“电力电子技术”多媒体教学软件中电力电子变流电路在线仿真运行的实现 - 电力技术

Abstract　　This paper describes an approach to implement dynamic simulation operation of power electronics circuits in the course of Power Elec-tronic Technology with VB combinedwith Flash.These simulation shows have friendly interface.difference waves corresponding to difference operationstatus can be received by tuning the triggering-angle timely,and interactive operation can be reached. Keywords　　Power electronics technology　Multimedia software　VB　Simulation 摘　要　　本文论述以VB为开发工具,结合Flash动画制作,在“电力电子技术”多媒体教学软件中实现电力电子变流电路仿真<A href="http://www.51lunwen.org/dljs/2011/1209/lw201112092044598204.html" target=_blank>电力技术博士论文</A>运行动态演示效果的方法。该仿真演示具有友好的用户界面,可通过实时改变晶闸管变流电路的触发角,得到不同运行状态下的运行曲线,实现交互运行。 关键词　　电力电子技术　多媒体软件　VB　仿真 1 引　言 处理技术的不断发展、硬件质量的不断提高和软件产品的不断升级,使多媒体得到深远的发展;信息时代的到来,使多媒体技术得到广泛的应用。教育领域是多媒体技术最重要、最有发展前途的应用领域之一。多媒体技术的应用,使传统的教学思想、教学手段、教学内容、教学组织随之发生变化,引起传统教学模式与教育体制的根本变革。多媒体技术可以将文字、声音、图形、动画、数字化电影、视频信息等媒体介质与计算机技术融合为一体,进行综合表现。交互式的信息载体,对周围世界的纪录与再现,更加接近人们的直接感受。多媒体教学具有有效性、多样性、准确性和可发展性,能够激励想象力、激发创造力[1]。学生使用多媒体教学系统学习时,不但可以与计算机进行有关教学内容的交互,还可以根据教学内容,利用计算机的多媒体技术和相应的软件,制作出精美的图文并茂,有声有色的创造性作品。多媒体的交互软件、图像、声响将在教学中发挥主力军作用。 在辽宁省教委基金项目资助下,本课题组以VB为开发平台,结合Flash、Photoshop、Autocad、protel、3DMAX、Matlab等软件,对本科电气工程及其自动化专业的模拟电子、数字电子、电力电子技术、电机与拖动、电气控制技术、现代交流调速、工厂供电等七门课程进行了多媒体教学软件的开发。本文描述“电力电子技术”多媒体教学软件中电力电子变流电路在线仿真运行的实现[2]。通过该仿真演示,可以使课本上静止的原理图形产生动画效果,并产生相应的仿真运行曲线,将课本上大篇幅的过程描述与复杂的运行曲线用示波器表现出来,达到直观生动的教学效果。 2 动态电路实现 电路演示内容主要包括电路图和运行波形两部分。电路图采用Flash软件绘制,使电路产生动态效果。以单相半波整流电路为例,其制作过程如下: 首先,选择舞台背景的颜色,然后在第一个图层上用黑色线条绘制出电路来,确定大约一百帧左右,将其锁定。建立第二个图层,在先前绘制的电路图上,画出连续的小箭头,赋以红色,代表电路中流过的电流,然后,在第一帧上将奇数个红色小箭头保留,同时将其复制在奇数的帧上,同样在第二帧上将偶数个红色小箭头保留,并将其复制在为偶数的帧上,每帧上保留的箭头个数,从第一帧开始至最后一帧,由少到多,依此类推。将其转存为以“swf”结尾的文件,即可被VB中的“Shock-waveFlash”控件所调用。在动画中添加两个按钮组件,以便用于对动画实现暂停、播放的功能,这可以通过FLASH的编程来实现。