摘要
文章基于Matlab软件,将电力电子仿真实验作为研究对象,有效结合Simulink搭建仿真模型和App Designer的GUI界面设计功能并实现了二者的联动和数据交互,搭建了电力电子虚拟仿真平台。平台预设了整流、逆变、DC-DC变换、AC-AC变换、PWM控制及多个典型应用电路在内共计51项仿真实验,能够实现项目选择、参数调节、波形展示、实验说明、参考链接查阅等多种功能。所设计的平台使用方便,只需调节实验电路参数并仿真,便可完成波形输出与展示。通过仿真实例,验证了平台的可靠性与便捷性。实验表明,学生可以在该平台自主实验和重复性学习,快速掌握电力电子课程的相关知识,分析和研究参数设置对电路电压、电流等波形的影响,进一步提升创新探索和解决复杂问题的能力。
关键词: Matlab APP Designer;电力电子;虚拟仿真;数据交互
Abstract
Based on the MATLAB software, this paper takes power electronics simulation experiments as the research object. It effectively integrates Simulink for building simulation models and App Designer for GUI interface design, achieving interconnection and data interaction between the two. A power electronics virtual simulation platform has been constructed. The platform includes 51 predefined simulation experiments, covering rectification, inversion, DC-DC conversion, AC-AC conversion, PWM control, and multiple typical application circuits. It supports various functions such as project selection, parameter adjustment, waveform display, experimental instructions, and access to reference links. The designed platform is user-friendly and allows users to complete waveform output and visualization simply by adjusting circuit parameters and running simulations. Through simulation examples, the reliability and convenience of the platform are verified. Experiments demonstrate that students can conduct independent experiments and repetitive learning on this platform, enabling them to quickly master relevant knowledge in power electronics courses, analyze and study the influence of parameter settings on voltage and current waveforms, and further enhance their abilities in innovative exploration and solving complex problems.
Key words: Matlab APP Designer; Power electronics; Virtual simulation; Data interaction
参考文献 References
[1] 邹梦丽, 俞彬, 张治娟. 基于MATLAB的“电力电子技术”仿真实验教学系统[J]. 教育教学论坛, 2024, (24): 39-42.
[2] 赵建勇, 汤加钰, 孙丹, 等. 基于Matlab GUI的电气工程虚拟仿真实验平台设计[J]. 实验室研究与探索, 2022, 41(06): 92-97.
[3] 李大双. “电力电子技术”虚拟仿真平台的设计与构建[J]. 装备制造技术, 2021, (12): 227-231.
[4] 杨婷, 杨厂. 基于Matlab的电力电子虚拟仿真实验平台研究[J]. 实验技术与管理, 2018, 35(07): 152-154+158.
[5] 刘恒娟. 基于MATLAB的电力电子电路仿真实验平台[J]. 实验室研究与探索, 2020, 39(08): 134-137+200.
[6] 宗哲英, 张旭, 郝永强, 等. 基于MATLAB GUI的电力电子技术虚拟实验仿真平台的设计与构建[J]. 实验科学与技术, 2018, 16(03): 146-149+182.
[7] 王萍, 朱敏. 基于MATLAB仿真的电力电子技术实验教学改革[J]. 石家庄学院学报, 2023, 25(06): 56-60+85.
[8] 张兴坊, 梁兰菊. 基于MATLAB App Designer的光学干涉实验仿真平台的设计与教学应用[J]. 实验科学与技术, 2023, 21(06): 8-13.
[9] 郝敏, 田智, 国中琦, 等. 基于Simulink/GUI的电力电子仿真实验[J]. 内蒙古农业大学学报, 2015, 17(2): 61-65.
[10] 常世杰, 杜云明, 徐颖, 等. 一种基于MATLAB GUI的电力电子实验教学平台设计[J]. 中国科技信息, 2021, (17): 69-70.
[11] 马勇, 查国翔, 王聪. 电力电子教学虚拟仿真实验平台的搭建与研究[J]. 现代电子技术, 2017, 40(12): 63-65.
[12] 雷霞, 张华忠, 钟勉. 基于Simulink和GUI的数字电路仿真实验平台设计[J]. 电脑知识与技术, 2024, 20(11): 1-4.
[13] 田思庆, 侯艳, 李金艳, 等. 基于MATLAB_App Designer电力电子虚拟仿真实验系统设计[J]. 佳木斯大学学报(自然科学版), 2024, 42(01): 34-37.
[14] 蔡志端, 叶勇圣. 电力电子技术仿真平台设计[J]. 湖州师范学院学报, 2018, 40(10): 18-23.
[15] Uthirasamy R, Kumar S V, Ananth C, et al. Design of modified reference phase modulation based boost chopper fed fifteen level stepped DC link hybrid converter[J]. Scientific Reports, 2024, 14(1): 2706.
[16] 王兆安, 刘进军. 电力电子技术[M]. 北京: 机械工业出版社, 2022.