电力系统的MATLABSIMULINK仿真与应用5精品资料
Matlab第五章 Simulink模拟电路仿真
第五章Simulink模拟电路仿真武汉大学物理科学与技术学院微电子系常胜§5.1 电路仿真概要5.1.1 MATLAB仿真V.S. Simulink仿真利用MATLAB编写M文件和利用Simulink搭建仿真模型均可实现对电路的仿真，在实现电路仿真的过程中和仿真结果输出中，它们分别具有各自的优缺点。
武汉大学物理科学与技术学院微电子系常胜ex5_1.mclear;V=40;R=5;Ra=25;Rb=100;Rc=125;Rd=40;Re=37.5;R1=(Rb*Rc)/(Ra+Rb+Rc);R2=(Rc*Ra)/(Ra+Rb+Rc);R3=(Ra*Rb)/(Ra+Rb+Rc);Req=R+R1+1/(1/(R2+Re)+1/(R3+Rd));I=V/Req武汉大学物理科学与技术学院微电子系常胜ex5_1武汉大学物理科学与技术学院微电子系常胜武汉大学物理科学与技术学院微电子系常胜注意Simulink仿真中imeasurement模块/vmeasurement模块和Display模块/Scope模块的联合使用Series RLC Branch模块中R、C、L的确定方式R：Resistance设置为真实值Capacitance设置为inf（无穷大）Inductance设置为0C：Resistance设置为0 Capacitance设置为真实值Inductance设置为0L：Resistance设置为0Capacitance设置为inf Inductance设置为真实值武汉大学物理科学与技术学院微电子系常胜MATLAB方式：步骤：建立等效模型→模型数学化→编写M文件计算→得到运算结果优点：理论性强，易于构建算法、模型缺点：较复杂，对电路观测量更改时需更改M文件适用范围：大系统抽象和原理性建模Simulink方式：步骤：选取模块→组成电路→运行仿真→观测仿真结果 优点：直观性强，易于与实际电路对应，易于观察结果 缺点：理论性不强，对电路原理不能得到解析适用范围：具体电路仿真武汉大学物理科学与技术学院微电子系常胜5.1.2 Power System Blockset模块集及powerlib窗口Power System Blockset模块集是MATLAB中专用的电路仿真模块集，其中内含有Electrical Source、Elements等子模块库，而电路仿真常用的DC Voltage Source、Series RLC Branch、Current Measurement等模块都被包含在这个模块集中。
Matlab第五章 Simulink模拟电路仿真
第五章Simulink模拟电路仿真武汉大学物理科学与技术学院微电子系常胜§5.1 电路仿真概要5.1.1 MATLAB仿真V.S. Simulink仿真利用MATLAB编写M文件和利用Simulink搭建仿真模型均可实现对电路的仿真，在实现电路仿真的过程中和仿真结果输出中，它们分别具有各自的优缺点。
武汉大学物理科学与技术学院微电子系常胜ex5_1.mclear;V=40;R=5;Ra=25;Rb=100;Rc=125;Rd=40;Re=37.5;R1=(Rb*Rc)/(Ra+Rb+Rc);R2=(Rc*Ra)/(Ra+Rb+Rc);R3=(Ra*Rb)/(Ra+Rb+Rc);Req=R+R1+1/(1/(R2+Re)+1/(R3+Rd));I=V/Req武汉大学物理科学与技术学院微电子系常胜ex5_1武汉大学物理科学与技术学院微电子系常胜武汉大学物理科学与技术学院微电子系常胜注意Simulink仿真中imeasurement模块/vmeasurement模块和Display模块/Scope模块的联合使用Series RLC Branch模块中R、C、L的确定方式R：Resistance设置为真实值Capacitance设置为inf（无穷大）Inductance设置为0C：Resistance设置为0 Capacitance设置为真实值Inductance设置为0L：Resistance设置为0Capacitance设置为inf Inductance设置为真实值武汉大学物理科学与技术学院微电子系常胜MATLAB方式：步骤：建立等效模型→模型数学化→编写M文件计算→得到运算结果优点：理论性强，易于构建算法、模型缺点：较复杂，对电路观测量更改时需更改M文件适用范围：大系统抽象和原理性建模Simulink方式：步骤：选取模块→组成电路→运行仿真→观测仿真结果 优点：直观性强，易于与实际电路对应，易于观察结果 缺点：理论性不强，对电路原理不能得到解析适用范围：具体电路仿真武汉大学物理科学与技术学院微电子系常胜5.1.2 Power System Blockset模块集及powerlib窗口Power System Blockset模块集是MATLAB中专用的电路仿真模块集，其中内含有Electrical Source、Elements等子模块库，而电路仿真常用的DC Voltage Source、Series RLC Branch、Current Measurement等模块都被包含在这个模块集中。
