MATLAB在电力电子系统中的应用_贺凡波 (1)
Matlab仿真技术在电力电子课程教学中的应用
Matlab仿真技术在电力电子课程教学中的应用【摘要】本文主要介绍了Matlab仿真技术在电力电子课程教学中的应用。
引言部分包括研究背景、研究意义和研究目的。
正文部分分别从Matlab仿真技术的基本概念、在电力电子课程中的应用介绍、具体应用案例、优势和挑战以及未来发展进行详细阐述。
结论部分强调了Matlab仿真技术在电力电子课程教学中的重要性,并展望了未来研究方向。
通过本文的阐述,读者可以了解Matlab仿真技术在电力电子课程教学中的实际运用,以及其在未来的发展趋势和挑战,为相关研究和教学提供参考和指导。
【关键词】Matlab仿真技术、电力电子、课程教学、应用案例、优势、挑战、未来发展、重要性、研究方向、总结、引言、正文、结论。
1. 引言1.1 研究背景电力电子技术是现代电气工程领域中的重要分支之一,广泛应用于电力系统、电力驱动、新能源等领域。
随着电力电子设备的发展和应用越来越广泛,对电力电子技术的研究和教育也提出了更高的要求。
在电力电子课程的教学过程中,如何进行有效的实践和仿真已成为当前教育领域中的热点问题。
通过深入研究Matlab仿真技术在电力电子课程中的应用,可以推动电力电子课程的教学模式改革,提高教学质量和学生的实践能力。
对电力电子领域的研究与创新也将受益于Matlab仿真技术的应用。
本研究将重点探讨Matlab仿真技术在电力电子课程教学中的应用,为推动电力电子学科的教育和研究提供新的思路和方法。
1.2 研究意义电力电子作为现代电力系统中非常重要的一部分,其在能源转换、逆变器设计、节能控制等方面发挥着至关重要的作用。
而在电力电子课程的教学中,为了更好地理解和掌握相关知识,学生通常需要进行大量的实验和仿真。
而传统实验受制于设备成本高昂、操作复杂等问题,因此Matlab仿真技术的应用变得尤为重要。
研究Matlab仿真技术在电力电子课程教学中的应用具有重要的意义。
不仅可以提升学生的实验能力和创新意识,还可以加强学生对电力电子知识的理解和掌握,为其未来的职业发展奠定坚实的基础。
Matlab软件在电气工程中的应用
Matlab软件在电气工程中的应用Matlab软件,在电力工程的应用实践过程中,是一种功能性强、操作简便、效率比较高仿真软件。
目前已经成为相关专业领域内,使用最广泛、影响最大的软件。
它可以将很多复杂而繁琐的数值计算工作,用最短的时间、最高的效率计算出来,大大降低人力计算所花费的时间.一、Matlab软件简介Matlab软件综合了符号计算、矩阵计算、数值计算、图形处理等很多功能,里面涵盖了很多常用的数字分析和函数计算公式,因而可以建立起完整而系统的学习模型.它可以将很多繁重的人工计算工作,在很短的时间内通过计算机的软件操作工序完成,极大地提高了实际的编程效率和正常编程所需要的时间,在解决实际的工程中所遇到的问题起到了很好的果效,而且Matlab软件特别善于解决一些数学或者工程方面的问题。
Matlab 6。
5、Matlab 7.0是两款目前应用过程中比较广泛的软件版本,而且随着时代的发展与计算机信息技术的加强,加之科学水平的不断进步与提高,Matlab软件的版本也在不断地提高,软件的计算功能也在不断地更新和加强。
在科学研究领域与某些技术分析领域的计算工作,基本上大部分都可以由该软件来解决和完成。
Matlab软件中有很多不同类型的子程序系统,为实际的程序运算预编了很多的常用的函数,并且每一个使用该软件的用户可以根据自身的个人喜好与函数了解的程度,合理选用不同的函数,并且所有的使用函数都可以直接从软件的库函数中直接调取出来.此外,Matlab软件还具有十分强大的图形的绘制功能,同样在软件内部已经预先安设了很多的不同的图形绘制软件,可以满足用户方方面面的图形绘制要求。
在电气工程系统的应用过程中,该软件能够迅速建立用户个人的电力系统的数字模型,通过这个模型,用户可以直接按照的软件中的操作界面所显示的图形,准确地分析电气工程中电路的电压情况,分析电流的波形变化情况。
图1为Matlab软件的操作界面: 图1 Matlab软件的操作界面二、Matlab软件在电气工程中的应用电气工程图在电气工程的施工过程中占据了重要的地位,只有科学精准的工程图的使用,才能更好地指导实际的电气施工,提高电气工程的施工质量。
MATLAB软件在电力电子技术实践中的应用
文献标识码 : A
文章编号 : 1 0 0 6 — 4 3 1 l ( 2 0 1 4 ) 2 8 — 0 2 3 9 — 0 2
依 次编号为 T 1 、 T 3 、 T 5 )和 一组 共阳极接法的三相半 波相 1 电力电子技 术 共 阳极组 的晶闸管依 次编号为 T 4 、 T 6 、 1 ’ 2 ) 串 电力电子技 术是 气工程及 自动化专业 必修 的基础 , 控整 流 电路( 把交流 电源一个周期的六 其 重点突 出相控 整流 电路、 直流 变换 电路、 无 源逆 变 电路 联起来 组成 的。为了方便 分析 , 和交流 变换 电路在 内的常用 电力 电子 电路 的工作 原理 、 参 个 自然换流 点划分为六段 , 共阴极组 的 自然换流 点( o r = 0 。 ) 数计 算方法和 应用范 围。 由于在 实践 教学 中设备长 期使 在 ( ^ ) t 1 、 o ) t 3 、 ( | ) t 5时刻 , 分别触 发 T 1 、 T 3 、 T 5晶 闸管 , 同理 可 用, 导致器件 老化 , 在通 电情况下存在一定 的危 险 , 以及 由 知共阳极组 的 自然换流 点( 0 【 = 0 。 ) 在o o t 2 、 c o t 4 、 t o t 6时刻 , 分 2 、 T 4 、 T 6晶闸管。 晶 闸管的导通顺序为 T 1 — 于学生 的错误操作和 外界不定 因素 , 所得到 的测量 结果与 别触 发 T 理论数据差距较 大 , 无法正确分析。 针对这一情况 , 在实践 教 学 中引入 M A T L A B仿真 技术来 解 决 以上 问题 , 使学 生 能够更好 更快地 掌握这一技术的应用。 2 M A T L A B和 S I MU L I NK简 介 MA T L A B是 Ma t r i x L a b o r a t o r y ( 矩 阵实验 室 ) 的缩 写 , 这 是一种 以矩 阵为基础 的交互 式程序 计算语 言。早 期的 MA T L A B主要用于解决科学和工程 的复 杂数学计 算问题。 由于 它使 用方便 、 输 入便 捷、 运算高效、 适应科技人 员的思 维 方式 , 并且 有绘 图功能 , 有用户 自行扩展 的空间 , 因此特 别 受到用 户的欢 迎 ,使 它成 为在科技界广 为使 用的软 件 , 也是 国内外高校 教学和 科学研究 的常用软件。 S i m u l i n k是 MA T L A B最重要 的组件 之一 , 它提供 了一 个动态 系统 建模 、 仿真和 综合分析的集成环境。在该环境 中, 无需大量 书写程序 , 而只需 要通过简 单直 观 的鼠标 操 作, 就可构造 出复 杂的系统。S i m u l i n k 具 有适应面广、 结构 和流程 清晰及 仿真精细 、 贴 近 实际、 效率 高、 灵 活等优 点 , 并基于 以上优点 , S i mu l i n k已被 广泛应用于控 制理论 和数 字信号处理 的复 杂仿真和 设计 中。 同时有大量 的第三方软 件和硬件 可应 用于或被 要求应用于 S i m u l i n k 。S i m u l i n k是 用于动 态 系统和嵌 入式 系统 的多领 域仿 真和基 于模 型的 设计工具。 对各种时 变系统 , 包括通讯 、 控制、 信 号处理 、 视 频 处理和 图像处理 系统 , S i m u l i n k提供 了交互 式 图形 化环 境和可定制模块库来对其进行 设计 、 仿 真、 执行和测试。 3 三相桥式全控整流 电路设 计和仿真 3 . 1建立仿真模 型 三相全控桥式 整流 电路是 由~组 共阴极接法 的三相 半波 相控 整流 电路( 共阴极组 的晶闸管 T 3 —T 4 一T 5 —T 6 ,每个时刻 分别有一个共 阴极晶 闸管和 个共阳极 晶闸管导通 , 输 出 电压 为线 电压 。三 相桥 式相 控 整流 电路阻感 性负载 接续流 二极 管 o r = 9 0 。 时的情 况如
Matlab仿真技术在电力电子课程教学中的应用共4页word资料
Matlab仿真技术在电力电子课程教学中的应用0 引言电力电子技术课程是电气类专业的重要核心课程,是学生掌握电能变换及控制、控制系统功率驱动及其控制技术的基础,是信息控制与功率电气之间的接口技术。
