PSIM仿真技术在电力电子技术教学中应用
计算机仿真软件在“电力电子技术”教学中的应用-精品文档
计算机仿真软件在“电力电子技术”教学中的应用电力电子技术是应用于电力领域，是使用电力电子器件对电能进行变换和控制的技术。
目前的电力电子技术实现了从以半控的晶闸管电路为主体向以全控型器件电路为主体的转变，随着电路越来越复杂，教师在实际教学中感觉越来越困难，学生学习也感觉很吃力。
如何使学生学好“电力电子技术”这门重要的专业课程，对积极响应国家培养卓越工程师计划、培养工程应用型人才有非常重要的意义。
因此，将计算机仿真技术引入“电力电子技术”课堂教学中不失为一种好的教学方法。
主要理由有以下三点：一是在枯燥的专业课教学中，学生用掌握计算机仿真软件去验证“电力电子技术”课程中的理论知识，学生通过思考和动手搭建电子器件模型，验证所学的定理和难理解的问题，可以培养他们学习“电力电子技术”这门课程的兴趣；二是将计算机仿真软件和电力电子技术教学融合在一起，可以促使学生养成主动思考的能力，而不是被动接受教师教授的知识点，而且可以将自动化专业独立的课程联系起来，比如“电力电子技术”、“自动化和计算机仿真”等，做到几门课程的知识点融会贯通，促使学生学好相关专业课程；三是能部分或者全部代替传统的实验室教学，可以降低教学成本和节省大量教学资源。
一、MATLAB和PSPIC两种电力电子仿真软件的特点比较目前，在应用较广泛的电力电子仿真软件中，MATLAB和PSPICE是应用较多的两种。
其中，MATLAB的Simulink是为电力电子电路以及电力传动而设计的。
Simulink 全称是Dynamic System Simulation Software，即系统仿真工具箱，[1]是对动态系统进行建模、仿真和分析的一个软件包，它支持线性和非线性系统、连续时间系统、离散时间系统和连续与离散混合系统，可以根据用户的需要方便地为系统建立模型，十分直观，仿真精度高，结果准确。
正是由于Simulink 具有上述优点，它被广泛应用于“电力电子技术”当中。
基于PSIM的电力电子技术课程教学研究
基于PSIM的电力电子技术课程教学研究作者：王祥傲汪先兵彭靳段大卫来源：《赤峰学院学报·自然科学版》2019年第04期摘要：单相电压型全桥逆变电路是电力电子技术课程的重点和难点，课件静态演示和理论讲解相结合的传统教学方式不利于学生充分理解相关知识.本文以PSIM软件为基础，介绍采用SPWM方式的工频正弦波逆变器的工作原理和模型搭建，并进一步分析了SPWM电压波形的谐波及滤波，对于提高课堂教学效果具有较好的的促进作用.关键词：电力电子技术;全桥逆变电路;PSIM中图分类号：G642.0; 文献标识码：A; 文章编号：1673-260X（2019）04-0151-021 引言当前，我国高等教育事业发展迅速，一些新建本科院校的教学硬件条件较为薄弱，如何保障教育教学质量成为广大教师面临的难题[1].以电力电子技术课程为例，该课程是工科电气自动化类专业的主干课程，强调理论与实践并重，在课程体系中具有承前启后的作用，但是很多高校在教学时，主要教学工具只是课件[2].单相电压型逆变电路是电力电子技术的重要组成部分，在交流调速、不间断电源、新能源发电等领域有着广泛的应用，是学生必须掌握的核心知识.传统教学方式在教授这部分内容时，由教师结合多媒体课件口述电路结构和工作信号的稳态波形.由于涉及知识点多、理解难度大，这种教学方式容易导致学生跟不上教学进度，且课下学习没有其他辅助手段帮助加深理解.基于上述问题，本文将PSIM软件引进电力电子技术课程教学，介绍了单相全桥电压型逆变电路及SPWM调制的基本原理，电路的建模与仿真分析，为课程教学改革提供借鉴.2 单相全桥逆变电路的工作原理单相全桥逆变电路是一种电压型逆变电路，如图1所示.该变换器由四个具有双向通流能力的全控型开关组成桥式结构，实现DC-AC变换功能[3].对于需要提供正弦电压的交流负载采用SPWM调制方式的输出电压波形如图2所示.当正弦调制信号的瞬时值大于三角载波信号的瞬时值时，驱动VT1、VT4导通，输出正极性的SPWM电压脉冲;当三角载波信号的瞬时值大于正弦调制信号的瞬时值时，驱动VT2、VT3导通，输出负极性的SPWM电压脉冲.与脉冲幅值调制（PAM）方式相比，采用SPWM调制方式的单相桥式逆变电路，直流侧可以采用结构简单的不控整流电路，输出电压幅值和频率可以同时调节，动态响应快，输出谐波含量低，滤波器的设计较为简单.因此，SPWM控制方案在工程上获得广泛应用.3 电压型单相全桥逆变电路仿真分析PSIM是一款用于電力电子电路和电机控制系统仿真设计的软件，具有用户界面友好、仿真高速、波形解析等特点[4].与MATLAB/Simulink相比，PSIM不存在收敛性问题;利用其SimCoder模块可以自动生成程序代码，方便实现仿真与硬件的无缝集成，从而加快开发和设计过程[5，6].在PSIM中仿真主要包括模型搭建、仿真运行和波形分析.图3为基于SPWM调制方式的工频逆变器仿真模型，输入为直流100V，输出为50Hz工频交流电.SPWM控制分单极性和双极性SPWM，由于单极性SPWM需要采用单极性三角载波，使控制信号的生成变得复杂，工程上较少应用，因此，本文采用的是双极性SPWM控制方案.图3中，调制波为幅值2.4V、频率50Hz的正弦波;载波为20kHz的对称三角波，幅值为3V.正弦调制波与对称三角载波经比较器后输出的高电平用于驱动VT1、VT4，输出的低电平信号经反相器转换成高电平信号，用于驱动VT2、VT3.由于开关管本身的开关时间，同一桥臂上下两只开关管在通断切换时需设置死区时间，防止上下桥臂同时导通损坏开关管.本模型中由延时单元和与门组合实现死区延时功能.两个延时单元Time Delay的延时设置为1us，经与门后可以实现2us的死区延时.