【正文】 電力電子實(shí)驗(yàn)室和可再生能源作為未來(lái)經(jīng)濟(jì)和社會(huì)獲得可持續(xù)發(fā)展的解決方案和基于波多黎各國(guó)家實(shí)際需要的重要影響的散布推廣。這項(xiàng)正在進(jìn)行的工作主要集中在兩個(gè)方面：1）電力電子本科生課程實(shí)驗(yàn)室的實(shí)踐操作的集成以及可再生能源的應(yīng)用。2）本科生關(guān)于選定對(duì)于可再生能源在一個(gè)真實(shí)地理區(qū)域（例如我們的情況波多黎各）的應(yīng)用的電力電子拓?fù)涞难芯拷?jīng)驗(yàn)。最后，作為我們這篇論文的一個(gè)目的，我們希望可以使其他學(xué)術(shù)機(jī)構(gòu)注意到對(duì)于一個(gè)電力工程的教學(xué)大綱，增加包括電力電子學(xué)、可再生能源、和實(shí)驗(yàn)教學(xué)的課程對(duì)于他們國(guó)家益處的重要性以及必須性。關(guān)鍵詞：教學(xué)工藝、實(shí)驗(yàn)室、電力電子學(xué)、太陽(yáng)能、熱能引 言當(dāng)今世界范圍內(nèi)市場(chǎng)的變化給我們的日常生活帶來(lái)了巨大的影響。油價(jià)每天都在漲，但存儲(chǔ)量每天都在下降。同時(shí)，人口統(tǒng)計(jì)的變化會(huì)影響電力設(shè)施的可行性，并最終影響到工業(yè)在經(jīng)濟(jì)上的未來(lái)。而且，二氧化碳排放量的減少為電力設(shè)備的生產(chǎn)提供了幫助。這就是為什么那么多國(guó)家希望集合可再生能源作為他們用持續(xù)發(fā)展方式發(fā)電的作為他們國(guó)家政策的一部分。但是，任何改變電力基本設(shè)備的計(jì)劃和它的國(guó)家政策都需要有著傳統(tǒng)電力系統(tǒng)、電力電子拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)和可行性的可再生能源方面專業(yè)知識(shí)的熟練勞動(dòng)工人。對(duì)于任何國(guó)家來(lái)說(shuō)，他們的專業(yè)機(jī)構(gòu)對(duì)于使這個(gè)國(guó)家具有良好專業(yè)知識(shí)的熟練勞動(dòng)工人都扮演著十分重要的角色。這就是對(duì)于現(xiàn)在普通的學(xué)生（潛在的雇員）只學(xué)理論課程并不夠的原因；同時(shí)，一些實(shí)踐操作的實(shí)驗(yàn)也是必須的！為了達(dá)到這個(gè)目的，作者做的工作是把一些實(shí)際操作實(shí)驗(yàn)的一體化策略加入，以吸引和培養(yǎng)合適的電力電子、可再生能源和本科研究領(lǐng)域的ECE學(xué)生。為什么實(shí)際操作實(shí)驗(yàn)如此重要？我們都知道好的實(shí)驗(yàn)室實(shí)驗(yàn)增加了學(xué)生在這一領(lǐng)域的興趣，因?yàn)閷⒗碚撆c實(shí)踐向結(jié)合，并且促使學(xué)生主動(dòng)的學(xué)習(xí)的一個(gè)過(guò)程。一個(gè)引人關(guān)注的政策已經(jīng)被波多黎各的馬亞圭斯校區(qū)ECE學(xué)院推行出來(lái)以得到可再生能源和其相關(guān)領(lǐng)域的優(yōu)良技術(shù)生產(chǎn)力，特別是他們利用了由愛德華多奧爾蒂斯博士領(lǐng)導(dǎo)的技術(shù)和教育先進(jìn)性的數(shù)學(xué)建模和可再生能源的控制。理論課程實(shí)驗(yàn)的一體化特別是電力電子和可再生資源的應(yīng)用已經(jīng)變成了Minds2CREATE研究團(tuán)隊(duì)的聚焦點(diǎn)。這項(xiàng)策略的基本目標(biāo)是為國(guó)家或者一個(gè)區(qū)域準(zhǔn)備出足夠的最好的工程勞動(dòng)者來(lái)滿足需要，而又不會(huì)犧牲未來(lái)的可持續(xù)發(fā)展。目前的實(shí)踐課程有可以達(dá)到100名電力電子基礎(chǔ)本科課程的學(xué)生，除去做研究的學(xué)生外其中有60名學(xué)習(xí)先行課程的本科生的潛力。這個(gè)實(shí)驗(yàn)在深刻影響到了大量的電力電子學(xué)生，每年有大約100名馬亞圭斯大學(xué)電力電子相關(guān)專業(yè)的學(xué)生。在馬亞圭斯大學(xué)，Minds2CREATE研究團(tuán)隊(duì)已經(jīng)開始讓電力電子和可再生能源專業(yè)的學(xué)生準(zhǔn)備基于波多黎各地理情況的電力系統(tǒng)應(yīng)用。為了獲得理論知識(shí)，對(duì)這個(gè)領(lǐng)域感興趣的ECE學(xué)生需要學(xué)習(xí)一系列的關(guān)于可再生能源和電力電子的課程。圖1描述了對(duì)應(yīng)一下等級(jí)的ECE課程。每一門課程都是由電力電子和其在可再生能源方面的應(yīng)用的易于理解的基礎(chǔ)知識(shí)設(shè)計(jì)而成。