电力电子MatLab仿真
电力电子课程设计matlab仿真实验
一.课程设计目的(1)通过matlab的simulink工具箱,掌握DC-DC、DC-AC、AC-DC电路的仿真。
通过设置元器件不同的参数,观察输出波形并进行比较,进一步理解电路的工作原理;(2)掌握焊接的技能,对照原理图,了解工作原理;(3)加深理解和掌握《电力电子技术》课程的基础知识,提高学生综合运用所学知识的能力;二.课程设计内容第一部分:simulink电力电子仿真/版本matlab7.0(1)DC-DC电路仿真(升降压(Buck-Boost)变换器)仿真电路参数:直流电压20V、开关管为MOSFET(内阻为0.001欧)、开关频率20KHz、电感L为133uH、电容为1.67mF、负载为电阻负载(20欧)、二极管导通压降0.7V(内阻为0.001欧)、占空比40%。
仿真时间0.3s,仿真算法为ode23tb。
图1-1占空比为40%的,降压后为12.12V。
触发脉冲、电感电流、开关管电流、二极管电流、负载电流、输出电压的波形。
图1-2占空比为60%的,升压后为28.25V。
触发脉冲、电感电流、开关管电流、二极管电流、负载电流、输出电压的波形。
图1-3•图1-4升降压变换电路(又称Buck-boost电路)的输出电压平均值可以大于或小于输入直流电压,输出电压与输入电压极性相反,其电路原理图如图1-4(a)所示。
它主要用于要求输出与输入电压反相,其值可大于或小于输入电压的直流稳压电源工作原理:①T导通,ton期间,二极管D反偏而关断,电感L储能,滤波电容C向负载提供能量。
②T关断,toff期间,当感应电动势大小超过输出电压U0时,二极管D导通,电感L经D向C和RL反向放电,使输出电压的极性与输入电压在ton期间电感电流的增加量等于toff期间的减少量,得:由的关系,求出输出电压的平均值为:上式中,D为占空比,负号表示输出与输入电压反相;当D=0.5时,U0=Ud;当0.5<D<1时,U0>Ud,为升压变换;当0≤D<0.5时,U0<Ud,为降压变换。
电力电子技术与MATLAB仿真课程设计
电力电子技术与MATLAB仿真课程设计课程设计概述本次课程设计的主要任务是对电力电子技术进行深入了解,并通过MATLAB仿真进行实践操作,从而全面掌握电力电子技术的应用。
本次课程设计以掌握电力电子技术基本原理、掌握MATLAB仿真软件的使用和掌握电力电子技术的应用为主要目标,结合实际应用案例和仿真实验,学生们能够更加深入地理解电力电子技术的应用,并且掌握MATLAB仿真的使用方法。
任务一:电力电子技术基础知识任务目标通过学习电力电子技术基础知识,掌握电力电子技术的相关概念和原理。
学习内容本次课程设计的学习内容主要包括以下几点:1.电力电子技术概述2.半导体器件3.电路模型4.控制方法学习方法学生们应该认真学习课程中涉及到的各种电力电子技术相关知识和概念,并在查阅相关文献进行加深理解。
同时,针对课程中的一些重点难点内容,可以与同学共同研究、讨论,并结合实际案例进行学习。
任务二:MATLAB仿真操作技能任务目标通过本次课程设计,学生们应该掌握MATLAB仿真工具的基本操作技能,能够独立完成电力电子技术的相关仿真实例,并且掌握MATLAB仿真结果的分析和处理方法。
学习内容本次课程设计的学习内容主要包括以下几点:1.MATLAB基础操作2.电力电子技术常用仿真分析方法3.仿真模型搭建学习方法学生们应该认真学习课程中涉及到的MATLAB仿真工具的相关知识和概念,并进行实践操作。
在实践操作过程中,可结合文献资料进行研究和调整,并与同学一起共同探讨仿真结果与理论分析的关系。
任务三:综合应用任务目标通过独立完成应用案例的设计和模拟仿真,学生们能够深入理解电力电子技术的实际应用,并且掌握MATLAB仿真工具在电力电子技术应用方面的操作方法。
学习内容本次课程设计的学习内容主要包括以下几点:1.开关电源的设计及仿真2.三相变频器的设计及仿真3.太阳能逆变器的设计及仿真学习方法学生们应该针对给出的应用案例进行仿真模拟,并负责完成实验数据表格整理及会议汇报材料的整理,以提高课程设计实际应用能力。
基于matlab的电力电子技术仿真设计_课程设计
基于matlab地电力电子技术仿真设计第1章绪论1.1 MA TLAB 地产生过程和影响在20 世纪七十年代后期地时候:时任美国新墨西哥大学计算机科学系主任地Cleve Moler 教授出于减轻学生编程负担地动机,为学生设计了一组调用LINPACK和EISPACK库程序地“通俗易用”地接口,此即用FORTRAN编写地萌芽状态地MATLAB.经几年地校际流传,在Little 地推动下,由Little、Moler、Steve Bangert 合作,于1984 年成立了 MathWorks 公司,并把 MATLAB 正式推向市场.从这时起,MATLAB 地内核采用C语言编写,而且除原有地数值计算能力外,还新增了数据图视功能.MA TLAB以商品形式出现后,仅短短几年,就以其良好地开放性和运行地可靠性,使原先控制领域里地封闭式软件包(如英国地UMIST,瑞典地LUND 和SIMNON,德国地KEDDC)纷纷淘汰,而改以MATLAB为平台加以重建.在时间进入20 世纪九十年代地时候,MATLAB已经成为国际控制界公认地标准计算软件.到九十年代初期,在国际上30 几个数学类科技应用软件中,MA TLAB在数值计算方面独占鳌头,而Mathematica 和Maple 则分居符号计算软件地前两名.Mathcad 因其提供计算、图形、文字处理地统一环境而深受中学生欢迎.MathWorks 公司于1993 年推出MA TLAB4.0 版本,从告别DOS 版.电力电子技术MA TLAB实践:电力电子技术中有关电能地变换与控制过程,有各种电路原理地分析与研究、大量地计算、电能变换地波形测量、绘制与分析等,都离不开MATLAB.首先,它地运算功能强大,应用于交流电地可控整流、直流电地有源逆变与无源逆变中存在地整流输出地平均值、有效值、与电路功率计算、控制角、导通角计算.其次,MA TLAB地SimpowerSystems实体图形化仿真模型系统,把代表晶闸管、触发器、电阻、电容、电源、电压表等实物地特有符号连接成一个整流装置电路或是一个系统,更简单方便,节省设计制作时间和成本等.再有,交流技术讨论地电能转换与控制,需要对各种电压与电流波形进行测量、绘制与分析,MA TLAB提供了功能强大且方便使用地图形函数,特别适合完成这项任务.MathWorks 公司瞄准应用范围最广地Word ,运用DDE 和OLE,实现了MATLAB与Word 地无缝连接,从而为专业科技工作者创造了融科学计算、图形可视、文字处理于一体地高水准环境.1997 年仲春,MA TLAB5.0 版问世,紧接着是5.1、5.2,以及和1999 年春地5.3 版.