设置仿真的起止时间为0.01s、0.03s.利用Simview绘制的控制信号与输出电压波形如图4所示.从图4可以看出输出电压为双极性的SPWM电压脉冲，借助仿真波形可以让学生更加清楚地理解双极性SPWM调制的工作原理.对于正弦波逆变器，输出SPWM电压的谐波含量是衡量逆变器性能的重要指标.在本例中，Simview自带的THD（总谐波含量）功能可以方便地对输出电压做进一步分析，如图5所示.从图5显示的计算结果可以看出，当基波频率为50Hz时，SPWM电压的总谐波含量THD为1.5974674，需设计滤波器滤除高次谐波[7].滤波器为LC二阶低通滤波，截止频率为fc=.由于输出电压中包含的主要是基于载波频率的高次谐波，滤波器的参数选择为L=1mH、C=10uF，则二阶低通滤波器的截止频率≈1592Hz，远大于50Hz的基波频率，从而可以有效衰减输出电压中的高次谐波成分，使输出电压波形呈现正弦波.图6为经二阶低通滤波器滤波后的输出电压波形，其总谐波含量THD=0.019.4 总结电压型单相全桥逆变电路在光伏发电、不间断电源UPS等场合的应用相当普遍，相关知识点多且理解难度较大.采用PSIM软件进行电路的仿真教学，一方面有助于难点知识的深入分析和理解，提高学生的学习兴趣和教学效果，另一方面也为学生学习相关课程，如电力拖动自动控制系统等，提供了学习工具，使学生能够在教学硬件设施相对不足的环境下，开展研究性学习，为其今后进一步深造和从事相关工作打下良好的基础，符合当前应用型人才培养的实际需求.参考文献：〔1〕巫付专，王耕，彭圣.电力电子技术课程教学模式改革与实践[J].中国现代教育装备，2018（01）：32-34.〔2〕野村弘，藤原宪一郎.使用PSIM学习电力电子技术基础[M].西安：西安交通大学出版社，2009.〔3〕张兴，黄海宏.电力电子技术[M].北京：科学出版社，2018.〔4〕孙成正.基于PSIM的三相半波可控整流电路的仿真研究[J].贵州师范学院学报，2017，33（03）：53-55.〔5〕罗如山，陈政石.基于PSIM的“电力电子技术”仿真教学研究[J].中国电力教育，2012（27）：85-86.〔6〕王文，汤赐.电力电子技术课程的应用电路仿真教学实践[J].实验科学与技术，2018（03）：46-48.。
基于psim的电源技术课程仿真教学研究
基于psim的电源技术课程仿真教学研究1. 引言在当今高科技发展快速的时代，电源技术作为电气工程领域的重要分支，对于现代工程技术发展具有深远的影响。
而在电源技术课程的教学中，如何结合仿真技术进行教学研究，已成为当前教育领域的热点问题之一。
本文将从基于psim的电源技术课程仿真教学研究展开详细探讨，旨在为读者提供深入、全面的了解，并对其进行个人观点和理解的共享。
2. 依据内容、主题或概念进行全面评估我们需要了解psim是什么、电源技术课程教学的特点和需求，以及如何结合psim进行教学研究。
psim是一种专业的电力电子仿真软件，具有直观的界面和强大的仿真能力。
在电源技术课程中，学生往往需要通过理论知识和实际操作相结合的方式才能更好地理解和掌握相关知识。
基于psim的仿真教学具有很大的优势，可以有效地提高学生的学习兴趣和学习效果。
3. 逐步探讨主题3.1 psim在电源技术课程中的应用基于psim的电源技术课程仿真教学最大的优势在于其直观的仿真效果和强大的教学功能。
教师可以借助psim软件，结合具体的实例，直观地展示电源技术的原理和运行过程，使抽象的理论知识变得具体而生动。
学生可以通过观察psim仿真结果，更好地理解电源技术的相关知识，培养学生的实践能力，增强他们的创新思维。
3.2 电源技术课程教学的深入与广度基于psim的电源技术课程仿真教学旨在帮助学生深入理解电源技术的原理和应用，提高学生的创新思维和实践能力。
在教学过程中，教师不仅应注重理论知识的讲解，还应引导学生通过psim软件进行仿真实验，加深对电源技术的认识，并结合实际案例进行广度的拓展。
只有将理论知识与实际应用结合起来，学生才能真正掌握所学的知识。
4. 总结与回顾基于psim的电源技术课程仿真教学研究，不仅有助于提高学生的学习兴趣和学习效果，还有助于培养学生的创新思维和实践能力。
在教学实践中，教师应注重引导学生运用psim软件进行仿真实验，并结合实际案例加深对电源技术知识的理解。
计算机仿真技术在“电力电子技术”课程教学中的应用
电子课程 中重要 的开关器件 在不同的变流 电路 中均需要相应 的 应用［６１。但是该软件操作和设置十分简便 ，初学者使用较容易 。
控 制策略 ，如 逆变电路 中的 ＰＷＭ控制方法 ，此 时采用 Ｍａｔｌａｂ建
二 、仿 真 实例
立控制 系统 数学模 型就显 得更加直观 ，而且无需考 虑器术在 “电力电子技术’’课程教 学 中的应用①
肖雯娟 ，吕 慧 （西北民族大学电气工程学院 ，甘肃 兰州 ７３００３０）
［摘 要 ］电力电子技术是 电力学、电子学和控制理论的 交叉学科 ，具有非常强的理论性、实践性和应用性。对比分析 了
几种常用计算机仿真软件 的适 用范围 ，同时以课程难点和 实际中最常用的应用 电路为例，分别采用 Ｓｉｍｕｌｉｎｋ、 Ｐｓｉｍ软件对电路进行 了建模与仿真 ，仿真结果验￣＿－ｊ－理论分析的准确性 。教 学实践结果表明 ，将计 算机仿 真 引入 电力电子技 术课 程的课堂教 学中，可调动 学生学习的积极性 ，增强学生对 变流技术 的直观认识 ，培养 学
验 ，知 识 的综 合 也 是 学 生 在 学 习本 课 程 时 遇 到 的最 大 困难 ［２１。 因 件 的特性对学生而言是抽象 的 ，因为我们看不到半导体器件 内
此 ，作为任课 教师 ，如何调动学生 学习 的积极性 ，激发学 生的学 部 的结构 ，看不到载流子的运动状况 。因此 ，在讲述诸 如电力二