FLASH动画在VB中的实现是通过“ShockwaveFlash”控件来图1　电路原理图实现的。先在窗体中设置一个ShockwaveFlash控件,其属性设为不可见,在窗体的左上侧设置若干个按钮作为示波器的按钮(个数以该章的动态电路数为准,这里以四个按钮为例加以说明)其属性均设为不可见, 当点击菜单中的电路标题时,ShockwaveFlash控件为可见,其Movie属性设为相应动态电路动画的路径,且显示的大小为全屏,同时,与其对应的示波器按钮的属性为可见。它的效果如图1所示。 3 仿真波形实现 3•1示波器实现 对应于每一幅电路图的波形图,是用独立的窗体编制的示波器来实现的。设计首先考虑的是,示波器的外表形象应该是什么样的,本设计在此处借鉴了Matlab软件中的波形显示,用一个窗体作为一个控制平台,用Picture控件作为显示屏幕,具体的Picture控件(即显示屏幕)的数量由相应的动态电路的所需显示波形的元器件的个数来确定的。 为了让用户能够同时观看动态电路和其相对应的波形图,整体的示波器窗体就要设计的很小,宽度与屏幕的宽度相当,但是,高度只是屏幕高度的三分之一左右,再加之整个窗体又要显示多个波形(即需要安置多个Picture控件),因此,每一个Picture控件实际尺寸是很小的,用户难以看清楚其波形,而这一部分又是本设计的重中之重,非常关键。因此,考虑给控制平台(即窗体)中的每一个显示屏幕增加一个放大的功能。这样,当用户需要对某一个波形进行仔细观看时,可对该波形进行放大。这里,放大功能的实现是通过Option控件来处理的,在每一个屏幕前都添加了一个Option控件,其Caption属性写为“放大”,当点击某一Option控件时,即Option的Value属性为True时,窗体下部隐藏的屏幕(Picture控件,专门用来放大某一波形的公用屏幕)就显示出来,同时将该波形所对应的程序代码赋予隐藏屏幕(Picture控件)内。在隐藏屏幕的右下侧安置了一个按钮,实现还原的作用,即当点击该按钮时,将窗体的高度设为初始高度。在窗体中还添加了一个Frame控件,在Frame控件中,设置了一个Label控件,其Caption属性为“晶闸管的触发角”,设置了一个Text控件,用于填入晶闸管的具体的触发角的度数,改变触发角,可以得到相应于该触发角的波形。 3•2波形实现 本设计中的波形绘制是通过使用VB所提供的数学函数来实现的。首先,在显示屏幕中确定坐标系,本软件中采用的是笛卡尔坐标系。先确定原点,再用Line函数绘制直线,以原点为起点一共绘制四条线,并且,要确定整个屏幕的显示范围。由于本软件中涉及到的波形较多。因此,在此仅以几个典型的波形加以介绍。第一个波形是单相正弦波形,用到了VB所提供的正弦函数。 确定波形的起始位置　　　pic(1).CurrentX=0　　　pic(1).CurrentY=0　　　 显示正弦波形　　　　　For i=0 To 8 * pi Step 0.01　　　　　　　pic(1).Line-(i,Sin(i))　　　　　Next　　　End If 这里用了一个循环进行描点。 第二个是三相正弦波形,这是在单相正弦波形的基础上再添加一个循环,是他们在角度上相差一百二十度而实现的。具体代码如下: 画三相波形pic(j).ForeColor=&H0&For y=0 To 2 Step 1　　 确定波形的起始位置pic(j).CurrentX=0pic(j).CurrentY=Sin(y *i)For x=0 To 8 * pi Step 0.1　　pic(j).Line-(x,Sin(x+y *i))NextNext 其余的波形都是基于上面两个波形变化而来的,也就是根据电力电子变流技术的具体教学内容计算出来的。 其效果如图2所示。图示为晶闸管的触发角为30°时单相半波整流电路的波形。改变晶闸管的触发角,可以得到对应该角度的整流波形。 4 演示连接 电路演示部分与多媒体教学软件其它部分的连接是通过两种方式实现的:一种是在次窗体中添加一个image控件实现连接;另一种是在窗体中添加一个隐藏菜单,用点击鼠标左键,实现连接。 5 结束语<