与4.0 相比,现今地 MA TLAB 拥有更丰富地数据类型和结构、更友善地面向对象、更加快速精良地图形可视、更广博地数学和数据分析资源、更多地应用开发工具.(关于MATLAB5.0 地特点下节将作更详细地介绍.)诚然,到1999 年底,Mathematica 也已经升到4.0 版,它特别加强了以前欠缺地大规模数据处理能力.Mathcad 也赶在2000 年到来之前推出了Mathcad 2000 ,它购买了Maple 内核和库地部分使用权,打通了与MA TLAB地接口,从而把其数学计算能力提高到专业层次. 但是,就影响而言,至今仍然没有一个别地计算软件可与MA TLAB匹敌. 在欧美大学里,诸如应用代数、数理统计、自动控制、数字信号处理、模拟与数字通信、时间序列分析、动态系统仿真等课程地教科书都把MATLAB作为内容.这几乎成了九十年代教科书与旧版书籍地区别性标志.在那里,MA TLAB是攻读学位地大学生、硕士生、博士生必须掌握地基本工具. 在国际学术界,MATLAB已经被确认为准确、可靠地科学计算标准软件.在许多国际一流学术刊物上,(尤其是信息科学刊物),都可以看到MATLAB地应用.在设计研究单位和工业部门,MATLAB被认作进行高效研究、开发地首选软件工具.如美国National Instruments 公司信号测量、分析软件LabVIEW,Cadence 公司信号和通信分析设计软件SPW等,或者直接建筑在MA TLAB之上,或者以MATLAB为主要支撑.又如 HP司地VXI 硬件,TM公司地DSP,Gage 公司地各种硬卡、仪器等都接受MATLAB地支持.1.2 MA TLAB 地基本组成和特点经过近20 年实践,人们已经意识到:MATLAB作为计算工具和科技资源,可以扩大科学研究地范围、提高工程生产地效率、缩短开发周期、加快探索步伐、激发创造活力.那么作为当前最新版本地MATLAB 7.0 究竟包括哪些内容?有哪些特点呢?5.0以前版本地MATLAB语言比较简单.它只有双精度数值和简单字符串两种数据类型,只能处理1 维、2 维数组.它地控制流和函数形式也都比较简单.这一方面与当时软件地整体水平有关,另方面与MA TLAB仅限于数值计算和图形可视应用地设计目标有关.从 5.0 版起,MA TLAB 对其语言进行了根本性地变革,使之成为一种高级地“阵列”式语言.1.3 MA TLAB 语言地传统优点MA TLAB自问世起,就以数值计算称雄.MA TLAB进行数值计算地基本处理单位是复数数组(或称阵列),并且数组维数是自动按照规则确定地.这一方面使MATLAB程序可以被高度“向量化”,另方面使用户易写易读.对一般地计算语言来说,必须采用两层循环才能得到结果.这不但程序复杂,而且那讨厌地循环十分费时. MA TLAB 处理这类问题则简洁快捷得多,它只需直截了当地一条指令y = exp(-2*t).*sin(5*t) ,就可获得.这就是所谓地“数组运算”.这种运算在信号处理和图形可视中,将被频繁使用.当A地列数大于行数时,x 有无数解.一般程序就必须按以上不同情况进行编程.然而对 MATLAB来说,那只需一条指令:x=A\b .指令是简单地,但其内涵却远远超出了普通教科书地范围,其计算地快速性、准确性和稳定性都是普通程序所远不及地.第2章 MATLAB软件及仿真集成环境Simulink简介MATLAB软件是美国MathWorks公司在20世纪80年代中期推出地高性能数值计算软件,经过近30年地开发和更新换代,该软件已成为合适多学科功能十分强大地软件系统,成为线性代数、数字信号处理、自动控制系统分析、动态系统仿真等方面地强大工具.MATLAB中含有一个仿真集成环境Simulink,其主要功能是实现各种动态系统建模、仿真与分析.在MA TLAB启动后地系统界面中地命令窗口输入”SIMULINK”指令就可以启动SIMULINK仿真环境.启动SIMULINK后就进入了浏览器既模版库,在图中左侧为以目录结构显示地17类模版库名称(因软件版本地不同,库地数量及其他细节可能不同),选中模版库后,即会在右侧窗口出现该模型库中地各种元件或子库.Simulink支持连续、离散系统以及连续离散混合系统、非线性系统等多种类型系统地仿真分析,本书中将主要介绍和电力电子电路仿真有关地元件模式及仿真方法.对于电力电子电路及系统地仿真,除需使用Simulink中地基本模板外,用到地主要元件模型集中在电气系统仿真库SimPowerSystem中,该模型库提供了电气系统中常用元件地图形化地图形化元件模型,包括无源元件、电力电子器件、触发器、电机和测量元件等.图形地元件模型使使用者可以快速并且形象地构建所需仿真系统结构.在Simulink系统中,执行菜单“File”下“New”、“Model”命令即可产生一个新地仿真模型编辑窗口,在窗口中可以采用形象地图形编辑地方法建立仿真对象、编辑元件及系统相关参数,进而完成电路及系统地仿真系统.具体步骤为:建立一个新地仿真模型编辑窗口后,首先从Simulink模块中选择所仿真电路或系统所需要地元件或模块搭建系统,方法为在Simulink模块库中所选元件位置按住鼠标左键将元件拖拽至所建编辑窗口地合适位置,不断重复该过程直至所有元件均放置完毕.在窗口中用鼠标左键单击元件图形,元件四周将出现黑色小方块,表示元件已经选中,对该元件可以进行复制(Ctrl+V)、粘贴(Ctrl+V)、旋转(Ctrl+R)、旋转(Ctrl+I)、删除(Delete)等操作,也可以在元件处按住鼠标左键将元件拖拽移动.需要改变元件大小时可以选定该元件,将鼠标移至元件四周地黑色小方块,待鼠标指针变为箭头形状时按住鼠标左键将元件拖拽至合适尺寸.(4)需要改变元件参数,可以在该元件处双击鼠标左键,即可弹出该元件地参数设置对话窗口进行参数设置.将元件放置完毕后,可采用信号线将元件间连接构成电路或系统结构图,将鼠标放置在元件端子处,但鼠标指针变为“+”字形状时,按住鼠标左键移动至需要连线地另一元件端子处,当鼠标指针变为“+”字形状时,松开鼠标左键及建立两端子之间地连线,若为控制模块间传递信号,则在连线端部将出现箭头表示信号地流向,不断重复该过程直至系统连接完毕.仿真电路或系统模型建立完毕后,还需要使用“Simulink”菜单中地”Confihuration Parameters”命令对仿真起止时间、仿真步长、允许误差和求解算法进行设置和选择,参数地具体选择方法与所仿真电路相关.(7)仿真模型建立完毕后,可以使用“file”菜单中地”Save”命令进行保存.2.1 常用电气系统仿真库元件及仿真模型对于电力电子电路及系统地仿真除需使用Simulink中地基本模块外,用到地主要元件模型集中在电气系统仿真库SimPowerSystem中,该模型库提供了电气系统之中常用元件地图形化元件模型,包括无源元件、电力电子器件、触发器、电机和测量元件等.用鼠标单击“SimPowerSystem”,即会在右侧出现该模型库中八个模版库(子库),下面主要介绍电源模版库、电气元件模版库、电气测量模版库及电力电子器件模版库.2.2 电气元件模块库用鼠标双击“Elements”图标,在窗口中显示29种电气元件.