虚拟仿真技术在高职电力电子技术课程中的应用

-精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 1 虚拟仿真技术在高职电力电子技术 课程中的应用 摘要：电力电子技术是高职院校 电气自动化专业的一门实践性很强的专 业课程。本文分析了电力电子技术课程 教学中存在的问题，将虚拟仿真技术应 用在电力电子技术课程教学中，激发了 学生的学习兴趣，加深了学生对理论知 识的理解，同时仿真实训不受时间、空 间和物质条件的限制，提升了实践教学 质量。 中国论文网 /8/view-12750455.htm 关键词： 虚拟仿真技术； MATLAB；高职；电力电子技术 中图分类号： G642 文献标识码： A 文章编号： 1009-3044（2015）29- -精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 2 0183-02 Application of Virtual Simulation Technology in Power Electronics Technology Course LUO Hai-xia （Changsha Social Work College， Changsha 410004， China） Abstract： Power electronics technology is a core subject with very strong practicality of electrical automation specialty. This paper analyzes the current problems in teaching of power electronics technology， and the virtual simulation technology is applied in the teaching of power electronics technology， which stimulates students interest and deepens the students understanding of theoretical knowledge， while the simulation training is not limited by time， space and material conditions， and improves the quality of teaching practice. -精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 3 Key words： virtual simulation technology； higher vocational education； power electronics technology 电力电子技术是高职院校电气自 动化专业的一门专业核心课程，主要讲 述各种电力电子器件，以及由电力电子 器件所构成的各种电路或变流装置等内 容1。该门课程综合性和实践性很强， 借助计算机仿真技术，既加深了学生对 理论知识的理解，又弥补了学时和实验 条件等因素带来的不足，对培养学生的 实践能力有重要意义。 1 电力电子技术课程教学中存在 的问题 电力电子技术课程综合性很强， 内容丰富，信息量大，传统的教学方法 受学时和实验条件的限制，教学效果不 是很理想。主要存在以下问题： （1） 在电力电子技术的理论教 学中，由于高职学生理论基础普遍差一 些，学生参与课堂的主动性不高。将虚 拟仿真技术应用在该课程教学中，通过 -精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 4 仿真软件来讲授理论知识，使抽象的理 论教学变得生动形象，能够发动学生， 让学生主动参与实际的学习过程，观察 到参数的改变对电路的影响，加深了对 理论知识的理解。 （2） 在电力电子技术的实践教 学中，学时不足和实验设备的短缺等因 素影响了实验的顺利进行。此外，在电 力电子技术实验过程中，学生操作不熟 练，因此，故障率高，烧断保险、烧坏 设备的情况经常出现，直接影响了实践 环节的教学效果2。采用计算机仿真技 术，用模拟元件代替实际元件进行实验， 节省了实验耗材，学生还可以在课外独 立完成仿真实验。 总之，借助计算机仿真技术，既 提高了理论教学效果，又弥补了因实验 场地、实验条件、仪器设备等因素带来 的不足，提高了实践教学质量。 2 虚拟仿真技术在电力电子技术 课程中的应用 2.1 虚拟仿真软件简介 -精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 5 虚拟仿真技术，是用一个虚拟的 系统模仿另一个真实系统的技术3，是 随着计算机技术的发展而逐步形成的一 类试验研究的新技术。MATLAB 是美 国 Math Works 公司于 1976 年开发的 MatrixLaboratory（矩阵实验室）软件的 简称4。早期的 MATLAB 主要用于解 决科学和工程的复杂数学计算，后面经 过不断的扩充和更新，成为了一个高级 计算和仿真平台。本文中，电力电子电 路的仿真主要使用 simpowersystem 和 simulink 两个模块库进行。 2.2 虚拟仿真技术在电力电子技 术课中的应用 下面以单相桥式全控整流电路为 例，介绍 M A T L A B 的仿真教学过程， 该电路由交流电源，晶闸管、负载以及 触发电路组成。 （1）建立仿真模型 打开 MATLAB 软件，新建 MDL 文件，在 simulink 和 simpowersystem 模 块组中提取所需的模块，按照单相桥式 -精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 6 全控整流的原理图连接起来组成仿真电 路如图 1 所示。其中，晶闸管的触发电 路采用简单的脉冲发生器，控制角以脉 冲的延迟时间表示。最后，需要在仿真 模型中加入 powergui 模块，电力系统仿 真必需加入该模块，否则无法运行5。 （2）参数设置及仿真结果分析 设置交流电源峰值 220V，频率 为 50Hz，初始相位为 0；负载电阻 R = 2 ；脉冲发生器 1 的周期为 0.02，相 位为 0.02/12，脉冲发生器 2 的周期为 0.02，相位为 0.02*7/12；仿真时间为 0.06s，仿真类型为 ode15sstiff/NDF， 参数设置完后，点击“ 运行 ”按钮。阻性 负载，=30时负载两端电压和电流波 形如图 2 所示，晶闸管两端电压和电流 波形如图 3 所示。 图 2 =30时，电阻负载电源电 压、触发脉冲、负载电压和负载电流波 形 -精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 7 图 3 =30时，电阻负载电源电 压、触发脉冲、晶闸管 VT1 两端电压 和电流波形 分析单相桥式全控整流阻感性负 载电路的原理时， 只需要设置参数 R = 2 ， L = 0 1 . H，可以很方便地得到 阻感性负载电路的波形。教师演示完后， 要求学生自己动手仿真，观察其他控制 角时，整流输出电压、电流波形。学生 在自己仿真的过程中，不仅可以很直观 地看到参数的改变对电路的影响，还可 以通过改变参数的设置加深对触发电路 与主电路的同步等抽象问题的理解。 3 结论 MATLAB 仿真技术在电力电子 技术教学过程中的合理应用，既可以激 发学生的兴趣，将抽象问题以仿真的方