电能转化功能电路辅助设计分析仿真平台设计

针对电力电子技术实物实验需要投入的硬件设备较多，对于初学者和研究人员，前期投入较大等问题，本文设计了电能转化功能电路辅助设计分析仿真平台。该仿真平台综合了交流电与直流电相互转化的四种变流电力电子电路设计功能，为电力电子技术初学者和相关电路研究人员提供了一种可以快速完成电路搭建的软件平台。设计了示例电路模块、控制信号自主设计模块、主电路自主设计模块、数据分析模块等四个功能模块。设计了开放的电路拓扑结构设计功能与参数调节功能，结合数据分析功能，可以辅助研究人员进行电路设计实验。

近年来电源的应用技术飞速发展，在国民经济生产生活中占有举足轻重的作用，并广泛应用于新能源技术、交通运输、工业制造、电子信息技术、民用电器等众多领域。负责直流与交流电能之间的相互转化的电能转化功能电路研究，包括整流电路、逆变电路、直流–直流转化电路以及交流–交流转化电路，受到了越来越广泛的关注。主要研究该类电路的电力电子技术课程，是电气类相关专业的一门重要的专业基础课。

交流电与直流电相互转化的四种功能电路， 又称为四种变流电路。

对于这些电路的分析与设计工作， 包括了电路的拓扑结构设计、控制信号设计、以及大量的输出波形分析。史尤杰等[1]研究了单级式单相交流电转化为直流电的逆变电路的改进问题， 并在Matlab/Simulink 环境下搭建了所研究电路的仿真模型， 通过绘制电流曲线的方式证明了作者提出方法的有效性。李菁等[2]讨论了单相全桥逆变电路的改进，重点关注一些触发信号控制方案使得电路中产生共模电流的问题，并利用Simulink 环境对不同调制方法进行了仿真，通过绘制电压电流波形进行了电路工作特点分析。李文华[3]等设计了交流调压电路，重点考虑了单周期控制下的抗扰能力，并在Multisim 软件下搭建了系统的仿真模型，对文章提出的调压源进行了工作有效性的验证。张之光[4]针对风电系统输出电压稳定性提高问题，设计了交流电转化为直流电的逆变器，为了验证所设计系统的有效性采用Matlab 软件搭建了电路模型，并进行了仿真。王瑞等[5]研究了和谐型机车中的直流电转化的斩波电路的控制器参数配置问题， 并在dSpace 半实物仿真平台进行了闭环对比实验，验证了文中提出方法的有效性。徐凯等[6]针对农村电网电压不稳定的问题，设计了交流电转化为直流电整流电路和直流电转化为交流电逆变电路结合的电网改造方案，采用Matlab/Simulink 软件搭建电路模型，对设计出的装置进行了仿真验证。李瀚等[7]利用构建仿真程序，分析仿真输出的方法比较分析了两种交流电转化为交流电的调压电路性能。唐江[8]等设计了Buck-boost 升降压斩波电路分析仿真程序，可以进行基本电路的仿真并得出了仿真曲线图形。印治涛等[9]介绍了应用于电动汽车充电桩的交流电转化为直流电的电能转化器设计及仿真。可见无论是主电路还是控制信号设计，都受到了研究人