的设计与验证中。近年来 ，不断有教师将该类软件引入课堂教学 可通过仿真波形清晰地得 到，帮助学生理解记忆 。
过程 中 ，教学实践证明计算机仿真软件 的引入 ，不仅加深 了学生 对抽象理论 的理解 ，对工科学生而言 ，也培养 了他们 的实际动手 能力 ，为成为优 秀的工程师做准备 。
仿真软件在“电力电子技术”课程教学中的应用
仿真软件在“电力电子技术”课程教学中的应用【摘要】本文探讨了仿真软件在“电力电子技术”课程教学中的应用。
首先介绍了电力电子技术在现代社会的重要性，以及仿真软件在教学中的作用。
接着从基础应用、电力电子器件特性分析、系统设计、实验教学和实践能力培养等方面详细阐述了仿真软件在课程中的应用。
总结指出仿真软件提升了学生的学习效率和实践能力，推动了教学质量的提高。
未来，随着技术的不断更新，仿真软件在电力电子技术教学中的应用将逐渐扩大，为培养更多优秀电力电子技术人才提供有力支持。
结语强调了仿真软件在教学中的重要性，并展望了其在电力电子技术领域的广阔前景。
【关键词】电力电子技术、仿真软件、教学、应用、器件特性分析、系统设计、实验教学、实践能力培养、总结、未来发展、趋势展望1. 引言1.1 电力电子技术的重要性电力电子技术作为现代电气工程领域的重要分支之一，扮演着至关重要的角色。
它是实现电能的调节、变换和控制的技术体系，广泛应用于电力系统、电力电子设备、工业自动化控制等领域。
在电力系统中，电力电子技术可以实现能源的高效转换和传输，提高电网的可靠性和稳定性；在电力电子设备中，电力电子技术可以实现电机的变频调速、UPS的无间断供电等功能，为各行各业提供了可靠的电力支持；在工业自动化控制领域，电力电子技术可以实现各种控制策略的实施，提高生产效率和质量。
电力电子技术的重要性不言而喻。
只有不断深入研究和应用电力电子技术，才能更好地满足电力系统的需求，推动工业生产的发展，提高能源利用效率，实现可持续发展。
在这一背景下，仿真软件在“电力电子技术”课程教学中的应用显得尤为重要。
仿真软件可以帮助学生更好地理解电力电子技术的原理和应用，提高他们的实践能力，为未来从事与电力电子技术相关的工作打下坚实的基础。
1.2 仿真软件在教学中的作用引言在当今社会，电力电子技术的应用已经渗透到我们的生活的方方面面，从家庭电器到工业设备，从交通工具到通讯系统，无处不在。
PSIM软件在电力电子技术课程教学中的应用研究
PSIM软件在电力电子技术课程教学中的应用研究基金项目：本文系郑州市科技攻关项目（项目编号：112PPTGY249-7的研究成果。
著名的Newell 倒三角理论指出，电力电子技术是由电力技术、电子技术与控制理论三者交叉综合而成。
随着三项技术快速发展，近年来，电力电子技术在器件制造、控制方法和系统设计等方面发展迅速。
目前，电力电子技术广泛应用于智能电网、开关电源、电机驱动、绿色照明等重要行业，并且其应用领域仍在不断扩展。
[1] 尤其是新能源发电与分布式发电、高压直流输电和柔性交流输电、用户电力技术和电能质量技术、储能技术等大功率电力电子技术已经融入到电力系统各个环节。
因此，电力电子技术已经成为支撑智能电网的关键技术之一。
电力电子技术是郑州轻工业学院（以下简称“我校”）电气工程及其自动化专业基础核心课程，该专业每年有150 名学生学习此课程。
目前总学时为58 学时，其中理论教学50 学时，实验8 学时。
在以往本科教学过程中，并未设置计算机仿真的教学安排。
仅有的实验学时安排 4 次实验，分别是单相半控整流桥实验、三相全控整流桥实验，交流调压电路实验和直流斩波电路实验。
实验内容陈旧落后，无法满足电力电子技术快速发展的需要。
电力电子技术课程教学应与该技术的发展相适应，然而，目前在实际教学过程中存在以下问题：首先，学生对该技术兴趣浓厚，但目前教师授课内容主要以波形理论分析为主，内容枯燥，不易入门。
其次，教学内容零散，缺少系统设计训练。
系统设计是多种知识模块的组合，但教学中缺乏知识模块之间相互贯通的内容。
因此，在设计实际系统时无从下手，缺少应用系统设计的知识与技能。
再次，教学实验装置中所使用的控制方案主要是利用运放组成的比例积分控制，难以将微控制器技术、数字信号处理技术与电力电子技术相结合，无法实现复杂控制算法。
学生普遍反映电力电子课程理论分析较多，课程中缺少真实案例，不易理解，希望增加实验数量。
由于受到实验条件限制，增加硬件实验需要更新添置实验设备，周期较长。
巧用PSIM仿真平台进行电力电子技术教学
基于PSIM的电力电子技术教学初探
介绍 了Ｐ Ｓ Ｉ Ｍ 软 件 在 电力 电子 技 术 教 学 中 的应 用 。 拟 以 Ｐ Ｓ Ｉ Ｍ 仿 真 教 学 使 教 学 内容 简 单 化 、 形 象化， 提 高
学 生 的积 极 性 和 研 究 性 学 习 的 能力 。 整流电路； Ｐ ＷＭ
四川 工程职业技 术学院学 报第 二十
Ｊ ＯＵ Ｒ Ｎ Ａ Ｌ Ｏ Ｆ Ｓ Ｉ Ｃ Ｈ Ｕ Ａ Ｎ Ｅ Ｎ ＧＩ Ｎ Ｅ Ｅ Ｒ Ｉ Ｎ Ｇ Ｔ Ｅ Ｃ Ｈ Ｎ Ｉ Ｃ Ａ Ｌ Ｃ Ｏ Ｌ Ｌ Ｅ Ｇ Ｅ
基于 Ｐ Ｓ Ｉ Ｍ 的 电力电子技术教学初 探
陈 爽． 段 国艳
内容 ， 导 致学 习效果 难 以保证 ， 很难 进一 步 提高教 学
质量。
现 代 计 算 机 仿 真 技 术 为 电力 电子 电 路 或 系 统 的
分析 提供 了崭新 途 径 ， 使 复杂 的分析 和设 计过 程 变 得 更 加 简单 有效 ， 同 时 也 为 高 校 电力 电 子 技 术 课 程 教 学 提供 了新 的思路 。其 中 ， Ｐ Ｓ Ｉ Ｍ 仿 真 软 件 以其 定 位精确 、 仿真 快 速 、 功 能强 大 、 简 单 易 学 等 特 点 为 电 力 电子技术 的教 学与研 究提 供 了强有 力 的工具 。采 用 Ｐ Ｓ Ｉ Ｍ 仿真 教 学 ， 可 以让 学生 参 与教 学 活动 ， 增 加 了教 师与学 生 之间 的交互 性 。不仅可 以帮助 同￣， ｆ ｒ ｌ
