电力电子仿真教学研究

沈杰

摘要：该文介绍了一种基于multisim仿真软件的电力电子课程教学方法。并选择了两种典型的电力电子电路进行仿真实验，通过实验过程详细说明了仿真电路的建立、电子元件的选择、电路参数设置以及波形分析。

关键词：multisim；仿真；电力电子电路

中图分类号：TP311 文献标识码：A 文章编号：1009-3044（2016）13-0153-02

Abstract：This article introduces a power electronics teaching methods based on multisim. And we select two typical power electronic circuits to simulate . Through the experiments the establishment of the circuit，the choice of electronic components， circuit parameter settings and waveform analysis are described in detail.

Key words： multisim；simulation；power electronic circuits

1 概述

电力电子技术是强电专业的一门核心基础课程，其实践性很强，对学生的动手能力要求较高。笔者在该课程的教学过程中发现主要存在以下几个问题：

1）学生很难理解电力电子器件的工作原理，比如晶闸管的导通和关断条件。

2）在授课过程中电力电子波形的绘制需要花费较长的时间，尤其是三相电路的相关波形。

3）在实训过程中耗材的损耗很大，比如晶闸管、晶体管等。

4）电力电子系统多为高电压、大电流的大功率系统，实训过程中对于学生的人身安全和设备安全不能得到绝对保证。

如果在教学过程中引入计算机仿真技术就可以很好的解决这些问题，同时仿真教学可以使得教学过程更为生动、直观，有利于激发学生的学习兴趣，提高教学质量。

2 multisim仿真软件介绍

20世纪80年代加拿大的IIT公司推出了一款颇具特色的电子仿真软件EWB5.0，其界面形象直观、操作方便、分析功能强大、易学易用。Multisim软件是它的升级版，本文中所使用的是最新的multisim10版本，其主要特点有：

1）具有完全交互式的仿真器，允许使用者对电路进行实时的改变，并能实时的看见电路仿真结果。

2）具有二十多种不同的虚拟仪器，包括示波器、万用表、频谱分析器等。

3）功能强大的教学选项，老师可以自行制定Multisim 10的使用界面和可能选用的仪器和分析，从而控制学生在电路中所见的画面，以及能够存取的功能。

4）16000个零件数据库，16000个零件资料库。

图1为multisim10的主界面。

3 仿真实例

1）单相半波可控整流电路（阻性负载）

启动multisim10软件，从其元件库中选择所需的电路元件，连接成电路。如图2所示。其中双踪示波器用来显示触脉冲和负载上的电压波形，A相位为负载波形，B相位为触发波形。

启动电路开始仿真，波形如图3所示，显然负载上的波形为缺口的正弦半波波形。

2）三相半波可控整流电路（阻感性负载）

如图4所示为三相半波整流电路，负载为阻感性负载。图5为阻感性负载上的电压波形。

4 结束语

利用multisim实现仿真实验教学，同传统的电力电子实验相比，可以边实验边修改，由于使用的元器件和仪表都是虚拟的，所以不存在安全问题，另外实验成本低，实验效率高，实验结果直观形象。学生在仿真实验过程中，有自己独立思考的时间和空间，有利于培养学生的创新思维能力。但是仿真实验并不能完全取代传统的实验手段，因为学生在仿真实验中看到的都是理想波形，而实际上会存在很多的干扰信号，学生只有在真实的硬件试验中才会掌握。只有将仿真实验与硬件实验相结合，才能帮助学生更快更好地掌握知识，进一步提高学生的综合实验和创新的能力。

参考文献：

[1] 王兆安，黄俊. 电力电子技术[M].4版.北京：机械工业出版社，2000.

[2] 王云亮. 电力电子技术[M].北京：电子工业出版社，2006.

[3] 聂典，丁伟. Multisim10计算机仿真在电子电路设计中的应用[M].北京：电子工业出版社，2009.