电力电子与电气传动综合课程设计

电力电子与电气传动综合课程设计（通用8篇）

篇1：电力电子与电气传动综合课程设计

电力电子与电气传动综合课程设计任务书

一、目的及要求：

通过电力电子与电气传动的综合课程设计教学环节,使学生掌握以直流电动机为对象组成的运动控制，包括转速单闭环调速系统，转速、电流双闭环控制调速系统，静态、动态性能分析及工程设计方法，掌握以交流电动机为对象组成的运动控制,包括基于稳态模型和动态模型的异步电动机调速系统以及同步电动机调压调速系统的工作原理和性能特点。

通过该课程的学习，培养学生理论联系实际的能力，掌握电气传动控制系统的工作原理和设计方法，从实际出发，深入地进行理论分析，应用理论解决电气传动系统中的实际问题，提高学生分析问题和解决问题的能力。检验同学们对所学知识的掌握程度和运用能力。

二、内容及步骤： 内容：

1.设计一个三相桥式全控整流电路，电源相电压为220V，利用可调的直流电压驱动直流电机进行调速，仿真观察整流电路输出电压和电流波形，电机电流、转速、转矩变化曲线。

2.设计一个双闭环直流电动机调速系统，整流装置采用三相桥式电路，电动机参数：UN=220V,IdN=136A,nN=1460r/min,Ce=0.132V.min/r, 过载倍数λ＝1.5，整流装置放大系数Ks＝40，电枢回路总电阻R＝0.5欧，时间常数Tl=0.03s,Tm=0.18s,电流反馈系数β＝0.05V/A,转速反馈系数α＝0.007V.min/r，要求实现稳态无静差，电流超调量σi％≤5％，空载起动到额定转速时的转速超调量σn％≤10％，取电流反馈滤波时间常数Toi＝0.0017s,转速反馈滤波时间常数Ton＝0.01s,取转速调节器和电流调节器的饱和值为12V，输出限幅值为10V，额定转速时转速给定Un*＝10V。仿真观察系统的转速、电流响应和设定参数变化对系统响应的影响。

3.完成基于IGBT逆变电路的异步电机恒压频比变频调速系统仿真，电机参数如下：额定功率为2.2kW,额定线电压为380V，额定频率为50Hz,额定转速为1423pm，定子电阻为3.478Ω，定子漏感为0.01254H，转子电阻为2.546Ω，转子漏感为0.01226H，励磁电感为0.3329H，转动惯量为0.0131，极对数为2。

4.采用三相SPWM技术设计一个转速开环变频调速系统，观察电动机的电流、转速和转矩曲线。

步骤如下：

1、查阅调速系统资料。

2、设计调速系统原理图和动态结构框图。

3、计算各控制参数。

4、熟悉MATLAB仿真工具。

5、对原理图和结构框图进行仿真。

6、总结课程设计报告。

三、课程设计时间和进度安排：

1、时间安排第16-18周

2、据学生人数分组：班级-电气：109741、109742共82人，每2-3人一组。课程设计进度：

1：听课学习MATLAB仿真软件（1天）（占10%）2：学习和熟悉软件的应用和基本操作（4天）（占20%）3：查阅调速系统资料。（2天）（占10%）

4：设计调速系统原理图和动态结构框图（3天）（占20%）5：对原理图和结构框图进行仿真（4天）（占30%）

6：总结报告：书写设计说明书、设计步骤、报告。（1天）（占10%）

四、答辩及成绩评定：

每个课程设计的最后一周的周五进行答辩，其中每一部分所占总成绩的比例请参考第三项。教师组织考核，对每个学生做出评语，成绩可按：优、良、中、及格、不及格分为五等。教师通过设计答辩或经验交流形式，了解学生设计水平。根据学生运动控制基本知识掌握的程度，调速系统电路设计和利用仿真软件综合设计与调试能力，独立分析解决问题的能力和创新精神，课程设计总结报告的书写评定成绩。五：教学参考书目：

《运动控制系统》 清华大学出版社 阮毅，陈维钧

《电力电子和电力拖动控制系统的MATLAB仿真》

机械工业出版社 洪乃刚 《电力电子应用技术的MATLAB仿真》

中国电力出版社

林飞 杜欣

撰槁人 教研室主任 系主任

卢

峥

签名

日期

2011.5.27

电子与电气工程系（电气教研室）2011/5/27

篇2：电力电子与电气传动综合课程设计

来源： 2011-01-20 10:07:58 编辑：sunrain 浏览次数：8329 网友评论 0 条转播至:我很喜欢这篇文章！收藏到网摘:

对电力电子与电力传动专业的介绍电力电子与电力传动学科主要研究新型电力电子器件、电能的变换与控制、功率源、电力传动及其自动化等理论技术和应用。它是综合了电能变换、电磁学、自动控制、微电子及电子信息、计算机等技术的新成就而迅速发展起来的交叉学科，对电气工程学科的发展和社会进步具有广泛的影响和巨大的作用。学科研究范围:电力电子器件的原理、制造及其应用技术；电力电子电路、装置、系统及其仿真与计算机辅助设计；电力电子系统故障诊断及可靠性；电力传动及其自动控制系统；电力牵引；电磁测量技术与装置；先进控制技术在电力电子装置中的应用；电力电子技术在电力系统中的应用；电能变换与控制；谐波抑制与无功补偿。研究方向:1）谐波抑制与无功补偿2）电力电子电路仿真与设计3）计算机控制系统4）电气系统智能控制技术5）现代控制理论及其电气传动中的应用6）系统故障诊断技术及应用7）现代交、直流电机调速技术8）功率变换技术的研究该学科对实践动手能力要求很高，难度较大。本科是电气工程、自动化、电子信息工程的适合报考这个专业。该专业需要的基础是电路基础，模拟电路与数字电路，电机学，单片机技术，计算机控制技术，电力电子技术，电力拖动自动控制系统，数字信号处理。电力电子与电力传动

