孫 堅(jiān)，王 強(qiáng)

(三峽大學(xué) 電氣與新能源學(xué)院，湖北 宜昌 443002)

“電力電子技術(shù)”課程是電類(lèi)工程專(zhuān)業(yè)的一門(mén)重要專(zhuān)業(yè)基礎(chǔ)課。其教學(xué)內(nèi)容包涵了各類(lèi)電力電子電路結(jié)構(gòu)、工作原理、波形分析、控制方法、工程應(yīng)用及參數(shù)計(jì)算。本文從教學(xué)方式上對(duì)“電力電子技術(shù)”課程進(jìn)行了改革，以求達(dá)到預(yù)期的教學(xué)效果。

1 媒體教學(xué)方式的改進(jìn)

由于電力電子電路類(lèi)型多、波形分析和參數(shù)計(jì)算復(fù)雜，如果我們?nèi)圆捎渺o態(tài)的電路和波形圖片，難以達(dá)到好的教學(xué)效果。為了充分挖掘多媒體教學(xué)的優(yōu)勢(shì)，本課程組成員開(kāi)發(fā)了電力電子電路Flash動(dòng)態(tài)演示課件。這種課件可直觀展示各種參數(shù)變化對(duì)電路波形圖的影響，我們?cè)诶碚摻虒W(xué)中介紹基本單元拓?fù)潆娐窌r(shí)，可以通過(guò)圖1所示的Flash動(dòng)態(tài)演示課件。改變電路電感的參數(shù)，觀察和分析升壓式基本單元電路因電感參數(shù)的變化，電感電流隨之處于不同的工作狀態(tài)中。

由圖1可見(jiàn)，電路的工作模式亦隨著功率管的開(kāi)斷，通過(guò)電流的標(biāo)記清晰的展現(xiàn)出來(lái)。如果采用Flash動(dòng)態(tài)演示，電路的工作原理、參數(shù)計(jì)算和波形分析可以直觀的再現(xiàn)，圖形和數(shù)據(jù)說(shuō)明顯得十分生動(dòng)直觀。

圖1 升壓式電路Flash動(dòng)態(tài)演示圖

2 仿真軟件在教學(xué)中的應(yīng)用

2.1 仿真教學(xué)實(shí)例

教學(xué)實(shí)際中可使用Matlab提供的動(dòng)態(tài)仿真工具Simulink對(duì)電子電路系統(tǒng)進(jìn)行仿真。在Simulink環(huán)境中，一個(gè)電力系統(tǒng)工具箱含有電力電子器件模塊庫(kù)，它包括了理想開(kāi)關(guān)元器件、絕緣柵極晶體管及附加庫(kù)等基本模塊。下面我們以三相橋式全控整流電路為例說(shuō)明仿真軟件在教學(xué)中的應(yīng)用。

首先建立仿真模型新文件，以存放仿真電路模型;選擇電路元器件模塊，在仿真窗口的菜單欄上調(diào)出模型瀏覽器，提取合適的模塊放在仿真平臺(tái)上;將電路元器件模塊按需要的原理圖連接起來(lái)。三相橋式全控整流電路仿真圖如圖2所示。

圖2 三相橋式全控整流電路仿真圖

仿真圖畫(huà)好后，有必要對(duì)電路模型參數(shù)進(jìn)行設(shè)置，圖2各模型參數(shù)設(shè)置如下:

(1)三相電源相角差設(shè)為120°，相電壓峰值200V，f=50Hz。

(2)負(fù)載參數(shù)設(shè)置為R=45Ω，L=1H，C=1nF。

(3)變換器橋設(shè)置為默認(rèn)值。

(4)采用雙脈沖觸發(fā)方式，其參數(shù)為f=50Hz，脈寬100ms。

(5)常數(shù)模塊Constant2觸發(fā)角設(shè)置為0°，開(kāi)放同步6脈沖觸發(fā)器。

2.2 仿真結(jié)果顯示

將常數(shù)模塊Constant1觸發(fā)角設(shè)置為0°，即把觸發(fā)角 α改變?yōu)?0°。打開(kāi)仿真參數(shù)窗口，選擇ade23tb算法，誤差設(shè)為1e-3，仿真開(kāi)始時(shí)間為0，停止時(shí)間為0.02s。點(diǎn)擊工具欄上的開(kāi)始按鈕，可得圖3(a)所示的仿真結(jié)果。當(dāng)需要觀察改變觸發(fā)角α波形變化時(shí)，只需將常數(shù)模塊Constant1的觸發(fā)角設(shè)置為不同值即可。如將常數(shù)模塊Constant1觸發(fā)角設(shè)置為60°，即可得圖3(b)所示仿真結(jié)果。

從圖3中可以非常直觀的看到三相電源電壓/流、觸發(fā)信號(hào)、負(fù)載電流/壓的波形。

圖3 三相橋式全控整流電路仿真結(jié)果圖

3 結(jié)語(yǔ)

本文在充分利用現(xiàn)代教育設(shè)備，對(duì)“電力電子技術(shù)”課程的教學(xué)方式進(jìn)行了改革。其主要改進(jìn)點(diǎn)是:

(1)通過(guò)使用Flash動(dòng)態(tài)演示課件，直觀生動(dòng)的再現(xiàn)電路的動(dòng)態(tài)特性，有利于學(xué)生認(rèn)識(shí)電路的動(dòng)態(tài)特性和各種參數(shù)變化對(duì)電路波形圖的影響。

(2)利用Matlab電力系統(tǒng)工具箱對(duì)電力電子電路進(jìn)行仿真分析，只需把相關(guān)模塊拖入仿真平臺(tái)，設(shè)置模塊參數(shù)便可得出現(xiàn)象生動(dòng)的仿真結(jié)果，有利于擺脫課堂學(xué)時(shí)少的制約。

［1］ 劉曉蘭，王東署.電力電子技術(shù)課程的教學(xué)方法改革與實(shí)踐，北京:中國(guó)科教創(chuàng)新導(dǎo)刊［J］，2010(28):206

［2］ 李久勝，王明彥，孫鐵成等.研究型大學(xué)中電力電子技術(shù)基礎(chǔ)課程改革，南京:電氣電子教學(xué)學(xué)報(bào)［J］，2010(32):79 ～82

［3］ 王莉，龔春英，謝少軍.基于Flash MX電力電子技術(shù)教學(xué)軟件開(kāi)發(fā).西安:電力電子技術(shù)［J］，2007Vol29(4):66 ～62