电力电子MatLab

SIMULINK仿真工具简介

SIMULINK是Mathworks公司开发的MATLAB仿真工具之一,其主要功能是实现动态系统建模﹑仿真与分析. SIMULINK支持线性系统仿真和非线性系统仿真;可以进行连续系统仿真,也可以进行离散系统仿真,或者两者混合的系统仿真;同时也支持具有多种采样速率的采样系统仿真.利用SIMULINK对系统进行仿真与分析,可以对系统进行适当的实时修正或者按照仿真的最佳效果来调试及确定控制系统的参数,以提高系统的性能,减少设计系统过程中反复修改时间,从而实现高效率地开发实际系统的目标.

实验一电力电子器件

仿真过程：

首先点击桌面的MATLAB图标，进入MA TLAB环境，点击工具栏中的Simulink选项

。进入我们所需的仿真环境，如图1.1所示。点击File/New/Model新建一个仿真平台。这时我们可以在上一步Simulink环境中拉我们所需的元件到Model平台中，具体做法是点击左边的器件分类，这里我们一般只用到Simulink跟SimPowerSystems两个，分别在他们的下拉选项中找到我们所需的器件，用鼠标左键点击所需的元件不放，然后直接拉到Model

平台中。

图1.1

实验一的具体过程：

第一步：我们首先按照之前的方法打开仿真环境新建一个仿真平台，现在我们先仿真新

提取出来的器件模型如图1.2所示：

图1.2

第二步，元件的复制跟粘贴。有时候相同的模块在仿真中需要多次用到，这时按照我们常规的方法可以进行复制跟粘贴，可以用一个虚线框复制整个仿真模型。还有一个常用方便的方法是在选中模块的同时按下Ctrl键拖拉鼠标，选中的模块上会出现一个小“+”好，继续按住鼠标和Ctrl键不动，移动鼠标就可以将模块拖拉到模型的其他地方复制出一个相同的模块，同时该模块名后会自动加“1”，因为在同一仿真模型中，不允许出现两个名字相同的模块。

第三步，我们把元件的位置调整好，准备进行连接线，具体做法是移动鼠标到一个器件的连接点上，会出现一个“十字”形的光标，按住鼠标左键不放，一直到你所要连接另一个器件的连接点上，放开左键，这样线就连好了，如果想要连接分支线，可以要在需要分支的地方按住Ctrl键，然后按住鼠标左键就可以拉出一根分支线了。

在连接示波器时会发现示波器只有一个接线端子，这时可以参照下面示波器的参数调整的方法进行增加端子。在调整元件位置的时候，有时你会遇到有些元件需要改变方向才更方便于连接线，这时可以选中要改变方向的模块，使用Format菜单下的Flip block 和Rotate block 两条命令，前者改变水平方向，后者做90度旋转，也可以用Ctrl+R来做90度旋转。同时双击模块旁的文字可以改变模块名。然后单击菜单栏中的Edit/Signal Properties命令来刷新模型。模块的颜色也可以在激活模块后，点击右键，在background color中选择自己喜欢的颜色。

连接好的电路图如图1.3所示。

图1.3

第四步，模块的参数设置。设者模型参数是保证仿真准确和顺利的重要一步，有些参数是由仿真任务规定的，如本例仿真中的电源电压与电阻值等，有些参数是需要通过仿真来确定的。设置模型参数可以双击模块图标弹出参数设置对话框，然后按框中提示输入，若有不清楚的地方可以借助帮助来看相关功能。本例中，参数设置如下：

1.脉冲发生器的参数设置。双击脉冲发生器，会弹出一个对话框，改变需要的参数后

如图1.4所示。其中参数行中从第一个开始分别为振幅、周期、脉宽、控制角（延迟时间）

控制角a的设置按照t=aT/360

图1.4

2.打开电源设置对话框，我们这里设置电源为220V，直接在参数行输入数字即可。

3.新器件GTO的参数设置，这里我们采用默认设计，当需要改变的时候也可以另外

设置。

4.负载参数的设置，我们这里只是用到电阻负载，所以可以这样设置，电阻R＝100，

H＝0，

C=inf 设置完如图1.5所示：

图1.5

5.示波器的参数设置：当我们开始连接的时候，示波器只有一个连接端子，这时我们

需要增加示波器的接线端子，具体做法是双击示波器，弹出的对话框如图1.6示：

图1.6

单击工具栏中第二个小图标，即打印机图标的旁边的图标。弹出第二个对话框2图1.7。

图1.7

只要在Number of axes 项中把1改成所需要增加的端子数字就可以，这里我们用到两个端子，我们把它改成2就可以了。在Time range中设置一个数值，也即显示时间，所设置的时横坐标。就是我们的的仿真时间

6.仿真参数设置:在仿真开始前还必须首先设置仿真参数。在菜单中选择Simulation，

在下拉菜单中选择Simulation parameters，在弹出的对话款中可设置的项目很多，主

要有开始时间、终止时间、仿真类型（包括步长和解电路的树枝方法），积极相对

误差、绝对误差等。步长、解法和误差的选择对仿真运行的速度影响很大，步长太

长计算容易发散，步长太小运算时间太长，本题使用ode23tb算法。仿真参数设计

如图1.8所示：

图1.8

在参数设置完毕后既可以开始仿真。点击运行按钮“”开始仿真。在屏幕下方的

状态栏上可以看到仿真的进程。若要中途停止仿真可以点击“■”按钮。在仿真完毕之后既可以通过双击示波器来观察仿真的结果。本例的仿真图形（电阻）如图1.9跟图1.10所示：

图1.9 晶闸管的波形图1.10负载的波形

如果在一开始观察不到示波器的波形，可以点击工具栏上的望远镜，会自动的给定一个合适的坐标，观察到我们需要的波形。如果我们想改变纵坐标，可以单击邮件，选择弹出快捷菜单中的“Axes properties”命令，出现如图1.11所示示波器的纵坐标参数设置对话框。

图1.11

本题如果要设置电阻电感负载，只需要在RLC参数中给电感量一个数值就可以了。

到这里，我们就把新器件GTO的仿真完成了。按照同样的方法，再从Sim Power Systems/Power Electronics中调用其他需要仿真的新器件，就可以观察到我们所需要的波形了。

上面做的全控型器件，现在我们做一个半控型器件，也就是我们平时所说的普通晶闸管。我们在电力电子器件里面提取出一个晶闸来，这里注意晶闸管有两种类型，Detailed Thyristor的是详细的晶闸管模型，而Thyristor是普通晶闸管，具体选择看你对晶闸管参数的要求多高，详细的晶闸管有很多参数可以设置。

仿真的电路图如图示

模块的参数的设置跟之前的一样，为了得到更好的波形效果，我们把仿真的开始时间设置为4，结束时间设置为10。同若运行仿真电路，我们可以得到仿真之后的各种波形。