整流电路是最早出现在电力电子电路中的其作用是将交流电能转化为直流电能，供应直流电气设备，整流电路应用广泛。在整流电路的设计过程中，需要验证设计电路及相关参数的合理选择和效果。如果通过实验验证，需要重复多次安装、调试、重新设计，使设计成本高、效率低、周期长。现代计算机仿真技术为电力电子电路的设计和分析提供了一种新的方法，使复杂的电力电子电路和系统的分析和设计更加简单和有效。
Matlab它是一种基于矩阵的交互式程序计算语言的计算机仿真软件。Simulink它是一个基于框图的模拟平台，挂在框图上Matlab环境上，以Matlab基于强大的计算功能，模拟和计算直观的模块框图。电力系统(Power System)工具箱是专用于RLC模型库用于模拟电路、电力电子电路、电机传动控制系统和电力系统。它具有丰富的器件模型和齐全的分析功能，且操作方便。随着模拟和程序设计通用性和可视化需求的增加，Matlab图形用户界面(GUI)应用越来越广泛，功能越来越强大。以Matlab 7.1.利用设计平台Simulink中的Power System通过工具箱构建整流电路仿真模型Matlab GUI分析界面设计整流电路。
1 整流电路模拟模型
整流电路，又称交流直流变流器，也调整直流电压电流，以满足电气设备的要求。根据不同的分类方法，整流电路有很多种，其中单相桥式全控整流电路和三相桥式全控整流电路是最典型的。以单相桥式全控整流电路为例，说明其模拟模型的建立。
1.1 单相桥式全控整流电路构成
单相桥式全控整流电路(纯电阻负载)如图1所示，电路由交流电源组成u1.整流变压器T 、晶闸管VT1~VT4 、由负载电阻R和触发电路组成。变压器二次电压u2的正半周触发晶闸管VT1和VT3；在u2的负半周触发晶闸管VT2和VT4.直流电可以在负载上获得不变的方向，改变晶闸管的控制角可以调节输出直流电压和电路的大小。
图1 单相桥式全控整流电路原理图
1.2 建立单相桥式全控整流电路模型
根据单相桥式全控整流电路原理图，在Simulink的Power System提取工具箱中的交流电源、晶闸管RLC 串联电路、脉冲发生器、变压器、示波器等元器件。
在Simulink将这些模块连接到操作平台上，形成单相桥式全控整流电路模型，如图2所示。
图2 单相桥式整流电路模拟模型
1.3 设置模型参数
双击模拟模型中每个模块的弹出参数设置对话框。在整流电路中，改变晶闸管触发角a，输出直流电压和电流的大小发生了变化。因此，触发角a的设置是电路参数的重要组成部分。脉冲触发器用于晶闸管的触发(Pulse Generator)产生，脉冲发生器的脉冲周期Td电源必须与交流u2同步，晶闸管的控制角a用脉冲延迟t表示，t=aTd/360 °。其中，Td=1/f，f交流电源的频率。模拟算法选择ODE23TB算法上，当电路带阻感负载时，触发脉冲应有足够的宽度。
2 整流电路GUI界面开发
整流电路模拟参数的选择至关重要，直接影响模拟结果和质量，进一步影响整流电路的设计。为了满足整流电路的更高性能指标，在模拟过程中需要不断修改和设置参数*花很多时间。
此外，还需要反复打开示波器观察模拟结果，不仅过程繁琐，而且效率低下。因此，本文借助Matlab GUI建立了一个整流电路模拟界面。通过这个界面，用户可以很容易地在中文名称环境中设置参数和选择模型。模拟结果也将直接显示在界面上，不仅方便快捷，而且大大提高了模拟效率。
2.1Matlab GUI的实现方法
Matlab可视化界面的设计方法一般有两种一种是直接通过Matlab实现脚本文件GUI；另一种是通过Matlab开发环境图用户界面GUIDE实现图形界面。Matlab软件GUIDE为用户提供方便高效的集成环境GUI支持的用户控制器集成在这种环境中，并提供界面外观、属性和行为响应的设置方法。一般来说，由于界面中控制对象的属性和行为，可以在界面中实现，也可以在生成的M文件中使用m语言代码在相应的代码段中实现。因此，虽然使用第二种方法来实现图形用户界面会给编程人员在修改和重新编辑界面时带来一些麻烦，但其设计过程相对直观、简单，开发周期短。在此，采用第二种方法实现整流电路的模拟界面。
