发布时间：2023-03-17 18:01:38
序言：写作是分享个人见解和探索未知领域的桥梁，我们为您精选了8篇的现代电力电子技术论文样本，期待这些样本能够为您提供丰富的参考和启发，请尽情阅读。
关键词：电力电子技术；实践教学；教案
作者简介：屈克庆（1970-），男，河南洛阳人，上海电力学院电气工程学院，副教授。（上海 200090）
中图分类号：G642.0 文献标识码：A 文章编号：1007-0079（2014）09-0077-02
“电力电子分析与设计”课程是上海电力学院（以下简称“我院”）本科生教育中为电力电子与风力发电专业方向开设的一门专业选修课，也是必选课程。这门课程着重教授现代电力电子技术内容，要求理论课程与实践紧密结合，以激发学生的学习兴趣，培养学生的理论知识和实践能力为目的，能为本科毕业设计和今后工作奠定良好的基础，以期满足当今社会急剧增长的对电力电子技术的知识和人才需求。
一、教学现状和分析
电力电子技术是一门关于电能变换与利用的学科，涉及到发电、输电、配用电、传动等各个环节。随着当今社会迅速发展，广泛应用于工业企业、交通运输、生活医疗、新能源发电等各个方面，这些都与实践内容密切相关。
电力电子技术是在时展要求下产生的节能与发电技术，是高校电气专业的一门重要课程，其理论性和工程实践性都很强，是学生既感兴趣，又普遍感觉较难的一门课程。结合多年的教学实践总结，探讨了这其中的主要原因，大概可分为以下三个方面：
1.电力电子技术内容繁多，并且知识点分布广泛
根据应用的场合和要求不同，电力电子电路形式和内容纷繁多样。
从应用场合上划分主要有基本四种变换形式：直流-直流、直流-交流、交流-直流、交流-交流；每种变换形式从电源种类上看包括有单相、三相、多重化、多电平电路，从负载方面上看包括有电阻负载、阻感负载、阻容负载；从电力电子元件上看主要包括有二极管、晶体管、晶闸管、门极可关断晶闸管GTO、场效应管MOSFET、绝缘栅型场晶体管IGBT；采用不同的元件、电路和负载都会产生不同的效果。
从应用目的上包括有幅值的变化（如电压的升高与降低）、频率的改变（如变频调速）、相位的移动（如无功补偿）、相数的改变（如三相到多相）、功率或转矩的变化（如电机传动）、谐波的治理（如电力滤波）。
从不同形式的电力电子电路和不同的负载特性上，都可以得到不同的工作波形，对于波形的把握与理解，也是电力电子技术区别于其他学科的显著特点之一。这需要在理解电力电子器件的特性上掌握电路的功能和结构特点，建立电路的数学模型，并进行多种电路的对比总结，才能具备分析主电路功能的基本能力。
2.电力电子技术涵盖涉及学科众多，并且理论内容广泛
既涵盖到电气基础的课程有：电路、电子技术、电机学、电磁场，又涉及到电气专业的课程有：控制理论、微机原理、电力系统分析、运动控制系统等。
电力电子技术是一门弱电控制强电的技术，也是所谓将“粗电”变换为“精电”过程，学科跨度和综合性非常广。实际的电力电子装置既包括由电力电子器件等构成的主电路，又包括由DSP等微处理器构成的控制电路。
首先在主电路设计中，根据以电路、电机和电力系统为主的应用对象，进行原理分析和推证，实施具体的功能要求和性能指标。
其次在控制电路设计中，要根据装置要求和特点，不仅要实现各种功能要求，而且考虑谐波及电磁干扰问题，很多装置也需要DSP等微处理器来进行算法实现。最后还要进行整体结构设计和测试EMI影响。
大学三年级本科生已具备了电路、电机的基础知识，讲授电力电子技术课程是以主电路作为内容。由于在初步学习各专业课阶段，尚未形成多学科知识交叉汇总的全面思维模式。虽然能掌握主电路基本原理，对于涉及控制电路和应用对象，常感到困惑并难以理解。如何培养学生形成对电学各学科的整体意识，而不能“只见树木，不见森林”，是这项教学课程所要探讨的主要内容和目的之一。
3.电力电子技术的理论内容发展迅速，并且实践应用范围广泛多样
电力电子技术自身的理论体系处于迅速发展阶段。其中：电力电子器件的发展起决定性作用，从二极管、三极管、晶闸管、MOSFET、IGBT、IGCT等的发展，推动了主电路结构的本质变化；根据本质不同的器件形成纷繁多样的主电路拓扑形式，又因不同的实际要求而形成众多独立不同的控制方式，其中形成了具有突破性的控制理论，比如PWM技术、软开关技术、空间矢量等。
如何将电力电子器件、主电路结构、控制方法和理论相结合，培养学生从电力电子技术的发展来全面理解和掌握知识，懂得从发展历史上进行思考和总结，也是需要探讨的内容之一。
电力电子技术的实践性非常强，这种实践性体现在对电力电子装置的设计、调试和操作等诸多方面。在实践中，需要对电路功能和各项指标进行综合验证，不仅要求懂得硬件设计和调试，涉及到主电路、元器件、印刷电路板、布线和布局；也要求懂得软件设计和配合，包括有汇编、C语言、DSP、FPGA等。电力电子器件对环境和用法要求较高，在使用之前需要对电路非常熟悉，即便是工作经验丰富的人员，也还有预料不到的情况发生，导致器件和电路损坏。
对于大三学生而言，仅仅具备了有限的初步认识，实践能力欠缺，体现在实验教学当中，电力电子器件的损坏现象最为普遍。这当中自然有主观的因素，但是如何降低损耗，增强学生实践意识，提高学生动手能力，也是教学改革面临的难点和重点之一。
二、教学目的和特点
从本科教学计划上看，大学本科生在第三学年学习了“电力电子技术”，这门课程内容丰富，但因2～3学分课时有限，主要是讲授以晶闸管为主的整流和逆变电路，让学生掌握传统的相控式电路及应用。此外，也着重讲授直流变换电路中的升压及降压基本工作原理，初步介绍MOSFET和IGBT为主的斩控式逆变和整流电路。通过对这门课程的教授，使学生掌握四种基本变换的主电路拓扑结构和特点，对电力电子技术有了基本认识，奠定了学生的基本电力电子知识体系。
结合前述情况的分析可知，现有的课程内容不完全适应我院新开辟的“电力电子与风力发电”专业方向的教学需要，除此之外，近十多年间电力电子技术在节能、传动、新能源、电力系统等行业迅猛发展，因此有必要在课程内容中增加这方面知识的比重，以及通过增设“电力电子分析与设计”专业选修课的方式拓展学生的知识面。
这门课程介绍由IGBT和MOSFET为主要电力电子器件所构成的现代电力电子电路，重点要求掌握直流-直流斩波器、直流-交流逆变器这两种应用最普遍系统的分析与设计方法。内容包括主电路的选择、功率器件的选择、控制电路的设计、驱动和保护电路的设计、变压器设计及元件参数的技术、仿真实践等。该课程注重将理论分析和实际应用相结合，使学生掌握新型电力电子电路的分析方法，具备初步的设计能力。
三、课程内容
现代电力电子技术主要是围绕PWM技术展开的，其中DC/DC和DC/AC变换是基本的两种电源变换方式，也是实践生产中最为普遍的应用方式，不仅涉及到基本的变换电路及参数，而且涵盖了基本的变换理论和技术。
课程内容结合了多年的实践和教学总结，是从电力电子装置的角度来传授相关理论、知识和经验，培养学生对电力电子的系统知识，树立整体观念。教学形式以理论教学和仿真实践相结合，各占一半课时。这两部分内容交叉进行，如单周进行理论教学，双周进行实践教学。其中：第一部分理论教学内容安排如下表1所示。在理论教学的同时，配合进行以MATLAB的实践教学，仿真实践内容安排如下列表2所示。
四、教学效果总结
经过2学期的教学工作，笔者总结了一下教学效果。同学们普遍认为在学习这门课程以后，能够全面理解和掌握以DC/DC斩波变换，以及DC/AC逆变的基本原理和基本控制方法，学会了应用Matlab仿真软件对电力电子电路进行分析方法，设计控制电路参数和调试控制参数。在后期的本科毕业设计中，学生能够轻松上手，对复杂的毕业设计如新能源发电，领悟和掌握较快，较多同学的毕业论文被评为优秀本科毕业设计论文。不足之处在于，由于受制于课时和实践条件有限，只是通过仿真实践来掌握学习。如果能进一步联系实验教学，更能提高学生的感性认识，提高动手实践能力。
在今后的教学实践中，仍然面临提高本科学习兴趣、全面提高学生理论知识水平和动手实践能力等问题，这些都是值得深入分析和探讨，不断改进完善的重要课题。
参考文献：
[1]钟炎平.电力电子电路设计[M].武汉：华中科技大学出版社，
2010.