排名学校名称等级排名学校名称等级排名学校名称等级

1清华大学A+7哈尔滨工业大学A13中国矿业大学A

2西安交通大学A+8华北电力大学A14山东大学A

3华中科技大学A+9西北工业大学A15合肥工业大学A

4浙江大学A+10上海交通大学A16天津大学A

5南京航空航天大学A11西安理工大学A17北京交通大学A

6华南理工大学A12西南交通大学A

B+等(26个)： 武汉大学、上海海事大学、河北工业大学、大连交通大学、武汉理工大学、江苏大学、燕山大学、东南大学、湖南大学、南京理工大学、沈阳工业大学、上海大学、东北大学、辽宁工程技术大学、河海大学、江南大学、西华大学、大连海事大学、北京航空航天大学、兰州交通大学、西安电子科技大学、湖北工业大学、同济大学、中南大学、电子科技大学、东华大学

B等(25个)：哈尔滨理工大学、大庆石油学院、中国农业大学、北方工业大学、江苏科技大学、长春工业大学、东北电力大学、辽宁工学院、郑州大学、安徽理工大学、兰州理工大学、安徽工业大学、黑龙江科技学院、西安科技大学、南昌大学、湘潭大学、石家庄铁道学院、上海理工大学、贵州大学、哈尔滨工程大学、北华大学、广东工业大学、西安工程大

学、广西大学、太原理工大学

篇3：电力电子与电气传动综合课程设计

一、课程设计的指导原则

课程设计是将学生在平日所学的理论知识与操作技能进行结合, 使两者得到综合运用的形式, 是对学生所学知识的巩固和检测。在整个课题设计中, 方案选择、电路分析、参数计算等方面必须要以理论设计为基础, 之后选择正确的的测试方法、元件采用以及搭建电路。在此指导原则的基础上, 在课程设计时仅提出一个设计课题, 让学生针对自身的兴趣、专长, 在现有设备的基础上选择方案, 这样一来, 尽管题目是相同的, 但是实现的过程和方法就各不相同, 这要求学校要为学生提供尽可能多的测试手段。在学生设计完成之后, 教师要检查学生的电路设计和操作结果。摒弃了传统的以教师为中心的“一言堂”教学, 以学生为主体, 教师对其进行引导, 使学生的学习能力、创作能力得到提高。院校可以以提高学生电气与电子综合应用能力为教学目标, 创办电气与电子综合设计实验室, 配置先进的硬件设施, 为学生创建较好的场所。此外, 还可以结合各相关课程知识, 丰富电气与电子综合设计的内容和方法, 使设计得到多样化。

二、课程设计的内容

电气与电子课程设计内容, 应该从简至难, 由浅入深慢慢推进, 训练的内容可按照以下三个阶段进行。

1) 基本技能。基本知识和基本技能是课程设计的基础部分, 学生在这个阶段可以了解并掌握多种元件的工作原理和使用方法, 这些都是学生后期进行设计、调试和测量电路的基础知识。因此, 课程设计必须要涵盖一些基础性的题目。在基本技能训练阶段, 可以安排组合逻辑、时序逻辑电路的实验, 学生在设计过程中, 可以增加对理论知识的理解, 了解各芯片的工作原理以及信号间的时序关系, 还能够掌握测试仪的使用方法。

2) 综合技能。不同的专业对电子设计的需求各不相同, 致使传统的电子设计不具备较高的针对性。对于电子与电气综合设计, 可以开设在三年级。因为在这个阶段, 学生的主要课程已经结课, 最需要的是如果将所学知识融会贯通、综合运用, 使自己所学知识形成一个完整的体系。此外, 学生在三年期间已经具备了实践操作的基本能力, 比如一些数字电子技术实验、模拟电子等等, 已经能够将基础的理论知识与实践相结合, 在搭建电路、排除故障等方面已经能够独立完成。电子与电气设计还能够帮助学生确定工作方向, 让学生根据自身的特长与优势进行选择岗, 同时在课程设计过程中, 学生对于自己所设计的方案有充分的理解, 在此基础上对相关问题予以延伸, 展开更深入的思考, 为走上岗位打好夯实的基础。

3) 专业技能。强电是电气工程的专业特征, 强化弱电是电气专业的发展方向。电气与电子综合课程设计要将强电与弱电相结合, 因此在这个设计阶段, 要开设具有专业特色的内容。为了能够避免与前两个阶段的内容有重复, 可以选择大规模集成器件, 形成不同的功能模块, 通过积木式、模块化结构, 让学生进一步提升操作能力, 所设计的内容涵盖多个方面, 如参数检测、传输处理、计算机控制等等。

三、课程设计方法

实践教学让学生从课堂所学到的理论知识得到实际的应用, 展示学生的操作能力。在整个课题设计中, 方案选择、电路分析、参数计算等方面必须要以理论设计为基础, 之后选择正确的的测试方法, 元件采用以及搭建电路。根据这个原则, 可以选择多种实现方法。

