电力电子系统的计算机仿真
电力电子计算机仿真作业
电力电子计算机仿真作业电力电子计算机仿真作业是电力电子学科的重要部分,通过使用计算机仿真软件模拟电力电子系统,可以有效地研究和分析电力电子系统的性能及其控制策略。
下面,我们将通过一个具体的案例来介绍电力电子计算机仿真作业,以及其重要性和应用。
首先,让我们来考虑一个直流-直流变换器的仿真案例。
该案例涉及到一个电源控制器,将直流电源的电压转换为需要的电压。
通过对该系统进行仿真分析,我们可以得到变换器的性能指标和控制策略,进一步优化和改进变换器的设计。
仿真作业一般包括以下几个步骤:1.翻阅相关文献和资料,了解直流-直流变换器的工作原理和控制策略,指定需要仿真的系统结构和参数。
2.在计算机仿真软件中绘制直流-直流变换器的电路拓扑图,配置电路元件的参数和控制信号。
3.进行仿真运行,观察电路的响应特性,并记录关键的性能指标,如输出电压、电流波形、效率等。
4.分析仿真结果,识别系统中可能存在的问题或不足,并提出改进方案。
5.在仿真软件中实施改进方案,并再次进行仿真运行,观察改进后的性能指标。
通过上述步骤,我们可以利用电力电子计算机仿真作业来深入了解和研究直流-直流变换器的工作原理和性能特点,以及改进控制策略的方法。
此外,电力电子计算机仿真作业还可以应用于其他电力电子系统的设计和优化,如交流-直流变换器、交流-交流变换器等。
1.提高学生的实践能力:通过电力电子计算机仿真作业,学生可以深入理解电力电子系统的原理和性能,并掌握相关仿真软件的操作方法,提高了实践能力。
2.加深对电力电子系统的理解:通过仿真作业,学生可以观察和分析电力电子系统的运行情况,深入理解其工作原理和控制策略,加深对电力电子学科的理解。
3.探索优化和改进的途径:仿真作业可以帮助学生发现电力电子系统中可能存在的问题或不足,并通过改变参数或控制策略来优化和改进系统的性能,提高系统的效率和稳定性。
总结起来,电力电子计算机仿真作业是电力电子学科中不可或缺的一环。
计算机仿真在电力电子技术中的应用
TK k k+1
TK+1 k+2
t
按图所示的时间序列,列出在第 K 个开关周期中各开关状态对应的状态 方程组:
AX Bu X 1 1 1 1 1 Y1 A1 X 1 D1u1 A X B u X j j j j j Yj C j X j Djuj
为了便于讨论同时也不失去一般性, 我们仍以上述电流连续时 具二个拓扑的升压斩波器为例进行讨论。 此时可以得到,当 t k t t k ,1 时
+ -
Vg
Vg
R C-(c)来自(d)100V
50V
0V 0s V(L:2)
10A
20ms V(Rc:2) Time
40ms
50ms
5A
0A 0s I(L) Time 20ms 40ms 50ms
输入电压为50V, 占空比为0.7时输出电压和电感中电流如上, 显然作为升压斩波器电流此时是连续的。
在电流连续的条件下装置包括二个拓扑,即,此时第 K 个周期 中状态方程可记为: A X Bu X 1 1 1 1 1 Y1 C 1 X 1
jt j K K , j 1
为了便于讨论起见假定在一个开关状态中输入信号维持常量或变 化非常慢仅有小的波动,即 并定义
j (t ) e
A jt
ui () ui
。
A
jt ( t ) e TKmj 1 B j d 而 j
由上述方程可改写为:
X 1 ( t ) 1 ( t ) X 1 (0) 1 ( t )u1 X j ( t ) j ( t ) X j ( 0 ) j ( t )u j
电力电子电路的计算机仿真训练报告
电力电子电路的计算机仿真训练报告一、课题背景电力电子电路作为电力工程和自动化工程中一个重要的研究领域,其在现代工业生产和生活中发挥着极为重要的作用。
因此,对于电力电子电路的计算机仿真训练显得尤为重要,这也是电力工程和自动化工程学生们必须掌握的重要技能。
二、课程目标本次电力电子电路计算机仿真训练的目标主要是培养电力工程和自动化工程学生的计算机仿真能力,以及帮助学生们更深刻地理解电力电子电路的相关知识。
三、训练内容1. 认识仿真环境关于电力电子电路的仿真计算,我们一般会采用一些常见的仿真环境,如PSpice、MATLAB等。
因此,本次训练首先介绍了仿真环境的实用方法和使用技巧,让学生们熟悉在仿真环境中进行电力电子电路的仿真计算。
2. 单向/双向变流器的仿真本次训练中,我们选取了单向/双向变流器作为练习仿真的主要对象,然后根据给定的电路图,让学生们学会进行仿真计算。
同时,为了让学生更好地理解电路中各个元器件的作用,我们还进行了详细的解析和讲解。
3. 运动控制电路的仿真在某些特定应用领域中,运动控制电路是必不可少的。
本次训练中,我们也选取了一组运动控制电路进行仿真计算,让学生们掌握动态控制的相关知识。
4. 小组讨论为了让学生们更好地理解电力电子电路,本次训练还设置了小组讨论环节,让学生们就电力电子电路的相关知识进行深入的交流。
此外,还组织学生们进行课后模拟仿真实验,加深他们对课堂知识的掌握程度。
四、训练效果通过这次电力电子电路的计算机仿真训练,学生们不仅掌握了仿真工具的使用技巧,还深入了解和理解了电力电子电路中各个元器件的作用机理和特点。
此外,通过小组讨论的方式,学生们还能交流以及分享各自的电子电路仿真计算心得,进一步加深他们对电力电子电路的了解。
五、总结电力电子电路的计算机仿真训练,是电力工程和自动化工程学生们必不可少的一项技能。
通过本次训练,学生们不仅熟悉了仿真计算工具的使用,还加深了对电力电子电路的理解和掌握,为今后的学习和工作打下坚实的基础。
《电力电子电机控制系统仿真技术》第1章
说
明
缺省变量名,用于应答最近一次的操作、 运算结果。
虚数单位
圆周率π
浮点数的相对误差
最大的实正数
最小的实正数
无穷大
表示不定值(即0/0)
