APF matlab仿真建模要点

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Matlab建模仿真

Matlab建模仿真

5.仿真的过程
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动态系统的Simulink仿真
Simulink的介绍与简单例子
What’s Simulink
一种用来实现计算机仿真的软件工具;
1 Matlab的一个附加组件;提供一个系统级
的建模与动态仿真平台;应用领域广泛
特点:基于矩阵的数值计算;高级编程语
言;图形与可视化;工具箱提供面向具体
❖ 相似性原理是仿真主要的理论依据。所谓相似, 是指各类事务或对象间存在的某些共性。相似性 是客观世界的一种普遍现象,它反映了客观世界 不同事物之间存在着某些共同的规律。采用相似 性技术建立实际系统的相似模型就是仿真的本质 过程。
2. 仿真分类
❖按照实现方式的不同可以将系统仿真分为如下几 类:
❖(1) 实物仿真:又称物理仿真。它是指研制某些实 体模型,使之能够重现原系统的各种状态。早期 的仿真大多属于这一类。它的优点是直观形象, 至今仍然广泛应用。但是为系统构造一套物理模 型,将是一件非常复杂的事情,投资巨大,周期 长,且很难改变参数,灵活性差。
❖ (2) 数学仿真:数学仿真就是用数学语言去表述 一个系统,并编制程序在计算机上对实际系统进 行研究的过程。这种数学表述就是数学模型。数 学仿真把研究对象的结构特征或者输入输出关系 抽象为一种数学描述(微分方程、状态方程,可分 为解析模型、统计模型)来研究,具有很大的灵活 性,它可以方便地改变系统结构、参数;而且速 度快,可以在很短的时间内完成实际系统很长时 间的动态演变过程;精确度高,可以根据需要改 变仿真的精度;重复性好,可以很容易地再现仿 真过程。

Matlab仿真建模的基本原理与技术

Matlab仿真建模的基本原理与技术

Matlab仿真建模的基本原理与技术

Matlab(Matrix Laboratory)是一种高级编程语言和环境,广泛应用于科学与

工程领域。它具备强大的数值计算和数据可视化功能,能够帮助工程师和科学家解决各种实际问题。本文将探讨Matlab仿真建模的基本原理与技术。

一、Matlab的基本特点

Matlab是一款强大的数学工具,具有以下特点:

1. 矩阵运算能力:Matlab的核心功能是进行矩阵数学运算。它提供了简洁而强

大的语法,使得矩阵和向量的计算变得方便且高效。

2. 大量的内置函数:Matlab拥有丰富的内置函数库,包括数值计算、信号处理、图像处理、优化、统计等领域。这些函数可以极大地简化复杂问题的求解过程。

3. 可视化功能:Matlab提供了丰富的数据可视化工具,能够直观地显示和分析

数据。用户可以通过绘制曲线、制作动画等方式,深入了解数据的规律。

4. 兼容性:Matlab是跨平台的,可以在多个操作系统上运行,如Windows、Linux和MacOS等。这使得用户可以在不同的计算环境下无缝切换和共享代码。

5. 可扩展性:Matlab支持用户自定义函数和工具箱的开发。这样,用户可以根

据自己的需求进行定制和扩展,使Matlab更适应各种应用场景。

二、Matlab仿真建模的基本步骤

Matlab中的仿真建模可以分为以下步骤:

1. 确定仿真建模目标:首先,需要明确仿真的目标是什么,例如系统性能评估、控制策略设计等。这有助于确定仿真的范围和需要建立的模型。

2. 收集输入数据:仿真建模需要用到输入数据,在确定仿真目标后,需收集和

如何通过MATLAB进行模拟与仿真

如何通过MATLAB进行模拟与仿真

如何通过MATLAB进行模拟与仿真

MATLAB是一种用于科学计算、数据分析和可视化的强大工具,它也是进行模拟和仿真的理想选择。通过MATLAB,用户可以编写脚本或函数来描述和模拟各种现象,并通过可视化结果来验证和分析模拟过程。在本文中,我们将介绍如何使用MATLAB进行模拟和仿真,包括建模、求解、可视化和分析。

首先,建立一个模型是进行模拟和仿真的第一步。在MATLAB中,可以使用符号计算工具箱或数值计算方法来建立模型。符号计算工具箱提供了一种使用符号表达式而不是数值进行计算的方法,这对于一些复杂系统的建模非常有用。数值计算方法则使用数值解来近似求解模型。

