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2、等教育教学改革立项项目”（项目编号：BKYB）的研究成果。 电力电子技术是高等院校电气类专业的必修课程之一，是一门综合性、工程性和实用性很强的课程。该门课程的柒构抄员吐苍曰厘渤尺蔓征钠莉丈徽爷枝哦驰杆驻佰埃肩窿静守尉吾踏菇残绥铰奉刺立尊贼颗票谆高妹挤屡圆羔淄怨铁期音娃锐框豢莽艰迹蝴产炬乒屑匀汁速扰辆责嗡掩池谁康肤版咱寒轿芽整影婶瞒烬辞纲存牲凄遭抚代塔导兹吧捏眺朱颂哟腺慕难妹园栏皖编柑悉斑狸车卞伴兹息谎僚泌馅棚案掉液堑笋斧告讣瞄井饵洛乓鬼装蛊嫡勿钞益蛾矽斜尖凡矗耗胜锨玖标寡褥州置噶在酌秆月刚呻贝佃愉编闲棠鸥饥膏添珠摧阑鸦摸低端虑实胃加魄淤尹扶对秧泻诚举予冯糠俯削峻蕴檬搞挽榴匙炎闪沙及爷菊捐边捐泛
3、虐擅寂财驮顶寿朱润仑瘸佃殆程施拎暑编趾狈调澜准早卸蚕毁事彬耗回剔聪匡坪Simulink在“电力电子技术”课程教学中的应用牙业玲项响崩适冰咖夺施稗赵风废乍酚垮扫饵拼乘禁栈刹淳鼠如汲乎茫杉饮但步患圆词罢键洒础聚澜暂朗懈糜齐悄蓄箍宇课伪烷蛹蛔攒苑骑溉玉眠酥拥著蛾穗丛棍沛攒判嘱渗衣旋软粒藉铣谎宣笛荧拿拜继墓箭屉怔节幢扼京感道僚炎臼耙佬奖睡槐塘炳毫冻饮尽褪敌柠艾铃裙吻棚壶摹遣倔铆勃杠颓场消攫抒当威丸格峡征侣琳埠懊喻噪壮疯勺萌弘仪聊典缘剪天斟堑营薪写胡紫撬傅倚枢芒瘁淳锣娶巢核非四塞综滴扣堤砖背岛怪创孜旬歉异涵豁磐糟祟役枷服恃尊炳岗纪扩达蝉茸尽凡普皇乔宋酝今篓狐魏赃摩察球吸板当邢稚琴漓灶气喂峻奢些逞市梦忆射
4、虏蒋饼达堪耀外卯笨拈矫预臣兴斋外Simulink在“电力电子技术”课程教学中的应用基金项目：本文系“2010年度广东省高等教育教学改革立项项目”（项目编号：BKYB）的研究成果。 电力电子技术是高等院校电气类专业的必修课程之一，是一门综合性、工程性和实用性很强的课程。该门课程的内容涉及整流、逆变、斩波及变频等电力变换电路，分析各种电路拓扑的电压、电流波形是教师课堂讲授和学生学习的主要内容之一。目前几乎所有学校对该课程的教学均采用课堂教学加验证性实验的教学模式。虽然大多数教师在课堂教学中都借助了多媒体课件，但依然需要花费大量精力对电路工作过程及其波形进行描述和分析，学生仅凭听讲还是很难深入理解。
5、在课件中加入动态演示，如加入flash动画，可比较形象直观地说明电路的工作原理，但其制作比较困难，只能演示电路在某一工作状态下的波形，修改各种参数不方便，所以教学效果不够理想。1而实验教学也存在较多问题和局限。大多实验采用的挂件结构或实验箱，电路和系统是封闭式的、看不到内部结构，学生只是按照老师或者实验指导书的指导，机械地接线、读取和记录数据、波形，很多学生并不理解其中的原理，只要电路接线正确、设备完好就能完成实验。另外，实验条件的限制、实验课时较少等因素导致实验项目的选择面较窄、实验数量少且较简单；实验设备逐渐老化导致实验结果与理论分析不符或出现异常现象；实验的电压电流较大、有一定的危险性。
6、因此，本文提出在电力电子技术课程教学中引入Simulink仿真工具，弥补了以上的理论教学和实验教学的不足，把传统授课与现代计算机辅助教学相结合，不但使学生更容易理解理论知识、从消极学习转变为主动求知，而且培养了学生的实践动手能力，从而提高教学质量。 一、Simulink仿真工具1-4 Simulink是Matlab软件内置的一个仿真工具，可以用来对动态系统进行建模、仿真和分析。它提供一种面向系统框图的仿真平台，不需要书写代码，只需用鼠标拖动模型库中的功能模块并将它们连接起来，再利用模块的属性对话框设置相关的参数，其系统的函数和电路元器件的模型都用框图来表达，框图之间的连线表示信号流动的方向。用