当前,电力电子作为节能、节才、自动化、智能化、机电一体化的基础,正朝着应用技术高频化、硬件结构模块化、产品性能绿色化的方向发展。在不远的将来,电力电子技术将使电源技术更加成熟、经 济、实用,实现高效率和高品质用电相结合。
1. 电力电子技术的发展
现代电力电子技术的发展方向,是从以低频技术处理问题为主的传统电力电子学,向以高频技术处理问题为主的现代电力电子学方向转变。电力电子技术起始于五十年代末六十年代初的硅整流器件,其发展先后经历了整流器时代、逆变器时代和变频器时代,并促进了电力电子技术在许多新领域的应用。八十年代末期和九十年代初期发展起来的、以功率MOSFET和IGBT为代表的、集高频、高压和大电流于一身的功率半导体复合器件,表明传统电力电子技术已经进入现代电力电子时代。
1.1 整流器时代
大功率的工业用电由工频(50Hz)交流发电机提供,但是大约20%的电能是以直流形式消费的,其中最典型的是电解(有色金属和化工原料需要直流电解)、牵引(电气机车、电传动的内燃机车、地铁机车、城市无轨电车等)和直流传动(轧钢、造纸等)三大领域。大功率硅整流器能够高效率地把工频交流电转变为直流电,因此在六十年代和七十年代,大功率硅整流管和晶闸管的开发与应用得以很大发展。当时国内曾经掀起了-股各地大办硅整流器厂的热潮,目前全国大大小小的制造硅整流器的半导体厂家就是那时的产物。
1.2 逆变器时代
七十年代出现了世界范围的能源危机,交流电机变频惆速因节能效果显着而迅速发展。变频调速的关键技术是将直流电逆变为0~100Hz的交流电。在七十年代到八十年代,随着变频调速装置的普及,大功率逆变用的晶闸管、巨型功率晶体管(GTR)和门极可关断晶闸管(GT0)成为当时电力电子器件的主角。类似的应用还包括高压直流输出,静止式无功功率动态补偿等。这时的电力电子技术已经能够实现整流和逆变,但工作频率较低,仅局限在中低频范围内。
1.3 变频器时代
进入八十年代,大规模和超大规模集成电路技术的迅猛发展,为现代电力电子技术的发展奠定了基础。将集成电路技术的精细加工技术和高压大电流技术有机结合,出现了一批全新的全控型功率器件、首先是功率M0SFET的问世,导致了中小功率电源向高频化发展,而后绝缘门极双极晶体管(IGBT)的出现,又为大中型功率电源向高频发展带来机遇。MOSFET和IGBT的相继问世,是传统的电力电子向现代电力电子转化的标志。据统计,到1995年底,功率M0SFET和GTR在功率半导体器件市场上已达到平分秋色的地步,而用IGBT代替GTR在电力电子领域巳成定论。新型器件的发展不仅为交流电机变频调速提供了较高的频率,使其性能更加完善可靠,而且使现代电子技术不断向高频化发展,为用电设备的高效节材节能,实现小型轻量化,机电一体化和智能化提供了重要的技术基础。
2. 现代电力电子的应用领域
2.1 计算机高效率绿色电源
高速发展的计算机技术带领人类进入了信息社会,同时也促进了电源技术的迅速发展。八十年代,计算机全面采用了开关电源,率先完成计算机电源换代。接着开关电源技术相继进人了电子、电器设备领域。
计算机技术的发展,提出绿色电脑和绿色电源。绿色电脑泛指对环境无害的个人电脑和相关产品,绿色电源系指与绿色电脑相关的高效省电电源,根据美国环境保护署l992年6月17日“能源之星"计划规定,桌上型个人电脑或相关的设备,在睡眠状态下的耗电量若小于30瓦,就符合绿色电脑的要求,提高电源效率是降低电源消耗的根本途径。就目前效率为75%的200瓦开关电源而言,电源自身要消耗50瓦的能源。
2.2 通信用高频开关电源
通信业的迅速发展极大的推动了通信电源的发展。高频小型化的开关电源及其技术已成为现代通信供电系统的主流。在通信领域中,通常将整流器称为一次电源,而将直流-直流(DC/DC)变换器称为二次电源。一次电源的作用是将单相或三相交流电网变换成标称值为48V的直流电源。目前在程控交换机用的一次电源中,传统的相控式稳压电源己被高频开关电源取代,高频开关电源(也称为开关型整流器SMR)通过MOSFET或IGBT的高频工作,开关频率一般控制在50-100kHz范围内,实现高效率和小型化。近几年,开关整流器的功率容量不断扩大,单机容量己从48V/12.5A、48V/20A扩大到48V/200A、48V/400A。
因通信设备中所用集成电路的种类繁多,其电源电压也各不相同,在通信供电系统中采用高功率密度的高频DC-DC隔离电源模块,从中间母线电压(一般为48V直流)变换成所需的各种直流电压,这样可大大减小损耗、方便维护,且安装、增加非常方便。一般都可直接装在标准控制板上,对二次电源的要求是高功率密度。因通信容量的不断增加,通信电源容量也将不断增加。
2.3 直流-直流(DC/DC)变换器
DC/DC变换器将一个固定的直流电压变换为可变的直流电压,这种技术被广泛应用于无轨电车、地铁列车、电动车的无级变速和控制,同时使上述控制获得加速平稳、快速响应的性能,并同时收到节约电能的效果。用直流斩波器代替变阻器可节约电能(20~30)%。直流斩波器不仅能起调压的作用(开关电源), 同时还能起到有效地抑制电网侧谐波电流噪声的作用。
通信电源的二次电源DC/DC变换器已商品化,模块采用高频PWM技术,开关频率在500kHz左右,功率密度为5W~20W/in3。随着大规模集成电路的发展,要求电源模块实现小型化,因此就要不断提高开关频率和采用新的电路拓扑结构,目前已有一些公司研制生产了采用零电流开关和零电压开关技术的二次电源模块,功率密度有较大幅度的提高。
2.4 不间断电源(UPS)
不间断电源(UPS)是计算机、通信系统以及要求提供不能中断场合所必须的一种高可靠、高性能的电源。交流市电输入经整流器变成直流,一部分能量给蓄电池组充电,
另一部分能量经逆变器变成交流,经转换开关送到负载。为了在逆变器故障时仍能向负载提供能量,另一路备用电源通过电源转换开关来实现。 现代UPS普遍了采用脉宽调制技术和功率M0SFET、IGBT等现代电力电子器件,电源的噪声得以降低,而效率和可靠性得以提高。微处理器软硬件技术的引入,可以实现对UPS的智能化管理,进行远程维护和远程诊断。
目前在线式UPS的最大容量已可作到600kVA。超小型UPS发展也很迅速,已经有0.5kVA、lkVA、2kVA、3kVA等多种规格的产品。
2.5 变频器电源
变频器电源主要用于交流电机的变频调速,其在电气传动系统中占据的地位日趋重要,已获得巨大的节能效果。变频器电源主电路均采用交流-直流-交流方案。工频电源通过整流器变成固定的直流电压,然后由大功率晶体管或IGBT组成的PWM高频变换器, 将直流电压逆变成电压、频率可变的交流输出,电源输出波形近似于正弦波,用于驱动交流异步电动机实现无级调速。
国际上400kVA以下的变频器电源系列产品已经问世。八十年代初期,日本东芝公司最先将交流变频调速技术应用于空调器中。至1997年,其占有率已达到日本家用空调的70%以上。变频空调具有舒适、节能等优点。国内于90年代初期开始研究变频空调,96年引进生产线生产变频空调器,逐渐形成变频空调开发生产热点。预计到2000年左右将形成。变频空调除了变频电源外,还要求有适合于变频调速的压缩机电机。优化控制策略,精选功能组件,是空调变频电源研制的进一步发展方向。
2.6 高频逆变式整流焊机电源
高频逆变式整流焊机电源是一种高性能、高效、省材的新型焊机电源,代表了当今焊机电源的发展方向。由于IGBT大容量模块的商用化,这种电源更有着广阔的应用前景。
逆变焊机电源大都采用交流-直流-交流-直流(AC-DC-AC-DC)变换的方法。50Hz交流电经全桥整流变成直流,IGBT组成的PWM高频变换部分将直流电逆变成20kHz的高频矩形波,经高频变压器耦合, 整流滤波后成为稳定的直流,供电弧使用。
由于焊机电源的工作条件恶劣,频繁的处于短路、燃弧、开路交替变化之中,因此高频逆变式整流焊机电源的工作可靠性问题成为最关键的问题,也是用户最关心的问题。采用微处理器做为脉冲宽度调制(PWM)的相关控制器,通过对多参数、多信息的提取与分析,达到预知系统各种工作状态的目的,进而提前对系统做出调整和处理,解决了目前大功率IGBT逆变电源可靠性。
国外逆变焊机已可做到额定焊接电流300A,负载持续率60%,全载电压60~75V,电流调节范围5~300A,重量29kg。
2.7 大功率开关型高压直流电源
大功率开关型高压直流电源广泛应用于静电除尘、水质改良、医用X光机和CT机等大型设备。电压高达50~l59kV,电流达到0.5A以上,功率可达100kW。
自从70年代开始,日本的一些公司开始采用逆变技术,将市电整流后逆变为3kHz左右的中频,然后升压。进入80年代,高频开关电源技术迅速发展。德国西门子公司采用功率晶体管做主开关元件,将电源的开关频率提高到20kHz以上。并将干式变压器技术成功的应用于高频高压电源,取消了高压变压器油箱,使变压器系统的体积进一步减小。
国内对静电除尘高压直流电源进行了研制,市电经整流变为直流,采用全桥零电流开关串联谐振逆变电路将直流电压逆变为高频电压,然后由高频变压器升压,最后整流为直流高压。在电阻负载条件下,输出直流电压达到55kV,电流达到15mA,工作频率为25.6kHz。