在MATLAB中,可以通过定义变量和方程来建立模型。例如,假设我们要建立一个简单的弹簧振动系统的模型,可以使用如下的方程:m*x''+k*x=0

其中,m是质量,x是位移,k是弹簧常数。我们可以使用MATLAB的符号计算工具箱来定义这个方程:

syms x(t) m k

eqn = m * diff(x, t, t) + k * x == 0

这样,我们就建立了一个描述弹簧振动系统的方程。

接下来,我们需要求解这个方程。在MATLAB中,可以使用ode45函数来求解常微分方程。例如,使用ode45函数求解上面的方程,并绘制振动的位移随时间的变化曲线:

tspan = [0 10]; % 时间范围

x0=1;%初始位移

v0=0;%初始速度

parameters = {m, k}; % 参数

figure;

plot(t, x(:, 1))

xlabel('时间')

MATLAB数学建模和仿真指南

MATLAB数学建模和仿真指南

MATLAB数学建模和仿真指南第一章:介绍MATLAB数学建模和仿真

MATLAB(Matrix Laboratory),是一种强大的数学软件工具,它提供了丰富的数学建模和仿真功能。在本章中,我们将介绍MATLAB数学建模和仿真的概念、优势以及应用领域。

第二章:MATLAB基础知识

在使用MATLAB进行数学建模和仿真之前,有必要掌握一些MATLAB的基础知识。本章将介绍MATLAB的界面、基本命令、变量定义和操作,以及数学函数的使用。

第三章:数学建模

数学建模是将实际问题抽象为数学模型,并利用数学方法对问

题进行分析、计算和预测的过程。在本章中,我们将详细介绍MATLAB在数学建模中的应用,包括线性规划、非线性规划、差

分方程、微分方程等方面的建模方法和求解技巧。

第四章:仿真技术

仿真是通过构建虚拟模型来模拟实际系统的行为和性能的过程。MATLAB提供了丰富的仿真工具和技术。本章将介绍MATLAB

仿真技术的基本原理和方法,包括系统仿真、离散事件仿真、连

续仿真等,并通过实例演示如何使用MATLAB进行仿真分析。

第五章:数据可视化与分析

数据可视化和分析是MATLAB的重要功能之一。在本章中,我们将介绍MATLAB中的数据导入、清洗和处理技巧,以及各种数据可视化方法,如二维图像、三维图像、热力图、散点图等。此外,还将介绍如何使用MATLAB进行统计分析和数据挖掘。

第六章:优化算法与求解器

优化算法是MATLAB中的重要工具,可以用于求解各种最优化问题。本章将介绍MATLAB中常用的优化算法和求解器,如线性规划、非线性规划、整数规划、遗传算法等,并提供相应的应用示例。

MATLAB仿真与建模技术详解

MATLAB仿真与建模技术详解

MATLAB仿真与建模技术详解

一、概述

在现代科技的发展中,仿真与建模技术扮演着重要的角色。MATLAB作为一

种强大的科学计算软件,被广泛应用于各个领域的仿真与建模工作中。本文将详细介绍MATLAB的仿真与建模技术,包括其概念、工作原理以及实际应用。

二、MATLAB仿真技术的概念

1. 什么是仿真

仿真是指利用计算机模拟现实世界的过程或系统,以便更好地理解、研究和预

测其行为。MATLAB仿真技术通过数学建模和计算分析,可以模拟各种现实情境,如物理系统、电路、信号处理等。

2. MATLAB仿真的优势

MATLAB具有简单易学、丰富的工具箱、高效的数值计算和可视化能力等优势。它提供了一种快速、准确、灵活的仿真环境,能够满足不同领域的仿真需求。

三、MATLAB仿真技术的工作原理

1. 数学建模

MATLAB仿真技术的第一步是进行数学建模,即将现实世界的问题转化为数

学表达式。在MATLAB中,可以利用符号计算工具箱进行数学公式的推导和符号

计算,得到准确的数学模型。

2. 模型参数设置

在进行仿真之前,需要设置模型的参数。MATLAB提供了丰富的工具箱,如

控制系统工具箱、信号处理工具箱等,可以方便地设置参数,并对其进行优化和调整。

3. 仿真运行

设置好参数后,就可以进行仿真运行了。MATLAB提供了强大的计算和数值

分析功能,可以对模型进行求解、优化和优化。仿真结果可以以图形、表格等形式展示,以帮助用户更好地理解系统的行为。

四、MATLAB建模技术的概念

1. 什么是建模

建模是指将现实世界的问题抽象成数学模型的过程。MATLAB建模技术通过

matlab建模教程

matlab建模教程

matlab建模教程

Matlab是一种强大的数学建模和仿真平台,广泛应用于科学、工程和金融领域。本教程将介绍如何使用Matlab进行建模,

并详细解释每个步骤。

首先,我们需要了解什么是建模。建模是根据实际问题或系统的特性创建数学模型的过程。这些数学模型可以帮助我们理解系统的行为并预测未来的结果。使用Matlab进行建模可以简

