如何更大程度地提高實踐教學水平，成為從事電力電子技術教學人員教研的重點，很多教育工作者都在電力電子的教學實踐上提出了建設性的意見，并取得了較好的效果[4-6]。

1仿真教學引入與創新思維拓展

1.1引入仿真實驗教學的必要性

電力電子技術課程理論教學中，十分注重對電路的波形與相位分析，電力電子系統中出現的電壓、電流等波形分析，以方便理解電力電子器件在電路中導通與截止的開關過程，從而加深對整流、逆變、交流變換、PWM控制技術等知識的理解。大量的波形分析內容，如果在黑板上手工畫，是一個比較困難的事情，并且學生不易理解。通過在仿真實驗教學環節中完成，同時回饋到多媒體教學，會取得更好的教學效果，所以，引入仿真教學是對理論課教學的必要補充[7]。

另外，一些較為復雜的電力電子電路創新和綜合性實驗，無法通過模擬實驗完成實踐課教學，通過引入仿真教學，擴大實驗教學的維度，擴大了實踐教學的可操作性。電力電子技術是電力技術、電子技術和控制技術交叉學科，學生僅通過理論教學很難理解學科交叉性，對電力電子技術的認識也不夠全面，通過引入仿真教學，既能加強學生對主電路的認識，也能加強學生對控制電路的認識，為后續課程，如“現代電力電子技術”、“電力拖動自動控制系統”等課程打下堅實的基礎[8]。在結合當今產業發展的重點研究領域，如新能源發電、電動汽車、變頻調速、柔性交流輸電、高壓直流輸電等，具有一定的前瞻性和創新性，然而受到實驗設備的局限性無法完成，引入仿真教學，可以進行對新技術的研究，拓展學生的工程意識[9]。仿真實驗教學的引入，很好地解決了上述問題，同時提高了調試和設計的靈活性，可以最大限度地實現創新思維的發揮，開闊學生視野。

1.2創新思維培養與拓展

創新思維就是帶有創見性的思維，更具體地說，是指學生在學習過程中善于獨立思索和分析，不因循守舊，能主動探索、積極創新的思維因素[10]。從創新思維的角度來看，創新教育就是要培養學生的辯證思維能力、隱喻聯想思維能力、發散思維能力以及有助于創新思維的非智力因素。對知識的“開墾性”越高，知識的系統性越強，減縮性越大，遷移性越靈活，則創造性就越突出[11]。創新人才培養是教育者及全社會共同關注的熱點話題，更是推動我國盡快走上創新驅動發展軌道的現實的迫切需要。電力電子技術實驗教學的目的是培養寬口徑、厚基礎、強能力的創新型人才，實驗教學作為培養大學生基本技能、實踐能力、創新意識的關鍵教學環節，應該把培養人才的綜合素質和能力作為出發點和歸宿，學生在校期間創新思維的培養顯得尤為重要[12]。電力電子技術實踐教學中，雖然有一些產學研結合和科技創新方面的課題，學生也有參與熱情，但對于這種創新的課題，學生感覺高不可攀，遙不可及，然而，軟件仿真實驗調試和設計靈活，可最大限度地實現創新思維的發揮，同時也能解決人才缺乏和行業需求的矛盾，開闊學生視野，增強就業競爭力[13]。

2仿真教學開展實例分析

直流—直流變換(斬波電路)是電力電子技術教學的重點內容，其中，升降壓斬波電路、Cuk斬波電路、Sepic斬波電路及Zeta斬波電路結構不同，但其輸入輸出關系完全相同，此處通過應用PLECS軟件，加強學生對電力電子控制技術的分析，通過開展仿真教學，提高學生創新能力。

2.1理論教學與電路工作原理分析

升降壓斬波電路、Cuk斬波電路和Sepic斬波電路如圖1(a)、(b)、(c)所示，可見電路拓撲結構不同，升降壓斬波電路的工作原理為：當V處于通態時，電源E經過開關管V向電感供電儲能;V處于斷態時，電感中儲存的能量向負載釋放[14]。Cuk斬波電路當V處于通態時，E—L1—V回路和R—L2—C—V回路分別流過電流。V處于斷態時，E—L1—C—VD回路和R—L2—VD回路分別流過電流，負載電壓極性與電源電壓極性相反，為反極性斬波電路。Sepic斬波當V處于通態時，E—L1—V回路和C1—V—L2回路同時導通，L1和L2同時儲能。V處于斷態時，E—L1—C1—VD—負載回路及L2—VD—負載回路同時導通，此階段E和L1既向負載充電，同時也向C1充電，C1儲存的能量在V處于通態時向L2轉移。

2.2電路的PLECS仿真分析

在傳統升降壓斬波電路分析中，只注重主電路分析，而關于全控器件如何控制以及系統開閉環形式等內容，往往忽略了講解和分析，此外，導出電路的輸入輸出關系后，對不同電路結構下，為什么具有相同的輸入輸出關系不作明確解釋，各個電路的特點和利弊不作分析，從而使得學生在開關電源設計等方面具有很大的困惑，同時，學生的學習過程變為被動的知識傳教，也無法引起學生的學習興趣，更談不上創新思維的開發[15]。此處，引入PLECS仿真軟件，構建3種電路的仿真系統，分別如圖2(a)、(b)、(c)所示，系統中電路仿真參數按圖示進行選取，此處輸入電壓選為10V，占空比設為α=0.6，進行系統的仿真，仿真結果分別如圖3(a)、(b)、(c)所示。通過PLECS仿真軟件引入，輔助了對斬波電路的分析，學生可以充分理解在主電路背后，由于電路拓撲結構不同，其電路的運行效果不同，如：Cuk斬波電路與升降壓斬波電路相比，其輸入電源電流和負載電路都連續，脈動小，有利于輸入、輸出進行濾波。Sepic斬波電路為正極性斬波電路，而其他2種為反極性斬波電路。如此，結論和總結都可以通過仿真結果得到更清晰的認識。另外，學生可以借助仿真手段，靈活地修改參數，分析不同參數下電路的輸入、輸出關系，還可借助于其他的控制方式，研究在不同的控制方式下對系統的控制效果，從而為以后設計開關電源構造閉環系統打下基礎，對電力電子技術是電力學、電子學和控制理論交叉學科有更清晰的認識。

3結束語

在工科專業教學中，培養學生的創新思維，提高其工程意識和工程能力具有重要的意義，結合在電力電子技術教學過程中出現偏重主電路講解、忽略控制電路講解，強化理論灌輸、忽略創新實驗開展，學生被動學習、主動性和創新意識不強等一系列問題，提出將PLECS軟件仿真教學引入實踐教學過程中，作為傳統教學的有益補充。論文分析了升降壓斬波電路、Cuk斬波電路和Sepic斬波電路的具體工作原理，并結合具體實例給出開展仿真教學的必要性和可行性，以期在電力電子實際教學過程中實現理論教學和實踐教學環節的相互協調、相互補充，更大程度地提高教學質量，提高學生解決復雜問題的能力，培養學生的創新意識。

作者：蘇良昱 王武葛瑜       單位：許昌學院電氣信息工程學院