（ Ｓ ｉ ｃ ｈ ｕ ａ ｎ Ｅ ｎ ｇ ｉ ｎ ｅ ｅ ｒ ｉ ｎ ｇ Ｔ ｅ ｃ ｈ ｎ ｉ ｃ ａ ｌ Ｃ ｏ ｌ ｌ ｅ ｇ ｅ ， Ｄ ｅ ｙ ａ ｎ ｇ ， Ｓ ｉ ｃ ｈ ｕ ａ ｎ ， ６ １ ８ ０ ０ ０ ， Ｃ ｈ ｉ ｎ ａ ）
电力电子课程教学中PSIM软件的应用
电力电子课程教学中PSIM软件的应用作者：陈景文来源：《教育教学论坛》2016年第40期摘要：电力电子技术课程核心内容以变流电路波形分析为主，在面对复杂变流电路的波形分析时，手绘图过程复杂、直观度差，借助PSIM软件建立相应变流电路模型，可以很直观地理解波形的生成原理。
文章将PSIM软件引入到电力电子教学过程，以三相桥式逆变电路为例详细的分析PSIM软件的使用方法，结果表明PSIM软件可以很好的解决复杂电路波形分析的问题，提高学习该课程的学习效率。
关键词：电力电子技术;PSIM;电路仿真中图分类号：G642.41 ; ; 文献标志码：A ; ; 文章编号：1674-9324（2016）40-0269-02电力电子技术课程作为电大类本专科学生的一门专业基础课在专业发展中的重要性越来越强，该课程在教与学过程中的典型特点是通过波形分析来掌握和理解变流电路的工作原理与工作过程，对于简单的变流电路，如单相半波整流电路、斩波电路（BUCK、BOOST等）等比较简单的电路，直接绘制工作的波形图就可以一目了然地掌握该电路的工作过程，但对于复杂的变流电路，如三相桥式全控整流电路、三相桥式逆变电路等，靠手绘电路工作的波形图不但费时费力，精确度差，而且学生理解起来也很困难，特别是分析不同的触发角，需要绘制不同的波形，将耗费大量的时间和精力，使得学生对此敬而远之，产生畏惧感。
因此，为了形象直观地进行教学，变抽象为具体，变枯燥为生动，激发学生的学习兴趣，提高教学质量，将计算机仿真技术引入教学中是一种很好的办法。
PSIM（power simulation的简写）软件恰好可以满足以上的要求，与MATLAB软件相比，PSIM软件在电力电子技术和电力拖动领域使用更容易，它提供了几乎所有的电力电子器件和模块的库，可直接调用，搭建电路速度快，不需要复杂的理论学习，上手非常快，特别适用于初学者。
因简单电路不论是手绘波形图还是用仿真软件，都比较容易实现，因此，本文主要介绍电力电子技术课程教学中PSIM软件在帮助分析复杂变流电路工作波形时的使用方法和效果。
PSIM在“电力电子技术”课堂教学中的应用
正弦规律对 角进行调制 ， 即可使 波形接 近正 弦 波。 若在正半周期内让 Ｐ 组 角按正弦规律从 ９ Ｏ 。 减 到０ 。 或某 个 值 ， 再增加到 ９ ０ 。 ， 每 个 控制 间 隔 内 的平 均 输 出电压 就按 正 弦规律 从零 增 至最 高 ，再减 到零 ， 从 而得 到 输 出 电压 的正半 周 期波 形 ； 在负半 周期 内对 Ｎ组进 行 同样 的控 制 可 得 到 输 出 电压 的负 半 周 期 波 形 。在 正 、 负半周 分 别 使 Ｐ组 和 Ｎ组 工 作 时 ， 另 一组 的开关 器件 处于 关 闭状态 。
一 ｓ ｉ ｎ ｔ ｏ 。 （ ３ ）
２ ． ２ 基于 Ｐ Ｓ Ｉ Ｍ 仿 真 的单相 交 交 变频 电路 的 实现
根据单相交交变频 电路结构及余弦交点法 ， 在 Ｐ Ｓ Ｉ Ｍ 仿真 软件 中搭建 仿 真模 型如 图 ２所 示 。线 电压
Hale Waihona Puke 基 金项 目 ： 湖 南省教 育厅 科 学研 究项 目； 项 目编 号 ： １ ７ Ｃ ０ ６ ３ ７ 。 湖 南科技 大 学博 士 启动基 金 项 目； 项 目编
２ ０ １ ７年 ７ 月
昂
１ 删
Ｊ ｉ
ａ ｎ ｇ ｓ ｕ Ｓ ｃ ｉ ｅ ｎ ｃ ｅ＆ Ｔ ｅ ｃ ｈ ｎ ｏ ｌ ｏ ｇ ｙ Ｉ ｎ ｆ ｏ ｒ ｍａ ｔ ｉ ｏ ｎ
１ ｌ 上 ｌ １从 旧
Ｊ ｕ ｌ ｙ ， ２ ０１ ７
Ｐ Ｓ ｌ Ｍ 在“ 电力 电子技术＂ 课 堂教 学 中的应 用
） （
图 １ 单 相 交 交 变 频 电 路 原 理 图 和 输 出 电压 波形
设 三 相交 流 电压 的 自然 换 相 点 为触 发 延 迟 角 的 起点 ， 此 时整 流 电路 的理想 空载 电压 为 ， 则 每次 控 制 间隔 内输 出 电压 的平 均值 为 ： ｄ ／ ， ０ Ｕ ｄ ｏ Ｃ Ｏ Ｓ Ｏ ｔ （ １ ） 设 要得到 的正弦波输 出电压 ， 即设定参考 电压为 ： Ｕ ｏ ＝ ｓ ｉ ｎ ｔ ｏ ｏ ｔ （ ２ ） 令 ＝ 。 ， 整 理可 得 计算 交 交 变 频 电路 触 发 延迟 角 的余 弦交 点法 基本 公式 为 ：
基于PSIM的实训系统在电力电子技术实验教学中的应用
221电力电子Power Electronic电子技术与软件工程Electronic Technology & Software Engineering随着科技的不断发展以及新型材料的诞生，电力电子器件的应用也比较广泛，同时由这些器件构成的电力电子电路也发展迅速，目前广泛应用于交通运输、电力系统、新能源系统、计算机通信系统等。
电力电子技术发展十分迅速，是电气工程及其自动化专业的一门专业必修课程，主要教学内容是电力电子器件以及由这些电力电子器件构成的变换电路。
在传统的教学中，通常以分析波形、解析电路以及相关的公式计算推导为主，再借助板书、PPT 等形式辅助课堂教学，但是从中发现，学生学习积极性不高，理解不够深刻，教学效率低，并且实验基本都是验证性实验，学生基本上是根据实验指导书连线，通过示波器观察波形，记录相关的数据，碰到连线错误或者相关的问题，学生迫不及待地等老师来解答，而并非自己动脑思考，动手解决问题，从而导致学生的应用实践能力较低，不能有效地提高学生的专业能力和动手能力，不利于应用型高校下的学生教育发展。
