２０１５年７月 榆林学院学报 Ｊｕｌｙ．２０１５ 第２５卷第４期 ＪＯＵＲＮＡＬ ＯＦ ＹＵＩ ＩＮ ＵＮＩＶＥＲＳｎ Ｖ０１．２５ Ｎｏ．４ ＭＡＴＬＡＢ在电力电子技术教学中的应用 荆红莉，赵鹏 （榆林学院能源工程学院，陕西榆林７１９０００） 摘 要：为了激发学生对电力电子技术课程的学习兴趣，培养学生的探索精神和科研能力，将ＭＡＴＬＡＢ 仿真技术引入电力电子技术课程的教学中。通过系统建模，动态仿真和参数的设定，得出不同参数下系 统各物理量的动态变化曲线，形象直观的展示了系统的变换规律；ＭＡＴＬＡＢ软件的使用克服了传统教学 中存在的一些缺点，提高了课程教学效果。 关键词：Ｍａｔｌａｂ；仿真；电力电子技术 中图分类号：ＴＰ３９１．９文献标志码：Ａ文章编号：１００８—３８７１（２０１５）０４—００８７—０３ 随着生产、生活用电量的不断提高，人们对供电 有用于整流、逆变变流系统的通用桥（Ｕｎｉｖｅｒｓａｌ 质量的要求也越来越高。为了满足各种不同的用电 Ｂｒｉｄｇｅ），通过参数可将它设定成不同电力电子器件 需求，提高供电质量，就需要对电能做各种变换和控 的单臂、双臂、和三臂桥。在ｓｉｍｕｌｉｎｋ环境下，系统 制。电力电子技术就是利用电力电子器件对电能进 的模型都可通过框图来完成，用户只需通过鼠标拖 行变换和控制的一门技术，因此电力电子技术这门 动相应的元件或自己封装的子模块，就可完成系统 课程也已成为高等院校自动化专业、电气工程及其 的建模。 自动化专业以及其他相关专业的一门重要的专业基 ２ ｂｕｃｋ降压变换器的建模 础课程…。在该课程的理论教学中，需要对相关电 电力电子技术包括四种变流技术：整流（ＡＣ— 路进行波形分析及电量计算，不仅需要画出大量的 ＤＡ）、逆变（ＤＣ—ＡＣ）、交流电力控制及变换（ＡＣ— 电压、电流信号波形图，而且需要作相关电量的数学 ＡＣ）、直流变流（ＤＣ—ＤＣ）。其中直流变流包括直 公式推导及谐波分析 ；在实验教学中，由于接线 接的直流一直流变换技术即直流斩波和间接直流变 不当很容易就造成硬件设备损坏，有些高压电能变 换技术。本文以直流降压斩波为例，介绍Ｂｕｃｋ降压 换也具有一定的危险性，给实验操作带来不少麻烦。 斩波电路的建模。 针对传统教学中的这些实际情况，本文提出将仿真 （１）建立一个Ｂｕｃｋ．ｍ仿真模型文件。打开 软件引人该课程的教学中。在ＭＡＴＬＡＢ的仿真环 Ｍａｔｌａｂ软件，在菜单上点击Ｆｉｌｅ／Ｎｅｗ／ｍｏｄｅｌ新建一 境下，建立电路的仿真模型，通过仿真可方便的观察 个ｂｕｃｋ文件。在出现的空白平台上便可以建立 电路各物理量的输出波形，通过波形对比，还可以分 Ｂｕｃｋ电路的仿真模型。 析比较电路参数改变对电路所产生的影响。仿真软 （２）模型中元件的选择。点击菜单栏上的Ｓｉｍ— 件在电力电子技术课程中的应用，不但可以提高理 ｕｌｉｎｋ图标，调出模型库。在模型库中选择需要的元 论课的教学效果，而且还可以提升学生的实践和科 器件模块拖放在仿真平台上。组成Ｂｕｃｋ电路的主 研能力。 要元器件有直流电源，场效应晶体管，反电动势负 １ ＭＡＴＩＡＢ仿真环境的介绍 载，电感、电容等，建模所用元器件及提取元器件模 在ＭＡＴＬＡＢ的仿真环境下，有专门的电力系统 块的路径如表１所示。 模块库（ＳｉｍＰｏｗｅｒ Ｓｙｓｔｅｍｓ），它包括电源元件、负载 （３）分别将所用元器件拖放在ｂｕｃｋ文件中，设 元件、电机等７个模块库。针对电力电子系统有电 置好每个原件参数，并按原理图进行连接。此外还 力电子模块库（Ｐｏｗｅｒ Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃｓ）：包括电力电子器 应注意，对于电力电子技术系统的仿真，在建立好系 件如二极管、晶闸管、ＩＧＢＴ、ＭＯＳＦＥＴ、ＧＴＯ等。