该课堂的具有较强的理论性和广泛的工程应用性,主要?热莅?含电力电子器件、电力电子电路(AC/DC、DC/AC、DC/DC和AC/AC)以及控制技术。
由于电力电子技术属于电力、电子和控制理论的交叉学科,其涉及知识面广,理论抽象,学习难度较大。
传统的授课方式主要采用板书和PPT,由于电力电子电路的强非线性,类似于线性电路理论中的严格数学分析十分困难,需要根据具体电路拓扑结构和控制方式,绘制大量的电压和电流波形,通过电路波形,介绍电路的工作原理,并进行有关参数的计算。
由于电路的工作过程与控制方式和电路参数相关,当控制参数或电路参数改变,电路的有关电压和电流波形将发生变化,分析具有很大的灵活性,而手工绘制的波形图缺乏动态性,使学生难以充分理解电路的完整工作过程,教学效果欠佳。
基于Matlab的计算机仿真技术已普遍运用于电力电子系统的研究和设计过程中,通过matlab搭建电力电子电路进行仿真运行,可以方便的模拟各种情况下电路的工作过程。
将基于matlab的电力电子仿真技术融入电力电子课程的教学中,有助于克服传统教学的局限性,提高学生的学习兴趣,提升教学质量。
1 MATLAB仿真软件简介Matlab是美国MathWorks公司研制的商用数学软件,可用于算法设计、数据可视化、数据分析以及数值计算。
该软件将各功能子程序模块化,拥有完善的部件模型,用户只需要简单的操作就可以完成仿真模型的构建。
Matlab还提供了附加组件Simulink,其中的SimPowerSystems为电力电子系统的仿真提供了很大的方便。
SimPowerSystems模型库包含电源模块、测量模块、控制模块、电机模块、驱动模块、元器件模块、电力电子模块等,利用这些模块和Simulink基本库可以非常方便的搭建仿真模型进行系统仿真。
Matlab仿真技术在电力电子技术教学中的应用
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科技信息
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
博 士 ・ 家论 坛 专
Ma lb仿寅技术在 电力电子技术教学 巾硇殛 用 t a
梧 州学院 电子 信 息工程 系 张海顺 韦 1 宁
[ 摘 要] 根据 电力电子技术课程特点和教 学现状, 出了一种基 于 Maa 提 tb软件的 S u n l i l k和 P w r y e 工具箱来设计 电力 电子 m i o e Ss m t 电路 的建模仿真教 学, 并绘 出了仿真 实例。实践证 明, 用电力 系统工具 箱作仿真教学, 利 能有效提 高教 学质量 。 [ 关键词 ] TL B SMULNK 建模仿真 整流电路 MA A I I
Ppc 、rtlMa a 、o ep i 、 uhr a siePo 、 t b Pw ron A tow r e l t e和 V B等 。 笔 者 借 助 M t a—
lbSm l k仿真软件对电力电子技术中一些较难理解 的电路和原理进 a/iui n 行了建模 , 通过仿真模 型向学 生介绍 电路 的工作原理 , 并通过仿真波形 对 控 制 原理 进 行 说 明 , 学效 果 很 好 。 教 在实际教学 中, 可以结合 学校的实际情况 , 采取一些灵活有效 的教 学方法和措施 。 我们在讲授 “ 电力 电子技术” 课程时 , 针对一些 教学内容 与现有教学条件不 相符 , 采取 了一些革新做法 , 总结一下写成 此文 , 供 大家参考。 1M T A 、 A L B/SMU I K的功能及特点 I LN M tb ( txL brtr, 阵 实验室 ) al Ma a oa y 矩 a i r o 是美 国 Mah ok 司于 tw rs公 1 8 年推 出的高性能数学分析与计算软件 。历经 多年开发 , 已发展 92 现 到 Maa 7 tb. l 0以上的版本 。它包 括许多功能各 异的工具箱 软件 ,其 中 Sm l k iui 是一个用来对动态系统进行建模 、 n 仿真 和分析 的重要工具箱 , 它支持线性 和非线性 系统 。Smuik提供 了丰富 的模 型库 供构建完整 i l n 的系统使用 , 它具有模块化 、 可重载 、 可封装 、 向结构图编程及可视化 面 等特点 ,可以大大提 高仿真 的效率 和可靠性 ,更为可贵 的是它的开放 性, 用户可 以根据 自己的需要开发 自己的模型 , 并通过封装后添加到模 型库 中,以后就如同调用 S u n 身提供 的模型库一样直接调用即 i l k自 m i
MATLAB仿真在电力电子实践教学中的应用-6页文档资料
MATLAB仿真在电力电子实践教学中的应用在高校电气专业的课程中,“电力电子技术”是一门理论性和实践性都很强的重要课程,既涵盖电路、电子、控制理论、电机学、电力系统等多学科课程交叉内容,又有整流、逆变、斩波、调压调频等独特多样的理论,课程涉及内容纷繁多样。
与其他课程相比较而言,这门课程的突出特点之一是采用了多种电路来分析不同波形。
如果采用计算机模拟电力电子电路,既能省去诸多实际困难,便于搭建复杂电路,又能使学生抓住电路本质特点,给学生带来深刻的实践体验,因此对教和学这两方面都十分方便。
电力电子技术的计算机仿真软件有多种,比如MATLAB、PSPICE、SABER 和PSCAD等,都是功能强大、操作方便的科学与工程计算软件。
但各有特点,其中MATLAB适合于较为复杂的控制系统建模,在国内外电力电子教学中已得到广泛应用。
MATLAB中具有以Simulink为运行环境的电力系统工具箱(Simpower System Blockset),包含了电路、电力电子、电机等电气工程学科中常用的元件模型库,以及强大的分析功能。
现代电力电子技术以MOSFET、IGBT为主要器件,以脉冲宽度调制(PWM)的斩控方式展开的,其中DC/DC变换是基本的变换方式,也是实践中最为普遍的应用方式之一。
从系统的角度学好这种变换形式将为全面掌握现代电力电子技术奠定良好的基础。
随着开关电源的应用,以及光伏、燃料电池等新能源发电、智能电网的迅速发展,通过建立一套直流稳压闭环控制的电力电子变换系统,结合MATLAB特点进行讲解,有利于提高学生兴趣和掌握这门课程基础。
下面以此为教学应用案例加以阐述。
一、直流斩波器及闭环控制系统1.总体设计方案在以光伏、风力和燃料电池等新能源发电过程中,由于受到环境因素的影响,输出的直流电压将在一定范围内波动,并且电压较低,这样就需要先将不稳定的低压直流电转换为稳定的较高电压直流电,再通过逆变环节供给交流负载。
matlab在电力电子技术中的应用
MATLAB在电力电子技术中的应用摘要20世纪60年代发展起来的电力电子技术,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。
电力电子技术和电力拖动控制系统组合了电子电路电机拖动自动控制理论微机原理和应用等多学科知识,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MATLAB in power electronics applicationAbstractIn the 1960s developed the power electronics. enabled the electrical energy to be possible to exchange and to control, has produced the modern each kind of highly effective energy conservation new power source and the alternating and direct speeder, was the industrial production, the transportation, the building work household automation has provided the modernized high technology and new technology, raised the production efficiency and people's quality of life, caused the human society to produce the life to have the immense changes.The power electronics and the electric drive control system combined the electronic circuit