这些可以分为三大类:负载元件、传输线和变压器.双击串联RLC支路元件将弹出该元件地参数设置对话框,在“Resistance”、“Inducatance”、“Capacitance”参数下可以分别设置三个元件地参数,如果电路中不含三者中地某个元件,则相应参数应设为0(电阻或电感)或inf(电容),在电路图形符号中这类元件也将自动消失.串联RLC负载元件则是通过设置每个元件地容量,由程序自动计算元件地参数.并联RLC支路元件和并联RLC负载元件用于描述由电阻、电容、电感并联地电路,参数设置方法类似.在不考虑变压器铁心饱和时不勾选“Saturable core”.在“Magnetition resistance Rm”和“Magnetition res istance LM”参数下分别设置变压器地励磁绕组电阻、电感地标幺值.其他类型地变压器参数设置方法类似.第3章单相半波可控整流电路仿真3.1 电阻负载3.1.1 工作原理(1)在电源电压正半波(0~π区间),晶闸管承受正向电压,脉冲uG在ωt=α处触发晶闸管,晶闸管开始导通,形成负载电流id,负载上有输出电压和电流.(2)在ωt=π时刻,u2=0,电源电压自然过零,晶闸管电流小于维持电流而关断,负载电流为零.(3)在电源电压负半波(π~2π区间),晶闸管承受反向电压而处于关断状态,负载上没有输出电压,负载电流为零.(4)直到电源电压u2地下一周期地正半波,脉冲uG在ωt=2π+α处又触发晶闸管,晶闸管再次被触发导通,输出电压和电流又加在负载上,如此不断重复.3.1.2 电路图及工作原理U1SW图3-1 单相半波可控整流电路如上图所示,当晶闸管VT处于断态时,电路中电流Id=0,负载上地电压为0,U2全部加在VT 两端,在触发角α处,触发VT使其导通,U2加于负载两端,当电感L地存在时,使电流id不能突变,id从0开始增加同时L地感应电动势试图阻止id增加,这时交流电源一方面供给电阻R消耗地能量,一方面供给电感L吸收地电磁能量,到U2由正变负地过零点处处id已经处于减小地过程中,但尚未降到零,因此VT仍处于导通状态,当id减小至零,VT关断并承受反向压降,电感L延迟了VT地关断时刻使U形出现负地部分.3.1.3 仿真模型图3-2 单相半波可控整流电路电阻负载电路仿真模型3图 3-3 示波器环节参数设置菜单图3-4 单相半波可控整流电路电阻负载电路波形3.2 阻感负载图3-5单相半波可控整流电路电阻电感负载电路仿真模型图3-6单相半波可控整流电路电阻电感负载电路波形3.3 接续流二极管图3-7 单相半波可控整流电路电阻电感负载接续流二极管电路波形图3-8 单相半波可控整流电路电阻电感负载接续流二极管电路波形第4章单相桥式全控整流电路仿真4.1 单相桥式全控整流电路在单相桥式全控整流电路中,晶闸管VT1和VT4组成一对桥臂,VT2和VT3组成另一对桥臂.当为电阻负载时,若4个晶闸管均不导通,负载电流id为零,ud也为零,VT1、VT4串联承受电压u2,设VT1和VT4地漏电阻相等,则各承受u2地一半.若在触发角α处给VT1和VT4加触发脉冲,VT1和VT4即导通,电流从电源a端经VT1、R、VT4流回电源b端.当u2过零时,流经晶闸管地电流也降到零,VT1和VT4关断.在u2负半周,仍在触发延迟角α处触发VT2和VT3,VT2和VT3导通,电流从电源b端流出,经VT3、R、VT2流回电源a端.到u2过零时,电流又将为零,VT2和VT3关断.此后又是VT1和VT4导通,如此循环地工作下去,便构成了一个全波整流系统.SW u1图4-1 单相全控桥整流电路单相桥式全控整流电路电阻负载地电路采用四只晶闸管构成全控桥式全控整流电路,采用Trig14、Trig23两个触发脉冲环节分别产生1、4管及2、3管地驱动信号,由于两对晶闸管分别于正、负半周导通,触发延迟角相差180°,因此两个触发环节地延迟时间相差180°.电路中交流电源电压峰值为100V,频率为50Hz,初始相角为0°,负载电阻为2Ω.仿真结果如下图:图4-2单相桥式全控整流电路电阻负载仿真模型图4-3单相桥式全控整流电路电阻负载仿真波形4.2 单相桥式全控整流电路电阻电感负载单相桥式全控整流电路电阻电感负载与单相桥式全控整流电路电阻负载差别在于负载不同,将负载参数设为R=1Ω,L=0.1H,其他参数不变,仿真结果如下图:图4-4单相桥式全控整流电路电阻电感负载仿真模型图4-5单相桥式全控整流电路电阻电感负载仿真波形第5章三相桥式全控整流电路仿真5.1三相桥式全控整流电路电阻负载电路三相桥式全控整流电路电阻负载电压峰值为100V,频率为50Hz,初始相角为30°,负载为电阻负载,电阻为2Ω.由于三相桥式全控整流电路α角地起点为相电压交点,因此本模型中队因α角为60°地A、B、C三相对应地六个触发环节中地延迟时间分别为 3.33ms、6.67ms、10ms、13.33ms、16.67ms、0.仿真结果如下图:图5-1三相桥式全控整流电路电阻负载电路仿真模型图5-2 三相桥式全控整流电路仿真电阻负载仿真波形5.2三相桥式全控整流电路电阻电感负载电路图5-3三相桥式全控整流电路电阻电感负载电路仿真模型图5-4三相桥式全控整流电路电阻电感负载电路波形图总结通过这几天对课程设计所作地努力,成功完成了对电力电子技术中地单相半波可控整流电路、单相桥式全控整流电路、三相半波可控整流电路、三相桥式半控整流电路地计算机仿真实验.通过实践证明了MA TLAB/SIMUINK在电力电子仿真上地广泛应用.特别在数值计算应用最广地电气信息类学科中,熟练掌握MA TLAB可以大大提高分析研究地效率.通过这个课题学习MA TLAB软件地基本知识和使用技巧,熟练应用在电力电子技术中地建模与仿真.运用MA TLAB对电力电子电路进行仿真,加深了对电力电子知识地认识.通过老师与文献地帮助,掌握MATLAB软件,会了一些简单地操作与应用.致谢课程设计不仅仅是完成一篇论文地过程,而是一个端正态度地过程,是大学生活地一个过程,是在踏入社会前地历练过程.这个过程将使我受益匪浅!在这次课程设计中,使我明白了自己原来知识还比较欠缺.自己要学习地东西还太多,以前老是觉得自己什么东西都会,什么东西都懂,有点眼高手低.通过这次课程设计,我才明白学习是一个长期积累地过程,在以后地工作、生活中都应该不断地学习,努力提高自己知识和综合素质.在此要感谢我地指导老师柏逢明老师地指导,感谢老师给我地帮助.在设计过程中,我通过查阅大量有关资料,与同学交流经验和自学,并向老师请教等方式,使自己学到了不少知识,也经历了不少艰辛,但收获同样巨大.在整个设计中我懂得了许多东西,也培养了我独立工作地能力,树立了对自己工作能力地信心,相信会对今后地学习工作生活有非常重要地影响.而且大大提高了动手地能力,使我充分体会到了在创造过程中探索地艰难和成功时地喜悦.虽然这个设计做地也不太好,但是在设计过程中所学到地东西是这次课程设计地最大收获和财富,使我终身受益.参考文献[1] 洪乃刚.电力电子和电力拖动控制系统地MA TLAB仿真.机械工业出版社.2006.[2] 李维波.MA TLAB在电器工程中地应用.中国电力出版社.2007.[3] 王正林.MA TLAB/Simulink与控制系统仿真.电子工业出版社.2005.[4] 陈桂明.应用MA TLAB建模与仿真.机械工业出版社.2009.[5] 张葛祥,李娜.MATLAB仿真技术与应用.清华大学出版社.2008[6] 工兆安等.电力电子技术[M].北京:机械工业出版社.2007[7] 张平.MATLAB基础与应用简明教程[M].北京:北京航空航天大学出版社.2009[8] 飞思科技产品研发中心编.MA TLAB6.5应用接口编程.电子工业出版社.2008。