近年来，随着计算机技术的不断发展，计算机仿真成为辅助电力电子技术教学的热点，通过相关的仿真软件可以实现相应的电路工作情况，目前大部分使用的是MATLAB 仿真软件，能通过Simulink 环境进行建模、仿真、分析，但是MATLAB 仿真软件太单一，不能和硬件结合起来，得不出实际的波形和数据。
本文在教学中运用PSIM 仿真软件，并通过实训系统对电路的实际测试验证。
实践表明，相关电路的分析与讲解变得更加容易，学生的学习效率也相应提高，教学效果也明显得到了提高。
1 PSIM特点PSIM 主要是应用在电力电子技术领域和电机控制领域的仿真软件，具有用户界面友好、仿真效率高速、波形解析等特点。
对于一个基本的电路在PSIM 软件里包括四个部分：主回路、控制电路、传感器和开关控制电路。
其中有主回路元件库：包括电力半导体模块、电动机模块、R 、L 、C 元件等；控制回路单元库：包括各种传递函数、逻辑电路单元、线性运算单元、非线性运算单元、离散数字信号处理功能单元等；传感器和开关控制电路：包括电压、电流传感器，晶闸管相控触发单元、开关控制驱动器等。
PSIM仿真在电力电子技术课程教学中的应用
PSIM仿真在电力电子技术课程教学中的应用□潘建孙红兵李清波【内容摘要】将PSIM仿真引入到电力电子技术课程教学中，能够培养学生以仿真实验验证理论结果的能力。
本文以三相半波可控整流电路为例，建立电路仿真模型，给出仿真结果并与理论计算结果相比较。
结合PSIM仿真进行课程教学能够激发学生学习兴趣，对提升学生创新精神和研究能力具有重要意义。
【关键词】电力电子技术；PSIM；仿真；三相半波可控整流【基金项目】本文为淮安市科技项目重点研发计划项目（编号：HAG201607）研究成果。
【作者简介】潘建（1983 ），男，江苏灌南人；淮阴师范学院物理与电子电气工程学院讲师；研究方向：电力电子功率变换技术孙红兵，李清波；淮阴师范学院物理与电子电气工程学院一、引言电力电子技术课程是大学本科专业电气工程及其自动化重要的专业基础课。
电力电子技术是应用电力半导体器件对电能进行变换和控制的技术，它包括电压、电流、频率以及波形等方面的变换。
电力电子技术课程主要研究由电力半导体器件构成的各种功率变换电路的基本原理和控制方法，以使学生获得利用电力半导体器件对电能实现变换和控制的基本理论、概念和基本应用［1］。
电力电子技术课程主要包含两部分内容：一是以晶闸管为主，介绍晶闸管触发电路、可控整流电路、逆变电路、变频电路和交流调压电路的基本原理、工作特性和参数计算；二是以功率晶体管为主，包括GTＲ、MOSFET、IGBT等全控型功率开关器件，介绍功率晶体管功率变换电路、驱动电路、脉宽调制控制电路的基本原理和基本应用［2］。
电力电子技术课程内容涉及知识面广、概念多，具有电路图形式多样、计算公式复杂、波形分析困难等特点［3］。
所以借助实验来加深学生对基本概念、基本理论和基本方法的理解很有必要，而传统电力电子实验教学受场地、器材、时间等诸多因素的影响，难以让学生达到基本的实验目标［4］。
采用基于PSIM的电力电子技术课程实验仿真，能够激发学生学习兴趣，既能满足理论结合实验、培养学生分析思考能力的教学要求，又能培养学生以仿真实验验证理论结果的习惯，提升学生的创新精神和学习研究能力［5］。
psim数字控制平台在电力电子类课程实验教学中的应用
2020年7期博士论坛高教学刊PSIM 数字控制平台在电力电子类课程实验教学中的应用*代云中（淮阴工学院自动化学院，江苏淮安223003）一、概述在“电力电子技术”和“新能源转换与控制技术”等电气工程学科的课程中都涉及到电力电子中的各种电力变换器技术[1]。
该类课程在现代科学技术发展中具有重要作用，从普通工业、新能源转换与控制、交通运输、电力系统到一般家用电器都有广泛应用[2]。
因此若学生能结合现实工程需要深入掌握该技术，将具有广阔的就业空间[3]。
电力电子类课程的主要授课内容为AC-DC 、DC-AC 、DC-DC 、AC-AC 四大变换电路的原理和相应控制技术等，主要特点是应用性、实践性和创新性[4]。
随着电力电子行业的数字化和智能化的提高，要求电力专业学生具有较强工程实践和创新能力。
为了使学生适应现代电力变换技术、能源转换与控制技术进步的现实需要，要提高该类课程的学习效果，实验课程教学是必须的。
然而现有多数高校本科电力电子类课程实验大多是模拟仿真平台，或MATLAB 、PSPICE 、Saber 等现代仿真工具来实现。
这些辅助软件本质上还是仿真，仅能简单验证理论的正确性，与真实的硬件实验、产品开发有较大不同，这就造成了学生学习完电力电子类课程后还是难以进行数字控制电力电子系统的硬件产品开发。
针对该现实问题，固纬公司开发了基于PSIM 及其数字控制平台，该平台不仅可进行电路设计、电力仿真还可以生成数字控制程序，然后结合该平台提供的电力电子硬件系统进行程序烧写和实验调试。
因此，PSIM 数字控制平台应用于该课程实践教学中就显得特别必要了。
二、认识PSIM 及其数字控制平台PSIM 及其数字控制平台工作原理及其照片如图1所示，该平台目的在提供为学习数字控制电力电子的学生提供学习平台，让学生通过PSIM 软件，除了学习电力电子变换器的原理、分析和设计，也可以通过PSIM 的SimCoder 工具将所设计的控制电路转换为数字控制程序，并可以用实际的DSP 程序取代控制电路再做一次仿真。
PSIM仿真软件在《电力电子技术》课程设计中的实践应用
