基于matlab的电力电子技术风力发电课程设计案例

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1、基于MATLAB的电力电子技术风力发电课程设计案例　　：电力电子技术课程教学中常遇到电路图和波形复杂、原理抽象、学生难以理解等问题，通过仿真平台将课程设计运用到理论教学中，倡导先进的电力电子技术理论与应用实践相结合的教学模式，实现教学手段和教学方法的创新。论文详细介绍了MATLAB/Simulink仿真软件进行风电课程设计的教学案例，学生能够更深入直观地学习电力电子技术课程，并将课程内容灵活运用到实际工程中，将电力电子技术教学、仿真和实际案例有效结合起来。　　关键词：电力电子技术；课程设计；仿真；MATLAB　　：G642.421：A：1007-0079（2014）30-0035-02　　半

2、导体技术在过去二十年中已成为可能，高功率电子器件在公共设施中的应用以及技术的普及率也在不断提高，电力电子技术成为未来产业发展的关键技术之一。电力电子技术囊括了一个极其多样的领域，包括半导体物理、电路设计和分析、控制系统理论、电机、发电系统和热转换。电力电子技术发展的主要领域在过去的几年里发生了极大的变化，电路拓扑结构更复杂，新的半导体器件数量在其应用领域迅速增长。电力电子技术的进步和不断变化的需求，使得电力电子技术课程的教学需要进行必要的改进与调整[1]。　　一、案例教学法在教学活动中的应用　　案例教学作为一种行之有效且目的明确的教学方法，以行动为导向越发受到人们的关注和青睐。作为一种归纳教

3、学法，案例教学作为未来教学改革的趋势已不可动摇，尽管它不可能完全取代传统的演绎式的教学模式，却是一种培养应用型人才的良好途径。　　案例教学应用的成功与否很大程度上取决于典型案例的选取，要求典型案例既能体现对基本理论知识的理解和掌握，又要充分提高学生的实际动手能力。而在电力电子技术为课程的背景下，学生需要应用所讲的知识来解释典型案例所产生的结果，把案例进行模块化分解，摒弃对每个模块进行详细的研究和探讨，最后对各个模块的结果进行整合，才能形成对典型案例较为完整的研究体系[2]。　　二、基于MATLAB/Simulink的课程设计　　电力电子技术这门课是电气工程与自动化专业的基础学科之一，课程有几

4、个特点：教学理论性强、波形变化分析复杂、课程教学枯燥，学生理解困难；系统模块化特点鲜明、模型参数化明显，实验项目相对独立；项目设计综合性强、技术应用广，实际开发的案例比较成熟[3]。教师在分析电子器件的特性和电子电路的工作原理时，需要观察波形图的变化来阐明工作过程。传统的教学方式中，由于电子电路变换器部分的电路拓扑形式多种多样，如果仅是手绘波形或者多媒体展示波形，教师讲解起来费时费精力，学生也不能清楚的掌握分析波形图变化的原因。所以在多媒体教学中引入仿真教学是必要的环节，通过仿真电路，学生可以把变换器的工作原理和物理波形结合在一起理解，使抽象的电路明了简洁，仿真还可以分析更加复杂的电路并且对

5、电路进行改进和创新。　　在课程设计中利用MATLAB/Simulink软件可以有效地构建出与实际相符合的案例，教师在教学中通过仿真实例可以轻松解决波形抽象原理复杂的问题。Simulink非常适合于电力电子系统及电力拖动控制系统的仿真，并且具有其他一些软件所没有的特点，仿真系统完全是由用户利用系统提供的基本模块来构建的，系统的各个参数和仿真参数也可以由用户自行修改，并且用户可以对仿真结果进行多种分析和输出，教师可以直观展示各种参数变化对电路图波形的影响，学生改变器件参数值，可以自己对比分析不同参数设计下的仿真结果。这种交互性非常适合于高校相关课程的教学科研，学生通过这种交互性加强对理论知识的理

6、解和掌握，也可以用来完成实验和作业[4]。　　以风力发电课程设计为例，教师首先要分析电路的组成和工作原理，指导学生利用仿真平台搭建数学模型，然后一步一步建立各部分电路仿真模型，该电路的仿真过程可以分为建立仿真模型、设置模型参数和观察仿真结果。学生需将案例进行模块化分解，就每个模块结合基础理论知识进行分析和研究，并进行实际动手调试，寻找各个模块之间的联系纽带，将所有模块有机结合起来，完成对典型案例的研究[2]。　　三、风力发电课程设计案例　　电力电子技术在解决能源与环境的问题上做出了相当大的贡献。风能作为一种绿色能源，风力发电的过程就是机械能转换为电能的过程，其中风力发电机及其控制系统负责将机

7、械能转换为输送电X的电能，这一部分是整个系统的核心，所以说风力发电的核心技术是电力电子技术，其能量转换部件和控制电路都包含有电力电子器件。　　由于中小功率风电系统中电机侧一般为不控整流，并且永磁同步发电机一般都为低转速电机，在低风速下发出的电压有限，不能满足并X逆变的条件，需要对其进行升压，因此，中小功率风电系统中常见的拓扑结构为不控整流器+升压斩波器+X侧逆变器。风力机将风能转换为机械能，带动永磁同步发电机