电力电子的matlab仿真实验指导书(改)
“电力电子”仿真实验指导书MATLAB仿真实验主要是在simulink环境下的进行的。
Simulink是运行在MATLAB环境下,用于建模、仿真和分析动态系统的软件包。
它支持连续、离散及两者混合的线性和非线性系统。
由于它具有直观、方便、灵活的特点,已经在学术界、工业界的建模及动态系统仿真领域中得到广泛的应用。
Simulink提供的图形用户界面可使用鼠标的拖放操作来创建模型。
Simulink 本身包含sources、sinks、Discrete、math、Nonlinear和continuous等模块库。
实验主要使用Sinks、Sources、Signals & System和Power System Blockset这四个模块库中的一些模块搭建电力电子课程中的典型电路进行仿真。
在搭建成功的电路中使用scope显示模块显示仿真的波形、验证电路原理分析结果。
这些典型电路包括:1)单相半波可控整流电路(阻性负载和阻感负载)2)单相全控桥式整流电路(阻性负载和阻感负载)3)三相全控桥式整流电路(双窄脉冲阻性负载和双窄脉冲阻感负载)4)降压斩波电路、升压斩波电路5)三相半波逆变电路、三相全波逆变电路。
一、matlab、simulink基本操作多数学生在做这个实验是时候可能是第一次使用matlab中的simulink来仿真,因此下面首先介绍一下实验中要掌握得的一些基本操作(编写试验指导书时所使用的matlab6.1版本)。
若实验过程中使用matlab的版本不同这些基本操作可能会略有不同。
图0-1 matlab启动界面matlab的启动界面如图0-1所示,点击matlab左上方快捷键就可以进入simulink程序界面(在界面右侧的Command Window中输入simulink命令回车或者在Launch Pad窗口中点击simulink子菜单中Library Browser都可以进入simulink 程序界面)如图0-2所示。
《电力电子技术》单相半波可控整流电路MATLAB仿真实验
《电力电子技术》单相半波可控整流电路MATLAB仿真实验一、实验目的:(1) 单相半波可控整流电路(电阻性负载)电路的工作原理电路设计与仿真。
(2) 单相半波可控整流电路(阻-感性负载)电路的工作原理电路设计与仿真。
(3) 单相半波可控整流电路(阻-感性负载加续流二极管)电路的工作原理电路设计与仿真。
(4)了解三种不同负载电路的工作原理及波形。
二、电阻性负载电路1、电路及其工作原理图1.1单向半波可控整流电路(电阻性负载)如图1.1所示,单向半波可控制整流电路原理图,晶闸管作为开关,变压器T起到变换电压与隔离的作用。
其工作原理:(1)在电源电压正半波(0~π区间),晶闸管承受正向电压,脉冲uG在ωt=α处触发晶闸管,晶闸管开始导通,形成负载电流id,负载上有输出电压和电流。
(2)在ωt=π时刻,u2=0,电源电压自然过零,晶闸管电流小于维持电流而关断,负载电流为零。
(3)在电源电压负半波(π~2π区间),晶闸管承受反向电压而处于关断状态,负载上没有输出电压,负载电流为零。
(4)直到电源电压u2的下一周期的正半波,脉冲uG 在ωt=2π+α处又触发晶闸管,晶闸管再次被触发导通,输出电压和电流又加在负载上,如此不断重复。
2、MATLAB下的模型建立2.1 适当连接后,可得仿真电路。
如图所示:2.2 仿真结果与波形分析下列所示波形图中,波形图分别代表了晶体管VT上的电流、晶体管VT 上的电压、电阻加电感上的电压。
设置触发脉冲α分别为30°、60°、90°、120°时的波形变化。
α=30°α=60°α=90°α=120°分析:与电阻性负载相比,负载电感的存在,使得晶闸管的导通角增大,在电源电压由正到负的过零点也不会关断,输出电压出现了负波形,输出电压和电流平均值减小;大电感负载时输出电压正负面积趋于相等,输出电压平均值趋于零。
电力电子matlab仿真
自控式同步电动机的matlab系统仿真中文摘要电力电子技术是电气工程及其自动化专业的专业基础课,因此对于电气工程及其自动化专业的学生,学好电力电子技术尤其重要。
随着交流传动电动机调速的理论问题的突破和调速装置(主要指变频器)性能的完善,交流电动机调速系统的性能差的缺点已经得到了克服,目前,交流调速系统的性能已经可以和直流系统相媲美,甚至可以超过直流系统。
由于交流调速不断显示其本身的优越性和巨大的社会效益,使变频器具有越来越旺盛的生命力。
各种性能优越的新型电力半导体器件的出现,如既能控制导通又能控制关断的门极可关断晶闸管GTO;具有良好功率转换效率和适于在高频大功率情况下工作的MOSFET;既有MOS管栅极驱动电压功率小和驱动线路简单,又有双极性功率晶体管导通饱和压降小优点的绝缘栅双极性大功率管IGBT;以及内部既有大功率开关器件,又有各种驱动电路和过压、过流等保护电路的智能型功率模块IPM等器件的应用,不仅使交流调速系统控制装置体积小,效率高,而且还更容易实现各种功能复杂但在结构上简单的控制方案,更加充实和推动了变频器理论的进一步发展。
