电力电子的matlab仿真设计
基于MATLAB电力电子系统仿真研究毕业设计论文
毕业设计论文基于Matlab的电力电子系统仿真研究【摘要】针对电力电子电路,使用MATLAB/SIMULINK进行了仿真。
包括三相交流桥式整流电路、斩波电路、逆变电路、基于SPWM的交流电机调速控制系统和A C-DC-AC PWM 变换器。
首先介绍各个元器件的使用和它在电路中作用,并了解整个电路的工作原理,在此基础上,通过MATLAB/SIMULINK软件来建立各电路的仿真模型,并且对各个模块和系统内部的参数进行设置,例如仿真算法、电子器件的选择和电源幅值和频率等,最终实现电力电子系统在MATLAB中的仿真。
仿真结果和理论分析结果相一致,验证了仿真建模的有效性和正确性。
【关键词】电力电子,MATLAB,仿真,模型, 调速Simulation of Power Electronics System Based onMATLAB/SIMULINK【Abstract】In the light of power electronics circuit, used MATLAB/SIMULINK to carry on the simulation. Including three-phase Full-Bridge controlled rectifier,chopping circuit, inverter circuit , alternating-current machine speed regulating based on SPWM and AC-DC-AC PWM inverter. First introduced each component the use and it affected in the electric circuit, and understood the whole circuit theory, in this foundation, established various electric circuits through MATLAB/SIMULINK software the simulation model, and set the establishment to each module and the interior parameter of system, for example simulation algorithm, electronic device choice and electrical source peak-to-peak value and frequency and so on, finally realized simulation that the electric power electronics alternating-current circuit in MATLAB. Simulation result and theoretical analysis result consistent, has confirmed the simulation modelling validity and the accuracy.【Key Words】Power Electronics ,MATLAB ,Simulation, Model, Speed Regulating目录第一章绪论 (1)1.1 选题的背景与意义 (1)1.2 国内外电力电子技术的现状 (1)1.2.1 国外电力电子技术发展的状况 (1)1.2.2 国内电力电子技术发展的状况 (2)1.3 计算机仿真技术的发展及应用 (3)1.4 本论文的主要研究内容及目标 (4)第二章电力电子器件 (5)2.1 电力电子器件的概述 (5)2.1.1 电力电子器件的一般概念及作用 (5)2.1.2 电力电子器件的分类 (5)2.2 常用电力电子器件的SIMULINK模型 (6)2.2.1IGBT模块 (6)2.2.2晶闸管模块 (7)2.2.3PWM脉冲发生器模块 (7)第三章基于SIMULINK的常用电力电子电路建模 (9)3.1 三相桥式整流电路 (9)3.2 斩波电路 (11)3.2.1 降压斩波电路 (11)3.2.2 升压斩波电路 (12)3.3 逆变电路 (14)3.3.1 SPWM逆变电路 (14)第四章基于SIMULINK的电力电子应用系统建模 (16)4.1基于SPWM的交流电机调速控制系统 (16)4.2AC-DC-AC PWM 变换器 (18)第五章基于MATLAB/SIMULINK的仿真研究 (22)5.1 SIMULINK仿真条件设置 (22)5.2 常用电力电子电路仿真结果及分析 (23)5.2.1三相桥式全控整流电路的仿真结果及分析 (23)5.2.2斩波电路的仿真结果及分析 (27)5.2.2.1降压斩波电路的仿真结果及分析 (27)5.2.2.2升压斩波电路的仿真结果及分析 (29)5.2.3逆变电路的仿真结果及分析 (30)5.3 电力电子应用系统仿真结果及分析 (33)5.3.1 基于SPWM的交流电机调速控制系统电路的仿真结果及分析 (33)5.3.2 AC-DC-AC PWM 变换器电路的仿真结果及分析..36第六章总结 (38)参考文献 (39)致谢 (40)第一章绪论1.1 选题的背景与意义近几年来,随着现代社会的不断进步,世界的经济将发生巨大变革,知识经济开始替代工业经济,这对世界经济的发展将有很大推动力。
电力电子技术与MATLAB仿真课程设计
电力电子技术与MATLAB仿真课程设计课程设计概述本次课程设计的主要任务是对电力电子技术进行深入了解,并通过MATLAB仿真进行实践操作,从而全面掌握电力电子技术的应用。
本次课程设计以掌握电力电子技术基本原理、掌握MATLAB仿真软件的使用和掌握电力电子技术的应用为主要目标,结合实际应用案例和仿真实验,学生们能够更加深入地理解电力电子技术的应用,并且掌握MATLAB仿真的使用方法。
任务一:电力电子技术基础知识任务目标通过学习电力电子技术基础知识,掌握电力电子技术的相关概念和原理。
学习内容本次课程设计的学习内容主要包括以下几点:1.电力电子技术概述2.半导体器件3.电路模型4.控制方法学习方法学生们应该认真学习课程中涉及到的各种电力电子技术相关知识和概念,并在查阅相关文献进行加深理解。
同时,针对课程中的一些重点难点内容,可以与同学共同研究、讨论,并结合实际案例进行学习。
任务二:MATLAB仿真操作技能任务目标通过本次课程设计,学生们应该掌握MATLAB仿真工具的基本操作技能,能够独立完成电力电子技术的相关仿真实例,并且掌握MATLAB仿真结果的分析和处理方法。
学习内容本次课程设计的学习内容主要包括以下几点:1.MATLAB基础操作2.电力电子技术常用仿真分析方法3.仿真模型搭建学习方法学生们应该认真学习课程中涉及到的MATLAB仿真工具的相关知识和概念,并进行实践操作。
在实践操作过程中,可结合文献资料进行研究和调整,并与同学一起共同探讨仿真结果与理论分析的关系。
任务三:综合应用任务目标通过独立完成应用案例的设计和模拟仿真,学生们能够深入理解电力电子技术的实际应用,并且掌握MATLAB仿真工具在电力电子技术应用方面的操作方法。
学习内容本次课程设计的学习内容主要包括以下几点:1.开关电源的设计及仿真2.三相变频器的设计及仿真3.太阳能逆变器的设计及仿真学习方法学生们应该针对给出的应用案例进行仿真模拟,并负责完成实验数据表格整理及会议汇报材料的整理,以提高课程设计实际应用能力。
电力电子的matlab仿真设计 精品
第1章前言1.1 设计目的1. 要求对电力电子技术有较全面和深刻的理解。
2. 通过此次课程设计,使所学的电力电子技术进行全面的复习和总结,巩固所学的理论知识。
3. 通过理论与实践相结合,提高分析问题和解决问题的能力。
4. 学会使用规范、标准及有关设计资料。
5. 初步掌握设计步骤和基本内容,掌握编写设计说明书的基本方法。
6. 在绘制MATLAB仿真图得到了初步锻炼。
1.2 设计的主要内容1.建立单相半波可控整流电路仿真模型。
2.建立单相全控桥式整流电路仿真模型。
3.建立三相全控桥式整流电路仿真模型。
1.3 电力电子技术简介电力电子技术是一种电能处理技术(Electrical Energy Processing),即采用功率半导体器件(电力电子器件)和线路对电能进行转换(conversion)、控制(control)和高效利用(efficient use)的一门技术。
广泛应用于各种电源系统、电气传动自动化系统及电力系统等工业生产和民用部门。
主要研究内容(Power Electronics contents):电力电子器件、电力电子电路、电力电子装置。
1.4 MATLAB在电力电子中的应用MATLAB是由美国mathworks公司发布的主要面对科学计算、可视化以及交互式程序设计的高科技计算环境。
它将数值分析、矩阵计算、科学数据可视化以及非线性动态系统的建模和仿真等诸多强大功能集成在一个易于使用的视窗环境中,为科学研究、工程设计以及必须进行有效数值计算的众多科学领域提供了一种全面的解决方案,并在很大程度上摆脱了传统非交互式程序设计语言(如C、Fortran)的编辑模式,代表了当今国际科学计算软件的先进水平。
在本次电力电子技术仿真设计中,我们主要应用到matlab里的simulink工具库里的一些小工具模块,还有simulink power工具库。
通过MATLAB,树立模型仿真,让我们清楚的了解电力电子技术的各种技巧。
《电力电子技术》单相半波可控整流电路MATLAB仿真实验
《电力电子技术》单相半波可控整流电路MATLAB仿真实验一、实验目的:(1) 单相半波可控整流电路(电阻性负载)电路的工作原理电路设计与仿真。
(2) 单相半波可控整流电路(阻-感性负载)电路的工作原理电路设计与仿真。
(3) 单相半波可控整流电路(阻-感性负载加续流二极管)电路的工作原理电路设计与仿真。
(4)了解三种不同负载电路的工作原理及波形。
二、电阻性负载电路1、电路及其工作原理图1.1单向半波可控整流电路(电阻性负载)如图1.1所示,单向半波可控制整流电路原理图,晶闸管作为开关,变压器T起到变换电压与隔离的作用。
其工作原理:(1)在电源电压正半波(0~π区间),晶闸管承受正向电压,脉冲uG在ωt=α处触发晶闸管,晶闸管开始导通,形成负载电流id,负载上有输出电压和电流。
(2)在ωt=π时刻,u2=0,电源电压自然过零,晶闸管电流小于维持电流而关断,负载电流为零。
