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電力電子技術(shù)基本概念范文第1篇

關(guān)鍵詞：電力電子技術(shù)；MatlabGUI；虛擬仿真平臺(tái)；教學(xué)可視化平臺(tái)

電力電子技術(shù)是使用電力電子器件對(duì)電能進(jìn)行變換和控制的技術(shù)[1]。它是以高等數(shù)學(xué)、電路原理及模擬電子技術(shù)等課程為基礎(chǔ)，同時(shí)也是自動(dòng)控制原理，電機(jī)與拖動(dòng)等專業(yè)課程的基礎(chǔ)課，具有很強(qiáng)的實(shí)用性和綜合性，是電氣工程領(lǐng)域理論和實(shí)踐相結(jié)合的專業(yè)核心課程之一，因此電力電子技術(shù)教學(xué)質(zhì)量的好壞，將直接影響后續(xù)課程的學(xué)習(xí)[2⁃4]。電力電子課程概念多、知識(shí)面廣、實(shí)踐性強(qiáng)，這給老師講課和學(xué)生理解帶來很大的困惑，所以借助實(shí)驗(yàn)來加深學(xué)生對(duì)基本概念、基本理論和基本方法的理解很有必要。而傳統(tǒng)電力電子實(shí)驗(yàn)教學(xué)受場(chǎng)地、器材、時(shí)間等諸多因素的影響，難以讓學(xué)生達(dá)到基本的實(shí)驗(yàn)?zāi)繕?biāo)。虛擬仿真實(shí)驗(yàn)平臺(tái)投入小，不受時(shí)間、地點(diǎn)的限制，具有一定的開放性，方便學(xué)生創(chuàng)新等優(yōu)點(diǎn)。所以借助虛擬仿真平臺(tái)來輔助課堂及實(shí)驗(yàn)教學(xué)會(huì)起到巨大的幫助作用[5⁃7]。本文借助Matlab/Simulink仿真環(huán)境，以及GUI（GraphicalUserInterface）設(shè)計(jì)友好的人機(jī)界面，通過GUI輸入框中數(shù)值的不同，改變電路參數(shù)，即可在界面觀察對(duì)應(yīng)的波形變化。同時(shí)在界面中添加不同的入口畫面，可以觀察仿真原理圖，以及該電路的原理分析。同時(shí)，在虛擬仿真平臺(tái)中加入電路的閉環(huán)實(shí)例分析，加深學(xué)生對(duì)該電路的理解，提高學(xué)生的積極性和學(xué)習(xí)效率[8⁃9]。

1電力電子虛擬仿真平臺(tái)的建立

1.1電力電子虛擬仿真平臺(tái)結(jié)構(gòu)

在設(shè)計(jì)GUI界面之前，首先需要確定虛擬仿真平臺(tái)的結(jié)構(gòu)。由于設(shè)計(jì)該平臺(tái)的主要目的是為電力電子課程提供一個(gè)教學(xué)和實(shí)驗(yàn)的仿真平臺(tái)，對(duì)電力電子課程中的一些常用電路進(jìn)行動(dòng)態(tài)仿真，幫助學(xué)生深刻理解電力電子課程中電路拓?fù)浜碗娐穼?shí)例。根據(jù)這些基本要求，并結(jié)合電力電子課程的特點(diǎn)，確定了虛擬仿真平臺(tái)的結(jié)構(gòu)框圖，如圖1所示。該平臺(tái)包含了電力電子技術(shù)中常用電路，如整流電路、逆變電路、直流⁃直流變流技術(shù)、交流⁃交流變流技術(shù)及PWM控制技術(shù)5個(gè)基本模塊。課程的其他內(nèi)容可在虛擬仿真平臺(tái)的基礎(chǔ)上擴(kuò)展，因此，該平臺(tái)具有很強(qiáng)的通用性。為了使每個(gè)模塊設(shè)計(jì)更加簡(jiǎn)單，虛擬仿真平臺(tái)采用了分層設(shè)計(jì)方法，將該平臺(tái)分為若干個(gè)模塊，每個(gè)模塊包括一些子模塊。圖2給出了直流⁃直流變流技術(shù)模塊的組成框圖，它包括原理分析、運(yùn)行界面和實(shí)例分析三個(gè)子模塊，其他模塊的設(shè)計(jì)思想同該模塊基本相同。

1.2Matlab圖形用戶界面設(shè)計(jì)