實(shí)際動(dòng)手課程的教育活動(dòng)為了開創(chuàng)和波多黎各現(xiàn)實(shí)情況合適的課程，只是建立電力電子和可再生能源相關(guān)課程并不是足夠的！圖1 PELS的本科生可再生能源課程的選擇 圖2 質(zhì)子交換膜燃料電池的電特性與控制這就是這些課程的動(dòng)手操作是吸引新學(xué)生和增強(qiáng)他們?cè)谶@方面展開工程研究的基礎(chǔ)的原因。從長(zhǎng)遠(yuǎn)上考慮，這些措施都是推進(jìn)研究生教育的基礎(chǔ)。實(shí)際動(dòng)手的教學(xué)活動(dòng)與其它的教學(xué)活動(dòng)，如理論教學(xué)、仿真教學(xué)、工程中的一些實(shí)際問題相結(jié)合。一個(gè)學(xué)生的實(shí)際動(dòng)手實(shí)驗(yàn)如下描述：1）質(zhì)子交換膜燃料電池的電力特征在這個(gè)實(shí)驗(yàn)當(dāng)中，學(xué)生會(huì)使用低功耗的質(zhì)子交換膜燃料電池連接一個(gè)斬波器和一個(gè)可變電阻負(fù)載。學(xué)生們需要學(xué)會(huì)如何使用質(zhì)子交換膜燃料電池、實(shí)際斬波器必要的部件、利用燃料電池模擬和建立控制功率和電流的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)。2）光伏組件的最大功率跟蹤點(diǎn)的數(shù)學(xué)建模這個(gè)實(shí)驗(yàn)需要最優(yōu)控制和PVM利用非線性原件模擬的特征的概念知識(shí)。在這項(xiàng)工作中，學(xué)生要學(xué)會(huì)如何閱讀光伏的數(shù)據(jù)表，并且利用這些數(shù)據(jù)來(lái)描述出該太陽(yáng)能電池板的特征。之后，我們利用之前我們開發(fā)出的一款軟件來(lái)比較理論值與PVM實(shí)驗(yàn)得出的值相比較。最后，學(xué)生把PVM與升壓斬波器相連接來(lái)得到PVM的最大功率。3）Z源逆變器的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)與設(shè)計(jì)為了實(shí)現(xiàn)這個(gè)實(shí)驗(yàn)，學(xué)生需要了解例如三相系統(tǒng)、脈沖寬度調(diào)制、Z源、逆變器等概念。學(xué)生要用PSIM、SABER、Matlab等軟件來(lái)設(shè)計(jì)這個(gè)逆變器。在電力電子實(shí)驗(yàn)室中，學(xué)生創(chuàng)建模型，這項(xiàng)工作包括選擇拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，散熱器，選擇IGBT和變壓器/感應(yīng)器的構(gòu)建工作。這些學(xué)生和波多黎各的預(yù)期未來(lái)預(yù)計(jì)當(dāng)在這些學(xué)生將要結(jié)束學(xué)業(yè)生涯之時(shí)，他們將會(huì)在電力電子應(yīng)用于可再生能源的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，有關(guān)波多黎各地形的可再生能源的特征的知識(shí)，熟悉與能源有關(guān)的國(guó)家政策和有關(guān)機(jī)構(gòu)的對(duì)于社會(huì)和經(jīng)濟(jì)的一些激勵(lì)波多黎各大學(xué)生的規(guī)程有著廣泛的了解。學(xué)習(xí)不同形式的可再生能源的優(yōu)點(diǎn)在波多黎各熱帶氣候中是非常突出的，因?yàn)闅夂蛑杏猩降貐^(qū)域的不停的風(fēng)能，一年四季的日照的情況，這些都只在單一的地方出現(xiàn)。最后，波多黎各在加勒比海的良好的地理位置、關(guān)于新能源的新技術(shù)的積極研究、工程教育的良好環(huán)境以及島上有可能成為未來(lái)企業(yè)家的學(xué)生對(duì)于商業(yè)機(jī)會(huì)的興趣，使這項(xiàng)計(jì)劃被成功的執(zhí)行。項(xiàng)目進(jìn)展?fàn)顩r研究小組成功的利用在各種期刊和會(huì)議中的5份出版物使他們的工作得以散布開來(lái)。去年，已經(jīng)有十二名本科生著手參與實(shí)際操作實(shí)驗(yàn)的研究。目前，我們正在集合各種與可再生能源相關(guān)工程方面的代表來(lái)鑒定具體的勞動(dòng)技能水平。特別地，我們正在籌備召集一個(gè)咨詢委員會(huì)來(lái)精煉和執(zhí)行波多黎各國(guó)內(nèi)工業(yè)和學(xué)術(shù)之間更為廣泛的合作。這個(gè)委員會(huì)將會(huì)為這方面相關(guān)的組織提供建議、創(chuàng)新能力、籌資的資源以及至關(guān)重要的伙伴。感謝作者感謝馬亞圭斯大學(xué)Minds2CREAT研究小組的數(shù)學(xué)建模和可再生資源控制相關(guān)人員的貢獻(xiàn)。5