Matlab电力电子技术虚拟实验平台开发(2)
1.1 研究意义
实验教学对本科教育很是重要，不仅向学生传授知识，验证真理，而且还通过老师和学生的共同努力，培养学生科学的思文方式；更重要的是，个性化的教育应该在实验中进行，以培养学生的创新实践能力[1]。近年来，随着教学改革的发展，实验教学的重要性日益突出，加强实践，增强学生的自主创新能力，培养适应于21世纪的复合型人才，已经成为教学改革的关键[2]。
21世纪的今天，科学技术飞速发展，特别是计算机技术更是日新月异，这不仅为实验教学改革提供了新方向，而且对解决目前由于高等教育规模的不断扩大而导致的实验资源不足的矛盾提供了新途径，那就是建设虚拟实验平台。
1.2 国内现状
虚拟实验平台这个概念自1989年提出至今已有二十余年的时间，在近几年，电力电子虚拟实验平台的开发备受关注，国内学者取得了许多成果。天津理工大学潘晖（2007）利用VB完成界面设计，应用simulink实现电力电子实验仿真，通过VB和MATLAB的联合编程开发出了电力电子电路仿真软件。吉林大学王春民 (2008)通过VC和Matlab混合编程建立了电力电子虚拟实验平台[3]。广西师范大学欧启忠、唐英姿（2010）利用ASP.NET，SQL Server和其他技术来创建一个基于网络的虚拟电力电子实验室系统。泰山学院姜春玲（2013）利用GUI和Simulink设计的电力电子电路仿真软件，实现了动态参数调整、自主预习和电路连线等功能[4]。
1.3 Matlab介绍
Matlab是一款以矩阵为基础，集数学运算、图形绘制、软件编程、GUI界面设计、模型建立与仿真等功能为一体的综合软件。它具备很多优点：
（1） 以C语言为基础，并发展为描述性程序语言。这使得Matlab易于学习，便于掌握，编写的代码容易理解，更重要的是它可以和很多程序语言联合编程，这大大增加了Matlab的应用广度。
（2） 强大的help功能。最全面、最强大、实例最丰富的Matlab学习教程就是Matlab自带的help。
（3） 便捷的界面设计功能。在命令窗口输入guide并按回车键，就会打开界面编辑器，在这里可以通过拖拽、放置等简单操作来设计软件界面。
（4） 完备的仿真功能。 Matlab拥有完备的仿真模型元件库，涵盖了理科、工科的各个领域（本文中用到的simulink为基本元件库，其中主要为信号处理元件，powerlib为电工学元件库），并且Matlab允许用户制作自己需要的特殊元件。
1.4 本文导读
电力电子虚拟实验平台是对电力电子实验的一个补充和拓展，对电力电子课程的学习有很大帮助，本文讲述的便是针对具体实验的电力电子虚拟实验平台的开发原理和开发过程。鉴于matlab强大的仿真功能和GUI界面设计功能，选择了matlab来开发电力电子虚拟实验平台。首先，应用simulink和powerlib对电力电子实验进行电路模型搭建和仿真，之后将其编译为exe可独立执行文件以供GUI界面调用，紧接着利用guide完成GUI界面设计以及callback回调函数编写，最后用matlab自带的编译函数mcc将m文件编译为可脱离matlab的独立运行软件，如此，电力电子虚拟实验平台就开发完成了。
2 电力电子实验仿真
实验模型的搭建和仿真是电力电子虚拟实验平台开发的第一步，也是关键一步。应用matlab强大的仿真功能，对整流、逆变、直流斩波和交流调压相关的重要实验进行了模型搭建和仿真，这些实验电路模型最终要编译为可独立执行文件，以供后续开发的实验平台软件调用，为此选用固定步阶求解器，步长设定为0.00001秒。
电路模型的建立和仿真主要用matlab里的simulink和powerlib[5]。其中，由powerlib提供的元件有电源、开关元件（如二极管、晶闸管、IGBT）和测量元件（如电压表、万用表）；由simulink提供的元件有脉冲发生器、示波器、减法器、对外输出接口Output。
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