電力電子技術(shù)虛擬實(shí)驗(yàn)平臺(tái)的研究與實(shí)現(xiàn)

【摘 要】隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，信息化技術(shù)的不斷提高，令我們直接進(jìn)入到了信息化時(shí)代。然而在信息化時(shí)代的背景下，高等教育事業(yè)的發(fā)展與計(jì)算機(jī)技術(shù)的提高，已然將建立虛擬實(shí)驗(yàn)室推到了社會(huì)關(guān)注的熱點(diǎn)上，令其成為了時(shí)代發(fā)展的必然產(chǎn)物。因此，本文就電力電子技術(shù)虛擬實(shí)驗(yàn)平臺(tái)的實(shí)現(xiàn)進(jìn)行簡單的研究討論。

【關(guān)鍵詞】電力電子技術(shù)；虛擬實(shí)驗(yàn)平臺(tái)；研究與實(shí)現(xiàn)

虛擬實(shí)驗(yàn)室這一概念最先被提出，是在1989年，它所主要描述的是一個(gè)通過計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)來實(shí)現(xiàn)的虛擬實(shí)驗(yàn)環(huán)境，它是一個(gè)不同于信息化網(wǎng)絡(luò)的綜合集成環(huán)境，因此其可以更為有效的為用戶提供各種數(shù)據(jù)信息和人力設(shè)備等資源。

1 電力電子技術(shù)虛擬實(shí)驗(yàn)平臺(tái)的總體設(shè)計(jì)

1.1 虛擬實(shí)驗(yàn)室設(shè)計(jì)目標(biāo)

在現(xiàn)實(shí)實(shí)驗(yàn)室中，我們進(jìn)行實(shí)驗(yàn)教學(xué)時(shí)，需要先令學(xué)生們閱讀實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書，然后按照要求選擇適當(dāng)?shù)脑⑵浒凑针娐返脑磉M(jìn)行連接，之后再對(duì)各部分電路進(jìn)行檢查確認(rèn)，確認(rèn)無誤后便可以打開電源進(jìn)行實(shí)驗(yàn)了。試驗(yàn)中要對(duì)相關(guān)數(shù)據(jù)進(jìn)行記錄，最后完成實(shí)驗(yàn)報(bào)告。

通過上述流程，我們可以確定虛擬實(shí)驗(yàn)平臺(tái)的基本構(gòu)成要素包括：實(shí)驗(yàn)幫助、實(shí)驗(yàn)所需元器件、電路圖形連接、計(jì)算機(jī)仿真電路、結(jié)果顯示。根據(jù)虛擬實(shí)驗(yàn)室的構(gòu)成要素，我們可以基本確定虛擬實(shí)驗(yàn)室的設(shè)計(jì)目標(biāo)為“控制（輸入）部分”、“計(jì)算機(jī)仿真電路部分”、“實(shí)驗(yàn)結(jié)果顯示（輸出部分）”。

1.2 控制（輸入）部分

對(duì)于控制部分的設(shè)計(jì)，首先需要對(duì)電路元件的相關(guān)參數(shù)進(jìn)行設(shè)置，如“獨(dú)立直流電源電壓”、“獨(dú)立直流電源電流”等；然后對(duì)其進(jìn)行觸發(fā)脈沖信號(hào)相關(guān)參數(shù)的設(shè)置，如“觸發(fā)脈沖信號(hào)周期”、“觸發(fā)脈沖信號(hào)占空比”等；最后是對(duì)電路的產(chǎn)生進(jìn)行設(shè)置，這部分設(shè)置需要對(duì)元器件的圖片模型進(jìn)行事先布置，然后通過鼠標(biāo)進(jìn)行電路連接，檢查無誤后點(diǎn)擊“確認(rèn)”或“連接完成”。

1.3 計(jì)算機(jī)仿真電路部分

計(jì)算機(jī)仿真電路事實(shí)上就是通過計(jì)算機(jī)程序的自動(dòng)求解，來根據(jù)相應(yīng)程序建立的一個(gè)電路方程。在整個(gè)電路方程程序的設(shè)計(jì)過程中，由數(shù)據(jù)的結(jié)構(gòu)來決定編程的思路，而如何進(jìn)行數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的選擇，則完全取決于實(shí)現(xiàn)實(shí)驗(yàn)平臺(tái)的軟件選擇。然而只要建立了實(shí)驗(yàn)方程，那么就可以通過數(shù)值方法來進(jìn)行編程的求解了。