Matlab為用戶提供了強(qiáng)大的集成圖形用戶界面開發(fā)環(huán)境（GUIDE），用戶可以方便地設(shè)計(jì)圖形用戶界面，開發(fā)自己的用戶程序[10]。圖形用戶界面（GUI）是由窗口、菜單、文字說明、標(biāo)簽等控件構(gòu)成。用戶通過提供的控件，如按鈕、滑塊、列表框等可以設(shè)計(jì)出易于理解的人機(jī)界面。一個(gè)圖形用戶界面必須包括控件（Compo⁃nent）、圖形窗口（Graphics）和回調(diào)函數(shù)（Callback）三個(gè)部分，利用GUIDE創(chuàng)建GUI是常用方法之一。使用GUIDE創(chuàng)建GUI的基本步驟如下：（1）選擇控件類型。根據(jù)預(yù)期的界面設(shè)計(jì)，選擇控件類型。電力電子教學(xué)虛擬仿真平臺(tái)中使用的控件主要包括按鈕、輸入框、標(biāo)簽、坐標(biāo)軸及面板等。（2）設(shè)置控件屬性?？丶幕緦傩园ㄗ址⊿tring）、標(biāo)簽（Tag）、字體大?。‵ontSize）、前景色（Fore⁃groundColor）等。通過設(shè)置控件屬性，實(shí)現(xiàn)預(yù)期的功能指標(biāo)。（3）編寫回調(diào)函數(shù)。確定整個(gè)界面布局之后，需要編寫控件的回調(diào)函數(shù)。鼠標(biāo)右鍵單擊控件，選擇“查看回調(diào)”“callback”，編寫回調(diào)函數(shù)。在界面設(shè)計(jì)中用到的主要函數(shù)如下：get_param（′boostdianlu/Vin′，′Amplitude′）；%獲取電路輸入電壓幅值set_param（′boostdianlu/Vin′，′Amplitude′，a）；%設(shè)置輸入電壓幅值options=simset（′SrcWorkspace′，′current′）；%指定模型從當(dāng)前空間運(yùn)行，獲取編輯框中輸入電壓幅值參數(shù)sim（′boostdianlu′，[]，options）；%使用sim（）函數(shù)使仿真模型從當(dāng)前GUI函數(shù)空間進(jìn)行仿真plot（tout，yout）；%將輸出波形繪制到當(dāng)前坐標(biāo)軸對(duì)象上

1.3Simulink仿真模型

Simulink是Matlab的一個(gè)功能組件，為用戶提供建模和仿真的工作平臺(tái)。Simulink的SimPowerStems仿真工具箱提供電機(jī)與拖動(dòng)、電力系統(tǒng)與自動(dòng)化以及電力電子等仿真模塊，幾乎涵蓋所有電力電子電路的仿真模塊。按照電力電子電路的基本原理，利用工具箱提供的模塊可以進(jìn)行仿真電路的搭建[11]。以“升壓斬波閉環(huán)仿真電路”為例，說明建立仿真模型的基本步驟：（1）調(diào)用功能模塊。根據(jù)升壓斬波電路原理圖，確定所需功能模塊，找到它們所在模塊庫。（2）創(chuàng)建并保存模型。建好模型后，使用Save命令保存，以便下次使用時(shí)直接調(diào)用。（3）連接模塊并設(shè)置參數(shù)。將各個(gè)功能模塊按照布局進(jìn)行連接，并設(shè)置每個(gè)模塊的參數(shù)。（4）運(yùn)行仿真并顯示結(jié)果。

2電力電子仿真平臺(tái)實(shí)例

根據(jù)圖1所示的虛擬仿真平臺(tái)結(jié)構(gòu)框圖和圖2所示的直流⁃直流變流技術(shù)模塊結(jié)構(gòu)框圖，采用GUIDE設(shè)計(jì)各基本模塊和子模塊的圖形用戶界面，編寫各控件對(duì)應(yīng)的回調(diào)函數(shù)，響應(yīng)用戶操作。該GUI界面由主界面、原理分析界面、運(yùn)行界面以及仿真模型四個(gè)部分組成。

2.1直流⁃直流變流技術(shù)主界面

主界面是訪問該節(jié)的第一個(gè)用戶界面，如圖3所示。直流⁃直流變流技術(shù)主界面由標(biāo)題和功能選擇按鈕組成。在主界面中列出了包括降壓斬波電路、升壓斬波電路、升降壓斬波電路等常用的六大類基本斬波電路。每一類電路中有三個(gè)按鈕，對(duì)應(yīng)三個(gè)入口，分別是“原理分析”、“運(yùn)行界面”以及“實(shí)例分析”。用戶點(diǎn)擊其中任意一個(gè)按鈕，即可進(jìn)入對(duì)應(yīng)的功能界面。

2.2升壓斬波電路原理分析界面

以升壓斬波電路為例，當(dāng)點(diǎn)擊“原理分析”按鈕后，通過按鈕對(duì)應(yīng)的回調(diào)函數(shù)，就可跳轉(zhuǎn)到升壓斬波電路的原理分析界面，如圖4所示。原理分析界面由三部分構(gòu)成，分別是電路原理圖、原理分析文字說明以及主界面按鈕。學(xué)生通過原理分析界面鞏固所學(xué)內(nèi)容，進(jìn)一步加深對(duì)升壓斬波電路基本原理的理解，提高理論知識(shí)的學(xué)習(xí)效果。當(dāng)點(diǎn)擊“主界面”按鈕時(shí)即可返回圖3所示的直流⁃直流變流技術(shù)的主界面。

2.3升壓斬波電路運(yùn)行界面

當(dāng)點(diǎn)擊升壓斬波電路“運(yùn)行界面”按鈕后，跳轉(zhuǎn)到對(duì)應(yīng)的運(yùn)行界面，如圖5所示。運(yùn)行界面由參數(shù)設(shè)置欄，波形欄以及菜單欄三部分組成。在參數(shù)欄設(shè)置需要改變的參數(shù)，分別為電壓E、電容R、電感L、電阻R。在輸入框中輸入對(duì)應(yīng)的數(shù)值可改變仿真電路的參數(shù)[12]。波形欄共有三個(gè)坐標(biāo)軸，分別顯示輸出電壓，電感電壓以及開關(guān)信號(hào)波形。菜單欄包括仿真按鈕和主界面按鈕兩部分。點(diǎn)擊“仿真”按鈕進(jìn)行電路仿真，點(diǎn)擊“主界面”按鈕返回圖3對(duì)應(yīng)的直流⁃直流變流技術(shù)的主界面。圖5運(yùn)行界面通過輸入框改變仿真電路參數(shù)，不用在仿真模型中雙擊元件改變，提高了仿真效率，同時(shí)該界面可直觀地觀察電路參數(shù)的改變而引起的波形的變化。

