さ缌ν隙实训仿真教学装置开发与应用

赵越

摘要：《电力拖动》是机电一体化技术等专业课程学习中的重要内容，在《电力拖动》实训教学当中，传统的教学模式存在一定的弊病，突出表现在专业化教学设备缺乏上，在这种情况下一些学校开始着手开发电力拖动实训仿真教学装置。本文根据现有的研究资料，结合自身在《电力拖动》实训教学中的一些经验，对计算机仿真技术在电力拖动实训教学中的应用阐述了自己的意见，着重分析了电力拖动实训仿真教学装置开发及应用及仿真实验教学的方案设计，希望能够对当前的电力拖动实训仿真教学装置开发提供一些思路。

关键词： 电力拖动；实训；仿真；开发

在传统的《电力拖动》实训教学中，一般都是采用灌输式教学方式，教师讲解实训内容、演示实训过程，学生根据教师的指点完成实验工作，得出已经确定的实验结果，撰写实验报告。这种教学模式与电力拖动实验设备缺乏有密切的关系，但是大型的电力推动实验设备的价格比较高，并且需要经常性的更新，所以多数院校并不愿意购置这些设备，所以电力拖动实训仿真教学装置的开发就成为了推动《电力拖动》课程改革的重要步骤。

一、电力拖动实训仿真教学装置开发

《电力拖动》實训仿真教学装置开发就是需要根据《电力拖动》实训教学的需要开发的专门的电力拖动实训仿真教学装置，满足电力拖动实验教学的需要。就目前来说，电力拖动实训仿真教学装置开发当中，有两种设计开发的思路。

（一）电力拖动实训仿真教学设备的开发

这种设备是运用PLC控制软件、变频调速设备等基础上，来开发电力拖动实训仿真教学设备，其与真实的电力拖动几乎是完全一致，其中用PLC控制软件安装在控制芯片组当中，变频调速设备主要是为了适应不同的实验需要，在功能和操作方式上与实际电力拖动操作也基本一样，是目前进行电力拖动实训仿真教学最适合的设备。从目前来看，市场上已经出现了这样的设备，但是所开发的这种设备虽然具有一定的升级空间，但是升级的空间非常有限，在应用以后需要升级和更换，其成本比较高。

（二）电力拖动实训仿真教学软件的开发

这种集成了计算机功能与计算机仿真技术开发的装置与实际电力拖动操作功能基本一致，满足学生的电力拖动实训的主要，目前在开发当中所使用的软件系统比较多，其中MATLAB软件是应用最为广泛的方针软件。

二、电力拖动实训仿真教学装置的应用

电力拖动实训仿真教学的内容有很多，电力拖动实训仿真教学装置的应用过程中应用的范围比较广泛，在这里简单的说明在几个实验教学中的应用情况。

（一）电力拖动实训仿真教学装置开发应用产品

伴随着技术的进步，目前很多企业开始生产电力拖动实训仿真教学装置，当然不同的企业所生产的产品是不同的。目前，在电力拖动实训仿真教学装置主要包括两种类型，也就是电力拖动实训仿真教学设备和仿真教学软件，产品的销售情况来看，前者的在市场上的产品比较多，市场接受度也比较好。比如说上海上益教育设备制造有限公司，所生产的SYJND888T电力拖动·PLC·变频调速技能实训装置，是一款专门针对职业教育的和就业人员的实际操作、培训和鉴定需要的电力拖动实训仿真教学设备，这种设备的可以满足《电力拖动控制线路与技能训练》《工厂电气控制技术》《继电接触控制技术》《PLC原理及应用技术》等相关科目的实验及实训教学需要。同时，为了满足设备的扩张需要，在设计上采用挂箱结构，可以根据功能变化对其进行扩展，包括电工技能和变频调速癷时序项目都可以在此设备上完成。在设计上采用的元器件通过导线接入接线端的设计方法，这样在使用的过程中既可以满足实训、实验教学的目的，又能保护元器件不受损害。

此外，电力拖动实训仿真教学软件也有很多，比如说大连通科应用技术有限公司就专门开发了一款电力拖动仿真实训软件，该软件安装在计算机当中，可以模拟电力拖动的运行环境及过程，学生通过电脑就可以完成实训、实验。

（二）双闭环直流调速系统工程设计实验

双闭环直流调速系统是电力拖动实验教学当中的一个比较重要的实验，在应用电力拖动实训仿真教学装置进行实验的过程中，可以使用计算机软件进行模拟，在模拟实验的过程中当中，先构建起 Matlab/Simulink仿真环境，然后完成电动机的电流与转速的反馈控制。在具体的实验当中可以采用晶闸管供电直流双闭环调速系统，使用三相桥式电路作为整流装置。相关的设备及系统参有：直流电动机：220V，136A，1460r/min，Ce=0.132Vmin/r，允许过载倍数λ=1.5，晶闸管装置的放大系数：Ks=40，电枢回路总电阻：R=0.5Ω，时间常数是：Ti=0.03，Tm=0.18s。电流反馈系数为：β=0.05V/A（≈10V/15IN）；转速反馈系数：α=0.007Vmin/r（≈10V/nN）。

考虑到双闭环直流调速系统的特点，转速及电流反馈控制功能的实现，需要借助于采用的电流调节器。目前电力拖动实训仿真教学装置当中，主要采用的是ACR电流调节器，其传递函数为Wacr=Ki（τis+1）τus，转速调节器的传递函数可以表示为：Wacr=Kn（τns+1）τus，学生在实验的过程中需要先选择确定ASR与ACR调机器的PI参数。从理论上来讲解决这一问题有一定的难度，但是并非是不可能的，可以使用调机器的工程设计方法，在使用以Matlab仿真技术为基础的仿真软件进行仿真，然后将仿真结果与设计参与进行对照，对相关设计参数经进行修正和调整。根据前期仿真设计，可以得出各个模块的参数。比如说假定得出的各个模块的参数计算结果：给定电流信号Ui=10V，电流铝箔时间常数Toi=0.03s等，当然在这些参数只是建议，与实验结果可能存在一定的差异，但是能够反映出其应用的过程。从应用的效果来看，即使采用仿真软件，也能较好的满足实验教学的需要。

总之，电力拖动实训仿真教学装置开发与应用的过程中，应该将开发与电力拖动实训教学有效的结合起来，所设计的电力拖动实训仿真教学装置必须能够满足实训教学的需要，同时具有良好的可扩展性。

参考文献：

[1]张敬南，张强.电力拖动类课程的仿真实验教学改革[J].电气电子教学学报，2014（02）.

[2]张敬南，彭辉.电力拖动控制系统课程教学改革与实践[J].实验室研究与探索，2014（09）.

[3]张敬南，张镠钟.实验教学中虚拟仿真技术应用的研究[J].实验技术与管理，2013（12）.