基于PSIM单相半波可控整流电路的仿真研究

总结出了在该课程教学中存在以下问题：学生对该技术兴趣浓厚，但目前教师授课内容主要以波形理论分析为主，内容枯燥，不易入门。根据教学理念和学生的认知规律，可以依托仿真软件来结合理论教学，降低教学成本，提高教学效率，为教育教学提供良好的发展模式。

PSIM 是专门为电力电子和电动机控制设计的一款仿真软件[1]。它可以快速的仿真和便利地与用户接触，为电力电子，分析和数字控制和电动机驱动系统研究提供了强大的仿真环境。本文重点介绍在 PSIM 软件环境下对单相半波可控整流电路进行建模仿真，使学生能够对比较难以理解的抽象内容有一个直观的感性认识，同时，也对工程实践的实际应用具有预测和指导作用。

一、单相半波可控整流电路

在工业生产中，很多负载呈现电阻特性，如电阻加热器，电解、电镀装置等。带电阻性负载单相半波可控整流电路如图1所示，在晶闸管VT处于断态时，电路中无电流，负载电阻两端电压为零，u2全部施加于VT两端。如在u2正半周VT承受正向阳极电压期间给VT门极加触发脉冲，则VT开通。忽略晶闸管通态电压，则直流输出电压瞬态值与u2相等[2]。

二、单相半波可控整流电路仿真

PSIM是趋向于电力电子领域以及电机控制领域的仿真应用包软件。PSIM具有仿真高速、用户界面友好、波形解析等功能，为电力电子电路的解析、控制系统设计、电机驱动研究等有效提供强有力的仿真环境[3]。

PSIM仿真解析系统，不只是回路仿真单体，还可以和其他公司的仿真器连接，为用户提供高开发效率的仿真环境。例如，在电机驱动开发领域，控制部分用MATLAB/Simulink实现，主回路部分以及其周边回路用PSIM实现，电机部分用电磁界解析软件JMAG实现，由此进行连成解析，实现更高精度的全面仿真系统。

PSIM 仿真软件由 PSIM 电路程序、仿真器、SIMVIEW 波形形成过程项目组成，易于安装、容易掌握，适合于学生使用[4]。目前，PSIM 软件在电力电子领域应用的相关文献较少，本文的研究对 PSIM 的推廣应用具有一定的参考价值[5]。

在PSIM环境下，建立电阻性负载单相半波可控整流电路的仿真模型如图2所示。

模型的参数设置：仿真时间为0.1s，三相交流电源峰值相电压为220v，频率为50hz，电阻性负载R阻值为，门极触发脉冲的参数频率为设置为50hz，与电源频率相等。当触发角分别为、、时，电路中电源电源、负载电压及电流波形如图3所示，分析各输出量平均值如图4所示。

分析输出波形图可知，仿真结果与理论结果完全一致，且在仿真软件中极易得出各触发角下变量的平均值，随着触发角增大，输出电压及电流的平均值减小。

三、总结

正确设置仿真电路的参数可得出正确的波形，且与理论波形完全一致，同时也能直观地观察到不同参数设置对输出波形的影响，具有直观易懂、图形显示良好和改变参数容易等优点，使学生对电路有更为感性的认识，有助于激发学生的学习兴趣和积极性，也为学生自主学习电力电子技术提供了一个很好的平台。

参考文献

[1]金楠，杨存祥.PSIM软件在电力电子技术课程教学中的应用研究[J].中国电力教育，2013（27）：111-112.

[2] 王兆安，刘进军.电力电子技术[M]，2017年3月第5版.

[3] 罗如山，陈政石. 基于 PSIM 的“电力电子技术”仿真教学研究[J].中国电力教育，2012（27）：85 - 86.

[4] 王耀，吴艳萍. 基于 PSIM 仿真的电力电子课程设计[J].实验技术与管理，2013，12（30）.

[5] 孙成正. 基于 PSIM 三相全控桥式整流电路的仿真研究 [J].安阳工学院学报，2014，32（3）.

基金项目：2016年校级教改项目：基于PSIM软件的电力电子技术项目式教学研究与实践，项目编号：2016xh44。

（作者单位：山东协和学院机电工程学院）