2.4實(shí)例分析電路

當(dāng)點(diǎn)擊“實(shí)例分析”按鈕后，打開以升壓斬波電路為基礎(chǔ)的閉環(huán)仿真電路圖。“運(yùn)行界面”只是針對(duì)課本中開環(huán)升壓斬波電路進(jìn)行操作，而在實(shí)際工程中，幾乎所有的電路均使用閉環(huán)模型，由于閉環(huán)仿真電路在課堂中不作講述重點(diǎn)，學(xué)生對(duì)閉環(huán)設(shè)計(jì)無從下手，不能將所學(xué)知識(shí)應(yīng)用于實(shí)際工程。因此，在虛擬仿真平臺(tái)添加“實(shí)例分析”入口，有助于學(xué)生從工程的角度理解閉環(huán)仿真電路的設(shè)計(jì)方法，以及閉環(huán)參數(shù)改變對(duì)電路的影響。

3結(jié)語

電力電子技術(shù)基本概念范文第2篇

電力電子技術(shù)是當(dāng)代高新技術(shù)的重要內(nèi)容之一,人們到處可以感受到電力電子技術(shù)的存在巨大魅力。離開了電力電子技術(shù),我們的衣食住行、人類對(duì)大自然及宇宙的探索,都是不可想象的。在推進(jìn)高等教育大眾化的進(jìn)程中,該課程是電力學(xué)、電子學(xué)、自動(dòng)控制理論相互交叉的一門新興學(xué)科,高等職業(yè)教育的發(fā)展成為主體之一,內(nèi)容涉及面廣,概念多,是一門實(shí)踐性很強(qiáng)的技術(shù)類課程。然而高等職業(yè)教育如何以就業(yè)市場(chǎng)為導(dǎo)向,在教學(xué)實(shí)踐中,怎樣圍繞以培養(yǎng)實(shí)用性人才為軸心,要求教師即要抓住該課程與相關(guān)學(xué)科之間知識(shí)點(diǎn)的聯(lián)系。怎么遵循高等職業(yè)教學(xué)規(guī)律、突出實(shí)踐教學(xué)特色,強(qiáng)化學(xué)生對(duì)基本概念的理解和掌握;用什么手段保障教學(xué)質(zhì)量,又要開闊學(xué)生的學(xué)習(xí)思路,增強(qiáng)工程意識(shí)、培養(yǎng)創(chuàng)新能力,已成為當(dāng)今各高職院校不能回避又必須解決的課題,這對(duì)我們?nèi)握n教師提出了新的挑戰(zhàn)。

1構(gòu)建教學(xué)體系要素

隨著科學(xué)技術(shù)和經(jīng)濟(jì)的高速發(fā)展,社會(huì)職業(yè)與職業(yè)崗位十分復(fù)雜,實(shí)用性人才所涵蓋的崗位群,使得社會(huì)職業(yè)崗位技術(shù)應(yīng)用結(jié)構(gòu),并且隨著社會(huì)及經(jīng)濟(jì)的發(fā)展,出現(xiàn)智能結(jié)構(gòu)分化的職業(yè)崗位,依技術(shù)的不同出現(xiàn)了分化與復(fù)合迭加交織的狀況,它們均處于不斷的動(dòng)態(tài)變化之中,崗位的專業(yè)技術(shù)知識(shí)與操作技能已成為不可分割的整體。在構(gòu)建實(shí)踐教學(xué)體系時(shí),使之適應(yīng)生產(chǎn)、建設(shè)、管理、服務(wù)等方面的需要。充分體現(xiàn)在迅速變化的社會(huì)環(huán)境中具備應(yīng)變、生存和發(fā)展的基礎(chǔ),要以社會(huì)需求為目標(biāo),充分體現(xiàn)解決實(shí)際問題的綜合技術(shù)應(yīng)用能力和適應(yīng)技術(shù)發(fā)展的教學(xué)特色,以技術(shù)應(yīng)用能力培養(yǎng)為主實(shí)踐教學(xué)體系線,充分體現(xiàn)培養(yǎng)創(chuàng)新精神和開拓能力的教育,構(gòu)建以知識(shí)、能力、素質(zhì)為一體的教學(xué)模式。

2提高人文素質(zhì)教育

知識(shí)經(jīng)濟(jì)時(shí)代,在培養(yǎng)高素質(zhì)的勞動(dòng)者和專業(yè)人才方面,企業(yè)在選才上更多強(qiáng)調(diào)人的綜合素質(zhì)、道德人品及創(chuàng)新能力。還是在提高創(chuàng)新能力和提供知識(shí)、技術(shù)創(chuàng)新成果方面,教育是知識(shí)創(chuàng)新、傳播和應(yīng)用的主要基地,教育都具有獨(dú)特的重要意義。為適應(yīng)社會(huì)及經(jīng)濟(jì)的發(fā)展需要,推進(jìn)素質(zhì)教育教學(xué)改革,也是培養(yǎng)創(chuàng)新精神和創(chuàng)新人才的重要搖籃。提高素質(zhì)教育的質(zhì)量,培養(yǎng)創(chuàng)新精神和創(chuàng)新人才勢(shì)在必行,素質(zhì)教育是高職教育發(fā)展中被關(guān)注的問題之一,高職教育也不例外。受教育者要有崇高的理想,了解民族、國家的歷史及風(fēng)土人情、人文地理,具備厚實(shí)的文化底蘊(yùn)和較強(qiáng)的社會(huì)適應(yīng)能力。要培養(yǎng)他們具有較全面的專業(yè)知識(shí)和熟練的專業(yè)技能,科學(xué)技術(shù)的日新月異,對(duì)人才的業(yè)務(wù)素質(zhì)要求也處于動(dòng)態(tài)變化中,具備適應(yīng)社會(huì)的創(chuàng)新與創(chuàng)業(yè)素質(zhì)。