在电子技术快速发展的环境下, 各种电子产品陆续推陈出新, 缩短了电子产品更新换代的周期, 随之增长的是新元件、器件的出现, 它们也不断带来新的技术。这就要求学生能够与时俱进, 及时掌握这些新知识, 新技术。在电子与电气综合课程设计中, 要摒弃落后的知识和技术, 围绕教学目标制定成套的开发装置。实验在保留必要传统模式的基础上, 做到与实际发展趋势相适应, 结合先进电子技术的开发和应用, 开设具有灵活性的设计实验, 不仅能够激发学生的学习兴趣和学习主动性, 还能够让引导学生的个性化发展。

四、结语

科技的不断进步致使信息时候扑面而来, 电子信息课程设计是电子技术专业的重要部分, 一方面可以提高教学质量, 另一方面还能够让学生更加充分地了解并掌握到与时俱进的知识与技术, 在巩固理论知道的同时提高动手和创新能力, 为社会培养高素质的应用型人才。

参考文献

[1]张建坡, 赵书涛, 贾秀芳.电气与电子课程设计改革方案研究[J].中国电力教育, 2008.

[2]葛自强, 陶喜林.电子课程设计的综合课题探索[J].实验科学与技术, 2012.

[3]尤佳, 穆志纯, 李晓理, 伍春洪.结合"电子课程设计"培养学生创新意识[J].教育教学论坛, 2013.

篇4：电子综合设计课程创新改革

【关键词】电子综合设计 实践能力 创新能力 系统化 教学改革

Abstract： In order to solve the general problems in electronic comprehensive designing course， this paper proposed a new systematic reform scheme including basic courses， comprehensive project designing， evaluation system and integration of information resources for improvement of student？蒺s practical ability and innovative ability.

Key words： electronic comprehensive designing， practical ability， innovative ability， systematism， teaching reform

【中图分类号】G42 【文献标识码】A 【文章编号】2095-3089（2013）06-0141-02

电子综合设计是一门具有极强综合性的实践类课程，区别于一般的课程实验，它更多地考察学生综合动手设计能力，需要学生前期具有各类电子技术知识的积累和电子设计自动化工具的使用能力[1]。

1.课程现状分析：

许多大专院校都开设了电子综合设计课程，目的是培养学生的综合动手设计能力，由于各种原因，课程并没有真正达到预期的效果，总结为以下几点：

（1）电子综合设计是电子技术的综合应用，是各类电子基础课程的扩展和提升。但目前电子综合设计课程普遍缺少与基础类课程的关联性，不利于学生对开发技能的进阶学习。

（2）电子综合设计课程时间周期较长，参与人数较多，学生以小组为单位完成较为复杂的课题设计，需要一大批掌握综合设计能力的老师全程指导，目前的现状是大学教师普遍缺乏实践动手能力，掌握的开发能力也较为单一，制约了学生创造力的发展。

（3）电子综合设计考察的是学生对于各项电子开发技能的综合应用，课题的设计应覆盖更广知识面。而目前设计的课题很少从综合的系统设计层面考虑，不能让学生得到较为全面的锻炼。

（4）大多数院校多以配套实验教材作为学生信息资源，实时性较差，很多时候会出现一本实验教材使用很多年，学生设计完全跟不上电子技术的更新。

2.教学改革方法研究：

2.1 教学改革目标分析

作为一门实践类课程，需要充分贯彻理论联系实际的思想，以学生动手实践为主体，发挥学生在教学体系中的主观能动作用。教学改革从以下三点目标开展：

（1）建立创新的实践教学结构体系，理论课程和实践课程有机结合，通过合理安排教学计划，保持课程教学连贯性，使学生尽可能的掌握多种开发技能。

（2）将教师队伍建设和评价体系相结合，以评价体系作为辅助，通过项目开发、专业技能的定向培训等方式培养一批骨干教师，形成一个有层次的教学梯队。

（3）以激发学生的自主创新能力为目标[2]，开发涵盖广范围专业知识，迎合社会技术热点，具有实用价值的系统性课题；建立电子综合设计信息数据库，缩短学习入门时间，让学生将更多的精力放在创新设计上。

2.2教学改革方法实现

教学改革主要从四个方面实现：基础课程建设改革、实践项目改革、评价体系改革和信息资源改革。

（1）基础课程建设改革：综合各门相关课程的特点，建立各门课程实验的关联性。如前所述，电子综合设计课程是各门基础课程设计的扩展和提升，可以将电子综合设计的内容划分为多个模块，根据模块的不同功能和不同的难度分解在不同的课程设计内容中。在电子综合设计课程阶段，综合应用各种开发技能，将每种模块功能实现提升，同时整合各个模块完成较大规模的系统设计。

（2）实践项目改革：课题的设计结合当前的技术热点，更能有利于提高学生的兴趣，同时也能提升学生以后进入社会的竞争力[3]。考虑到电子综合设计的难度分配，将整个电子综合设计分解成两个教学单元：第一个教学单元完成系统基本功能的设计；第二个教学单元以实现的基本功能为平台，学生自主实现创新性设计。

