Simulink 在三相半波可控整流電路課堂教學中的應用

萬軍華　榮軍　涂兵　安琪　李武湖南理工學院信息與通信工程學院

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Simulink 在三相半波可控整流電路課堂教學中的應用

萬軍華榮軍涂兵安琪李武
湖南理工學院信息與通信工程學院

在三相半波可控整流電路常規(guī)教學中，教師一般都會對其工作原理進行了詳細講解，但是照本宣科的教學過程，容易導致學生聽課興趣不高，精神不集中，從而影響學生聽課效果。針對此現(xiàn)象，將Sim_uljnk計算機軟件引入課堂教學中，在課堂講解過程當中，通過計算機仿真軟件當場對所講授的理論知識進行驗證。一方面通過改革傳統(tǒng)的授課方式，將實驗室搬進課堂教學中，通過新穎的授課方式，改變一成不變的傳統(tǒng)教學方式，另一方面，能夠吸引學生認真聽課，激發(fā)他們的學習興趣。經(jīng)過多年實踐證明，課堂教學成效好，值得推廣。

電力電子技術(shù) 課堂教學 三相半波整流電路 電阻性負載 仿真建模

1　引言

三相半波可控整流電路是大功率多重整流電路當中最簡單的一種，因此學好它，對學習其他各種類型的多相整流電路至關重要，比如最常見的三相橋式整流電路、以及比較復雜的并聯(lián)多重聯(lián)接的脈波整流電路。但是相對于單相整流，比如常見的單相半波可控整流以及單相橋式整流電路，三相半波可控整流電路又稍現(xiàn)復雜，很多同學感覺學習難度不小，如果采用傳統(tǒng)的教學方法，比如照本宣科和長篇累牘式的課堂教學，向?qū)W生進行灌輸，學生可能認真聽課十分鐘左右基本上就喪失了聽課的興趣，原因在于將繁瑣和枯燥的理論知識單向或者強迫式地由教師傳授給學生，學習效果肯定不佳。

針對此現(xiàn)象，筆者將仿真軟件MATLAB/Simulink引入課堂教學中，在對課堂知識講解過程中，通過仿真軟件構(gòu)建其仿真模型，然后直接給出仿真波形，當場對理論知識進行驗證，相對于前面的傳統(tǒng)教學，更能吸引學生學習興趣，從而提高課堂聽課效率。其實在這個過程當中，也是向?qū)W生傳遞學以致用的道理，比如在課后，學生可以通過一些應用案例，在計算機仿真軟件上去實踐，等同于實驗室實驗教學效果，相比于傳統(tǒng)的實驗室，學生沒有時間和空間上的限制，更能夠拓展學生課堂之外的學習潛能，間接地提高學生課堂上的學習效果。

2　電力電子技術(shù)課堂教學知識點舉例

由王兆安等主編和機械工業(yè)出版社出版的《電力電子技術(shù)》，第三章的三相半波可控整流電路是學習三相橋式全控整流電路的基礎［31，如果理解并掌握其工作原理，對學好其他更加復雜的整流電路非常重要，三相半波可控整流電路的常規(guī)課堂教學如下：首先教師給出三相半波可控整流電路原理圖，為了便于教學過程分析，電路負載為純電阻。三個晶閘管Ⅵ1、VT2和VT3分別接入a、b、c三相電源，它們的陰極連在一起，稱為共陰極接法，這種接法觸發(fā)電路有公共端，連線方便。假設將電路中的晶閘管VTl、VT2和VT3換作二極管VDl、VD2和VD3，該電路就成為三相半波不可控整流電路。此時，三個二極管VDl、VD2和vD3對應的相電壓中哪一個的值最大，則該相所對應的二極管導通，并使另兩相的二極管承受反壓關斷，輸出的整流電壓即為該相的相電壓。如此，一周期中VDl、VD2和VD3輪流導通，每管各導通120。波形為三個相電壓的正半周期的包絡線。在相電壓∞f，、∞f：和∞如的交點處，均出現(xiàn)了二極管換相，即電流由一個二極管向另～個二極管轉(zhuǎn)移，稱這些交點為自然換相點。自然換相點是各相晶閘管能觸發(fā)導通的最早時刻，將其作為計算各相晶閘管觸發(fā)角僅的起點。要改變觸發(fā)角只能是在此基礎上增大它。若在自然換相點處觸發(fā)相應的晶閘管導通，則電路的工作情況與二極管整流工作情況一樣。負載電流處于連續(xù)的狀態(tài)，各相導通120。當a=30。時，負載電流處于連續(xù)和斷續(xù)的臨界狀態(tài)，各相仍導電120。如果反＞30。，當導通一相的相電壓過零變負時，該相晶閘管關斷。此時下一相晶閘管雖然承受正向電壓，但它的觸發(fā)脈沖還未到，不會導通，因此輸出電壓，電流均為零，直到觸發(fā)脈沖出現(xiàn)為止。

3　結(jié)論

針對傳統(tǒng)課堂教學中教師照本宣科的講解方式，造成學生課堂聽課感覺索然無味的現(xiàn)象，筆者將計算機仿真軟件MATLAB /Simulillk引入三相半波可控整流教學中，將剛學的理論知識，通過仿真軟件在課堂上當場驗證，一方面節(jié)省了實驗資源，另一方面可以吸引學生的聽課興趣，更重要的是能夠促使學生在課后有興趣去親自動手，通過仿真軟件去驗證課堂所學的新知識，從而激發(fā)對本專業(yè)的學習熱情，提高專業(yè)課的學習成績。經(jīng)過筆者多年實踐，教師的教學效果和學生的學習效率都得到了不小的提升，值得推廣。

［1］榮軍，李一鳴，李宏民，等.科研項目在“電力電子技術(shù)”課程中的應用［J］.電氣電子教學學報，2013，35（2）：74—75，107.

［2］榮軍，萬軍華，陳曦，等.計算機仿真技術(shù)在電力電子技術(shù)課堂教學難點中的應用［J］.實驗技術(shù)與管理，2012，29（8）：103—105.

［3］王兆安，劉進軍.電力電子技術(shù)第五版［M］.北京：機械工業(yè)出版社：52—56.

［4］肖松松，榮軍，李翔，等.三相橋式全控整流電路的建模與仿真［J］.電子技術(shù)，2014（1）：17—19.

［5］李一鳴.Matlab在電力電子技術(shù)中的仿真研究［J］.湖南理工學院學報（自然科學版）.2009（4）：47—50.

［6］洪乃剛.電力電子和電力拖動控制系統(tǒng)的MATLAB仿真［M］.北京：機械工業(yè)出版社，2006.