electrical machinery dragging automatic control theory microcomputer principle and the application and so on multi-disciplinary knowledge, as a result of power electronics device own non-relatedness, for the power electronics circuit and system's analysis certain complexity and the difficulty, generally the commonly used waveform analysis and the partition linearization processing method studied the power electronics circuit. The modern computer simulation technology has provided the brand-new method for the power electronics circuit and system's analysis, may cause the complex power electronics circuit system's analysis and the design becomes is easier and is effective.The MA TLAB is Corporation promotes by American Math Works uses in the numerical calculus and the graphic processing science computation software s ystem is honored as “on the giant shoulder's tool” the MA TLAB early time mainly to use in control system's simulation,passed through expands unceasingly already became contains the correspondence electrical engineering optimization control and so on many domains the science computation software, might use in the power electronics circuit and the electric drive control system's simulation.This topic carries on the power electronics electron variable current electric circuit's simulation in the MATLAB foundation, studies and compares each kind of power electronics electron variable current electric circuit using the modern emulation technique.Key words: matlab,power electronics, simulation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)1.1.1 MATLAB软件是什么 (6)1.1.2 MATLAB软件的特点和基本操作窗口 (7)1.1.3 MATLAB软件的基本操作方法 (10)1.2电力电子技术 (12)1.3 MA TLAB和电力电子技术 (13)1.4本文完成的主要内容 (14)2 MA TLAB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)2.5 MA TLAB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)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 (7)1.1关于MATLAB软件 (7)1.1.1 MATLAB软件是什么 (7)1.1.2 MATLAB软件的特点和基本操作窗口 (8)1.1.3 MATLAB软件的基本操作方法 (11)1.2电力电子技术 (13)1.3MATLAB和电力电子技术 (14)1.4 本文完成的主要内容 (15)2 MA TLAB软件在电路中的应用 (16)2.1基本电气元件 (16)2.1.1基本电气元件简介 (16)2.1.2如何调用基本电器元件功能模块 (18)2.2如何简化电路的仿真模型 (20)2.3基本电路设计方法 (20)2.3.1电源功能模块 (20)2.3.2典型电路设计方法 (21)2.4常用电路设计法 (22)2.4.1ELEMENTS模块库 (22)2.4.2POWER ELECTRONICS模块库 (23)2.5 MA TLAB中电路的数学描述法 (23)3电力电子电路的仿真 (26)3.1实验的意义 (26)3.2 交流-直流变流器 (26)3.2.1 单相桥式全控整流电路仿真 (27)3.2.2 三相桥式全控整流电路仿真 (39)3.3三相交流调压器仿真 (54)结论 (73)致谢 (74)参考文献 (75)附录外文文献翻译 (76)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。
MATLAB在电力电子仿真中的应用
4 结束语
关频率很高,所以设置 PWM 脉冲的周期为
Ts = 5 ×10−5 s ,在 10 个 周 期 内 要 求 输 出 的 脉
MATLAB 提 供 的 电 力 电 子 器 件 库 ,为 进 行 电力电子仿真带来了很多方便,作者利用仿真
冲占空比为随机变化的,由此验证设计的 PWM 脉 冲 发 生 器 正 确 , 能 够 适 用 于 MATLAB 电 力 电 子 仿 真 。
收稿日期:2006-06-08 作 者 简 介 : 田 伟 ( 1982-), 男 , 青 岛 大 学 自 动 化 工 程 学 院 硕 士 研 究 生 , 研 究 方 向 :电 力 电 子 与 电 力 传 动 等 。
于海生(1963-),男 ,教授,博士 ,专业 方向:非线性 控制、电力电 子与电力传动 、计算机智能 控制等。
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船电技术 2006 年 第 5 期
少有二种独立的方法:一种是传统的编程方法, 即通过大量的代码来实现电力系统的建模、稳态 计 算 和 暂 态 分 析 等 等 ;但 由 于 M AT LAB提 供 了 用 户可以直接调用已有的高性能数值计算,如矩阵 求差、数值微、积分等等,较使用C或Fortran语言 开发其源程序却要简洁得多,可节省大量的内存 空间和开发时间。另一种是在Simulink平台上进 行仿真分析,按建模方法分为器件级仿真(又称为 物理建模)和系统级仿真(又称为数学建模)。其中 器件级仿真是利用MATLAB的PSB中固有元件模 型构建新元件的物理模型,该方法一般适用于探 讨元件的内部性能;系统仿真是利用 MATLAB/SIMULINK中 的 控 制 模 块 来 构 建 新 元 件 的 数 学 模 型 ,该 方 法 是 研 究 元 件 的 外 部 特 性 。在 MATLAB/SIMULINK平 台 上 , 借 助 于 鼠 标 点 击 和 拖放以及一些必要的参数设置即可实现对电力系 统的稳态和暂态分析,并可方便地研究各中先进 的控制方法对电力系统的控制效果。在实际应用 中,特别是对复杂电力系统的仿真分析,两种方法 通常交替融合使用。
MATLAB在电力系统仿真与优化中的应用
MATLAB在电力系统仿真与优化中的应用摘要:本文主要探讨了MATLAB在电力系统仿真与优化中的应用。
电力系统是一个复杂的工程系统,需要准确的建模和可靠的仿真来进行优化设计,以确保系统的稳定运行和高效运转。
MATLAB作为一种强大的数学建模和仿真工具,在电力系统领域有着广泛的应用。
本文通过简要介绍MATLAB的基本功能和特点,然后详细讨论了它在电力系统建模、仿真和优化中的应用。
最后,展望了未来MATLAB在电力系统领域可能的发展方向。