2.8 电力有源滤波器
传统的交流-直流(AC-DC)变换器在投运时,将向电网注入大量的谐波电流,引起谐波损耗和干扰,同时还出现装置网侧功率因数恶化的现象,即所谓“电力公害”,例如,不可控整流加电容滤波时,网侧三次谐波含量可达(70~80)%,网侧功率因数仅有0.5~0.6。
电力有源滤波器是一种能够动态抑制谐波的新型电力电子装置,能克服传统LC滤波器的不足,是一种很有发展前途的谐波抑制手段。滤波器由桥式开关功率变换器和具体控制电路构成。与传统开关电源的区别是:(l)不仅反馈输出电压,还反馈输入平均电流; (2)电流环基准信号为电压环误差信号与全波整流电压取样信号之乘积。
2.9 分布式开关电源供电系统
分布式电源供电系统采用小功率模块和大规模控制集成电路作基本部件,利用最新理论和技术成果,组成积木式、智能化的大功率供电电源,从而使强电与弱电紧密结合,降低大功率元器件、大功率装置(集中式)的研制压力,提高生产效率。
八十年代初期,对分布式高频开关电源系统的研究基本集中在变换器并联技术的研究上。八十年代中后期,随着高频功率变换技术的迅述发展,各种变换器拓扑结构相继出现,结合大规模集成电路和功率元器件技术,使中小功率装置的集成成为可能,从而迅速地推动了分布式高频开关电源系统研究的展开。自八十年代后期开始,这一方向已成为国际电力电子学界的研究热点,论文数量逐年增加,应用领域不断扩大。
分布供电方式具有节能、可靠、高效、经济和维护方便等优点。已被大型计算机、通信设备、航空航天、工业控制等系统逐渐采纳,也是超高速型集成电路的低电压电源(3.3V)的最为理想的供电方式。在大功率场合,如电镀、电解电源、电力机车牵引电源、中频感应加热电源、电动机驱动电源等领域也有广阔的应用前景。
3. 高频开关电源的发展趋势
在电力电子技术的应用及各种电源系统中,开关电源技术均处于核心地位。对于大型电解电镀电源,传统的电路非常庞大而笨重,如果采用高顿开关电源技术,其体积和重量都会大幅度下降,而且可极大提高电源利用效率、节省材料、降低成本。在电动汽车和变频传动中,更是离不开开关电源技术,通过开关电源改变用电频率,从而达到近于理想的负载匹配和驱动控制。高频开关电源技术,更是各种大功率开关电源(逆变焊机、通讯电源、高频加热电源、激光器电源、电力操作电源等)的核心技术。
3.1 高频化
理论分析和实践经验表明,电气产品的变压器、电感和电容的体积重量与供电频率的平方根成反比。所以当我们把频率从工频50Hz提高到20kHz,提高400倍的话,用电设备的体积重量大体下降至工频设计的 5~l0%。无论是逆变式整流焊机,还是通讯电源用的开关式整流器,都是基于这一原理。同样,传统“整流行业”的电镀、电解、电加工、充电、浮充电、电力合 闸用等各种直流电源也可以根据这一原理进行改造, 成为“开关变换类电源”,其主要材料可以节约90%或更高,还可节电30%或更多。由于功率电子器件工作频率上限的逐步提高,促使许多原来采用电子管的传统高频设备固态化,带来显着节能、节水、节约材料的经济效益,更可体现技术含量的价值。
3.2 模块化
模块化有两方面的含义,其一是指功率器件的模块化,其二是指电源单元的模块化。我们常见的器件模块,含有一单元、两单元、六单元直至七单元,包括开关器件和与之反并联的续流二极管,实质上都属于“标准”功率模块(SPM)。近年,有些公司把开关器件的驱动保护电路也装到功率模块中去,构成了“智能化”功率模块(IPM),不但缩小了整机的体积,更方便了整机的设计制造。实际上,由于频率的不断提高,致使引线寄生电感、寄生电容的影响愈加严重,对器件造成更大的电应力(表现为过电压、过电流毛刺)。为了提高系统的可靠性,有些制造商开发了“用户专用”功率模块,它把一台整机的几乎所有硬件都以芯片的形式安装到一个模块中,使元器件之间不再有传统的引线连接,这样的模块经过严格、合理的热、电、 机械方面的设计,达到优化完美的境地。它类似于微
电子中的用户专用集成电路。只要把控制软件写入该模块中的微处理器芯片,再把整个模块固定在相应的散热器上,就构成一台新型的开关电源装置。由此可见,模块化的目的不仅在于使用方便,缩小整机体积,更重要的是取消传统连线,把寄生参数降到最小,从而把器件承受的电应力降至最低,提高系统的可靠性。另外,大功率的开关电源,由于器件容量的限制和增加冗余提高可靠性方面的考虑,一般采用多个独立的模块单元并联工作,采用均流技术,所有模块共同分担负载电流,一旦其中某个模块失效,其它模块再平均分担负载电流。这样,不但提高了功率容量, 在有限的器件容量的情况下满足了大电流输出的要求, 而且通过增加相对整个系统来说功率很小的冗余电源模块,极大的提高系统可靠性,即使万一出现单模块故障,也不会影响系统的正常工作,而且为修复提供充分的时间。 3.3 数字化
在传统功率电子技术中,控制部分是按模拟信号来设计和工作的。在六、七十年代,电力电子技术完全是建立在模拟电路基础上的。但是,现在数字式信号、数字电路显得越来越重要,数字信号处理技术日趋完善成熟,显示出越来越多的优点:便于计算机处理控制、避免模拟信号的畸变失真、减小杂散信号的干扰(提高抗干扰能力)、便于软件包调试和遥感遥测遥调,也便于自诊断、容错等技术的植入。所以,在八、九十年代,对于各类电路和系统的设计来说,模拟技术还是有用的,特别是:诸如印制版的布图、电磁兼容(EMC) 问题以及功率因数修正(PFC)等问题的解决,离不开模拟技术的知识,但是对于智能化的开关电源,需要用计算机控制时,数字化技术就离不开了。
3.4 绿色化
电源系统的绿色化有两层含义:首先是显着节电, 这意味着发电容量的节约,而发电是造成环境污染的重要原因,所以节电就可以减少对环境的污染;其次这些电源不能(或少)对电网产生污染,国际电工委员会(IEC)对此制定了一系列标准,如IEC555、IEC917、IECl000等。事实上,许多功率电子节电设备,往往会变成对电网的污染源:向电网注入严重的高次谐波电流,使总功率因数下降,使电网电压耦合许多毛刺尖峰,甚至出现缺角和畸变。20世纪末,各种有源滤波器和有源补偿器的方案诞生,有了多种修正功率因数的方法。这些为2l世纪批量生产各种绿色开关电源产品奠定了基础。
1仿真教学引入与创新思维拓展
1．1引入仿真实验教学的必要性
电力电子技术课程理论教学中，十分注重对电路的波形与相位分析，电力电子系统中出现的电压、电流等波形分析，以方便理解电力电子器件在电路中导通与截止的开关过程，从而加深对整流、逆变、交流变换、PWM控制技术等知识的理解。大量的波形分析内容，如果在黑板上手工画，是一个比较困难的事情，并且学生不易理解。通过在仿真实验教学环节中完成，同时回馈到多媒体教学，会取得更好的教学效果，所以，引入仿真教学是对理论课教学的必要补充［7］。另外，一些较为复杂的电力电子电路创新和综合性实验，无法通过模拟实验完成实践课教学，通过引入仿真教学，扩大实验教学的维度，扩大了实践教学的可操作性。电力电子技术是电力技术、电子技术和控制技术交叉学科，学生仅通过理论教学很难理解学科交叉性，对电力电子技术的认识也不够全面，通过引入仿真教学，既能加强学生对主电路的认识，也能加强学生对控制电路的认识，为后续课程，如“现代电力电子技术”、“电力拖动自动控制系统”等课程打下坚实的基础［8］。在结合当今产业发展的重点研究领域，如新能源发电、电动汽车、变频调速、柔流输电、高压直流输电等，具有一定的前瞻性和创新性，然而受到实验设备的局限性无法完成，引入仿真教学，可以进行对新技术的研究，拓展学生的工程意识［9］。仿真实验教学的引入，很好地解决了上述问题，同时提高了调试和设计的灵活性，可以最大限度地实现创新思维的发挥，开阔学生视野。
1．2创新思维培养与拓展
创新思维就是带有创见性的思维，更具体地说，是指学生在学习过程中善于独立思索和分析，不因循守旧，能主动探索、积极创新的思维因素［10］。从创新思维的角度来看，创新教育就是要培养学生的辩证思维能力、隐喻联想思维能力、发散思维能力以及有助于创新思维的非智力因素。对知识的“开垦性”越高，知识的系统性越强，减缩性越大，迁移性越灵活，则创造性就越突出［11］。创新人才培养是教育者及全社会共同关注的热点话题，更是推动我国尽快走上创新驱动发展轨道的现实的迫切需要。电力电子技术实验教学的目的是培养宽口径、厚基础、强能力的创新型人才，实验教学作为培养大学生基本技能、实践能力、创新意识的关键教学环节，应该把培养人才的综合素质和能力作为出发点和归宿，学生在校期间创新思维的培养显得尤为重要［12］。电力电子技术实践教学中，虽然有一些产学研结合和科技创新方面的课题，学生也有参与热情，但对于这种创新的课题，学生感觉高不可攀，遥不可及，然而，软件仿真实验调试和设计灵活，可最大限度地实现创新思维的发挥，同时也能解决人才缺乏和行业需求的矛盾，开阔学生视野，增强就业竞争力［13］。
2仿真教学开展实例分析
直流—直流变换（斩波电路）是电力电子技术教学的重点内容，其中，升降压斩波电路、Cuk斩波电路、Sepic斩波电路及Zeta斩波电路结构不同，但其输入输出关系完全相同，此处通过应用PLECS软件，加强学生对电力电子控制技术的分析，通过开展仿真教学，提高学生创新能力。