（3）评价体系改革：建立双向评价体系，评价内容包括四个方面的内容：学生对课题的评价、学生对老师教学质量的评价、老师对学生课程完成质量的评价、学生评优。根据学生对课题的评价，对课题内容进行更新或者淘汰，有利于课程自身的发展；学生对于老师教学质量的评价有利于课程教学质量的提升以及教师队伍的建设；老师对学生的评价及学生评优有利于培养学生的竞争意识和优化设计能力。

（4）信息资源改革[4]：改变传统编写实验教材的方式，建立信息资源数据库，将每个课题的相关内容进行整合，包括必要开发工具及其使用指南等，同时数据库能够实现实时更新。学生在进行课题设计的时候能够通过访问数据库查阅所需要的资源，缩短学习入门的时间，提高设计的效率。

3.总结：

本文通过分析电子综合设计与实践课程在应用中存在的共性问题，提出一种创新性的改革方案，通过分别对基础课程建设、实践项目、评价体系和信息资源进行改革达到提升电子综合设计课程整体教学质量的目的。

参考文献：

[1]田淑珍，杨士强在硬件实验中培养学生的创新实践能力.计算机教育，2012（19）：39-41.

[2]苏小红， 梁佳， 童志祥. 发掘本科生创新潜能， 提升创新意识和实践能力[J]. 计算机教育， 2009（19）： 4-9.

[3]范伟， 黄贤英， 徐世军. 计算机应用型人才培养创新模式思考. 计算机教育， 2011（17）： 13-15.

[4]陈新龙，胡国庆.电工电子层次化E-Learning的提出及其建设.现代教育技术.2010（20）：82-84.

作者简介：

篇5：电力电子与电气传动综合课程设计

 请各班长接班分组，选好题，下周内将名单和题目一起上交。 同一组不能只做同为类的题目，必须做不同类题目；  实训时对题目中的电压和电流参数可以作一些调整，必须有500W以上的功率。

一、供选择的题目

1.相控电路应用

相控制电路可作为电源和直流调速类，此类电源可采用三相相控制整流或单相相控相控制整流，可以是半控也可以是全控，控制器自已选择。1)相控整流电源类

 电压源

输入电压：AC220V（单相或三相），电压波动±15% 输出电压：DC110V , 输出功率：1kW 恒压精度：优于5% 电压调整率：优于5% 负载整率：优于5% 可采用电压闭环或电压和电流双闭环控制。 电流源

输入电压：AC220V（单相或三相），电压波动±15% 输出电流：DC10A 输出功率：1kW 恒压精度：优于5% 电压调整率：优于5% 负载整率：优于5% 2)相控整流调速

输入电压：三相AC380V 电压波动±15% 直流电机额定电压：DC200V 电机转速：1500rpm 电机功率：2.2KW 电机负载：发电机及灯箱 恒速控制：0-1500rpm可调 电机激磁：恒电流它励磁 控制方式：恒速或恒电枢电压控制 控制精度：优于5% 电压调整率：优于5% 负载整率：优于5% 2.斩波电路应用 1)斩波电源  电压源

输入电压：DC200V或DC80V，电压波动±15% 输出电压：DC110V , 输出功率：1kW 恒压精度：优于5% 电压调整率：优于5% 负载整率：优于5% 可采用电压闭环或电压和电流双闭环控制。

 电流源

输入电压：DC200或DC80V，电压波动±15% 输出电流：DC10A 输出功率：1kW 恒压精度：优于5% 电压调整率：优于5% 负载整率：优于5%  斩波调速

输入电压：DC200V，电压波动±15% 直流电机额定电压：DC200V 电机转速：1500rpm 电机功率：2.2KW 电机负载：发电机及灯箱 恒速控制：0-1500rpm可调 电机激磁：恒电流它励磁 控制方式：恒速或恒电枢电压控制 控制精度：优于5% 电压调整率：优于5% 负载整率：优于5% 3.逆变电路应用 1)单相逆变器  单相逆变电压源

输入电压：DC200V，电压波动±15% 调制方式：方波调压调制或SPWM 滤波方式：LC滤波 输出电压：DC100V，50HZ 稳压精度：优于5%（输入电压不变，负载变化）电压THD：优于10% 频率精率：1%优于 负载：500W 控制方式：开环或闭环  三相逆变器  三相逆变电压源

输入电压：DC200V，电压波动±15% 调制方式：方波调压调制、SPWM或SVPMW 滤波方式：LC滤波 输出电压：DC100V，50HZ 稳压精度：优于5%（输入电压不变，负载变化）电压THD：优于10% 频率精率：1%优于 负载：500W 控制方式：开环或闭环  三相调速系统

输入电压：DC300V，电压波动±15% 调制方式：SPWM或SVPMW 控制方式：恒V/F 输出电压：0-200V(SVPWM)或183V(SPWM)，稳压精度：优于5%（输入电压不变，负载变化）负载：2.2kW 4.PWM整流器应用(难度较大) 单相PWM整流器

输入：单相AC50V 50HZ电压波动±15% 输出：DC 110V 稳压精度：优于5%

负载：500W  三相PWM整流器

输入：三相AC50V 50HZ电压波动±15% 输出：DC 110V 稳压精度：优于5% 负载：500W 5.高频开关电源类  全桥开关电源

输入电压：DC300V，电压波动±15% 输出电压：DC110V , 输出功率：1kW 恒压精度：优于5% 电压调整率：优于5% 负载整率：优于5%  半桥开关电源

输入电压：DC300V，电压波动±15% 输出电压：DC48V , 输出功率：500W 恒压精度：优于5% 电压调整率：优于5% 负载整率：优于5% 6.其它应用