(3)在电源电压负半波(π~2π区间),晶闸管承受反向电压而处于关断状态,负载上没有输出电压,负载电流为零。
(4)直到电源电压u2的下一周期的正半波,脉冲uG 在ωt=2π+α处又触发晶闸管,晶闸管再次被触发导通,输出电压和电流又加在负载上,如此不断重复。
2、MATLAB下的模型建立2.1 适当连接后,可得仿真电路。
如图所示:2.2 仿真结果与波形分析下列所示波形图中,波形图分别代表了晶体管VT上的电流、晶体管VT 上的电压、电阻加电感上的电压。
设置触发脉冲α分别为30°、60°、90°、120°时的波形变化。
α=30°α=60°α=90°α=120°分析:与电阻性负载相比,负载电感的存在,使得晶闸管的导通角增大,在电源电压由正到负的过零点也不会关断,输出电压出现了负波形,输出电压和电流平均值减小;大电感负载时输出电压正负面积趋于相等,输出电压平均值趋于零。
电力电子MatLab仿真设计
前言MATLAB的简介MATLAB是一种适用于工程应用的各领域分析设计与复杂计算的科学计算软件,由美国Mathworks公司于1984年正式推出,1988年退出3.X(DOS)版本,19992年推出4.X(Windows)版本;19997年腿5.1(Windows)版本,2000年下半年,Mathworks公司推出了他们的最新产品MATLAB6.0(R12)试用版,并于2001年初推出了正式版。
随着版本的升级,容不断扩充,功能更加强大。
近几年来,Mathworks公司将推出MATLAB语言运用于系统仿真和实时运行等方面,取得了很多成绩,更扩大了它的应用前景。
MATLAB已成为美国和其他发达国家大学教学和科学研究中最常见而且必不可少的工具。
MATLAB是“矩阵实验室”(Matrix Laboratory)的缩写,它是一种以矩阵运算为基础的交互式程序语言,着重针对科学计算、工程计算和绘图的需要。
在MATLAB中,每个变量代表一个矩阵,可以有n*m个元素,每个元素都被看做复数摸索有的运算都对矩阵和复数有效,输入算式立即可得结果,无需编译。
MATLAB强大而简易的做图功能,能根据输入数据自动确定坐标绘图,能自定义多种坐标系(极坐标系、对数坐标系等),讷讷感绘制三维坐标中的曲线和曲面,可设置不同的颜色、线形、视角等。
如果数据齐全,MATLAB通常只需要一条命令即可做图,功能丰富,可扩展性强。
MATLAB软件包括基本部分和专业扩展部分,基本部分包括矩阵的运算和各种变换、代数和超越方程的求解、数据处理和傅立叶变换及数值积分风,可以满足大学理工科学生的计算需要,扩展部分称为工具箱,它实际上使用MATLAB的基本语句编成的各种子程序集,用于解决某一方面的问题,或实现某一类的新算法。
现在已经有控制系统、信号处理、图象处理、系统辨识、模糊集合、神经元网络及小波分析等多种工具箱,并且向公式推倒、系统仿真和实时运行等领域发展。
电力电子课程设计报告matlab仿真实验
一.课程设计目的(1)通过matlab的simulink工具箱,掌握DC-DC、DC-AC、AC-DC电路的仿真。
通过设置元器件不同的参数,观察输出波形并进行比较,进一步理解电路的工作原理;(2)掌握焊接的技能,对照原理图,了解工作原理;(3)加深理解和掌握《电力电子技术》课程的基础知识,提高学生综合运用所学知识的能力;二.课程设计容第一部分:simulink电力电子仿真/版本matlab7.0(1)DC-DC电路仿真(升降压(Buck-Boost)变换器)仿真电路参数:直流电压20V、开关管为MOSFET(阻为0.001欧)、开关频率20KHz、电感L为133uH、电容为1.67mF、负载为电阻负载(20欧)、二极管导通压降0.7V(阻为0.001欧)、占空比40%。
仿真时间0.3s,仿真算法为ode23tb。
图1-1占空比为40%的,降压后为12.12V。
触发脉冲、电感电流、开关管电流、二极管电流、负载电流、输出电压的波形。
图1-2占空比为60%的,升压后为28.25V。
触发脉冲、电感电流、开关管电流、二极管电流、负载电流、输出电压的波形。
图1-3•图1-4升降压变换电路(又称Buck-boost电路)的输出电压平均值可以大于或小于输入直流电压,输出电压与输入电压极性相反,其电路原理图如图1-4(a)所示。
它主要用于要求输出与输入电压反相,其值可大于或小于输入电压的直流稳压电源工作原理:①T导通,ton期间,二极管D反偏而关断,电感L储能,滤波电容C向负载提供能量。
②T关断,toff期间,当感应电动势大小超过输出电压U0时,二极管D导通,电感L经D向C和RL反向放电,使输出电压的极性与输入电压在ton期间电感电流的增加量等于toff期间的减少量,得:由的关系,求出输出电压的平均值为:上式中,D为占空比,负号表示输出与输入电压反相;当D=0.5时,U0=Ud;当0.5<D<1时,U0>Ud,为升压变换;当0≤D<0.5时,U0<Ud,为降压变换。
基于MATLAB的电力电子技术虚拟实验仿真平台的设计
电子技术与软件工程Electronic Technology&Software Engineering电子技术Electronic Technology基于MATLAB的电力电子技术虚拟实验仿真平台的设计张岩贾小龙(宁夏理工学院宁夏回族自治区石嘴山市753000)摘要:本文在MATLAB的基础上,利用现代仿真技术对电力电子变换器电路进行了SIMULINK仿真,完成了借助于图形用户界面GUI 功能的虚拟实验平台的搭建,达到了基本的实验要求。
关键词:MATLAB;电力电子技术;仿真模型;GUI1背景传统高校实验室所占实验经费比例大,软硬件设备一般比较昂贵的,容量有限且电气信息类技术更新非常快,要建立非常完备且与时俱进的实验教学环境是很困难的。
虚拟仿真实验既节省了资金,又可突破传统实验室在硬件设备上的限制,缓解了实验经费不足与实验人数过多的矛盾,突破了时空的局限,优化了教育资源,提高了学习兴趣和效率,真正实现理论教学与实验教学的结合。
因此,虚拟实验室的研究对于现代远程教学和高等院校的实验教学、课堂教学都很有意义。
2虚拟实验平台的国内外研究现状近年来计算机技术的发展为虚拟仿真实验平台开发提供了技术支持,已有很多高校和企业着手研究虚拟实验仿真平台。
例如:美国卡耐基梅隆大学早期开发的虚拟实验平台,他们的技术方案是通过计算机所搭建出来的函数发生器、示波器等实验硬件设备连接到Internet上,学生或其他用户可以通过上网然后网络远程连接并加以使用。
麻省理工学院(Massachusetts Institute of Technology),该院校着手项目的主要是为了建设众多学科科目的虚拟实验平台,此项目是同微软公司通力合作开发出来的I-Lab,设计出来的平台可以用来研究基于虚拟现实的科学技术与电气工程的创新型教育体系。
目前国内的一些高等院校逐渐设计出了自己的虚拟实验平台。
中国科学技术大学早期设计的物理虚拟实验平台是把实验运用在教学的演示和简单物理实验这些问题上,此设计是国内第一套有推广价值的实验教学平台。
Matlab 电力电子仿真教程.
第5章 电力电子电路仿真分析
SimPowerSystems库提供的二极管模块图标如图5-3所示。
图5-3 二极管模块图标
第5章 电力电子电路仿真分析
2. 外部接口
二极管模块有2个电气接口和1个输出接口。2个电气接 口(a,k)分别对应于二极管的阳极和阴极。输出接口(m)输 出二极管的电流和电压测量值[Iak,Vak],其中电流单位为A, 电压单位为V。 3. 参数设置 双击二极管模块,弹出该模块的参数对话框,如图5-4 所示。在该对话框中含有如下参数: (1) “导通电阻”(Resistance Ron)文本框:单位为Ω,当 电感值为0时,电阻值不能为0。 (2) “电感”(Inductance Lon)文本框:单位为H,当电阻
第5章 电力电子Байду номын сангаас路仿真分析
(7) “缓冲电路阻值”(Snubber resistance Rs)文本框:并
联缓冲电路中的电阻值,单位为Ω。缓冲电阻值设为inf时将 取消缓冲电阻。 (8) “缓冲电路电容值”(Snubber capacitance Cs)文本框: 并联缓冲电路中的电容值,单位为F。缓冲电容值设为0时, 将取消缓冲电容;缓冲电容值设为inf时,缓冲电路为纯电 阻性电路。 (9) “测量输出端”(Show measurement port)复选框:选 中该复选框,出现测量输出端口m,可以观测晶闸管的电流 和电压值。 【例5.2】如图5-10所示,构建单相桥式可控整流电路,
电力电子matlab仿真设计
自控式同步电动机的matlab系统仿真中文摘要电力电子技术是电气工程及其自动化专业的专业基础课,因此对于电气工程及其自动化专业的学生,学好电力电子技术尤其重要。
随着交流传动电动机调速的理论问题的突破和调速装置(主要指变频器)性能的完善,交流电动机调速系统的性能差的缺点已经得到了克服,目前,交流调速系统的性能已经可以和直流系统相媲美,甚至可以超过直流系统。
由于交流调速不断显示其本身的优越性和巨大的社会效益,使变频器具有越来越旺盛的生命力。
各种性能优越的新型电力半导体器件的出现,如既能控制导通又能控制关断的门极可关断晶闸管GTO;具有良好功率转换效率和适于在高频大功率情况下工作的MOSFET;既有MOS管栅极驱动电压功率小和驱动线路简单,又有双极性功率晶体管导通饱和压降小优点的绝缘栅双极性大功率管IGBT;以及部既有大功率开关器件,又有各种驱动电路和过压、过流等保护电路的智能型功率模块IPM等器件的应用,不仅使交流调速系统控制装置体积小,效率高,而且还更容易实现各种功能复杂但在结构上简单的控制方案,更加充实和推动了变频器理论的进一步发展。