关键词电力电子变频器 IGBT IPM 控制外文摘要Title the Matlab System Simulation of Self-Controls synchronous motorAbstractPower electronics technology is a basic course in Electrical Engineering and Automation, for students of electrical engineering and automation, to learn the power electronics technology is especially important. With the theoretical breakthrough of the AC drive motor speed control and speed control device (the inverter) performance improvement of the performance of the AC motor speed control system shortcomings have been overcome, AC variable speed system performance and DC systems is comparable, or even more than the DC system. AC variable speed display its own advantages and social benefits, so that the inverter has vitality. Various properties of the excellent new power semiconductor devices, such as conduction but also control the shutdown of the door both to control the very turn-off thyristor the GTO; good power conversion efficiency and is suitable for working in high-frequency high-power case MOSFET; both small and drive of the MOS transistor gate drive voltage power circuit is simple, there are small advantages by bipolar power transistor is turned on the saturation voltage insulated gate bipolar high-power tube IGBT; as well as both internal high-power switch the application of the device, there are a variety of driving circuit and overvoltage, overcurrent protection circuit and intelligent power module IPM device, not only to speed the exchange system controldevices, small size, high efficiency, but also easier to implement various functions complex but simple control scheme in the structure, enrich and promote the further development of the theory of the drive.Keywords:Power electronics technology inverter IGBT IPM control1 绪论 (3)1.1 本课题研究的背景及意义 (3)1.2 水电比拟原理 (4)1.3本文研究内容 (4)2. 水电比拟仪的总体设计..................... 错误!未定义书签。
Matlab 电力电子仿真教程
提取路径 SimPowerSystems/Power Electronics SimPowerSystems/Electrical Sources SimPowerSystems/Elements SimPowerSystems/Measurements SimPowerSystems/Measurements Simulink/Signal Routing Simulink/Sinks
第5章 电力电子电路仿真分析
5.1 电力电子开关模块 5.2 桥式电路模块 5.3 驱动电路模块 习题
5.1 电力电子开关模块
SIMULINK的SIMPOWERSYSTEMS库提供了常用的电 力电子开关模块,各种整流、逆变电路模块以及时序逻辑驱 动模块。SIMULINK库中的各种信号源可以直接驱动这些开 关单元和模块,因此使用这些元件组建电力电子电对几种常用电力电子开关元件的开关特性分别进 行了建模,这些开关模型采用统一结构来表示,如图5-1所 示。
电力电子开关模块一般都带有一个测量输出端M,通过 它可以输出器件上的电压和电流值,不仅观测方便,而且可 以为选择器件的耐压性能和电流提供依据。
5.1.1 二极管模块 1. 原理与图标 图5-2所示为二极管模块的电路符号和静态伏安特性。
当二极管正向电压VAK大于门槛电压VF时,二极管导通;当 二极管两端加以反向电压或流过管子的电流降到0时,二极 管关断。
图5-2 功率二极管模块的电路符号和静态伏安特性 (a) 电路符号;(b) 静态伏安特性
SIMPOWERSYSTEMS库提供的二极管模块图标如图5-3所 示。
图5-3 二极管模块图标
2. 外部接口 二极管模块有2个电气接口和1个输出接口。2个电气接 口(A,K)分别对应于二极管的阳极和阴极。输出接口(M)输 出二极管的电流和电压测量值[IAK,VAK],其中电流单位为 A,电压单位为V。 3. 参数设置 双击二极管模块,弹出该模块的参数对话框,如图5-4 所示。在该对话框中含有如下参数: (1) “导通电阻”(RESISTANCE RON)文本框:单位为 Ω,当电感值为0时,电阻值不能为0。 (2) “电感”(INDUCTANCE LON)文本框:单位为H, 当电阻值为0时,电感值不能为0。
电力电子技术应用实例MATLAB仿真_图文
目录摘要 (1关键词 (11.引言 (12.单相半波可控整流电路 (1 2.1实验目的 (12.2实验原理 (12.3实验仿真 (23.单相桥式全控整流电路 (8 3.1实验目的 (83.2实验原理 (83.3实验仿真 (94.三相半波可控整流电路 (10 4.1实验目的 (104.2实验原理 (114.3实验仿真 (125. 三相半波有源逆变电路 (14 5.1实验目的 (145.2实验原理 (145.3实验仿真 (156.三相桥式半控整流电路 (176.1 实验目的 (176.2实验原理 (17`6.3 实验仿真 (177.小结 (19致谢 (19电力电子技术应用实例的MATLAB 仿真摘要本文是用MATLAB/SIMULINK 实现电力电子有关电路的计算机仿真的毕业设计。
论文给出了单相半波可控整流电路、单相桥式全控整流电路、三相半波可控整流电路、三相半波有源逆变电路、三相桥式全控整流电路的实验原理图、MATLAB 系统模型图、及仿真结果图。
实验过程和结果都表明:MATLAB 在电力电子有关电路计算机仿真上的应用是十分广泛的。