2．1理论教学与电路工作原理分析
升降压斩波电路、Cuk斩波电路和Sepic斩波电路如图1（a）、（b）、（c）所示，可见电路拓扑结构不同，升降压斩波电路的工作原理为：当V处于通态时，电源E经过开关管V向电感供电储能；V处于断态时，电感中储存的能量向负载释放［14］。Cuk斩波电路当V处于通态时，E—L1—V回路和R—L2—C—V回路分别流过电流。V处于断态时，E—L1—C—VD回路和R—L2—VD回路分别流过电流，负载电压极性与电源电压极性相反，为反极性斩波电路。Sepic斩波当V处于通态时，E—L1—V回路和C1—V—L2回路同时导通，L1和L2同时储能。V处于断态时，E—L1—C1—VD—负载回路及L2—VD—负载回路同时导通，此阶段E和L1既向负载充电，同时也向C1充电，C1储存的能量在V处于通态时向L2转移。
2．2电路的PLECS仿真分析
在传统升降压斩波电路分析中，只注重主电路分析，而关于全控器件如何控制以及系统开闭环形式等内容，往往忽略了讲解和分析，此外，导出电路的输入输出关系后，对不同电路结构下，为什么具有相同的输入输出关系不作明确解释，各个电路的特点和利弊不作分析，从而使得学生在开关电源设计等方面具有很大的困惑，同时，学生的学习过程变为被动的知识传教，也无法引起学生的学习兴趣，更谈不上创新思维的开发［15］。此处，引入PLECS仿真软件，构建3种电路的仿真系统，分别如图2（a）、（b）、（c）所示，系统中电路仿真参数按图示进行选取，此处输入电压选为10V，占空比设为α＝0．6，进行系统的仿真，仿真结果分别如图3（a）、（b）、（c）所示。通过PLECS仿真软件引入，辅助了对斩波电路的分析，学生可以充分理解在主电路背后，由于电路拓扑结构不同，其电路的运行效果不同，如：Cuk斩波电路与升降压斩波电路相比，其输入电源电流和负载电路都连续，脉动小，有利于输入、输出进行滤波。Sepic斩波电路为正极性斩波电路，而其他2种为反极性斩波电路。如此，结论和总结都可以通过仿真结果得到更清晰的认识。另外，学生可以借助仿真手段，灵活地修改参数，分析不同参数下电路的输入、输出关系，还可借助于其他的控制方式，研究在不同的控制方式下对系统的控制效果，从而为以后设计开关电源构造闭环系统打下基础，对电力电子技术是电力学、电子学和控制理论交叉学科有更清晰的认识。
3结束语
关键词：电力电子技术；教学研究；备课；教学原则
作者简介：汤赐（1978-），男，湖南湘潭人，长沙理工大学电气与信息工程学院，讲师。（湖南 长沙 410114）
中图分类号：G642 文献标识码：A 文章编号：1007-0079（2013）07-0070-03
电力电子技术是使用电力电子器件对电能进行变换和控制的技术，其应用范围非常广泛，涉及一般工业、交通运输、电力系统、通信网络、计算机、新能源发电等，因而“电力电子技术”已成为本科教学阶段的专业基础课程，地位十分重要。然而由于课程难、内容多、课时少，所以上好“电力电子技术”是一件具有挑战性的工作。
评判“电力电子技术”课上得是否好，至少应关注它有无具备以下7个方面的特征：[1]内容丰富、概念明确、重点突出、脉络清晰、语言生动、板书精当和学时准确（不拖堂、不早退）；其中第一、二点主要取决于授课教师的学术水平，而后面五点则与教师传授、帮促方面的基本功有关。目前，大学新进教师普遍为高学历人才，在学术上有着一定深度和广度，但在传授和帮促的基本功方面还显得有些薄弱。
作为大学新进教师中一员，笔者通过多听有丰富教学经验的老师授课，向他们请教，并拜读北京理工大学龚绍文教授所著《大学青年教师教学入门：大学施教学初步》，[1]对如何上好“电力电子技术”有了一些初步认识，概括起来，主要是注意四个方面的问题：做好整体性备课工作、做好每次课的课前备课工作、重视第一堂课以及掌握并运用好教学基本原则。
一、做好整体性备课工作
众所周知，要想上好一门课，首先是要备好课。备课有两种类型：[1]一种是针对全课程内容而言的整体性备课，另一种是每次课（大学中通常是将连续的两节课作为一次课）的课前备课。
整体性备课是对“电力电子技术”的全面准备，是教师能否讲好这门课程的最关键的一步。只有对“电力电子技术”有了整体上的把握，对教学内容已经做到了融会贯通，才能在具体讲授每次课时有一个全局的高度、有一种俯视的自信，才能清晰流畅、举重若轻地讲授课程，犹如庖丁解牛，游刃有余。在整体性备课时，关键是要弄清楚5个基本问题，并完成好6件准备工作。
1.5个基本问题
（1）“电力电子技术”的主体框架，基本内容、各部分内容之间的逻辑关系，以及贯穿全课程的关键线索是什么？这个问题是从整体上把握“电力电子技术”的首要问题，直接挑战教师对所授内容的理解深度和运用程度。
“电力电子技术”主要由三大部分组成：[2]电力电子器件；AC/DC、DC/DC、AC/AC、DC/AC四大类基本变流电路以及由它们组合而成的组合变流电路；对各种变流电路都适用的PWM控制技术和软开关技术。其中，各种变流电路及其控制技术的学习和掌握是本课程的主体。变流电路种类繁多，突出带有共性的分析方法对于理解各种电路的工作原理具有十分重要的作用。例如，通断型电力电子器件的存在，使得四大类变流电路及其他们的组合变流电路呈现出非线性特性；但当电路中各通断型电力电子器件的通断状态确定后，整个变流电路又可以根据线性电路的基本理论进行分析。相位控制和脉冲宽度调制（PWM）则是分别针对半控型器件和全控型器件组成的电路拓扑的两种控制技术。而所选用的通断型电力电子器件的类型（即不可控型、半控型、全控型）则是将各种变流电路及其控制技术（对不可控型器件构成的电路不存在控制问题）构成一个有机整体的关键线索。
（2）“电力电子技术”的教学目标是什么？也就是说，学了这门课程以后，学生能够做到些什么？为了从宏观上控制大学的教学质量，教育部对主要的基础性、专业基础性课程都制定了相应的“课程教学基本要求”，一般涉及两个方面的内容：一个方面是规定了一门课程必须包含的知识点和基本技能；另一个方面是学生对这些知识和技能应该掌握的程度层次，例如，识记、了解、理解、应用（可进一步细化为简单应用、分析、综合和评价等）。
通过对“电力电子技术”的学习，学生熟悉并掌握晶闸管、门极可关断晶闸管（GTO）、电力双极型晶体管（BJT）、电力场效应晶体管（Power MOSFET）和绝缘栅极双极型晶体管（IGBT）等电力电子器件的工作原理、开关特性和电气参数；熟悉并掌握单相、三相整流电路和有源逆变电路的基本原理、波形分析，以及各种性质的负载对电路工作性能的影响；掌握直流斩波电路的工作原理、电路结构、换相方法及参数计算；掌握交流调压电路的电路结构、换相方法、波形分析和参数计算，了解交-交变频电路的基本原理；掌握逆变电路，特别是PWM型逆变电路的工作原理、控制方法、波形分析；了解软开关技术的基本概念；了解电力电子技术的发展方向。
（3）“电力电子技术”的历史、现状和发展方向是什么？了解历史，分析现状，是为了更好地预测未来。所谓“了解历史”，首先，要清楚所授课程的发展经历了几个阶段；其次，应知道每个阶段的标志性事件、代表性人物和重要结果；最后，对某些重要结果在历史上的获得过程也需有所涉猎，从而有助于利用历史所蕴含的科学精神、研究方法和思想启迪，创造性地挖掘新方法、新技术。[1]而在分析现状时，不但要聚焦本校、兄弟院校、国外高校对本课程在教学内容、教学模式、教学方法和教学手段等方面的情况，还应关注本课程所属学科的最新科研进展。
由于电力电子器件的发展对电力电子技术的发展起着决定性的作用，因此，电力电子技术的发展史是以电力电子器件的发展史为纲的。
使用电子管、水银整流器的时期属于电力电子技术的史前期或黎明期。在这一时期，各种整流电路、逆变电路和周波变流电路的理论已经发展成熟并广为应用。1957年美国通用电气公司研制出第一个晶闸管标志着电力电子技术的正式诞生；随着晶闸管及晶闸管变流技术的发展，电力电子技术的概念和基础得以逐渐确立。由于晶闸管是通过对门极的控制能够使其导通而不能使其关断的器件（即半控型器件），因而所采用的控制方式主要是相位控制，其关断通常需要依靠电网电压等外部条件来实现，实际应用时受到很大的局限。20世纪70年代后期，以GTO、BJT和Power MOSFET为代表的全控型器件迅速发展，把电力电子技术推进到一个新的发展阶段。与晶闸管电路的相位控制方式相对应，采用全控型器件电路的主要控制方式为PWM。PWM方式不仅在逆变、斩波、整流、变频及交流电力控制中均可应用，而且使得电路的控制性能大为改善，因而对电力电子技术的发展产生了极为深远的影响。在20世纪80年代后期，以IGBT为代表的复合型器件异军突起。由于综合了MOSFET驱动功率小、开关速度快和BJT通态压降小、载流能力大的优点，因此，IGBT成为了现代电力电子技术的主导器件。同IGBT相类似的，还有复合了MOSFET和GTO优良性能的MOS控制晶闸管（MCT）和集成门极换流晶闸管（IGCT）。目前，把驱动、控制、保护电路和功率器件集成在一起，构成功率集成电路（PIC）成为了电力电子技术发展的一个重要方向。