题目可自己选择。

二、实训方式 1.分组方式

以三人为一组，独立完成实训内容中的3-5个项目，每人至少设计负责一个。同组题目不能是一类的题目，同组中应包含即5类题目中的三类。同一组不能只做同为类的题目，必须做不同类题目。2.完成内容  主电路方案  控制电路方案  软件方案（如有） 系统仿真  系统实验

 实验、仿真与理论分析  形成报告  总结汇报（PPT）

篇6：电力电子与电气传动综合课程设计

依据我国中长期科学和技术发展规划纲要, 电力电力技术的应用范围越来越广, 对其的研究越来越收到重视, 但目前与国际水平相比较, 还有很大的进步空间[1]。如今我国电力电子技术和电力电子装置在多个重点行业和领域得到重视, 但为了能够拉近我国电力电子技术与国际水平的差距, 我国加强对电力电子技术的研究, 为实现自主创新出台了各项政策, 为我国电力电子与电力传动技术的发展提供了良好的机遇。

1 电力电子的含义及应用的重要性

随着我国整体实力的快速增长, 多个行业对电力的需求和要求越来越高, 如机械行业、交通行业、石油化工行业、环保行业、国防及航天等, 因此加强对电力电子的研究, 提高电力电子水平具有比较[2]。对电力电子的研究, 主要是针对电力电子器件、变流器拓扑及控制等, 确保电能量、磁能量的控制、传输等, 实现对电能高效率的使用, 提供高质量电能。在对电力电子进行研究时, 主要需要对电力电子元器件、功率集成电路、电力电子变流技术、电力电子应用技术、电力电子系统集成等方面进行研究, 以保证电力电子系统向智能化方向发展, 且具有较高的稳定性和可靠性。

电力电子将各种能源转换成电能的方式, 不仅方便人们的生活, 还具有节能环保的特征, 有效推动电力系统逐渐实现自动化、智能化和节能化。根据对我国电力电子的发展分析, 可以从以下方面针对电力电子的应用优势进行分析:1分布式发电和可再生能源发电, 分布式发电技术在国外颇受重视, 其可以让发电设备拉近与用户的距离, 实现近距离输电, 且还可以实现用户用电的独立性, 在应对自然灾害时, 有效提高安全和应变能力。此外风力发电、太阳能发电等均采用分布式发电系统, 对电力电子技术的依赖性较强。根据相关研究调查可知, 全球对电力电子产品应用在分布式和混合式发电设备的发展势头越来越猛, 尤其是逆变器、频率变流器、静态传输开关等, 但由于很多可再生能源和分布式发电系统所产生的电能存在不稳定的状态, 此时需要加强电能储存技术的应用, 即利用电力电子技术对不稳定状态进行控制。2电能质量控制, 电力电力技术在电力系统改造方面具有重要的作用, 能够有效实现节省电能, 提高用电效率, 而且随着高压大功率电力电力装置的应用, 对电力系统产生、输送和分配等应用价值越来越高[3]。

2 当前我国电力电子发展现状和存在的问题

虽然我国自改革开放以来非常重视电力电子技术的开发和研究, 但由于受到财力支持和科技发展基础等因素的影响, 我国电力电子技术的发展仍然明显落后于国际水平。如目前我国电力电子产品和装置, 主要还是基于晶闸管, 而其他高技术电力电子产品和装置, 是借助国外生产的先进器件组合而成, 因此我国自主创新和研发的电力电子产品和装置与国际先进水平差距还就有较大的距离。而且我国虽然加大了国外先进技术的引进力度, 但对于一些核心技术和重要部件, 大部分国外公司仍然拒绝转让, 如全控电力电子器件、大功率变流器、电力电子全数字控制水平、重大工程经验等均处于较低水平[4]。因此我国当前处于大力发展国内电力电子技术的紧急时期。

3 我国电力电子与电力传动技术发展的机遇

要想推动我国向资源节约和环境友好等方向进一步发展, 发展强大的、世界先进水平的电力电子技术和产业具有重要的价值。如今我国专门针对电力电子器件及电力电子装置等项目明确了支撑指南, 主要包括新型电力电子器件及电力电子集成技术、电能质量负荷控制技术及装置、电气化铁路同向供电装置等。促进我国在完善电力电子产业链和创新自主知识产权芯片、技术等方面加大了推广力度, 其中芯片产业化主要包含绝缘栅双极晶体管、金属氧化物半导体场效应管、门极换流晶闸管等产品芯片的制造、组装[5]。此外电力电子产业链还包含模块产业化、应用装置产业化、专业工艺设备和测试仪器产业化等, 重点内容包含电力电子器件系统集成模块、电机节能、自主知识产权芯片电力电子装置、电力电子器件生产专用工艺设备等。

如今对高性能交流驱动系统电压型PWM逆变器的频繁使用, 推动了PWM技术的进步, 其主要可以实现变频变压反抑制谐波的特点, 改变逆变电路输出电压的大小。PWM技术主要包含三种类型, 分别为优化PWM、正弦PWM、随机PWM, 其中以正弦PWM应用作为广泛。随着微电子技术的发展, 将其应用在芯片中, 可以有效提高芯片的运算能力和可靠性。如利用电力电子技术制造的有源滤波器, 在治理电网谐波、改善电网功率因数等方面有重要的作用, 且随着全球不可再生能源的深入挖掘, 风力、太阳能、潮汐、地热等可再生能源越来越来越收到重视, 而要将这些能源转换为可以使用的电能, 则必须采用逆变器、充电器、稳压器等进行电能质量的控制。