3調(diào)整教學(xué)內(nèi)容

本課程是一門專業(yè)基礎(chǔ)課,課程內(nèi)容的設(shè)定需要在完成教學(xué)大綱基本要求的前提下兼顧新技術(shù)和新裝備發(fā)展,其目的和任務(wù)是使學(xué)生熟悉各種電力電子器件的特性和使用方法,在以便更好地突出教學(xué)內(nèi)容,注重培養(yǎng)學(xué)生解決工程技術(shù)問題的能力。充分調(diào)動(dòng)學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性,掌握各種電力電子電路的結(jié)構(gòu)、工作原理、控制方法、設(shè)計(jì)方法及實(shí)驗(yàn)技能,教學(xué)過程中對(duì)課程內(nèi)容設(shè)定作了一些調(diào)整,熟悉各種電力電子裝置的應(yīng)用范圍及技術(shù)指標(biāo),培養(yǎng)其創(chuàng)新意識(shí)。

3.1針對(duì)性學(xué)習(xí)將整個(gè)課程內(nèi)容分成電力電子器件、電力電子電路及控制、電力電子裝置三個(gè)單元,電力電子裝置讓學(xué)生了解基本電力電子裝置的應(yīng)用和發(fā)展方向,便于學(xué)生根據(jù)其各自的特點(diǎn)進(jìn)行較強(qiáng)的針對(duì)性學(xué)習(xí)。這樣劃分課程結(jié)構(gòu)之后,電力電子器件主要介紹各種器件結(jié)構(gòu)冷卻散熱措施等,單元既相對(duì)獨(dú)立又有相應(yīng)的內(nèi)在聯(lián)系,電力電子電路及控制技術(shù)掌握各種典型電路拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)、工作原理及分析方法和應(yīng)用,使學(xué)生既明確課程學(xué)習(xí)內(nèi)容的總體框架,掌握相控和PWM控制技術(shù)在電力電子電路中的應(yīng)用,又能夠了解不同階段的學(xué)習(xí)特點(diǎn),有利于發(fā)揮學(xué)生的學(xué)習(xí)主觀能動(dòng)性。

3.2注重工程意識(shí)的培養(yǎng)在教學(xué)過程中除了講授基本內(nèi)容之外,提高學(xué)生的工程意識(shí),還需將新技術(shù)的發(fā)展動(dòng)態(tài)介紹給學(xué)生,是我國目前工程教育改革的重要任務(wù),將教師在科研過程中所應(yīng)用的技術(shù)手段和所遇問題的處理方法也介紹給學(xué)生,因此強(qiáng)調(diào)課堂講授內(nèi)容與工程實(shí)踐的緊密關(guān)系,使學(xué)生對(duì)學(xué)習(xí)的內(nèi)容不再只是掌握基本原理,讓學(xué)生站在工程實(shí)踐的角度去看待所學(xué)習(xí)的內(nèi)容就是實(shí)現(xiàn)工程教育的體現(xiàn),而是學(xué)會(huì)如何面對(duì)工程實(shí)際問題。

4培養(yǎng)創(chuàng)新能力

電子應(yīng)用技術(shù)課程有很強(qiáng)的實(shí)踐性,實(shí)行開放式教學(xué),實(shí)驗(yàn)在教學(xué)中占據(jù)著十分重要的地位。當(dāng)實(shí)驗(yàn)室場(chǎng)地或?qū)嶒?yàn)課時(shí)有限時(shí),老師可為提供實(shí)驗(yàn)選題,可在課時(shí)以外開放實(shí)驗(yàn)室,學(xué)生也可自帶課題,給學(xué)生提供更多實(shí)踐訓(xùn)練時(shí)間。實(shí)驗(yàn)室為學(xué)生提供必需的實(shí)驗(yàn)設(shè)備和技術(shù)支持,實(shí)行開放實(shí)驗(yàn)室已成為實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革的方向之一,建立以學(xué)生為中心的自我訓(xùn)練實(shí)驗(yàn)?zāi)Ｊ?為培養(yǎng)學(xué)生的實(shí)驗(yàn)技能、發(fā)現(xiàn)和解決問題的能力以及提高學(xué)生的綜合素質(zhì)和創(chuàng)新能力提供了有效途徑。在學(xué)校和系的支持下,組合成開放型實(shí)驗(yàn)室給學(xué)生提供場(chǎng)地,更好的培養(yǎng)了學(xué)生的動(dòng)手能力和創(chuàng)新意識(shí)。