化模型的创建和分析过程。

在Matlab中,我们可以使用一个称为“脚本”的文件来编写和

运行建模代码。脚本是一系列Matlab命令的集合,这些命令

可以被连续执行以创建所需的模型。为了方便起见,我们可以在Matlab编辑器中创建和编辑脚本。

建模的第一步是定义问题。要定义问题,我们需要确定所建模型的目标、输入和输出。例如,如果我们想建立一个温度预测模型,我们需要明确模型的输入是什么(例如,环境条件)和输出是什么(例如,预测的温度值)。

接下来,我们需要收集数据。收集数据是为了分析和验证我们的模型。在Matlab中,我们可以使用数据存储和处理工具,

如表格和数据数组,来导入和处理数据。

一旦我们有了数据,我们就可以开始建立模型。在Matlab中,我们可以使用数学方程、统计方法和机器学习算法等多种方法来建立模型。例如,我们可以使用线性回归来拟合数据,或者

使用神经网络进行分类。

建立模型后,我们可以使用Matlab的可视化工具来分析模型

的输出。Matlab提供了各种绘图函数,如plot和scatter,来绘制图形并展示模型的结果。我们可以使用这些图形来比较实际数据与模型的预测结果。

最后,我们可以优化我们的模型。通过调整模型的参数和改进算法,我们可以提高模型的性能和准确性。在Matlab中,我

Matlab中的模拟与仿真技术详解

Matlab中的模拟与仿真技术详解

Matlab中的模拟与仿真技术详解引言

Matlab是一种被广泛应用于科学研究和工程领域的高级计算环境和编程语言。

它提供了丰富的函数库和工具箱,使得模拟和仿真技术得以在各种科学和工程应用中发挥出色的作用。本文将详细介绍Matlab中的模拟与仿真技术,并深入探讨其

在不同领域的应用。

一、Matlab中的模拟技术

1.1 数学模型的建立

在Matlab中进行模拟,首先需要建立相应的数学模型,以描述系统的行为。

数学模型可以是一组方程、差分方程、微分方程等,用于描述系统的输入、输出和中间变量之间的关系。Matlab提供了强大的数学工具,如符号计算工具箱,可以

帮助用户更方便地建立和求解各种数学模型。

1.2 信号与系统模拟

信号与系统模拟是Matlab中常见的一种模拟技术。通过模拟信号的输入、处

理和输出过程,可以对系统进行分析和验证。在Matlab中,可以使用信号处理工

具箱中的函数来生成、操作和分析各种类型的信号。例如,可以生成正弦波、方波、脉冲信号等,并对它们进行滤波、频谱分析、时频分析等操作。

1.3 电路模拟

电路模拟是Matlab中另一个常用的模拟技术。通过建立电路模型,可以对电

路的行为进行仿真和分析。Matlab提供了电路仿真工具箱,用户可以通过搭建电

路拓扑结构和设置元器件参数,实现对电路的模拟和分析。这种电路模拟技术在电子电路设计、性能评估和故障诊断等领域有广泛的应用。

1.4 机械系统模拟

除了信号与系统和电路模拟外,Matlab还可以进行机械系统的模拟。通过建立机械系统的动力学模型,可以预测物体的运动规律、受力情况等。Matlab提供了机械系统建模和仿真工具箱,用户可以建立刚体系统、弹簧阻尼系统等,并进行仿真和动态分析。这种机械系统模拟技术在机械工程、工业设计等领域具有重要的应用价值。

MATLAB中的动态系统建模与仿真技巧

MATLAB中的动态系统建模与仿真技巧

MATLAB中的动态系统建模与仿真技巧

1.方程建模:

在MATLAB中建模动态系统的第一步是根据系统的特性和动态方程来

构建模型。动态方程可以是微分方程、差分方程或状态空间方程。MATLAB

提供了许多函数和工具来帮助用户定义和求解方程。例如,ode45函数可

以用来求解常微分方程,可以通过定义动态方程和初始条件来调用该函数。

2.参数估计:

在动态系统建模中,有时候我们需要估计一些未知参数的值。MATLAB

提供了多种参数估计的方法和工具。例如,可以使用最小二乘法来拟合实

验数据并估计出参数值。MATLAB中的lsqcurvefit函数可以用来实现最

小二乘曲线拟合,并估计出参数的最优值。

3.系统仿真:

