MATLAB在电力电子中的应用

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)

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。

第一章 MATLAB简介

1.1 MATLAB电力工具箱简介

MATLAB在电力系统建模和仿真的过程主要由电力系统仿真模块（SimPowerSystem

Blockset简称为PSB模块）来完成。PSB模块主要包括电源模块库（Electrical Source）、电器元件库（ Elements）、电机模块库（ Machines）、电力电子模块库（Power Electronics）、测量模块库（Measurements）、相量元素模块（Phasor Elements）等。这些总的模块又各自包括很多对应的元器件，我们将这些元器件拖拽到“模型编辑窗口”之后，通过我们构建的模型进行连线，做完准备工作后我们就可以进行整个系统的仿真。

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形很强的课程。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。

1.2 MATLAB集成环境

安装完MA TLAB之后，一般有两种方法可以启动它，可以单击开始→程序→MATLAB →MA TLAB 7.10.0，也可以直接双击桌面上的MATLAB图标。下面是进入后的MATLAB 界面, 即MA TLAB命令窗口。注意,首次进入时,MA TLAB可能打开了多个窗口,这是关闭其它窗口后退出MA TLAB，然后重新进入MA TLAB的显示画面。如下图 1.1所示，即为MATLAB集成环境的界面。

图1.1 MA TLAB集成环境

1.3 SIMLINK 仿真基础

SIMLINK 是MATLAB软件的扩展，它是实现动态系统建模和仿真的一个软件包，它与MATLAB语言的主要区别在于，其与用户交互接口是基于Windows的模型化图形输入，其结果是使得用户可以把更多的精力投入到系统模型的构建，而非语言的编程上。

所谓模型化图形输入是指SIMULINK提供了一些按功能分类的基本的系统模块，用户只需要知道这些模块的输入输出及模块的功能，而不必考察模块内部是如何实现的，通过对这些基本模块的调用，再将它们连接起来就可以构成所需要的系统模型（以.mdl文件进行存取），进而进行仿真与分析。

我们在SIMLINK中建立仿真模型，然后对模型中的参数进行设置，点击simulation中的Configuration Parameters，对其进行仿真参数的设置。参数设置界面如下图1.2所示。

图1.2 仿真参数的设置

第二章基于MATLAB的晶闸管单相交流调压电路仿真

2.1 电压电流分析

带阻感负载的单项调压电路的阻抗角φ=arctan(wL/R).如果用导线把晶体管完全短接,稳态时负载电路应是正弦波,其相位滞后于电源电压u1的角度为φ。在用晶体管控制时由于只能通过触发延迟角推迟晶体管的导通，所以晶体管的触发脉冲应在电流过零之后,而无法使

其超前。把α=0时刻仍定在电压过零时刻，显然，阻感负载下α的异响范围为φ≤α≤∏。由晶闸管组成的交流电压控制电路，以方便地调节输出电压的有效值，结构简单、成本低

廉。图2.1示出R—L负载的单相交流调压电路及其电压电流波形，该电路用2套触发装置触