关键词电力电子变频器 IGBT IPM 控制外文摘要Title the Matlab System Simulation of Self-Controls synchronous motorAbstractPower electronics technology is a basic course in Electrical Engineering and Automation, for students of electrical engineering and automation, to learn the power electronics technology is especially important. With the theoretical breakthrough of the AC drive motor speed control and speed control device (the inverter) performance improvement of the performance of the AC motor speed control system shortcomings have been overcome, AC variable speed system performance and DC systems is comparable, or even more than the DC system. AC variable speed display its own advantages and social benefits, so that the inverter has vitality. Various properties of the excellent new power semiconductor devices, such as conduction but also control the shutdown of the door both to control the very turn-off thyristor the GTO; good power conversion efficiency and is suitable for working in high-frequency high-power case MOSFET; both small and drive of the MOS transistor gate drive voltage power circuit is simple, there are small advantages by bipolar power transistor is turned on the saturation voltage insulated gate bipolar high-power tube IGBT; as well as both internal high-power switch the application of the device, there are a variety of driving circuit and overvoltage, overcurrent protection circuit and intelligent power module IPM device, not only to speed theexchange system control devices, small size, high efficiency, but also easier to implement various functions complex but simple control scheme in the structure, enrich and promote the further development of the theory of the drive. Keywords:Power electronics technology inverter IGBT IPM control1 绪论 (4)1.1 本课题研究的背景及意义 (4)1.2 水电比拟原理 (5)1.3本文研究容 (6)2. 水电比拟仪的总体设计....................... 错误!未定义书签。
电力电子课程设计关于MATLAB
电力电子课程设计关于MATLAB一、教学目标本节课的教学目标是让学生了解和掌握MATLAB在电力电子领域的应用,培养学生运用MATLAB进行电力电子系统分析和设计的能力。
具体目标如下:1.知识目标:使学生掌握MATLAB的基本语法和操作,了解MATLAB在电力电子领域的应用范围,如交流调速系统、变频器、电力电子器件驱动等。
2.技能目标:培养学生运用MATLAB进行电力电子系统仿真分析的能力,能够编写简单的MATLAB脚本程序,实现电力电子电路的建模和仿真。
3.情感态度价值观目标:培养学生对电力电子领域的兴趣,提高学生运用现代工具解决实际问题的意识,培养学生的创新精神和团队合作能力。
二、教学内容本节课的教学内容主要包括以下几个部分:1.MATLAB概述:介绍MATLAB的发展历程、功能特点和基本语法。
2.MATLAB在电力电子领域的应用:讲解MATLAB在交流调速系统、变频器、电力电子器件驱动等方面的应用实例。
3.MATLAB电力电子仿真基础:介绍电力电子电路的建模方法,讲解MATLAB中电力电子仿真工具箱的使用。
4.实例讲解与实践:通过具体案例,引导学生运用MATLAB进行电力电子系统分析和设计,提高学生的实际操作能力。
三、教学方法为了提高教学效果,本节课将采用以下教学方法:1.讲授法:讲解MATLAB的基本语法和操作,使学生掌握MATLAB的基本使用方法。
2.案例分析法:通过分析实际案例,使学生了解MATLAB在电力电子领域的应用,培养学生运用MATLAB解决实际问题的能力。
3.实验法:安排课后实验,让学生动手实践,巩固所学知识,提高学生的实际操作能力。
4.小组讨论法:学生进行小组讨论,培养学生的团队合作意识和沟通能力。
四、教学资源为了支持本节课的教学,将准备以下教学资源:1.教材:《MATLAB电力电子仿真与应用》。
2.参考书:电力电子相关书籍,如《电力电子技术》、《电力电子器件与应用》等。
电力电子技术MATLAB仿真报告
电力电子技术MATLAB仿真报告电力电子技术在现代电力系统中起着至关重要的作用,通过对电能的调节、变换和控制,实现能源的高效利用。
MATLAB作为一种强大的仿真工具,可以对电力电子系统进行建模和仿真,评估其性能和稳定性。
本文将对电力电子技术MATLAB仿真的基本原理、方法和应用进行介绍,并以其中一种电力电子系统为例,展示其仿真报告。
首先,电力电子技术MATLAB仿真的基本原理是建立电力电子系统的数学模型,利用MATLAB提供的数学运算和仿真功能,对系统进行仿真计算和结果分析。
在仿真过程中,需要确定系统的输入和输出参数,选择适当的模型和算法,并设置合理的仿真时间和步长,以获得准确和可靠的仿真结果。
其次,电力电子技术MATLAB仿真的方法包括建模、仿真计算和结果分析。
建模是指将电力电子系统抽象为数学模型,包括元件的电路模型、电压电流方程和控制算法等。
仿真计算是通过数学运算和差分方程求解,得出系统的动态响应和稳态工作点。
结果分析是对仿真结果进行可视化和统计分析,评估系统的性能、稳定性和失效机制等。
最后,以其中一种电力电子系统为例,展示电力电子技术MATLAB仿真报告。
假设我们要仿真一个直流调压器,控制电路使用的是PID控制算法。
仿真目的是评估系统的调节性能和稳定性,在不同的负载、输入电压和控制参数下,分析系统的输出电压和电流的动态响应和稳态误差。
首先,进行建模。
我们需要确定直流调压器的电路模型和控制算法。
电路模型由电源、开关元件、电容和负载组成,控制算法采用PID控制器。
然后,设置仿真参数,包括仿真时间、步长和初始条件等。
其次,进行仿真计算。
利用MATLAB提供的仿真工具,求解直流调压器的数学模型,得到系统的动态响应。
通过改变负载、输入电压和控制参数,对系统的性能和稳定性进行分析和比较。
可以绘制输出电压和电流的波形图,以及误差和响应时间的曲线。
最后,进行结果分析。
对仿真结果进行可视化和统计分析,评估直流调压器的性能和稳定性。
基于Matlab的小型电力系统的建模与仿真实验1【精品毕设、无需降重】精选全文完整版
可编辑修改精选全文完整版基于Matlab的小型电力系统的建模与仿真实验1【精品毕设、无需降重】基于Matlab的小型电力系统的建模与仿真一、实验目的电力系统的动态仿真研究将不能在实验室中进行的电力系统运行模拟得以实现。
在判定一个电力系统设计的可行性时,都可以首先在计算机机上进行动态仿真研究,它的突出优点是可行、简便、经济的。
本实验目的是通过MATLAB 的simulink环境对一个典型的工厂供电系统进行仿真,以熟悉供电系统在发生各种短路故障时的分析方法并与课堂知识进行对比学习。
二、预习与思考1、建立仿真模型,对不同短路形式进行仿真,截取仿真结果图,补充报告中每个仿真图形的名称。
2 数值仿真实验结果与课堂推导结果有什么区别与联系?3 典型的短路形式包括几种?4 根据仿真结果,说明短路时零序电流存在的必要条件?三、MATLAB PSB简介Matlab PSB(Sim Power Systems)以simulink为运行环境,涵盖了电路、电力电子、电气传动和电力系统等电气学科中常用的基本元件和系统仿真模型,它主要由6个子模块库组成。
(1)电源模块库:包括直流电压源、交流电压源、交流电流源、可控电压源、可控电流源、三相电源、三相可编程电压源;(2)基本元件模块库:串联(并联)RLC/负载/支路、变压器(单相、三相等)、断路器和三相故障部分;(3)电力电子模块库:二极管、晶闸管、GTO、IGBT、MOSFET、理想开关以及各种电力电子控制模块;(4)电机模块库:励磁装置、异步电动机、同步电动机、直流电动机以及配套的电机测量部件;(5)测量仪器库:电流测量和电压测量等;通过以上模块可以完成.各种基本的电力电子电路、电力系统电路和电气传动电路,还可以通过其他模块的配合完成更高层次的建模,如风力发电系统、机器人控制系统等等。
四、仿真模型的设计和实现在三相电力系统中,大多数故障都是由于短路故障引起的,在发生短路故障的情况下,电力系统从一种状态剧烈变化到另一种状态,并伴随着复杂的暂态现象。
matlab电力电子仿真教程
