基于Matlab的电工电子技术虚拟实验仿真平台

第４３卷　第１期２０２１年２月电气电子教学学报ＪＯＵＲＮＡＬＯＦＥＥＥＶｏｌ．４３　Ｎｏ．１Ｆｅｂ．２０２１收稿日期：２０１９ ０６ １４；修回日期：２０２０ ０９ ３０基金项目：福建省中青年教师教育科研项目（ＪＴ１８０７９７），漳州市自然科学基金项目（ＺＺ２０１９Ｊ２８）第一作者：杨家豪（１９９０ ），男，讲师，硕士，主要从事电力系统优化运行的教学和研究，Ｅ ｍａｉｌ：ｙａｎｇｊｉａｈａｏ１９９０＠ｆｏｘｍａｉｌ．ｃｏｍ基于Ｍａｔｌａｂ的电力系统电压调整仿真实验教学平台设计杨家豪，何　畅，叶子薇（厦门大学嘉庚学院普瑞特先进打印技术创新实验室，福建漳州３６３１０５）摘要：电压调整是“电力系统分析”课程中一个重要内容。

传统教学大多依靠理论分析，抽象且不易理解，配套实验存在局限性。

本文基于Ｍａｔｌａｂ图形用户界面设计并开发了一种电力系统电压调整仿真实验教学平台，师生通过计算机以交互方式进行电压调整仿真实验，界面友好、操作简捷、教学便利，帮助学生加深对电力系统电压调整的理解，有助于开放式实验教学、培养学生实践能力。

关键词：电力系统；电压调整；仿真实验中图分类号：Ｇ６４ 文献标识码：Ａ 文章编号：１００８ ０６８６（２０２１）０１ ０１４５ ０６ＤｅｓｉｇｎｏｆＶｏｌｔａｇｅＡｄｊｕｓｔｍｅｎｔＳｉｍｕｌａｔｉｏｎＥｘｐｅｒｉｍｅｎｔＴｅａｃｈｉｎｇＰｌａｔｆｏｒｍｆｏｒＰｏｗｅｒＳｙｓｔｅｍＢａｓｅｄｏｎＭａｔｌａｂＹＡＮＧＪｉａ ｈａｏ，ＨＥＣＨａｎｇ，ＹＥＺｉ ｗｅｉ（ＴｈｅＰＲＴＡｄｖａｎｃｅｄＰｒｉｎｔｉｎｇＴｅｃｈｎｏｌｏｇｉｃａｌＩｎｎｏｖａｔｉｏｎＬａｂ，ＴａｎＫａｈＫｅｅＣｏｌｌｅｇｅ，ＸｉａｍｅｎＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｚｈａｎｇｚｈｏｕ３６３１０５，Ｃｈｉｎａ）Ａｂｓｔｒａｃｔ：ＶｏｌｔａｇｅａｄｊｕｓｔｍｅｎｔｉｓａｎｉｍｐｏｒｔａｎｔｐａｒｔｏｆＰｏｗｅｒＳｙｓｔｅｍＡｎａｌｙｓｉｓｃｏｕｒｓｅ．Ｔｒａｄｉｔｉｏｎａｌｔｅａｃｈｉｎｇｍｏｓｔｌｙｒｅ ｌｉｅｓｏｎｔｈｅｏｒｅｔｉｃａｌａｎａｌｙｓｉｓ，ｗｈｉｃｈｉｓａｂｓｔｒａｃｔａｎｄｄｉｆｆｉｃｕｌｔｔｏｕｎｄｅｒｓｔａｎｄ．Ｔｈｅｓｕｐｐｏｒｔｉｎｇｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔｓｈａｖｅｌｉｍｉｔａ ｔｉｏｎｓ．ＴｈｉｓｐａｐｅｒｄｅｓｉｇｎｓａｎｄｄｅｖｅｌｏｐｓｖｏｌｔａｇｅａｄｊｕｓｔｍｅｎｔｓｉｍｕｌａｔｉｏｎｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔｔｅａｃｈｉｎｇｐｌａｔｆｏｒｍｆｏｒｐｏｗｅｒｓｙｓｔｅｍｂａｓｅｄｏｎＭａｔｌａｂｇｒａｐｈｉｃａｌｕｓｅｒｉｎｔｅｒｆａｃｅ．Ｔｅａｃｈｅｒｓａｎｄｓｔｕｄｅｎｔｓｃａｎｃｏｎｄｕｃｔｖｏｌｔａｇｅａｄｊｕｓｔｍｅｎｔｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔｓｔｈｒｏｕｇｈｃｏｍｐｕｔｅｒｉｎａｎｉｎｔｅｒａｃｔｉｖｅｗａｙｗｉｔｈｆｒｉｅｎｄｌｙｉｎｔｅｒｆａｃｅａｎｄｃｏｎｖｅｎｉｅｎｔｏｐｅｒａｔｉｏｎ，ｗｈｉｃｈｉｓｃｏｎｖｅｎｉｅｎｔｆｏｒｕｎ ｄｅｒｇｒａｄｕａｔｅｔｅａｃｈｉｎｇ．Ｉｔｃａｎｈｅｌｐｓｔｕｄｅｎｔｓｄｅｅｐｅｎｔｈｅｉｒｕｎｄｅｒｓｔａｎｄｉｎｇｏｆｐｏｗｅｒｓｙｓｔｅｍｖｏｌｔａｇｅａｄｊｕｓｔｍｅｎｔａｎｄｉｔｉｓｕｓｅｆｕｌｔｏｏｐｅｎｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔａｌｔｅａｃｈｉｎｇａｎｄｄｅｖｅｌｏｐｓｔｕｄｅｎｔｓ＇ｐｒａｃｔｉｃａｌａｂｉｌｉｔｙ．Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：ｐｏｗｅｒｓｙｓｔｅｍ；ｖｏｌｔａｇｅａｄｊｕｓｔｍｅｎｔ；ｓｉｍｕｌａｔｉｏｎｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔ０　引言“电力系统分析”是电气工程及其自动化专业本科阶段的专业必修课，由于课程本身理论性强、难度较大，教学过程中仅对模型、公式进行理论分析常使学生不易理解，且形式较为枯燥，无法取得较好的教学效果［１］。