第一部分: MATLAB的基本功能和特点1.1 MATLAB的概述MATLAB是一种数学建模和仿真软件,最早于1970年由美国MathWorks公司推出。
它具有强大的数学计算和图形绘制功能,可以用于数值计算、符号计算、数据可视化等方面。
MATLAB的主要特点包括用户友好的界面、丰富的工具箱、庞大的用户社区等。
1.2 MATLAB在电力系统仿真中的优势MATLAB具有广泛的应用领域,电力系统仿真是其中之一。
相比于其他仿真工具,MATLAB在电力系统仿真中具有以下优势:(1) 灵活性和可扩展性: MATLAB提供了丰富的工具箱和开发包,使得用户可以根据具体需求自定义建模和仿真模块,具有较高的灵活性和可扩展性。
(2) 全面的数学和信号处理功能: 电力系统仿真需要进行复杂的数学计算和信号处理,MATLAB提供了丰富的数学和信号处理函数,方便用户进行各种复杂计算。
(3) 直观的图形绘制功能: MATLAB具有强大的图形绘制功能,可以直观地展示电力系统的仿真结果,帮助用户进行结果分析和决策。
(4) 丰富的仿真工具箱: MATLAB提供了许多专门用于电力系统仿真的工具箱,如Power System Toolbox、SimPowerSystems等,简化了复杂的电力系统建模和仿真过程。
第二部分: MATLAB在电力系统建模中的应用2.1 电力系统建模的重要性电力系统是由发电机、变压器、输电线路等组成的复杂系统,准确的建模是优化系统设计和运行的基础。
Matlab技术在电力系统保护中的应用指南
Matlab技术在电力系统保护中的应用指南一、引言电力系统是现代社会不可或缺的基础设施,而保护装置是确保电力系统运行安全可靠的关键组成部分。
随着科技的不断进步,传统的电力系统保护方式已经不能满足日益复杂的电力系统需求。
在这种情况下,Matlab技术作为一种功能强大的工具,被广泛应用于电力系统保护领域。
本文将介绍Matlab技术在电力系统保护中的应用指南,旨在帮助工程师们更好地利用Matlab技术提升电力系统保护的效率和可靠性。
二、Matlab技术在电力系统保护中的基本原理1. Matlab在数据处理和分析方面的优势Matlab具备高效、强大的数据处理和分析能力,可以快速处理电力系统的大量数据。
通过Matlab的函数和工具箱,可以进行数据预处理、数据清洗、异常值检测等操作,从而提高电力系统保护的准确性和可靠性。
此外,Matlab还可以进行数据可视化,通过绘制图表和图像,更直观地展示电力系统的数据特征,帮助工程师更好地理解和分析电力系统运行情况。
2. Matlab在故障诊断和分析方面的应用电力系统故障是保护装置设计中需要重点考虑的问题。
通过Matlab技术,可以对电力系统的故障进行模拟和分析,找出故障的原因和位置。
Matlab提供了丰富的数学和仿真工具,可以建立电力系统的数学模型,模拟故障情况,并通过数值计算和仿真分析,找出故障的根源。
除此之外,Matlab还支持基于机器学习的故障诊断方法,通过训练模型,实现对电力系统故障的自动诊断和智能化分析。
三、Matlab技术在电力系统保护中的具体应用1. 电力系统保护装置的算法设计和验证Matlab提供了完善的算法设计和验证工具,可以帮助工程师设计和验证各种电力系统保护装置的算法。
通过Matlab可以实现电力系统的建模和仿真,快速验证算法的准确性和可靠性。
此外,Matlab还支持多种优化算法,可以对保护装置的参数进行自动优化,提高保护装置的性能。
2. 电力系统保护装置的性能评估和优化保护装置的性能评估和优化是电力系统保护中的重要环节。
MATLAB在电力电子技术教学中的应用
MATLAB在电力电子技术教学中的应用作者:刘丽萱张萍钱步仁魏学良来源:《大学教育》2014年第12期[摘要]本文介绍了MATLAB在电力电子技术教学中的应用,并给出了三相电压型SPWM逆变电路仿真实例。
引入MATLAB仿真技术作为课堂教学的辅助手段,对电力电子电路进行交互式动态波形分析、谐波分析及电量计算,结果直观、形象,有助于学生理解抽象的理论知识,提高学生学习的兴趣和主动性,改善教学效果,提高教学质量。
[关键词]电力电子技术教学 MATLAB/SIMULINK SPWM逆变电路仿真[中图分类号]G642[文献标识码]A[文章编号]2095-3437(2014)12-0109-03电力电子技术课程主要研究各种电力半导体器件及其组成的各种变流装置的工作原理及应用,主要涉及整流、逆变、直流斩波、交-交变换等电能变换及PWM控制和软开关技术等内容。
在该课程的教学中,需要对相关电路进行波形分析及电量计算,不仅需要画出大量的电压、电流信号波形图,而且需要作相关电量的数学公式推导及谐波分析。
在传统教学中主要采用PPT动画及课堂板书等教学方式,存在着波形绘制工作量大、所画波形不规范、电路的工作过程及波形的动态变化表现不足、交互性差、理论分析及公式推导繁琐抽象等问题,使得授课课时紧张,课堂教学信息量不够大,授课方式单调枯燥,学生容易产生疲倦感,难于达到理想的教学效果。
在课堂教学中引入MATLAB计算机仿真技术作为传统课堂教学手段的补充,有助于克服传统课堂教学的缺点,提高学生的学习兴趣,提高教学质量。
本文以三相电压型SPWM逆变电路为例,介绍了MATLAB/SIMULINK在电力电子技术教学中的应用,建立了相应的仿真电路模型并给出了相关的仿真波形。
一、MATLAB/SIMULINK介绍MATLAB是由美国mathworks公司发布的商业数学软件,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功能集成在一个视窗环境中,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。
Matlab在电力电子中的应用
直流电机模块库
控制模块库:内有6脉冲发生器, PWM发生器,时钟等。
离散化的测量模块库:各种离散测 量模块。 离散化的控制模块库:离散PI,PID 控制器,离散PWM发生器和二阶 滤波器 测量模块库:有交流调速中的abc 到dqo的坐标变换等。
三相模块库:包括三相串联,并联 的RLC支路或负载,各种接法的 三相变压器等。
电力系统模型库
Electrical Source:电源模块库
包含电路和电力系统中使用的 交流、直流电源。
电力系统模型库
Elements:电器元件模块库
包含了各种常用的电器和电路元件 的模型,如开关、变压器、电阻、 电感、和电容等。其中电阻、电感 和电容是以串联或并联的组合形式 给出的。
电力系统模型库
电力系统模型库
Powergui:电力系统图形化用户接口
Powergui模块可以显示系统稳定状 态时的电流和电压及电路所有的状态 变量值,并可以进行FFT分析。
创建仿真文件
AC/DC晶闸管相控电路
AC/DC晶闸管相控电路
AC/DC晶闸管相控电路
AC/DC晶闸管相控电路
AC/DC晶闸管相控电路
AC/DC晶闸管相控电路
反电动势负载 仿真波形
R=30 欧姆 L=10 mH E=-40 V Up=50 V 控制角=60 度
参考资料
《电力电子和电力拖动控制系统的MATLAB仿真》 洪乃刚 机械工业出版社,2006
SIMULINK模块库
连续系统模块库 离散系统模块库
函数与表格模块库
数学运算模块库 非线性系统模型库 信号与系统模型库 仪器仪表模块库 信号源模块库 子系统模块库
MATLAB在电力电子技术中的应用
MATLAB在电力电子技术中的应用摘要20世纪60年代发展起来的电力电子技术,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。
