电力电子技术仿真平台设计
发布时间：2021-04-17 15:50
为了提升电力电子技术课程教学效果,基于Matlab/Simulink平台设计开发了一套应用于教学与实验的仿真平台.该平台采用模块化设计,可便捷地修改电路拓扑、负载类型、控制方法及器件参数等工况.仿真平台不仅可以直观地演示不同的电力电子电路功能,而且可以展示电路负载、主电路拓扑、控制方法、器件参数对电路输出波形的影响.仿真平台将复杂的知识点进行直观化演示,可使学生更清晰地理解与掌握相关内容,有助于提升教学质量,有利于培养学生分析问题的能力.
【文章来源】：湖州师范学院学报. 2018,40(10)
【文章页数】：6 页
【部分图文】：
仿真平台总体框图
１ 仿真平台设计１．１ 仿真平台总体框架仿真平台中的内容是基于电力电子技术课程内容进行的设计，主要包括：电力电子器件功能与特性分析、电力电子电路模块功能与特性分析、参数设计、结果显示．仿真平台的总体框架如图１所示．电力电子器件功能与特性分析主要是分析不同电力电子器件的功能及其在不同电压、触发信号等工况下的输出波形．电路模块功能与特性分析主要是分析四类电力电子电路在不同工况及控制技术下的输出波形．图２为仿真平台的设计流程．首先利用Ｓｉｍｕｌｉｎｋ资源库构建电力电子技术相关电路模型，然后利用 ＧＵＩＩＤ 设计用户界面，以 Ｍａｔｌａｂ的工作空间 Ｗｏｒｋ Ｓｐａｃｅ为纽带，实现 ＧＵＩ界面与Ｓｉｍｕｌｉｎｋ中电路模型的相关控制与数据信息的传递，最终在 ＧＵＩ界面显示电路模型的运行结果．９１第１０期 蔡志端，等：电力电子技术仿真平台设计
要用到的Ｓｉｍｕｌｉｎｋ模型如下［８］：（１）电路元件模型．主要包括串联ＲＬＣ负荷、并联ＲＬＣ负荷、饱和变压器等．（２）电力电子设备模型．主要包括二极管、ＭＯＳ管、可控晶闸管、ＩＧＢＴ等．（３）电机设备模型．主要包括异步电动机、简化的同步电机、水轮电机、同步电机等．（４）接线设备模型．主要包括输电线母线、接地设备等接线设备．（５）测量设备模型．主要包括电压测量、电流测量、示波器等参数采集装置．根据图２所示，电力电子电路建模的主要步骤包括以下三点［９］：（１）电力电子电路模型构建．用户利用Ｓｉｍｕｌｉｎｋ模型，依据电力电子技术课程中的相关电路或器件测试电路，选择对应的功能模块，并将各模块进行连接，完成仿真电路构建．（２）模型参数与仿真参数设置．根据仿真目标与电路要求，设置仿真电路中各元器件、控制量和系统运行参数，以实现正确的输出结果．（３）仿真运行和结果输出．在Ｓｉｍｕｌｉｎｋ平台运行电路模型，通过仿示波器Ｓｃｏｐｅ显示运行结果，同时将相关波形数据导出至Ｗｏｒｋｓｐａｃｅ，以便Ｓｉｍｕｌｉｎｋ与ＧＵＩ图形用户界面进行数据传递，将Ｓｉｍｕｌｉｎｋ中的波形数据在ＧＵＩ图形用户界面进行显示与分析．１．２．２ＧＵＩ界面设计图４为ＧＵＩ界面设计的一个实例．ＧＵＩ界面是指对应用ＧＵＩＤＥ平台内的窗口、对话框、菜单、按钮等图形对象进行设计的图形用户界面．基本图形对象主要包括控件对象和菜单对象两部分．控制对象又包括动作控件和静态控件．在界面中选择动作控件会出现特定的响应，如按钮、单
【参考文献】：
期刊论文
[1]基于开放式工程项目化的单片机教学改革与实践[J]. 徐静云,李祖欣,蔡志端. 湖州师范学院学报. 2017(06)
[2]基于Matlab的“电力电子技术”课堂教学[J]. 董冀媛,董洁,王尚君,李擎. 电气电子教学学报. 2017(02)
[3]LabVIEW FPGA实时仿真在现代电力电子技术实验教学中的应用[J]. 茅靖峰,申海群,顾菊平,华亮,李学祥. 实验室研究与探索. 2016(09)
[4]Matlab/Simulink仿真在电力电子技术教学中应用[J]. 牛天林,樊波,张强,赵广胜. 实验室研究与探索. 2015(02)
[5]电力电子技术仿真教学改革与实践[J]. 曹勇,吴峰. 中国电力教育. 2014(36)
[6]基于Matlab的电力电子技术仿真平台设计[J]. 文小琴,毕淑娥,游林儒. 电气电子教学学报. 2014(04)
[7]信息化环境下的教师发展与教学创新[J]. 张一春. 湖州师范学院学报. 2014(06)
[8]基于Matlab/GUI的电力电子技术应用仿真实验设计[J]. 陈晓娟. 电子世界. 2014(01)
[9]电力电子技术仿真实验教学与创新思维拓展[J]. 苏良昱,王武,葛瑜. 实验技术与管理. 2013(01)