函数实际输入的参数个数
函数实际输出的参数个数
一维数组的表示和赋值
一维数组(行向量)是用方括号括起的一组元素
(或数),元素之间用空格或逗号分隔,组成数 组的元素可以是具体的数值、变量名或算式
%回车生成传递函数
12 s^3 + 24 s^2 + 12 s + 20
-------------------------------------- ---- %生成的传递函数
2 s^4 + 4 s^3 + 6 s^2 + 2 s + 2
按格式2: >> s=tf('s'); >>G1=(12*s^3+24*s^2+12*s+20)/(2*s^4+4*s^
第1章 MATLAB和控制理论中的应用
1.1 计算机仿真与MATLAB
仿真是用物理的或数学的模型来描述或模仿实际 的物体,环境,装置或系统
MATLAB是“矩阵实验室”(Matrix Laboratory) 的缩写,这是一种以矩阵为基础的交互式程序计 算语言。由美国Mathworks公司于1984年开始推出 , 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。
1.7.2 求特征方程的根和根轨迹
闭环传递函数
W(s) G(s) 1G(s)H(s)
闭环传递函数的特征方程
1G (s)H(s)0
一 求方程的根
电力电子的Matlab仿真技术
SimpowerSystems模型库
Extra Library (其他模块库) Application Libraries(应用) Electrical Sources(电源) Elements(元器件) Machines (电机模块库) Measurements(测量仪器) Power Electronics(电力电子 元件)
主要应用领域
➢ 工业研究与开发
➢ 数学教学,特别是线性代数 ➢ 数值分析和科学计算方面的教学与研究 ➢ 电子学、控制理论和物理学等工程和科学学科方面的
教学与研究 ➢ 经济学、化学和生物学等计算问题的所有其他领域中
的教学与研究 ➢ 图像处理和信号检测等方面
二、MATLAB语言的功能
1 矩阵运算功能
特点
➢ 它将一个优秀软件的易用性与可靠性、通用性与专业性 有机 的相结合。
➢ 它是一种直译式的高级语言,基本单位是矩阵,比其它程序 设计语言容易。
➢ MATLAB已经不仅是一个“矩阵实验室”了,它集科学计 算、图象处理、声音处理于一身,并提供了丰富的Windows 图形界面设计方法
➢ MATLAB吸收了其他软件的优点,是功能强大的计算机高 级语言, 它以超群的风格与性能风靡全世界, 成功地应用于 各工程学科的研究领域
MATLAB提供了丰富的矩阵运算处理功能,是基于矩阵运算 的处理工具。
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
电力电子系统的建模与仿真研究
电力电子系统的建模与仿真研究一、引言随着工业化和信息化不断推进,电力电子成为了近些年来的热点研究领域之一。
电力电子技术是指在电力系统中对电能进行转换、控制和调节等过程中应用的电子技术,其所涉及到的领域包括功率电子器件、电磁兼容、系统控制等方面。
在电力电子系统的设计与开发过程中,建模与仿真技术已经发挥了重要的作用,本文将对电力电子系统建模与仿真研究进行探讨。
二、电力电子系统建模技术电力电子系统建模是指对于电力电子系统的各个组成部分进行抽象和模拟,以期能够得到该系统的整体性能和特性。
电力电子系统建模技术可以分为两类:物理建模技术和黑盒建模技术。
1.物理建模技术物理建模技术是指基于物理原理和电路等的数学模型对电力电子系统进行建模。
比如,对于交流变电站来说,可以利用电机理论及变压器的等效电路进行模拟。
物理建模技术适用于系统结构相对稳定和系统的单元较为清晰的情况下,能够更精确地反映工程实际应用。
2.黑盒建模技术黑盒建模技术是指将某些受控系统作为整体,而不考虑其内部结构和机制,将系统的输入和输出关系进行数学描述。
黑盒建模技术适用于系统内部结构复杂、组成部分很多或者对系统行为知识不够充分或不可预知的情况。
常用的黑盒建模技术包括ARMA、ARIMA、ARMAX、Gray Box等。
三、电力电子系统仿真技术电力电子系统仿真技术是指将建模结果转化为可以数字化处理的仿真模型,开展电力电子系统行为的数字化仿真分析。
在电力电子系统设计中,利用仿真技术可以预测系统性能、分析系统的优化方案和研究系统的控制策略。
电力电子系统的仿真技术包括离散时间仿真与连续时间仿真。
1.离散时间仿真离散时间仿真是指将一个连续时间的电路模拟器在存在离散时间的情况下进行仿真。
使用离散时间仿真可以很好地处理数值误差的问题。
通常,离散时间仿真适合于模拟具有整数时节性的系统。
离散时间仿真主要有的两种方法是事件驱动仿真和固定时间间隔仿真。
2.连续时间仿真连续时间仿真是指基于微分方程或者差分方程的模型对电力电子系统进行仿真。
电力电子电路的计算机仿真训练报告
电力电子电路的计算机仿真训练报告电力电子电路是一种广泛应用于工业和民用电气设备中的电路。
它们的设计和操作需要对电逻辑、电路分析和控制系统等方面具备深入的了解。
为了更好的掌握电力电子电路,需要学习其相关理论,同时进行大量的仿真训练。
本文将从以下三个角度描述电力电子电路的计算机仿真训练。
一、计算机仿真训练的目的电力电子电路的计算机仿真训练目的是加强学生的动手能力,提高学生的实践操作技能和解决实际问题的能力,同时提升学生的仿真分析能力和逻辑思维能力。
通过计算机仿真,可以模拟实际的电路运行环境,通过观察仿真结果来学习电路实际运行的规律,更好地掌握电力电子电路的运行过程。
二、电力电子电路的计算机仿真训练方法1.建立电力电子电路模型在进行计算机仿真前,需要先建立电力电子电路模型。