4 结束语

综上所述, 随着科技的进步, 人们生产生活中的科技产品和技术对电力电子技术和电力传动技术的需求越来越多, 具有良好的发展空间和前景。通过加大对电力电子技术和电力传动技术的研究, 将电力电子技术作为核心技术给予大力支持, 是促进我国电力电子与电力传动技术拉近与国际水平距离的重要措施。

摘要：近年来我国各行各业均发展非常迅速, 尤其是电力电子技术在其他领域的渗透, 推动了我国科技的进步。虽然与发达国家相比, 我国电力电子技术和电力传动技术等还比较落后, 对其他国家有一定的依赖性, 但随着我国电力产业的不断发展, 我国加强了对本国电力电子与电力传动研究的支持力度, 因此我国电力电子与电力传动发展有良好的机遇。本文主要分析了当前我国电力电子发展现状和存在的问题, 并针对电力电子与电力传动面临的机遇进行了研究和探讨。

关键词：电力电子技术,发现现状,电力传动技术

参考文献

[1]卢子广, 胡立坤, 卢泉等.电力电子与电力传动创新型实践教学改革与实施[J].实验室研究与探索, 2013 (11) :148-152.

[2]陆宇.我国电力电子与电力传动系统的发展状况[J].科技创新与应用, 2015 (22) :185.

[3]唐媛芬, 李宏, 杨宏亮.电力电子技术的发展给感应加热电源带来的机遇和挑战[J].工业加热, 2010 (06) :6-9.

[4]肖向锋, 郭彩霞.电力电子技术和产业的发展及前景[J].变频器世界, 2014 (05) :22-25.

篇7：电力电子与电气传动综合课程设计

《机电传动控制》是机械工程及其自动化专业的一门必修专业课, 是学生学习和掌握机械设备电气传动和控制相关理论的重要途径。本文根据目前《机电传动控制》的课程内容设计了一套具有独特专业强度的机电传动实践控制系统, 这套系统的搭建可以较好的理顺课程内容体系, 激发学生的学习兴趣并提高学生的工程实际应用能力[1]。

2 实验系统的总体结构

机电传动是一门专业性很强的一门专业课, 随着微电子技术、通信技术、电力电子技术、计算机技术的迅速发展, 为了满足教学的需要, 我们设计了一套功能完善的实验系统。实验系统总体结构图如图1所示。

2.1 实验系统的硬件构成。

为使工科学生受到良好的工程实践锻炼, 创建具有实际工程环境的实验室一直是机电传动控制实验室建设的重要目标。结合自动化及相关专业的教学特点, 设计和开发集散控制实验教学系统是论文的主要内容。

在这套系统中采用的设备均来自工业现场的真实设备, 系统由现场控制站 (I/O站) 、数据通讯系统、人机接口单元 (操作员站OPS、工程师站ENS) 、机柜、电源等组成。系统具备开放的体系结构, 可以提供多层开放数据接口。能够完成分散控制、集中操作、分级管理等功能[2]。主要分为三级, 下面分别进行介绍。

第一层:分散过程控制级。本系统采用西门子S7-300型号PLC作为现场控制站, 现场控制站具有多种功能———集连续控制、顺序控制、批量控制及数据采集功能为一身。现场控制站接收由现场设备, 如传感器、变送器来的信号, 按照一定的控制策略计算出所需的控制量, 并送回到现场的执行器中去。现场控制站可以同时完成连续控制、顺序控制或逻辑控制功能, 也可能仅完成其中的一种控制功能。现场控制站是标准的机柜式机构, 柜内由电源、总线、I/O模件、处理器模件、通信模件等部分组成。现场控制站的软件功能可完成数据采集功能、DDC控制功能、顺序控制功能、信号报警功能、打印报表功能、数据通信功能[3]。

第二层集中操作监控级。集中操作监控级是面向现场操作员和系统工程师的, 这一级配有技术手段先进, 功能强大的计算机系统及各类外部装置。

第三层综合信息管理级。实验系统的综合信息管理级主要完成模拟生产管理和经营管理功能。比如模拟进行市场预测, 经济信息分析;对原材料库存情况、生产进度、工艺流程及工艺参数进行生产统计和报表;进行长期性的趋势分析, 作出生产和经营决策, 确保最优化的经济效益。

具体设备如下:上位机采用研华工控机并选用两种监控组态软件设计完成具有完美动态界面显示、数据采集、数据显示、实时曲线显示、报警提示、报表生成及打印等功能的监控系统, 下位由7套西门子S7-200系列实验台和4套电机调速实验台和2套过程控制实验台构成, 并且个子系统可以独自独立的完成各种单一的控制实验。

2.2 实验系统的软件构成。

随着计算机技术的发展, 特别是实时多任务操作系统和面向对象的可视化编程方法的出现, 图形组态技术应运而生[4]。目前国内使用的主流组态软件由国外引入的有Intouch、Fix、Wincc等。国内开发的组态软件主要有昆仑通态公司的MCGS、亚控科技的Kingview和三维力控公司的力控。这些软件在性能上各有千秋, 其主要特点和常用功能有:面向对象的组态设计、数据存储和报表打印、运行状态的模拟仿真等。

