績由三部分組成：報告和討論過程中的表現(xiàn)以及小論文的質(zhì)量。為了保證考核的公平性，教師在布置任務時要為課題組的每個成員分配不同的工作。以“SPWM逆變電源的設計”為例，可將案例拆分為若干子課題，如：單相逆變電源的設計、三相逆變電源的設計、常規(guī)SPWM調(diào)制方法研究、梯形波SPWM調(diào)制方法研究、鞍形波SPWM調(diào)制方法研究等幾個子課題。在小組成員較多的情況下，可令其中一部分同學用Matlab/Simulink仿真，其余同學用PSIM仿真，這樣不僅使每個學生都有相互獨立的任務，還可將不同仿真軟件得到的結(jié)果進行相互驗證。
四、案例舉例
本節(jié)以“矩形波交流電源的設計”為例來說明案例的實施效果。
教師給出的案例為：矩形波交流電源在原油脫水等工業(yè)現(xiàn)場的應用較為廣泛。本案例中矩形波電源的設計指標為：輸入為三相380V/50Hz交流電；輸出為單相矩形波，幅值5kV～20kV可調(diào)，頻率0.1kHz～20kHz連續(xù)可調(diào)。要求學生設計出系統(tǒng)框圖、主電路、驅(qū)動控制電路，并對原理進行仿真，給出仿真波形。
經(jīng)過研究、討論以及教師指導，學生給出了詳細的設計方案。其中系統(tǒng)框圖如圖1所示。
此外，學生畫出了主電路，并選擇IGBT作為降壓變換器和全橋逆變電路的開關器件，選擇SG3525作為控制芯片，選擇EXB841作為驅(qū)動芯片，畫出了控制和驅(qū)動電路。
學生的設計方案得到教師的肯定。但是在仿真中，學生遇到困難，不知如何調(diào)節(jié)輸出矩形波的幅值，這是因為教材中電路原理講得較多，而與控制有關的內(nèi)容有限。學生在網(wǎng)絡課程平臺的論壇提出這一問題后，教師及時給出了建議，即將采樣得到的矩形波幅值除以變壓器變比后得到全橋逆變器輸出電壓的幅值，此幅值與降壓變換器的輸出相同，與給定電壓比較后得到誤差，再用PI調(diào)節(jié)器產(chǎn)生占空比信號。學生獲得建議后并經(jīng)過小組的進一步討論，最終得出了仿真結(jié)果。
此案例將電力電子技術教材中不同章節(jié)的內(nèi)容，以及自動控制技術的內(nèi)容聯(lián)系起來，學生在完成此案例后，對電力電子技術的原理和應用有了更深入地了解和體會。
五、結(jié)論
與傳統(tǒng)教學方式相比，案例教學法在提高學生工程實踐能力、調(diào)動學生學習主動性、培養(yǎng)團隊精神等方面具有較大優(yōu)勢。一個學期的實踐表明，這種方法的教學效果明顯優(yōu)于傳統(tǒng)教學法，與“卓越工程師教育培養(yǎng)計劃”的理念相符合，值得進一步研究和推廣。當然，這種方法也存在著一定的不足，如對教師和學生的要求較高，部分學生積極性不高，教學法的實施與有限的學時存在矛盾等，筆者將這些問題的解決方法在今后的實踐中進行更深入的探索。
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眾所周知，電力產(chǎn)業(yè)，是國民經(jīng)濟的命脈，它決定了GDP的發(fā)展。全國各地企事業(yè)單位對于電力的需求也比以往多，同時，各大用電用戶對于供電的質(zhì)量與安全性也提出了進一步要求。對于在智能變電站中存在的相關問題，就要加強完善，將環(huán)保，集成，可靠的智能設備進行積極引進，最終把其相關功能進行全面改善，這對于推動智能變電站的發(fā)展來講，有著非常重要的現(xiàn)實意義存在。
結(jié)合實際情況，本文提出了智能變電站的相關設計中存在的問題，并針對具體問題，提出了一些有效的解決對策。
【關鍵詞】智能化變電站 設計 問題 優(yōu)化 研究
智能化變電站的相關設計要在根本上體現(xiàn)出信息化，自動化與智能化。利用標準化的信息共享，信息化平臺與全站信息當做基本要求，在根本上實現(xiàn)一次與二次設備的數(shù)字信息化傳遞工作，使用220kv智能變電站的信息達到高度集中的形態(tài)，在根本上將自動化想、運行管理情況進行全面完善。并構(gòu)建出程序化的控制系統(tǒng)，并在自動化設別的狀態(tài)之下，將監(jiān)測系統(tǒng)和站內(nèi)信息決策分析系統(tǒng)進行程序化管理。進而在根本上將其運行維護的負荷量減輕。