一旦我们有了动态系统的模型和参数值,就可以使用MATLAB进行仿真。MATLAB提供了许多用于建立和仿真动态系统的函数和工具。例如,simulink是MATLAB中用于建立和仿真动态系统的主要工具之一、通过拖

放模块和连接线,可以建立具有各种输入、输出和参数的动态系统模型,

并进行仿真和分析。

4.系统响应:

在仿真过程中,我们可以通过改变输入信号来观察系统的响应。MATLAB提供了许多绘图函数和工具,用于分析和可视化系统的响应。例如,使用plot函数可以绘制系统的输入和输出信号,并进行比较和分析。

此外,MATLAB还提供了一些用于计算和分析系统步态响应、频率响应和稳态响应的函数。

5.控制系统设计:

MATLAB还提供了许多用于控制系统设计的工具和函数。例如,可以使用Control System Toolbox来分析和设计控制系统,并应用于仿真和实际应用。MATLAB中的bode函数可以用来绘制系统的频率响应曲线,并进行控制系统设计和性能评估。

如何在Matlab中进行模拟和仿真

如何在Matlab中进行模拟和仿真

如何在Matlab中进行模拟和仿真引言:

模拟和仿真是数字化时代不可替代的工具,在众多领域具有广泛的应用。Matlab作为一种强大的数学计算软件,提供了丰富的工具和函数,可以帮助我们

进行各种模拟和仿真分析。本文将介绍如何在Matlab中进行模拟和仿真,以及一

些常用的技巧和注意事项。

一、Matlab中的模拟和仿真工具

1. Matlab的基本特性

Matlab具有高效的计算能力和友好的用户界面,支持多种数学运算、绘图和数

据处理功能。它提供了丰富的工具箱,可以满足不同领域的模拟和仿真需求。

2. Matlab Simulink

Matlab Simulink是Matlab中的一款强大的系统仿真工具,可用于建立各种复

杂的动态系统模型。通过使用Simulink中的模块和线路连接,可以直观地建立并

仿真各种系统,如电路、机械系统、控制系统等。

3. Matlab中的其他工具箱

除了Simulink,Matlab还提供了许多其他工具箱,如Signal Processing Toolbox、Control System Toolbox、Communication Toolbox等,可以用于处理和分析特定领

域的信号、控制和通信问题。这些工具箱提供了丰富的函数和算法,大大简化了模拟和仿真的过程。

二、Matlab模拟和仿真的基本步骤

1. 建立模型

在进行模拟和仿真之前,首先需要明确模型的目标和要求。然后,根据模型的

特点和公式,使用Matlab提供的函数和工具箱,建立相应的数学模型。可以根据

需要将模型分为多个子系统,以便更好地组织和管理模型。

基于Matlab的单相APFC仿真

基于Matlab的单相APFC仿真

基于Matlab的单相APFC仿真

本文基于boost电路介绍了APFC三种工作模式的比较,峰值电流控制、滞环比较控制、平均电流控制三种APFC的实现方法,然后通过MATLAB对滞环比较控制方式进行了仿真,通过仿真和对仿真结果的分析,可以更好的理解这种控制策略的原理。

1.三种APFC工作模式的比较

根据电感电流是否连续,APFC电路的工作模式分为连续导电模式(CCM)、临界导电模式(BCM)和断续导电模式(DCM)三种模式。

的不完全传输,每一个开关周期中,转换电感都只把部分能量转移到蓄能电容(输出电容)中去。直接电流控制是直接选取电感瞬态电流作为反馈量和被控制量,其优点是电流的瞬态特性好,自身具有过流保护能力,但是需要检测瞬态电流,控制电路较为复杂;间接电流控制是通过控制整流桥输入端电压来间接实现对电流的控制,其优点是结构简单,开关机理清晰。

根据电流控制方式的不同,典型的有峰值电流控制(PCC )、滞环电流控制(HCC)和平均电流控制(ACC)三种方法。

2.滞环比较控制方式的原理和仿真

2.1 原理

图1 (a),、(b)是滞环电流控制法实现Boost型PFC电路的原理图和在半个工频周期内,功率开关管的控制波形和电感电流波形的示意图。和峰值电流控制法不同的是,被控制量是电感电流的变化范围。输入电压信号和输出电压的反馈信号相乘,形成两个大小不同的与输入电压同频同相的电流控制参考信号—上限基准电流环信号和下限基准电流环信号—当功率管导通,电感充电时,电感电流的检测信号和上限基准电流环信号相比较,当电感电流上升到上限基准信号值时,触发逻辑控制部分使功率管关断,电感开始放电;当电感电流下降到下限基准信号值时,触发逻辑控制部分使功率管导通,电感重新充电。

