高压均匀电场下气隙击穿的仿真-2019年文档

高压均匀电场下气隙击穿的仿真

随着现代高速计算机和现代软件的飞速发展，虚拟实验室系统已经成为各级实验室以及研究机构发展的一个重要方向。高电压实验广泛应用在绝缘检测中，对绝缘材料的绝缘性能、绝缘材料的交联进行测试，并验证高电压技术、电缆材料、电缆工艺、电力电缆等相关理论。本文以均匀电场下气隙（空气）的击穿试验为例，来建立气隙击穿的高电压虚拟实验室。

1基本技术路线

首先，将气隙击穿对其在MATLAB环境中建立数学模型；其次，利用MATLAB对建立的数学模型进行仿真调试，验证模型的正确性；最后，MATLAB与LabVIEW进行后台通信，将数据传输到LabVIEW建立的实验动画界面上，实验的过程现象、实验数据曲线和最终结果，都将在LabVIEW界面上以动态形式展现。

2 高压仿真实验室的建立

2.1 MATLAB和LabVIEW联合仿真原理概述

利用LabVIEW软件中的MATLAB Script节点进行MATLAB和LabVIEW的联合仿真，MATLAB Script节点具有多输入、多输出的特点，一次处理的信息量要很大。MATLAB脚本可以先在MATLAB 下调试，无误后再导入到MATLAB Script节点中。MATLAB Script 节点对输入、输出数据的类型有明确的要求。只有LabVIEW中的数据类型与MATLAB中的数据型相匹配，才能进行数据传输。使

用MATLAB Script节点的方法快捷方便，但不利于较大的应用程序开发。当需要使用时，可将其模块化，采用主程序动态加载。

通过LabVIEW做试验操作界面，运用MATLAB Script进行模型运算，在LabVIEW后台建立通信，将试验操作界面上输入的试验数据与模型运算在后台进行结合运算，并将最终的模型结果输出至LabVIEW显示界面。

2.2 高压仿真实验室建立过程

在LabVIEW软件下建立对应的MATLAB Script节点函数，并且在该节点中输入上述建立数学模型的公式，建立输入输出选项卡，将其与LabVIEW界面连接起来。MATLAB Script节点的建立，如下图1所示：

图1 MATLAB Script部分示意图

在LabVIEW中MATLAB Script节点及输入输出选项卡、模型程序建立完成后，在LabVIEW显示界面中，将选项卡进行排版、整理，形成主界面。

2.3生成.exe文件

在LabVIEW软件中，通过VI生成应用程序文件，其格式为.exe，即完成了整个高压仿真实验室的建立（以均匀电场下气隙的击穿为例）。

3仿真结果分析

在上述过程中，以均匀电场下气隙的击穿为例建立的高压仿真实验室，针对2个曲线试验，分别输入其仿真参数如下表1：

表1 软件仿真数据

输入上述参数后，该仿真程序仿真出的结果如下：

图2 气隙距离d-U曲线

图3 气隙温度t-U曲线

由图2可以看出，气隙击穿电压与气隙距离d基本符合一次线性增加关系。由图3得，气隙的击穿电压与气隙温度成一次线性减少的关系。综上所述，该仿真软件具有一定的可行性、真实性，这种高压仿真实验室的建立方式是可行的。

4 结语

本文通过对MATLAB和LabVIEW联合仿真高压实验室（以均匀电场下气隙的击穿）的建立，通过对仿真结果的分析，验证了利用MATLAB和LabVIEW建立虚拟仿真实验室的可行性。对虚拟高压实验室的建立，能有效的解决高压试验中高压仪器设备不足、实验安全等问题。高电压的虚拟仿真实验室是高电压试验强有力的辅助助手，能够进行高电压、绝缘检测等相关理论的验证，有利于学生更好的掌握理论知识，验证新思想、新理论。采用MATLAB和LabVIEW联合仿真建立高压实验室的方法，同样能够运用到各种虚拟实验室的建立过程中，能够有效地降低实验成本。