（4）“电力电子技术”在整个教学计划中的地位和作用是什么？整个大学四年的教学过程是一个系统工程，而具体到某一门课程则只属于它的一个局部，因此，各门课程的教学不能孤立地进行，而必须与其他课程相互配合，特别是要关注前修课和后续课。
“电力电子技术”是一门技术基础课，在学习它之前，学生应学过“电路”和“电子技术基础”，并已能熟练使用示波器等电子仪器；而“电力拖动自动控制系统”则是该课程的后续课之一。
（5）“电力电子技术”的主要内容应通过怎样的教学步骤和教学方法传授给学生？设计一个合理的教学步骤或教学过程，并采用科学的教学方法帮助和鼓励学生达到教学目标是整体性备课的最后一个基本问题。
一般来讲，教学过程可分为三步走：首先，是把“电力电子技术”的教学目标具体化、明确化，并通过教学内容这一载体反映出来。然后，采用各种行之有效的教学方法，帮助和鼓励学生通过自主学习来达到课程教学目标，所谓“授之鱼，不如授之以渔”。比如，可以帮助和鼓励学生自己运用Matlab/Simulink搭建简单的变流电路拓扑，[3]验证相位控制方式和PWM方式；帮助和鼓励学生使用Matlab/Simulink中自带的仿真模型，并善于利用Google搜索网络资源；最后，就是要合理评价学生的进步。
教学方法是多种多样的，包括讲授法、谈话法、讨论法、直观教学法、准直观法、边讲边练法、单元教学法、发现教学法、程序教学法、案例教学法、暗示教学法等，[1]上述方法都有它们各自的优势和不足，适用于不同的场合，因此，不应盲目肯定或否定一种方法，而应结合教学模式、教学手段和教学设备加以综合使用。对于“电力电子技术”这门课程而言，笔者非常信赖案例教学法――通过演示Matlab/Simulink模型搭建与仿真分析来传授学生点石成金的“金手指”。
2.6件准备工作
有了对上述5个基本问题的认识后，接下来就应该做好以下6件准备工作了：认真研读“电力电子技术”教学基本要求和教学大纲；认真选择、研读教材及参考书；认真研读“电力电子技术”的前修课和后续课的教材；自己动手做过教材中的全部练习题及思考题；了解学生；撰写一份“电力电子技术”教学安排表，并在课前发放给每个学生。其中，最要紧的是研读教材、做好习题和了解学生。
所谓“研读”，是指通过仔细的、反复的、研究式的将选定的《电力电子技术》教材读上很多遍，从而把教材中的重点和难点部分完全吃透，即要读到不会被人就教材中的内容问倒、读到可以脉络清晰、有理有据地用自己的语言来阐述教材中的重点和难点内容。
西安交通大学王兆安教授和黄俊教授主编的《电力电子技术》（第4版），[2]每章均提供有习题及思考题。这些习题及思考题都是精心安排的，与正文相互呼应、相互配合，有助于学生对教材内容的理解和能力的培养。然而学生在做题的过程中又最容易出现问题，也最需要教师的帮助和指导，因此，教师必须事先亲自动手做一遍，做到对所有习题都心中有数，这样才能使学生通过“带着问题自学”、“向教师寻求答疑释惑”的过程获得“豁然开朗”的明悟。
所谓了解学生，首先，是要了解学生当前的知识基础，因为一切新的知识都是在已有知识平台的基础上增加的。其次，是要了解学生的能力状况、所学专业、就业去向等信息，以便决定“电力电子技术”对本届学生的讲法，如何运用启发式教学原则以及如何与学生的专业、就业相结合。
只有在弄清楚5个基本问题并做好6件准备工作后，整体性备课才能算大致完成，所获得的一个重要结果就是写出一份“‘电力电子技术’教学安排表”；据此，实现每次课的课前备课，即写出一份针对每次课的教案，从而给学生具体上好每一次课。
二、做好每一次课的课前备课工作
整体性备课是非常重要的，但课还得一次课一次课地讲。事实上，只有每一次课都讲好了，整体性的把握才能落到实处，因此，在每一次讲课之前也要备好课，具体来说：要根据“电力电子技术”教学安排表明确每次课所讲授内容的大题目，确立教学目的，选择具体内容及讲授重点；根据教学的具体内容确定教学模式，例如，课堂讲授、实验或讨论等；要把选定的教学内容组织成一次讲授式或议论式或谈话式的文稿，应服从并服务于主题，把各部分内容按起始段、中间段到结尾段的顺序安排组织好；选择合适的教学方法和教学手段；写出一份教案来，准备在课堂中使用。其中，教案是做好每次课的课前备课工作的最为核心之处。
一般来说，一次“电力电子技术”课的教案由两大部分组成：概述和教学进程。概述主要用于阐释教师对本次课的基本认识和实施教学的指导思想，涉及授课对象及其特点（重点是学生的专业特色、就业去向、已有的知识基础和学习能力）、题目或主题、教学目的、重点和难点、讲授方法和教学手段等。[4]教学进程则负责具体组织教学步骤，用以落实概述中的基本分析和指导思想，通常按授课时序写明每个教学段落的教学要求、教学内容、表达方式和时间分配等细节。
三、重视第一堂课
俗话说，良好的开端是成功的一半！第一堂课讲得好不好对整个“电力电子技术”课程能否顺利进行是至关重要的。如果学生对第一堂课的印象好，为以后的讲课就创造了良好条件；相反，如果第一堂课准备不足，给学生的印象不好，以后就要花上好几倍的工夫才能挽回。因此，教师首先要从思想上高度重视第一堂课。
那么，第一堂课怎样才算成功呢？“兴趣是最好的老师”，笔者认为，第一堂课应努力使学生产生三个兴趣：让学生对教师产生兴趣；让学生对电气工程学科产生兴趣；让学生对学习“电力电子技术”课程产生兴趣。为此，教师须明确教学目的，并完美演绎“三个介绍”。
1.明确教学目的
“电力电子技术”第一堂课通常为绪论课。考虑到大学生都有一定的自学能力，即表现为对具体问题的理解以及数学演绎能力，但从课程整体内容上把握实质问题的能力还较弱，因此，第一堂课的教学目的旨在把学生的注意力抓过来，免得课程一开头就使学生在没有任何思想准备的情况下盲目陷入到具体问题的思考之中。通过对一些教学内容，如“电力电子技术”课程及电力电子技术的地位与作用是什么，什么是电力电子技术，它的发展经历了哪些阶段，目前主要应用在哪些领域等具体教学内容的初步说明，使学生对电力电子技术有一个宏观意义上的了解。在进行课堂讲授时，要重点分析“电力电子技术”课程及电力电子技术的地位与作用；阐述电力电子技术与电子学、电气工程、控制理论三者的关系；并结合授课对象所学专业的特点及需要，介绍电力电子技术目前主要应用的领域。
2.教师的自我介绍
对于任何一门新开课，简短的自我介绍是师生间建立起相互了解的第一步。教师良好的精神风貌、对本学科知识孜孜以求的精神以及求学、工作、生活中面对困难、挫折的勇气都会深深地感染学生，使对未来还多少感到迷茫的他们多一份信心，少一些顾虑。因此，教师在进行自我介绍时，需注意以下几个方面：第一，内容应尽量贴近电气工程学科的发展或“电力电子技术”课程的学习。例如，笔者通过自己本科阶段学习自动化专业、硕士研究生阶段从事电机与电器专业、博士研究生阶段毕业于电力电子与电力传动专业的求学历程介绍，为后续分析“电力电子技术”课程及电力电子技术的地位与作用埋下伏笔。第二，用语准确、规范、生动，有着自己鲜明或独特的语言风格和表达特点。第三，要把自己的学科造诣、科研成就适度的介绍给学生，使学生对教师产生信任感和敬佩感。
3.电气工程学科的介绍
电气工程是研究电磁现象、规律及应用的学科，下设5个二级学科，分别为电机与电器、电力系统及其自动化、高电压与绝缘技术、电力电子与电力传动和电工理论与新技术。
作为现代科技领域中的核心学科之一，以及当今高新技术领域中不可或缺的关键学科，电气工程的教育和科研不仅在我国，而且在发达国家的大学中也一直占据着十分重要的地位。通过“电路原理”、“电路实验”、“模拟电子技术”、“数字电子技术”、“电子技术实验”、“自动控制原理”、“微机原理与接口技术”等基础必修课，认识实习、电子实习、金工实习等基础实践环节，“工程电磁场”、“电机学”、“电力电子技术”、“电气控制与PLC技术”、“电力系统稳态分析”、“电力系统暂态分析”、“发电厂的电气部分”、“电力系统继电保护”、“电力系统自动装置”、“高电压与绝缘技术”、“电力系统微机继电保护”等专业必修课，“单片机原理及应用”、“控制系统仿真”、“嵌入式系统及应用”、“自动化仪表与过程控制”、“虚拟仪器”、“电力工程概论”、“电能质量分析与控制”、“新能源发电技术”、“配电自动化”、“绝缘在线检测技术”、“电力系统过电压”、“电力系统调度运行与控制”、“电力系统市场营销”、“电力系统自动化”等专业选修课，“电子技术课程设计”、“高电压与绝缘技术课程设计”、“发电厂的电气部分课程设计”、“电力系统分析课程设计”、“电力系统继电保护课程设计”、“变电站微机监控实训”、“生产实习”、“毕业实习”、“毕业设计（论文）”等专业实践环节的学习和培训，培养有关电能生产、传输直至使用的全过程中，各种电气设备和系统的设计、制造、运行、测量和控制等方面的高层次科学研究、工程技术与管理专门人才和高等学校师资。
由于电气工程研究范围广泛，应用前景乐观，加上在人才培养模式上突出了宽口径、复合型，因此，该专业的毕业生在就业时呈现出“点多、面宽、适应性强”等特点。一般来说，从电气工程专业顺利毕业后能够在系统运行、自动控制、电力电子技术、信息处理、试验技术、研制开发、经济管理以及电子与计算机技术应用等领域担任重要工作，也能到各级发电厂、供电局、电网调度所、各类大中型企业从事电力设计、建设、调试、生产、运行、管理、市场运营、科技开发和技术培训等工作，或从事电气设备的维护、检修、安装和调试等方面的工作。