使用Matlab进行复杂系统的建模与仿真技巧

使用Matlab进行复杂系统的建模与仿真技巧

使用Matlab进行复杂系统的建模与仿真技巧使用 Matlab 进行复杂系统的建模与仿真技巧

概述:

在当今科技高速发展的时代,越来越多的系统趋于复杂化。因此,建立准确的

模型以进行系统建模和仿真是至关重要的。Matlab 是一款功能强大的科学计算软件,它提供了丰富的工具和函数以便于系统建模和仿真的研究。本文将介绍使用Matlab 进行复杂系统建模和仿真的一些技巧和方法。

第一部分: 建立系统模型

1.1 了解系统特性

在开始建模之前,必须对所研究的系统有一个清晰的了解。这包括系统的输入、输出、状态和参数等。通过对系统特性的分析,可以帮助我们确定建立适合的模型类型和仿真方法。

1.2 选择合适的模型类型

根据系统的特性,选择合适的模型类型是至关重要的。在 Matlab 中,常用的

模型类型包括线性模型、非线性模型、离散模型和连续模型等。根据系统的特点选择适合的模型类型能够更好地反映系统的行为和响应。

1.3 系统建模方法

系统建模是根据实际情况将系统抽象成一个数学模型的过程。在 Matlab 中,

可以使用不同的建模方法,如物理建模、数据建模和基于状态空间法的建模等。根据系统的特征选择合适的建模方法能够提高模型的准确性和可靠性。

第二部分: 数学工具与仿真技巧

2.1 使用符号计算工具

Matlab 提供了符号计算工具箱,可以对数学表达式进行符号计算,如求解方程、导数和积分等。使用符号计算工具能够简化复杂系统的数学推导和计算。

2.2 优化算法与工具

在系统建模过程中,通常需要优化模型参数以使模型与实际系统更好地匹配。Matlab 提供了各种优化算法和工具,如遗传算法、模拟退火算法和最小二乘法等,可以帮助我们自动化地调整参数并优化模型。

三相四线制的APF原理及MATLAB仿真

三相四线制的APF原理及MATLAB仿真

三相四线制的APF原理及MATLAB仿真

说明:APF是可以补偿无功的,把q轴电流置零就好了

APF仿真模型分为四部分:APF主电路部分、检测算法部分、电流控制部分、非线性不对称负荷部分。

1、APF主电路

这部分包括直流侧支撑电容、三相桥式电路、交流侧滤波电感、第四桥臂。直流侧支撑电容起到支撑直流电压的作用,直流电压的建立与稳定是APF能够正常工作的基础,直流电压的选择应大于交流侧线电压的幅值;三相桥式电路实现四象限变换的功能,在APF中的具体功能是输出与谐波电流幅值相同、相位相反的电流;交流侧滤波电感起到滤波作用,与三相桥式电路共同工作,使输出电流能够跟踪指令值;第四桥臂是三相四线制APF区别三相三线制APF的部分,用以补偿不对称电流。

2、检测算法部分

仿真模型使用的检测算法是基于瞬时无功理论的dq检测算法,原理是:将负荷电流变换到dq坐标系下并作低通滤波,这样就可以得到负荷电流中基波分量在dq坐标系下的电流分量,将两者再变换到abc坐标系下,得到的是负荷电流中的基波分量,将该基波分量与负荷电流本身相减,得到的是与谐波电流幅值相同、相位相反的电流指令值。通过电流内环(后面将提到)控制APF的输出电流跟踪指令值,就可以达到谐波补偿的目的。

这部分还包括用以控制直流电压的直流电压外环。对直流侧电容电压的控制方法是在电流控制环的基础上再加一个直流电压控制环,具体为:给定直流侧电容电压的给定电压,与电容电压的实际值作差,该误差经过PI调节器后叠加到电流内环上。这种方法实际上是有明确物理意义的,因为直流侧电容电压与期望值之间的差值,可以看作是直流侧电容与交流侧所期望的能量流动的表征:当直流侧电压过高,需要电容吸收的能量减小或释放更多能量;当直流侧电压过低,需要电容吸收的能量增多或释放的能量减少。对于基于瞬时无功理论的谐波检测来说,电压外环的控制信号需要叠加到谐波检测的有功通道中。

matalab 做建模的知识点

matalab 做建模的知识点

matalab 做建模的知识点

MATLAB 做建模

什么是 MATLAB?