电力电子技术和电力拖动控制系统组合了电子电路电机拖动自动控制理论微机原理和应用等多学科知识,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MATLAB in power electronicsapplicationAbstractIn the 1960s developed the power electronics. enabled the electrical energy to be possible to exchange and to control, has produced the modern each kind of highly effective energy conservation new power source and the alternating and direct speeder, was the industrial production, the transportation, the building work household automation has provided the modernized high technology and new technology, raised the production efficiency and people's quality of life, caused the human society to produce the life to have the immense changes.The power electronics and the electric drive control system combined the electronic circuit electrical machinery dragging automatic control theory microcomputer principle and the application and so on multi-disciplinary knowledge, as a result of power electronics device own non-relatedness, for the power electronics circuit and system's analysis certain complexity and the difficulty, generally the commonly used waveform analysis and the partition linearization processing method studied the power electronics circuit. The modern computer simulation technology has provided the brand-new method for the power electronics circuit and system's analysis, may cause the complex power electronics circuit system's analysis and the design becomes is easier and iseffective.The MATLAB is Corporation promotes by American Math Works uses in the numerical calculus and the graphic processing science computation software sy stem is honored as “on the giant shoulder's tool” the MATLAB early time mainly to use in control system's simulation, passed through expands unceasingly already became contains the correspondence electrical engineering optimization control and so on many domains the science computation software, might use in the power electronics circuit and the electric drive control system's simulation.This topic carries on the power electronics electron variable current electric circuit's simulation in the MATLAB foundation, studies and compares each kind of power electronics electron variable current electric circuit using the modern emulation technique.Key words: matlab,power electronics, simulation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)1.1.1 MATLAB软件是什么 (6)1.1.2 MATLAB软件的特点和基本操作窗口 (7)1.1.3 MATLAB软件的基本操作方法 (10)1.2电力电子技术 (12)1.3 MA TLAB和电力电子技术 (13)1.4本文完成的主要内容 (14)2 MA TLAB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)2.5 MA TLAB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)结论 (72)致谢 (73)参考文献 (74)附录外文文献翻译 (75)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。
MATLAB在电力电子技术中的应用MATLAB仿真论文
MATLAB在电力电子技术中的应用摘要20世纪60年代发展起来的电力电子技术,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。
电力电子技术和电力拖动控制系统组合了电子电路电机拖动自动控制理论微机原理和应用等多学科知识,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MATLAB in power electronics applicationAbstractIn the 1960s developed the power electronics. enabled the electrical energy to be possible to exchange and to control, has produced the modern each kind of highly effective energy conservation new power source and the alternating and direct speeder, was the industrial production, the transportation, the building work household automation has provided the modernized high technology and new technology, raised the production efficiency and people's quality of life, caused the human society to produce the life to have the immense changes.The power electronics and the electric drive control system combined the electronic circuit electrical machinery dragging automatic control theory microcomputer principle and the application and so on multi-disciplinary knowledge, as a result of power electronics device own non-relatedness, for the power electronics circuit and system's analysis certain complexity and the difficulty, generally the commonly used waveform analysis and the partition linearization processing method studied the power electronics circuit. The modern computer simulation technology has provided the brand-new method for the power electronics circuit and system's analysis, may