Simulink 及图形用户界面GUI 下的电子技术仿真平台构建探讨

张峰

摘要：基于Simulink和图形用户界面GUI的电力电子技术仿真平台系统的构建设计，仿真实验有助于更加直观、清晰的掌握电力电路的动态演变等。仿真实验的引入，能够对电力电路有更全面的感染认知，为电力电子技术学习提供了帮助，在之后的电力电路学习和基于Simulink和图形用户界面GUI的电力电子技术仿真平台的构建设计中，需要充分地考虑到实际情况，保证其可以充分有效的发挥自身的作用。

关键词：Simulink；图形用户界面GUI；电子技术；仿真平台

中图分类号：TP311 文献标识码：A 文章编号：1009-3044（2015）26-0175-02

在电子工程专业中，电力电子技术课程是必不可少的基础课程，且电力电子技术一门综合型、知识交叉型的学科，有较大的信息量和知识量，在学习中具有一定难度。在学习中基于Simulink、图形用户界面GUI技术，进行电力电子技术仿真平台的构建，有助于清晰、直观的掌握住所学的电力电子技术知识，提高学习质量。通过虚拟和实践，建立仿真模型，提高学习效果，为此我们针对基于Simulink和图形用户界面GUI的电力电子技术仿真平台的构建，以及相关的内容进行分析研究。

1 Simulink及图形用户界面GUI下的电力电子技术仿真平台构建模式

电力电子技术的仿真平台在其学习中有重要的作用，在电力电子技术仿真平台的构建中，充分的利用Simulink和图形用户界面GUI技术，可以实现简洁、清晰、直观的进行电力电子技术的学习，并帮助学习者独立的完成电力电子技术中的仿真实验[1]。

电力电子技术的学习，主要是研究电力的传送、转换、控制等相关的内容，在学习中，要充分的利用各种电力、电路的信息技术和资源，以及电力工作原理，进行电力电子系统的仿真实验，并为信息技术、自动化技术的研究提供基础。在电力电子技术仿真平台的构建中，要充分的利用信息技术、网络技术等，通过仿真系统的构建，充分有效地进行进行系统分析，让学习者对仿真过程有一个充分的认识。

基于Simulink和图形用户界面GUI的电力电子技术仿真平台的设计如下图，从图中我们可以知道利用Simulink技术和图形用户界面GUI，进行仿真平台的设计和构建，可以保证用户自由地使用电力电子技术仿真平台。

在电力电子技术仿真平台的构建中，Simulink的利用，进行电力电力模型的建立，且进行参数的整定，完成整个电力电子技术的仿真构建。利用Guide进行用户界面GUI的设计，同时利用M函数文件对各个模型中的分函数文件进行调用，然后再利用这些M函数文件对Simulink模型进行调用进行仿真实验。通过Simulink的仿真，将仿真结果数据，通过信息软件输入到工作空间，并通过绘图显示在系统的用户界面中[2]。在整个设计的过程中，计算机技术可以辅助电力电子技术教学，并充分地发挥仿真系统的作用，为用户提供便利。

2典型设计模式

2.1 Simulink模型的构建

在电力电子技术仿真平台的构建中，我们以三相桥式全控整流电阻性负载电路为研究对象，进行相关内容的分析研究。在Simulink模型的建立中，三相桥式全控整流电路在启动或者是断续整流电路闸、电流的过程中，为了保证电力电路的正常顺利工作，要保证电路中导通2个晶闸管均具有触发脉冲，触发脉冲一般情况下采用的是双窄脉冲触发，之后将系统中的所需工作元件拖到仿真模型中，在鼠标等指示下，完成电力电路的信号线的连接，完成信号的连接之后，要进行连接检查，进而完成Simulink模型的初步构建和编辑[3]。初步建立的三相桥式全控整流电阻性负载电路Simulink模型如下图2：

2.2 参数的设计

完成典型电力电路的Simulink模型初步构建之后，进行相关参数的设计、制定，依从点击Simulink模型中的Simulation 、Configuration 、Parameters ，将系统中的仿真参数设置窗口打开，进行仿真系统中电路的相关参数的设定。在参数的设定过程中，要充分地考虑到电路的周期，如果电路的周期为0.02s，则需要将仿真电路的时长设定为0.1 s，只有这样才可以满足仿真系统中波形的稳定，也便于对仿真电路进行分析。