5培養(yǎng)綜合能力

電力電技術(shù)課程結(jié)束后可安排一周的課程設(shè)計(jì),其標(biāo)準(zhǔn)是選題具有綜合性、實(shí)踐性的特點(diǎn),從而更好的將電力電子技術(shù)及其它先選修課程中所學(xué)到的理論和實(shí)踐知識(shí)全面地結(jié)合起來,包含該課程的主要知識(shí),從而使學(xué)生有時(shí)間、有機(jī)會(huì)直接向工程實(shí)踐學(xué)習(xí),融匯貫通,從理論知識(shí)和科研實(shí)例相結(jié)合的角度來做設(shè)計(jì),培養(yǎng)學(xué)生系統(tǒng)的概念。體現(xiàn)出較新技術(shù)的發(fā)展,課程設(shè)計(jì)的主要任務(wù)是設(shè)計(jì)、裝配和調(diào)試某一類型的電能變換器,接近工程實(shí)踐,以實(shí)現(xiàn)特定的電能變換要求。把現(xiàn)場(chǎng)中的一些問題或者是老師科研中的問題讓學(xué)生考慮,拓展學(xué)生自我發(fā)揮、自主創(chuàng)新的空間,是改變傳統(tǒng)課程設(shè)計(jì)的模式。為今后走人工作崗位盡早的進(jìn)入“工程角色”打下良好的基礎(chǔ)。

電力電子技術(shù)基本概念范文第3篇

本書作者在寫作的時(shí)候注重了兩個(gè)特點(diǎn)，一個(gè)是大量使用了計(jì)算機(jī)仿真，把它作為驗(yàn)證理論和解析模型精度的一種工具；二是本書盡可能從實(shí)用性角度出發(fā)，其變頻器設(shè)計(jì)實(shí)例包含了所有的工程細(xì)節(jié)，每一個(gè)設(shè)計(jì)都可以方便地轉(zhuǎn)換成硬件。此外，本書的每一章之后還附帶了問題，并且標(biāo)注了難度，適合作為教學(xué)課本和參考書使用。

本書共分11章：1.直-直變頻器的脈寬調(diào)制技術(shù)，介紹了直-直變頻器和脈寬調(diào)制技術(shù)的基本知識(shí)；2.主回路單元，介紹了主回路中開關(guān)器件和無源器件的基本概念；3.Buck變頻器，介紹了此類變頻器的穩(wěn)態(tài)特性、瞬態(tài)特性和控制方法；4.直-直變頻器電路拓?fù)洌榻B了Boost變頻器、BuckBoost變頻器、反激變頻器、正激變頻器、半橋變頻器和全橋變頻器等拓?fù)洌?.直-直變頻器建模，介紹了平均模型、小信號(hào)模型以及頻率響應(yīng)；6.主回路的傳遞函數(shù)，介紹了傳遞函數(shù)中波特圖的使用方法和各類直-直變頻器主回路的傳遞函數(shù)；7.直-直變頻器的瞬態(tài)特性，介紹了時(shí)域與頻域下的響應(yīng)以及穩(wěn)定性；8.閉環(huán)特性和反饋補(bǔ)償，介紹了補(bǔ)償器的設(shè)計(jì)及其閉環(huán)特性；9.實(shí)用性脈寬調(diào)制變頻器的建模、分析和設(shè)計(jì)，介紹了實(shí)際應(yīng)用中的各種干擾源及其影響；10.電流型控制基礎(chǔ)，介紹了控制基本思路、控制器設(shè)計(jì)及其特性；11.電流型控制器的采樣和新控制方法，介紹了采樣的影響和一些新型的電流型控制方法。

本書按照讀者類型將全書內(nèi)容分為三大部分：1-4.涵蓋了直-直變頻器的靜態(tài)特性及其時(shí)域控制方法，這一部分主要面對(duì)首次接觸電力電子技術(shù)的學(xué)生；5-9.直-直變頻器瞬態(tài)特性及其建模、控制和設(shè)計(jì)方法，這一部分主要面對(duì)有一定學(xué)術(shù)能力的高年級(jí)學(xué)生，以及相關(guān)的工程師。10-11.介紹了電流型控制，主要面對(duì)教授、資深工程師，以及學(xué)有余力的學(xué)生。

電力電子技術(shù)基本概念范文第4篇

關(guān)鍵詞：數(shù)字電子技術(shù)；時(shí)序電路；串行序列；仿真；EDA

中圖分類號(hào)：G642.4 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A 文章編號(hào)：1674-9324（2013）06-0131-02

串行序列檢測(cè)在通信領(lǐng)域應(yīng)用廣泛，因此，教材中對(duì)這種電路的設(shè)計(jì)進(jìn)行介紹是有必要的。但是目前大多數(shù)的數(shù)字電子技術(shù)教材介紹的串行序列檢測(cè)電路都存在一定的問題，作者在2003年全國高校電子經(jīng)驗(yàn)交流會(huì)上就指出了問題并提出了多種修訂方案[1]，該文也引起了一些老師對(duì)該問題的注意[2]。但當(dāng)時(shí)論文中給出的修訂方案與時(shí)序邏輯電路狀態(tài)圖描述不一致。同時(shí)，作者最近在圖書館查閱了最新出版的數(shù)字電子技術(shù)教材，其中的串行序列檢測(cè)電路設(shè)計(jì)仍然是采用以往教材中的設(shè)計(jì)方法，都沒有進(jìn)行功能驗(yàn)證，問題依然存在。因此本文有必要進(jìn)一步討論這一問題。另外，串行序列檢測(cè)電路設(shè)計(jì)作為數(shù)字電子技術(shù)的一個(gè)經(jīng)典實(shí)例，欠缺一定的基礎(chǔ)知識(shí)，比如串行通信的概念、異步串行通信幀格式概念、串行通信的檢測(cè)和同步問題等。作者在教學(xué)中，首先讓學(xué)生查找資料熟悉上述基本概念，然后設(shè)計(jì)串行序列檢測(cè)電路，掌握上述基本概念后，個(gè)別同學(xué)自己就會(huì)發(fā)現(xiàn)以往教材中設(shè)計(jì)存在的問題。這種教學(xué)方式執(zhí)行多年，效果很好。