cause the complex power electronics circuit system's analysis and the design becomes is easier and is effective.The MA TLAB is Corporation promotes by American Math Works uses in the numerical calculus and the graphic processing science computation software s ystem is honored as “on the giant shoulder's tool” the MA TLAB early time mainly to use in control system's simulation,passed through expands unceasingly already became contains the correspondence electrical engineering optimization control and so on many domains the science computation software, might use in the power electronics circuit and the electric drive control system's simulation.This topic carries on the power electronics electron variable current electric circuit's simulation in the MATLAB foundation, studies and compares each kind of power electronics electron variable current electric circuit using the modern emulation technique.Key words: matlab,power electronics, simulation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)1.1.1 MATLAB软件是什么 (6)1.1.2 MATLAB软件的特点和基本操作窗口 (7)1.1.3 MATLAB软件的基本操作方法 (10)1.2电力电子技术 (12)1.3 MA TLAB和电力电子技术 (13)1.4本文完成的主要内容 (14)2 MA TLAB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)2.5 MA TLAB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)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 (7)1.1关于MATLAB软件 (7)1.1.1 MATLAB软件是什么 (7)1.1.2 MATLAB软件的特点和基本操作窗口 (8)1.1.3 MATLAB软件的基本操作方法 (11)1.2电力电子技术 (13)1.3MATLAB和电力电子技术 (14)1.4 本文完成的主要内容 (15)2 MA TLAB软件在电路中的应用 (16)2.1基本电气元件 (16)2.1.1基本电气元件简介 (16)2.1.2如何调用基本电器元件功能模块 (18)2.2如何简化电路的仿真模型 (20)2.3基本电路设计方法 (20)2.3.1电源功能模块 (20)2.3.2典型电路设计方法 (21)2.4常用电路设计法 (22)2.4.1ELEMENTS模块库 (22)2.4.2POWER ELECTRONICS模块库 (23)2.5 MA TLAB中电路的数学描述法 (23)3电力电子电路的仿真 (26)3.1实验的意义 (26)3.2 交流-直流变流器 (26)3.2.1 单相桥式全控整流电路仿真 (27)3.2.2 三相桥式全控整流电路仿真 (39)结论 (55)致谢 (56)参考文献 (57)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。
matlab在电力电子技术中的应用
MATLAB在电力电子技术中的应用摘要20世纪60年代发展起来的电力电子技术,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。
电力电子技术和电力拖动控制系统组合了电子电路电机拖动自动控制理论微机原理和应用等多学科知识,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MATLAB in power electronics applicationAbstractIn the 1960s developed the power electronics. enabled the electrical energy to be possible to exchange and to control, has produced the modern each kind of highly effective energy conservation new power source and the alternating and direct speeder, was the industrial production, the transportation, the building work household automation has provided the modernized high technology and new technology, raised the production efficiency and people's quality of life, caused the human society to produce the life to have the immense changes.The power electronics and the electric drive control system combined the electronic circuit electrical machinery dragging automatic control theory microcomputer principle and the application and so on multi-disciplinary knowledge, as a result of power electronics device own non-relatedness, for the power electronics circuit and system's analysis certain complexity and the difficulty, generally the commonly used waveform analysis and the partition linearization processing method studied the power electronics circuit. The modern computer simulation technology has provided the brand-new method for the power electronics circuit and system's analysis, may cause the complex power electronics circuit system's analysis and the design becomes is easier and is effective.The MA TLAB is Corporation promotes by American Math Works uses in the numerical calculus and the graphic processing science computation software s ystem is honored as “on the giant shoulder's tool” the MA TLAB early time mainly to use in control