通过对电气工程学科的介绍，一方面让学生产生能有幸从事电气工程学习的自豪感，并形成正确的学习观，明确学习目的；另一方面也有助于引出“电力电子技术”课程及电力电子技术的地位与作用的学习内容。
4.“电力电子技术”学习方法的介绍
对于学生而言，他们最关心的是即将要开始学习的这门课程到底要学些什么，学完了以后有什么用，难不难学，该怎样学等，因此，教师在第一堂课上，应结合自己的学习经历和科研体会，向学生介绍“电力电子技术”的学习方法。例如，笔者通过介绍自己如何运用电力电子技术提高电能质量的科研经历，鼓励学生自己运用Matlab/Simulink搭建简单的变流电路拓扑，验证相位控制方式和PWM方式；鼓励学生使用Matlab/Simulink中自带的仿真模型；将适合学生自主学习和探究学习的网络资源介绍给他们，以期达到“授之渔”的目的。
四、掌握并运用好教学基本原则
首先，要建立一个指导思想，就是“教完全是为了学”，即明确教学效果和学生的收获才是“电力电子技术”教学研究的出发点和落脚点。
其次，应确立启发式教学的原则。所谓启发式教学是指在教学活动中学生对于知识的获得不是被动地由教师灌入而来的，而是在教师的启发、引导下，通过自己的思考、推理或联想而来的。这种教学方式保证了学生是教学活动的主体，教师是教学活动的主导，有利于发挥二者的积极性。那么，每一堂课怎样实施启发式教学呢？是不是在讲述一个问题时，只有向学生不断提问才算是启发式教学呢？其实不然。
在讲述一个问题时，只要教师抓住了问题的本质，或通过剖析提炼出某类问题的共性，并深刻地阐明了它，在解决问题的讲述中体现了解决此类问题的一般方法和特殊技巧，那么对学生就会有启发作用，因而也就属于启发式教学。[1]例如，在讲授基本斩波电路的相关内容时，笔者以Buck电路为例，对其小信号建模方法进行了介绍。由于电路拓扑简单（开关器件的通断只衍生出两个线性子电路拓扑），涵盖内容却丰富（涉及电路分析、偏微分运算、状态方程求解，传递函数与控制框图表示等），因此，一方面学生能够轻松掌握对于变流电路这类因含有开关器件而呈现出非线性的电路的建模方法，另一方面，也让学生明白了整个大学阶段所学的各门课程其实是相互关联的，共同服务于解决问题的需要。
最后，需强调师生互动，发挥教师“教”与学生“学”的积极性。师生之间的互动有两种表现形式：一种是显性的，一种是隐形的。前者有明显的身体动作方面的互动；后者则体现为思维上、眼神上的互动，尤其是思维上的互动。要想在课堂上与学生有思维上的互动，教师要努力做到让学生的脑子里始终带有问题，引导学生自己去发现解决问题的方法，使之有成就感，教师再适时地给予肯定，让学生的学习积极性高涨起来。
五、结束语
由于课程难，内容多，课时少，所以对于大学新进教师来说，上好“电力电子技术”并非易事。笔者从做好整体性备课工作、做好每次课的课前备课工作、重视第一课堂以及掌握并运用教学的基本原则4个方面谈了谈自己讲授《电力电子技术》的认识和体会。
参考文献：
[1]龚绍文.大学青年教师教学入门――大学施教学初步[M].北京：北京理工大学出版社，2006.
[2]王兆安，黄俊.电力电子技术[M].第4版.北京：机械工业出版社，2000.
关键词：小波变换，非整数次谐波，谐波检测
1 引言
近年来，随着电力电子技术的迅速发展，各种变频器、变流器、开关电源和电抗器等非线性设备的应用日益增多，产生了大量的高次谐波，造成电力系统电压、电流严重畸变，引发了一系列问题。
传统的快速傅氏变换以求和替代积分，以降低精度为代价来提取实时性，可以得出各次谐波的幅值相位。
瞬时无功功率理论自20世纪80年代提出后，突破了传统的平均值为基础的功率定义，具有较好的实时性，抗干扰能力强。
神经网络方法其特点是算法基于误差曲面上的梯度下降，权调数量与输入量一致，并保持与误差的负梯度方向一致，因此能保证网络的收敛性。
小波变换理论适合于对局部频域进行精确分析，它提供了一个自适应的可调采样窗口，具有更强的实时性。而且小波变换理论分析时频问题的良好特性使得它在检测非整数次谐波方面优于其他理论。本文采用连续小波变换分析系统中的整数次与非整数次谐波，并通过Matlab仿真得到了较好的分析结果，表明了小波变换具有检测电力系统中各种谐波的良好功能。
2 谐波检测原理
小波变换公式：。论文格式。
其中，为小波基函数，a为伸缩因子，为平移因子，x(t)为待分析信号。
由上式可知，小波变换实质上是信号x(t)与小波母函数的卷积，是对信号满足一定附加条件的滤波。而滤波的范围则是由参数α, 来决定，反映在小波母函数和小波因子的选择上。可见，小波变换是按频带而不是按频点的方式处理频域，因此信号频率的微小波动不会对处理产生很大影响，且不要求对信号进行整周期采样；其次，由小波变换的时间局部性可知，在信号局部发生波动时，它不会像傅立叶变换那样把影响扩散到整个频谱，而只改变当时一小段时间的频谱分布，这使其可以跟踪时变信号和暂态信号。
由于小波变换具有良好的时频局部化特征，使得小波变换应用于电力系统的谐波检测有着很好的理论基础，可以根据不同尺度的小波变换系数的幅值来测量谐波的频率。由连续小波变换公式可见，信号的连续小波变换相当于信号通过有限长的带通滤波器不同的尺度因子α决定带通滤波器的带通特性。如果能够使不同频率的谐波位于不同的频带中，就能够把包括整数次非整数次的不同频率的谐波分离出来。因此，利用小波变换可以实现整数次和非整数次的谐波含量的测量。
本文中采用Daubechies小波对函数进行小波变换。论文格式。一般将其简写为dbN，N是小波的阶数。dbN没有明确的表达式（除了N=1外），但转换函数h的平方模是很明确的。
令，其中为二项式的系数，则有：
式中，。
3 仿真结果分析
对本文提出的检测方法进行数字仿真，其中3.1是对于含有基波、2、3.4次谐波检测信号的仿真，3.2是对含噪的的谐波信号检测的仿真。论文格式。
3.1 含有基波、2、3.4次谐波检测信号的仿真
由于非线性元件和电力电子器件的广泛应用，使电力系统中存在着大量的整数次与非整数次谐波。采样一个周期，而系统中分别有基波、2、3.4次谐波时，采用db3小波对信号进行5层分解。
图1 线形组合后的信号
图2 小波分解后各层的逼近信号
图3 小波分解后各层的细节信号
当信号中含有基波、2次、3.4次谐波时，其线形组合后的信号如图1所示，对组合信号进行5层db3分解后的逼近信号如图2所示，细节信号如图3所示。从图2可以看出，逼近信号a1显示了3.4次谐波，逼近信号a2显示了基波，二次谐波则出现在细节信号d2中。由此可知，对于常规傅立叶变换不能检测非整数次谐波的问题，可以利用小波变换分析系统中存在的非整次谐波。通过分析小波变换对谐波检测的特点，选用了db3小波变换并分析了含有非整次谐波的系统，证明了小波变换对于解决含有非整次谐波的检测和分析具有良好的特性。
3.2对含噪的谐波信号的仿真
在电网电压中，由于各种现代电力电子设备的干扰，不但存在谐波信号，而且有着广泛的噪声信号。采样一个周期，而系统中分别含有3.7次谐波和噪声信号时，采用db3小波对信号进行5层分解。
图4 含噪声信号线形组合后的信号
图5 含噪声信号小波分解后各层的逼近信号
图6 含噪声信号小波分解后各层的细节信号
当信号中含有3.7次谐波和噪声信号时，其线形组合后的信号如图4所示，对组合信号进行5层db3分解后的逼近信号如图5所示，细节信号如图6所示。从图6可以看出，3.7次谐波体现在逼近信号部分，而白噪声体现在细节信号部分。由此可知，小波变换不但具有良好的非整次谐波的检测能力还具有良好的噪声分辨能力。
4 结论
小波变换是针对快速傅立叶变换在分析非稳态信号方面的局限性形成和发展起来的一种十分有效的时频分析工具，它克服了快速傅立叶变换的缺点，采用不同尺度的分析方法，能在信号的不同部位得到最佳的时域分辨率和频域分辨率，为非稳态信号的分析提供了一条新的途径，通过本文的仿真可知，它对于含有整数次、非整数次谐波和含噪谐波的检测有着很大的优越性。
参考文献
1 石国萍、田立军. 基于小波变换的统一电能质量控制器检测方法研究. 2004，16（1）：34-37
2 林易群等. 基于小波多孔算法的暂态电能质量检测方法. 中国电力，2002，35（10）：54-57
3 张庆超. 基于小波神经网络的输电线路故障检测. 天津大学学报，2003，36（6）：710-713
4 薛蕙、杨仁刚. 利用Morlet连续小波实现非整次谐波检测. 电网技术，2002，26（12）：41-44
5 欧阳森. 基于小波原理的电能质量检测数据实时压缩方法. 电网技术，2003，27（2）：37-39
论文摘要：本文对灵活交流输电技术进行了综述，对灵活交流输电系统中主要的几种控制器进行了介绍，重点介绍了相间功率控制器技术的国内外研究现状。
引言
灵活交流输电(FACTS)技术是现代电力电子技术与传统的潮流控制相结合的产物。它采用可靠性高的大功率可控硅元件代替机械式高压开关，使电力系统中影响潮流分布的三个主要电气参数(电压、线路阻抗及功率角)可按照系统的需要迅速调整，以期实现输送功率的合理分配，电压的合理控制，降低功率损耗和发电成本，大幅度提高系统稳定性，可靠性。此项技术是实现电力系统安全经济、综合控制的重要手段。