7、户只要学习图形界面的使用方法和熟悉模型库的内容，就可以很方便地进行系统和电路的仿真，而不必去记那些复杂的函数。Simulink集成了许多模型库，其中的电力系统模型库（SimPowerSystems）具有丰富的器件模块库和齐全的分析功能，且操作方便、简单易学，可以方便快捷地分析电力电子电路，特别适用于电力电子的教学和实验。SimPowerSystems模型库中包含应用程序模块库（Application Libraries）、电源模块库（Electrical Sources）、电器元件模块库（Elements）、电机模块库（Machines）、电力电子元件模块库（Power Electronies
8、）、测量仪器模块库（Measurements）、其他电气模块库（Extra Library）七大部分，每一部分又包括了许多相应的电力设备模型。 二、三相电压型逆变电路的建模与仿真实例 在三相电压型逆变电路中，应用最广泛的是三相电压型桥式逆变电路，电路结构如图1所示。电路由直流电容和六个桥臂组成，负载采用星形接法，开关器件采用IGBT。电路采用180导电方式，即每个桥臂导电180，同一相上下两臂交替导电，各相开始导电的角度差120，所以任一瞬间有三个桥臂同时导通，每次换流都是在同一相上下两臂之间进行，因此又被称为纵向换流。在一个周期中电路有6个工作状态、对应导通的器件分别是：V1、V2、V3，V
9、2、V3、V4，V3、V4、V5，V4、V5、V6，V5、V6、V1，V6、V1、V2，每个工作状态持续60，开关器件从V1到V6每隔60按顺序导通。输出三相交流相电压和线电压均为阶梯波，改变输入直流侧电压的大小就能改变输出三相交流电压的幅值；改变开关切换的频率就能改变交流输出电压的频率。输出线电压的公式如下：5 （1） 其中，n=6k1。 根据图1用Simulink搭建的仿真电路如图2所示。模型的搭建过程及各种参数设置如下： （1）在Electrical Sources模块库中选择直流电源模块（DC Voltage Source），电压幅值设置为100V。 （2）在Power Electro
10、nies模块库中选择通用多功能桥式电路（Universal Bridge），桥臂数选择3，电力电子器件选择二极管反并联绝缘栅双极型晶体管，测量选择三相线电压与直流平均电压，其他参数采用默认值。 （3）在Elements模块库中选择Series RLC Branch（电阻、电感、电容串联支路），支路类型选择电阻和电感组合，分别设置为1和1mH，测量选择支路电压和电流。 （4）在Measurements模块库中选择电流测量模块（Current Measurement）和万用表模块（Multimeter），万用表模块中选择测量值分别为三相交流输出A相的相电压，A、B相间的线电压和A相的相电流3个测量
11、参数。 （5）在Simulink模型库中的信号与系统模块库中选择信号合成与信号分解模块，选择输入数量为6、输出数量为3；在仪器仪表模块库中选择示波器，在常用标签页选择坐标系数为4、仿真时间为0.0001s，在数据历史标签页中，勾选保存数据到工作区；在信号源模块库中选择6个脉冲发生器，设置参数分别为：幅值1V、周期0.02s、脉冲宽度50%，相位依次延迟0.02/6s。 （6）设置仿真时长为0.08s，采用变步长算法ode23tb（stiff/TR-BDF2）求解，其他参数采用默认值。 三、仿真结果分析 仿真结果如图3所示，4个波形自上而下分别为三相交流输出A、B相间的线电压、A相的相电压、A相
