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电气工程及其自动化——《电力电子技术》:从“拓扑推导”到“电源工程实战”
时间:2026-06-20

《电力电子技术》是电气工程及其自动化专业的核心课程,涉及各种变换器拓扑、调制策略和闭环控制。传统教学偏重拓扑推导和波形分析,学生虽能画电路、算参数,却对实际电源设计中发热、EMI、保护等问题知之甚少。以学生为中心的改革,将课程改造为“电源设计实战营”,让学生亲手设计、焊接、调试一个完整的开关电源,从“板级”认知走向“系统级”掌握。

改革以“设计一个24V/5A的离线反激式开关电源”为全员基准项目,同时允许有能力的学生挑战PFC、LLC等进阶拓扑。项目分解为:电路拓扑选择→变压器设计→控制电路设计→PCB绘制与焊接→调试与测试→优化迭代。每个阶段对应课程的理论模块,学生主动学习相应内容以推进项目,教师理论讲授穿插在关键节点。

教学采用“设计指导+疑难会诊”模式。每两周进行一次“进度评审”,教师检查设计图纸和计算过程,指出潜在问题。课堂理论讲授大幅压缩,改为“微课+在线测验”,学生课前完成。实验环节改为“开放实验室”,学生可随时前来调试,教师和研究生助教轮流值班,解决实际问题。

评价体系完全围绕电源成品质量展开。成绩由“设计计算书(30%)+PCB板级功能测试(30%,包括效率、纹波、负载调整率)+故障分析报告(20%)+终期答辩(20%)”构成。测试环节设置“极限条件”(如过载、过温),考察电源的保护功能。鼓励学生优化效率,效率高于85%额外加分。

改革后,学生不仅掌握了拓扑原理,更理解了散热布局、PCB走线、磁芯选择等工程艺术。许多学生的电源作品可带载运行,部分优秀设计被企业收藏。学生感慨:“原来真实的电力电子不是教科书上的理想波形,而是充满噪声和热量的。”以学生为中心的《电力电子技术》,让功率变换从“纸上拓扑”变为“手中温度”,电气工程师的实战素养显著提升。