Multisim 10在电力电子电路仿真中的应用

【摘要】电力电子电路的计算机仿真可辅助进行电路及其控制系统的分析和定量计算，具有方便、高效、灵活等一系列优点。在Multisim 10仿真软件的虚拟工作平台中，完成了三相桥式全控整流电路的设计和仿真分析，通过实例证明了Multisim 10是进行电力电子电路仿真的有效工具。

【关键词】Multisim 10;电力电子;整流电路;仿真

Abstract：It can aid to analyze and calculate of circuit and control system by computer simulation of power electronic circuits.That has a series of merits such as convenience，high efficiency，agility and so on.Using Multisim 10 as a virtual work platform，accomplishes the design and simulation analysis of the three-phase bridge rectifier circuit.Multisim 10 is an effective tool for simulation of power electronic circuits that has been proved by the example.

Key words：Multisim 10;power electronics;rectifying-bridge circuit;simulation

1.引言

电力电子技术综合了微电子、电路、电机学、自动控制等多学科知识，是电能变换与控制的核心技术，在工业、能源、交通、国防等各个领域发挥着越来越重要的作用。而电力电子电路的计算机仿真具有十分重要的意义，不仅可以帮助初学者理解电路的工作原理和工作过程，即使对经验丰富的工程技术人员，计算机仿真也是对电路及其控制系统分析、定量计算的强有力工具。随着电力电子技术应用的日益广泛，出现了PSPICE、SABER、MATLAB、MULTISIM、PSIM等适用于电力电子电路及系统仿真的软件。这些软件将各种功能子程序模块化，提供了完善的部件模型，用户只需简单的操作便可完成给定电路的仿真模型，成为广大学生和工程技术人员在学习、科研和开发过程中的必备工具。本文以应用非常广泛的Multisim 10软件为仿真平台，通过对三相桥式全控整流电路的仿真和分析，介绍Multisim在电力电子电路仿真中的应用。

2.Multisim 10的功能和特点

Multisim 10是美国国家仪器（NI）有限公司推出的以Windows为基础的仿真工具，适用于电子电路的设计工作。它包含了电路原理图的图形输入、电路硬件描述语言输入方式，具有丰富的仿真分析能力。Multisim 10具有以下特点：

（1）直观的图形操作界面;

（2）丰富的元器件库，用户可以根据需要修改元件参数或创建新元件，并且可以对元件设置故障，进行故障仿真;

（3）种类繁多的虚拟仪器;

（4）完备的分析手段，提供了交流分析、直流扫描分析、傅里叶分析、传递函数分析等多种分析方法;

（5）强大的仿真功能及互动式的仿真界面。

3.电力电子电路仿真实例——三相桥式全控整流电路

3.1 仿真电路的设计

从Multisim 10的元器件库中选择三相桥式全控整流电路所用到的晶闸管、三相交流电压源、脉冲电压源、电阻、电感以及示波器等器件，按照整流电路结构建立如图1所示的仿真电路。

图1中元器件的参数都可以通过元器件的属性来进行设置。电路使用宽触发脉冲，脉冲电压源V1至V6的脉冲宽度设置为4ms，周期设置为20ms（与三相交流电压源的周期保持一致），延迟时间依次相差3.3333ms（ms）。三相交流电压源V7为星形联接，电压幅值设置为100V，频率设置为50Hz。电路接、的阻感负载。示波器通道A测量整流电路的输出电压，通道B测量晶闸管VT1的端电压。

图1 三相桥式全控整流电路

图2 输出电压及VT1端电压的波形（a=0o）

图3 输出电压及VT1端电压的波形（a=60o）

3.2 电路的仿真分析

（1）正常状态仿真

在正常运行状态下，通过改变脉冲电压源的延迟时间，将晶闸管的控制角a分别设置为0o和60o。运行仿真得到整流电路的输出电压波形及晶闸管VT1承受的电压波形分别如图2和图3所示。仿真波形与理论分析结果完全一致。

（2）故障状态仿真

在Multisim 10中，通过设置元件的故障类型，便可进行电路的故障仿真。假设晶闸管VT1开路，设置VT1的故障点为“阳极A”，故障类型为“开路”。运行仿真得到的波形如图4所示。仿真波形刚好缺失VT6、VT1和VT1、VT2导通形成的2个连续线电压波形。

图4 VT1开路时输出电压的波形（a=30o）

4.结论

利用Multisim 10软件可以建立各种电力电子电路的仿真模型，具有仿真电路直观、仿真过程快捷、仿真结果精确、操作方便灵活等优点。也可利用Multisim 10软件进行电力电子技术的计算机辅助教学，不仅将书本中的抽象原理形象化，而且激发了学生的学习兴趣和积极性，培养学生的创新思维。

参考文献

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[2]张新喜，许军，王新忠，等著.Multisim 10电路仿真及应用[M].北京：机械工业出版社，2011.

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[4]陈因，韩丽俊.基于Multisim的电力电子线路仿真与设计[J].电力学报，2010（4）：318-320.

作者简介：孙筠（1979—），女，湖北嘉鱼人，硕士，讲师，主要从事自动化教学与研究。