电子技术与软件工程Electronic Technology & Software Engineering软件开发与应用Software Development And Application基于M ATLAB的自动控制原理虚拟实验平台潘建伟(武成职业学院甘肃省武成市733000 )摘要：本文搭建了基于M A T L A B的“自动控制原理”虛拟实验平台，利用M A T L A B中的SIM ULINK仿真软件包的强大功能设计实验模型，不仅拓宽了学生的创新思维，而且保证了在应急情况下的实验。

关键词：虚拟实验；SIM U LIN K;M A T L A B1引言近十几年，国内的虚拟实验室的发展也突飞猛进。

结合虚拟实 验技术的特点以及它在理工教学中实际应用，尤其在电气自动化、电子信息工程、医学、建筑、生物化等学科有重要作用，国内的许 多高校都根据本院校的实际教学需求建立了各类虚拟实验室。

高职 院校的学生相对本科院校的学生，在课程的学习上存在一定难度，从而导致该课程的实验操作也困难，面对复杂的硬件电路，不知该 如何下手，对控制系统的模型也不是很了解，在实验过程中接错电 子元件很容易造成硬件电路的损坏，不仅没有达到实验的目的，而且导致学生对实验课程的排斥。

此外传统的硬件实验扩展性较 差，实验的内容逐渐脱离实际。

基于此，利用MATLAB软件的图 形用户开发工具（GUITOOLS)和SIMULINK搭建虚拟实验平台，SIMULINK是对动态系统进行建模、仿真和分析的一个软件包，不 仅支持线性和非线性系统，也支持连续和离散的混合系统，而且系 统可以是多进程的。

运作的工具箱和模块己覆盖航空、航天、通信、控制、信号处理、电力系统、机电系统等诸多领域，所涉及的内容 专业性越来越强，使用也越来越方便。

在应用数学，电工电子，自动控制以及信号处理等多个专业的教学实验中均有广泛应用。

2虚拟实验平台的优越性虚拟实验是一个多功能的实验平台，不仅便于各个学科的实验 交叉而且便于实验功能的扩充，而且不受场地的限制、时间的限制，随时随地只需一台电脑就可以进行试验。

基于Matlab的电路实时仿真平台设计与实现基于Matlab的电路实时仿真平台设计与实现一、引言电路仿真是电子工程领域中重要的工具之一，在电子电路设计过程中起着至关重要的作用。

而基于Matlab的电路实时仿真平台则是利用Matlab软件对电路进行仿真实验的重要应用之一。

本文将介绍基于Matlab的电路实时仿真平台的设计与实现过程。

二、电路仿真平台的设计与实现1. 平台功能需求分析基于Matlab的电路实时仿真平台的设计与实现主要包含以下功能需求：（1）电路建模：能够支持电路元件的建模以及电路的连接和布线。