在参数的设计过程中，仿真步长模式，选择变步长方式（Variable-step），进而在进行电力电路的仿真操作过程中，可以改变步长，进行误差的控制以及选择过零检测。仿真系统的Solver选择的算法为stiff/TR-BDF2算法，而TR-BDF2算法是两个阶段的算法，这两个阶段为隐式龙格—库塔公式，其他的选项保持不变[4]。在电路仿真系统中的相关参数万恒设定之后，可以点击系统上的仿真按钮，进行仿真操作，并得到仿真操作的结果仿真波形。

2.3 使用图形用户界面GUI进行系统界面的设计

的菜单编辑器

在电力电子技术仿真平台的设计中，第一步是进行电路的Simulink模型的设计，第二步是进行Simulink仿真模型中相关参数的设定，第三步则是利用图形用户界面GUI进行仿真系统界面的设计。在仿真系统界面的设计中，使用鼠标单击图形用户界面GUI菜单编辑器，进入到菜单的编辑界面，在菜单编辑界面通过“view”查看其中的回调函数，并进行所需回调函数的编辑。电力电子技术仿真平台中图形用户界面GUI的菜单编辑器如图3。

完成基于Simulink和图形用户界面GUI的电力电子技术仿真平台系统界面的设计之后，可以进行仿真操作。在系统的控制面板上，点击电路的全控电路，进行回调函数对应函数的整理和编辑，之后进行到三相桥式全控整流电阻性负载电路的仿真操作中。操作界面如下图4，从图4中我们可以知道三相桥式全控整流电阻性负载电路仿真操作，可以设置控制角，点击开始按钮之后，就可以实现对电路的仿真。

从图4中我们可以知道，通过仿真，可以查看仿真系统中每一个开关器件、负载两端的电压波形、电流波形等[5]。进行电力电路的仿真平台设计，为电力电子技术学习提供了帮助，在其他的辅助设备、软件等的辅助下，让电力电子技术学习中的实验实践，更加的真实、清晰，通过仿真实验，提高我们对知识的理解和掌握，并提高我们的实践操作和实验力度。充分利用信息技术和电力电子技术，构建仿真系统平台，除了建立的系统仿真平台之外，使用者还可以自行的进行器件模型的建立，因此不受经费、数量等方面因素的影响。

在电力电子技术学习中，引入计算机、网络等，可以提升学习质量和学习效率，传统的电子电力学习方法，在当前的学习中已经不适用，在实验中，手工进行图形的绘制精确度不够，也不能同时画出多个波形，在画图中控制角一旦发生变化，相关的波形、图形等都需要重新的绘制，费时费力。引入仿真系统平台，可以充分的提高学习效率，改善学习质量。在当前的社会背景下，在实验设计中要充分的利用信息技术、网络技术等，是当前电子电力学习的必然方向，也是适应社会发展的表现，在电力电子技术学习中，构建基于Simulink和图形用户界面GUI的电力电子技术仿真平台，可以节约学习时间，增加学习信息量，提高学习效率。

3 结束语

从当前电子电力学习现状进行分析，电力电子技术的新型的一门专业课程，是当前我国电气化、自动化等专业不可缺少的基础课程，电力电子技术学习中必须要重点提高实践操作能力。为了更好地对电力电子技术进行了解和认识，我们基于Simulink、图形用户界面GUI，构建电力电子技术仿真平台，通过直观的感知，并最大限度地获取信息量，提高电力电子技术学习质量。

参考文献：

[1] 安树，赵霞，徐小华.基于Matlab GUI的整流电路仿真设计[J].现代电子技术，2011（04）：155-158.

[2] 文小琴，毕淑娥，游林儒.基于Matlab的电力电子技术仿真平台设计[J].电气电子教学学报，2014（04）：105-106，110.

[3] 谢小荣，严干贵，陈远华. 三电平PWM变频调速控制系统的MATLAB仿真平台[J].电网技术，2003（09）：18-22.

[4] 安树，闫英敏，刘正春. 基于Matlab GUI的电力电子技术教学平台设计[J].中国现代教育装备，2012（07）：16-18.

[5] 吴志伟，赵祚喜，黄培奎，等. 基于Matlab的机器人避障仿真软件设计[J].计算机应用，2015（S1）：226-228，242.