尤其是电力系统工具箱-Power System Blockset (PSB 使得电力系统的仿真更加方便。
关键词 MATLAB SIMULINK PSB 电力电子相关电路1.引言MATLAB 是由Math Works 公司出版发行的数学计算软件,为了准确建立系统模型和进行仿真分析,Math Works 在MATLAB 中提供了系统模型图形输入与仿真工具一SIMULINK 。
其有两个明显功能:仿真与连接,即通过鼠标在模型窗口画出所系统的模型,然后可直接对系统仿真。
这种做法使一个复杂系统模型建立和仿真变得十分容易。
[4][2]在1998年,MathWoIks 推出了电力系统仿真的电力系统工具箱-Power System Blockset (PSB 。
其中包括了电路仿真所需的各种元件模型,包括有电源模块、基础电路模块、电力电子模块、电机模块、连线器模块、检测模块以及附加功率模块等七种模块库。
电力电子的MATLAB仿真(54)
7.1 MATLAB Simulink/Power System工具箱及应用简介Simulink工具箱的功能是在MATLAB环境下,把一系列模块连接起来.构成复杂的系统模型,它是Mathworks公司于1990年推出的产品;电力系统仿真工具箱(Power System Blockset)是在Simulink环境下使用的仿真工具箱,它由加拿大的Hydro Quebec和TECSIM International公司共同开发,其功能非常强大,可用于电路、电力电子系统、电视系统、电力传输等领域的仿真,它提供了一种类似电路搭建的方法用于系统的建模。
本章首先概述Simulink/Power System工具箱所包含的模块和Simulink,/Power System的模型窗口;其次介绍Simulink/Power System模块的基本操作、搭建Simulink/Power System系统模型的方法,及系统的仿真技术(以MATLAB6.1版本为基础,软件中仍然用三相符号A,B,C表示三相U,V,W)。
最后,重点介绍典型电力电子器件和常用典型环节的仿真模型及仿真实例,并对典型的电力电子变换器进行建模与仿真。
7.1.1 Simulink工具箱简介在MATLAB命令窗口中键人【Simulink】命令,或单击MATLAB工具栏中的Simulink图标,则可打开Simulink工具箱窗口,如图7-1所示。
图7-1 Simulink模型库界面在图7-1所示的界面左侧可以看到,整个Simulink工具箱是由若干个模块组构成,故该界面又称为工具箱测览器。
可以看出,在标准的Simulink工具箱中,包含连续模块组(Continuous)、离散模块组(Discrete)、函数与表模块组(Function &Tables)、数学运算模块组(Math)、非线性模块组(Nonlinear)、信号与系统模块组(Signals &Systems)、输出模块组(Sinks)、信号源模块组(Sources)和子系统模块组(Subsystems)等。
Matlab 电力电子仿真教程
降到0到晶闸管能重新施加正向电压而不会误导通的时间。
第5章 电力电子电路仿真分析
(a)
(b)
图5-7 晶闸管模块的电路符号和静态伏安特性 (a) 电路符号;(b) 静态伏安特性
第5章 电力电子电路仿真分析
SimPowerSystems库提供的晶闸管模块一共有两种:一
种是详细的模块(Detailed Thyristor),需要设置的参数较多; 另一种是简化的模块(Thyristor),参数设置较简单。晶闸管 模块的图标如图5-8。
电感Lon、直流电压源Vf组成的串联电路和开关逻辑单元来 描述。电力电子元件开关特性的区别在于开关逻辑和串联电 路参数的不同,其中开关逻辑决定了各种器件的开关特征; 模块的串联电阻Ron和直流电压源Vf分别用来反映电力电子 器件的导通电阻和导通时的电压降;串联电感Lon限制了器 件开关过程中的电流升降速度,同时对器件导通或关断时的 变化过程进行模拟。
第5章 电力电子电路仿真分析
图5-6 例5.1的仿真波形图
第5章 电力电子电路仿真分析
5.1.2 晶闸管模块
1. 原理与图标 晶闸管是一种由门极信号触发导通的半导体器件,图57所示为晶闸管模块的电路符号和静态伏安特性。当晶闸管 承受正向电压(Vak>0)且门极有正的触发脉冲(g>0)时,晶闸 管导通。触发脉冲必须足够宽,才能使阳极电流Iak大于设定 的晶闸管擎住电流I1,否则晶闸管仍要转向关断。导通的晶 闸管在阳极电流下降到0(Iak=0)或者承受反向电压时关断, 同样晶闸管承受反向电压的时间应大于设置的关断时间,否 则,尽管门极信号为0,晶闸管也可能导通。这是因为关断 时间是表示晶闸管内载流子复合的时间,是晶闸管阳极电流
第5章 电力电子电路仿真分析
电力电子技术MATLAB仿真报告
电力电子技术MATLAB仿真报告电力电子技术在现代电力系统中起着至关重要的作用,通过对电能的调节、变换和控制,实现能源的高效利用。
MATLAB作为一种强大的仿真工具,可以对电力电子系统进行建模和仿真,评估其性能和稳定性。
本文将对电力电子技术MATLAB仿真的基本原理、方法和应用进行介绍,并以其中一种电力电子系统为例,展示其仿真报告。
首先,电力电子技术MATLAB仿真的基本原理是建立电力电子系统的数学模型,利用MATLAB提供的数学运算和仿真功能,对系统进行仿真计算和结果分析。
在仿真过程中,需要确定系统的输入和输出参数,选择适当的模型和算法,并设置合理的仿真时间和步长,以获得准确和可靠的仿真结果。
其次,电力电子技术MATLAB仿真的方法包括建模、仿真计算和结果分析。
建模是指将电力电子系统抽象为数学模型,包括元件的电路模型、电压电流方程和控制算法等。
仿真计算是通过数学运算和差分方程求解,得出系统的动态响应和稳态工作点。
结果分析是对仿真结果进行可视化和统计分析,评估系统的性能、稳定性和失效机制等。
最后,以其中一种电力电子系统为例,展示电力电子技术MATLAB仿真报告。
假设我们要仿真一个直流调压器,控制电路使用的是PID控制算法。
仿真目的是评估系统的调节性能和稳定性,在不同的负载、输入电压和控制参数下,分析系统的输出电压和电流的动态响应和稳态误差。
首先,进行建模。
我们需要确定直流调压器的电路模型和控制算法。
电路模型由电源、开关元件、电容和负载组成,控制算法采用PID控制器。
然后,设置仿真参数,包括仿真时间、步长和初始条件等。
其次,进行仿真计算。
利用MATLAB提供的仿真工具,求解直流调压器的数学模型,得到系统的动态响应。
通过改变负载、输入电压和控制参数,对系统的性能和稳定性进行分析和比较。
可以绘制输出电压和电流的波形图,以及误差和响应时间的曲线。
最后,进行结果分析。
对仿真结果进行可视化和统计分析,评估直流调压器的性能和稳定性。
(完整版)电力电子技术MatLab仿真.