创新教育科技创新导报 Science and Technology Innovation Herald148DOI：10.16660/ki.1674-098X.2009-5640-2737PSIM仿真软件在《电力电子技术》课程设计中的实践应用①张超 徐磊(江苏大学电气信息工程学院 江苏镇江 212013)摘 要：将PSIM仿真软件引入电力电子技术课程设计，以有源功率校正电路为例阐述电路仿真模型构建方法和关键参数设计原则，并对比参数变化对电路性能的影响。
结果表明，将PSIM软件引入电力电子课程设计有助于提高学生分析、解决问题的能力，激发学习本课程的兴趣，提高学生的创新能力和解决问题能力。
关键词：PSIM 仿真 电力电子技术 课程设计中图分类号：G642 文献标识码：A 文章编号：1674-098X(2021)01(c)-0148-03Application of PSIM Software in the Course Design of PowerElectronicsZHANG Chao XU Lei(School of Electrical and Information Engineering, Jiangsu University, Zhenjiang, Jiangsu Province, 212013China)Abstract: PSIM simulation software is applied in the course design of power electronics. In this course, an active power factor correction (PFC) circuit is taken as an example to explain the circuit simulation model construction method and key parameter design principles. In addition, the key performances of PFC circuit are compared and analyzed with different component parameters. The simulation results show that PSIM can improve students' ability to analyze and solve problems, stimulate their interest in learning this course, and improve students' innovative ability and problem-solving ability.Key Words: PSIM; Simulation; Power electronics; Course design①作者简介：张超（1973—），男，博士，副教授，研究方向为电机驱动系统功率变换器拓扑及控制。
浅谈计算机仿真软件在电力电子技术教学中的应用
浅谈计算机仿真软件在电力电子技术教学中的应用摘要：电力电子技术是电气工程及其自动化、自动化等相关专业的重要专业基础课，涉及电气、电子和控制内容，广泛应用于电力、运输、工业、航空航天、办公自动化等各个领域，是理论内容丰富、实用性强、综合性强的技术。
电子技术是一种利用电力电子设备进行有效电力转换的技术。
学习这门课的学生往往感到很困难。
因此，本文分析了计算机仿真软件在电力电子教学中的应用，以供参考。
关键词：计算机仿真技术；电工电子技术课程；教学难点；对策引言计算机仿真技术是一种新的计算机辅助技术，它利用广泛的应用来帮助学生学习电气工程，克服困难的学习内容。
大学生对计算机仿真技术的抽象知识、刻苦知识和消除传统电子学校教育的不足之处，是具有较高学术价值的尖端技术。
1计算机仿真技术概述计算机仿真技术是一种直观、易读且易于阅读的计算机辅助技术。
使用计算机仿真技术进行培训时，您可以根据实际培训需求创建适当的工具和符号，并将其显示在计算机上，以便直观地显示回路流。
此外，计算机仿真技术为教程提供了多种分析工具。
计算机仿真技术模型由支持生产的高容量组件组成。
计算机仿真技术提供了一种成熟的混合制造和数字信号仿真功能，使您能够将无线电波存储在电路仿真图中，并在操作模式下处理数据，从而实现随后的直接打印连接。
计算机仿真技术不仅提供了对各种分析图像和数据的静态、动态和失真访问，而且还分析和识别了电子技术课程中出现的现象。
此外，电气和电子学习课程也很难学习。
因此，计算机仿真技术提供了一种简单的测试方法，不仅提供了低成本，而且还提供了独立维护操作系统的能力。
电子学习和电子学习过程要求学生在不造成不当干扰的情况下进行实验，系统可以自动修复。
2仿真技术的特点2.1计算机仿真技术的基本特性沉浸式、交互式、虚幻、、逼真的虚拟建模技术基于多媒体技术。
通过将虚拟仿真系统应用于电子学校教育，学生可以感知视力、听力和汽车等多种感受。
电子图形和对象非常逼真、直观、易于理解和理解。
isspice仿真软件在电力电子技术中的应用
IsSp ice仿真软件在电力电子技术中的应用赵 莉(华东交通大学 电气与电子工程学院,江西南昌330013)摘 要:本文简要介绍了IsSp ice仿真软件的特点、功能和作用,叙述了IsSp ice仿真技术在电力电子技术教学中的应用,并对电力电子技术中三相半波整流电路进行了仿真和分析。
该软件方便、简单,调节容易,可视性好,可提高学生对学习电力电子的兴趣,加深对该课程的理解。
