電力電子技術(shù)教學(xué)計(jì)算機(jī)仿真軟件應(yīng)用

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隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)、仿真技術(shù)不斷地發(fā)展，計(jì)算機(jī)仿真軟件已經(jīng)廣泛地應(yīng)用到各個(gè)領(lǐng)域，如電氣工程、生物工程、機(jī)械工程等。本文將討論在電氣工程領(lǐng)域，計(jì)算機(jī)仿真軟件在電力電子技術(shù)教學(xué)中的具體應(yīng)用。電力電子技術(shù)是電氣工程及其自動化、自動化等相關(guān)專業(yè)一門重要的專業(yè)基礎(chǔ)課，涉及到電力學(xué)、電子學(xué)和控制方面的內(nèi)容，廣泛地應(yīng)用于各個(gè)領(lǐng)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(shí)踐性較強(qiáng)和綜合性高的技術(shù)。電力電子技術(shù)是利用電力電子器件對電能進(jìn)行高效變換的技術(shù)。學(xué)生在學(xué)習(xí)這門課程時(shí)，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(shù)、數(shù)字電子技術(shù)、控制理論等相關(guān)的知識，抽象不直觀，學(xué)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(jì)算復(fù)雜，求解困難，需要較好的高等數(shù)學(xué)基礎(chǔ)才可以解出。隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)、仿真技術(shù)不斷地發(fā)展，以及計(jì)算機(jī)在各大高校的普及。各大高校已經(jīng)把各種計(jì)算機(jī)仿真軟件應(yīng)用到電力電子技術(shù)課程實(shí)際的教學(xué)當(dāng)中，以解決電力電子技術(shù)教學(xué)中遇到的問題。

概述

上海電機(jī)學(xué)院電氣學(xué)院的龔建芳教授把Matlab/Simulink仿真軟件應(yīng)用到電力電子技術(shù)課程的理論教學(xué)和實(shí)驗(yàn)課程教學(xué)中（龔建芳.基于MATLAB的”電力電子技術(shù)”教學(xué)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(xué)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(shè)計(jì)用戶圖形界面，利用Simulink平臺建立電力電子技術(shù)實(shí)驗(yàn)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(shè)置與仿真結(jié)果的輸送，最終將電力電子電路中各觀測點(diǎn)的波形顯示到用戶界面上，完成整個(gè)電力電子電路仿真實(shí)驗(yàn)過程，建立了仿真實(shí)驗(yàn)教學(xué)系統(tǒng)，并將該仿真實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)應(yīng)用到教學(xué)中（張晨光,安樹,張素寧.基于Mat-lab的“電力電子技術(shù)”仿真實(shí)驗(yàn)教學(xué)系統(tǒng)設(shè)計(jì)[J].高校實(shí)驗(yàn)室工作研究,.2015(3):64-66）。陜西西安空軍工程大學(xué)防空反導(dǎo)學(xué)院的牛天林、爽波等人分析Matlab/Simulink仿真技術(shù)在電力電子技術(shù)課程教學(xué)中動態(tài)比較、疑難解答、系統(tǒng)認(rèn)識、實(shí)驗(yàn)拓展等環(huán)節(jié)的應(yīng)用（牛天林,樊波,張強(qiáng),趙廣勝.Matlab/Simulink仿真在電力電子技術(shù)教學(xué)中的應(yīng)用[J].實(shí)驗(yàn)室研究與探索,2015(2):84-87）。重慶科技學(xué)院電子信息工程學(xué)院的李鵬飛、葉文在探索教學(xué)創(chuàng)新過程中，提出了應(yīng)用Matlab仿真技術(shù)與課堂理論教學(xué)相結(jié)合的教學(xué)模式。南京師范大學(xué)泰州學(xué)院機(jī)電系的孫紅艷等人對Multisim仿真軟件在電力電子技術(shù)教學(xué)的應(yīng)用進(jìn)行研究，并建立單相橋式可控整流電路模型進(jìn)行仿真（王國強(qiáng),孫紅艷.Multisim在電力電子技術(shù)教學(xué)改革實(shí)踐的應(yīng)用[J].實(shí)驗(yàn)科學(xué)與技術(shù),2011(5):50-52）。南京工程學(xué)院自動化學(xué)院趙濤、張麗華等人對計(jì)算機(jī)仿真軟件PSpice在電力電子技術(shù)教學(xué)改革實(shí)踐中的應(yīng)用進(jìn)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(shù)教學(xué)改革實(shí)踐中的應(yīng)用[J].電力系統(tǒng)及其自動化學(xué)報(bào),2009(6):123-127）。江蘇淮安淮陰工學(xué)院的陳萬等人利用Saber仿真軟件在電力電子技術(shù)課程教學(xué)改革中的應(yīng)用進(jìn)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(guān)系，并研究了整流器故障對波形的影響。

1總結(jié)

綜上所述，上述所討論的計(jì)算機(jī)仿真軟件對學(xué)生學(xué)習(xí)電力電子技術(shù)促進(jìn)作用。無論在理論知識學(xué)習(xí)，還是在實(shí)驗(yàn)實(shí)踐學(xué)習(xí)方面。一方面，學(xué)生能夠通過仿真軟件搭建相應(yīng)仿真電路進(jìn)行仿真，就可以對電力電子器件的工作原理及其特性進(jìn)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(xué)生掌握電力電子開關(guān)器件的工作原理、特性、導(dǎo)通條件、關(guān)斷條件等相關(guān)知識有更為深刻的認(rèn)識（王波.電力電子技術(shù)仿真項(xiàng)目化教程(第二版)[M].北京理工大學(xué)出版社,2016年3月）。其次，學(xué)生可通過仿真軟件搭建相應(yīng)的電力電子變換電路，如DC-DC，DC-AC，AC-DC，AC-AC，進(jìn)行仿真，然后通過觀察電力電子開關(guān)觸發(fā)脈沖的波形，電力電子開關(guān)電流、電壓的波形，變換電路輸出電流、電壓的波形以及學(xué)生想關(guān)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(diǎn)及規(guī)律、電力電子開關(guān)導(dǎo)通的順序規(guī)律、變換電路工作原理和特點(diǎn)（王曉毛,鄧則名,馮垛生.在MATLAB中實(shí)現(xiàn)三相電壓型逆變器仿真[J].廣東工業(yè)大學(xué)報(bào),2000(2):24-28）。還有，學(xué)生還可以通過搭建電力電子變換相應(yīng)的控制電路模型進(jìn)行仿真，以掌握電力電子控制電路的工作原理及特點(diǎn)。最后，學(xué)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(shù)應(yīng)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(shè)計(jì)[J].華北水利水電學(xué)院學(xué)報(bào),2007(1):49-51）。

2結(jié)束語

計(jì)算機(jī)仿真軟件在電力電子技術(shù)教學(xué)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(shù)課程教學(xué)中，都能夠提高學(xué)生學(xué)習(xí)積極性、主動性與興趣，提高學(xué)生在電力電子電路設(shè)計(jì)能力，培養(yǎng)學(xué)生電力電子技術(shù)相關(guān)的實(shí)踐能力，促進(jìn)教學(xué)質(zhì)量的提高。同時(shí)，這些計(jì)算機(jī)仿真軟件也是學(xué)生在今后的電力電子技術(shù)學(xué)習(xí)深造中有利科學(xué)研究工具。

作者：李遠(yuǎn)豪 單位：廣東南方職業(yè)學(xué)院智能制造學(xué)院