在建立电路模型时,需要根据电路的实际情况来确定所要模拟的电路元件和电路拓扑结构,确定元件的数值和电路参数,以及设置初始条件和仿真时间等。
建立模型后,还需要对模型进行验证和参数调整,确保模型的准确性和合理性。
2.使用仿真软件进行仿真电力电子电路的计算机仿真训练需要使用仿真软件进行模拟。
常用的仿真软件有PSIM、PSCAD、SABER等。
通过仿真软件,可以对电路进行仿真分析和模拟实验。
仿真软件还可以提供电路的电压、电流、功率等参数,并可输出相应的仿真波形。
3.分析仿真结果在仿真过程中,需要对仿真结果进行分析。
通过对仿真波形的观察和数据的分析,可以得出电路中各元件的电压、电流和功率等参数,了解电路的实际运行情况。
在分析仿真结果的过程中,还应对电路的稳定性、效率和波形失真等进行评估和改进。
三、电力电子电路的计算机仿真训练效果通过计算机仿真训练,学生可以更加深入地了解电力电子电路的相关知识和理论,并掌握实际的电路设计和操作能力。
在训练过程中,学生还可以学习到如何进行电路仿真和数据分析的技能,提高他们的学习兴趣和探究能力。
此外,电力电子电路的计算机仿真训练还可以帮助学生更好地理解工程实践中纷繁复杂的现象和问题。
电力电子、电机控制系统的建模及仿真(第1章)
2. 保存目前空白的设计 (File>Save As …),在File Name字段输入名称VoltageRegulator,在保存文件的时候需要注 意,文件的保存路径必须为英文路径,否则在文件再次打开时会出现错误。
3. 放置元器件 按图1-2所示在原理框图上放置元器件。
(5) 将鼠标放置在窗口空白处并单击鼠标右键,通过图1-9中的选项可以改变主窗口背景颜色。 第一项为彩色黑背景;第二项为彩色白背景;第三项为黑色白背景。用户可根据自己的习惯进行 修改。
5. 连接原理图 在完成元件布局并设定属性后,可以将元件用导线连接在一起。在两个端口间连线的最简
单的方法如下: (1) 将光标放在第一端口上面(以V_dc符号的顶部开始); (2) 单击鼠标左键; (3) 将光标放在第二个端口上(lm317的左侧端口); (4) 再次单击鼠标左键。 重复步骤(1)-(4),从而将每个元件符号连至相关部件,如图1-10所示。
图1-31参数设置对话框
3. 在Saber中设置输入输出接口 启动Sketch并打开power_window_control.ai_sch 文件,文件位于:Synopsys\B
-2008.09-SP1\Saber\lib\tool_model\Simulink2SaberRTWexport_Matlab2008a\po wer_window,如图1-32所示。
主要功能: • 1. 数值计算功能 • 2. 符号计算功能 • 3. 数据分析和可视 化功能 • 4. 文字处理功能 • 5. SIMULINK动态仿真功能
主要特点: • 1. 功能强大
含有40多个应用于不同领域的工具箱.
• 2. 界面有好
其指令表达方式与习惯上的数学表达 式非常接近。 • 3. 扩展性强
电力电子技术与计算机仿真软件的结合路径——评《电工电子技术电工技术与计算机仿真》
书评㊃广告电力电子技术与计算机仿真软件的结合路径 评‘电工电子技术:电工技术与计算机仿真“钟文建(南充职业技术学院,四川南充637100)信息化时代背景下,计算机仿真软件技术得到了全面发展,并且被广泛应用于电力电子技术领域中,不仅取得了优异的成绩,而且其在电力电子技术领域中的作用日益明显㊂近年来计算机仿真软件技术在变换㊁控制电能等方面发挥着至关重要的作用㊂随着时代的发展,电力电子技术不断发生变化,其在人们的生活中也发挥着举足轻重的作用,这就使得电力电路发展日趋复杂化,同时也为电力生产实践活动带来了严峻的挑战㊂这就需要加强电力电子技术与计算机仿真软件结合路径的研究与分析,进而才能更好地实现计算机仿真软件技术在电力电子技术中的应用,更好地发挥计算机仿真软件的优势与作用㊂由范小兰主编㊁上海交通大学出版社出版的‘电工电子技术:电工技术与计算机仿真“一书,是一本面向新世纪应用型本科教育的重要教材书籍,是按照高等工业学校 电工技术 与 电子技术 两门课程的教学基本要求编写的㊂随着现代信息技术与计算机软件的发展,电力电子技术与计算机仿真软件的结合不仅成为了当前教育的重要发展趋势,而且也是未来行业发展的重要方向㊂该书共分为两册:一册着重对电工技术与计算机仿真进行了系统的论述;另一册则主要是电子技术与计算机仿真㊂该书不仅系统地对相关理论㊁技术等进行了全面的研究与分析,并且在每个章节后都配备了较为完善的实训题目与实验指导,这不仅有利于学生理论知识的学习与掌握,而且还可以更好地培养专业人才的实践能力㊂因此,该书不仅可以运用到高校专业教育中,而且可以为专业工程从业人员提供丰富的理论与实践指导㊂该书具有以下几个特点:1)结构合理,逻辑严谨㊂该书作者首先对电工电子技术与计算机仿真进行了系统与科学的论述与研究,并以此为基础对计算机仿真软件与电力电子技术的结合进行了研究,并且还结合了丰富的应用案例,将相关知识内容更加直观地展示给了读者与学习者㊂作者在书中以晶体管三极管电路实验为例进行介绍㊂传统电力电子技术由于参数的一致性较差,在实践工作中很容易产生极大的数据误差,而将电力电子技术与计算机仿真软件相结合,可以将计算机模拟图形直接引入到实验中,在有效降低检验误差的同时,还可以直观地观察到电路参数,这对于提升实验结果㊁获得准确的数据有着积极的影响㊂同时,基于计算机仿真软件的支持可以有效地提升实验效率,改进传统实验中改变元件参数时需要替换电子元件的繁琐的实验步骤,而且可以通过改变局部电路参数来带动输出特性发生变化,进而使得学习者能够更加直观地观察到电路变化,深刻地掌握相关理论知识与实践能力,这对提升实践教学效果与质量有着积极的作用与重要的影响㊂2)内容全面,指导性较强㊂该书中作者针对电力电子技术与计