system's simulation,passed through expands unceasingly already became contains the correspondence electrical engineering optimization control and so on many domains the science computation software, might use in the power electronics circuit and the electric drive control system's simulation.This topic carries on the power electronics electron variable current electric circuit's simulation in the MATLAB foundation, studies and compares each kind of power electronics electron variable current electric circuit using the modern emulation technique.Key words: matlab,power electronics, simulation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)1.1.1 MATLAB软件是什么 (6)1.1.2 MATLAB软件的特点和基本操作窗口 (7)1.1.3 MATLAB软件的基本操作方法 (10)1.2电力电子技术 (12)1.3 MA TLAB和电力电子技术 (13)1.4本文完成的主要内容 (14)2 MA TLAB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)2.5 MA TLAB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)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 (7)1.1关于MATLAB软件 (7)1.1.1 MATLAB软件是什么 (7)1.1.2 MATLAB软件的特点和基本操作窗口 (8)1.1.3 MATLAB软件的基本操作方法 (11)1.2电力电子技术 (13)1.3MATLAB和电力电子技术 (14)1.4 本文完成的主要内容 (15)2 MA TLAB软件在电路中的应用 (16)2.1基本电气元件 (16)2.1.1基本电气元件简介 (16)2.1.2如何调用基本电器元件功能模块 (18)2.2如何简化电路的仿真模型 (20)2.3基本电路设计方法 (20)2.3.1电源功能模块 (20)2.3.2典型电路设计方法 (21)2.4常用电路设计法 (22)2.4.1ELEMENTS模块库 (22)2.4.2POWER ELECTRONICS模块库 (23)2.5 MA TLAB中电路的数学描述法 (23)3电力电子电路的仿真 (26)3.1实验的意义 (26)3.2 交流-直流变流器 (26)3.2.1 单相桥式全控整流电路仿真 (27)3.2.2 三相桥式全控整流电路仿真 (39)3.3三相交流调压器仿真 (54)结论 (73)致谢 (74)参考文献 (75)附录外文文献翻译 (76)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。
MATLAB在电力电子中应用
目录绪论 (2)第一章 MATLAB简介 (3)1.1 MATLAB电力工具箱简介 (3)1.2 MATLAB集成环境 (3)1.3 SIMLINK 仿真基础 (4)第二章基于MATLAB的晶闸管单相交流调压电路仿真 (4)2.1 电压电流分析 (4)2.2 谐波分析 (6)第三章单相交流调压电路参数设置 (7)3.1 单相交流调压电路介绍 (7)3.2 单相交流调压电流电路仿真模型建立 (8)3.3 模型仿真参数设置 (8)第四章单相交流电路仿真 (12)4.1 当α=30°时模型的仿真 (12)4.2 当α=60°时模型的仿真 (14)4.3 当α=90°时模型的仿真 (16)4.4 当α=120°时模型的仿真 (17)4.5 当α=150°时模型的仿真 (19)4.6 仿真结果分析 (20)第五章 MATLAB在电力系统中应用学 (20)参考文献 (21)绪论摘要:MATLAB是由美国的Clever Moler博士于1980年开发的,初衷是为解决“线性代数”课程的矩阵运算问题。
后来又被MathWorks公司商业化,用于算法开发、数据分析及数值计算等,主要包括MATLAB和Simulink两部分。
MATLAB是Matrix Laboratory 的简称,发展迅速。
目前,MATLAB 已经成为国际上最流行的科学与工程计算的软件工具,现在的 MATLAB 已经不仅仅是一个“矩阵实验室”了,它已经成为了一种具有广泛应用前景的全新的计算机高级编程语言,有人称它为“第四代”计算机语言,它在国内外高校和研究部门正扮演着重要的角色。
MATLAB作为一种高效的科学及工程计算语言,它可以将计算过程、可视化以及编程等功能集于一体,为我们方便地服务。
迄今为止,MATLAB已经广泛应用在数学分析、计算、自动控制、系统仿真、数字信号处理、图像处理、数理统计、通信工程、金融系统和电力系统分析等领域,而且越来越受到使用者的喜爱,为我们的工作创造了很大的便利。
Matlab仿真在电力电子技术应用型人才培养中的应用
Matlab仿真在电力电子技术应用型人才培养中的应用随着电力电子技术的不断发展,对电力电子技术应用型人才的需求也越来越大。
而Matlab仿真技术则在电力电子技术的应用中发挥着重要作用。
本文将探讨Matlab仿真在电力电子技术应用型人才培养中的应用,以及对于学生学习和应用电力电子技术的意义。
1.提供仿真环境Matlab提供了丰富的电力电子仿真工具箱,包括Simulink等工具,为学生提供了一个在实验室之外进行电力电子技术实验的平台。
学生可以在仿真环境下模拟和分析各种电力电子技术的特性和工作原理,同时能够更加直观地理解电力电子设备的工作过程。
2.帮助理论与实践结合通过Matlab仿真,学生可以将课堂上学到的理论知识与实际应用结合起来。
他们可以设计不同的电力电子电路,进行仿真实验,分析结果,并与理论知识进行比对,从而更好地理解和掌握电力电子技术。
3.节约成本相比于实际硬件实验,Matlab仿真技术可以大大节约实验成本,并且具有灵活性和方便性。
学校或实验室可以通过Matlab仿真技术搭建电力电子实验平台,为更多的学生提供实践机会,而不必受制于实际硬件数量和条件。
1.培养实际应用能力电力电子技术的应用要求学生掌握理论基础的能够灵活运用各种电力电子设备并解决实际问题。
Matlab仿真可以帮助学生更好地理解电力电子技术的实际应用,并培养他们的实际应用能力。
2.提高实验设计能力Matlab仿真技术可以帮助学生进行各种电力电子实验设计和分析,通过不断实践和调试,提高学生的实验设计能力和动手能力,为他们将来从事电力电子技术应用工作打下坚实的基础。
3.培养团队合作意识在Matlab仿真技术中,学生可以通过团队合作来完成各种实验项目,共同分析问题、找出解决方案,并共同完成实验设计和仿真分析。
这样的实践能够培养学生的团队合作意识,提高他们在团队中的沟通和协作能力。
三、Matlab仿真对学生学习与职业发展的意义1.提高学习兴趣Matlab仿真技术为学生提供了一个跳脱课本、领略电力电子技术实际应用场景的机会,能够激发学生的学习兴趣,帮助他们更好地理解和掌握电力电子技术。
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• 硬件实现
• 数据分析
• 软件实现
6
MATLAB/Simulink在电力电子中的应用
• 器件、主电路、控制 • 建模仿真、优化设计、硬件实现、软件实现、数据分析 • 常用工具箱
• SimPowerSystems • Control System Toolbox • DSP System Toolbox • Embedded Coder • Fixed-Point Designer • Optimization
选择一组“拓扑、参数、控制”的组合
系统仿真,得到各元件工况 系统损耗计算
13
优化设计
• 光伏逆变系统最优配置方案
• 目标:最低能量成本 • 变量:几台逆变器?如何连接?与电池板如何配比?