1 智能變電站相關設計中存在的弊端
1.1 電流電壓互感器在運行過程中的不合理現(xiàn)象
在職能變電站中電子互感器說明書上主要有兩部分內(nèi)容組成：電流互感器與電壓互感器。在其電流互感器中包含了合并單元項目，但在通常情況下，智能變電站的電流與電壓互感器中的中標廠家并不相同，不同類型的電子互感器的輸出都有私有條款進行限制的。其不能將輸出FT3格式的相關內(nèi)容進行全面滿足，令兩個廠家的不同產(chǎn)品在實際使用中顯得問題頗多，最終令電壓與電流互感器中的相關設計非常不合理。
1.2 開關柜二次室空間非常有限
在智能變電站中的開關柜二次室中，除了包括必要設備，例如：交換機，電度表，光纖熔接盒之外，還柏涵了智能化的設備和電氣設施。與一般的開關柜相同，開關柜二次室的空間也是下載的，很男滿足變電站的相關要求。
1.3 變電站電氣回路的相關接入方式
在變電站的電氣回路中嗎有多種多樣的元件設備，在進行運行的時候，因為電氣回路利用了次級對應的相關接入方式，并通過控制電纜的方式將電壓和電流的互感器二次側(cè)電流與電壓的收入錄播測控裝置與繼電保護設備中，進行采樣工作，之后通過A/D轉(zhuǎn)換設備敏吧電壓電力轉(zhuǎn)換成為能夠識別的數(shù)字量，在這個過程中，會出現(xiàn)一定的干擾現(xiàn)象，信號的信噪也會發(fā)生一些變化，進而對變電站重點設備的保護動作起到了干擾作用。
2 智能化變電站的優(yōu)化設計
2.1 將電子互感器合并單元規(guī)約問題加以解決
把互感器的輸入信號接入到職能變電站的合并單元中，并依照FT3的格式將其接入到互感器合并單元，這樣能夠在根本上將電壓互感器與電流互感器的合并單元問題倪加以解決，在職能變電站中加入適量的合并單元數(shù)量，能夠?qū)崿F(xiàn)對職能組件柜的體積控制，因為電壓鞭桿七與電流互感器在合并是時候，會出現(xiàn)延遲現(xiàn)象，因此要將兩種互感器的同步問題進行全面解決。依照最新制定的《智能變電站繼電保護技術規(guī)范》相關要求，電子互感器要將一次電壓或者電流進行真實反映，其中輸出的電壓或者電流的額定延時不能超過2毫秒。
2.2 開關柜的二次優(yōu)化設計
將職能變電站的相關設計要求進行全面考慮，能夠在開關柜的二次室旁邊單獨創(chuàng)設一個交換機屏，并在一定程度上將二次室的空間加以拓寬，將其電氣設施進行全面設計，并在其中擺放好相關設施。
2.3 電氣回路接入方法設計
智能化變電站能夠在根本上實現(xiàn)對于兩種互感器的保護，在一次設備不能將智能變電站相關設計要求進行滿足的時候，可以吧電流與電壓的互感器二次繞組接在相同的保護裝置中，利用串聯(lián)的方式將電氣回路接入。在此同時，把智能變電站的總開關和模擬量進行數(shù)字化處理，光學互感設備能夠利用光纖電路將智能變電站的相關信息進行全面?zhèn)魉?。在根本上將電路回流，多點接地與電壓回路等相關問題進行解決。在進行單元合并的時候，接受多個護肝信號，依照計量裝置，測量控制設備與繼電保護設置的相關要求，將組織中的信號進行合理分配，通過不同數(shù)字信號將二次設備的數(shù)字信號進行全面?zhèn)魉汀Ａ钭冸娬镜慕泳€變得更具有安全性。除此之外，智能化變電站也能夠使用光纜線路吧合并單元與遠端模塊直接相連，把數(shù)字的采樣信息直接傳送到點對點網(wǎng)絡回路中，并獲取到電流與電壓的信息量。
3 結(jié)束語
最近幾年，我國也加大了電力系統(tǒng)建設工作的力度，對于智能化變電站的相關設計工作，一直以來都是我國電網(wǎng)的建設中心問題。智能化變電站利用多種多樣的新式技術，將以往的維護運行與相關調(diào)試做出了一些列優(yōu)化，為了在根本上將智能變電站實現(xiàn)優(yōu)化設計，就要依照變電站的相關設計要求，將其操作的信息共享方式進行全面優(yōu)化。在根本上保證智能變電站的安全運行。
參考文獻
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[關鍵詞]S變換支持向量機故障診斷電力電子電路