FACTS技术一经提出立即受到各国电力工作者的高度重视，国内外一些权威人士已经将灵活交流输电、综合自动化和EMS技术一起预测将其确定为“未来输电系统新时代的三项支撑技术”。美国、日本等发达国家，以及我国都投入了大量的人力和物力对此进行开发研究，很多装置已经投入了实际运行，在电力系统中发挥着重要的作用。
FACTS中的控制器
1、静止无功补偿器SVC
静止无功补偿器的典型代表是晶闸管投切的电容器(TSC)，和晶闸管控制的电抗器(TCR)。实际应用中，将TCR与并联电容器配合使用，根据投切电容器的元件不同，可分为TCR与固定电容器配合使用的静止无功补偿器，和TCR与断路器投切电容器配合使用的补偿器，以及TCR与TSC配合使用的无功补偿器。这些组合而成的SVC的重要特性是它能连续调节补偿装置的无功功率，进行动态补偿，使补偿点的电压接近维持不变，但SVC只能补偿系统的电压，其无功输出与补偿点节点电压的平方成正比，当电压降低时其补偿作用会减弱。SVC的主要作用是电压控制，采用适当的控制方式后，SVC也可以有阻尼系统功率振荡和增加稳定性等作用。目前，SVC技术已经比较成熟，国外从60年代就已经开始应用SVC，七十年代末开始用于输电系统的电压控制，经过几十年的发展，不仅将静止无功补偿器，用于输电系统的电压控制，也用于配电系统的补偿和控制，还可用于电力终端用户的无功补偿一电压控制。
2、静止同步补偿器STATCOM
静止同步补偿器也可以称为ASVG——有源静止无功发生器。它的基本原理是将自换相桥式电路直接或者通过电抗器并联到电网上，适当调节桥式电路交流侧输出电压的幅值和相位，就可以使该电路吸收或发出满足要求的无功电流，实现动态无功补偿。ASVG根据直流侧采用的电容和电感两种不同的储能元件，可以分为电压型和电流型。它可以通过控制其容性或感性电流，与系统交换无功，在任何系统电压的情况下，都能输出额定的无功功率，与SVC相比，在系统故障的情况下静止同步补偿器维持系统电压，提高系统暂态稳定性和抑制系统振荡的作用较明显；近二十几年，静止同步补偿器受到了国内外专家学者的普遍重视，日本从1980年研制出第一台20Mvar的强迫自换相的桥式ASVG，1991年又投入了一台±80Mvar的ASVG成功地运行在154kV的输电线路上，而美国于1995年投入了一台±100Mvar的ASVG。我国清华大学和河南电力局共同研制成功了一台±20Mvar的静止无功补偿器，并于1999年在河南洛阳朝阳变电所投入运行。
3、并联蓄能系统
并联蓄能装置包括蓄电池蓄能系统(BESS)和超导磁能存储器(SMES)等，是采用并联式电压源换流器的能量存储系统，其换流器可通过快速调节向交流系统供给或吸收电能。将SMES用于两机系统的频率控制，可以有效地抑制两系统之间的频率偏移。也可将SMES与静止移相器相结合用于互联系统负荷频率控制。但这种超导储能装置不但技术要求高，而且在目前的条件下投资费用比较昂贵，大量投入系统运行还存在一定的困难。
4、晶闸管控制的串联电容器TCSC
晶闸管控制的串联电容器的模块主要由串联电容和含有电抗、晶闸管开关的并联回路组成，通过可控硅控制可以灵活、连续地改变补偿容量，达到快速响应的效果。TCSC在改善电力系统性能方面有很多优点，将TCSC用于高压输电系统，可发挥现有系统的潜力，提高功率传输极限，灵活地调节系统潮流，增加系统阻尼作用，是保证超高压电网安全稳定运行的重要措施。
TCSC与其它FACTS装置相比，潮流控制功能比较简单，受到了GE、ABB和Siemens等大公司的关注和重视。在美国有三处已经安装了TCSC，并且运行良好，瑞典、巴西等国家也相继将TCSC投入实际运行。我国在伊敏电厂至齐齐哈尔地区的冯屯变电站的双回输电线上采用串联补偿技术。
5、静止同步串联补偿器SSSC
静止同步串联补偿器是以DC/AC逆变器为基本结构，它的基本原理是向线路注入一个与电压相差90的可控电压，以快速控制线路的有效阻抗、从而进行有效地系统控制。它在系统中的作用有些类似于TCSC，但是，它控制潮流的能力远大于单方向减少线路阻抗功能的TCSC控制器，并且谐波含量小。
6、晶闸管控制的移相变压器TCPST
晶闸管控制的移相变压器是利用可控硅开关控制移相角度从而改变线路两侧的移相角来控制潮流的大小或方向。移相器的发展比较早，早在三十年代第一台移相器已经在美国投入运行，随着电力电子技术的发展，70年代开始各国电力专家将晶闸管与移相器相结合开始进行晶闸管控制的移相器TCPST的研究。经研究表明TCPST具有提高联络线传输潮流，抑制小干扰，提高系统稳定性，阻尼功率振荡，母线电压控制，规约联络线潮流等功能，晶闸管控制的移相器的控制速度快，相角阶梯可以很小，甚至达到无级调节，但晶闸管控制的移相器有一个缺点，它本身需要消耗无功功率，运行中一般需要与无功补偿装置联合使用，并且谐波的含量较高，因此对电能质量有一定的影响。
7、可转换式静止补偿器CSC
可转换式静止补偿器是近两年推出的FACTS控制器的一种新产品，它实际上是将基于同步变流器的串并联补偿器技术，通过在结构上实现柔性化，使其可以更加灵活地应对不断变化的电力系统要求。CSC是由2台电压源换流器、一个与输电线并联的变压器和2个串联的变压器组成。通过开关的转换实现补偿器的不同运行工作状态，根据控制目标的不同，CSC可以提供静止同步无功补偿器，静止同步串联无功补偿器、统一潮流控制器和线间潮流控制器4种基本控制方式。
8、统一潮流控制器UPFC
UPFC的概念是由美国西屋科技中心的L.Gyugyi于1992年首次推出的，统一潮流控制器是一种从原有潮流控制装置的基础上发展而来的新型潮流控制装置，它由一个并联的换流器和一个串联的换流器通过公共侧的电容耦合而成，仅仅通过控制量的变化就可以分别实现并联补偿、串联补偿或移相器的功能，也可以将三者的功能结合使用。通过不同控制策略的设计，UPFC不但可以用于控制母线电压。线路潮流、提高系统动态和暂态稳定性，抑制系统振荡，而且可以快速地转换工作状态以适应系统的紧急状态的需要。它被认为是FACTS家族中最有代表性、功能最强大和技术最复杂的成员。
（1）传统的教学方式。目前，传统的教学模式往往是大班教学模式，其缺点：第一，针对性较差，教师的教学内容的选择、教学方法的确定以及难度的把握不可能照顾到所有的学生。其次，互动性会受到限制，导致在学习过程中遇到的问题不能及时的解决，也导致学生个性特长展示的限制。再次，预习-听讲-练习-复习-考试的学习模式，在长期的强化后使学生逐步养成了过于依赖教师的被动学习习惯，不利于学生主动学习、善于思辨以及想象能力的培养，创新思维能力很难得到锻炼和提高。
（2）新课程新知识的更新较快。电气信息类专业，电子技术、自动化技术和计算机信息技术相互促进、相互渗透、共同发展，现代电子技术的发展为计算机技术的发展提供了物质基础，计算机技术的发展又为电子技术的发展提供了前进的动力。伴随而来，出现了各种新技术和新知识。
（3）实践能力锻炼的欠缺。目前，很大部分的高校学生惰性比较严重，缺乏主动和积极思考的习惯，参加的实践活动只限于课程的实验和开设的实践环节。这只是一种相对比较被动的实践，这对于创新能力的培养和锻炼远远不够。
2我院学生实践和创新能力的培养体系
在我学院的电气工程及其自动化本科专业教学计划中，电子设计能力作为教学培养的核心能力和特色能力予以突出。
（1）课程培养体系。课程培养体系以单片机课程作为核心课程，电路原理、数电、模电、电力电子技术和传感器技术作为基础课程，智能仪器仪表、嵌入式系统作为提高课程形成了电子设计能力的理论培养体系。按照电子设计能力培养的要求，按基础、应用、实用和综合的方式整合相关知识的课程，每个学习情境也引用具体的产品项目，每个项目都要求从产品的技术要求出发，按照技术资料查阅、熟悉器件性能、确定硬件电路设计方案、编制器件清单、制作硬件电路、程序设计、软硬件调试、器件及模块电路性能测试、性能指标测试等步骤实施。教学内容的选取充分体现了学生综合能力培养的要求，为学生可持续发展奠定良好的基础。
（2）实践教学体系。实践教学体系按基础层、应用提高层、综合设计开发层和科技创新层逐次提高的方式来设计实践训练环节，从最基本的电路板设计到最小系统设计，再到控制系统的设计，从简到难分布在第四到第六学期构成实践培养体系。该体系注重“厚实基础，自主学习，提高能力，不断创新”。根据实践环节的特点，在每一个层的训练过程中，以制作真实产品为任务；在训练方法上采取普适性通用工作过程六步法，即从咨讯、决策、计划，到实施、检查、评估的步骤，积极引导学生自主学习，并将所学知识和技能应用于实践，形成“企业式”的训练情境。我院“电子产品设计及制造工程训练中心”，如图2所示，是一个面向电气、通信、计算机、机电类专业，以学生电子设计专项技能、嵌入式系统应用开发能力、电子产品设计制造工程能力的培养为目标的校内工程训练中心。其功能定位密切针对我省电子信息装备制造业所急需的人才培养，具有鲜明的应用性、工程性特征。中心的实践教学体系由课程实验、专项技能实训、工程综合训练等三大模块构成，教学、科研和服务功能有机融合，以构建系统的电子基础工艺、嵌入式系统应用为主要方向的电子产品设计、制造及检测的产学研基地为核心建设目标。该工程训练中心建成后，将对我校电气、通信、计算机、机电类专业完善实践教学体系，提高实践教学效果，强化学生电子设计专项核心能力，培育具有地方特征的专业特色发挥重要作用，有利于进一步推动相关专业内涵建设工作的深化。