一、傳統(tǒng)串行序列檢測(cè)電路仿真

大多數(shù)數(shù)字電子技術(shù)教材都是設(shè)計(jì)了110或111的串行序列檢測(cè)電路，多數(shù)教材中得到的111序列檢測(cè)電路（要求檢測(cè)到連續(xù)的3個(gè)1時(shí)輸出Z=1）如圖1（a）所示，利用MaxplusⅡ仿真的結(jié)果如圖1（b）所示。圖1（b）中箭頭表示在CP的上沿檢測(cè)串行輸入X，檢測(cè)到第一個(gè)有效的1時(shí)進(jìn)入01，檢測(cè)到第二個(gè)有效的1時(shí)進(jìn)入11狀態(tài)，此時(shí)輸出Z在檢測(cè)到連續(xù)兩個(gè)1時(shí)輸出變量Z就1，顯然與設(shè)計(jì)命題要求不符。其他序列的檢測(cè)也有類似情況，即不是在有效的檢測(cè)時(shí)刻輸出1。

二、改進(jìn)的串行序列電路設(shè)計(jì)方法

參考文獻(xiàn)[3]中提出了這一問題的解決方案，分別給出了Mealy型和Moore型狀態(tài)圖，這樣可以得到正確的設(shè)計(jì)電路。但這種方法的狀態(tài)圖與傳統(tǒng)時(shí)序邏輯電路狀態(tài)圖不一致。傳統(tǒng)狀態(tài)圖是反映時(shí)序邏輯電路狀態(tài)轉(zhuǎn)換規(guī)律及相應(yīng)輸入、輸出取值關(guān)系的一種圖形，在狀態(tài)轉(zhuǎn)換圖中以圓圈及圈內(nèi)的字母或數(shù)字表示電路的各個(gè)狀態(tài)，以箭頭表示狀態(tài)轉(zhuǎn)換的方向，相應(yīng)輸入/輸出標(biāo)注在轉(zhuǎn)換箭頭上，圖2給出了傳統(tǒng)的兩狀態(tài)變量的部分狀態(tài)圖。本文根據(jù)串行序列檢測(cè)的特點(diǎn)，即輸出是由檢測(cè)狀態(tài)S確定的，當(dāng)檢測(cè)到有效序列，無論下一個(gè)串行輸入X為0還是為1，都輸出1。則可以將狀態(tài)圖表示為如圖3所示的傳統(tǒng)形式，進(jìn)行可重疊序列檢測(cè)，圖4是醫(yī)電93班吳鵬同學(xué)按照改進(jìn)方法設(shè)計(jì)的111序列檢測(cè)電路及仿真結(jié)果，由圖4（b）可見，只要檢測(cè)到有效數(shù)據(jù)串就輸出1，結(jié)論完全正確。

三、實(shí)例安排順序和教學(xué)方式的改變

這一實(shí)例所有教材都是安排在基于觸發(fā)器的時(shí)序電路設(shè)計(jì)部分，因此限制了學(xué)生的思路。最近幾個(gè)學(xué)期在時(shí)序邏輯電路分析、設(shè)計(jì)、寄存器等所有知識(shí)介紹完之后，讓學(xué)生開始查串行通信資料、做序列檢測(cè)電路設(shè)計(jì)、仿真驗(yàn)證電路功能，并做PPT在課堂上介紹。多數(shù)學(xué)生對(duì)串行通信概念、幀格式、波特率、幀同步等問題都介紹的比較清楚，個(gè)別同學(xué)對(duì)序列檢測(cè)電路還設(shè)計(jì)了幾種方案，其中包括了參考文獻(xiàn)[1]中提到的用移位寄存器、輸出與檢測(cè)時(shí)刻同步等方法，拓展了學(xué)生的思路，部分學(xué)生對(duì)設(shè)計(jì)的電路進(jìn)行了仿真和分析。這種方式激發(fā)了學(xué)生學(xué)習(xí)數(shù)字電子技術(shù)的熱情，對(duì)數(shù)字電子技術(shù)設(shè)計(jì)產(chǎn)生了濃厚的興趣。因此，建議各教材在補(bǔ)充相關(guān)基礎(chǔ)知識(shí)的同時(shí)，將這一實(shí)例放在時(shí)序邏輯電路一章的最后，由學(xué)生根據(jù)自己所學(xué)知識(shí)進(jìn)行設(shè)計(jì)。

通過以上分析可見，即使再多教材使用了再久的實(shí)例，也需要進(jìn)行實(shí)踐檢驗(yàn)；建議教材中基于觸發(fā)器的時(shí)序電路設(shè)計(jì)步驟中，應(yīng)該增加“電路功能驗(yàn)證”一步，如果有這一步，就可以避免之前教材所設(shè)計(jì)電路存在的問題。

參考文獻(xiàn)：

[1]寧改娣，楊栓科.串行序列檢測(cè)同步時(shí)序電路設(shè)計(jì)探討[C].全國高校電子經(jīng)驗(yàn)交流會(huì)論文集，2003.

[2]陳文楷等.討論式教學(xué)方法如何引入課堂[C].全國高等學(xué)校電子技術(shù)教學(xué)研究會(huì)年會(huì)，2005.