1前言
隨著電力電子技術的發(fā)展,電力電子裝置越來越復雜,其故障模型也越來越復雜,為使電力電子裝置正常高效地工作,研究有效的故障診斷技術是很有必要的[1]。近幾年,神經(jīng)網(wǎng)絡故障診斷技術被廣泛應用于電力系統(tǒng)故障診斷中[2-6],主要是由于基于神經(jīng)網(wǎng)絡故障診斷的方法不要求明確的故障模型,利用強大的自學習功能、并行處理能力和良好的容錯能力,避免冗余實時建模的需求。但是通常采用的BP網(wǎng)絡在結(jié)構(gòu)設計上存在盲目性,且在訓練過程中容易陷入局部極小點。文獻[7-8]研究了采用小波變換方法進行故障特征提取的故障診斷方法。本文針對電力電子電路實現(xiàn)故障診斷,提出了一種基于S變換和支持向量機相結(jié)合的電力電子電路故障診斷方法,該方法首先對各種故障信號進行S變換時頻分析,由變換結(jié)果選取合適的特征量,然后采用支持向量機作為故障模型分類的工具,建立故障診斷模型,用來識別各種不同類型的故障信號。
2S變換基本原理
S變換由Stockwell于1996年提出[9],是一種可逆的局部時頻分析方法,其思想是對連續(xù)小波變換和短時傅立葉變換的發(fā)展。信號的一維連續(xù)S變換定義如下
(1)
(2)
其中,為高斯窗口(Gaussian Window),為控制高斯窗口在時間軸位置的參數(shù),為頻率,為虛數(shù)。由式中可以看出,S變換不同于短時傅立葉變換之處在于高斯窗口的高度和寬度隨頻率而變化,這樣就克服了短時傅立葉變換窗口高度和寬度固定的缺陷。其一維連續(xù)S逆變換為
(3)
S變換可以看作是對連續(xù)小波的一種“相位修正”,并且可以從連續(xù)小波變換推導而來。若將母小波定義為一個高斯窗函數(shù)和一個復向量的乘積,代入到信號的連續(xù)小波定義式中即可得到S變換。
由于信號的S變換與其傅立葉變換之間之間存在如下關系:
(4)
在實際數(shù)值實現(xiàn)中,必須將S變換離散化。離散S變換可以通過以下方式獲得:設是對連續(xù)時間信號進行采樣得到的離散時間序列,是采樣時間間隔,為總采樣點數(shù)。則該序列的離散傅立葉變換為:
(5)
式(4)中,令且,則得一維離散S變換
(6)
式中代表時間的,代表頻率的。
3 基于S變換―SVM的電力電子電路故障診斷方法
3.1 故障電路和故障模型分析
圖1為三相全波橋式整流電路,電路中主要發(fā)生兩種情況的故障:電路中有一只晶閘管故障或者同時有兩只晶閘管發(fā)生故障。本文應用Matlab R2006a 6.4仿真工具箱建立整流電路仿真模式,來對各種故障進行仿真實驗。經(jīng)研究表明:整流橋輸出端的直流脈動電壓包含了晶閘管是否有故障的信息,是一個關鍵的測試點;并且直流脈動電壓容易檢測,若可借助于的分析達到故障分類的目的,則可達到事半功倍的效果,所以我們嘗試將作為主要分析處理對象。為了便于分析,本文以任一只晶閘管發(fā)生短路、斷路故障作為主要研究內(nèi)容,同時我們還將電路正常工作時作為一種特殊的故障進行分析。
3.2 基于S變換的故障特征提取
通過Matlab仿真整流角為時不同故障產(chǎn)生時的信號(每個周期采樣64點),運用式(5)和式(6)對其進行處理S變換,得到不同故障發(fā)生時的S模時頻矩陣3-D如圖2(a)-(m)所示。
從圖2可以看出,不同故障發(fā)生時信號的S變換時頻分布也不一樣;而S模時頻矩陣中,其列向量表示故障信號某一時刻的幅值隨頻率變化的分布,其行向量表示故障信號某一頻率處的幅隨時間變化的分布。由圖還可知,在頻率為2k~3.15kHz的頻率段內(nèi),不同故障產(chǎn)生時的S模時頻矩陣的幅值在整個時域內(nèi)分布不相同;同時,在這個頻段內(nèi)能量幅值在時域上的分布也不相同。因此,本文將最高頻率分成在8個時域段內(nèi)的能量作為故障的特征向量,即F={F1、F2、^、F8},每個特征量的計算可由式(7)得到。
(7)
式中M=N/8,N為總采樣點數(shù);fm為最高可分析頻率成分,fm=fs*(N-1)/N,fs為采樣頻率。
3.3 SVM在故障類型識別中的應用
3.3.1 SVM的基本原理