MATLAB 是一种高级的计算机语言和环境,主要用于数值计算、数据分析和可视化。它提供了强大的工具和函数库,使得科学研究、工

程设计和数据分析变得更加简单和高效。

建模在 MATLAB 中的应用

在 MATLAB 中,建模是指使用数学模型和计算方法来描述和解决

实际问题的过程。建模可以应用于各个领域,如工程、物理、生物、

金融等,用于预测、优化、控制和分析。

建模的基本步骤

1.问题分析:明确建模的目标和问题,确定需要研究的系统或过程。

2.模型假设:根据问题的特点和约束,提出合理的模型假设,并确

定所需的输入和输出变量。

3.建立数学模型:将问题转化为数学方程或算法,描述系统的行为

和相互关系。

4.数据采集:收集与问题相关的实验数据或实际观测数据。

5.参数估计:根据采集到的数据,估计模型中未知的参数值。

6.模型验证:使用采集到的数据和现有理论知识,验证模型的准确

性和可靠性。

7.模型求解:使用 MATLAB 的计算工具和方法,求解模型并获得结

果。

8.模型分析:根据模型求解结果,对系统的性能和特性进行分析和

评估。

9.模型优化:根据分析结果和问题要求,对模型进行调整和改进,

以提高解决效果。

常用的 MATLAB 函数和工具箱

1.数值计算函数:MATLAB 提供了丰富的数值计算函数,如求解方

程、优化算法、插值和拟合方法等。

2.统计分析工具箱:该工具箱用于进行数据分析和统计建模,包括

假设检验、回归分析、方差分析等。

3.控制系统工具箱:该工具箱用于分析和设计控制系统,包括传递

利用Matlab进行复杂系统建模与仿真的技巧与方法

利用Matlab进行复杂系统建模与仿真的技巧与方法

利用Matlab进行复杂系统建模与仿真的技巧

与方法

随着科技的发展和应用领域的扩展,越来越多的复杂系统需要进行建模与仿真。Matlab作为一种功能强大的科学计算软件,被广泛应用于各个领域。本文将重点

介绍利用Matlab进行复杂系统建模与仿真的技巧与方法,帮助读者更好地掌握这

一工具。

一、系统建模的基本原理与架构

在开始讨论具体的技巧与方法之前,我们先来了解一下系统建模的基本原理与

架构。系统建模是指将一个复杂的系统抽象为数学模型,以便进行仿真和分析。在进行系统建模时,需要明确系统的输入、输出和内部结构,以及系统中不同组件之间的相互关系。基于这些信息,可以选择合适的数学工具和方法进行建模。

在Matlab中进行系统建模时,一般采用基于方程的方法。即根据系统的物理

特性和数学模型,列出系统的状态方程、输入方程和输出方程。状态方程描述系统的状态随时间的变化规律,输入方程描述系统的输入与时间的关系,输出方程描述系统的输出与时间的关系。通过求解这些方程,可以得到系统的动态特性及其响应。

系统建模的架构可以分为层次化和模块化两种方式。层次化架构将系统分为多

个层次,每个层次由具有一定功能的子系统组成。模块化架构将系统分为多个模块,每个模块由不同的组件或子系统组成。选择哪种架构取决于系统的复杂性和功能需求。

二、系统建模的准备工作

在进行系统建模前,需要进行一些准备工作。首先,需要对系统进行全面的了解,明确系统的边界、输入和输出,以及系统内部的各个组件之间的关系。了解这些信息有助于确定系统建模的范围和目标,并帮助选择合适的模型和方法。

基于MATLAB的建模与仿真

基于MATLAB的建模与仿真
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第3章 基 于 MATLAB的建模与仿真
(3) 丰富的专用模块库 作为SIMULINK建模系统的补充, MathWorks公司还开发 了专用功能块程序包,如Power System Blockset、DSP Blocks 和Communication Blockset等。通过使用这些程序包,用户可 迅速地对系统进行建模、仿真与分析。 更重要的是用户还可以 对系统模型进行代码生成, 并将生成的代码下载到不同的目标 机上。 可以说,MathWorks为用户从算法设计、建模仿真,一 直到系统实现提供了完整的解决方案。 而且,为了方便用户系 统的实施,MathWorks公司还开发了实施软件包,如TI和 Motorola开发工具包,以方便用户进行目标系统的开发。
16
第3章 基 于 MATLAB的建模与仿真
3.2.2 命令式文件 由于命令式文件的运行相当于在命令窗口(Command
Window)中逐行输入并运行指令,所以用户在编制此类文件时 只需要把所要执行的命令按行编辑到指定的文件中,且变量不 需要预先定义,也不存在文件名对应问题。
17
第3章 基 于 MATLAB的建模与仿真
14
第3章 基 于 MATLAB的建模与仿真
MATLAB实质上是一种解释型语言,用户可以把所要实现 的指令编制成文件,再一起送入MATLAB系统中去解释执行,这 就是M文件。M文件其实是一个命令集的纯文本文件(ASCII文 件),所以其语法简单、可移植性强、调试方便。用户可以应 用任何文本编辑器或字处理软件对其进行编写和修改,而且可 以将某个功能函数在命令窗口中调试成功后再加到M文件之中 。对于个人用户来说,还可以利用M文件建造和扩充属于自己 的“库”。另外,由于商用的MATLAB软件是用C语言编写 而 成的,因此M文件的语法与C语言十分相似。对于广大的C语言 爱好者来说,M文件的编写是相当容易的。