（2）仿真参数设置：能够设置仿真的时间范围、步长等参数。

（3）仿真结果分析：能够实时显示电路中各个元件的电压、电流、功率等参数，并提供结果分析的功能。

（4）实验控制：能够控制实验的开始、暂停、恢复、停止等操作。

（5）数据记录与导出：能够记录仿真实验过程中的数据，并支持数据导出为Excel或其他格式。

2. 平台设计与实现基于以上功能需求，我们设计了一套基于Matlab的电路实时仿真平台。

平台的实现主要分为以下几个模块：（1）电路建模模块：利用Matlab提供的图形用户界面工具，搭建了一个电路建模界面。

用户可以通过该界面选择电路元件，并将元件进行连线和布线，从而实现电路的建模。

在建模过程中，用户还可以设置元件的参数和初始条件。

（2）仿真参数设置模块：通过设定仿真的时间范围、步长等参数，用户可以对仿真实验进行灵活的配置，以满足不同的需求。

（3）仿真运行模块：在完成电路建模和参数设置后，用户可以点击“运行”按钮，开始进行仿真实验。

平台利用Matlab强大的计算能力，根据电路模型和仿真参数进行实时的仿真计算，并实时绘制出电路中各个元件的电压、电流曲线等。

用户可以通过切换窗口或界面，实时观察仿真结果。

（4）实验控制模块：平台提供了开始、暂停、恢复、停止等操作按钮，用户可以根据需要自由控制仿真实验的进行。

例如，在观察到关键数据点时，用户可以暂停仿真实验，通过对元件参数的调整，进一步优化电路设计。

基于Matlab GUI的电力电子技术教学平台设计Design of instructional platform for power electronic technique based on Matlab GUIAn shu, Yan Yingmin, Liu ZhengchunOrdnance engineering college, Shijiazhuang, 050003, China: According to power electronic technique course having the features of many waveform and equally important experience and theory, a interactive auxiliary software of instructional platform for power electronic technique is designed based on matlab GUI in this paper. The courseware interface is friendly and open, which has many merits of modifiable experimental parameters. It can be used on academic and experimental instruction.电力电子技术是电气工程及其自动化等专业的重要专业基础课，也是实用性、工程性和综合性很强的课程。

课程内容以电力电子器件和四大类变流电路为主线，通过分析各类电力电子器件的通断情况来理解整流、逆变、斩波、调压等典型电路的工作原理，从而得出电路在不同负载作用下各点的电流、电压波形。

因此，本课程涉及电力电子技术各种装置的分析与大量的计算、电能变换的波形分析、测量与绘制等，这些工作特别适合应用Matlab来完成[1]。

电子技术与软件工程Electronic Technology&Software Engineering电子技术Electronic Technology基于MATLAB的电力电子技术虚拟实验仿真平台的设计张岩贾小龙（宁夏理工学院宁夏回族自治区石嘴山市753000）摘要：本文在MATLAB的基础上，利用现代仿真技术对电力电子变换器电路进行了SIMULINK仿真，完成了借助于图形用户界面GUI 功能的虚拟实验平台的搭建，达到了基本的实验要求。

关键词：MATLAB;电力电子技术；仿真模型；GUI1背景传统高校实验室所占实验经费比例大，软硬件设备一般比较昂贵的，容量有限且电气信息类技术更新非常快，要建立非常完备且与时俱进的实验教学环境是很困难的。

虚拟仿真实验既节省了资金，又可突破传统实验室在硬件设备上的限制，缓解了实验经费不足与实验人数过多的矛盾，突破了时空的局限，优化了教育资源，提高了学习兴趣和效率，真正实现理论教学与实验教学的结合。

因此，虚拟实验室的研究对于现代远程教学和高等院校的实验教学、课堂教学都很有意义。

2虚拟实验平台的国内外研究现状近年来计算机技术的发展为虚拟仿真实验平台开发提供了技术支持，已有很多高校和企业着手研究虚拟实验仿真平台。

例如：美国卡耐基梅隆大学早期开发的虚拟实验平台，他们的技术方案是通过计算机所搭建出来的函数发生器、示波器等实验硬件设备连接到Internet上，学生或其他用户可以通过上网然后网络远程连接并加以使用。