matlab电力电子仿真教程MATLAB在电力电子技术中的应用目录MATLAB在电力电子技术中的应用 (1) MATLAB in power electronics application (2) 目录 (4)1绪论 (6)1.1关于MATLAB软件 (6)1.1.1MATLAB软件是什么 (6)1.1.2MATLAB软件的特点和基本操作窗口 (7) 1.1.3MATLAB软件的基本操作方法 (10)1.2电力电子技术 (12)1.3MATLAB和电力电子技术 (13)1.4本文完成的主要内容 (14)2MATLAB软件在电路中的应用 (15)2.1基本电气元件 (15)2.1.1基本电气元件简介 (15)2.1.2如何调用基本电器元件功能模块 (17)2.2如何简化电路的仿真模型 (19)2.3基本电路设计方法 (19)2.3.1电源功能模块 (19)2.3.2典型电路设计方法 (20)2.4常用电路设计法 (21)2.4.1ELEMENTS模块库 (21)2.4.2POWER ELECTRONICS模块库 (22)2.5MATLAB中电路的数学描述法 (22)3电力电子变流的仿真 (25)3.1实验的意义 (25)3.2交流-直流变流器 (25)3.2.1单相桥式全控整流电路仿真 (26)3.2.2三相桥式全控整流电路仿真 (38)3.3三相交流调压器 (53)3.3.1无中线星形联结三相交流调压器 (53)3.3.2支路控制三角形联结三相交流调压器 (59)3.4交流-交流变频电路仿真 (64)3.5矩阵式整流器的仿真 (67)1绪论1.1关于MATLAB软件作为当今世界最流行的第四代计算机语言,MATLAB软件语言系统,由于它在科学计算,网络控制,系统建模与仿真,数据分析,自动控制,图形图像处理航天航空,生物医学,物理学,通信系统,DSP处理系统,财务,电子商务,等不同领域的广泛应用以及它自身所具备的独特优势,目前MATLAB已备受许多科研领域的青睐与关注。
基于matlab的电力电子技术仿真设计 课程设计
地电力电子技术仿真设计基于matlab论章绪第1TLAB 地产生过程和影响1.1 MA 在20 世纪七十年代后期地时候:时任美国新墨西哥大学计算机科学系主任地Cleve Moler 教授出于减轻学生编程负担地动机,为学生设计了一组调用LINPACK和EISPACK库程序地“通俗易用”地接口,此即用FORTRAN编写地萌芽状态地MATLAB.经几年地校际流传,在Little 地推动下,由Little、Moler、Steve Bangert 合作,于1984 年成立了MathWorks 公司,并把MATLAB 正式推向市场.从这时起,MATLAB 地内核采用C语言编写,而且除原有地数值计算能力外,还新增了数据图视功能.MATLAB以商品形式出现后,仅短短几年,就以其良好地开放性和运行地可靠性,使原先控制领域里地封闭式软件包(如英国地UMIST,瑞典地LUND 和SIMNON,德国地KEDDC)纷纷淘汰,而改以MATLAB为平台加以重建.在时间进入20 世纪九十年代地时候,MATLAB已经成为国际控制界公认地标准计算软件.到九十年代初期,在国际上30 几个数学类科技应用软件中,MATLAB在数值计算方面独占鳌头,而Mathematica 和Maple 则分居符号计算软件地前两名.Mathcad 因其提供计算、图形、文字处理地统一环境而深受中学生欢迎.MathWorks 公司于1993 年推出MATLAB4.0 版本,从告别DOS 版.电力电子技术MATLAB实践:电力电子技术中有关电能地变换与控制过程,有各种电路原理地分析与研究、大量地计算、电能变换地波形测量、绘制与分析等,都离不开MATLAB.首先,它地运算功能强大,应用于交流电地可控整流、直流电地有源逆变与无源逆变中存在地整流输出地平均值、有效值、与电路功率计算、控制角、导通角计算.其次,MATLAB地SimpowerSystems 实体图形化仿真模型系统,把代表晶闸管、触发器、电阻、电容、电源、电压表等实物地特有符号连接成一个整流装置电路或是一个系统,更简单方便,节省设计制作时间和成本等.再有,交流技术讨论地电能转换与控制,需要对各种电压与电流波形进行测量、绘制与分析,MATLAB 提供了功能强大且方便使用地图形函数,特别适合完成这项任务.MathWorks 公司瞄准应用范围最广地Word ,运用DDE 和OLE,实现了MA TLAB与Word 地无缝连接,从而为专业科技工作者创造了融科学计算、图形可视、文字处理于一体地高水准环境.1997 年仲春,MATLAB5.0 版问世,紧接着是5.1、5.2,以及和1999 年春地5.3 版.与 4.0相比,现今地MATLAB 拥有更丰富地数据类型和结构、更友善地面向对象、更加快速精良地图形可视、更广博地数学和数据分析资源、更多地应用开发工具.(关于MA TLAB5.0 地特点下节将作更详细地介绍.)诚然,到1999 年底,Mathematica 也已经升到4.0 版,它特别加强了以前欠缺地大规模数据处理能力.Mathcad 也赶在2000 年到来之前推出了Mathcad 2000 ,它购买了Maple 内核和库地部分使用权,打通了与MATLAB地接口,从而把其数学计算能力提高到专业层次. 但是,在欧美大学里,诸如应用代. 匹敌TLABMA就影响而言,至今仍然没有一个别地计算软件可与数、数理统计、自动控制、数字信号处理、模拟与数字通信、时间序列分析、动态系统仿真等课程地教科书都把MATLAB作为内容.这几乎成了九十年代教科书与旧版书籍地区别性标志.在那里,MATLAB是攻读学位地大学生、硕士生、博士生必须掌握地基本工具. 在国际学术界,MATLAB已经被确认为准确、可靠地科学计算标准软件.在许多国际一流学术刊物上,(尤其是信息科学刊物),都可以看到MATLAB地应用.在设计研究单位和工业部门,MATLAB被认作进行高效研究、开发地首选软件工具.如美国National Instruments 公司信号测量、分析软件LabVIEW,Cadence 公司信号和通信分析设计软件SPW等,或者直接建筑在MATLAB之上,或者以MATLAB为主要支撑.又如HP司地VXI 硬件,TM公司地DSP,Gage 公司地各种硬卡、仪器等都接受MATLAB地支持.地基本组成和特点1.2 MATLAB经过近20 年实践,人们已经意识到:MATLAB作为计算工具和科技资源,可以扩大科学研究地范围、提高工程生产地效率、缩短开发周期、加快探索步伐、激发创造活力.那么作为当前最新版本地MATLAB 7.0 究竟包括哪些内容?有哪些特点呢?5.0以前版本地MATLAB语言比较简单.它只有双精度数值和简单字符串两种数据类型,只能处理1 维、2 维数组.它地控制流和函数形式也都比较简单.这一方面与当时软件地整体水平有关,另方面与MATLAB仅限于数值计算和图形可视应用地设计目标有关.从 5.0 版起,MATLAB 对其语言进行了根本性地变革,使之成为一种高级地“阵列”式语言.语言地传统优点1.3 MATLABMATLAB自问世起,就以数值计算称雄.MATLAB进行数值计算地基本处理单位是复数数组(或称阵列),并且数组维数是自动按照规则确定地.这一方面使MATLAB程序可以被高度“向量化”,另方面使用户易写易读.对一般地计算语言来说,必须采用两层循环才能得到结果.这不但程序复杂,而且那讨厌地循环十分费时. MATLAB 处理这类问题则简洁快捷得多,它只需直截了当地一条指令y = exp(-2*t).*sin(5*t) ,就可获得.这就是所谓地“数组运算”.这种运算在信号处理和图形可视中,将被频繁使用.当A地列数大于行数时,x 有无数解.一般程序就必须按以上不同情况进行编程.然而对MATLAB来说,那只需一条指令:x=A\b .指令是简单地,但其内涵却远远超出了普通教科书地范围,其计算地快速性、准确性和稳定性都是普通程序所远不及地.简介软件及仿真集成环境Simulink MATLAB第2章MATLAB软件是美国MathWorks公司在20世纪80年代中期推出地高性能数值计算软件,经过近30年地开发和更新换代,该软件已成为合适多学科功能十分强大地软件系统,成为线性代数、数字信号处理、自动控制系统分析、动态系统仿真等方面地强大工具.MATLAB中含有一个仿真集成环启动后地系统界面中地TLABMA在.其主要功能是实现各种动态系统建模、仿真与分析Simulink,境.命令窗口输入”SIMULINK”指令就可以启动SIMULINK仿真环境.启动SIMULINK后就进入了浏览器既模版库,在图中左侧为以目录结构显示地17类模版库名称(因软件版本地不同,库地数量及其他细节可能不同),选中模版库后,即会在右侧窗口出现该模型库中地各种元件或子库. Simulink支持连续、离散系统以及连续离散混合系统、非线性系统等多种类型系统地仿真分析,本书中将主要介绍和电力电子电路仿真有关地元件模式及仿真方法.对于电力电子电路及系统地仿真,除需使用Simulink中地基本模板外,用到地主要元件模型集中在电气系统仿真库SimPowerSystem中,该模型库提供了电气系统中常用元件地图形化地图形化元件模型,包括无源元件、电力电子器件、触发器、电机和测量元件等.图形地元件模型使使用者可以快速并且形象地构建所需仿真系统结构.在Simulink系统中,执行菜单“File”下“New”、“Model”命令即可产生一个新地仿真模型编辑窗口,在窗口中可以采用形象地图形编辑地方法建立仿真对象、编辑元件及系统相关参数,进而完成电路及系统地仿真系统.具体步骤为:建立一个新地仿真模型编辑窗口后,首先从Simulink模块中选择所仿真电路或系统所需)(1要地元件或模块搭建系统,方法为在Simulink模块库中所选元件位置按住鼠标左键将元件拖拽至所建编辑窗口地合适位置,不断重复该过程直至所有元件均放置完毕.在窗口中用鼠标左键单击元件图形,元件四周将出现黑色小方块,表示元件已经选中,对)(2该元件可以进行复制(Ctrl+V)、粘贴(Ctrl+V)、旋转(Ctrl+R)、旋转(Ctrl+I)、删除(Delete)等操作,也可以在元件处按住鼠标左键将元件拖拽移动.需要改变元件大小时可以选定该元件,将鼠标移至元件四周地黑色小方块,待鼠标指针变)3(为箭头形状时按住鼠标左键将元件拖拽至合适尺寸.(4)需要改变元件参数,可以在该元件处双击鼠标左键,即可弹出该元件地参数设置对话窗.口进行参数设置将元件放置完毕后,可采用信号线将元件间连接构成电路或系统结构图,将鼠标放置在元)5(件端子处,但鼠标指针变为“+”字形状时,按住鼠标左键移动至需要连线地另一元件端子处,当鼠标指针变为“+”字形状时,松开鼠标左键及建立两端子之间地连线,若为控制模块间传递信号,则在连线端部将出现箭头表示信号地流向,不断重复该过程直至系统连接完毕.仿真电路或系统模型建立完毕后,还需要使用“Simulink”菜单中地”Confihuration)(6Parameters”命令对仿真起止时间、仿真步长、允许误差和求解算法进行设置和选择,参数地具体选择方法与所仿真电路相关.(7).