还 统模型之后，要在仿真系统中添加Ｐｏｗｅｒｇｕｉ模块，并 收稿日期：２０１５—０３—２４ 基金项目：榆林学院２０１４教改项目（ＪＧ１４１１） 作者简介：荆红莉（１９７６一），女，陕西合阳人，讲师，硕士，主要研究方向为机电一体化。Ｅ—ｍａｉｌ：２４５９８７８７９２＠ｑｑ．ｔｏｍ 荆红莉．赵鹏：ＭＡＴＩＡＢ在电力电子技术教学中的应用 ・８９・ ２２（９—２）：３００—３０２． ［２］刘丽萱，张萍，钱步仁，等．ＭＡＴＬＡＢ在电力电子技术教学中的应用［Ｊ］．大学教育，２００８，２９（８）：１０９一 ｌｌ３． ［３］王兆安，黄俊．电力电子技术（第４版）［Ｍ］．北京：机械工业出版社，２０００． ［４］马立华，席惠．ＭＡＴＬＡＢ在电力电子实验教学中的应用［Ｊ］．实验室研究与探索，２００５，２４（２）：３３—３６． ［５］陈宏。基于Ｍａｔｌａｂ的电力电子技术课程的教学探讨［Ｊ］．实验室科学，２０１３（２）：５４—６１． ［６］王兆安．电力电子技术学习指导［Ｍ］．机械工业出版社，２０１２． （责任编辑：邵治亮） Ｔｈｅ Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ ｏｆ ＭＡＴＬＡＢ ｉｎ Ｐｏｗｅｒ Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ Ｔｅａｃｈｉｎｇ ＪＩＮＧ Ｈｏｎｇ—ｌｉ．ＺＨＡＯ Ｐｅｎｇ （Ｓｃｈｏｏｌ ｏｆ Ｅｎｅｒｇｙ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，Ｙｕｌｉｎ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｙｕｌｉｎ ７ １ ９０００，Ｃｈｉｎａ） Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｉｎ ｏｒｄｅｒ ｔｏ ｓｔｉｍｕｌａｔｅ ｓｔｕｄｅｎｔｓ’ｉｎｔｅｒｅｓｔ ｉｎ ｌｅａｒｎｉｎｇ ｐｏｗｅｒ ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃ ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ ｃｏｕｒｓｅ ａｎｄ ｒａｉｓｅ ｓｔｕｄｅｎｔ’ Ｓ ｅｘｐｌｏｒａｔｉｏｎ ｓｐｉｒｉｔ ａｎｄ ｓｃｉｅｎｔｉｉｆｃ ｒｅｓｅａｒｃｈ ａｂｉｌｉｔｙ，ｔｈｉｓ ｐａｐｅｒ ｉｎｔｒｏｄｕｃｅｓ ｔｈｅ ＭＡＴＬＡＢ ｓｉｍｕｌａｔｉｏｎ ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ ｉｎｔｏ ｔｈｅ ｔｅａｃｈｉｎｇ ｏｆ ｔｈｉｓ ｃｏｕｒｓｅ．Ｔｈｒｏｕｇｈ ｔｈｅ ｓｙｓｔｅｍ ｍｏｄｅｌｉｎｇ，ｄｙｎａｍｉｃ ｓｉｍｕｌａｔｉｏｎ ａｎｄ ｐａｒａｍｅｔｅｒ ｓｅｔｔｉｎｇｓ，ｔｈｅ ｓｉｍｕｌａｔｉｏｎ ｒｅｓｕｌｔｓ ｄｉｓｐｌａｙ ｔｈｅ ｄｙｎａｍｉｃ ｃｕｒｖｅｓ ｏｆ ｖａｒｉｏｕｓ ｐｈｙｓｉｃａｌ ｑｕａｎｔｉｔｉｅｓ ｕｎｄｅｒ ｄｉｆｆｅｒｅｎｔ ｐａｒａｍｅｔｅｒｓ ａｎｄ ｔｈｅ ｔｒａｎｓｆｏｒｍａｔｉｏｎ ｌａｗｓ ｏｆ ｔｈｅ ｓｙｓｔｅｍ；ｕｓｉｎｇ ＭＡＴＬＡＢ ｓｏｆｔｗａｒｅ ｈａｓ ｏｖｅｒｃｏｍｅ ｓｏｍｅ ｄｒａｗｂａｃｋｓ ｗｈｉｃｈ ｈａｖｅ ｅｘｉｓｔｅｄ ｉｎ ｔｒａｄｉｔｉｏｎａｌ ｔｅａｃｈ— ｉｎｇ，ａｎｄ ｔｈｅ ｔｅａｃｈｉｎｇ ｅｆｆｅｃｔ ｏｆ ｔｈｉｓ ｃｏｕｒｓｅ ｈａｓ ｂｅｅｎ ｉｍｐｒｏｖｅｄ． Ｋｅｙ ｗｏｒｄｓ：Ｍａｔｌａｂ；Ｓｉｍｕｌｉｎｋ；ｐｏｗｅｒ ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃｓ ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ （上接第８２页） 参考文献： ［１］戴广龙，张国枢，刘泽功，等．