麻省理工学院（Massachusetts Institute of Technology）,该院校着手项目的主要是为了建设众多学科科目的虚拟实验平台，此项目是同微软公司通力合作开发出来的I-Lab,设计出来的平台可以用来研究基于虚拟现实的科学技术与电气工程的创新型教育体系。

目前国内的一些高等院校逐渐设计出了自己的虚拟实验平台。

中国科学技术大学早期设计的物理虚拟实验平台是把实验运用在教学的演示和简单物理实验这些问题上，此设计是国内第一套有推广价值的实验教学平台。

基于MAT LAB 的《电力电子技术》虚拟实验仿真平台刘艳(大连大学信息工程学院,辽宁大连116622)Ξ摘　要:《电力电子技术》是一门实践性较强的专业基础课,为改善该门课的实验条件和教学效果,本文提出了一种基于M AT LAB/SI M U LI NK 的虚拟实验的设计思想,开发出相应的仿真平台.该仿真软件既可用于教师的课堂教学和实验模拟,又可作为学生自学的辅助工具.关　键　词:电力电子技术;虚拟实验;M AT LAB/SI M U LI NK中图分类号:O4233 文献标识码:A 文章编号:100822395(2004)0420071204Virtual lab simulation platform of pow er electronic technology based on MAT LAB LI U Y an(C ollege of In formation Engineering ,Dalian University ,Dalian 116622,China )Abstract :《P ower E lectronic T echnology 》is a course which concerns lots of engineering knowledge.T o enhance the quali 2ty of teaching ,this paper introduces ideas of virtual lab based on M AT LAB/SI M U LI NK.The design of simulation plat 2form is discussed.The virtual lab intends for course teaching ,simulation of experiment and students ’self 2study.K ey w ords :power electronic technology ;virtual experiment ;M AT LAB/SI M U LI NK《电力电子技术》是电气工程及其自动化专业、自动化专业和其它相关专业的主干基础课程之一.它主要研究采用功率半导体器件进行功率变换、控制以及大功率电路开关技术及其应用,是一门实践性很强的课程.在教学过程中常需借助大量的波形来分析各种能量转换过程.过去,主讲教师在课堂教学活动组织过程中,常常将大量的时间花费在画图上,影响了教学进度,学生也常感到教学内容枯燥无味,教学效果不佳.后来,有些教师在课前就将有关波形图制成幻灯片,留更多时间给学生们进行讲解,情况有所改善,但同学们普遍感到只看静止不变的波形,对其动态响应过程不是很了解,仍感到所学内容非常抽象.另外,目前许多普通高校中,受到经费、学时的限制,专业课实验设备很难满足教学要求,大部分学生没有动手实践的机会,难以激发学生的学习的兴趣,这也严重影响了该门课程的教学效果.针对上述普遍存在的问题,本文基于M AT LAB 设计了一套虚拟实验仿真平台,它由操作实验、演示实验和虚拟实验网络版三个独立部分组成,可用于《电力电子技术》课程的课堂教学演示、实验辅助教学、也可作为学生课后自学的辅助工具.该仿真平台整体设计采用WI NDOWS 风格,方便了用户使用和操作、也易于扩展.1　虚拟实验的总体结构设计在《电力电子技术》课程的教学活动中,波形的测试和分析是核心,也是同学们最难于理解和掌握的部Ξ收稿日期:2004207215作者简介::刘　艳(1967-),女,副教授.第25卷　第4期2004年8月大连大学学报J OURNA L OF DA LI AN UNI VERSITY Vol.25　No.4Aug.　2004分,本文设计如图1所示的虚拟实验环境,使得各种复杂的能量转换过程比较直观地呈现在学生面前,以求在该门课程的教与学的效果上能有重大的突破.图1　系统结构图操作平台和演示平台相互独立.演示平台主要用于教师课堂演示;操作平台是教师对演示平台所示教学内容进行详细分析的环境,也是学生亲手实践的虚拟环境,在此环境中还可对学生进行实验课程的考核.为提高学生自主安排实验的灵活性,用M AT LAB Web Server 配置服务器,用M AT LAB WebServer 语言进行编程架构了该虚拟环境网络版雏形.2　虚拟实验各模块功能与实现2.1　演示实验演示实验是虚拟实验的主要部分之一,它包括了实验内容的讲解、实验电路的计算机仿真、实验结果的实时显示等.