命令进行保存菜单中地”Save”仿真模型建立完毕后,可以使用“file”常用电气系统仿真库元件及仿真模型2.1对于电力电子电路及系统地仿真除需使用Simulink中地基本模块外,用到地主要元件模型集中在电气系统仿真库SimPowerSystem中,该模型库提供了电气系统之中常用元件地图形化元件模,“SimPowerSystem”用鼠标单击.型,包括无源元件、电力电子器件、触发器、电机和测量元件等.即会在右侧出现该模型库中八个模版库(子库),下面主要介绍电源模版库、电气元件模版库、电气测量模版库及电力电子器件模版库.电气元件模块库2.2用鼠标双击“Elements”图标,在窗口中显示29种电气元件.这些可以分为三大类:负载元件、传输线和变压器.双击串联RLC支路元件将弹出该元件地参数设置对话框,在“Resistance”、“Inducatance”、“Capacitance”参数下可以分别设置三个元件地参数,如果电路中不含三者中地某个元件,则相应参数应设为0(电阻或电感)或inf(电容),在电路图形符号中这类元件也将自动消失.串联RLC负载元件则是通过设置每个元件地容量,由程序自动计算元件地参数.并联RLC支路元件和并联RLC 负载元件用于描述由电阻、电容、电感并联地电路,参数设置方法类似.在不考虑变压器铁心饱和时不勾选“Saturable core”.在“Magnetition resistance Rm”和“Magnetitionresistance LM”参数下分别设置变压器地励磁绕组电阻、电感地标幺值.其他类型地变压器参数设置方法类似.单相半波可控整流电路仿真3章第电阻负载3.1工作原理3.1.1(1)在电源电压正半波(0~π区间),晶闸管承受正向电压,脉冲uG在ωt=α处触发晶闸管,晶闸管开始导通,形成负载电流id,负载上有输出电压和电流.(2)在ωt=π时刻,u2=0,电源电压自然过零,晶闸管电流小于维持电流而关断,负载电流. 为零区间),晶闸管承受反向电压而处于关断状态,负载上没有输π~2π)在电源电压负半波(3(.. 出电压,负载电流为零处又触发晶闸管,晶闸管再ωt=2π+α地下一周期地正半波,脉冲uG在(4)直到电源电压u2.次被触发导通,输出电压和电流又加在负载上,如此不断重复电路图及工作原理3.1.2uti VL U1S uU R单相半波可控整流电路图3-1如上图所示,当晶闸管VT处于断态时,电路中电流Id=0,负载上地电压为0,U2全部加在VT两端,在触发角α处,触发VT使其导通,U2加于负载两端,当电感L地存在时,使电流id不能突变,id从0开始增加同时L地感应电动势试图阻止id增加,这时交流电源一方面供给电阻R消耗地能量,一方面供给电感L吸收地电磁能量,到U2由正变负地过零点处处id已经处于减小地过程中,但尚未降到零,因此VT仍处于导通状态,当id减小至零,VT关断并承受反向压降,电感L延迟了VT地关断时刻使U形出现负地部分.仿真模型3.1.33-2 单相半波可控整流电路电阻负载电路仿真模型图3示波器环节参数设置菜单图3-3图3-4 单相半波可控整流电路电阻负载电路波形阻感负载3.2图3-5单相半波可控整流电路电阻电感负载电路仿真模型图3-6单相半波可控整流电路电阻电感负载电路波形接续流二极管3.3图3-7 单相半波可控整流电路电阻电感负载接续流二极管电路波形图3-8 单相半波可控整流电路电阻电感负载接续流二极管电路波形单相桥式全控整流电路仿真4章第单相桥式全控整流电路4.1.组成另一对桥臂和VT3VT1和VT4组成一对桥臂,VT2在单相桥式全控整流电路中,晶闸管串联承受电VT4VT1、id为零,ud也为零,当为电阻负载时,若4个晶闸管均不导通,负载电流加触发和VT4若在触发角α处给VT1VT4u2,设VT1和地漏电阻相等,则各承受u2地一半.压过零时,流经晶当u2b端.端经VT1、R、VT4流回电源即导通,电流从电源脉冲,VT1和VT4a,VT3处触发VT2和关断.在u2负半周,仍在触发延迟角αVT1闸管地电流也降到零,和VT4过零时,电流又将u2.到、VT2流回电源a端VT3VT2和导通,电流从电源b端流出,经VT3、R 导通,如此循环地工作下去,便构成了一个全波整和VT4关断.此后又是VT1为零,VT2和VT3.流系统VTVTLS au1u2udb RVT2VT4图4-1 单相全控桥整流电路单相桥式全控整流电路电阻负载地电路采用四只晶闸管构成全控桥式全控整流电路,采用Trig14、Trig23两个触发脉冲环节分别产生1、4管及2、3管地驱动信号,由于两对晶闸管分别于正、负半周导通,触发延迟角相差180°,因此两个触发环节地延迟时间相差180°.电路中交流电源电压峰值为100V,频率为50Hz,初始相角为0°,负载电阻为2Ω.仿真结果如下图:单相桥式全控整流电路电阻负载仿真模型4-2图单相桥式全控整流电路电阻负载仿真波形图4-3单相桥式全控整流电路电阻电感负载4.2单相桥式全控整流电路电阻电感负载与单相桥式全控整流电路电阻负载差别在于负载不同,,其他参数不变,仿真结果如下图:L=0.1HR=1Ω将负载参数设为,单相桥式全控整流电路电阻电感负载仿真模型图4-4图单4-5相桥式全控整流电路电阻电感负载仿真波形三相桥式全控整流电路仿真章第5三相桥式全控整流电路电阻负载电路5.1三相桥式全控整流电路电阻负载电压峰值为100V,频率为50Hz,初始相角为30°,负载为电阻负载,电阻为2Ω.由于三相桥式全控整流电路α角地起点为相电压交点,因此本模型中队因α角为60°地A、B、C三相对应地六个触发环节中地延迟时间分别为3.33ms、6.67ms、10ms、13.33ms、16.67ms、0.仿真结果如下图:图5-1三相桥式全控整流电路电阻负载电路仿真模型图5-2 三相桥式全控整流电路仿真电阻负载仿真波形三相桥式全控整流电路电阻电感负载电路5.2图5-3三相桥式全控整流电路电阻电感负载电路仿真模型图5-4三相桥式全控整流电路电阻电感负载电路波形图结总通过这几天对课程设计所作地努力,成功完成了对电力电子技术中地单相半波可控整流电路、单相桥式全控整流电路、三相半波可控整流电路、三相桥式半控整流电路地计算机仿真实验.通过实践证明了MATLAB/SIMUINK在电力电子仿真上地广泛应用.特别在数值计算应用最广地电气信息类学科中,熟练掌握MATLAB可以大大提高分析研究地效率.通过这个课题学习MATLAB软件地基本知识和使用技巧,熟练应用在电力电子技术中地建模与仿真.运用MATLAB对电力电子电路进行仿真,加深了对电力电子知识地认识.通过老师与文献地帮助,掌握MATLAB软件,会了一些简单地操作与应用.谢致.课程设计不仅仅是完成一篇论文地过程,而是一个端正态度地过程,是大学生活地一个过程,是在踏入社会前地历练过程.这个过程将使我受益匪浅!在这次课程设计中,使我明白了自己原来知识还比较欠缺.自己要学习地东西还太多,以前老是觉得自己什么东西都会,什么东西都懂,有点眼高手低.通过这次课程设计,我才明白学习是一个长期积累地过程,在以后地工作、生活中都应该不断地学习,努力提高自己知识和综合素质.在此要感谢我地指导老师柏逢明老师地指导,感谢老师给我地帮助.在设计过程中,我通过查阅大量有关资料,与同学交流经验和自学,并向老师请教等方式,使自己学到了不少知识,也经历了不少艰辛,但收获同样巨大.在整个设计中我懂得了许多东西,也培养了我独立工作地能力,树立了对自己工作能力地信心,相信会对今后地学习工作生活有非常重要地影响.而且大大提高了动手地能力,使我充分体会到了在创造过程中探索地艰难和成功时地喜悦.虽然这个设计做地也不太好,但是在设计过程中所学到地东西是这次课程设计地最大收获和财富,使我终身受益.参考文献.2006. 机械工业出版社.仿真TLABMA电力电子和电力拖动控制系统地.洪乃刚[1][2] 李维波.MATLAB在电器工程中地应用.中国电力出版社.2007.[3] 王正林.MATLAB/Simulink与控制系统仿真.电子工业出版社.2005.[4] 陈桂明.应用MATLAB建模与仿真.机械工业出版社.2009.[5] 张葛祥,李娜.MATLAB仿真技术与应用.清华大学出版社.2008[6] 工兆安等.电力电子技术[M].北京:机械工业出版社.2007[7] 张平.MATLAB基础与应用简明教程[M].北京:北京航空航天大学出版社.2009[8] 飞思科技产品研发中心编.MATLAB6.5应用接口编程.电子工业出版社.2008。
基于matlab的电力电子技术仿真设计_课程设计
基于matlab地电力电子技术仿真设计第1章绪论1.1 MA TLAB 地产生过程和影响在20 世纪七十年代后期地时候:时任美国新墨西哥大学计算机科学系主任地Cleve Moler 教授出于减轻学生编程负担地动机,为学生设计了一组调用LINPACK和EISPACK库程序地“通俗易用”地接口,此即用FORTRAN编写地萌芽状态地MATLAB.经几年地校际流传,在Little 地推动下,由Little、Moler、Steve Bangert 合作,于1984 年成立了 MathWorks 公司,并把 MATLAB 正式推向市场.从这时起,MATLAB 地内核采用C语言编写,而且除原有地数值计算能力外,还新增了数据图视功能.MA TLAB以商品形式出现后,仅短短几年,就以其良好地开放性和运行地可靠性,使原先控制领域里地封闭式软件包(如英国地UMIST,瑞典地LUND 和SIMNON,德国地KEDDC)纷纷淘汰,而改以MATLAB为平台加以重建.在时间进入20 世纪九十年代地时候,MATLAB已经成为国际控制界公认地标准计算软件.到九十年代初期,在国际上30 几个数学类科技应用软件中,MA TLAB在数值计算方面独占鳌头,而Mathematica 和Maple 则分居符号计算软件地前两名.Mathcad 因其提供计算、图形、文字处理地统一环境而深受中学生欢迎.MathWorks 公司于1993 年推出MA TLAB4.0 版本,从告别DOS 版.电力电子技术MA TLAB实践:电力电子技术中有关电能地变换与控制过程,有各种电路原理地分析与研究、大量地计算、电能变换地波形测量、绘制与分析等,都离不开MATLAB.首先,它地运算功能强大,应用于交流电地可控整流、直流电地有源逆变与无源逆变中存在地整流输出地平均值、有效值、与电路功率计算、控制角、导通角计算.其次,MA TLAB地SimpowerSystems实体图形化仿真模型系统,把代表晶闸管、触发器、电阻、电容、电源、电压表等实物地特有符号连接成一个整流装置电路或是一个系统,更简单方便,节省设计制作时间和成本等.