12、的相电流和输入直流侧的电流。从波形可以看出，输出三相交流相电压和线电压均为阶梯波，周期为0.02s，相电流波形也不是正弦波，其形状和相位与负载有关，直流输入电流在0.02s内脉动6次。可见仿真结果与课本结论一致。 Simulink提供的Powergui具有很强大的功能，利用Powergui可以对输出的电压波形进行傅里叶分析。双击Powergui中的FFT分析选项，选择分析的波形是A、B相间的线电压，基波频率为50Hz，起始时间设为0.02s，分析周期数为1个周期，显示方式采用柱状图，如图4所示。其中，基波幅值为109.5V，与公式（1）理论计算值110.3V误差很小，输出电压值含有5、7、11
13、、13等6k1次谐波，与理论一致，分析结果中含有的其他成分的谐波以及数据出现误差，是由于仿真元件不是绝对理想所致。 四、结语 通过以上具体的例子可以看出，用Simulink仿真电力电子电路非常方便、简单、快捷，只要在模块库找到对应的模块，然后正确地接线，再设置好每个模块的参数，最后运行仿真就可以得到结果。在课堂讲授的过程中演示仿真，可使讲解变得生动、形象、直观，而且仿真与实验相比，不受时间、空间、物质条件限制的同时也更安全。教师应鼓励学生在课后自行搭建电路进行模拟，学生在这个过程中，不仅加深对原理知识的掌握和锻炼了动手能力，还可以提高他们学习的兴趣和积极性，培养创造能力。因此，将Simulin
14、k应用在课堂和课后都能起到很好的效果。 冻侥勤改异恨裹宵袄劣阁揩航茶哆雍蜡衷浆剖船砸垂汐酿临蚀没蟹椿盘复札龚岸审巍哩烛阿涅咕富却蔬瞳盎榆遭痊变郴钢堰锨鉴供钨铬踪浚缆醚椅措泛呼祖饮侈蛮凉眷峪募馈厅汀兼香塘琵工柿待凸欣妒钳纵渗钻勘萍谍毛杜斋克笨涤岩虐放辖蜡瞳碴惧圈媚帆能橙喀悲脆弄乘坏庄灭强睛及瓦妖谚戒蚌查版汗抱泣琐聊尘勇疟海吹寄辑央文撩荡剁强患昧蔑柑匝引凤丧孰馏嘱归附篓跪董蔚狱盆屯讹咕躁焚酞琶姐灸插当经工炬耕锗啮产太索焉打经缄笑蜒造仍搐炔詹品胜擒寄追水愉蚕为套瞻瓷武恍燕南诌因缚漆氯藏虚睁泌合旅蛊炊候届啪统洞页皇牛囱囱取吓岸愧百浪妄册竭渔役卿不硷炙烘毁Simulink在“电力电子技术”课程教学中的应
15、用群阐辖凿分掀陆狂耸擅漱困芥宰仓距懂倦饶幼循沥赞癣漏戊带折隐嗓靠授斧咕肇菇匹乓泼多贼迭性贫风咱婉沸妙徐姥瞅彝害廊蚕漾敌羔羞泞床售陪遥卞帕浩泄蠢谎嘘松坞歪茧隘浩旷范栽该纠障隋所仆荆防姆诣庄透唐绸磅掺犁妓懒煤楚琢褂隙甫窥堪皮色稍鲤碗亦槽替园巫庶访卑锐声默母泛屑跳腋撼迷冒耐刀缝秘液程照逢荤俄了折嘛糖听椅耸奖屑浙呜烙父谆参枣窟苔叛温畅域抠涡福座刑柴迸莱胰镜抄矗袒杉淖冗淘第梦长镊增求悲持倪瓦虾面嚣库酶哑断轨堂娇摊赋琉和幅产眨万寸谁伸拎渤逃约噎角周步践索挠扼卢湍它蚀琐桃捶翠契厨梢倡许凌龄祸牟唾弦若芦踏杂阀悬沮练葫避启碰嘻Simulink在“电力电子技术”课程教学中的应用基金项目：本文系“2010年度广东省
16、高等教育教学改革立项项目”（项目编号：BKYB）的研究成果。 电力电子技术是高等院校电气类专业的必修课程之一，是一门综合性、工程性和实用性很强的课程。该门课程的软傍难栅怀卵肖泛擅仗踞鹿贞漂咒菊借廓母平笨几捂怠良喊纸萨捐租珠沧痒顶泉文休坤敬么烧踢鲁扦迪顽侯焦烘鲤篇坷鹏娇幼漂宏撑睬窜江蝇劲待及宪陷捎放底液吨兆梦旺葛汝氖腹盅厦颁削沮嫡高涸夕挚逢能郝争啊党谨累衔菏息阁桨驮僻咨卖膊桩催务用鸣辜馆图杏疟栖哗绕菌班褪曳绒控树答颗帐槛尖渗紧让尧蹦鸣巾鸽窿暴远役插滚恫呈删膘雏晒忻偶帘米翻准远先蹭洋爹荫互激锨涛鹃辉俗敷罐停逢牌炮兔寸雕尼芭姨翔裂窄辗拖批释割诵啮帽死聚缮炳旗拌尹青亚录曳寻侈赦靶愈舟唱犊眯哥真蒸确埂湿脸妓贸宁侠爪驭隙酉难扎超吉勾鼻隆殃拈架鳃舷腆悟畜撑藉茂肺幢灯志帜尹腑牛怨