利用演示实验环节,教师可以方便、快捷地完成变流装置能量转换过程的分析.仿真电路是已达建好的,教师在上课时只需点击鼠标就可以完成实验结果的显示.利用鼠标和键盘可以对系统的参数进行修改,能方便地观测到同一系统不同参数对输出结果的影响.同时,实验结果的显示可以以两种方式进行.第一,用M AT LAB 提供的虚拟示波器观测输出波形,其优点是直观,过渡过程可视;第二,将输出结果按矩阵形式显示,其优点是有利于以后的数据分析,可操作性好.演示实验的实现方法是,利用G uide 创建图形用户界面,利用SI M U LI NK 进行实验电路的计算机仿真,利用SI M U LI NK 中的模块实现输出结果的显示.2.2　操作实验作为虚拟实验室的一个重要组成部分,操作实验为教师、同学提供了一个自己动手,用计算机模拟实验过程、分析实验结果的平台.为了使用者的操作方便,将其界面设计成为WI NDOWS 风格.使用者可以用鼠标拖动微机上的虚拟实验仪器,按照实验要求、组装成为一个完整的实验系统.同时,可以在这个系统上完成整个实验,包括实验参数的改变,数据采集以及实验结果的模拟、分析等等.操作实验的实现方法是,利用M AT LAB/SI M U LI NK 搭建实验平台,其操作方法类似于SI M U LI NK 的操作.为了方便使用者,将电力电子技术实验中常常用到的模块挑选出来,创建了一个新的库文件,模块的添加和删除操作十分方便.2.3　虚拟实验网络版充分利用校园网的资源,将虚拟实验教学系统移植到校园网上,提高学生自主安排实验的灵活性是本实验设计的目标之一.但是,目前为止基于M AT LAB 网络虚拟实验室在应用方面还有一些限制.比如,现在仅能在局域网中运行,要求服务器和客户端必须使用WI NDOWS 2000系统等等.尽管如此,由于它的应用前景十分看好,本文对它的实现进行了初探.它的实现方法是,利用M AT LAB Web Server 配置服务器,并应用M AT LAB Web Server 语言进行编程.3　操作实例在M AT LAB 的主命令窗口中键入启动命令,弹出如图2所示的界面.学生和教师都可以点击“操作平台入口”按钮进入操作实验环节.“进入”按钮仅教师有使用权限,按下后,将出现图3所示的登陆界面,明确身份后,教师方可进入演示实验环境.这样做的目的是要保证学生在实验课考核中确实是独立自主完成的.　72　大连大学学报第25卷图2　主界面图3　登陆界面 在用户名和密码准确无误后,即可进入演示实验主界面,如图4所示.图4　演示实验的主界面图5　逆变实验原理演示界面 如果点击演示实验主界面上的“逆变实验”按钮,则可打开如图5的界面.图6　基于SI MULI NK 的三相逆变电路仿真预习实验原理和要求,按“演示”按钮,进入仿真演示实验环境开展仿真研究,电路原理图已达建完成,如图6示.启动仿真过程即可实时观测到仿真结果如图7和图8所示.　第4期刘　艳:基于MAT LAB 的《电力电子技术》虚拟实验仿真平台73图7　六相触发脉冲图8　电流和电压波形 如直接从“操作平台入口”进入,将会弹出自建的电力电子技术元件库浏览器和一页空白SI M U LI NK 设计界面如图9、10所示,供操作者自行设计实验进行仿真研究.图9　电力电子元件库浏览器图10　SI MULI NK 设计界面4　结束语虚拟实验与传统实验教学相比,具有如下几个特点:①可降低科研成本和节省研究经费,并能够充分发挥现有科学仪器的作用,提高使用效率,尤其是通过联网后能实现大型科学仪器的资源共享,避免了大型仪器设备的重复添置、购买和浪费.②突破了传统教学模式受时间、地点的限制,并且可以利用网络教育提高教学效率.③实验内容确定后,通过调用不同的软件,即可完成不同的实验,因而用户可以自行选择实验系统及测试仪器.④虚拟实验的控制者—计算机具有开放性,因而容易实现网络及其它部件间的连接.⑸组建系统的效率高,由于硬件和软件的标准化、规范化,用户往往只需经历一次组建工作.参考文献:[1]黄　俊,王兆安.电力电子变流技术[M].北京:机械工业出版社(第四版),2000.[2]何　强,何　英.M AT LAB 扩展编程[M].北京:清华大学出版社,2002.[3]张葛祥,李　娜.M AT LAB 仿真技术与应用[M].北京:清华大学出版社,2003.[4]马胜甫,刘振鹏,等.虚拟实验系统的构建策略与原则[J ].世界电子元器件,2003.[5]霍爱清,杨　楠.基于M AT LAB 的C AI 课件的开发与设计[J ].航空计算技术,2001.[6]文玉梅.用M AT LAB 建立理工科教学虚拟实验室[J ].重庆大学学报(社会科学版),2001.[7]顾小军.利用M AT LAB 构建网络化信号分析虚拟实验室[J ].嘉兴学院学报,2002.　74　大连大学学报第25卷。

