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关于电力电子技术的论文_电力电子技术课堂教学论文

来源:培训计划 时间:2019-12-03 07:50:49 点击:

电力电子技术课堂教学论文

电力电子技术课堂教学论文 1电力电子技术课堂教学知识点举例 由王兆安等主编和机械工业出版社出版的《电力电子技 术》,第三章的三相半波可控整流电路是学习三相桥式全控 整流电路的基础[3],如果理解并掌握其工作原理,对学好 其他更加复杂的整流电路非常重要[3],三相半波可控整流 电路的常规课堂教学如下:首先教师给出三相半波可控整流 电路原理图(如图1所示),为了便于教学过程分析,在图1 中所示的电路负载为纯电阻。图1中变压器二次侧接成星型, 是为了得到零线,而一次侧接成三角形,目的是为了避免3 次谐波流入电网。三个晶闸管VT1、VT2和VT3分别接入a、b、 c三相电源,它们的阴极连在一起,称为共阴极接法,这种 接法触发电路有公共端,连线方便。假设将电路中的晶闸管 VT1、VT2和VT3换作二极管VD1、VD2和VD3,该电路就成为三 相半波不可控整流电路。此时,三个二极管VD1、VD2和VD3 对应的相电压中哪一个的值最大,则该相所对应的二极管导 通,并使另两相的二极管承受反压关断,输出的整流电压即 为该相的相电压,电路波形如图2(a)所示。在一个周期中, 器件工作情况如下:在ωt1~ωt2期间,a相电压最高,VD1 导通,ud=ua;
在ωt2~ωt3期间,b相电压最高,VD2导通, ud=ub;
在ωt3~ωt4期间,c相电压最高,VD3导通,ud=uc, 此后,在一个周期相当于ωt1的位置即ωt4时刻,VD1又导 通,重复前一周期的工作情况。如此,一周期中VD1、VD2和VD3轮流导通,每管各导通120°,波形为三个相电压的正半 周期的包络线。在相电压ωt1、ωt2和ωt3的交点处,均出 现了二极管换相,即电流由一个二极管向另一个二极管转移, 称这些交点为自然换相点。自然换相点是各相晶闸管能触发 导通的最早时刻,将其作为计算各相晶闸管触发角α的起点, 即α=0°,要改变触发角只能是在此基础上增大它。若在自 然换相点处触发相应的晶闸管导通,则电路的工作情况与二 极管整流工作情况一样。当触发角α<30°时,负载电流处 于连续的状态,各相导通120°。当α=30°时,负载电流处 于连续和断续的临界状态,各相仍导电120°。如果α>30°, 当导通一相的相电压过零变负时,该相晶闸管关断。此时下 一相晶闸管虽然承受正向电压,但它的触发脉冲还未到,不 会导通,因此输出负载电流出现断续的情况。若α角继续增 大,整流电压越来越小,α=150°时,整流输出电压为零。

其中图2(a)、(b)和(c)所示的波形为触发延迟角α分别为 0°、30°和60°的三相输入交流电压波形、触发脉冲波形、 输出负载波形、晶闸管的电流和电压波形。从图2可以很清 楚地看出改变触发延迟角α可以改变输出电压的波形,这就 是三相半波可控整流电路的工作原理,以上的教学过程都是 大部分教师采用的常规教学方法,这种方法的最大缺点就是 教学过程平淡无奇,对学生没有任何吸引力,另外海量知识 的讲解过程中很容易让学生反感,使他们不愿意认真听课, 造成的直接后果就是课堂教学质量差。此外在常规教学中,这些理论知识都是教师采用直接灌输的方法,向学生传递知 识,很多学生会提出这样的想法,任课教师有没有办法在课 堂上验证所讲的理论知识,如果能的话,那肯定能吸引学生 听课,从而提高学生课堂听课效率。为此,笔者尝试把 MATLAB/Simulink计算机仿真软件引入课堂教学过程中,取 得不错的教学效果。

2MATLAB/Simulink在三相桥式全控整流电路的应用 笔者在电力电子技术课堂教学中可以直接在 MATLAB/Simulink画出三相半波可控整流电路,其实也就是 搭建其仿真模型,其过程十分简单,不需占用很多课堂教学 时间,最重要的是这是一种新鲜事物,可吸引学生的注意力, 增加他们的好奇心,间接地可以提高课堂教学质量。三相半 波可控整流电路的仿真模型如图3所示[4-6]。仿真结果如图 4所示,其中图4(a)、(b)和(c)中的每个波形从上到下分别 为触发脉冲波形仿真波形、晶闸管电流仿真波形、晶闸管电 压仿真波形、输入负载电压和电流仿真波形。很容易看出, 图4中的各个仿真波形跟图2所示的理论分析波形完全一致。

在这个教学过程中可以得出以下结论:第一,将计算机仿真 软件引入课堂教学中达到了实验的目的,在教学过程中直接 对所学理论知识进行验证,可以完全等同于在实验室通过实 验方法验证理论的正确性,从而节省了实验资源。第二,将 计算机仿真软件引入课堂教学中,可以改变传统的授课方式, 改变“满堂灌”的教学方式,更能吸引学生的注意力,激发他们的学习兴趣,更重要的是在课后他们可以自己动手通过 计算机仿真软件对当天所学的知识进行验证,其实这个过程 就是学生学习和掌握所学课堂知识的过程,如果任课教师布 置一些任务,学生就可以做到学以致用,达到培养人才的目 的。

3结论 针对传统课堂教学中教师照本宣科的讲解方式,造成学 生课堂听课感觉索然无味的现象,笔者将计算机仿真软件 MATLAB/Simulink引入三相半波可控整流教学中,将刚学的 理论知识,通过仿真软件在课堂上当场验证,一方面节省了 实验资源,另一方面可以吸引学生的听课兴趣,更重要的是 能够促使学生在课后有兴趣去亲自动手,通过仿真软件去验 证课堂所学的新知识,从而激发对本专业的学习热情,提高 专业课的学习成绩。经过笔者多年实践,教师的教学效果和 学生的学习效率都得到了不小的提升,值得推广。

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