算机仿真软件的结合路径进行研究,并对计算机仿真软件在电力电子技术原理图设计方面的应用方法进行系统全面的论述,对相关的学习和研究具有较强的指导意义,并有助于学习者对相关专业知识的理解与掌握㊂作者以计算机仿真软件的基本工作原理为基础,通过实践发现计算机仿真软件在电力电子技术原理图设计方面发挥着巨大的作用㊂该书作者以晶闸管三相桥式可控整流电路设计与仿真实验为例进行了分析㊂在具体的实验设计中,计算机仿真软件与电力电子技术的结合不仅可以有效地提升相关的工作效率,降低失误率,同时可以有效降低实验人员㊁工作人员的劳动强度,实现了降本增效㊂此外,作者还对计算机仿真软件的具体操作给出了指导,计算机仿真软件中包含了电路搭建仿真模型㊁设置参数进行仿真㊁变化触发角分析波形等㊂具体而言,搭建仿真模型还可以划分为建立仿真文件㊁提取电路㊁器件模块㊁构建系统模型等多个部分㊂可见,计算机仿真软件与电力电子技术的结合可以有效减少传统教育实验工作中繁琐的工序与计算过程,而且可以高效率做出分析,有效降低电路设计的周期,提升设计质量㊂综上可知,‘电工电子技术:电工技术与计算机仿真“一书以相关理论为基础,通过对丰富的实际实验案例进行分析来对电力电子技术与计算机仿真软件的结合进行系统的论述与研究,因此该书不仅可以作为相关高校教育的重要教材,而且可以为相关从业人员提供重要指导㊂[作者简介:钟文建(1976 ),男,讲师,主要研究方向为电子㊁计算机]。
电力电子电机系统的计算机仿真
关键词:电力电子电 机系统;建模与仿真;三电平逆变器 中图分类号 :T 3 1 M 0 . 5 文献标识码 :A
Co mp trsmult nO o ree to i n lc rcm a h n y tm u e i ai fp we lcr n ca d ee ti c i es se o
维普资讯
第 2 卷第 2 6 期
、o .6 ,12 NO 2 .
辽宁工程技术大学学报
J u n lo a n n e h i a v r iy o r a fLi o i g T c n c lUnie st
20 0 7年 4月
Ar p.
Q7 o
文章编号 :1 0 —5 2 2 0 )20 4 —4 0 80 6 (0 70 —2 90
电力 电子 电机系统 的计算机仿真
韩继文 1 李耀华 , 2
(. 国科学 院 研 究 生院 ,北 京 10 8 ; 2中国科 学 院 电工研 究所 ,北京 10 8 ) 1 中 00 0 . 0 0 0
HAN i nI ,LI oh a J- we , ‘ -u ‘ Ya
( . a u t c o l f h hn s c d myo ce csB in 0 O OC ia 1Gr d ae h o o e ieeA a e f i e, e igl o 8 , hn的电力电子电机系统通常具有多个非线性环节,且实验模拟测试困难费用昂贵等问题,采用仿真方法,通过分析
复 杂电力 电子 电机系 统 的结构 ,并 根据其 结构特 点 ,研 究 了其 各组 成部 分 的建 模 与仿真 方法 ,提 出 了根 据各 子系 统复杂 程度 单独建 模 、 再从 系统 角度 把 电路 仿真 和系 统仿真 结合 起来 联合 仿真 的仿 真研 究方法 。依 据上 述建 模与仿 真方 法 ,对三 电平逆 变器 驱动 的长 定子直 线 同步 电机 控 制系统进 行 了建模 与仿 真研 究,并采 用 V sm + 编N T其仿 真程 序 , 证 了所建立 的模 型和所 采用 的仿 真方法 正确 性 。 iu c + 验
高等电力电子学(仿真)
1.4 小结
电力电子电路仿真的特点是电力电子电路含有 开关这种非线性时变元件,使得电力电子电路 难以直接用线性时不变方程来直接描述,从而 给仿真带来麻烦,因此电力电子电路仿真的关 键是如何处理好开关元件在仿真模型中的描述 问题。 目前电力电子电路仿真可借用很多专用仿真软 件来进行,但不同仿真软件特点不一样,能够 应用的仿真模型也不一样,仿真前要仔细分析 仿真的目的,从而有针对性的建立模型和选择 仿真软件。
t K + TK , j −1 ≤ t ≤ t K + TK , j
得出了上面的几组状态方程之后,就可通过迭代的方法 逐点求解电路的状态,其中每个状态的最后一个解就是下一 个状态的初始值。 采用上述方法进行仿真计算时,实际上是假定开关的开 关过程是瞬时完成的,其实用范围与方法2是一样的,一般 也不能用于分析开关器件的开关特性及由此引起的问题。
2.2 开环SPWM的仿真(续1)
Ud/2 T1 + a Ud/2 + T2 b T4 + T3 r
i1
L
i0
+ u0 C 负 载
u1
选择电容电压u0 和电感电流i1 作为状态变量,可得滤波 器的状态空间表达式如下:
0 & u0 i = 1 & − 1 L 1 u0 0 * − 1 C + 1 u1 + C i0 r i1 − 0 L L
滤波器模型
& u 0 0 i = 1 & 1 − L
1 u 0 0 * − 1 C + 1 u1 + C i 0 r i1 0 − L L
电工电子技术-电子技术与计算机仿真教学设计
电工电子技术-电子技术与计算机仿真教学设计前言随着现代科学技术的不断发展,计算机仿真技术被广泛应用于教育领域。
在电工电子技术教学中,计算机仿真技术的应用也越来越广泛。
本文将从电子技术与计算机仿真技术入手,探讨电工电子技术教学的设计和实施。
电子技术与计算机仿真技术电子技术电子技术是指利用电子器件、元器件和电子信号处理等技术,进行电能转换、信息传输和处理、计算和控制等方面的技术。
电子技术在现代工业、航空、通信和电气等领域都有广泛的应用。
计算机仿真技术计算机仿真技术是一种通过计算机提供的算法和软件工具,对物理、数学和工程模型进行数值仿真和计算的技术。
