电力电子技术虚拟实验平台的研究与实现

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1、摘要随着计算机和信息技术的飞速发展和高等教育规模的不断扩大，虚拟实验室的建立已经成为热点和必然趋势。本论文对电力电子技术虚拟实验室的建立进行了初步研究和探索。构建电力电子技术虚拟实验平台，电力电子电路的计算机仿真方法是它的基础。由于建立电力电子技术虚拟实验室的目的是培养学生对电力电子技术的实际动手能力和感性认识，对于不涉及器件特性的实验，电路中的开关元件则可视为理想开关，并将其作为一个电路元件包含在电路中，这样就可以应用电路分析的一般理论建立起此类电力电子电路的方程。通过拓扑法和改进节点法建立起电路的拓扑结构与电路方程的联系，即通过电网络理论中电

2、路的表矩阵方程，实现电路的图与电路方程的转换，通过软件编程实现从电路的图形化连接到相应电路方程的自动生成。对生成的电路的表矩阵方程，应用Euler法或Runge．Kutta法进行求解，从而得到各支路的电流和电压信息。本文所建立的电力电子技术虚拟实验平台是以实验室现有交流技术实验台(sBL6)为原型设计的。通过对原型的提炼和抽象，提出了构建电力电子技术虚拟实验平台的基本要素和建立电力电子技术虚拟实验平台的原则和方法。利用VB在制作图形界面方面的优势以及MATLAB在矩阵处理和数值计算方面的优势，通过VB和MATLAB的混合编程，实现了“采用MOSF

3、ET的降压式斩波器实验”这个实验。通过与Ps妇软件的仿真对比，结果是一致的，从而证明这种方法对于只含开关器件这种非线性器件并可以作为理想开关的电力电子电路是有效的，并且易于实现。在功能上，本课题所设计的仿真程序不仅能够仿真电力电子装置的正常运行方式下的宏观响应过程，并能对其故障运行过程进行仿真。关键词：仿真电力电子虚拟实验图形化连接理想开关表矩阵方法AbstractWiththerapiddevelopmentofcomputer,informationtechnologyandtheexpansionofthescaleofhighereduc

4、ation，theestablishmentofvirtuallaboratoryhasbecomeahotfiend．Inthispaper,itconductedapreliminarystudyandexplorationtobuildavirtuallaboratoryforpowerelectronicstechnology．Toconstructthevirtualexperimentalplatformofpowerelectronicstechnologyshouldbebasedonthecomputersimulationme

5、thodofelectmniccircuits．Sincetheprimarypurposetoconstructsuchaplatformistotrainstudents’practicalskillsandintuitionalcomprehensionofpowerelectronicstechnology,switchcomponentsinthecircuitcanbeconsideredasidealswitchesandbeincludedinthecircuitasacircuitcomponentinsomeexperimen

6、tsnotrelatingtodevice'scharacteristics．Suchelectronicequationscanbemadebythegeneraltheoryofcircuitanalysis．TherelationshipoftopologystructureandequationscanbeestablishedthroughtopologyandimprovingnodenM：t】h．)‘I&thatistorealizetheconversionofcircuitdiagramandequationthroughtab

7、lematrixequationinthetheoryofcircuitnetwork,andmakingequationsautomaticallyfromcircuits’diagramsthroughsoftwareprogramming．ThesetablematrixequationscanbesolvedbyEuler'sorRunge—Kutta'smeansandthevoltageandcurrentofeachbranchcanbegained．Thcvirtualplatforminthispaperisdesignedac

8、cordingtotheprototypebasedontheexistingexperimentalplatform(SBL-6)of