关键词:仿真;电力电子技术中图分类号:T P39119 文献标识码:A文章编号:1008-0686(2003)03-0085-03 Appl ica tion of IsSp ice Si m ula tion Technology to Power Electron icsZHAO L i(Colleg e of E lectrics and E lectronics E ng ineering,E ast Ch ina J iaotong U niv rsity,N anchang330013,Ch ina)Abstract:T h is p ap er b riefly in troduces the characteristics,functi on of IsSp ice softw are,its app licati on of si m u lati on techno logy in pow er electron ics cou rse is also described.In th is p ap er,th ree2p hase half w ave con tro lled rectifier has been analyzed and si m u lated.T h is softw are is conven ien t,si m p le,and of good vi2 si on.T he studen ts get m o re in terest and com p rehen si on of Pow er E lectron ics by the aid of IsSp ice. Keywords:si m u lati on;pow er electron ics techn ique0 引言电力电子技术是我校自控、电牵、电化等专业的专业基础课。
基于PSIM的_电力电子技术_仿真教学研究_罗如山
从电气 工 程 学 科 的角度 讲，电力电子技 术的主 要 任 务 是 研 究 电力电子器件、变换器拓扑及其控制和电力电子应用系统，实现对 电、磁能量的变换、控制、传输和存贮，提供高质量电、磁能量。电 力电子技术广泛应用在相控整流技术、交流调压与开关技术、周波 变流技术、逆变技术和直流变换技术等方面，因此波形分析在“电 力电子技术”课程的教学中必不可少，通过波形分析，可以使学生更 好地了解电路的工作原理。随着计算机的普及，在课堂引入仿真软 件进行教学，学生课后可以充分利用计算机进行练习，对提高教学 效果有很大的帮助。[1，2]
二、升压斩波电路仿真 升压斩波电路是“电力电子技术”课程的重点内容，其电路以 及衍生电路在实际中有广泛的应用，以下将通过实例说明PSIM在教 学中的应用。 1.升压斩波电路原理与电路结构 升压斩波电路可以用PSIM软件绘制，如图1所示。假设电路工 作于稳定状态，其中电感值和电容值很大。当MOSFET处于通态时， 电源E向电感L充电，同时电容C向负载R供电，因电容很大，基本保 持输出电压为恒值Uo。设MOSFET处于通态的时间为ton，此阶段电 感L上积蓄的能量为EI1ton。当MOSFET处于断态时，E和L共同向电容 C充电并向负载R提供能量。设MOSFET处于断态的时间为toff，则在 此期间电感L释放的能量为^Uo - Eh I1 toff 。
PSIM在高职院校电力电子技术实验教学中的应用
PSIM在高职院校电力电子技术实验教学中的应用朱文杰【摘要】电力电子技术课程主要包括了整流电路、斩波电路、逆变电路及交交变频电路等几个部分.该课程包含了很多波形分析内容,给实验教学带来不便.在电力电子技术实验教学中引入PSIM仿真技术,并且以降压斩波电路设计为例进行仿真和分析,实验方法简单,仿真结果与理论分析相符.该仿真软件在实验教学中的应用能提高学生学习该课程的兴趣,便于学生将理论分析与实验仿真波形结合起来,从而更好的掌握电力电子技术课程内容.【期刊名称】《常州信息职业技术学院学报》【年(卷),期】2014(013)002【总页数】3页(P34-36)【关键词】PSIM;电力电子技术;实验教学【作者】朱文杰【作者单位】常州信息职业技术学院电子与电气工程学院江苏常州213164【正文语种】中文【中图分类】TM1-40 引言电力电子技术是高等院校电类及自动化类专业的一门重要专业基础课程，主要讲述各种电力电子器件原理及其对电能进行的变换和控制技术等内容。
该课程是一门实用性与实践性很强的课程，在教学过程中，实验教学占有十分重要的地位，是学生学习和掌握电力电子技术分析方法的主要途径，借助计算机仿真技术，可以弥补实验室硬件条件的不足，减少实验耗材，对培养高职院校学生的创新实践能力具有重要意义。
1 PSIM仿真软件简介PSIM是由美国Powersim公司开发的面向电力电子的仿真工具，是专门用于电力电子领域以及电机控制领域的仿真应用包软件，具有仿真高速、用户界面友好、波形分析等功能，使其成为电力电子电路分析、控制系统设计、电机驱动等研究方面强有力的仿真环境［1］。
PSIM同其他电路仿真软件一样，由主要通过鼠标输入主电路以及控制电路的SIMCAD、实施计算的PSIM仿真器、显示计算结果的SIMVIEW来构成［2］。
PSIM可以分为功率电路、电压和电流传感器、控制电路以及开关控制器4个模块，使其可以采用和实际电路相同的结构。
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PSIM仿真技术在电力电子技术教学中的应用
【摘要】在电力电子课程教学中，许多学生对各种电力变换电路的缺乏基本认识，往往达不到好的教学效果。
为了解决这一问题，本文借助于psim强大的仿真功能，并以电力电子整流电路和升压斩波电路为例，介绍psim软件在电力电子教学中的应用。
直观实时的仿真结果使学生更易理解和掌握课程的基本知识，从而在有限的教学时间内取得较好的教学效果，有效提高教学质量。
【关键词】电力电子技术；psim仿真；整流电路；斩波电路
1.引言
随着科技和经济以及电力电子技术自身的快速发展，电力电子技术日益成为了基础性和应用性都很强的技术，在电气工程、自动化工程、电子工程、通信工程等诸多工程领域已得到广泛应用，因此多数高校都将电力电子技术作为电气工程专业的必修课程。