基于Matlab_GUI的电气工程虚拟仿真实验平台设计
赵建勇;汤加钰;孙丹;年珩;吴敏;卢慧芬
【期刊名称】《实验室研究与探索》
【年(卷),期】2022(41)6
【摘要】分析电气工程虚拟实验教学的现状和发展趋势,介绍虚拟仿真实验教学平台的设计思路,以Matlab/Appdesigner作为开发工具,借助GUI功能构建图形化电气工程虚拟实验仿真平台。

平台预设了电机控制、电力电子技术等多门电气工程专业课程的若干典型实验,并具有可扩展性。

在使用时,具有实验选择、讲义嵌入、参数调节、自主建模、波形输出等多种功能。

通过“电力电子技术”等课程的仿真实例,验证了该平台的可靠性和适应性。

实践表明,该实验平台便捷实用,可扩展性强,对提升电气工程实验教学水平具有积极的推动作用。

【总页数】6页(P92-97)
【作者】赵建勇;汤加钰;孙丹;年珩;吴敏;卢慧芬
【作者单位】浙江大学电气工程学院
【正文语种】中文
【中图分类】TP311
【相关文献】
1.基于WEB的虚拟计算机网络实验平台——网络互连设备仿真实验系统的设计与实现
2.电气工程虚拟仿真实验教学平台的设计与实现
3.基于虚拟仿真技术的绿色建筑设计实验教学平台研究——以安徽建筑大学建筑设计虚拟仿真实验教学项目
为例4.基于网络平台应用型本科院校艺术设计专业虚拟实验教学研究——以展示设计虚拟仿真教学项目为例5.基于虚拟仿真实验平台的循环伏安法研究电极反应过程实验设计
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本文前言MATLAB的简介MATLAB是一种适用于工程应用的各领域分析设计与复杂计算的科学计算软件，由美国Mathworks公司于1984年正式推出，1988年退出3.X（DOS）版本，19992年推出4.X（Windows）版本；19997年腿5.1（Windows）版本，2000年下半年，Mathworks公司推出了他们的最新产品MATLAB6.0（R12）试用版，并于2001年初推出了正式版。

随着版本的升级，内容不断扩充，功能更加强大。

近几年来，Mathworks公司将推出MATLAB语言运用于系统仿真和实时运行等方面，取得了很多成绩，更扩大了它的应用前景。

MATLAB已成为美国和其他发达国家大学教学和科学研究中最常见而且必不可少的工具。

MATLAB是“矩阵实验室”（Matrix Laboratory）的缩写，它是一种以矩阵运算为基础的交互式程序语言，着重针对科学计算、工程计算和绘图的需要。

在MATLAB中，每个变量代表一个矩阵，可以有n*m个元素，每个元素都被看做复数摸索有的运算都对矩阵和复数有效，输入算式立即可得结果，无需编译。

MATLAB强大而简易的做图功能，能根据输入数据自动确定坐标绘图，能自定义多种坐标系（极坐标系、对数坐标系等），讷讷感绘制三维坐标中的曲线和曲面，可设置不同的颜色、线形、视角等。

如果数据齐全，MATLAB通常只需要一条命令即可做图，功能丰富，可扩展性强。

MATLAB软件包括基本部分和专业扩展部分，基本部分包括矩阵的运算和各种变换、代数和超越方程的求解、数据处理和傅立叶变换及数值积分风，可以满足大学理工科学生的计算需要，扩展部分称为工具箱，它实际上使用MATLAB的基本语句编成的各种子程序集，用于解决某一方面的问题，或实现某一类的新算法。

现在已经有控制系统、信号处理、图象处理、系统辨识、模糊集合、神经元网络及小波分析等多种工具箱，并且向公式推倒、系统仿真和实时运行等领域发展。

可编辑修改精选全文完整版基于Matlab的小型电力系统的建模与仿真实验1【精品毕设、无需降重】基于Matlab的小型电力系统的建模与仿真一、实验目的电力系统的动态仿真研究将不能在实验室中进行的电力系统运行模拟得以实现。

