加强电力电子技术和电机控制类课程实验教学Enhancemen

加强电力电子技术和电机控制类课程实验教学潘再平，唐益民(浙江大学电气工程学院，浙江杭州310027)摘要:介绍了如何在专业改造中在实验室建设、实验教材编写、实验教学等方面加强电力电子技术、电机控制类课程的实验教学。关键词:电力电子电机控制实验中图分类号∶G482文献标识码∶A文章编号∶1006-7167(2001)EnhancementonExperimentalTeachingofPowerElectronicsandElectricalMachineControlPANZai-ping，TANGYi-min(CollegeofElectricalEngineering,ZhejiangUniversity，Hangzhou310027，China)Abstract:ThispaperdescribeshowtostrengthentheexperimentalteachingofPowerElectronicsandElectricalMachineControlinestablishmentoflaboratory,writingofexperimentaltextbookandteachingofexperimentsduringthereformoftraditionalElectricMachineSpecialty.KeyWords:powerelectronics；electricalmachinecontrol；experiment1引言近年来,随着电子计算机和自动控制技术的发展,电机与电力电子装置构成的控制设备相结合逐步发展成机电一体化产品。将传统电机与现代电力电子技术、计算机科学及自动控制技术相结合已成为电气工程及自动化学科发展的必然趋势。电力电子技术、电机控制类课程是电气工程及自动化专业重要的专业基础课和专业课，而实验环节则是这些课程不可分的重要组成部分，因此，有必要加强电力电子技术和电机控制类课程的实验教学。2实验室建设电力电子技术、电机控制类课程是电气工程及自动化专业十分重要的必修课程，因此在做好这些课程教材建设的同时，也必须建设相应的实验室，从而实现课程建设的配套。浙江大学电机系于1991年研制的“DKSZ-1电机控制系统实验装置”是一种功能齐全的新型综合性实验装置，具有配置齐全、功能齐全、结构紧凑、使用方便、体积既小而适应面广，且有扩展能力的新型实验装置。该装置可完成电力电子技术、电机控制类课程的全部教学实验，能开设出20余个电力电子技术、电机控制类的教学实验，如“电力电子技术基础”就有单相桥式半控、全控整流电路、三相桥式整流、逆变电路、晶闸管触发电路、直流斩波电路、交流调压电路等实验，“电机控制”课程设置了双闭环直流调速系统、逻辑无环流可逆直流调速系统、交流调压调速系统、绕线式异步电机串级调速系统、绕线式异步电机斩波调速系统、串联二极管式电流型变频调速系统等。为适应电力电子技术、电机控制技术飞速发展的需要，近年又扩展了GTR、MOSFET、IGBT等新器件及驱动保护电路的研究、直流PWM(H桥)调速系统、SPWM变频调速系统、SVPWM变频调速系统等实验。配置有“DKSZ-1电机控制系统实验装置”的浙江大学电机控制实验室主要为电气工程及自动化专业的“电力电子技术基础”、“电机控制”等课程提供实验设备，同时也为机电一体化专业、电气技术专业的“变流技术”、“自动控制原理与系统”、“机电控制系统”等课程服务。该装置自1992年以来由浙江大学方圆科技产业有限公司电子电器分公司批量生产,在全国20多个省市，近200所大专院校中推广使用，深受使用者的欢迎，取得了明显的社会效益和经济效益。原全国高等工业学校电机专业和工业自动化专业两教学指导委员会均推荐为各自专业的优选教学实验装置。3实验教材实验教材在实验教学中起到了重要的作用。笔者认为，除了对教材的基本要求外，一本好的实验教材应该有以下一些特点∶(1)无论是独立开设实验课或随理论课一起进行实验教学，都希望实验教材能自成体系，能系统、全面地介绍实验原理、实验方法。当学生以后遇到有关实际问题时，能从实验教材上找到分析问题、解决问题的方法。(2)实验教材应与实验设备紧密结合，不能只是介绍基本实验原理，而进行实验时则要使用补充实验讲义。由于各校的实验设备各不相同，实际上要使实验教材具有相当的“实用性”是比较困难的。(3)希望实验教材能给出较多的思考题，使学生在实验前能根据问题进行预习；实验中带着问题进行实验操作；实验后能在实验结果中找问题的答案。以“DKSZ-1电机控制系统实验装置”为主线，我们编写了相应的实验指导，该教材系统介绍了电力电子、电机控制学科中多门专业基础课和专业课中的实验原理、实验方法，对各课程中涉及较少的控制单元作了较为详细的介绍。教材自成体系，内容与理论教学各有相对独立性，便于单独开设实验课，但也适合随理论课进行实验教学。教材在理论和实际结合的内容方面留给学生充分的思考余度，以利培养和提高学生的实验动手能力和独立分析、解决问题的能力。该实验教材在实验教学中取得了良好的效果，并随实验装置推广至全国。最近，又根据实验装置的扩展，在教材中增加了自关断功率半导体器件驱动与保护电路实验、直流PWM(H桥)调速系统、SPWM变频调速系统、SVPWM变频调速系统等实验。浙江大学出版社于2000年出版了与该装置配套的《电力电子技术与电机控制实验教程》。4实验教学浙江大学电机控制实验室至今已经为电机及其控制、机电一体化、电气技术等专业的2000余名学生开设了“半导体变流技术”、“电力电子技术基础”、“自动控制原理与系统”、“电机控制”、“机电控制系统”等课程的教学实验，部份电机及其控制专业的本科生、研究生还在电机控制系统实验装置上进行了学位论文的实验研究工作，取得了很好的实验教学效果。根据DKSZ-1电机控制系统实验装置的特点，在实验教学中做到了以下几点∶(1)由于实验机组容量较小，装置结构比较合理，便于操作，因此，实验小组人数尽可能少一些，一般以2人一组比较合适。合理的分组使得每个学生都能认真进行实验，避免了以往实验时出现的有人操作，有人旁观的现象。(2)实验课尽可能在实验室进行，直接利用实验装置介绍实验原理比较直观，易于学生掌握。(3)在让学生做好预习的基础上，实验时鼓励学生独立完成实验。除了电机控制系统实验外，都让学生自己捡查线路，出了问题自己分析、解决。由于实验装置保护功能较强，实验中的误操作一般都不会损坏实验设备。5结语在学科改造过程中，我们加强了电力电子技术、电机控制类课程的实验教学，在实验室建设、实验教材编写、实验教学等方面都做了大量的工作，取得了较大的成绩。学生通过这些相当数量的实验，加深、巩固了理论知识，掌握了各电力电子电路、调速系统的调试方法，培养和提高了实践动手能力、分析和解决问题的独立工作能力。电机控制实验室的建设和实验教学获得了浙江大学教学成果奖。上述这些实验教学改革成果作为“传统电机专业全方位改造的实践”教学研究项目的重要组成部分获1997年国家级教学成果二等奖。参考文献[1]潘再平.DKSZ-1型电机控制系统实验装置的研制[J].实验室研究与探索，1993，(1)∶72-76.[2]杨东援.高等学校实验室建设的思考[J].实验室研究与探索，1999,(6):6-7,10.[3]潘再平.电机控制实验室建设与实验教学[J].浙江大学教育研究，1993，(4)∶26-27.[4]潘再平，贺益康，许大中.关于加强电机控制类课程建设的研究[J].浙江大学教育研究，1997，(1)∶29-31.[5]俞中立.开拓进取，加快基础教学实验室建设[J].实验室研究与探索，2000，(1)∶1-2，9.