2.2 开发模拟界面
整流电路仿真界面由选择界面和主界面组成，选择界面如图3所示。在选择界面中，整流电路分为三种：单相桥式全控整流电路、三相桥式全控整流电路和带容量负载的三相不可控桥式整流电路。每个电路都有相应的电路描述。点击电路描述弹出电路的工作原理和特性，点击每个电路后的进入按钮进入相应电路的主界面。为了保持界面风格的一致性，三种整流电路的主界面设计相似，如单相桥式全控整流电路的电路描述，弹出电路描述图如图4所示，单击进入，弹出主界面图如图5所示。
电路模拟的主界面分为电路原理图显示区、参数设置区、波形显示区、功能按钮区和相应的菜单区。
图3 选择界面进行整流电路
图4 电路说明界面
图5 仿真主界面
2.3 模拟主界面的实现
设置控件的各种属性，包括背景色、前景色、Tag值、String值、Value值等。编写相应控件的程序代码，以实现相应的功能。
(1)显示电路原理图。数轴显示电路原理图，程序代码为:
imread函数用于读取电路原理图，显示图片用于‘ image 函数，代码 axis off 去掉数轴坐标的作用。
（2）模型参数的设置。参数设置包括负载参数和模拟时间、电源电压和脉冲发生器的参数设置。设置参数后，单击模拟按钮，在显示窗口动态显示模拟波形，如示波器。
设置电阻值首先使用 get 将电阻值文本框中的值读取为函数，然后使用set _ param' 函数将读取的数值写入Simulink在电阻模块中。
模拟时间的设置可以使用滑动条和编辑文本框。
移动滑动条上的滑块位置可以改变滑动条提供的值，相反，文本框中的参数也会改变。文本框与滑动条之间的数据传输用语句：
ldT = get(handles. Sli，'Value')；
set(hObject，'String'，OldT)实现。
通过调用模块封装界面来实现电源电压和脉冲发生器参数的设置open_system' 打开模块参数设置函数。
(3)主界面显示仿真波形。Simulink在模型中，导入要显示的波形数据workspace其中，再利用plot(tout ，yout)命令绘制图形并显示在主界面上。只要在界面指定的坐标轴中输出图形，plot执行命令前添加axes(h_ax es)代码即可。
(4)辅助功能的实现。为了优化仿真界面的功能，系统配备了一些辅助功能，如格栅开关，显示其他图形、返回和退出。
"栅格开关"是对显示区域的格栅控制，格栅的开关与‘分别对应’grid on 选择与否。相关代码如下：
单击"显示其它波形"，可以进入其他波形显示界面，如图6所示。它可以显示晶闸管的电压、电流波形和触发脉冲的波形，不仅可以节省模拟主界面的空间，还可以增强模拟界面的层次感。
图6 显示其它波形界面
(5)实现菜单。菜单的实现是采用的GUI的uimenu包括菜单设计"文件"、"负载类型"、"其他"三项。其中"文件"和"其他"菜单的下拉菜单功能与界面功能相同，"负载类型"下拉菜单包括电阻负载和电阻负载，界面分别关闭和打开delete和figure函数。也就是说，如果选择载，系统将关闭纯电阻负载变流电路的模拟界面figure(bisheshiyan4)打开阻感负载的模拟界面figure(danxiangzugan)。
从主界面模拟图来看，从各种参数的设置到模拟操作，再到结果显示，整个过程操作方便，再加上辅助工具的使用，模拟结果一目了然，对比清晰。如果您对模拟结果不满意，可以重新设置参数并继续模拟。模拟结束后，择"退出"按钮退出当前界面。界面友好，操作简单。
3 结语
计算机仿真技术是研究电力电子技术的有效手段，可辅助工程设计、分析和研究， 还可辅助教学。
本文采用仿真软件Matlab的Simulink和Power System工具箱用于建模应用广泛的整流电路，并使用Matlab GUI该功能建立了整流电路的模拟界面，集参数设置、电路描述、模型修改、模型检查、模拟操作、结果显示和结果显示辅助工具于一体，大大降低了模拟操作过程，大大提高了率大大提高。整流电路模拟界面不仅有助于选择实际系统的组件参数，也有助于开发其他变流电路系统界面。
作者：安树 赵霞 徐小华 来源:2011年04期《现代电子技术》