• 影响因素:各部件效率、可靠性、成本、环境条件……
DC Input DC Input DC Input DC Input DC Input DC Input DC Input DC Input DC Input
不同配置方案的能量成本
15
可靠性设计
• 异常换流状态
• 非理想因素:延迟、畸变、参数不一致…… • 实际运行中出现设计时未能预料的换流状态 • 可能导致器件失效,对可靠性造成隐患 • 发现异常换流很困难,而对策较容易
• 自动分析
• 对于复杂系统,难以人工遍历所有可能的工况 • 借助MATLAB/Simulink进行计算机辅助分析 • 在设计初期即可充分考虑异常换流状态
26
结语
MATLAB/Simulink在电力电子研发中 • 是有效的设计分析工具 • 可加速开发周期
27
谢谢
• Simulink目前只能生成CCS 3.3工程
• 对CCS 5,仅可生成Makefile
• 无法直接导入为CCS工程 • 不便于阅读、修改和调试自动生成的代码
• 解决方案
解析Makefile, 调用eclipsec 在CCS中导入
生成源码和Makefile
提取参数
生成CCS工程
工程
23
硬件在环仿真
DC AC
DC AC
DC AC
DC AC
DC AC
DC AC
DC AC
(a) 集中式
(b) 交流侧并联
(c) 共直流母线并联
14
优化设计
• 光伏逆变系统最优配置方案
• 涉及环境条件、可靠性等随机过程——蒙特卡罗分析
光伏阵列规模 直流侧可用能量 环境模型
0.135 a b1 b2 b3 c1 c2 c3 c4
Energy cost / USD/kWh
0.13
逆变器效率 逆变系统效率 逆变系统配置 逆变系统可用性 逆变器可用性
交流能量产出
0.125
单位能量成本 LCOE
0.12
系统配置
初始投资 总成本 TLCC
0.115
市场调研
年度费用
1
1.2
1.4 1.6 PV scale factor
1.8
能量成本计算
• 方法一:写m脚本读取数据并进行FFT • 方法二:写m脚本读取数据,利用PowerGUI做FFT
25
实验数据处理
• 效率调试
• 影响效率的因素不易直接测得 • 建立效率模型
• 损耗分类:开关损耗、电阻性损耗、固定损耗
• 建立3参数效率模型
• 实测效率特性
• 拟合参数,区分各类损耗
• 针对瓶颈进行改进
19
任务调度
• 采样与PWM同步
• Simulink示例
• 不能充分利用多速率任务调度机制
采样
计算
采样
计算
20
任务调度
• 另一种实现方式
• 停止用于任务调度的CPU Timer 0 • 用PWM触发ADC
• 在ADC中断里软件触发TINT0
21
生成待调用函数
• 生成不被周期性调用的函数
22
生成CCS 5工程
• 采用真实的控制器控制仿真中的对象
• 实时硬件在环仿真
• RT-LAB • dSPACE
工控机 读取数据 执行算法 发送指令 接收指令 设置仿真参数 开始仿真 仿真一步 读取仿真结果 发送数据 读取数据 …… …… ……
PC机
脚本 仿真模型
• 非实时硬件在环仿真?
24
实验数据处理
• 读取示波器的数据文件,显示并进行FFT分析
11
控制系统分析
• 系统谐振特性分析
I f*
+
G1
+
+
+ +
V U
Ds Fu
Y
I f
G2
W
G2
I
* f
W
+ + +
U
+
Fu
V
+
G1
+
+
Ds
Y
I f
12
优化设计
• 变换器效率优化
• 目标:损耗最低; 约束:满足功率、谐波要求 • 变量:拓扑结构、元件参数、控制方法
建立元件损耗模型 确定“拓扑、参数、控制”的可选集合
MATLAB在电力电子中的应用 • 常规应用
• 实用技巧
2
电力电子 (Power Electronics)
• 电气工程三大学科(电子、电力和控制)的交叉
• 电能的高效率变换与高性能控制 • 电力电子变换器的基本组成
• 以功率半导体开关器件为核心 • 以电路元件与拓扑结构为基础
电力
• 以控制开关器件的通断为手段
MATLAB中文论坛现场研讨会
MATLAB在电力电子系统中的应用
贺凡波
清华大学电机系
2014年10月18日
个人简介——贺凡波
清华大学电机系
2003
本科
2007
博士
2012
博后
主要研究方向
• 电力电子 • 太阳能光伏发电 • 无线电能传输
1
主要内容
电力电子简介 • 什么是电力电子
• 研发中的任务需求
建立仿真 模型 设定参数 运行仿真 分析结果
16
快速原型验证
• 代码生成
Simulink模型
C代码/CCS工程
目标板
17
快速原型验证
• 上位机监控界面
• Simulink
• Host Communication
机监控界面
• MATLAB GUI
• GUIDE
RS485
7
器件建模仿真
• IGBT模型
8
主电路与闭环控制仿真
• 并网变换器
9
主电路与闭环控制仿真
• 并网变换器
Tip: 利用InitFcn设置变量
10
主电路与闭环控制仿真
• 并网变换器
• 三电平SVPWM算法
Tip: 利用MATLAB Function实现 复杂程序分支和代数运算
MATLAB Function: 53行代码
电力电子 电子 控制
3
电力电子的应用
• 广泛应用于电能产生、传输与利用的各个方面
4
电力电子的应用
• 电力电子与新能源技术研究组代表性研究方向
• 大容量电力电子变换器 • 太阳能光伏发电系统
• 能量路由器
• 无线电能传输
5
研发中的任务需求
研究对象 • 功率半导体器件 • 主电路——拓扑结构、元件参数 • 控制系统 工作内容 • 建模仿真 • 优化设计