本文前言MATLAB的简介MATLAB是一种适用于工程应用的各领域分析设计与复杂计算的科学计算软件,由美国Mathworks公司于1984年正式推出,1988年退出3.X(DOS)版本,19992年推出4.X(Windows)版本;19997年腿5.1(Windows)版本,2000年下半年,Mathworks公司推出了他们的最新产品MATLAB6.0(R12)试用版,并于2001年初推出了正式版。
随着版本的升级,内容不断扩充,功能更加强大。
近几年来,Mathworks公司将推出MATLAB语言运用于系统仿真和实时运行等方面,取得了很多成绩,更扩大了它的应用前景。
MATLAB已成为美国和其他发达国家大学教学和科学研究中最常见而且必不可少的工具。
MATLAB是“矩阵实验室”(Matrix Laboratory)的缩写,它是一种以矩阵运算为基础的交互式程序语言,着重针对科学计算、工程计算和绘图的需要。
在MATLAB中,每个变量代表一个矩阵,可以有n*m个元素,每个元素都被看做复数摸索有的运算都对矩阵和复数有效,输入算式立即可得结果,无需编译。
MATLAB强大而简易的做图功能,能根据输入数据自动确定坐标绘图,能自定义多种坐标系(极坐标系、对数坐标系等),讷讷感绘制三维坐标中的曲线和曲面,可设置不同的颜色、线形、视角等。
如果数据齐全,MATLAB通常只需要一条命令即可做图,功能丰富,可扩展性强。
MATLAB软件包括基本部分和专业扩展部分,基本部分包括矩阵的运算和各种变换、代数和超越方程的求解、数据处理和傅立叶变换及数值积分风,可以满足大学理工科学生的计算需要,扩展部分称为工具箱,它实际上使用MATLAB的基本语句编成的各种子程序集,用于解决某一方面的问题,或实现某一类的新算法。
现在已经有控制系统、信号处理、图象处理、系统辨识、模糊集合、神经元网络及小波分析等多种工具箱,并且向公式推倒、系统仿真和实时运行等领域发展。
matlab电力电子仿真教程
matlab电力电子仿真教程MATLAB在电力电子技术中的应用目录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)1.1.1MATLAB软件是什么 (6)1.1.2MATLAB软件的特点和基本操作窗口 (7) 1.1.3MATLAB软件的基本操作方法 (10)1.2电力电子技术 (12)1.3MATLAB和电力电子技术 (13)1.4本文完成的主要内容 (14)2MATLAB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)2.5MATLAB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)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。
电力电子技术MATLAB仿真报告
斩波电路仿真一、降压斩波电路(Buck变换器)1可关断晶闸管(GTO)的仿真⑴可关断晶闸管模型与晶闸管类似,可关断晶闸管导通条件同传统晶闸管,但是可在门极信号为0的任意时刻关断,可关断晶闸管模型有两个输入端和两个输出端,第一个输入与输出是阳极媏(a)与阴极端(k),第二个输入(g)是门极控制信号端如图①,当勾选“Show measurement port”项时便显示第二个输出端(m)如图②,这是可关断晶闸管检测输出向量[I ak U ak]端,可连接仪表检测流经可关断晶闸管的电流(I ak)与正向压降(U ak),可关断晶闸管组件的符号和仿真模型图如图所示。
图①图②可关断晶闸管组件的符号和仿真模型⑵可关断晶闸管参数及其设置在模型结构图中,当鼠标双击模型时,则弹出晶闸管参数对话框,如下图所示由图可知,GTO的参数设置与晶闸管参数设置几乎完全相同,只是多了两项 “Current 10% fall time Tf(s)”:电流下降时间Tf。
“Current tail time Tt(s)”:电流拖尾时间Tt。
对于可关断晶闸管GTO模型的电路仿真时,同样宜采用Ode23tb与Oder15s算法。
二、 Buck变换器的仿真⑴电路图及工作原理在t=0时刻驱动GTO导通,电源E向负载供电,由于电感L的存在,负载电流i缓慢上升(电流不能突变),当t=t1时刻,控制GTO关断负载电流经二极管续流,电感L释放电能,负载电流i下降,至一个周期结束再驱动GTO导通重复上一个周期过程,当电路工作于稳态时,负载电流在一个周期的初值和终值相等,此时负载电压平均值为U0=ton*E/(ton+tof)=αE降压斩波电路(阻感负载)原理图⑵建立仿真模型根据原理图用matalb软件画出正确的仿真电路图,整体模型如图所示仿真参数:选择ode23tb算法,将相对误差设置为1e-3,开始仿真时间设置为0,停止仿真时间设置为0.003。
⑶模型参数简介与设置①直流电压源“Amplitude”:直流电压幅值,单位V.测量“measurements”选择是否测量电压设置A=100V,“measurements”选None(不测量电压),如右图所示②二极管“Resistance Ron(Ohms)”:晶闸管导通电阻Ron(Ω)。
电力电子MatLab仿真
实验一电力电子器件步骤:首先点击桌面的MA TLAB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,现在我们先仿真新器件GTO的工作原理,按照下表,根据表中的路径找到我们所需的器件跟连接器。
提取出来的器件模型如图1.2所示: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。
电力电子技术MATLAB仿真心得
MATLAB仿真心得DC-DC变换电路(BUCK)1.仿真模型的建立。
1>点击桌面“MATLAB-快捷方式”2>点击MATLAB主界面的“Simulink”3>在弹出的界面中点击“Blank Model”4>点击“”保存,将建立好的仿真模型放在你指定的文件夹中,并命名为“BUCK”2.仿真模型器件的选择1>点击“”(Library Browser)来选择所需要的器件2>选取示波器及显示器。
Simulink---Sinks---(Scope),(Display)。
将示波器和显示器分别拖入Simulink模型中3>直流电压源。
Simscape---Electrical---Specialized Power Systems---FundamentalBlocks---Electrical Sources---(DC Voltage Source)。
拖入模型中,后不赘述。
4>电阻,电容,电感。
Simscape---Electrical---Specialized Power Systems---Fundamental Blocks---Elements---(Parallel RLC Branch)。
5>电压表及平均值计算器。
Simscape---Electrical---Specialized Power Systems---Fundamental Blocks---Measurements--(Voltage Measurement)---Additional Measurements---(Mean)。
6>晶闸管Mosfet及续流二极管Diode。
Simscape---Electrical---Specialized PowerSystems---Fundamental Blocks---Power Electronics---(Diode),(Mosfet)。
电力电子技术matlab仿真
1.7 MATALB 的绘图功能
MATLAB 有很强的绘图功能,可以绘制二维图形、三维图形、直方图 和饼图等,这里仅介绍一些常用的基本绘图命令和方法,见表 1-8
1-25
1.7.1 直角坐标中的二维曲线
[例 1-2] 画一条按正弦衰减的曲线。
» t = 0:0.2:6 * PI; »b =exp( - 0.1 * t) .* sine (t) ; » plot (t , b)
