電力電子仿真教學(xué)研究

沈杰

摘要：該文介紹了一種基于multisim仿真軟件的電力電子課程教學(xué)方法。并選擇了兩種典型的電力電子電路進(jìn)行仿真實(shí)驗(yàn)，通過實(shí)驗(yàn)過程詳細(xì)說明了仿真電路的建立、電子元件的選擇、電路參數(shù)設(shè)置以及波形分析。

關(guān)鍵詞：multisim；仿真；電力電子電路

中圖分類號(hào)：TP311 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1009-3044（2016）13-0153-02

Abstract：This article introduces a power electronics teaching methods based on multisim. And we select two typical power electronic circuits to simulate . Through the experiments the establishment of the circuit，the choice of electronic components， circuit parameter settings and waveform analysis are described in detail.

Key words： multisim；simulation；power electronic circuits

1 概述

電力電子技術(shù)是強(qiáng)電專業(yè)的一門核心基礎(chǔ)課程，其實(shí)踐性很強(qiáng)，對學(xué)生的動(dòng)手能力要求較高。筆者在該課程的教學(xué)過程中發(fā)現(xiàn)主要存在以下幾個(gè)問題：

1）學(xué)生很難理解電力電子器件的工作原理，比如晶閘管的導(dǎo)通和關(guān)斷條件。

2）在授課過程中電力電子波形的繪制需要花費(fèi)較長的時(shí)間，尤其是三相電路的相關(guān)波形。

3）在實(shí)訓(xùn)過程中耗材的損耗很大，比如晶閘管、晶體管等。

4）電力電子系統(tǒng)多為高電壓、大電流的大功率系統(tǒng)，實(shí)訓(xùn)過程中對于學(xué)生的人身安全和設(shè)備安全不能得到絕對保證。

如果在教學(xué)過程中引入計(jì)算機(jī)仿真技術(shù)就可以很好的解決這些問題，同時(shí)仿真教學(xué)可以使得教學(xué)過程更為生動(dòng)、直觀，有利于激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，提高教學(xué)質(zhì)量。

2 multisim仿真軟件介紹

20世紀(jì)80年代加拿大的IIT公司推出了一款頗具特色的電子仿真軟件EWB5.0，其界面形象直觀、操作方便、分析功能強(qiáng)大、易學(xué)易用。Multisim軟件是它的升級(jí)版，本文中所使用的是最新的multisim10版本，其主要特點(diǎn)有：

1）具有完全交互式的仿真器，允許使用者對電路進(jìn)行實(shí)時(shí)的改變，并能實(shí)時(shí)的看見電路仿真結(jié)果。

2）具有二十多種不同的虛擬儀器，包括示波器、萬用表、頻譜分析器等。

3）功能強(qiáng)大的教學(xué)選項(xiàng)，老師可以自行制定Multisim 10的使用界面和可能選用的儀器和分析，從而控制學(xué)生在電路中所見的畫面，以及能夠存取的功能。

4）16000個(gè)零件數(shù)據(jù)庫，16000個(gè)零件資料庫。

圖1為multisim10的主界面。

3 仿真實(shí)例

1）單相半波可控整流電路（阻性負(fù)載）

啟動(dòng)multisim10軟件，從其元件庫中選擇所需的電路元件，連接成電路。如圖2所示。其中雙蹤示波器用來顯示觸脈沖和負(fù)載上的電壓波形，A相位為負(fù)載波形，B相位為觸發(fā)波形。

啟動(dòng)電路開始仿真，波形如圖3所示，顯然負(fù)載上的波形為缺口的正弦半波波形。

2）三相半波可控整流電路（阻感性負(fù)載）

如圖4所示為三相半波整流電路，負(fù)載為阻感性負(fù)載。圖5為阻感性負(fù)載上的電壓波形。

4 結(jié)束語

利用multisim實(shí)現(xiàn)仿真實(shí)驗(yàn)教學(xué)，同傳統(tǒng)的電力電子實(shí)驗(yàn)相比，可以邊實(shí)驗(yàn)邊修改，由于使用的元器件和儀表都是虛擬的，所以不存在安全問題，另外實(shí)驗(yàn)成本低，實(shí)驗(yàn)效率高，實(shí)驗(yàn)結(jié)果直觀形象。學(xué)生在仿真實(shí)驗(yàn)過程中，有自己獨(dú)立思考的時(shí)間和空間，有利于培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新思維能力。但是仿真實(shí)驗(yàn)并不能完全取代傳統(tǒng)的實(shí)驗(yàn)手段，因?yàn)閷W(xué)生在仿真實(shí)驗(yàn)中看到的都是理想波形，而實(shí)際上會(huì)存在很多的干擾信號(hào)，學(xué)生只有在真實(shí)的硬件試驗(yàn)中才會(huì)掌握。只有將仿真實(shí)驗(yàn)與硬件實(shí)驗(yàn)相結(jié)合，才能幫助學(xué)生更快更好地掌握知識(shí)，進(jìn)一步提高學(xué)生的綜合實(shí)驗(yàn)和創(chuàng)新的能力。

參考文獻(xiàn)：

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