我们这套系统根据不同的下位机采用不同的监控组态软件。例如下位机为过程控制实验台的, 它的功能是通过在控制器算法组态软件中编程组态, 可实现常规PID、串级控制等多种控制算法的实验。以液位实验装置为对象, 采用系统辨识的建模方法, 建立了液位实验装置1#水箱的二阶离散动态模型, 根据工艺需要和控制器设备要求, 所以采用西门子公司的组态软件Wincc, 界面如图2所示。

例如下位机S7-200PLC实验台的我们根据实验特性和需求采用的是MCGS组态软件, 通过对不同组态软件的学习, 可以激发学生的学习热情和探索新知识的欲望。

3 实验系统功能

设计完成的实验系统能完成多种实验功能, 可以指导学生利用组态软件与数据采集卡、可编程控制器、变频器等直接通信, 同时具备电机调速、程序设计、工厂自动化模拟等功能;既提高了教师的实践教学水平, 也培养了学生的工程意识和实际动手能力, 同时实验设备还具备扩展功能, 大大提高设备的利用率。

4 结论

机电传动实验室以前没有关于DCS方面的实验设备, 对于机电传动系统的教学只有通过教师的讲授和部分功能的实验操作, 这个DCS实验系统的搭建充分满足了教学的需求, 使学生学习书本知识的同时, 具有了现场培训和实际操作的能力, 为学生今后走向实际工作岗位打下了坚实的基础。

参考文献

[1]邓星钟.机电传动控制[M].4版.武汉:华中科技大学出版社, 2007.

[2]马国华.监控组态软件及其应用[M].北京:清华大学出版社, 2001.

[3]王伟.串联型模糊神经网络PID控制器的设计[J].计算机仿真, 2002, 7.

篇8：电力电子与电气传动综合课程设计

(一) 课程的定位

电力电子技术课程是电气自动化专业开设的一门专业核心课, 该课程的培养目标是培养具有良好的思想道德素质、良好的与人沟通能力和团队合作精神, 能适应生产、管理和技术服务第一线需要, 掌握电气自动化专业必备的基础理论和专业知识, 具有创新意识和较强工作能力, 从事电气自动化设备操作、组装与调试、维护与保养、产品质量检验与管理、电气自动化产品售后服务以及电气自动化设备改造及其管理等工作的技术技能人才。学生就业范围主要有电气产品制造、组装、检修、维护, 电气设备与自动控制系统改造、设计及售后服务等领域, 就业岗位群主要有电气自动化设备操作工、电气自动化设备维修技术员、电气自动化设备组装与调试技术员、电气自动化设备控制系统改造设计技术员、电气自动化产品售后服务技术员、电气自动化产品质量检验员与管理员等。通过对这些岗位进行分析和归纳, 可知学生应具有的职业能力有: (1) 通用能力, 包括基本的计算机操作与办公软件应用能力;一定的借助工具阅读英语技术资料的能力;具备较好的语言文字表达与写作能力;具备较好的团队合作能力;具备较好的自主学习能力。 (2) 专门能力, 包括具有识读机械、电气工程图纸的能力;具备电气系统安装、调试、维护与维修能力;具备可编程控制系统设计、编程、安装与调试能力;具备计算机系统应用能力和数据处理能力等。 (3) 拓展能力, 包括具备生产过程自动化设计、编程调试的能力;具备计算机控制系统设计、编程、安装与调试能力等。

(二) 课程设计

依据“多能并重, 学做一体, 校企融通”的校企合作、工学结合人才培养模式要求, 在分析调研企业岗位需求的基础上, 我们把企业生产要求与行业标准及国家职业技能鉴定标准结合起来确定行动领域, 参照相关的职业资格标准, 改革教学内容, 并注重学生职业能力的培养, 以真实工作任务及过程为依据, 整合教学内容, 达到教、学、做合一的效果。

本课程的设计思路是:先进行广泛的企业调研, 与行业、企业技术专家一起分析电气自动化专业的工作任务, 针对电气自动化专业人才在企业从事的典型工作任务和成长经历, 分析电气自动化职业岗位特点, 确定专业行动领域。根据电气自动化人才在企业的成长规律:学徒—简单工作的独立操作—独立操作—技术能手—行业专家, 认真分析每个过程所从事的典型工作任务, 归纳总结出电气自动化专业8个行动领域为:电气设备的认识、电气设备的操作、产品的加工与装配、电气设备的维护与保养、工艺流程制订、电气新技术的综合运用、班组生产的组织与管理、班组员工的培训与指导。通过开发典型工作, 明确本课程的教学目标, 最后确定本课程的学习内容。

(三) 内容选取

通过本课程的学习, 要使学生做到能分析、会计算、懂设计、强操作。能分析是指能准确分析电路的功能原理, 能正确分析电路的特点和要求, 并提出一定的解决方案;会计算是指能正确进行电压、电流、触发角、导通角之间关系的计算, 能判断电路触发的临界条件;懂设计是指根据电路功能要求, 能按照一定的步骤和方法设计制作电路原理图, 能根据原理图进行正确的出图、制版, 能够完成中等复杂程度的电路设计任务;强操作是指能根据原理图将元器件以实物呈现出来, 并能正确完成对元器件的组装、连接, 进行电路模块的搭建和调试, 能正确排除电路故障, 调试电路, 使之能实现其功能。

