0 引言

Matlab是一種計算機仿真軟件

，它是以矩陣為基礎的交互式程序計算語言。Simulink是基於框圖的仿真平台
，它掛接在Matlab環境上
， 以Matlab的強大計算功能為基礎，用直觀的模塊框圖進行仿真和計算。其中的電力係統(Power System)工具箱是專用於RLC電路、電力電子電路
、電機傳動控製係統和電力係統仿真用的模型庫。它具有豐富的器件模型和齊全的分析功能，且操作方 便。隨著對仿真和程序設計通用性及可視化需求的日益增加，Matlab的圖形用戶界麵(GUI）應用也越來越廣泛，功能越來越強大。以Matlab 7.1為設計平台，利用Simulink中的Power System工具箱來搭建整流電路仿真模型，並通過Matlab GUI設計整流電路的分析界麵。

1 整流電路仿真模型

整流電路又稱交-直zhi流liu變bian流liu器qi，在zai整zheng流liu的de同tong時shi還hai對dui直zhi流liu電dian壓ya電dian流liu進jin行xing調tiao整zheng
，以yi符fu合he用yong電dian設she備bei的de要yao求qiu。按an不bu同tong的de分fen類lei方fang式shi，整zheng流liu電dian路lu的de種zhong類lei非fei常chang多duo
，其qi中zhong單dan相xiang橋qiao式shi全quan控kong整zheng流liu電dian路lu和he三san相xiang橋qiao式shi全quan控kong整zheng流liu電dian路lu最zui為wei典dian型xing。以yi單dan相xiang橋qiao式shi全quan控kong整zheng流liu電dian路lu為wei例li，說shuo明ming其qi仿fang真zhen模mo型xing的de建jian立li。

1.1 單相橋式全控整流電路構成

單相橋式全控整流電路(純電阻負載)如圖1所示，電路由交流電源u1、整流變壓器T 、晶閘管VT1~VT4 、負載電阻R以及觸發電路組成。在變壓器次級電壓u2的正半周觸發晶閘管VT1和VT3；在u2的負半周觸發晶閘管VT2和VT4，則負載上可以得到方向 不變的直流電
，改變晶閘管的控製角可以調節輸出直流電壓和電路的大小。


1.2 單相橋式全控整流電路模型建立

根據單相橋式全控整流電路原理圖，在Simulink的Power System工具箱裏提取交流電源

、晶閘管
、RLC 串聯電路、脈衝發生器、變壓器
、示波器等元器件。
在Simulink操作平台上連接這些模塊，構成單相橋式全控整流電路模型，如圖2所示。


1.3 模型參數設置

雙擊仿真模型中的各個模塊彈出參數設置對話框
，就可進行參數設置。在整流電路中，改變晶閘管觸發角a，輸出直流電壓和電流的大小就得到改變。因此觸 發角a的設置是電路參數中的重要一項。晶閘管的觸發采用脈衝觸發器(Pulse Generator)產生，脈衝發生器的脈衝周期Td必須和交流電源u2同步，晶閘管的控製角a以脈衝的延遲時間t來表示，t=aTd/360 °。其中，Td=1/f，f為交流電源頻率。仿真算法選擇ODE23TB算法，當電路帶阻感性負載時，應保證觸發脈衝具有足夠的寬度。

2 整流電路GUI界麵開發

整(zheng)流(liu)電(dian)路(lu)仿(fang)真(zhen)模(mo)型(xing)參(can)數(shu)的(de)選(xuan)擇(ze)十(shi)分(fen)關(guan)鍵(jian)，它(ta)直(zhi)接(jie)影(ying)響(xiang)到(dao)仿(fang)真(zhen)結(jie)果(guo)和(he)仿(fang)真(zhen)質(zhi)量(liang)，從(cong)而(er)進(jin)一(yi)步(bu)影(ying)響(xiang)到(dao)整(zheng)流(liu)電(dian)路(lu)的(de)設(she)計(ji)。為(wei)了(le)滿(man)足(zu)整(zheng)流(liu)電(dian)路(lu)更(geng)高(gao)的(de)性(xing)能(neng)指(zhi)標(biao)，在(zai)仿(fang)真(zhen)過(guo)程(cheng)中(zhong)，就(jiu)需(xu)要(yao)不(bu)斷(duan)地(di)修(xiu)改(gai)和(he)設(she)置(zhi)參(can)數(shu)而(er)*費大量時間。