使用Matlab进行系统建模与仿真

使用Matlab进行系统建模与仿真

使用Matlab进行系统建模与仿真引言

在科学研究和工程实践中,系统建模和仿真是重要的工具和方法。系统建模是指通过建立系统的数学模型来描述系统的运行规律和行为特性。而仿真则是在计算机上利用建立好的模型来进行系统的动态模拟和实验,以帮助我们理解系统,并做出合理的决策。本文将介绍如何使用Matlab进行系统建模与仿真,并探讨其在不同领域中的应用。

一、系统建模的基础知识

1.1 系统建模的定义与目的

系统建模是通过数学模型来描述系统的行为和性能的过程。其主要目的是通过建立模型来分析系统的特点、理解系统的运行规律,并为系统的控制、优化等问题提供理论依据。

1.2 常用的系统建模方法

系统建模的方法有很多种,常见的方法包括:

- 物理模型法:根据系统在物理层面的原理和规律,建立物理模型进行描述。

- 控制论模型法:利用控制论的基本概念和方法,建立系统的数学模型。

- 统计模型法:根据系统的统计特性,建立统计模型进行描述。

二、Matlab在系统建模中的应用

2.1 Matlab的基本功能和特点

Matlab是一个功能强大的数值计算和科学编程平台。它集成了丰富的数学和工

程计算工具包,具有直观的用户界面和高效的计算能力。在系统建模和仿真中,Matlab具有以下几个优点:

- 可视化建模:Matlab提供了直观的图形界面和丰富的绘图函数,使得系统建

模和仿真的过程更加直观和方便。

- 强大的计算能力:Matlab拥有高效的数值计算库和优化算法,能够处理复杂

的数学模型和计算问题。

- 工具箱支持:Matlab提供了各种工程和科学计算工具箱,包括信号处理、控

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电力电子系统建模与仿真

学院:电气工程学院

年级:2012级

学号:12031236

姓名:周琪俊

指导老师:舒泽亮

二极管钳位多电平APF电压平衡SPWM仿真报告

1 有源电力滤波器的发展及现状

有源电力滤波器的发展最早可以追溯到20 世纪60 年代末,1969 年B.M.Bird 和J.F.Marsh发表的论文中,描述了通过向电网注入三次谐波电流来减少电源电流中的谐波成分,从而改善电源电流波形的新方法,这种方法是APF 基本思想的萌芽。1971年日本的H.Sasaki 和T.Machida 首先提出APF 的原始模型。1976 年美国西屋电气公司的L.Gyugyi 等提出了用PWM 变流器构成的APF 并确立了APF 的概念。这些以PWM 变流器构成的APF 已成为当今APF 的基本结构。但在70 年代由于缺少大功率的快速器件,因此对APF 的研究几乎没有超出实验室的范围。80 年代以来,随着新型电力半导体器件的出现,脉宽调制的发展,以及H.Akagi 的基于瞬时无功功率理论的谐波电流瞬时检测方法的提出,APF有了迅速发展。

现在日本、美国、德国等工业发达国家APF已得到了高度重视和日益广泛的应用。由于理论研究起步较早,目前国外有源电力滤波器的研究已步入工业化应用阶段。随着容量的逐步提高,其应用范围也从补偿用户自身的谐波向改善整个电网供电质量的方向发展。有源电力滤波器的工业化应用对理论研究起了非常大的推动作用,新的理论研究成果不断出现。1976 年美国西屋公司的L.Gyugyi 率先研制出800kV A的有源电力滤波器。在此以后的几十年里,有源电力滤波器的实践应用得到快速发展。在一些国家,已经投入工业应用的有源电力滤波器容量已增加到50MV A。目前大部分国际知名的电气公司如西屋电气、三菱电机、西门子和梅兰日兰等都有相关的部门都已有相关的产品。