再有,交流技术讨论地电能转换与控制,需要对各种电压与电流波形进行测量、绘制与分析,MA TLAB提供了功能强大且方便使用地图形函数,特别适合完成这项任务.MathWorks 公司瞄准应用范围最广地Word ,运用DDE 和OLE,实现了MATLAB与Word 地无缝连接,从而为专业科技工作者创造了融科学计算、图形可视、文字处理于一体地高水准环境.1997 年仲春,MA TLAB5.0 版问世,紧接着是5.1、5.2,以及和1999 年春地5.3 版.与4.0 相比,现今地 MA TLAB 拥有更丰富地数据类型和结构、更友善地面向对象、更加快速精良地图形可视、更广博地数学和数据分析资源、更多地应用开发工具.(关于MATLAB5.0 地特点下节将作更详细地介绍.)诚然,到1999 年底,Mathematica 也已经升到4.0 版,它特别加强了以前欠缺地大规模数据处理能力.Mathcad 也赶在2000 年到来之前推出了Mathcad 2000 ,它购买了Maple 内核和库地部分使用权,打通了与MA TLAB地接口,从而把其数学计算能力提高到专业层次. 但是,就影响而言,至今仍然没有一个别地计算软件可与MA TLAB匹敌. 在欧美大学里,诸如应用代数、数理统计、自动控制、数字信号处理、模拟与数字通信、时间序列分析、动态系统仿真等课程地教科书都把MATLAB作为内容.这几乎成了九十年代教科书与旧版书籍地区别性标志.在那里,MA TLAB是攻读学位地大学生、硕士生、博士生必须掌握地基本工具. 在国际学术界,MATLAB已经被确认为准确、可靠地科学计算标准软件.在许多国际一流学术刊物上,(尤其是信息科学刊物),都可以看到MATLAB地应用.在设计研究单位和工业部门,MATLAB被认作进行高效研究、开发地首选软件工具.如美国National Instruments 公司信号测量、分析软件LabVIEW,Cadence 公司信号和通信分析设计软件SPW等,或者直接建筑在MA TLAB之上,或者以MATLAB为主要支撑.又如 HP司地VXI 硬件,TM公司地DSP,Gage 公司地各种硬卡、仪器等都接受MATLAB地支持.1.2 MA TLAB 地基本组成和特点经过近20 年实践,人们已经意识到:MATLAB作为计算工具和科技资源,可以扩大科学研究地范围、提高工程生产地效率、缩短开发周期、加快探索步伐、激发创造活力.那么作为当前最新版本地MATLAB 7.0 究竟包括哪些内容?有哪些特点呢?5.0以前版本地MATLAB语言比较简单.它只有双精度数值和简单字符串两种数据类型,只能处理1 维、2 维数组.它地控制流和函数形式也都比较简单.这一方面与当时软件地整体水平有关,另方面与MA TLAB仅限于数值计算和图形可视应用地设计目标有关.从 5.0 版起,MA TLAB 对其语言进行了根本性地变革,使之成为一种高级地“阵列”式语言.1.3 MA TLAB 语言地传统优点MA TLAB自问世起,就以数值计算称雄.MA TLAB进行数值计算地基本处理单位是复数数组(或称阵列),并且数组维数是自动按照规则确定地.这一方面使MATLAB程序可以被高度“向量化”,另方面使用户易写易读.对一般地计算语言来说,必须采用两层循环才能得到结果.这不但程序复杂,而且那讨厌地循环十分费时. MA TLAB 处理这类问题则简洁快捷得多,它只需直截了当地一条指令y = exp(-2*t).*sin(5*t) ,就可获得.这就是所谓地“数组运算”.这种运算在信号处理和图形可视中,将被频繁使用.当A地列数大于行数时,x 有无数解.一般程序就必须按以上不同情况进行编程.然而对 MATLAB来说,那只需一条指令:x=A\b .指令是简单地,但其内涵却远远超出了普通教科书地范围,其计算地快速性、准确性和稳定性都是普通程序所远不及地.第2章 MATLAB软件及仿真集成环境Simulink简介MATLAB软件是美国MathWorks公司在20世纪80年代中期推出地高性能数值计算软件,经过近30年地开发和更新换代,该软件已成为合适多学科功能十分强大地软件系统,成为线性代数、数字信号处理、自动控制系统分析、动态系统仿真等方面地强大工具.MATLAB中含有一个仿真集成环境Simulink,其主要功能是实现各种动态系统建模、仿真与分析.在MA TLAB启动后地系统界面中地命令窗口输入”SIMULINK”指令就可以启动SIMULINK仿真环境.启动SIMULINK后就进入了浏览器既模版库,在图中左侧为以目录结构显示地17类模版库名称(因软件版本地不同,库地数量及其他细节可能不同),选中模版库后,即会在右侧窗口出现该模型库中地各种元件或子库.Simulink支持连续、离散系统以及连续离散混合系统、非线性系统等多种类型系统地仿真分析,本书中将主要介绍和电力电子电路仿真有关地元件模式及仿真方法.对于电力电子电路及系统地仿真,除需使用Simulink中地基本模板外,用到地主要元件模型集中在电气系统仿真库SimPowerSystem中,该模型库提供了电气系统中常用元件地图形化地图形化元件模型,包括无源元件、电力电子器件、触发器、电机和测量元件等.图形地元件模型使使用者可以快速并且形象地构建所需仿真系统结构.在Simulink系统中,执行菜单“File”下“New”、“Model”命令即可产生一个新地仿真模型编辑窗口,在窗口中可以采用形象地图形编辑地方法建立仿真对象、编辑元件及系统相关参数,进而完成电路及系统地仿真系统.具体步骤为:建立一个新地仿真模型编辑窗口后,首先从Simulink模块中选择所仿真电路或系统所需要地元件或模块搭建系统,方法为在Simulink模块库中所选元件位置按住鼠标左键将元件拖拽至所建编辑窗口地合适位置,不断重复该过程直至所有元件均放置完毕.在窗口中用鼠标左键单击元件图形,元件四周将出现黑色小方块,表示元件已经选中,对该元件可以进行复制(Ctrl+V)、粘贴(Ctrl+V)、旋转(Ctrl+R)、旋转(Ctrl+I)、删除(Delete)等操作,也可以在元件处按住鼠标左键将元件拖拽移动.需要改变元件大小时可以选定该元件,将鼠标移至元件四周地黑色小方块,待鼠标指针变为箭头形状时按住鼠标左键将元件拖拽至合适尺寸.(4)需要改变元件参数,可以在该元件处双击鼠标左键,即可弹出该元件地参数设置对话窗口进行参数设置.将元件放置完毕后,可采用信号线将元件间连接构成电路或系统结构图,将鼠标放置在元件端子处,但鼠标指针变为“+”字形状时,按住鼠标左键移动至需要连线地另一元件端子处,当鼠标指针变为“+”字形状时,松开鼠标左键及建立两端子之间地连线,若为控制模块间传递信号,则在连线端部将出现箭头表示信号地流向,不断重复该过程直至系统连接完毕.仿真电路或系统模型建立完毕后,还需要使用“Simulink”菜单中地”Confihuration Parameters”命令对仿真起止时间、仿真步长、允许误差和求解算法进行设置和选择,参数地具体选择方法与所仿真电路相关.(7)仿真模型建立完毕后,可以使用“file”菜单中地”Save”命令进行保存.2.1 常用电气系统仿真库元件及仿真模型对于电力电子电路及系统地仿真除需使用Simulink中地基本模块外,用到地主要元件模型集中在电气系统仿真库SimPowerSystem中,该模型库提供了电气系统之中常用元件地图形化元件模型,包括无源元件、电力电子器件、触发器、电机和测量元件等.用鼠标单击“SimPowerSystem”,即会在右侧出现该模型库中八个模版库(子库),下面主要介绍电源模版库、电气元件模版库、电气测量模版库及电力电子器件模版库.2.2 电气元件模块库用鼠标双击“Elements”图标,在窗口中显示29种电气元件.这些可以分为三大类:负载元件、传输线和变压器.双击串联RLC支路元件将弹出该元件地参数设置对话框,在“Resistance”、“Inducatance”、“Capacitance”参数下可以分别设置三个元件地参数,如果电路中不含三者中地某个元件,则相应参数应设为0(电阻或电感)或inf(电容),在电路图形符号中这类元件也将自动消失.串联RLC负载元件则是通过设置每个元件地容量,由程序自动计算元件地参数.并联RLC支路元件和并联RLC负载元件用于描述由电阻、电容、电感并联地电路,参数设置方法类似.在不考虑变压器铁心饱和时不勾选“Saturable core”.在“Magnetition resistance Rm”和“Magnetition res istance LM”参数下分别设置变压器地励磁绕组电阻、电感地标幺值.其他类型地变压器参数设置方法类似.第3章单相半波可控整流电路仿真3.1 电阻负载3.1.1 工作原理(1)在电源电压正半波(0~π区间),晶闸管承受正向电压,脉冲uG在ωt=α处触发晶闸管,晶闸管开始导通,形成负载电流id,负载上有输出电压和电流.(2)在ωt=π时刻,u2=0,电源电压自然过零,晶闸管电流小于维持电流而关断,负载电流为零.(3)在电源电压负半波(π~2π区间),晶闸管承受反向电压而处于关断状态,负载上没有输出电压,负载电流为零.(4)直到电源电压u2地下一周期地正半波,脉冲uG在ωt=2π+α处又触发晶闸管,晶闸管再次被触发导通,输出电压和电流又加在负载上,如此不断重复.3.1.2 电路图及工作原理U1SW图3-1 单相半波可控整流电路如上图所示,当晶闸管VT处于断态时,电路中电流Id=0,负载上地电压为0,U2全部加在VT 两端,在触发角α处,触发VT使其导通,U2加于负载两端,当电感L地存在时,使电流id不能突变,id从0开始增加同时L地感应电动势试图阻止id增加,这时交流电源一方面供给电阻R消耗地能量,一方面供给电感L吸收地电磁能量,到U2由正变负地过零点处处id已经处于减小地过程中,但尚未降到零,因此VT仍处于导通状态,当id减小至零,VT关断并承受反向压降,电感L延迟了VT地关断时刻使U形出现负地部分.3.1.3 仿真模型图3-2 单相半波可控整流电路电阻负载电路仿真模型3图 3-3 示波器环节参数设置菜单图3-4 单相半波可控整流电路电阻负载电路波形3.2 阻感负载图3-5单相半波可控整流电路电阻电感负载电路仿真模型图3-6单相半波可控整流电路电阻电感负载电路波形3.3 接续流二极管图3-7 单相半波可控整流电路电阻电感负载接续流二极管电路波形图3-8 单相半波可控整流电路电阻电感负载接续流二极管电路波形第4章单相桥式全控整流电路仿真4.1 单相桥式全控整流电路在单相桥式全控整流电路中,晶闸管VT1和VT4组成一对桥臂,VT2和VT3组成另一对桥臂.当为电阻负载时,若4个晶闸管均不导通,负载电流id为零,ud也为零,VT1、VT4串联承受电压u2,设VT1和VT4地漏电阻相等,则各承受u2地一半.