[10]基于Matlab GUI的电力电子技术教学平台设计[J]. 安树,闫英敏,刘正春. 中国现代教育装备. 2012(07)
本文编号：3143721
【文章来源】：湖州师范学院学报. 2018,40(10)
【文章页数】：6 页
【部分图文】：
仿真平台总体框图
１ 仿真平台设计１．１ 仿真平台总体框架仿真平台中的内容是基于电力电子技术课程内容进行的设计，主要包括：电力电子器件功能与特性分析、电力电子电路模块功能与特性分析、参数设计、结果显示．仿真平台的总体框架如图１所示．电力电子器件功能与特性分析主要是分析不同电力电子器件的功能及其在不同电压、触发信号等工况下的输出波形．电路模块功能与特性分析主要是分析四类电力电子电路在不同工况及控制技术下的输出波形．图２为仿真平台的设计流程．首先利用Ｓｉｍｕｌｉｎｋ资源库构建电力电子技术相关电路模型，然后利用 ＧＵＩＩＤ 设计用户界面，以 Ｍａｔｌａｂ的工作空间 Ｗｏｒｋ Ｓｐａｃｅ为纽带，实现 ＧＵＩ界面与Ｓｉｍｕｌｉｎｋ中电路模型的相关控制与数据信息的传递，最终在 ＧＵＩ界面显示电路模型的运行结果．９１第１０期 蔡志端，等：电力电子技术仿真平台设计
要用到的Ｓｉｍｕｌｉｎｋ模型如下［８］：（１）电路元件模型．主要包括串联ＲＬＣ负荷、并联ＲＬＣ负荷、饱和变压器等．（２）电力电子设备模型．主要包括二极管、ＭＯＳ管、可控晶闸管、ＩＧＢＴ等．（３）电机设备模型．主要包括异步电动机、简化的同步电机、水轮电机、同步电机等．（４）接线设备模型．主要包括输电线母线、接地设备等接线设备．（５）测量设备模型．主要包括电压测量、电流测量、示波器等参数采集装置．根据图２所示，电力电子电路建模的主要步骤包括以下三点［９］：（１）电力电子电路模型构建．用户利用Ｓｉｍｕｌｉｎｋ模型，依据电力电子技术课程中的相关电路或器件测试电路，选择对应的功能模块，并将各模块进行连接，完成仿真电路构建．（２）模型参数与仿真参数设置．根据仿真目标与电路要求，设置仿真电路中各元器件、控制量和系统运行参数，以实现正确的输出结果．（３）仿真运行和结果输出．在Ｓｉｍｕｌｉｎｋ平台运行电路模型，通过仿示波器Ｓｃｏｐｅ显示运行结果，同时将相关波形数据导出至Ｗｏｒｋｓｐａｃｅ，以便Ｓｉｍｕｌｉｎｋ与ＧＵＩ图形用户界面进行数据传递，将Ｓｉｍｕｌｉｎｋ中的波形数据在ＧＵＩ图形用户界面进行显示与分析．１．２．２ＧＵＩ界面设计图４为ＧＵＩ界面设计的一个实例．ＧＵＩ界面是指对应用ＧＵＩＤＥ平台内的窗口、对话框、菜单、按钮等图形对象进行设计的图形用户界面．基本图形对象主要包括控件对象和菜单对象两部分．控制对象又包括动作控件和静态控件．在界面中选择动作控件会出现特定的响应，如按钮、单
【参考文献】：
期刊论文
[1]基于开放式工程项目化的单片机教学改革与实践[J]. 徐静云,李祖欣,蔡志端. 湖州师范学院学报. 2017(06)
[2]基于Matlab的“电力电子技术”课堂教学[J]. 董冀媛,董洁,王尚君,李擎. 电气电子教学学报. 2017(02)
[3]LabVIEW FPGA实时仿真在现代电力电子技术实验教学中的应用[J]. 茅靖峰,申海群,顾菊平,华亮,李学祥. 实验室研究与探索. 2016(09)
[4]Matlab/Simulink仿真在电力电子技术教学中应用[J]. 牛天林,樊波,张强,赵广胜. 实验室研究与探索. 2015(02)
[5]电力电子技术仿真教学改革与实践[J]. 曹勇,吴峰. 中国电力教育. 2014(36)
[6]基于Matlab的电力电子技术仿真平台设计[J]. 文小琴,毕淑娥,游林儒. 电气电子教学学报. 2014(04)
[7]信息化环境下的教师发展与教学创新[J]. 张一春. 湖州师范学院学报. 2014(06)
[8]基于Matlab/GUI的电力电子技术应用仿真实验设计[J]. 陈晓娟. 电子世界. 2014(01)
[9]电力电子技术仿真实验教学与创新思维拓展[J]. 苏良昱,王武,葛瑜. 实验技术与管理. 2013(01)
[10]基于Matlab GUI的电力电子技术教学平台设计[J]. 安树,闫英敏,刘正春. 中国现代教育装备. 2012(07)
本文编号：3143721
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