本课程主要讲授电能的转换和控制，通常是采用波形分析法进行分析，通过比较电路图和波形图的变化来阐明各种变流电路的基本原理和
工作过程。
由于电力电子变换器的电路拓扑形式多样，而且所带负载不同时，变换器的工作特性和输出波形等会发生相应改变，现有的教材主要用文字、公式和波形图等方式讲述变换器的工作原理及过程。
这种教学形式单调，导致学生的学习效果差。
同时随着高校课程的改革，电力电子技术的课时有不同程度的挤压，对于理论学时少而教学内容多的电力电子技术教学面临更大的压力。
现代计算机仿真技术为电力电子电路和系统的分析提供了崭新
的途径，可以使复杂的电力电子电路、系统的分析和设计变得更加简单有效，同时也成为我们学习电力电子技术必不可少的重要手段。
psim是专门为电力电子和电机控制而设计的仿真包，仿真快速且有着友好的用户界面，psim还提供了强大的仿真环境，可以从事电力电子、模拟数字控制、电机驱动等方面的仿真。
目前，应用psim 进行电力电子系统的分析、建模、开发受到了广泛的关注。
本文采用psim仿真软件，对单相半波可控整流电路和升压斩波电路进行建模仿真，仿真结果与理论分析一致，验证了建模方法的正确性。
2.psim简介
psim是趋向于电力电子领域以及电机控制领域的仿真应用包软件，具有仿真高速、用户界面友好、波形解析等功能，为电力电子电路的解析、控制系统设计、电机驱动研究等有效提供强有力的仿真环境。
psim / elements中包含有丰富的控制元件库，为电力电子装置设计与控制分析提供了良好的仿真开发环境。
另外，除了psim / control中提供传统的（如pi模块）控制模块同时， psim 还允许嵌入c /c+ + 等代码编写的控制算法。
在psim6. 0和psim 9.1版本中还附加有simcoupler模块，能和matlab /simulink进行连接而共同仿真，提高了psim 的仿真处理能力，缩短了产品的设计周期。
psim具有快速的仿真功能和友好的用户界面等优点，针对各不同用户而提供的一种强有效的仿真环境。
psim具有独特仿真速度、可控制任意大小的电力变换回路、及对控制回路仿真功能的特点，在各不同系统的仿真领域、控制环的设计、以及电机驱动系统设计领域被广泛应用。
另外， psim 官方网站提供免费试用版，虽然试用版的仿真元器件个数受到一定的限制，但并不影响本课程学习的需要。
3.典型电力电子电路仿真实例
下面分别以单相半波可控整流电路和升压斩波电路为例在psim
中进仿真。
3.1、实例一单相半波可控整流电路
（1）编辑原理图和模型参数设置
电源为正弦交流电源，峰值为ue=100v，交变频率为50hz，电阻为2ω，通过晶闸管的驱动信号频率为50hz，触发角为30°。
电路如图1所示。
图1 整流电路图2 选择要显示的参数
（2）仿真结果
仿真时间设置：仿真显示的起点时间（ printtim e）为0s，仿真显示的终点时间（ total time）为0.04s。
点击run simulation 进行仿真。
选择要显示的参数如图2 所示，当要显示的参数选择完毕后，点击ok，系统就会显示选中参数的波形，如图3所示
图3 仿真结果波形图
理论分析，而仿真电阻r上的压降为29.7v，与理论计算相符。
改变触发角，仿真电阻r上的压降也随即改变。
通过控制触发角大小即触发脉冲的相位来控制直流输出电压的大小的原理学生就很
容易理解。
3.2、实例二升压斩波电路
（1）编辑原理图和模型参数设置
电源电压为直流ue=100v，电阻为20ω，电感l=1000mh，电容
c=1000uf，通过晶闸管的驱动信号频率为50hz，电阻r=20ω，igbt 的驱动信号频率是1600h z，脉冲宽度为150°。
通过改变igbt 的驱动信号的脉冲宽度就可以改变igbt的通断时间，从而在负载端得到期望的高于
电源电压的直流。
电路图如图4所示。
图4 升压斩波电路
（2）仿真结果
仿真时间设置：仿真显示的起点时间（ printtim e）为950ms，仿真显示的终点时间（ total time）为1000ms。
点击run simulation 进行仿真。
选择要显示的参数，点击ok，系统就会显示选中参数的波形，如图5所示。
图 5 仿真结果波形图
理论分析，而仿真电阻r上的压降为141.35v，在误差范围内与理论计算相符。
通过观察电感、电容以及负载电阻的电流波形，可
以知道在igbt导通时，电源对电感供电，同时电容对电阻供电；当igbt 截止时，电源和电感共同向电容c充电，并向负载电阻提供能量。
从而能够更好地理解升压载波电路的工作原理。
4.结论
由上述教学实例分析可见， psim 仿真程序的使用非常简单易学，仿真结果直观，可以使课堂讲解更加直观清楚，使学生对于课程的学习较以前更为轻松，说明了利用psim 对电力电子电路进行仿真可以使学生对电路有更为具体的认识，有助于激发学生学习的兴趣，提高教学质量，同时对于提高学生分析问题、解决问题的能力也有很好的效果。
因此，在电力电子技术中应用计算机仿真技术是一个有益的探索，让学生掌握一些计算机仿真技术，对他们以后的学习很有帮助。
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] 熊光楞. 控制系统数字仿真[m]. 北京：清华大学出版社，1982： 75-79.
[3] 周渊深. 电力电子技术与matlab仿真[m]. 北京：中国电力出版社，2005.
[4]陈杰.matlab宝典[m].北京：电子工业出版社，2007.
[5] [日]野村弘，藤原宪一郎，吉田正伸（胡金库，贾要勤，王兆安翻译）.使用psim学习电力电子技术基础[m].西安：西安交通
大学出版社.
基金项目：
梧州学院教改项目（wyjg2010b005）资助。