MATLAB Simulink电力系统建模与仿真 作者 于群 第5章 MATLAB在电力系统故障分析中的仿真实例
5.1.2 无穷大功率电源供电系统仿真模 型构建
1)Phase A Fault、Phase B Fault和Phase C Fault用来选择短路故 障相。 2)Fault resistances用来设置短路点的电阻，此值不能为零。
3)Ground Fault选项用来选择短路故障是否为短路接地故障。
输电线路模块的参数设置
图5-8
三相电压电流测量模块
图5-9
三相线路故障模块参数设置
5.1.3 仿真结果及分析
图5-10
变压器低压侧三相短路电流波形图
图5-11
示波器模块的“Data history”栏设置方式
5.2 同步发电机突然短路的暂态过程仿 真
5.2.1 同步发电机突然三相短路暂态过程简介 5.2.2 同步发电机突然三相短路暂态过程的数值计算与仿真方 法
时间；并且每个选项都有两个数值，而且它们是一一对应的。
7)Snubbers resistance和snubbers Capacitance用来设置并联缓冲 电路中的过渡电阻和过渡电容。 8)Measurements 用来选择测量量。
图5-2
无穷大功率电源供电系统
图5-3 无穷大功率电源供电系统的Simulink仿真图
表5-1 图5-3仿真电路中各模块名称及提取路径
模块名
无穷大功率电源10000 MV· A,110 kV Sourc e 三相并联RLC负荷模块5MW 串联RLC支路Three⁃������ PhaseParallel RLC Branch 双绕组变压器模块Three⁃������ mer (Two Windings) 三相故障模块Three⁃������ PhaseTransfor
Phase Fault PhaseV⁃
电力系统的MATLAB-SIMULINK仿真与应用
• 图5-4 二极管模块参数对话框
始电流值。通常将初始电流值设为0，表 示仿真开始时二极管为关断状态。设置 初始电流值大于0，表示仿真开始时二极 管为导通状态。如果初始电流值非0，则 必须设置该线性系统中所有状态变量的 初值。对电力电子变换器中的所有状态 变量设置初始值是很麻烦的事情，所以 该选项只适用于简单电路。
的二极管整流电路，观测整流效果。其 中电压源频率为50 Hz，幅值为100 V， 电阻R为1 Ω，二极管模块采用默认参数。 解：(1) 按图5-5搭建仿真电路模型， 选用的各模块的名称及提取路径见表5-1。
• 图5-5 例5.1的仿真电路图
表5-1 例5.1仿真电路模块的名称及提取路径
模 块 名 功率二极管模块 D1、D2、D3、D4 交流电压源 Vs 串联 RLC 支路 R 电压表模块 VR 电流表模块 IR 信号分离模块 Demux 示波器 Scope 提 取 路 径 SimPowerSystems/Power Electronics SimPowerSystems/Electrical Sources SimPowerSystems/Elements SimPowerSystems/Measurements SimPowerSystems/Measurements Simulink/Signal Routing Simulink/Sinks
• 图5-1 电力电子开关模块
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。
子开关模块中也并联了简单的RC串联缓 冲电路，缓冲电路的阻值和电容值可以 在参数对话框中设置，更复杂的缓冲电 路则需要另外建立。有的器件(如 MOSFET)模块内部还集成了寄生二极管， 在使用中需要加以注意。
MATLAB-8-Simulink在电力系统中的应用精选全文
电力系统仿真初探
➢ 三相可编程电压源
其幅值、相位、频率和谐波可以随时间变化。 其主要作用如下： (1) 三相可编程电压源可以对三相电源的幅值、 相位和电源基频分量进行时变性编程。 (2) 三相可编程电压源提供两个谐波分量，施 加于基频信号。 (3) 三相可编程电压源可以用来控制受控电压 源和受控电流源。
Measurements (测量)
None, Voltage
电力系统仿真初探
➢ 受控电流源
由激励信号源控制的受控电流源. 参数设置: Initialize (初始化选项) Source type (激励源类型:AC, DC） Initial amplitude (初始化振幅, A) Initial phase (初始化相位,度） Initial frequency (初始化频率,Hz)
None: 对交流电压源不进行相关量的测量. Voltage: 对交流电压源两个终端进行测ห้องสมุดไป่ตู้,
电力系统仿真初探
➢ 例如
u1
u2
V Rs
u1+u2 C
R
L
Multimeter
u1/u2
已知: u1=75sin(100t+20 /180); u2=30sin(120t+75 /180); Rs=100W; R=100 W; L=100mH; C=150mF. 选择测量u1,u2和u1+u2,并观察电压波形. 仿真时间为0.4秒;求解程序类型为变步长的ode45.