它可以在虚拟环境中模拟、测试和分析物理系统的行为和特征,从而为实际应用中的决策和设计提供帮助。
电子技术与计算机仿真技术的结合电子技术和计算机仿真技术的结合可以提高电子技术教学的效果。
通过计算机仿真技术,可以模拟电路的各种特性和行为,如电路振荡、波形、频率响应、噪声和可靠性等。
同时,还可以对电路进行优化和设计,以提高电路的性能和可靠性。
电工电子技术教学设计教学目标电工电子技术教学的目标是培养学生的电子技术实践能力,使其能够掌握电子元器件和电路的原理、设计和调试方法。
通过电子技术教育,学生不仅能获得电子技术知识,还能培养解决和分析问题的能力、创新思维和团队协作能力。
教学内容电工电子技术教学内容包括电子基础和电子设计。
电子基础包括电路基础、模拟电路、数字电路和信号处理等基础知识。
电子设计则包括电子元器件、电路设计、PCB布局和仿真等内容。
教学方法电工电子技术教学方法应该注重实践和案例教学。
通过实验和仿真实践操作,学生可以深入理解电子技术的原理和应用,提高动手实践的能力。
案例教学则可以让学生将所学知识应用到实际工程中,了解电子技术在实际工程中的应用,从而提高技能应用能力。
同时,教师也应该注重讨论和互动,鼓励学生思考和探索问题,提高学生的思维能力和自学能力。
教学实施以电子设计为例,教学实施可以分为以下几个步骤:1.理论学习:通过讲课和阅读课件等方式,向学生介绍电子元器件、电路设计、PCB布局和仿真等基本概念和知识,并引导其了解电子设计的流程和方法。
《电力电子电路的计算机仿真》
《电力电子电路的计算机仿真》综合训练报告班级__________电气8班姓名________________学号09230838 __________专业电气工程及其自动化指导教师_________ 陈伟 ______2012年秋季学期摘要电力电子交流技术是利用电力电子器件及相关电路进行电能变换的一门科学技术,既包括电压,电流的交换,也包括频率与相熟的交换。
而电力电子器件又是电力电子交流技术的核心,也是自动化和电气工程专业的基础知识,具有重要的作用。
本文在对升压、降压变换器电路理论分析的基础上,建立了基于Simulink的升压变换器和降压变换器的仿真模型,设计了DC-D变换电路,实现了升压,降压及cuk 电路功能。
设计中选用MOSFE型开关器件对升压、降压及CUK 电路进行控制,并对不同工作情况进行仿真分析与研究。
通过仿真分析也验证了本文所建模型的正确性。
关键词:电力电子降压变换升压变换CUK变换MATLAB Simulink仿真目录第一章绪论 (1)1.1 设计目的 (1)1.2 设计意义 (1)1.3 设计要求 (1)第二章仿真软件及开关器件简介 (2)2.1 MATLAB简介 (2)2.2 Simulink 简介 (2)2.3 MOSFET开关器件简介 (2)第三章DC-DC变换器的设计原理 (4)3.1 降压斩波电路( Buck Chopper) 工作原理 (4)3.2升压斩波电路(Boost Chopper )工作原理 (5)3.3 cuk 直流斩波电路工作原理 (6)第四章计算机仿真 (8)4.1 降压变换器设计 (8)4.2 升压变换器设计 (12)4.3 cuk变换器设计 (17)第五章总结 (20)心得体会 (21)参考资料 (22)第一章绪论1.1 设计目的:1、理解升压、降压变换及cuk电路电路图,并对电路中的元器件的作用有深刻的认识。
2、在对升压、降压变换及cuk电路理论分析的基础上,建立基于Simulink 的升压、降变换及cuk电路的仿真模型3、选用MOSFET开关器件对升压、降压进行控制,并对不同工作情况进行仿真分析与研究。
电力电子计算机仿真作业
本设计通过MATLAB/ SIMULINK仿真交流调压电路在阻性负载和阻感性负载情况下的输出负载电压波形、负载电流波形及晶闸管电流,分析了其产生的原因。
交流调压电路采用相控式控制方式,将两个晶闸管反并联后串联在每相交流电源与负载之间。
在电源的每半个周期内触发一次晶闸管,使之导通。
与相控整流电路一样,通过控制晶闸管开通时所对应的相位,可以方便的调节交流输出电压的有效值,从而达到交流调压的目的。
采用KC05移相触发器进行触发电路的设计,并设计了过压、过流保护电路。
关键词:相控式;交流调压;晶闸管触发。
由于交流调压电路的工作情况与负载的性质有很大的关系,交流调压电路可以带电阻性负载,也可以带电感性负载,如感应电动机或其它电阻电感混合负载等。
交流调压电路是采用相位控制方式的交流电力控制电路,通常是将两个晶闸管反并联后串联在每相交流电源与负载之间。
在电源的每半个周期内触发一次晶闸管,使之导通。
与相控整流电路一样,通过控制晶闸管开通时所对应的相位,可以方便的调节交流输出电压的有效值,从而达到交流调压的目的。
其晶闸管可以利用电源自然换相,无需强迫关掉电路,并可实现电压的平滑调节,系统响应速度较快,但它也存在深控时功率因数较低,易产生高次谐波等缺点。
交流调压电路主要应用在电热控制、交流电动机速度控制、交流稳压器等场合,主要有灯光调节,温度调节(如工频加热、感应加热、需控制的家用电器等),泵及风机等异步电动机的软起动,交流电机的调压调速,随电机负载大小自动调压,变压器初级调压(在高压小电流或低压大电流直流电源中,如采用晶闸管相孔整流电路,需要很多晶闸管串联或并联,若采用交流调压电路在变压器初级调压。
其电压电流值都比较合理,在变压器次级只要用二极管整流即可,从而达到减少体积、减低成本的目的)。
与自耦变压器调压方法相比,交流调压电路控制方便,调节速度快,装置的重量轻、体积小,有色金属消耗也少。
第一章MATLAB软件1.1 MATLAB简介MATLAB是MathWorks公司于1982年推出的一套高性能的数值计算和可视化软件。
电力电子仿真技术第一章
第1章 绪论
1
第 1章 绪 论