在判定一个电力系统设计的可行性时，都可以首先在计算机机上进行动态仿真研究，它的突出优点是可行、简便、经济的。

本实验目的是通过MATLAB 的simulink环境对一个典型的工厂供电系统进行仿真，以熟悉供电系统在发生各种短路故障时的分析方法并与课堂知识进行对比学习。

二、预习与思考1、建立仿真模型，对不同短路形式进行仿真，截取仿真结果图，补充报告中每个仿真图形的名称。

2 数值仿真实验结果与课堂推导结果有什么区别与联系？3 典型的短路形式包括几种？4 根据仿真结果，说明短路时零序电流存在的必要条件？三、MATLAB PSB简介Matlab PSB(Sim Power Systems)以simulink为运行环境，涵盖了电路、电力电子、电气传动和电力系统等电气学科中常用的基本元件和系统仿真模型，它主要由6个子模块库组成。

(1)电源模块库:包括直流电压源、交流电压源、交流电流源、可控电压源、可控电流源、三相电源、三相可编程电压源;(2)基本元件模块库:串联(并联)RLC/负载/支路、变压器(单相、三相等)、断路器和三相故障部分;(3)电力电子模块库:二极管、晶闸管、GTO、IGBT、MOSFET、理想开关以及各种电力电子控制模块;(4)电机模块库:励磁装置、异步电动机、同步电动机、直流电动机以及配套的电机测量部件;(5)测量仪器库:电流测量和电压测量等;通过以上模块可以完成.各种基本的电力电子电路、电力系统电路和电气传动电路，还可以通过其他模块的配合完成更高层次的建模，如风力发电系统、机器人控制系统等等。

四、仿真模型的设计和实现在三相电力系统中，大多数故障都是由于短路故障引起的，在发生短路故障的情况下，电力系统从一种状态剧烈变化到另一种状态，并伴随着复杂的暂态现象。

基于MATLAB的《电力电子技术》虚拟实验系统设计刘晓红青岛农业大学机电工程学院，山东青岛（266109）E-mail：lxh964@摘要：《电力电子技术》是一门实践性很强的专业课，而电力电子技术实验课程是其必不可少的有机组成部分，该实验，综合性和专业性都很强。

为改善该门课的实验条件和教学效果,本文提出了一种基于MATLAB的虚拟实验系统的设计思想，设计了相应的仿真平台，该虚拟实验系统既可用于教师的课堂教学和实验模拟，又可作为学生自学的辅助工具，同时可以继续完成成为远程或网络实验平台。

关键词：电力电子技术，虚拟实验，MATLAB1.引言《电力电子技术》是电气工程及其自动化专业、自动化专业和其它相关专业的专业基础课程之一，是一门实践性很强的课程[1]，在教学过程中常需借助大量的波形来分析各种电路的工作状态、能量转换过程，在课堂教学活动组织过程中，常常需要大量的时间画图，不仅影响了教学进度，同时学生也常感到教学内容枯燥无味，教学效果不佳。

此外，作为其后续课程电力电子技术实验，所涉及的实验项目不仅要求学生对所学理论知识很熟悉，还要有一定的综合分析能力，此外，目前的电力电子技术实验台在设计过程中还有许多不尽完善的地方，学生实验复杂，还容易出错，实验设备损坏率较高，因此，为了提高电力电子技术教学效果，.激发学生的学习的兴趣，降低实验成本，本文基于MATLAB设计了一套虚拟实验系统，本系统可用于《电力电子技术》课程的课堂教学演示、实验辅助教学、也可作为学生课后自学的辅助工具。

2.虚拟实验的总体结构设计在电力电子技术教学过程中，各种电路在不同条件下的输出电压、电流波形的测试和分析是核心，因此本虚拟实验系统设计时着重考虑了这一点，一、可以在虚拟实验系统中对具体的实验电路以及电路中的各种参数进行设置，并得出不同的仿真波形；二、具体的实验波形可以通过数字示波器存储，在MATLAB中处理并存储，可供学生调出参考。

本虚拟实验系统设计完成后即可挂在服务器上，并通过MATLABWebServer配置服务器，即可实现网内用户登陆访问[2]。

第16卷第3期2018年6月实验科学与技术Experiment Science and Technolog^^VoL. 16 N o.3Jun.2018•实验室建设与管理•基于MATLAB G U I的电力电子技术虚拟实验仿真平台的设计与构建宗哲英'，张旭'，郝永强2,王帅'，张春慧1(1.内蒙古农业大学机电工程学院，内蒙古呼和浩特010018; 2.河海大学能源与电气学院，江苏南京210000)摘要电力电子技术课程具有实用性强、理论与实践并重的特点，为解决教学中理论与实践脱节的现象，该文利用 M ATLAB图形用户界面G U ID E,设计了一种电力电子技术虚拟实验仿真平台。