本课程在内容选取上本着“基础知识够用, 兼顾后继发展”的原则, 以理论、实践一体化的思路, 按照课程教学内容, 共分为七个项目。通过七个实际案例作为教学载体来组织实施。最后通过一个综合课程设计, 选用与教学案例类似的项目, 安排学生进行整个项目的设计、计算、制作到最终完成。

(四) 课程组织

根据教学内容重点、难易程度等, 合理分配七个项目学习的课时 (总课时92学时, 实训40学时) , 各学习项目对实现课程目标所起作用见表1。

二、课程的教学实施

(一) 教学组织

本课程采用教、学、做合一的教学模式, 在课程的每个阶段, 教师讲授一个案例, 系统分析案例特点, 需要哪些知识, 进而进入知识点的学习, 学好再完成具体任务, 做到教中学, 学中做, 做中学, 教学做合一, 理论与实践合一, 工学合一。

下面以整流电路设计项目为例, 介绍本课程的教学过程。项目教学过程安排表见表2。

该项目以可控整流电路的设计、排故和调试为主要内容, 分为六个学习情境, 前三个情境主要由教师讲解, 学生统一学习, 在讲解过程中对典型电路进行实例分析。后三个情境把学生分成小组, 每组3—5个人, 每人根据项目需要分配具体任务, 分工合作, 完成任务。在分配任务时, 要考虑到学生层次不同, 将不同难度的任务分配给不同层次的学生, 最终达到优势互补, 共同进步。最后, 进行项目总结提高, 以便开展下一单元的学习。

(二) 教学方法与手段

我们按照以任务驱动、工作过程导向的课程开发思路, 强调以教师为主导, 以学生为主体, 以行动为导向, 综合运用灵活多样的教学方法, 有效调动学生学习积极性, 加强与学生的互动, 提高学生的学习兴趣, 增强教学效果。例如, 理论教学采取案例教学、演示教学和探究式教学等, 每节课有教师演示, 增强学生的感性认识, 教师给学生设计情境, 提出问题, 学生模拟实施, 解决分析问题, 在过程中学习知识, 交流思路, 达成一致意见;实践教学则采取现场教学、项目教学、讨论式教学等方法, 以职业能力为目标, 以真实工作场景和真实工程项目来设计专业实训项目, 激发学习积极性和主动性, 努力做到一体化教学, 实现工学结合。

(三) 教学资源

教学资源库的建设是课程建设的延展。一方面可以为教师备课授课提供规范而丰富的参考材料, 便于为教师的教学提供支持;另一方面可以为学生提供良好的学习平台, 供学生课上课下自行学习, 提高教学效果。资源库内容包括来自企业的原始教学素材库和经过实际教学加工后的资源库。为提高教学质量, 促进教学改革, 最大限度地满足教师教学需要和学生学习需要, 本课程建立起立体化教学资源, 主要包含课程标准、授课计划、工学结合特色教材、课程教学设计、学习指南、教学案例库、试题库及答案、教案、PPT课件、课程动画与影音资源、电子资料库、学习软件、自测 (考试) 软件及其他内容等。

(四) 课程考核

课程考核是评价学生学习效果和反馈教师教学效果的重要手段, 应充分体现学生基本知识、操作技能掌握和提高情况。本课程成绩评定采取三部分考核内容, 即“笔试+实训成绩+平时成绩”, 其中笔试成绩占50%, 实训成绩占40%, 平时成绩10%, 平时成绩包括考勤、提问、作业等。我们采用与本课程教学相适应的三种考核形式, 既注重笔试成绩, 强调理论知识的掌握, 又注重实际能力, 强调动手能力和工程能力, 克服“考试分数高, 工程能力低”的高分低能现象, 培养工程型应用人才, 具体课程考核评价见表3。

总之, 本课程从基于工作过程导向的课程开发理念出发, 进行教学设计与组织, 以行动为导向, 利用现代化的教学手段, 综合运用灵活多样的教学方法及多元化的教学评价, 让学生主动参与到教学中来, 在教中学, 学中做, 做中学, 教学做合一, 使学生成为教学的主体, 变被动学习为主动学习, 教学效果显著提高。通过课程改革, 使学生在各个工作任务的实现过程中, 进行完整的知识学习、工程锻炼, 使学生具有电力电子学方面基本的设计、检修、排故、调试能力, 培养学生的创新能力、工程实践能力、理论联系实际的能力和解决实际问题的能力。

摘要：文章从基于工作过程导向的课程开发理念出发, 对电力电子技术课程的教学设计、教学内容、教学方法和手段、考核方式进行课程改革, 让学生主动参与到教学中来, 激发学生的学习兴趣, 使学生成为教学的主体, 变被动学习为主动学习。通过课程改革, 培养学生的创新能力、工程实践能力、理论联系实际的能力和解决实际问题的能力。

关键词：工作过程,教学设计,教学组织

参考文献

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[2]张波, 丁金林.电力电子技术的教学体会与思考[J].科技信息, 2008 (19) .

[3]刘莉宏.现代电力电子技术的发展及其应用[J].北京工业职业技术学院学报, 2006 (3) .

[4]杨立林, 李海兵.高职电力电子技术课程教学改革探索[J].科技信息, 2008 (33) .

[5]陈丽茹.“电力电子技术”课程教学探究[J].中国电力教育, 2011 (5) .

[6]王虹.关于高职《电子技术》课程教学的思考[J].职业教育研究, 2004 (6) .