计算机仿真是建立需研究系统的模型,进而在计算机上对 模型进行实验研究的过程。 计算机仿真方法是以计算机仿真为手段,通过在计算机上 运行模型来再现系统的运动过程,从而认识系统规律的一 种研究方法。
73.28024m 76.65517m -3.37493m 44
1.1.1 系统 — 仿真技术应用的对象
任何系统的研究都需要关注以下3个方面的内容:
实体 -- 组成系统的具体对象; 属性 -- 实体所具有的每一项有效特性(状态和参数); 活动 -- 系统内对象随时间推移而发生的状态变化。
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1.1 仿真的基本概念
系统、模型、仿真
1.1.2 模型
界定为人们为了特定的研究目的而对认识对象所做的简化 描述。
电力电子技术的现状:
应用范围不断扩大
复杂的非线性数模混合系统 分析、设计的复杂性 成本增加 安全性、经济性及进行实验研究的可能性
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1.4 计算机仿真技术在电力电子系统 中的应用
电子电路设计自动化(Electronic Design Automation,EDA)已经渗入到电子电路设计的 各个领域,例如原理图设计、逻辑或模拟电路仿真、 优化设计、最坏条件分析、印刷电路板设计等。 电力电子电路的EDA工具: ①传统的电子电路设计软件,如PSpice;
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1.3 计算机仿真
1.3.1 计算机仿真定义的分析 计算机(数字)仿真是在计算机上,建立形式 化的数学模型,然后按一定的实验方案,通过数值 计算的方法展开系统的模型来获得系统的(动态) 行为,从而研究系统的过程。
电力电子技术仿真
PSpice
总结词
电路级仿真的经典工具
详细描述
PSpice是一款由MicroSim公司出品的电路仿真软件,可以用于模拟和分析电路 性能。它支持模拟电路、数字电路和混合电路的仿真,提供了丰富的元件库和 精确的模型,能够准确地预测电路的性能。
LTSpice
总结词
专为电力电子设计者打造的电路仿真软件
详细描述
基于PSpice的电机驱动系统仿真
总结词
PSpice是一种电路仿真软件,可以用于模拟 和分析电机驱动系统的性能。电机驱动系统 通常包括电力电子开关、电机、控制器和电 源等部分。
详细描述
在PSpice中,可以使用元件库和模型库来构 建电机驱动系统的模型,并对其性能进行仿 真和分析。通过调整控制策略和电源条件, 可以观察到电机转速和电流的变化情况,以 及系统的稳定性和效率等。此外,PSpice还 可以进行故障模拟和可靠性分析,为电机驱
通过仿真可以验证和优化开关电源的控制策略,提高其输出性能和 稳定性。
电机驱动的仿真
电机驱动系统的建模
01
电机驱动系统包括电机、控制器和传动机构等部分,可以使用
电路和力学模型对其进行模拟。
电机驱动的控制策略
02
通过仿真可以验证和优化电机驱动的控制策略,提高其性能和
稳定性。
电机驱动的故障模拟
03
通过仿真可以模拟电机驱动系统在故障情况下的表现,为故障
提高仿真精度与效率
01
02
03
精细化建模
采用更精细的模型来模拟 电力电子系统的行为,提 高仿真精度。
并行仿真技术
采用并行计算技术,将仿 真过程分解到多个处理器 上同时进行,提高仿真效 率。
硬件在环仿真
电力电子系统仿真软件介绍及实例分析
MATL AB/Simulink为运行环境,
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熟悉Simulink的用户,会很轻松的掌
握PLECS软件的编辑原理。
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当仿真既含有电路部分又含有复杂的
控制方案的系统时,
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作为Simulink的工具箱,和
Simulink下的其他模块并列存在.
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PLECS是特别为电力电子系统的仿真
而开发的,
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它同样是一个非常有效实用的工具。
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MATL AB是MATrix L ABorator y的缩写,是一款由美国 The MathWorks公司出品的商业数学软件。MATL AB是一种 用于算法开发、数据可视化、数据分析以及数值计算的高级 技术计算语言和交互式环境。除了矩阵运算、绘制函数/数据 图像等常用功能外,MATL AB还可以用来创建用户界面及与 调用其它语言(包括C,C++和FORTRAN)编写的程序。 尽管MATL AB主要用于数值运算,但利用为数众多的附加工 具箱(Toolbox)它也适合不同领域的应用,例如控制系统 设计与分析、图像处理、信号处理与通讯、金融建模和分析 等。另外还有一个配套软件包Simulink,提供了一个可视化 开发环境,常用于系统模拟、动态/嵌入式系统开发等方面。
Controller simulation result
Simulation diagram
Controller simulation result
添加标题
DC voltage
2.PMSM speed
添加标题
PMSM current A)
4.Grid voltage/current(ph.