[3]張克農(nóng)，寧改娣.數(shù)字電子技術(shù)基礎(chǔ)（第2版）[M].北京：高等教育出版社，2010.

電力電子技術(shù)基本概念范文第5篇

“汽車電子技術(shù)”課程開設(shè)在大學(xué)四年級(jí)上學(xué)期，為專業(yè)選修課程，2學(xué)分，共32學(xué)時(shí)。其中理論教學(xué)22學(xué)時(shí)，實(shí)踐教學(xué)10學(xué)時(shí)。根據(jù)電氣工程及其自動(dòng)化專業(yè)的基礎(chǔ)課程和平臺(tái)課程設(shè)置，結(jié)合汽車電子技術(shù)的主要特點(diǎn)，“汽車電子技術(shù)”課程的理論教學(xué)可分為6個(gè)模塊，如圖1所示。在“汽車電子技術(shù)”課的理論教學(xué)環(huán)節(jié)中，

第一部分，先介紹汽車電子的基本概念，回顧汽車電子技術(shù)的發(fā)展歷史，通過實(shí)例分析介紹汽車電子對(duì)汽車安全與節(jié)能的影響，結(jié)合電氣工程及其自動(dòng)化專業(yè)的相關(guān)知識(shí)，講述汽車電子與電力電子的關(guān)系。

第二部分，介紹汽車電子技術(shù)中常用的器件。包括光電、霍爾、電阻等各類傳感器，常用于汽車電子控制系統(tǒng)中的單片機(jī)選型及選用依據(jù)，汽車電子控制系統(tǒng)中所用的交直流電機(jī)、電磁閥等執(zhí)行器件的工作原理和控制方法。

第三部分，在以上介紹的基礎(chǔ)上，著重介紹汽車變速器電控、ABS系統(tǒng)、動(dòng)力轉(zhuǎn)向電控等汽車電子控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)方法，主要內(nèi)容包括電控系統(tǒng)開發(fā)遵循的標(biāo)準(zhǔn)、硬件電路設(shè)計(jì)和軟件編程方法，特別強(qiáng)調(diào)目前汽車電子控制系統(tǒng)中所用的V流程開發(fā)模式。

第四部分，結(jié)合新能源汽車的熱點(diǎn)問題，充分發(fā)揮電氣工程及其自動(dòng)化專業(yè)知識(shí)在電動(dòng)汽車方面的運(yùn)用。本門課與目前車輛工程專業(yè)所開設(shè)的“汽車電子技術(shù)”不同之處在于，省去了傳統(tǒng)以發(fā)動(dòng)機(jī)作為主導(dǎo)的汽車動(dòng)力系統(tǒng)控制部分，強(qiáng)化了電驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的匹配與設(shè)計(jì)部分。該部分內(nèi)容除了包含對(duì)于汽車動(dòng)力系統(tǒng)設(shè)計(jì)方法和匹配規(guī)律的介紹外，還增加了對(duì)于電動(dòng)汽車動(dòng)力系統(tǒng)控制的一般方法介紹。

第五部分，介紹汽車電器系統(tǒng)，包括汽車儀表系統(tǒng)、燈光照明系統(tǒng)、電動(dòng)門鎖系統(tǒng)、電動(dòng)車窗、電動(dòng)后視鏡、電動(dòng)天窗、電動(dòng)座椅、車載空調(diào)系統(tǒng)、車載音響系統(tǒng)、車載電視娛樂系統(tǒng)、車載無線通訊系統(tǒng)、電子導(dǎo)航與全球定位系統(tǒng)、智能交通系統(tǒng)和車載網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)等方面的內(nèi)容。

第六部分是課程的最后部分，介紹汽車電子控制系統(tǒng)中可靠性的評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)和一般的故障診斷方法。

以上六部分構(gòu)成了我校電氣工程及其自動(dòng)化專業(yè)“汽車電子技術(shù)”理論教學(xué)的主要內(nèi)容。在“汽車電子技術(shù)”課程的實(shí)踐教學(xué)過程中，主要有實(shí)驗(yàn)和課程設(shè)計(jì)兩種方式。實(shí)驗(yàn)課作為學(xué)生在校內(nèi)實(shí)現(xiàn)理論聯(lián)系實(shí)際的一種比較有效的手段，學(xué)生通過實(shí)驗(yàn)?zāi)軌蚣由顚?duì)課程理論知識(shí)的理解，并能夠培養(yǎng)一定的實(shí)踐能力。我校在電氣工程及其自動(dòng)化專業(yè)“汽車電子技術(shù)”實(shí)驗(yàn)課的設(shè)置上，主要分為5個(gè)部分，如圖2所示。課程設(shè)計(jì)是提高學(xué)生分析問題和解決問題能力的重要手段，它不但可以使學(xué)生加深對(duì)理論和實(shí)驗(yàn)課程的理解，而且能夠使學(xué)生將所學(xué)的課程內(nèi)容與相關(guān)課程綜合起來，提高了知識(shí)的應(yīng)用能力。

“汽車電子技術(shù)”是一門實(shí)踐性很強(qiáng)的課程，課程設(shè)計(jì)主要結(jié)合我校電氣工程及其自動(dòng)化專業(yè)平臺(tái)課的知識(shí)，以電動(dòng)汽車控制系統(tǒng)作為設(shè)計(jì)目標(biāo)，讓學(xué)生結(jié)合電力電子技術(shù)的相關(guān)知識(shí)進(jìn)行設(shè)計(jì)。