1.4 實(shí)驗(yàn)結(jié)果顯示（輸出部分）

關(guān)于實(shí)驗(yàn)結(jié)果的顯示，通過有兩種形式，一種是隨著實(shí)驗(yàn)的進(jìn)行，直接顯示出實(shí)驗(yàn)當(dāng)時(shí)的實(shí)驗(yàn)數(shù)值；而另外一種顯示方式，則是將整個(gè)實(shí)驗(yàn)的某一段時(shí)間內(nèi)的所有相關(guān)數(shù)據(jù)計(jì)算出來，并將其存儲(chǔ)起來，在某些特殊情況下還需要經(jīng)過數(shù)據(jù)的二次處理，然后才能輸出相應(yīng)的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)結(jié)果。

1.5 平臺(tái)軟件的選擇

在進(jìn)行虛擬實(shí)驗(yàn)的設(shè)計(jì)時(shí)，我們需要一個(gè)“放置”虛擬實(shí)驗(yàn)的平臺(tái)，因此這個(gè)平臺(tái)軟件的選擇，將對(duì)整個(gè)虛擬實(shí)驗(yàn)的設(shè)計(jì)起到不可忽視的承載作用。而在平臺(tái)軟件的選擇上，我們通常將“減少開發(fā)工作的工作量”、“減少低級(jí)以及重復(fù)工作的開發(fā)”、“軟件本身的運(yùn)行效率”等因素放在首位。現(xiàn)今我們所使用的軟件，通常都是將若干軟件通過取長補(bǔ)短的方式組合在一起的成熟方案，如“Lab VIEW”和“MATLAB”混編、“VB”和“MATLAB”混編等。

2 電力電子技術(shù)虛擬實(shí)驗(yàn)平臺(tái)的實(shí)現(xiàn)

虛擬實(shí)驗(yàn)平臺(tái)的實(shí)現(xiàn)，首先采用了VB和MATLAB混編的方法進(jìn)行編程，然后再通過對(duì)VB中MatrixVB的矩陣函數(shù)與繪圖函數(shù)進(jìn)行調(diào)用，最終將復(fù)雜的計(jì)算與圖形描繪變?yōu)楹唵蔚木幊獭?/p>

首先在計(jì)算機(jī)上安裝MatrixVB，建立Visual Basic的新項(xiàng)目，添加MatrixVB庫，待系統(tǒng)對(duì)MMatrix.DLL文件加載完成后，便可以在Visual Basic中使用MatrixVB函數(shù)了。

然后將Visual Basic的數(shù)組當(dāng)做矩陣來對(duì)待，生產(chǎn)矩陣，來豐富MatrixVB的功能函數(shù)，將更多處理問題的先進(jìn)技術(shù)融入到VB編程中去。然后利用括號(hào)、實(shí)部rN、虛部iN等方式來對(duì)矩陣元素進(jìn)行定位操作，從而精確的對(duì)相關(guān)矩陣數(shù)據(jù)進(jìn)行快速定位，利用simple函數(shù)將矩陣轉(zhuǎn)化成為最簡單的形式。

最后利用軟件Psim對(duì)這種方法的可行性進(jìn)行驗(yàn)證，通過實(shí)驗(yàn)的結(jié)果確認(rèn)了這種方法在某些問題范圍內(nèi)，對(duì)含有開關(guān)器的非線性器件可以被視為理想開關(guān)，與獨(dú)立電源的電力電子形成電路時(shí)，這種方法具有有效的可行性。

3 結(jié)束語

隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展以及教育事業(yè)規(guī)模的不斷壯大，師資力量薄弱成為了制約教學(xué)開展的重要問題。特別是硬件資源的缺失，伴隨著信息技術(shù)以及計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展，成為了促進(jìn)電力電子技術(shù)虛擬實(shí)驗(yàn)平臺(tái)出現(xiàn)的重要因素。而電力電子技術(shù)虛擬實(shí)驗(yàn)平臺(tái)的實(shí)現(xiàn)，切實(shí)有效的緩解了師資資源匱乏這一難題。

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