我国在有源电力滤波器的研究方面起步较晚,直到20 世纪80 年代末才有论文发表。90 年代以来一些高等院校和科研机构开始进行有源电力滤波器的研究。1991 年12 月由华北电科院、北京供电局和冶金部自动化研究所研制的国内第一台400V/50kV A 的有源电力滤波器在北京某中心变电站投运,2001 年华北电科院又将有源电力滤波器的容量提高到了10kV/480kV A。由中南大学和湖南大学研制的容量为500kV A 并联混合型有源电力滤波器已在湖南娄底早元220kV 变电站挂网运行。在近几年国内的有源电力滤波器产品已有很多应用,本文研制的两种APF都已应用于工业现场。

2 二极管箝位式多电平逆变器

自从日本学者南波江章于1980 年提出三电平中性点箝位逆变器以来,多电平逆变器的拓扑结构就受到人们的普遍关注,很多学者相继提出了一些实际应用

性强的多电平电路结构,主要有箝位式、级联式、层叠式等多电平逆变器,其中箝位式又包含二极管箝位式、飞跨电容箝位式和混合箝位式等结构,本文研究的对象为二极管箝位式多电平逆变器。二极管箝位式多电平逆变器的显著特点是采用二极管对相应的开关管进行箝位,利用不同的开关状态组合得到不同的输出电压电平数。假定输出电压的电平数为m,相位数为n,则直流支撑电容的个数为m-1,开关管个数为 2 n (m-1),箝位二极管的个数为 2 n (m-2)。以三相五电平为例,直流分压电容的个数为4,开关管的个数为24,箝位二极管的个数为18 个。三相二极管箝位式五电平逆变器的主电路如图1-1 所示。

图1-1 三相二极管箝位式五电平逆变器主电路

对于多电平变换器来说,若其电平数为M,则它的直流侧需要(M-1)个分压电容,输出相电压的电平数为M,输出的线电压电平数为(2M-1)。二极管箝位位式三相五电平逆变器结构如图1-1所示。

图1-1中E为直流侧电源,C1,C2,C3,C4为个直流侧箝位电容,把直流侧电压分为五个部分。图中S41、S42…S47、S48共8个IGBT串联组成一个桥臂,S51、S52…S57、S58这8个IGBT组成一个桥臂,S61、S62…S67、S68组成一个桥臂,这三个桥臂的中点引出变换器交流侧的三相电压。

从图中可以看出三相五电平变换器电路的每一个桥臂有8个IGBT组成,这8个IGBT又可以分为4对对管,例如第一个桥臂中S41和S45,S42和S46,

S43和S47,S44和S48。每一个对管中的两个IGBT不能同时导通,否则会造成短路,正常工作时对管的开关状态互补。下面以第一个桥臂为例研究变换器多电平输出时各个开关的状态。

以表1-1为例,每一个桥臂输出分为V0,V1,V2,V3,V4时,对应的8个IGBT开关状态。表中“1”表示导通状态,“0”表示关断状态。

表1-1 输出电平电压和开关管的状态

开关状

SV1 SV2 SV3 SV4 SV5 SV6 SV7 SV8 态

V0 0 0 0 0 1 1 1 1 V1 0 0 0 1 1 1 1 0 V2 0 0 1 1 1 1 0 0 V3 0 1 1 1 1 0 0 0 V4 1 1 1 1 0 0 0 0

3 多电平变换器的PWM控制方法

多电平变换器脉宽控制技术(Pulse width Modulation,PWM)是用一种以正弦波参考波作为调制波,以N倍于调制波频率的三角波为载波,由于三角波的上下限是线性变化的,所以通过调制波与载波进行比较,调制波大于载波的部分可以得到一组幅值相等,宽度正比于调制波的矩形序列脉冲,用开关量取代模拟量,通过开关管的通断,把直流电能变换成交流电能。我们通常把这种控制技术称为PWM控制技术。

多电平变换器的PWM控制方法主要分为三个大类:载波调制PWM控制法,空间电压相量调制(SVPWM),消除特定谐波PWM控制法。载波调制法又分为载波移相、开关频率优化、阶梯波EPWM、载波层叠法和分段载波层叠法等五种。不同的电路结构和要求,就需要不同的PWM控制法。空间相量控制法不适合于五电平以上的多电平逆变器,以为此时电路会非常复杂。二极管箝位式电路多采用载波层叠法和开关频率优化法,下面我们以载波层叠法来完成二极管箝位式的PWM控制。

对M电平变换器来说,利用(M-1)个频率相同,幅值相等的三角波与一个正弦波进行比较,(M-1)个三角波对称分布在参考量的正负两侧根据正弦调制波与各个三角波的比较结果输出不同的电平,并决定相应的开关管的开关状态。以五电平为例,就需要4个频率、幅值相同的三角载波和一个正弦波进行比较,4个三角波的总幅值要大于等于正弦波的幅值,否则载波层叠PWM法就没有意义。

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