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Multisim 10在電力電子電路仿真中的應用

發(fā)布日期： 2015-01-08 發(fā)布：  

  2014年15期目錄       本期共收錄文章20篇

　　【摘要】電力電子電路的計算機仿真可輔助進行電路及其控制系統(tǒng)的分析和定量計算，具有方便、高效、靈活等一系列優(yōu)點。在Multisim 10仿真軟件的虛擬工作平臺中，完成了三相橋式全控整流電路的設計和仿真分析，通過實例證明了Multisim 10是進行電力電子電路仿真的有效工具。
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　　【關鍵詞】Multisim 10;電力電子;整流電路;仿真
　　Abstract：It can aid to analyze and calculate of circuit and control system by computer simulation of power electronic circuits.That has a series of merits such as convenience，high efficiency，agility and so on.Using Multisim 10 as a virtual work platform，accomplishes the design and simulation analysis of the three-phase bridge rectifier circuit.Multisim 10 is an effective tool for simulation of power electronic circuits that has been proved by the example.
　　Key words：Multisim 10;power electronics;rectifying-bridge circuit;simulation
　　1.引言
　　電力電子技術綜合了微電子、電路、電機學、自動控制等多學科知識，是電能變換與控制的核心技術，在工業(yè)、能源、交通、國防等各個領域發(fā)揮著越來越重要的作用。而電力電子電路的計算機仿真具有十分重要的意義，不僅可以幫助初學者理解電路的工作原理和工作過程，即使對經(jīng)驗豐富的工程技術人員，計算機仿真也是對電路及其控制系統(tǒng)分析、定量計算的強有力工具。隨著電力電子技術應用的日益廣泛，出現(xiàn)了PSPICE、SABER、MATLAB、MULTISIM、PSIM等適用于電力電子電路及系統(tǒng)仿真的軟件。這些軟件將各種功能子程序模塊化，提供了完善的部件模型，用戶只需簡單的操作便可完成給定電路的仿真模型，成為廣大學生和工程技術人員在學習、科研和開發(fā)過程中的必備工具。本文以應用非常廣泛的Multisim 10軟件為仿真平臺，通過對三相橋式全控整流電路的仿真和分析，介紹Multisim在電力電子電路仿真中的應用。
　　2.Multisim 10的功能和特點
　　Multisim 10是美國國家儀器（NI）有限公司推出的以Windows為基礎的仿真工具，適用于電子電路的設計工作。它包含了電路原理圖的圖形輸入、電路硬件描述語言輸入方式，具有豐富的仿真分析能力。Multisim 10具有以下特點：
　　（1）直觀的圖形操作界面;
　�。�2）豐富的元器件庫，用戶可以根據(jù)需要修改元件參數(shù)或創(chuàng)建新元件，并且可以對元件設置故障，進行故障仿真;
　�。�3）種類繁多的虛擬儀器;
　　（4）完備的分析手段，提供了交流分析、直流掃描分析、傅里葉分析、傳遞函數(shù)分析等多種分析方法;
　�。�5）強大的仿真功能及互動式的仿真界面。
　　3.電力電子電路仿真實例――三相橋式全控整流電路
　　3.1 仿真電路的設計
　　從Multisim 10的元器件庫中選擇三相橋式全控整流電路所用到的晶閘管、三相交流電壓源、脈沖電壓源、電阻、電感以及示波器等器件，按照整流電路結構建立如圖1所示的仿真電路。
　　圖1中元器件的參數(shù)都可以通過元器件的屬性來進行設置。電路使用寬觸發(fā)脈沖，脈沖電壓源V1至V6的脈沖寬度設置為4ms，周期設置為20ms（與三相交流電壓源的周期保持一致），延遲時間依次相差3.3333ms（ms）。三相交流電壓源V7為星形聯(lián)接，電壓幅值設置為100V，頻率設置為50Hz。電路接、的阻感負載。示波器通道A測量整流電路的輸出電壓，通道B測量晶閘管VT1的端電壓。
　　圖1 三相橋式全控整流電路
　　圖2 輸出電壓及VT1端電壓的波形（a=0o）
　　圖3 輸出電壓及VT1端電壓的波形（a=60o）
　　3.2 電路的仿真分析
　�。�1）正常狀態(tài)仿真
　　在正常運行狀態(tài)下，通過改變脈沖電壓源的延遲時間，將晶閘管的控制角a分別設置為0o和60o。運行仿真得到整流電路的輸出電壓波形及晶閘管VT1承受的電壓波形分別如圖2和圖3所示。仿真波形與理論分析結果完全一致。
　�。�2）故障狀態(tài)仿真
　　在Multisim 10中，通過設置元件的故障類型，便可進行電路的故障仿真。假設晶閘管VT1開路，設置VT1的故障點為“陽極A”，故障類型為“開路”。運行仿真得到的波形如圖4所示。仿真波形剛好缺失VT6、VT1和VT1、VT2導通形成的2個連續(xù)線電壓波形。
　　圖4 VT1開路時輸出電壓的波形（a=30o）
　　4.結論
　　利用Multisim 10軟件可以建立各種電力電子電路的仿真模型，具有仿真電路直觀、仿真過程快捷、仿真結果精確、操作方便靈活等優(yōu)點。也可利用Multisim 10軟件進行電力電子技術的計算機輔助教學，，不僅將書本中的抽象原理形象化，而且激發(fā)了學生的學習興趣和積極性，培養(yǎng)學生的創(chuàng)新思維。
　　參考文獻
　　[1]袁燕著.電力電子技術（第三版）[M].北京：中國電力出版社，2012.
　　[2]張新喜，許軍，王新忠，等著.Multisim 10電路仿真及應用[M].北京：機械工業(yè)出版社，2011.
　　[3]雷躍，譚永紅.NI Multisim 11在電力電子技術教學中的應用[J].電子測試，2011（6）：62-65.
　　[4]陳因，韓麗俊.基于Multisim的電力電子線路仿真與設計[J].電力學報，2010（4）：318-320.
　　作者簡介：孫筠（1979―），女，湖北嘉魚人，碩士，講師，主要從事自動化教學與研究。

  本文關鍵詞：Multisim在電力電子電路仿真中的應用，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。