另外，還需要反複地打開示波器察看仿真結果
，不僅過程繁瑣

，且效率很低。因此
，本文借助Matlab GUI建(jian)立(li)了(le)一(yi)個(ge)整(zheng)流(liu)電(dian)路(lu)仿(fang)真(zhen)界(jie)麵(mian)
，通(tong)過(guo)此(ci)界(jie)麵(mian)，用(yong)戶(hu)可(ke)以(yi)很(hen)方(fang)便(bian)地(di)在(zai)中(zhong)文(wen)名(ming)稱(cheng)環(huan)境(jing)下(xia)來(lai)設(she)置(zhi)參(can)數(shu)
，選(xuan)擇(ze)模(mo)型(xing)等(deng)，仿(fang)真(zhen)結(jie)果(guo)也(ye)會(hui)直(zhi)接(jie)在(zai)界(jie)麵(mian)上(shang)顯(xian)示(shi)出(chu)來(lai)，不(bu)僅(jin)方(fang)便(bian) 快捷，且大大提高了仿真效率。

2.1 Matlab GUI的實現方法

Matlab可視化界麵的設計方法一般有2種：一是直接通過Matlab的腳本文件來實現GUI；另一種是通過Matlab圖形用戶界麵開發環境 GUIDE來實現圖形界麵。Matlab軟件GUIDE為用戶提供了一個方便高效的集成環境，所有GUI支持的用戶控件都集成在這個環境中
，並提供界麵外 觀
、屬性和行為響應方式的設置方法。一般而言
，由於界麵中的控件對象屬性、行為，既可以在界麵中實現
，也可以在生成的M文件中用m語言代碼在相應的代碼段 中實現。因此
，使用第2種方法實現圖形用戶界麵雖然會給編程人員在修改和重新編輯界麵時帶來一定的麻煩
，但是，其設計過程較為直觀、簡單，開發周期短。在 此，采用第2種方法來實現整流電路的仿真界麵。

2.2 仿真界麵的開發

整流電路仿真界麵由選擇界麵和主界麵兩部分組成，選擇界麵如圖3所示。在選擇界麵中，把整流電路分為單相橋式全控整流電路
、三相橋式全控整流電路和 帶容性負載的三相不可控橋式整流電路3種。每種電路有相應的電路說明，點擊“電路說明”會彈出該電路的工作原理、特性等內容，點擊每種電路後的“進入”按 鈕，即可進入相應電路的主界麵。為了保持界麵風格的一致性，三類整流電路的主界麵設計相似，如點擊單相橋式全控整流電路的“電路說明”，彈出其電路說明圖 如圖4所示，單擊“進入”，彈出其主界麵圖如圖5所示。

電路仿真的主界麵分為電路原理圖顯示區、參數設置區、波形顯示區
、功能按鈕區以及相應的菜單區。

   
2.3 仿真主界麵的實現

打開控件的各個屬性進行設置
，包括控件的背景色
、前景色、Tag值
、String值、Value值等。編寫相應控件的程序代碼

，以實現相應的功能。

(1)電路原理圖的顯示。電路原理圖是用一個數軸顯示的，程序代碼為：
  imread函數用於讀取電路原理圖圖片
，顯示圖片用'''' image ''''函數，代碼'''' axis off ''''的作用是將數軸的坐標去掉。

(2)模型參數的設置。參數設置包括負載參數以及仿真時間、電源電壓和脈衝發生器的參數設置。設置參數後，點擊“仿真”按鈕，仿真波形在顯示窗口動態顯示出來，如同示波器一樣。

