さ緦ν隙實訓仿真教學裝置開發與應用

趙越

摘要：《電力拖動》是機電一體化技術等專業課程學習中的重要內容，在《電力拖動》實訓教學當中，傳統的教學模式存在一定的弊病，突出表現在專業化教學設備缺乏上，在這種情況下一些學校開始著手開發電力拖動實訓仿真教學裝置。本文根據現有的研究資料，結合自身在《電力拖動》實訓教學中的一些經驗，對計算機仿真技術在電力拖動實訓教學中的應用闡述了自己的意見，著重分析了電力拖動實訓仿真教學裝置開發及應用及仿真實驗教學的方案設計，希望能夠對當前的電力拖動實訓仿真教學裝置開發提供一些思路。

關鍵詞： 電力拖動；實訓；仿真；開發

在傳統的《電力拖動》實訓教學中，一般都是采用灌輸式教學方式，教師講解實訓內容、演示實訓過程，學生根據教師的指點完成實驗工作，得出已經確定的實驗結果，撰寫實驗報告。這種教學模式與電力拖動實驗設備缺乏有密切的關系，但是大型的電力推動實驗設備的價格比較高，并且需要經常性的更新，所以多數院校并不愿意購置這些設備，所以電力拖動實訓仿真教學裝置的開發就成為了推動《電力拖動》課程改革的重要步驟。

一、電力拖動實訓仿真教學裝置開發

《電力拖動》實訓仿真教學裝置開發就是需要根據《電力拖動》實訓教學的需要開發的專門的電力拖動實訓仿真教學裝置，滿足電力拖動實驗教學的需要。就目前來說，電力拖動實訓仿真教學裝置開發當中，有兩種設計開發的思路。

（一）電力拖動實訓仿真教學設備的開發

這種設備是運用PLC控制軟件、變頻調速設備等基礎上，來開發電力拖動實訓仿真教學設備，其與真實的電力拖動幾乎是完全一致，其中用PLC控制軟件安裝在控制芯片組當中，變頻調速設備主要是為了適應不同的實驗需要，在功能和操作方式上與實際電力拖動操作也基本一樣，是目前進行電力拖動實訓仿真教學最適合的設備。從目前來看，市場上已經出現了這樣的設備，但是所開發的這種設備雖然具有一定的升級空間，但是升級的空間非常有限，在應用以后需要升級和更換，其成本比較高。

（二）電力拖動實訓仿真教學軟件的開發

這種集成了計算機功能與計算機仿真技術開發的裝置與實際電力拖動操作功能基本一致，滿足學生的電力拖動實訓的主要，目前在開發當中所使用的軟件系統比較多，其中MATLAB軟件是應用最為廣泛的方針軟件。

二、電力拖動實訓仿真教學裝置的應用

電力拖動實訓仿真教學的內容有很多，電力拖動實訓仿真教學裝置的應用過程中應用的范圍比較廣泛，在這里簡單的說明在幾個實驗教學中的應用情況。

（一）電力拖動實訓仿真教學裝置開發應用產品

伴隨著技術的進步，目前很多企業開始生產電力拖動實訓仿真教學裝置，當然不同的企業所生產的產品是不同的。目前，在電力拖動實訓仿真教學裝置主要包括兩種類型，也就是電力拖動實訓仿真教學設備和仿真教學軟件，產品的銷售情況來看，前者的在市場上的產品比較多，市場接受度也比較好。比如說上海上益教育設備制造有限公司，所生產的SYJND888T電力拖動·PLC·變頻調速技能實訓裝置，是一款專門針對職業教育的和就業人員的實際操作、培訓和鑒定需要的電力拖動實訓仿真教學設備，這種設備的可以滿足《電力拖動控制線路與技能訓練》《工廠電氣控制技術》《繼電接觸控制技術》《PLC原理及應用技術》等相關科目的實驗及實訓教學需要。同時，為了滿足設備的擴張需要，在設計上采用掛箱結構，可以根據功能變化對其進行擴展，包括電工技能和變頻調速癷時序項目都可以在此設備上完成。在設計上采用的元器件通過導線接入接線端的設計方法，這樣在使用的過程中既可以滿足實訓、實驗教學的目的，又能保護元器件不受損害。

此外，電力拖動實訓仿真教學軟件也有很多，比如說大連通科應用技術有限公司就專門開發了一款電力拖動仿真實訓軟件，該軟件安裝在計算機當中，可以模擬電力拖動的運行環境及過程，學生通過電腦就可以完成實訓、實驗。

（二）雙閉環直流調速系統工程設計實驗

雙閉環直流調速系統是電力拖動實驗教學當中的一個比較重要的實驗，在應用電力拖動實訓仿真教學裝置進行實驗的過程中，可以使用計算機軟件進行模擬，在模擬實驗的過程中當中，先構建起 Matlab/Simulink仿真環境，然后完成電動機的電流與轉速的反饋控制。在具體的實驗當中可以采用晶閘管供電直流雙閉環調速系統，使用三相橋式電路作為整流裝置。相關的設備及系統參有：直流電動機：220V，136A，1460r/min，Ce=0.132Vmin/r，允許過載倍數λ=1.5，晶閘管裝置的放大系數：Ks=40，電樞回路總電阻：R=0.5Ω，時間常數是：Ti=0.03，Tm=0.18s。電流反饋系數為：β=0.05V/A（≈10V/15IN）；轉速反饋系數：α=0.007Vmin/r（≈10V/nN）。

考慮到雙閉環直流調速系統的特點，轉速及電流反饋控制功能的實現，需要借助于采用的電流調節器。目前電力拖動實訓仿真教學裝置當中，主要采用的是ACR電流調節器，其傳遞函數為Wacr=Ki（τis+1）τus，轉速調節器的傳遞函數可以表示為：Wacr=Kn（τns+1）τus，學生在實驗的過程中需要先選擇確定ASR與ACR調機器的PI參數。從理論上來講解決這一問題有一定的難度，但是并非是不可能的，可以使用調機器的工程設計方法，在使用以Matlab仿真技術為基礎的仿真軟件進行仿真，然后將仿真結果與設計參與進行對照，對相關設計參數經進行修正和調整。根據前期仿真設計，可以得出各個模塊的參數。比如說假定得出的各個模塊的參數計算結果：給定電流信號Ui=10V，電流鋁箔時間常數Toi=0.03s等，當然在這些參數只是建議，與實驗結果可能存在一定的差異，但是能夠反映出其應用的過程。從應用的效果來看，即使采用仿真軟件，也能較好的滿足實驗教學的需要。

總之，電力拖動實訓仿真教學裝置開發與應用的過程中，應該將開發與電力拖動實訓教學有效的結合起來，所設計的電力拖動實訓仿真教學裝置必須能夠滿足實訓教學的需要，同時具有良好的可擴展性。

參考文獻：

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