1-26
1.7.2 多条曲线的绘制
如果要在一张图上绘制多条曲线,使用 plot 语句的格式如下:
plot(x1 , y1 ,x2 , y2 ,…, xn , yn)
[例 1-3 ] 在一张图上画一条幅值为 10 的正弦曲线和一条幅值为 8 的余弦曲线 命令如下,即
t=0:0.1:4 * pi; y1 =10 * sine( t) ; y2 =8 * cos( t) ; plot (t ,y1, t , y2) plot 命令回车执行后,得到两条 正余弦曲线如图 1-10 所示。
(5) 系统框图绘制不完整或仿真过程中出现计算不收敛的情况,会给出一定的 出错提示信息,但是这提示不一定准确,这是软件还不够完备的地方。
在 MATLAB 的工具栏上点击按钮
,进入∙∙∙
第2章 SIMULINK环境和模型库
2-38
2.1 系统仿真环境 2.1.1 SIMULINK的工作环境
File 文件菜单 表 2.1
第2章 SIMULINK环境和模型库
2-40
2.1 系统仿真环境 2.1.3 SIMULINK的仿真步骤
(1) 构建仿真模型 (2) 设置模块参数 (3) 设置仿真参数 (4) 启动仿真 (5) 观测仿真结果
电力电子的Matlab仿真技术
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
当用户估计要解决的问题是比较困难的,或者不能使用ode45,或者即使使用效果也不好,就可以用 ode15s。
ode23s:它是一种单步解法器,专门应用于刚性系统,在弱误差允许下的效果好于ode15s。它能
解决某些ode15s所不能有效解决的stiff问题。
ode23t:是梯形规则的一种自由插值实现。这种解法器适用于求解适度stiff的问题而用户又需
5 丰富的MATLAB工具箱
MATLAB主工具箱 符号数学工具箱 SIMULINK仿真工具箱 控制系统工具箱 信号处理工具箱 图象处理工具箱 通讯工具箱 系统辨识工具箱 神经元网络工具箱 金融工具箱
许多学科,在 MATLAB中都有专 用工具箱,现已有 几十个工具箱,但 MATLAB语言的扩 展开发还远远没有 结束,各学科的相 互促进,将使得 MATLAB更加强大
ode23:二/三阶龙格-库塔法,它在误差限要求不高和求解的问题不太难的情况下,可能会比
ode45更有效。也是一个单步解法器。
ode113:是一种阶数可变的解法器,它在误差容许要求严格的情况下通常比ode45有效。ode113
是一种多步解法器,也就是在计算当前时刻输出时,它需要以前多个时刻的解。
ode15s:是一种基于数字微分公式的解法器(NDFs)。也是一种多步解法器。适用于刚性系统,
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仿真过程:
首先点击桌面的MATLAB图标,进入MATLAB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。
MATLAB在国内外的大学中,特别是数值计算应用最广的电气信息类学科中,已成为每个学生都应该掌握的工具。MATLAB大大提高了课程教学、解题作业、分析研究的效率。
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.
SIMULINK4.1版是用来建模﹑分析和仿真各种动态系统的交互环境,包括连续系统﹑离散系统和混杂系统.SIMULINK提供了采用鼠标拖动的方法建立系统框图模型的图形交互界面.
SIMULINK提供了大量的功能模块以方便拥护快速地建立系统模型.建模时只需要使用鼠标拖动库中的功能模块并将它们连接起来.使用者可以通过将模块组成字子系统来建立多级模型.SIMULINK对模块和连接的数目没有限制. SIMULINK还支持Stateflow,用来仿真事件驱动过程.
SIMULINK最早出现在MATLAB4.0版的核心执行文件中.在MATLAB4.2版以后,SIMULINK则以MATLAB的工具包形式出现,需要单独安装.在MATLAB5.0版中,SIMULINK为2.0版,在MATLAB5.3版中,SIMULINK升级为3.0版,而在MATLAB6.1版中,SIMULINK则升级为4.1版.本书只对SIMULINK4.1版进行介绍.
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,现在我们先仿真新器件GTO的工作原理,按照下表,根据表中的路径找到我们所需的器件跟连接器。
元件名称
提取路径
触发脉冲
Simulink/Sources/Pulse Generator
电源
SimPowerSystems/Electrical Sources/DCVoltageSource
接地端子
Simulink/Sinks/Scope
示波器
SimPower Systems/Elements/Ground
SIMULINK框图提供了交互性很强的非线性仿真环境,可以通过下拉菜单执行仿真,或使用命令进行批处理.仿真结果可以在运行的同时通过示波器或图形窗口显示.
SIMULINK的开放式结构允许用户扩展仿真环境的功能.如用MATLAB﹑FORTRAN和C代码生成自定义块库,并拥有自己的图标和界面,或者将用户原来由FORTRAN或C语言编写的代码连接起来.
由于SIMULINK可以直接利用MATLAB的数学﹑图形和编程功能,用户可以直接在SIMULINK下完成数据分析﹑优化参数等工作.工具箱提供的高级的设计和分析能力可以通过SIMULINK的屏蔽手段在仿真过程中执行.SIMULINK的模型库可以过专用元件集进一步扩展
MATLAB6.5.1有两张光盘,其中第二张帮助文件,把第一张碟放进光驱,系统会自动进入安装程序。在安装过程只要输入用户名称、公司及产品注册码等。安装完之后,在Windows桌面上会自动生成MATLAB的快捷方式图标。
MATLAB是“矩阵实验室”(Matrix Laboratory)的缩写,它是一种以矩阵运算为基础的交互式程序语言,着重针对科学计算、工程计算和绘图的需要。在MATLAB中,每个变量代表一个矩阵,可以有n*m个元素,每个元素都被看做复数摸索有的运算都对矩阵和复数有效,输入算式立即可得结果,无需编译。MATLAB强大而简易的做图功能,能根据输入数据自动确定坐标绘图,能自定义多种坐标系(极坐标系、对数坐标系等),讷讷感绘制三维坐标中的曲线和曲面,可设置不同的颜色、线形、视角等。如果数据齐全,MATLAB通常只需要一条命令即可做图,功能丰富,可扩展性强。MATLAB软件包括基本部分和专业扩展部分,基本部分包括矩阵的运算和各种变换、代数和超越方程的求解、数据处理和傅立叶变换及数值积分风,可以满足大学理工科学生的计算需要,扩展部分称为工具箱,它实际上使用MATLAB的基本语句编成的各种子程序集,用于解决某一方面的问题,或实现某一类的新算法。现在已经有控制系统、信号处理、图象处理、系统辨识、模糊集合、神经元网络及小波分析等多种工具箱,并且向公式推倒、系统仿真和实时运行等领域发展。MATLAB语言的难点是函数较多,仅基本部分就有七百多个,其中常用的有二三百个。
前言
MATLAB的简介
MATLAB是一种适用于工程应用的各领域分析设计与复杂计算的科学计算软件,由美国Mathworks公司于1984年正式推出,1988年退出3.X(DOS)版本,19992年推出4.X(Windows)版本;19997年腿5.1(Windows)版本,2000年下半年,Mathworks公司推出了他们的最新产品MATLAB6.0(R12)试用版,并于2001年初推出了正式版。随着版本的升级,内容不断扩充,功能更加强大。近几年来,Mathworks公司将推出MATLAB语言运用于系统仿真和实时运行等方面,取得了很多成绩,更扩大了它的应用前景。MATLAB已成为美国和其他发达国家大学教学和科学研究中最常见而且必不可少的工具。