安全工程专业人才培养模式及课程体系研究［Ｊ］．安徽理工大学学报（自然 科学版），２００９，ｌ１（２）：８０—８５． ［２］邱海燕，张世红，罗米娜，等．分析化学教学改革探讨［Ｊ］．化工高等教育，２０１１（５）：６８—７１． ［３］张晓娟，黎永秀，王胜碧．分析化学教学改革初探［Ｊ］．安顺学院学报，２０１１，１３（２）：８８—９０． ［４］樊靓．分析化学教学改革探讨［Ｊ］．广东化工，２０１０，３７（１）：１５８—１５９． ［５］叶天旭，张予辉．物理化学课堂教学改革探索［Ｊ］．广州４Ｅ＿ｒ－，２０１０，３８（１）：２３１—２３３． ［６］王瑞斌．分析化学及其实验课程的教学改革与实践［Ｊ］．教与学研究，２００６（９）：５８—６１． ［７］姚思童，张进，刘利，等．工科物理化学课程教学改革实践［Ｊ］．化工高等教育，２０１０（２）：２９—３１． ［８］殷金玲，景晓燕，冯静．变革学习方式创新普通化学教学模式［Ｊ］．教育教学论坛，２０１４（２３）：６１．一７１． ［９］张学龙．大学专业课开展启发式教学的探讨［Ｊ］．中国成人教育，２００７（２）：１３９—１４０． （责任编辑：王瑞斌） Ｐｒｅｌｉｍｉｎａｒｙ Ｄｉｓｃｕｓｓｉｏｎ ｏｎ Ｔｅａｃｈｉｎｇ Ｒｅｆｏｒｍ ｏｆ Ｐｈｙｓｉｃａｌ Ｃｈｅｍｉｓｔｒｙ ａｎｄ Ａｎａｌｙｔｉｃａｌ Ｃｈｅｍｉｓｔｒｙ Ｃｏｕｒｓｅ ＪＩＡＯ Ｙｕ—ｒｏｎｇ，ＳＯＮＧ Ｘｉａｏ—ｌｉ，ＸＩＡＮＧ Ｙｕ—ｌｉｎ，ＧＡＯ Ｌｉ—ｇｕｏ （Ｓｃｈｏｏｌ ｏｆ Ｃｈｅｍｉｓｔｒｙ ａｎｄ Ｃｈｅｍｉｃａｌ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，Ｙｕｌｉｎ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｙｕｌｉｎ ７ １９００，Ｃｈｉｎａ） Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｐｈｙｓｉｃａｌ Ｃｈｅｍｉｓｔｙｒ ａｎｄ Ａｎａｌｙｔｉｃａｌ Ｃｈｅｍｉｓｔｒｙ ｉｓ ａ ｂａｓｉｃ ａｎｄ ｍａｊｏｒ ｃｏｕｒｓｅ ｏｆ Ｓａｆｅｔｙ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ ｍａｊｏｒ ｏｆ Ｙｕｌｉｎ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ．Ｔｈｅ ｔｅａｃｈｉｎｇ ｑｕａｌｉｔｙ ａｎｄ ｌｅａｒｎｉｎｇ ｅｆｆｅｃｔ ａｒｅ ｉｍｐｏｒｔａｎｔ ｆｏｒ ｔｈｅ ｓｔｕｄｅｎｔｓ ｉｎ ｔｈｅｉｒ ｐｒｏｆｅｓｓｉｏｎａｌ ｌｅａｒｎ— ｉｎｇ ｐｒｏｃｅｓｓ．Ａｉｍｉｎｇ ｔｏ ｐｒｏｍｏｔｅ ａｎｄ ｓｔｒｅｎｇｔｈｅｎ ｔｈｅ ｃｏｕｒｓｅ，ｔｈｅ ｐａｐｅｒ，ｂａｓｅｄ Ｏｆｆ ｔｅａｃｈｉｎｇ ｐｒａｃｔｉｃｅｓ ｏｆ ｔｈｉｓ ｃｏｕｒｓｅ， ｓｙｓｔｅｍａｔｉｃａｌｌｙ ｄｉｓｃｕｓｓｅｓ ｔｈｅ ｔｅａｃｈｉｎｇ ｃｏｎｔｅｎｔｓ，ｍｅｔｈｏｄｓ ａｎｄ ｏｂｊｅｃｔ．Ｔｈｅｎ ｉｔ ｓｕｍｍａｒｉｚｅｓ ｓｏｍｅ ｔｅａｃｈｉｎｇ ｍｅｔｈｏｄｓ ｔｈａｔ ａｒｅ ｅｆｆｅｃｔｉｖｅｌｙ ａｐｐｌｉｅｄ ｔｏ ｔｈｅ ｔｅａｃｈｉｎｇ ｐｒａｃｔｉｃｅｓ． Ｋｅｙ ｗｏｒｄｓ：ｓａｆｅｔｙ ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ；ｐｈｙｓｉｃａｌ ｃｈｅｍｉｓｔｙｒ ａｎｄ ａｎａｌｙｔｉｃａｌ ｃｈｅｍｉｓｔｒｙ；ｔｅａｃｈｉｎｇ ｒｅｆｏｒｍ