二、“汽車電子技術(shù)”課程教學(xué)方法的改革

對(duì)于“汽車電子技術(shù)”課程來說，涉及到的汽車電子控制系統(tǒng)單靠語言描述是很難講清楚的，而通過傳統(tǒng)的板書教學(xué)方式，也很難清晰勾勒出汽車電子控制系統(tǒng)的原理和工作過程。因此本門課在授課方式上采用多媒體教學(xué)的方式，通過多媒體課件制作出的動(dòng)畫及示意圖等來展示汽車電子控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)、組成及工作原理，使教學(xué)的內(nèi)容直觀清晰，易于理解。在“汽車電子技術(shù)”課程的教學(xué)過程中，除了正常的多媒體課堂教學(xué)外，還采用了現(xiàn)場(chǎng)教學(xué)結(jié)合研究性教學(xué)的授課方法。現(xiàn)場(chǎng)教學(xué)即依托我校汽車電子驅(qū)動(dòng)控制與系統(tǒng)集成教育部工程中心的實(shí)驗(yàn)平臺(tái)，使學(xué)生到工程中心參觀現(xiàn)場(chǎng)演示，并試用工程中心開發(fā)的汽車電子產(chǎn)品實(shí)驗(yàn)樣機(jī)。這些教學(xué)手段可以使學(xué)生對(duì)汽車電子的功能及開發(fā)有更直觀的認(rèn)識(shí)。除此之外，教學(xué)內(nèi)容中以汽車電子產(chǎn)品的項(xiàng)目開發(fā)作為主導(dǎo)。例如在“汽車電子控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)”這部分內(nèi)容講授時(shí)，可自始至終以工程中心開發(fā)的汽車變速器控制單元作為對(duì)象，從汽車電子產(chǎn)品開發(fā)的前期調(diào)研、方案論證，到中間環(huán)節(jié)的樣機(jī)開發(fā)、功能驗(yàn)證，再到最后環(huán)節(jié)的樣機(jī)標(biāo)定、測(cè)試等進(jìn)行全方位的介紹。通過這樣的講授，學(xué)生對(duì)汽車電子的感性知識(shí)加深，在理論學(xué)習(xí)中的目的就會(huì)變得明確，清楚地認(rèn)識(shí)到需要掌握的主要內(nèi)容。

三、“汽車電子技術(shù)”課程考核方式

為了有效地組織教學(xué)，突出“汽車電子技術(shù)”課程的實(shí)踐性，改革了這門課程的考核方式。我校其他專業(yè)課程的考核方式大部分是以平時(shí)成績(jī)占30%，期末卷面成績(jī)占70%的比例進(jìn)行綜合評(píng)定。而由于“汽車電子技術(shù)”課程面向電氣工程及其自動(dòng)化專業(yè)電力電子方向的本科生，選課人數(shù)基本維持在40～60人范圍內(nèi)，這樣的人數(shù)規(guī)模便于授課教師進(jìn)行小范圍內(nèi)的專業(yè)指導(dǎo)，因此在考核方式上提出了平時(shí)成績(jī)、作業(yè)成績(jī)、實(shí)驗(yàn)成績(jī)、課程設(shè)計(jì)與專業(yè)論文撰寫相結(jié)合評(píng)定的方式。與其他課程不同之處還在于，其他課程安排的課程設(shè)計(jì)都是最終給定一個(gè)獨(dú)立的成績(jī)，而作為專業(yè)選修課，本門課程的課程設(shè)計(jì)成績(jī)只是最終成績(jī)的其中一部分。

目前該門課程的考核采用平時(shí)成績(jī)占10%，作業(yè)成績(jī)占10%，實(shí)驗(yàn)成績(jī)占10%，課程設(shè)計(jì)占30%，專業(yè)小論文占40%的比例權(quán)重進(jìn)行成績(jī)的評(píng)定。這樣做的好處是，不但能夠充分發(fā)揮本門課理論與實(shí)踐緊密結(jié)合的特點(diǎn)，并且可以充分激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，培養(yǎng)學(xué)生的團(tuán)隊(duì)合作精神。專業(yè)小論文作為考核的主要部分，在撰寫過程中，授課老師首先利用2學(xué)時(shí)的時(shí)間對(duì)學(xué)生進(jìn)行科技論文撰寫的培訓(xùn)，而后引導(dǎo)學(xué)生充分利用學(xué)校圖書館的資源，根據(jù)各自分配到的科技論文主題進(jìn)行文獻(xiàn)的檢索；學(xué)生分成了3至4名成員一組，選擇關(guān)于汽車電子的主題項(xiàng)目，可建議主題為電動(dòng)汽車整車控制器的設(shè)計(jì)、汽車防抱死ABS系統(tǒng)設(shè)計(jì)、汽車自動(dòng)變速器控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)等，學(xué)生也可以自己提出新的主題。給定主題一段時(shí)間以后，學(xué)生提交科技論文，并以學(xué)術(shù)會(huì)議的形式在課堂上進(jìn)行交流，老師和其他同學(xué)可以自由根據(jù)報(bào)告者的內(nèi)容提問，并提出意見和建議。該部分成績(jī)可以當(dāng)場(chǎng)給出，這樣做的好處是激發(fā)學(xué)生的積極性，所給定的成績(jī)能夠?qū)崿F(xiàn)主觀與客觀兼顧的效果，令所有同學(xué)信服。

四、結(jié)論