Matlab 控制工具箱
计算机仿真在电力系统中的应用
计算机仿真在电力系统中的应用随着大规模电力系统的不断发展和电力网络的复杂性日益增加,如何保证电力系统的安全稳定运行成为了一个重要的挑战。
为了解决电力系统中的各种问题,计算机仿真技术被广泛应用于电力系统领域。
本文将探讨计算机仿真在电力系统中的应用,并介绍其在电力系统分析、规划、运行等方面的重要作用。
一、电力系统仿真技术简介电力系统仿真技术是利用计算机来模拟和分析电力系统运行的一种手段。
它基于电力系统的物理特性和电力系统模型,采用数值计算方法模拟电力系统在不同工作状态下的运行情况。
通过仿真分析,可以有效评估系统响应、电力质量、系统损耗等关键指标,为电力系统的规划、运行和改进提供决策支持。
二、电力系统仿真在分析中的应用1. 网络分析电力系统仿真技术可以用于电力网络的拓扑分析、潮流计算和短路分析等方面。
通过建立电力网络的模型,可以对电力系统的设备连接、功率流动和潮流分布进行精确的计算和分析。
这对于了解电力系统的结构、电力负载以及电力供应的可靠性十分重要。
2. 功率系统动态分析仿真技术可以模拟电力系统在不同操作条件下的动态响应,比如故障、发电机启动和停机、变压器切换等。
这种模拟分析能够评估系统的稳定性、可靠性和韧性,并为系统操作员提供正确的操作指导。
3. 电力质量分析电力质量是电力系统中一个非常关键的指标,它描述了电能在传输和使用过程中的稳定性和可靠性。
仿真技术可以模拟电力系统中的电压稳定、频率稳定和谐波等问题,并对这些问题进行分析和改进提供指导。
三、电力系统仿真在规划中的应用1. 发展规划电力系统仿真允许规划人员模拟不同的电力系统发展情景,并评估不同方案对电力系统的影响。
通过制定合理的模型和输入,可以比较不同方案的经济性、可行性和可持续性,为制定发展规划提供科学依据。
2. 优化规划电力系统仿真可以用于优化电力系统的规划。
通过建立合适的数学模型,并运用优化算法和方法,可以寻找最优的电力系统配置、调度计划和设备容量等参数。
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《电力电子系统的计算机仿真》题目:方波逆变电路的计算机仿真电力电子技术综合了电子电路、电机拖动、计算机控制等多学科知识,是一门实践性和应用性很强的课程。
由于电力电子器件自身的开关非线性,给电力电子电路的分析带来了一定的复杂性和困难,一般常用波形分析的方法来研究。
仿真技术为电力电子电路的分析提供了崭新的方法。
我们在电力电子技术课程的教学中引入了仿真,对于加深学生对这门课程的理解起到了良好的作用。
掌握了仿真的方法,学生的想法可以通过仿真来验证,对培养学生的创新能力很有意义,并且可以调动学生的积极性。
实验实训是本课程的重要组成部分,学校的实验实训条件毕竟是有限的,也受到学时的限制。
而仿真实训不受时间、空间和物质条件的限制,学生可以在课外自行上机。
仿真在促进教学改革、加强学生能力培养方面起到了积极的推动作用。
【关键字】电力电子,MATLAB,仿真。
第一章电力电子与MATLAB软件的介绍一、电力电子概况二、MATLAB软件介绍第二章电力电子器件介绍一、电力二极管特性介绍二、晶闸管特性介绍三、IGBT特性介绍第三章主电路工作原理一、单相桥式逆变电路二、三相桥式逆变电路三、PWM控制基本原理第四章仿真模型的建立一、单极性SPWM触发脉冲波形的产生二、双极性SPWM触发脉冲波形的产生三、单极性SPWM方式下的单相桥式逆变电路四、双极性SPWM方式下的单相桥式逆变电路第五章仿真结果分析第六章心得体会第七章参考文献第一章电力电子与MATLAB软件的介绍一、电力电子概况电力电子技术是一门新兴的应用于电力领域的电子技术,就是使用电力电子器件(如晶闸管,GTO,IGBT等)对电能进行变换和控制的技术。
电力电子技术所变换的“电力”功率可大到数百MW甚至GW,也可以小到数W甚至1W以下,和以信息处理为主的信息电子技术不同电力电子技术主要用于电力变换。
电力电子技术分为电力电子器件制造技术和交流技术(整流,逆变,斩波,变频,变相等)两个分支。
一般认为,电力电子技术的诞生是以1957年美国通用电气公司研制出的第一个晶闸管为标志的,电力电子技术的概念和基础就是由于晶闸管和晶闸管变流技术的发展而确立的。
此前就已经有用于电力变换的电子技术,所以晶闸管出现前的时期可称为电力电子技术的史前或黎明时期。
70年代后期以门极可关断晶闸管(GTO),电力双极型晶体管(BJT),电力场效应管(Power-MOSFET)为代表的全控型器件全速发展(全控型器件的特点是通过对门极既栅极或基极的控制既可以使其开通又可以使其关断),使电力电子技术的面貌焕然一新进入了新的发展阶段。
80年代后期,以绝缘栅极双极型晶体管(IGBT 可看作MOSFET和BJT的复合)为代表的复合型器件集驱动功率小,开关速度快,通态压降小,在流能力大于一身,性能优越使之成为现代电力电子技术的主导器件。
为了使电力电子装置的结构紧凑,体积减小,常常把若干个电力电子器件及必要的辅助器件做成模块的形式,后来又把驱动,控制,保护电路和功率器件集成在一起,构成功率集成电路(PIC)。
目前PIC的功率都还较小但这代表了电力电子技术发展的一个重要方向利用电力电子器件实现工业规模电能变换的技术,有时也称为功率电子技术。
一般情况下,它是将一种形式的工业电能转换成另一种形式的工业电能。
例如,将交流电能变换成直流电能或将直流电能变换成交流电能;将工频电源变换为设备所需频率的电源;在正常交流电源中断时,用逆变器(见电力变流器)将蓄电池的直流电能变换成工频交流电能。
应用电力电子技术还能实现非电能与电能之间的转换。
例如,利用太阳电池将太阳辐射能转换成电能。
与电子技术不同,电力电子技术变换的电能是作为能源而不是作为信息传感的载体。
因此人们关注的是所能转换的电功率。
电力电子技术是建立在电子学、电工原理和自动控制三大学科上的新兴学科。
因它本身是大功率的电技术,又大多是为应用强电的工业服务的,故常将它归属于电工类。
电力电子技术的内容主要包括电力电子器件、电力电子电路和电力电子装置及其系统。
电力电子器件以半导体为基本材料,最常用的材料为单晶硅;它的理论基础为半导体物理学;它的工艺技术为半导体器件工艺。
近代新型电力电子器件中大量应用了微电子学的技术。