電阻值的設置先用'''' get ''''函數來讀取電阻值文本框中的數值
，再用''''set _ param'''' 函數將讀取的數值寫入Simulink電阻模塊中。

仿真時間的設置既可用滑動條又可用編輯文本框。

yidonghuadongtiaoshangdehuakuaiweizhijiukegaibianhuadongtiaotigongdeshuzhi
，wenbenkuangzhongdecanshuyehuisuizhigaibian，fanzhiyiran。wenbenkuanghehuadongtiaozhijiandeshujuchuandiyongyuju：

ldT = get（handles. Sli，''''Value''''）
；

set（hObject，''''String''''


，OldT）實現。

電源電壓和脈衝發生器參數的設置采用調用模塊封裝界麵的方法來實現，利用''''open_system'''' 函數
，打開模塊參數進行設置。

(3)仿真波形在主界麵的顯示。在Simulink模型中
，把要顯示的波形數據導入workspace當中，再利用plot（tout 
，yout）命令畫出圖形
，顯示在主界麵上。為了在界麵指定的坐標軸中輸出圖形
，隻要在plot命令執行前添加axes（h_ax es）代碼即可。

(4)輔助功能的實現。為了優化仿真界麵的功能，係統設有一些輔助功能，如柵格開關
，顯示其他圖形、返回和退出等。

"柵格開關"是對顯示區域的柵格控製
，柵格的開與關分別對應''''grid on ''''的選中與否。相關代碼為：

 
單擊"顯示其他波形"
，即可進入其他波形顯示界麵，如圖6所示。能顯示晶閘管的電壓
、電流波形和觸發脈衝的波形，這樣既可節省仿真主界麵的空間，又可加強仿真界麵的層次感。

 
(5)菜單的實現。菜單的實現采用的是GUI的uimenu菜單設計，包括"文件"、"負載類型"、"其他"三項。其中"文件"和"其他"菜單的下 拉菜單的功能是對界麵功能的同一表現，"負載類型"的下拉菜單包括電阻負載和阻感負載
，界麵的關閉和打開分別用到delete和figure函數。即如果 選擇阻感負載，係統會關閉純電阻負載變流電路的仿真界麵figure（bisheshiyan4）
，打開阻感負載的仿真界麵 figure（danxiangzugan）。

youzhujiemianfangzhentulaikan，congduigexiangcanshudeshezhidaofangzhenyunxingzaidaojieguoxianshizhenggeguochengcaozuofangbian
，jiashangfuzhugongjudeshiyong，shifangzhenjieguoyimuleran

，duibiqingxi。ruguoduifangzhenjieguobumanyi，keyizhongxinshezhicanshujixujinxingfangzhen。fangzhenjieshuhou，keyixuanze"退出"按鈕退出當前界麵。界麵友好，操作簡單。

3 結語

計算機仿真技術是研究電力電子技術的有效手段，它可以輔助工程設計、分析和研究， 也可以輔助教學。

本文利用仿真軟件Matlab的Simulink和Power System工具箱對應用廣泛的整流電路進行建模，並利用Matlab GUI功能建立了整流電路的仿真界麵，該界麵集參數設置、電路說明、模型修改
、模型查看、仿真操作、結果顯示和結果顯示輔助工具等為一體，大大減化了仿真 操(cao)作(zuo)流(liu)程(cheng)
，極(ji)大(da)提(ti)高(gao)仿(fang)真(zhen)測(ce)試(shi)效(xiao)率(lv)。整(zheng)流(liu)電(dian)路(lu)仿(fang)真(zhen)界(jie)麵(mian)既(ji)為(wei)實(shi)際(ji)係(xi)統(tong)的(de)元(yuan)件(jian)參(can)數(shu)選(xuan)擇(ze)提(ti)供(gong)幫(bang)助(zhu)
，也(ye)為(wei)其(qi)他(ta)變(bian)流(liu)電(dian)路(lu)係(xi)統(tong)界(jie)麵(mian)的(de)開(kai)發(fa)提(ti)供(gong)參(can)考(kao)。