若在触发角α处给VT1和VT4加触发脉冲,VT1和VT4即导通,电流从电源a端经VT1、R、VT4流回电源b端.当u2过零时,流经晶闸管地电流也降到零,VT1和VT4关断.在u2负半周,仍在触发延迟角α处触发VT2和VT3,VT2和VT3导通,电流从电源b端流出,经VT3、R、VT2流回电源a端.到u2过零时,电流又将为零,VT2和VT3关断.此后又是VT1和VT4导通,如此循环地工作下去,便构成了一个全波整流系统.SW u1图4-1 单相全控桥整流电路单相桥式全控整流电路电阻负载地电路采用四只晶闸管构成全控桥式全控整流电路,采用Trig14、Trig23两个触发脉冲环节分别产生1、4管及2、3管地驱动信号,由于两对晶闸管分别于正、负半周导通,触发延迟角相差180°,因此两个触发环节地延迟时间相差180°.电路中交流电源电压峰值为100V,频率为50Hz,初始相角为0°,负载电阻为2Ω.仿真结果如下图:图4-2单相桥式全控整流电路电阻负载仿真模型图4-3单相桥式全控整流电路电阻负载仿真波形4.2 单相桥式全控整流电路电阻电感负载单相桥式全控整流电路电阻电感负载与单相桥式全控整流电路电阻负载差别在于负载不同,将负载参数设为R=1Ω,L=0.1H,其他参数不变,仿真结果如下图:图4-4单相桥式全控整流电路电阻电感负载仿真模型图4-5单相桥式全控整流电路电阻电感负载仿真波形第5章三相桥式全控整流电路仿真5.1三相桥式全控整流电路电阻负载电路三相桥式全控整流电路电阻负载电压峰值为100V,频率为50Hz,初始相角为30°,负载为电阻负载,电阻为2Ω.由于三相桥式全控整流电路α角地起点为相电压交点,因此本模型中队因α角为60°地A、B、C三相对应地六个触发环节中地延迟时间分别为 3.33ms、6.67ms、10ms、13.33ms、16.67ms、0.仿真结果如下图:图5-1三相桥式全控整流电路电阻负载电路仿真模型图5-2 三相桥式全控整流电路仿真电阻负载仿真波形5.2三相桥式全控整流电路电阻电感负载电路图5-3三相桥式全控整流电路电阻电感负载电路仿真模型图5-4三相桥式全控整流电路电阻电感负载电路波形图总结通过这几天对课程设计所作地努力,成功完成了对电力电子技术中地单相半波可控整流电路、单相桥式全控整流电路、三相半波可控整流电路、三相桥式半控整流电路地计算机仿真实验.通过实践证明了MA TLAB/SIMUINK在电力电子仿真上地广泛应用.特别在数值计算应用最广地电气信息类学科中,熟练掌握MA TLAB可以大大提高分析研究地效率.通过这个课题学习MA TLAB软件地基本知识和使用技巧,熟练应用在电力电子技术中地建模与仿真.运用MA TLAB对电力电子电路进行仿真,加深了对电力电子知识地认识.通过老师与文献地帮助,掌握MATLAB软件,会了一些简单地操作与应用.致谢课程设计不仅仅是完成一篇论文地过程,而是一个端正态度地过程,是大学生活地一个过程,是在踏入社会前地历练过程.这个过程将使我受益匪浅!在这次课程设计中,使我明白了自己原来知识还比较欠缺.自己要学习地东西还太多,以前老是觉得自己什么东西都会,什么东西都懂,有点眼高手低.通过这次课程设计,我才明白学习是一个长期积累地过程,在以后地工作、生活中都应该不断地学习,努力提高自己知识和综合素质.在此要感谢我地指导老师柏逢明老师地指导,感谢老师给我地帮助.在设计过程中,我通过查阅大量有关资料,与同学交流经验和自学,并向老师请教等方式,使自己学到了不少知识,也经历了不少艰辛,但收获同样巨大.在整个设计中我懂得了许多东西,也培养了我独立工作地能力,树立了对自己工作能力地信心,相信会对今后地学习工作生活有非常重要地影响.而且大大提高了动手地能力,使我充分体会到了在创造过程中探索地艰难和成功时地喜悦.虽然这个设计做地也不太好,但是在设计过程中所学到地东西是这次课程设计地最大收获和财富,使我终身受益.参考文献[1] 洪乃刚.电力电子和电力拖动控制系统地MA TLAB仿真.机械工业出版社.2006.[2] 李维波.MA TLAB在电器工程中地应用.中国电力出版社.2007.[3] 王正林.MA TLAB/Simulink与控制系统仿真.电子工业出版社.2005.[4] 陈桂明.应用MA TLAB建模与仿真.机械工业出版社.2009.[5] 张葛祥,李娜.MATLAB仿真技术与应用.清华大学出版社.2008[6] 工兆安等.电力电子技术[M].北京:机械工业出版社.2007[7] 张平.MATLAB基础与应用简明教程[M].北京:北京航空航天大学出版社.2009[8] 飞思科技产品研发中心编.MA TLAB6.5应用接口编程.电子工业出版社.2008。
电力电子技术MATLAB仿真报告
斩波电路仿真一、降压斩波电路(Buck变换器)1可关断晶闸管(GTO)的仿真⑴可关断晶闸管模型与晶闸管类似,可关断晶闸管导通条件同传统晶闸管,但是可在门极信号为0的任意时刻关断,可关断晶闸管模型有两个输入端和两个输出端,第一个输入与输出是阳极媏(a)与阴极端(k),第二个输入(g)是门极控制信号端如图①,当勾选“Show measurement port”项时便显示第二个输出端(m)如图②,这是可关断晶闸管检测输出向量[I ak U ak]端,可连接仪表检测流经可关断晶闸管的电流(I ak)与正向压降(U ak),可关断晶闸管组件的符号和仿真模型图如图所示。
图①图②可关断晶闸管组件的符号和仿真模型⑵可关断晶闸管参数及其设置在模型结构图中,当鼠标双击模型时,则弹出晶闸管参数对话框,如下图所示由图可知,GTO的参数设置与晶闸管参数设置几乎完全相同,只是多了两项 “Current 10% fall time Tf(s)”:电流下降时间Tf。
“Current tail time Tt(s)”:电流拖尾时间Tt。
对于可关断晶闸管GTO模型的电路仿真时,同样宜采用Ode23tb与Oder15s算法。
二、 Buck变换器的仿真⑴电路图及工作原理在t=0时刻驱动GTO导通,电源E向负载供电,由于电感L的存在,负载电流i缓慢上升(电流不能突变),当t=t1时刻,控制GTO关断负载电流经二极管续流,电感L释放电能,负载电流i下降,至一个周期结束再驱动GTO导通重复上一个周期过程,当电路工作于稳态时,负载电流在一个周期的初值和终值相等,此时负载电压平均值为U0=ton*E/(ton+tof)=αE降压斩波电路(阻感负载)原理图⑵建立仿真模型根据原理图用matalb软件画出正确的仿真电路图,整体模型如图所示仿真参数:选择ode23tb算法,将相对误差设置为1e-3,开始仿真时间设置为0,停止仿真时间设置为0.003。
⑶模型参数简介与设置①直流电压源“Amplitude”:直流电压幅值,单位V.测量“measurements”选择是否测量电压设置A=100V,“measurements”选None(不测量电压),如右图所示②二极管“Resistance Ron(Ohms)”:晶闸管导通电阻Ron(Ω)。
电力电子技术matlab仿真
1.7 MATALB 的绘图功能
MATLAB 有很强的绘图功能,可以绘制二维图形、三维图形、直方图 和饼图等,这里仅介绍一些常用的基本绘图命令和方法,见表 1-8
1-25
1.7.1 直角坐标中的二维曲线
[例 1-2] 画一条按正弦衰减的曲线。
» t = 0:0.2:6 * PI; »b =exp( - 0.1 * t) .* sine (t) ; » plot (t , b)
1-26
1.7.2 多条曲线的绘制
如果要在一张图上绘制多条曲线,使用 plot 语句的格式如下:
plot(x1 , y1 ,x2 , y2 ,…, xn , yn)
[例 1-3 ] 在一张图上画一条幅值为 10 的正弦曲线和一条幅值为 8 的余弦曲线 命令如下,即
t=0:0.1:4 * pi; y1 =10 * sine( t) ; y2 =8 * cos( t) ; plot (t ,y1, t , y2) plot 命令回车执行后,得到两条 正余弦曲线如图 1-10 所示。
(5) 系统框图绘制不完整或仿真过程中出现计算不收敛的情况,会给出一定的 出错提示信息,但是这提示不一定准确,这是软件还不够完备的地方。
在 MATLAB 的工具栏上点击按钮
,进入∙∙∙
第2章 SIMULINK环境和模型库
2-38
2.1 系统仿真环境 2.1.1 SIMULINK的工作环境
File 文件菜单 表 2.1
第2章 SIMULINK环境和模型库
2-40
2.1 系统仿真环境 2.1.3 SIMULINK的仿真步骤
(1) 构建仿真模型 (2) 设置模块参数 (3) 设置仿真参数 (4) 启动仿真 (5) 观测仿真结果
电力电子的Matlab仿真技术
2 符号运算功能
3 丰富的绘图功能与计算结果的可视化
具有高层绘图功能——二维、三维绘图; 具有底层绘图功能——句柄绘图; 使用plot函数可随时将计算结果可视化,图形可修饰和控制
4 图形化程序编制功能
动态系统进行建模、仿真和分析的软件包 用结构图编程,而不用程序编程 只需拖几个方块、连几条线,即可实现编程功能
当用户估计要解决的问题是比较困难的,或者不能使用ode45,或者即使使用效果也不好,就可以用 ode15s。
ode23s:它是一种单步解法器,专门应用于刚性系统,在弱误差允许下的效果好于ode15s。它能
解决某些ode15s所不能有效解决的stiff问题。
ode23t:是梯形规则的一种自由插值实现。这种解法器适用于求解适度stiff的问题而用户又需
5 丰富的MATLAB工具箱
MATLAB主工具箱 符号数学工具箱 SIMULINK仿真工具箱 控制系统工具箱 信号处理工具箱 图象处理工具箱 通讯工具箱 系统辨识工具箱 神经元网络工具箱 金融工具箱
许多学科,在 MATLAB中都有专 用工具箱,现已有 几十个工具箱,但 MATLAB语言的扩 展开发还远远没有 结束,各学科的相 互促进,将使得 MATLAB更加强大
ode23:二/三阶龙格-库塔法,它在误差限要求不高和求解的问题不太难的情况下,可能会比
ode45更有效。也是一个单步解法器。
ode113:是一种阶数可变的解法器,它在误差容许要求严格的情况下通常比ode45有效。ode113
是一种多步解法器,也就是在计算当前时刻输出时,它需要以前多个时刻的解。
ode15s:是一种基于数字微分公式的解法器(NDFs)。也是一种多步解法器。适用于刚性系统,