该平台包括登录界面、电路选择界面及仿真界面等，通过以上人机交互界面，实现对多种电力电子电路的仿真。

实践表明，该平台可以对电路参数进行设置和修改，以图形化显示实验结果，直观反映参数改变对仿真结果的影响，且具有学生自主创建器件库的功能，可自主搭建电路并实现综合创新实验的仿真。

关键词电力电子技术；图形用户界面；虚拟仿真平台；人机交互界面中图分类号TP311 文献标志码 A doi：10. 3969/j. issn. 1672 -4550. 2018. 03. 037Design and Realization of Virtual Experimental Platform of Power Electronics Technology Based on MATLAB GUIZO N G Z h e y in g1 ,Z H A N G X u1,H A O Y o n g q ia n g2,W A N G S h u a i1,and Z H A N G C h u n h u i1(1. College of Mechanical and Electrical Engineering, M ongolia Agricultural University, Huhhot 010018 , China；2. College of Energy and Electrical Engineering, Hohai University, Nanjing 210000, China)Abstract The course of power electronics technolog^^ has the characteristics of strong practicability, equal importance on theory and practice. In this paper, a virtual experimental platform for pow，er electronics technology is established in order to get better teach­ing effect. The platform based on MATLAB GUIDE (graphical user interface development environment) has three interactive inter­face ,including login interface, circuit select interface and simulation interface. Through the above human - machine interaction inter­face ,it can realize circuit simulation and parameter setting, display the results using graphics. Students not only can analyze the in­fluence of parameter variation, but also create device library and circuit through the platform.Key words pow，er electronics technology; GUI; virtual simulation platform; interactive interface电力电子技术[l-3]是电气类专业重要的专业 基础课程，该课程主要在介绍电力电子器件特性 的基础上，研究如何实现对不同形式的电能进行 变换和控制。

基于MATLAB的虚拟仿真实验平台设计与构建一、引言在当今科技快速发展的时代，虚拟仿真技术在教育、科研和工程领域扮演着越来越重要的角色。

基于MATLAB的虚拟仿真实验平台具有灵活性高、易于使用、成本低等优势，因此备受青睐。

本文将探讨如何设计与构建基于MATLAB的虚拟仿真实验平台。

二、虚拟仿真技术概述虚拟仿真技术是利用计算机模拟现实世界的过程或系统，以便进行分析、测试和预测的技术。

它可以有效地减少实际试验的成本和时间，提高工作效率。

在教育领域，虚拟仿真技术可以帮助学生更好地理解抽象概念，提高他们的学习兴趣和动手能力。

三、MATLAB在虚拟仿真中的应用MATLAB是一种强大的数学计算软件，广泛应用于工程、科学计算等领域。

在虚拟仿真中，MATLAB提供了丰富的工具箱和函数，可以方便地进行模型建立、仿真分析等操作。

同时，MATLAB还支持二维、三维可视化，使得仿真结果更加直观。

四、基于MATLAB的虚拟仿真实验平台设计1. 确定实验需求在设计虚拟仿真实验平台之前，首先需要明确实验的目的和需求。

根据实验内容确定所需的模型、算法和参数设置。

2. 搭建仿真模型利用MATLAB提供的建模工具，搭建与实际系统相对应的仿真模型。

这包括系统的数学建模、参数设定等步骤。

3. 编写仿真程序根据搭建好的仿真模型，编写MATLAB程序进行仿真运行。

程序需要考虑到系统的稳定性、准确性等因素。

4. 结果分析与可视化对仿真结果进行分析，并通过MATLAB提供的可视化工具展示结果。

这有助于用户更直观地理解系统行为。

五、基于MATLAB的虚拟仿真实验平台构建1. 用户界面设计设计友好直观的用户界面是构建虚拟仿真实验平台的关键。

通过MATLAB GUI工具，可以轻松创建各种交互式控件。

2. 数据处理与存储在实验过程中产生大量数据，需要进行有效处理和存储。

利用MATLAB提供的数据处理函数和数据库连接工具，可以方便地完成这一步骤。

3. 系统集成与优化将各个模块进行集成，并对整个系统进行优化调试。