支持向量機[10](Support Vector Machine,簡稱SVM)是由Vapnik和他的合作者提出的基于統(tǒng)計學習理論的通用機器學習方法,可在高維特征空使用線性函數(shù)假設空間進行學習。SVM能夠用有限樣本得到較好的模型泛化性能,同時使得模型的結(jié)構(gòu)和參數(shù)易于優(yōu)化。
SVM是從線性可分情況下的最優(yōu)分類面發(fā)展而來的,利用優(yōu)化方法把求解最優(yōu)分類面的約束優(yōu)化問題轉(zhuǎn)化為其對偶問題,即求
(8)
的最大值。為每個樣本對應的乘子,解上述問題后得到的最優(yōu)分類函數(shù)是:
(9)
引入核函數(shù)的概念后,SVM用代替上述問題中的點積,把原來的輸入空間變換到一個高維的空間,在高維空間中原來的非線性可分問題變?yōu)榫€性可分問題,從而按照線性可分情況求得問題的解。
3.3.2 SVM在電力電子電路故障診斷中的應用
應用SVM在電力電子電路故障診斷中進行故障類型的識別,其實現(xiàn)步驟如下:
Setp1:學習階段
(1) 建立電力電子整流裝置故障診斷的SVM模型,根據(jù)1-a-r的思路,為每一種故障類型構(gòu)造一個SVM,故障類型的SVM模型如圖3。
(2) 建立訓練樣本集(X,Y)。根據(jù)步驟(1)所建立的故障診斷的SVM模型,為每個二類SVM建立訓練樣本,當輸入訓練樣本屬于第i類SVM時設定標號為1,故障類型不屬于該類標號為-1。
(3) 依據(jù)實際情況為SVM選擇適當?shù)暮撕瘮?shù)及有關參數(shù),作為高維特征空間在低維輸入空間的一個等效形式。選擇的依據(jù)是Mercer定理,核函數(shù)的選擇可參考文獻[11]。
(4) 通過訓練樣本集,求解二次規(guī)劃式,獲得每一個SVM的支持向量及相應的Lagrange乘子。
Step2:故障分類決策階段
(1) 裝入SVM學習階段的有關數(shù)據(jù)(包括訓練樣本數(shù)據(jù)(X,Y),系數(shù)和以及支持向量)。
(2) 輸入未知故障樣本,根據(jù)圖4的多故障分類流程圖和判別函數(shù)式(9)計算輸入未知故障樣本的決策輸出值。
(3) 由步驟(2)判別函數(shù)的值,判斷故障樣本所屬的故障類型。
3.4 仿真實驗結(jié)果分析
為了全面檢驗本文提出電力電子整流裝置故障診斷方法的有效性,我們選擇整流角發(fā)生偏差-10~10等20個角度的故障樣本,以及在這些整流角的故障樣本中加入信噪比分別為20dB和10dB的高斯白噪聲信號等作為測試樣本(非訓練樣本)加以驗證。訓練樣本選整流角為0度時共13個故障樣本,測試樣本共780個故障樣本。
由第3.2、3.3節(jié)相結(jié)合的基于S變換―SVM的電力電子電路故障診斷方法,首先采用S變換故障特征提取方法得到故障樣本;然后由基于SVM的電力電子電路故障診斷算法,建立與故障類型相對應的13個SVM,并進行訓練;當訓練SVMi時,將屬于該類故障的訓練樣本的標號設為1,其余的訓練樣本的標號設為-1。經(jīng)實驗本文選用一次多項式為SVM故障診斷模型的核函數(shù),懲罰因子C=0.01;通過訓練各種故障樣本后,獲得二次規(guī)劃式的支持向量及相應的拉格朗日(Lagrange)算子,學習階段完成。表1、表2為在相同核函數(shù),不同樣本數(shù)情況下的訓練結(jié)果。
表1中26個訓練樣本是在13個訓練樣本的基礎上增加整流角發(fā)生10度偏差的13個故障樣本,表2中26個訓練樣本是在與表1相同的13個訓練樣本的基礎上增加含有SNR=10dB高斯白噪聲的13個故障樣本;從表1和表2的第1行,訓練樣本從13增加到26個,所得到SVM的支持向量數(shù)都是8個,同時其函數(shù)值也沒有變,這說明后來加入的13個訓練樣本都是非支持向量,他們對分類面沒有影響,即分類面一樣;再比較其他故障的SVM,訓練的結(jié)果與上述分析類似,事實上表1、表2中二次得到的和值是一樣。
表1不同訓練樣本數(shù)一次多項式核SVM訓練結(jié)果的比較
SVM 訓練樣本13個 訓練樣本26個
SV
個數(shù) 函數(shù)值 訓練