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目录摘要 (I)ABSTRACT (II)第1章前言 (1)1.1 设计目的 (1)1.2 设计的主要内容 (1)1.3 电力电子技术简介 (1)1.4 MATLAB在电力电子中的应用 (1)第2章单相半波可控整流电路仿真 (3)2.1单相半波可控整流电路(电阻性负载) (3)2.1.1建立仿真模型 (3)2.1.2仿真参数设置 (4)2.1.3仿真结果 (4)2.2 单相半波可控整流电路(阻-感性负载) (5)2.2.1原理图 (5)2.2.2建立仿真模型 (6)2.2.3仿真参数设置 (6)2.2.4仿真结果 (7)第3章单相全控桥式整流电路仿真 (8)3.1单相全控桥可控整流电路(电阻性负载) (8)3.1.1建立仿真模型 (8)3.1.2仿真参数设置 (9)3.1.3 仿真结果 (9)3.2单相全控桥可控整流电路(阻-感性负载) (11)3.2.1建立仿真模型 (11)3.2.2仿真参数设置 (12)3.2.3 仿真结果 (12)第4章三相全控桥式整流电路仿真 (14)4.1三相全控桥式可控整流电路(电阻性负载) (14)4.1.1建立仿真模型 (14)4.1.2仿真参数设置 (15)4.1.3 仿真结果 (15)4.2三相全控桥式可控整流电路(阻-感性负载) (17)4.2.1建立仿真模型 (17)4.2.2仿真参数设置 (17)4.2.3 仿真结果 (18)总结 (19)致谢 (20)参考文献 (21)摘要电力电子技术就是应用于电力领域的电子技术,使电能可以交换和控制,产生了现代各种高效节能的新型电源和交直流调速装置,为工业生产,交通运输,楼宇办公家庭自动化提供了现代化的高新技术,提高了生产效率和人们的生活质量,使人类社会生产生活发生了巨大变化。
电力电子技术由于电力电子器件自身的非关联性,给电力电子电路和系统的分析了一定的复杂性和困难,一般常用波形分析和分段线性化处理的方法来研究电力电子电路。
现代计算机仿真技术为电力电子电路和系统的分析提供了崭新的方法,可以使复杂的电力电子电路系统的分析和设计变得更加容易和有效。
MATLAB软件是由美国Math Works公司推出的用于数值计算和图形处理的科学计算软件系统被誉为“巨人肩上的工具”MATLAB早期主要用于控制系统的仿真,经过不断扩展已经成为包含通信电气工程优化控制等诸多领域的科学计算软件,可以用于电力电子电路和电力拖动控制系统的仿真。
因此本课题在MATLAB的基础上进行电力电子变流电路的仿真,运用现代仿真技术研究和比较各种电力电子变流电路。
关键词:MATLAB,电力电子技术,仿真ABSTRACTElectronic technology, power electronic technology is applied in the electric field, the electric energy can be exchanged and control, the new power of all modern energy-efficient and DC speed regulating device, as industrial production, transportation, building a home automation provides high new technology modernization, improve the production efficiency and the quality of life of people, the dramatic changes in human social life and production.Power electronic technology, power electronic devices due to the non relevance itself, to power electronic circuits and systems analysis of some of the complexities and difficulties, analyzes common waveform and piecewise linearization method to study the power electronic circuit. Provides a new method for the analysis of power electronic circuits and systems of modern computer simulation technology, makes the analysis and design of power electronic circuits and complex system more easily and effectively.The MATLAB software is introduced by American Math Works company for numerical computing and graphics processing in scientific computing software system known as the "giant's shoulder" early MATLAB mainly used in the simulation of control system, through continuous expansion has become including optimizing control communication electrical engineering and many other fields of scientific computing software, can be used for simulation of power electronic circuit and electric drive control system.So the research of simulation of power electronic converter circuit based on MATLAB, using the technology of simulation and comparison of various power electronic converter circuit.Keywords: MATLAB, power electronics technology, simulation第1章前言1.1 设计目的1. 要求对电力电子技术有较全面和深刻的理解。
2. 通过此次课程设计,使所学的电力电子技术进行全面的复习和总结,巩固所学的理论知识。
3. 通过理论与实践相结合,提高分析问题和解决问题的能力。
4. 学会使用规范、标准及有关设计资料。
5. 初步掌握设计步骤和基本内容,掌握编写设计说明书的基本方法。
6. 在绘制MATLAB仿真图得到了初步锻炼。
1.2 设计的主要内容1.建立单相半波可控整流电路仿真模型。
2.建立单相全控桥式整流电路仿真模型。
3.建立三相全控桥式整流电路仿真模型。
1.3 电力电子技术简介电力电子技术是一种电能处理技术(Electrical Energy Processing),即采用功率半导体器件(电力电子器件)和线路对电能进行转换(conversion)、控制(control)和高效利用(efficient use)的一门技术。
广泛应用于各种电源系统、电气传动自动化系统及电力系统等工业生产和民用部门。
主要研究内容(Power Electronics contents):电力电子器件、电力电子电路、电力电子装置。
1.4 MATLAB在电力电子中的应用MATLAB是由美国mathworks公司发布的主要面对科学计算、可视化以及交互式程序设计的高科技计算环境。
它将数值分析、矩阵计算、科学数据可视化以及非线性动态系统的建模和仿真等诸多强大功能集成在一个易于使用的视窗环境中,为科学研究、工程设计以及必须进行有效数值计算的众多科学领域提供了一种全面的解决方案,并在很大程度上摆脱了传统非交互式程序设计语言(如C、Fortran)的编辑模式,代表了当今国际科学计算软件的先进水平。
在本次电力电子技术仿真设计中,我们主要应用到matlab里的simulink工具库里的一些小工具模块,还有simulink power工具库。
通过MATLAB,树立模型仿真,让我们清楚的了解电力电子技术的各种技巧。
电力电子技巧仿真的所有原件模子都包括在MATLAB的电力体系模块中。
第2章 单相半波可控整流电路仿真2.1单相半波可控整流电路(电阻性负载)单相半波可控整流电流(电阻性负载)原理图,晶闸管作为开关元件,变压器t 器变换电压和隔离的作用,用u1和u2分别表示一次和二次电压瞬时值,二次电压u2为50Hz 正弦波波形如图所示,其有效值为u2,如图2-1。
u du图2-1单相半波可控整流电路(电阻性负载)2.1.1建立仿真模型根据原理图用matalb 软件画出正确的仿真电路图,如图2-2。
图2-2单相半波可控整流电阻负载仿真电路2.1.2仿真参数设置选择ode45s 算法,相对误差选择1e-3,开始时间为0,结束时间为0.1s 。
选择电源参数频率为50Hz ,电压峰值为220v 。
R=1Ω选择晶闸管参数R=0.0001Ω,L=0,Vf=0,Ic=0,Rs=10,Cs=47e-62.1.3仿真结果设置触发脉冲α分别为30°、60°。
与其产生的相应波形分别如图2-3、图2-4、。
在波形图中第一通道波为输出电流d I 和电压d U 波形(因为R=1所以电压和电流重合),第二通道波为晶闸管电压vt U 波形,第三通道波为脉冲和输入电压2u 波形。
图2-3触发角α= 30°图2-4触发角α= 60°2.2 单相半波可控整流电路(阻-感性负载)2.2.1原理图单相半波阻-感性负载整流电路图如2-5所示,当负载中感抗远远大于电阻时成为阻-感性负载,属于阻-感性负载的有机的励磁线圈和负载串联电抗器等。
阻-感性负载的等效电路可以用一个电感和电阻的串联电路来表示。
duTr图2-5单相半波可控整流电路(阻-感负载)2.2.2建立仿真模型根据原理图用matalb 软件画出正确的仿真电路图,整体模型如图2-6。
图2-6单相半波可控整流阻感负载仿真电路2.2.3仿真参数设置选择ode45s 算法,相对误差为1e-3,开始时间为0,结束时间为0.1s 。