电力电子电路吸收了电子学的理论基础,根据器件的特点和电能转换的要求,又开发出许多电能转换电路。
这些电路中还包括各种控制、触发、保护、显示、信息处理、继电接触等二次回路及外围电路。
利用这些电路,根据应用对象的不同,组成了各种用途的整机,称为电力电子装置。
这些装置常与负载、配套设备等组成一个系统。
电子学、电工学、自动控制、信号检测处理等技术常在这些装置及其系统中大量应用。
二、MATLAB软件介绍MATLAB 是一个功能强大的常用数学软件, 它不但可以解决数学中的数值计算问题, 还可以解决符号演算问题, 并且能够方便地绘出各种函数图形。
由于MATLAB带有一些强大的具有特殊功能的工具箱,而且随着近年来它的版本不断升级,所含的工具箱功能越来越丰富,工具越来越多,应用范围也越来越广,涵盖了当今几乎所有的工业、电子、医疗、建筑等各领域,MATLAB自1984年由美国的MathWorks公司推向市场以来,历经十几年的发展和竞争,现已成为国际最优秀的科技应用软件之一。
MATLAB中的仿真集成环境Simulink工具箱,是进行系统分析与射击队有力工具。
Simulink是一个图形化的建模工具,具有两个显著功能:SIMU(仿真)和LINK(连接)。
用来进行动态系统仿真、建模和分析的软件包,不但支持线性系统仿真,也支持非线性系统;既可以进行连续系统,也可以进行离散系统仿真。
Simulink提供了各种仿真工具,尤其是它不断扩展的、内容丰富的模块库,为系统的仿真提供了极大便利。
在Simulink 平台上,拖拉和连接典型模块就可以绘制仿真对象的模型框图,并对模型进行仿真。
在Simulink平台上仿真模型的可读性很强,这就避免了在MATLAB窗口使用MATLAB命令和函数仿真时,需要熟悉记忆大量M函数的麻烦,对广大工程技术人员来说,这无疑是最好的福音。
现在的MATLAB都同时捆绑了Simulink,Simulink的版本也在不断地升级,从1993年的MATLAB 4.0/Simulink1.0版到2001年的MATLAB 6.1/Simulink 4.1版2002年即推出了MATLAB6.5 /Simulink 5.0版。
MATLAB已经不再是单纯的"矩阵实验室"了,它已经成为一个高级计算和仿真平台。
Simulink原本是为控制系统的仿真而建立的工具箱,在使用中易编程、易拓展,并且可以解决MATLAB不易解决的非线性、变系数等问题。
它能支持连续系统和离散系统的仿真,支持连续离散混合系统的仿真,也支持线性和非线性系统的仿真,并且支持多种采样频率(Multirate)系统的仿真,也就是不同的系统能以不同的采样频率组合,这样就可以仿真较大、较复杂的系统。
因此,各科学领域根据自己的仿真需要,以MATLAB为基础,开发了大量的专用仿真程序,并把这些程序以模块的形式都放人Simulink中,形成了模块库。
Simulink的模块库实际上就是用MATLAB基本语句编写的子程序集。
现在Simulink模块库有三级树状的子目录,在一级目录下就包含了Simulink最早开发的数学计算工具箱、控制系统工具箱的内容,之后开发的信号处理工具箱(DSP Blocks)、通信系统工具箱(Comm)等也并行列入模块库的一级子目录,逐级打开模块库浏览器(Simulink Library Browser)的目录,就可以看到这些模块。
Simulink创建模型、仿真的过程方法介绍如下:1、Simulink建模一个典型的Simulink模型由信号源模块、被模拟的系统模块和输出显示模块三个类型模块构成。
其基本特点有:1)Simulink提供许多的Scope(示波器)接收器模块,使得Simulink进行仿真具有图形化显示效果;2)Simulink模型具有层次性,通过底层子系统可以构建上层母系统;3)Simulink提供对子系统进行封装功能,用户可以自定义子系统的图标和设置参数对话框。
2、Simulink仿真基本过程1)打开一个空白的Simulink模块窗口;2)进入Simulink模块库浏览界面,将相应模块库中所需的模块拖拉到编辑窗口里;3)修改编辑窗口中模块参数;4)将各模块按给定框图连接,搭建所需系统模型;仿真观察结果,修正参数;5)保存模型。
第二章电力电子器件介绍电力电子器件是指可直接用于处理电能的主电路中,实现电能的变换或控制的电子器件。
同我们在学习电子技术基础时广泛接触的处理信息的电子器件一样,广义上电力电子器件也可以分为电真空器件和半导体器件两类。
由于电力电子器件直接用于处理电能的主电路,因而同处理信息的电子器件相比,它一般具有如下的特征:1)电力电子器件所能处理电功率的大小,也就是其承受电压和电流的能力,是其最重要的参数。
2)因为处理的电功率较大,所以为了减少本身的损耗,提高效率,电力电子器件一般都工作在开关状态。
3)在实际应用当中,电力电子器件往往需要由信息电子电路来控制。
4)尽管工作在开关状态,但是电力电子器件自身的功率损耗通常仍远大于信息电子器件,因而为了保证不致于损耗散热的热量导致器件温度过高而损坏,不仅在器件封装上比较讲究散热设计,而且在其工作时一般都还需要安装散热器。
此外,电力电子器件在实际应用中,一般是由控制电路、驱动电路和电力电子器件为核心的组成一个系统。
一.电力二极管特性介绍不可控器件——电力二极管(Power Diode)自20世纪50年代初期就获得应用,当时也被称为半导体整流器(Semiconductor Rectifier——SR)。
虽然是不可控器件,但结构和原理简单,工作可靠。
电力二极管的基本结构和工作原理与信息电子电路中的二极管一样,以半导体PN结为基础,由一个面积较大的PN结和两端引线以及封装组成的。
由于PN 结具有单向导电性,所以二极管是一个正方向单向导电、反方向阻断的电力电子器件。
从外形上看,主要有螺栓型平板型两种封装。
a)结构图 b) 电器图形符号1、电力二极管特性1)静态特性电力二极管的基本特性——电力二极管的伏安特性:当电力二极管承受的正向电压大到一定值(门槛电压UTO ),正向电流才开始明显增加,处于稳定导通状态。
与正向电流IF 对应的电力二极管两端的电压UF 即为其正向电压降。
当电力二极管承受反向电压时,只有少子引起的微小而数值恒定的反向漏电流。
2 )动态特性动态特性——因结电容的存在,三种状态之间的转换必然有一个过渡过程,此过程中的电压—电流特性是随时间变化的。