（3）第二课堂的学习。我院目前主要有电子爱好者协会和计算机爱好者协会的第二课堂的建设。通过协会，从大一新生开始就吸收成员，从最初的兴趣培养，到后面的能力培养。相对应的学院开设有对应开放实验室和提供相关仪器仪表供学生课余时间使用，过程中有指导教师参与解答学生的问题和困难。目前，我院建设有四级科研训练体系，如图3所示，学生通过学习可以参加各类竞赛和主持或参与申报各类的科研训练项目。目前也取得了较好的成绩和效果。
（4）实践考核体系。我院加大考核方式方法与考核主体的改革力度，变传统考核方式为多元化考核评价方式，重视职业技能的考核，注重职业能力的培养。采用笔试、口试、操作、论文、制作作品等多样考核方式，采用校内老师、现场专家、学生考核评价相结合，或是学校、企业与社会考核评价相结合等多种评价方式，各种评价主体有明确合理的比例分配。第一课堂考核与第二课堂比赛相结合，校内老师评价与企业、社会评价相结合，学生之间自评、互评相结合的考核评价模式，既培养了学生使用现代信息技术的能力，也锻炼了学生的表达能力和团队合作精神。
3结语
论文关键词：电力系统；配网自动化；通信技术
一、配网自动化的发展历程
我国配电自动化的发展大致经历了三个阶段，第一个阶段是自动化阶段，它的主要原理是不同的自动化开关设备相互支持；第二个阶段是计算机阶段，它主要基于计算机大规模云计算处理相关的配网问题；第三个阶段是使用现代控制理论支持的现代自动化阶段。
在配网自动化的第一个阶段里，主要的思路是当系统发生故障时，通过断路器等二次继保设备之间的相互配合，快速切除故障，不需要计算机介入进行实时控制，在这一阶段里使用的设备主要是二次物理设备。但是，在这一阶段里，受电源和继保装置的影响，自动化程度非常低。在这一阶段，当在系统正常运行时，不能实时侦测系统的运行状态，仅当系统发生故障时，二次设备才能发挥作用；当系统的运行方式发生变化后，需要工作人员重新到现场进行整定计算；恢复事故区域供电时，不能自动采取最优化措施；在事故恢复阶段，需采用多次重合闸，以保证系统的正常运行，但是，这种方法对系统设备的损伤很大。目前，这些设备在我国大部分地区仍在使用。
基于大规模计算机云计算的配网自动化技术是发展的第二阶段，在这一阶段里，对电力通信的要求较高，主要运用了现代通信技术、计算机技术和电力电子技术，在配电网正常运行时也能监视电网运行状况，真正意义上实现了遥信、遥测、遥控、遥调功能。在故障时，能够通过监控设备及时发现非正常状态，并由调度员通过遥控远方设备，隔离故障区域和恢复健全区域供电。
具有自动控制功能的现代配电自动化阶段，是进入配电自动化发展的第三阶段，计算机技术得到更好的应用，实现了配电网自动控制功能。集成了配电网SCADA系统、配电地理信息系统、馈线自动化、变电站自动化、需求侧管理、调度员仿真调度、故障呼叫服务系统和工作管理等一体化的综合自动化系统，初步实现了馈线分段开关遥控、电容器组调节控制、用户负荷控制和远方自动抄表等功能。
面对世界电力积极开展智能电网研究的新动向，借鉴欧美等国家和地区的先进经验和技术理论，国家电网公司结合我国国情和能源供应，用电服务的新需求，于特高压输电国际会议上正式提出了立足自主创新，建设以特高压为骨干网架，各级电网协调发展，以信息化、自动化、互动化为特征的坚强配电网的发展目标，从而拉开了我国配电网研究和建设实施的序幕。
二、配网自动化技术存在的问题
1.功能设计单一
提高供电可靠率，是配电网自动化功能设计的传统思路。但电力可靠性中心简报数据表明，现阶段影响供电可靠性的主要是例行检测时配电网停电，这一阶段停电时间远大于由于配电网故障导致的停电。不断提高配网管理水平，大大减少例行检测的停电时间和次数，是发展配电网自动化技术的一个重要方面。
2.出现在配电网里的孤岛情况
在现阶段，不同的电力企业里，资源的种类多，各种资源难以整合到一起。部门内部信息共享能力差，企业部门之间的信息更是难以交流，这进一步导致了配电网管理出现紊乱，分析数据局部冗余。这种现象的出现，使得系统难以经济、安全运行。
3.新设备的出现对系统影响较大
在设备资产管理中缺乏整体考虑和长远考虑，盲目追求最新的设备，不注重系统整体运行情况，造成新老设备难以整合到一起，从而无法达到整体最优的效果。
4.在结构设计里不能统一设计
在配电系统实际运行时，往往出现主控方与受控方的信息不相关，网络传输能力不够，一次设备过老，导致新老设备不匹配。特别是将先进的二次设备和老旧的一次设备整合到一起，造成系统无法正常运行，严重影响配网自动化功能的实现和管理的优化。
5.管理体制中出现的弊端
配电自动化技术主要覆盖生产、营销两大专业，传统管理方式单纯强调垂直专业管理，而没有条块结合分工协作的保证措施。同时，在功能设计过程中，还存在重系统、轻客户管理，重形式轻实效的思维定式，导致技术缺失和管理漏洞，使得配电自动化技术无法满足现代电力系统的要求。
6.当前与长远的衔接问题
配电自动化技术涉及面广，投资额大，既要考虑企业未来发展需要，又要着眼于现有系统的充分利用，因此，电力企业应从技术，管理上采取措施，为配电自动化系统扩容及其功能完善做好准备。在实际生产中，应该开发和利用可扩展的管理系统模块和功能扩展性强的先进设备；而在管理过程中，更要摈弃传统的只注重当前利益而忽视长远利益的做法，应提倡资产全寿命周期管理的理念，解决当前和长远利益权衡问题。
三、配网自动化技术未来的发展趋势
随着科技的发展，配电网自动化展现出配电系统的智能化、自动化，信息化和互动化的新特征。配电自动化技术的未来发展趋势体现在以下七个方面。
1.配网自动化的综合型受控端
新型综合受控端基于高速SCADA系统，可以实现电网信息的快速采集和信号的综合处理，并且大大减少了受控端的数量，从而使系统的规模得到简化。这种受控端不仅具有以往终端所具有的功能，还可以实时监测系统的潮流分布、电压情况、系统是否产生震荡、频率是否满足要求等，将这些信息传递给主控方，供进一步分析使用。同时，这些受控端之间还可以进行相互通信，进一步提高数据的精确程度。
2.配电线路载波通信技术和基于因特网的IP通信技术
通信系统一直是配电网自动化的难点之一。在10kV及以下的配电系统里，由于受控端数目多，对通信的要求也显著提高。因此，如果要实现系统潮流实时监测、频率控制等需求，稳定的大容量的高速载波通信系统是必备的。该系统不仅可以满足上述需求，还可以为客户提供更多的生活服务，如电力线上网等。另外，光纤通信具有容量大、可靠性高、传输速率高等优点，已成为主流通信系统的首选。随着成本的降低，采用光纤通信作为配电系统自动化的主干通信网已得到普遍共识。随着通信技术的进步，基于城市光纤网的IP通信技术充分利用了光纤通信技术抗干扰能力强、误码率低、传递快速和IP通信方式的通用兼容性接口等优越性，可望成为智能配电网自动化系统的前沿通信技术。
3.定制电力技术
定制电力技术是柔性配电系统的实际应用，它将智能电网技术、柔性送电技术、云计算技术等高科技技术用于中低压配电网，用以消除谐波，防止电压闪变，保证各相对称，提高供电可靠性和经济性。主要由电压稳定器、快速无功补偿器、频率检测器、高速断路器等设备组成。当系统出现突然增大负荷或者瞬间丢失大负荷时，该技术可以瞬间发现系统的变化，并满足极限情况下系统的稳定，该技术应用于配网自动化中，可以实现系统实时优化，满足高层次用户的需求。
4.新型FA系统
新型的FA系统主要的思路是实现分布式电源，即根据不同的负荷就地提供合适的电源，减小线路传输的损耗，提高能量利用率。根据国家电网制订的未来发展方案，未来我国将把输配电系统分离，并在用户端设立电网提供者的信息，用户可以根据实时电价选择供电方。新型FA系统应用于配网自动化中也存在许多困难，主要有：分布式电源位置不确定，配网的运行方式多变，从而导致二次设备难以满足要求。
5.配电系统的集中化管理
在以往的配网系统中，用户是分散的，系统被迫分离为多岛，多岛之间功能相似，但系统难以交流，通道不可共享。集中化管理的配电系统，可以利用先进的通信网络将配电网控制中心与系统多岛连接在一起。比如，将SCADA系统与配网控制中心通过接口连接起来，形成一个多级系统。实现该系统的应用，最好的方法是最大限度利用用户原有的软硬件资源，保护用户的投资，实现实用化管理和多厂家产品共享的原则。
6.优化的系统配电网运行
随着社会的发展和电力企业体制改革的推进，国家电网也逐渐以经济效益作为一个阶段性目标。这要求供电企业要不断分析电网的运行状态，提出最优潮流的方案，即按照状态估计、潮流计算、最优潮流控制来对系统进行优化，在保证可靠性的同时提高系统的经济性。配网要在运行中提高经济效益，还应当优化系统的网络结构，尽量保证二次设备“不误动，不据动”，防止因系统突发事件导致巨大的经济损失。