時間/s SV
個數(shù) 函數(shù)值 訓練
時間/s
SVM1 8 0.000187
SVM2 5 0.000122
SVM3 5 0.000106
SVM4 5 0.000058
SVM5 5 0.000110
SVM6 5 0.000061
SVM7 5 0.000062
SVM8 3 0.000002
SVM9 4 0.000002
SVM10 3 0.000002
SVM11 3 0.000002
SVM12 3 0.000002
SVM13 4 0.000002
表2 不同訓練樣本數(shù)一次多項式核SVM訓練結(jié)果的比較
SVM 訓練樣本13個 訓練樣本26個
SV
個數(shù) 函數(shù)值 訓練
時間/s SV
個數(shù) 函數(shù)值 訓練
時間/s
SVM1 8 0.000187
SVM2 5 0.000122
SVM3 5 0.000106
SVM4 5 0.000058
SVM5 5 0.000110
SVM6 5 0.000061
SVM7 5 0.000062
SVM8 3 0.000002
SVM9 4 0.000002
SVM10 3 0.000002
SVM11 3 0.000002
SVM12 3 0.000002
SVM13 4 0.000002
表3為利用三種不同的故障診斷方法對整流角在-10~10發(fā)生偏差等20個角度的故障樣本分別加入信噪比分別為∞、20dB和10dB的高斯白噪聲共780個信號進行故障診斷在正確診斷個數(shù)和訓練時間上的比較。SVM方法的樣本數(shù)據(jù)為波形的每個周期的64個采樣值;S變換-BP方法中BP網(wǎng)絡的結(jié)構(gòu)為8-15-13(輸出層節(jié)用13個節(jié)點來表示13種不同類型的故障,如1000000000000表示無故障,0100000000000表示發(fā)生斷路故障,0000000100000表示發(fā)生短路故障,其它故障表示以此類推),E為訓練目標誤差,神經(jīng)網(wǎng)絡的實際輸出經(jīng)對第一位小數(shù)點進行四舍五入處理后與目標輸出進行比較確定它的平均診斷結(jié)果,本文選用具有較好推廣能力的L-M學習算法進行網(wǎng)絡訓練。
為了進一步驗證應用S變換提取電力電子電路故障特征的有效性,本文還分別將基于統(tǒng)計特性的PCA和基于經(jīng)典時頻分析方法的小波變換與SVM相結(jié)合對上述實驗的故障樣本進行診斷。在PCA-SVM方法,根據(jù)文獻[8]中主貢獻的定義,我們選擇它為85%來從64點時域采樣值提取每個故障樣本的14維故障特征向量;而在小波變換-SVM方法中[12],利用小波變換提取每個故障樣本在8個子頻帶中經(jīng)歸一化后的能量作為特征向量,在這兩種方法也選擇與上述的S變換-SVM方法相同的訓練樣本訓練SVM的權(quán)值,然后分別對測試樣本進行故障元的定位和故障類型的識別。仿真結(jié)果表明,這兩種診斷方法均能正確診斷無噪聲信號的故障樣本,但它們的診斷正確率卻會隨所含噪聲的SNR的下降而減小。PCA-SVM方法分別對含有SNR=20dB和SNR=10dB噪聲故障樣本的正確診斷個數(shù)分別為155和89;小波變換-SVM方法分別對含有SNR=20dB和SNR=10dB噪聲故障樣本的正確診斷個數(shù)分別為203和166。
由表3的第1行可知,基于S變換-SVM的電力電子電路故障診斷方法對噪聲具有魯棒性;與SVM和S變換-BP方法相比,該方法在故障診斷精度、訓練所花費的時間和推廣能力方面都表現(xiàn)得更出色。
4結(jié)語
針對故障特征提取和故障診斷兩個關鍵技術,本文結(jié)合S變換和支持向量機構(gòu)造了電力電子電路故障診斷方法。仿真實驗結(jié)果表明了該方法對噪聲具有魯棒性,并具有很好的范化能力和高診斷正確率等優(yōu)越性,這都得益于S變換良好時頻特性和支持向量機優(yōu)秀的統(tǒng)計學習特性;同時,該診斷方法也可推廣至其它形式可控整流電路中。
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