電力電子技術教學計算機仿真軟件應用

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隨著計算機技術、仿真技術不斷地發(fā)展，計算機仿真軟件已經(jīng)廣泛地應用到各個領域，如電氣工程、生物工程、機械工程等。本文將討論在電氣工程領域，計算機仿真軟件在電力電子技術教學中的具體應用。電力電子技術是電氣工程及其自動化、自動化等相關專業(yè)一門重要的專業(yè)基礎課，涉及到電力學、電子學和控制方面的內(nèi)容，廣泛地應用于各個領域，如電力、交通、工業(yè)、航空航天、辦公自動化等，是理論內(nèi)容豐富、實踐性較強和綜合性高的技術。電力電子技術是利用電力電子器件對電能進行高效變換的技術。學生在學習這門課程時，往往感覺很吃力。一方面，這門課程涉及到電路理論、模擬電子技術、數(shù)字電子技術、控制理論等相關的知識，抽象不直觀，學生缺乏興趣，難以理解；另一方面，對于這門課中涉及的電路計算復雜，求解困難，需要較好的高等數(shù)學基礎才可以解出。隨著計算機技術、仿真技術不斷地發(fā)展，以及計算機在各大高校的普及。各大高校已經(jīng)把各種計算機仿真軟件應用到電力電子技術課程實際的教學當中，以解決電力電子技術教學中遇到的問題。

概述

上海電機學院電氣學院的龔建芳教授把Matlab/Simulink仿真軟件應用到電力電子技術課程的理論教學和實驗課程教學中（龔建芳.基于MATLAB的”電力電子技術”教學模式探討[J].中國電力教育,2013(16):63-65）。河北石家莊軍械工程學院車輛與電氣工程系的張晨光、安樹等人，利用Matlab的GUI工具設計用戶圖形界面，利用Simulink平臺建立電力電子技術實驗電路的仿真模型，再通過函數(shù)文件調(diào)用模型，完成電力電子電路參數(shù)的設置與仿真結果的輸送，最終將電力電子電路中各觀測點的波形顯示到用戶界面上，完成整個電力電子電路仿真實驗過程，建立了仿真實驗教學系統(tǒng)，并將該仿真實驗系統(tǒng)應用到教學中（張晨光,安樹,張素寧.基于Mat-lab的“電力電子技術”仿真實驗教學系統(tǒng)設計[J].高校實驗室工作研究,.2015(3):64-66）。陜西西安空軍工程大學防空反導學院的牛天林、爽波等人分析Matlab/Simulink仿真技術在電力電子技術課程教學中動態(tài)比較、疑難解答、系統(tǒng)認識、實驗拓展等環(huán)節(jié)的應用（牛天林,樊波,張強,趙廣勝.Matlab/Simulink仿真在電力電子技術教學中的應用[J].實驗室研究與探索,2015(2):84-87）。重慶科技學院電子信息工程學院的李鵬飛、葉文在探索教學創(chuàng)新過程中，提出了應用Matlab仿真技術與課堂理論教學相結合的教學模式。南京師范大學泰州學院機電系的孫紅艷等人對Multisim仿真軟件在電力電子技術教學的應用進行研究，并建立單相橋式可控整流電路模型進行仿真（王國強,孫紅艷.Multisim在電力電子技術教學改革實踐的應用[J].實驗科學與技術,2011(5):50-52）。南京工程學院自動化學院趙濤、張麗華等人對計算機仿真軟件PSpice在電力電子技術教學改革實踐中的應用進行了研究，并以三相橋式整流電路及Buck電路為例，建立電路仿真模型，仿真模擬（趙濤,張麗華,徐開蕓,等.PSpice在電力電子技術教學改革實踐中的應用[J].電力系統(tǒng)及其自動化學報,2009(6):123-127）。江蘇淮安淮陰工學院的陳萬等人利用Saber仿真軟件在電力電子技術課程教學改革中的應用進行研究，并以三相橋式全控整流電路為例，建立電路仿真模型，討論了觸發(fā)角和輸出波形間的關系，并研究了整流器故障對波形的影響。

1總結

綜上所述，上述所討論的計算機仿真軟件對學生學習電力電子技術促進作用。無論在理論知識學習，還是在實驗實踐學習方面。一方面，學生能夠通過仿真軟件搭建相應仿真電路進行仿真，就可以對電力電子器件的工作原理及其特性進行研究，如不可控型的電力二極管、半控型的晶閘管、全控型的絕緣柵雙極性晶體管（IGBT）。這對學生掌握電力電子開關器件的工作原理、特性、導通條件、關斷條件等相關知識有更為深刻的認識（王波.電力電子技術仿真項目化教程(第二版)[M].北京理工大學出版社,2016年3月）。其次，學生可通過仿真軟件搭建相應的電力電子變換電路，如DC-DC，DC-AC，AC-DC，AC-AC，進行仿真，然后通過觀察電力電子開關觸發(fā)脈沖的波形，電力電子開關電流、電壓的波形，變換電路輸出電流、電壓的波形以及學生想關注的各器件、各支路電流、電壓的波形，從而掌握各種電力電子變換電路觸發(fā)脈沖的特點及規(guī)律、電力電子開關導通的順序規(guī)律、變換電路工作原理和特點（王曉毛,鄧則名,馮垛生.在MATLAB中實現(xiàn)三相電壓型逆變器仿真[J].廣東工業(yè)大學報,2000(2):24-28）。還有，學生還可以通過搭建電力電子變換相應的控制電路模型進行仿真，以掌握電力電子控制電路的工作原理及特點。最后，學生還可以通過仿真軟件控制搭建完整的電力電子系統(tǒng)，對電力電子技術應用有更為深入理解和掌握（蘇海濱,王繼東.基于Simulink/MATLAB電力電子系統(tǒng)仿真設計[J].華北水利水電學院學報,2007(1):49-51）。

2結束語

計算機仿真軟件在電力電子技術教學中有重要的意義。無論是Saber仿真軟件，還是Multisim仿真軟件，還是Pspice仿真軟件，還是Matlab/Simulink軟件，在電力電子技術課程教學中，都能夠提高學生學習積極性、主動性與興趣，提高學生在電力電子電路設計能力，培養(yǎng)學生電力電子技術相關的實踐能力，促進教學質(zhì)量的提高。同時，這些計算機仿真軟件也是學生在今后的電力電子技術學習深造中有利科學研究工具。

作者：李遠豪 單位：廣東南方職業(yè)學院智能制造學院