➢电力系统元件库
(1) 电源元件(Electrical Sources) (2) 线路元件(Elements) (3) 电力电子元件(Power Electronics) (4) 电机元件(Machines) (5) 连接器元件(Connectors) (6) 电路测量仪器(Measurements) (7) 附加元件(Extras) (8) 电力图形用户接口(powergui)
第4章电力系统的MATLABSIMULINK仿真与应用_
解：(1) 理论分析。由已知，得稳态运行时发电机的转
速n为
其中，f为系统频率，按我国标准取为50 Hz；p为隐极机的 极对数，此处为2。 电磁功率Pe = 0.8 p.u.，功率角δ为
60 f n = = 1500 r/min p
(4-1)
Pe X 0.8 0.9 arcsin arcsin 46.05 EV 1 1
第4章 电力系统主要元件等效模型
【例4.1】额定值为50 MVA、10.5 kV的两对极隐极同
步发电机与10.5 kV无穷大系统相连。隐极机的电阻R=0.005 p.u.，电感L = 0.9 p.u.，发电机供给的电磁功率为0.8 p.u.。 求稳态运行时的发电机的转速、功率角和电磁功率。
第4章 电力系统主要元件等效模型
第4章 电力系统主要元件等效模型
第4章 电力系统主要元件等效模型
4.1 同步发电机模型 4.2 电力变压器模型 4.3 输电线路模型
4.4 负荷模型
习题
第4章 电力系统主要元件等效模型
4.1 同步发电机模型
4.1.1 同步发电机等效电路 SimPowerSystems中同步发电机模型考虑了定子、励磁 和阻尼绕组的动态行为，经过Park变换后的等值电路如图41所示。
mq ， m d
Vq，Vd Δθ ωm Pe Δω θ Te δ Peo，Qeo
第4章 电力系统主要元件等效模型
通过“电机测量信号分离器”(Machines Measurement
Demux)模块可以将输出端子m中的各路信号分离出来，典 型接线如图4-10所示。
图4-1 同步发电机等效电路图
(a) d轴等效电路；(b) q轴等效电路
第4章 电力系统主要元件等效模型
Simulink在电力系统应用PPT课件(MATLAB精选课程、优质学习资料)
3. pu 标准同步电机模块 pu 标准同步电机模块的参数对话框如图9-15所示。
（1）“电抗”(Reactances)文本框 （2）“直轴和交轴时间常数”(d axis time constants, q axis time constant)下拉框 （3）“时间常数”(Time constants)文本框 （4）“定子电阻”(Stator resistance)文本框
通过电机测量信号分离器(Machines Measurement Demux)模块可以将输出 端子m中的各路信号分离出来，典型接线如图9-3所示。
双击简化同步电机模块，将弹出该模块的参数对话框，如图9-4所示。
双击简化同步电机模块，将弹出该模块的参数对话框，如图9-4所示。
在该对话框中含有如下参数：
同步电机输入和输出参数的单位与选用的同步电机模块有关。如果选用SI 制下的同步电机模块，则输入和输出为国际单位制下的有名值(除了转子
角速度偏移量 以标幺值、转子角位移 以弧度表示外)。如果选用 pu
制下的同步电机模块，输入和输出为标幺值。双击同步电机模块，将弹出 该模块的参数对话框，下面将对其一一进行说明。
（3）“机械参数”(Inertia, damping factor and pairs of poles)文本框：转动惯量J (单位：kg·m2) 或惯性时间常数H (单位：s)、阻尼系数Kd (单位：转矩的标幺值/转速的标幺值)和极对数p。
（4）“内部阻抗”(Internal impedance)文本框：单相电阻R (单位：Ω或 )和电感L(单位：H或 )。 R和L为电机内部阻抗，设置时允许R等于0，但L必须大于0。
第五章-Simulink与电力系统仿真精选全文
这样，所有的数据都将显示，在所需显示的数据相对较
多时，需要计算机有较大的内存容量。
“save data to workshop”被选中时，可以将显示数据放
到工作空间去，以备MATLAB的绘图命令调用。与此相
关的项目有两个，“Variable name” 代表要保存的数据
名称；“Format”为数据的保存格式，共有三种，Array
的分析与设计的计算机程序，利用该模块进行系统的分
析与综合，比用MATLAB/Simulink更加方便快捷，已
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经成为国际上许多学校自动控制课程的教学辅助工具， 在MathWorks网站控制类工具箱下载中长期排名第一。
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5.2 Simulink的进入及内 容 1、Simulink的常见进入 方法 ①在MATLAB的命令窗口 下输入如下的命令：
将2024/9/28
20
按采样间隔提取数据进行显示。
“floating scope”如被选中，则该示波器成为浮动示波器，
即没有输入接口，但可以接受其他模块发来的数据。
Data history选项卡：
“limit data points to last”为最后可以保存的用于显示的
数据的最多点数，默认值为5000点。也可以不选这一项，
已经远远地超出了“矩阵相关计算”这个狭小的范围。 由于MATLAB在其软件设计之初，其开发者Cleve Moler 教授就秉承开放性的理念，在1993年的Simulink1.0出现
以后，人们发现这是许多科学家和工程技术人员梦寐以 求的仿真形式，从此以后，许多领域的顶尖科研人员以
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MATLAB语言为依托，编写了自己所从事领域的 Simulink工具箱，如控制界最流行的控制系统工具箱 （Control System Toolbox），系统辩识工具箱（System Identification Toolbox），鲁棒控制工具箱（Robust Control Toolbox），神经网络工具箱（Neural Network Toolbox），模型预测控制工具箱（Model Predictive Control Toolbox），还有如航空宇宙模块集（Aerospace Blockset），机械系统仿真模块（SimMechanics），电 力系统仿真模块（SimPowerSystems）甚至如生物系统 仿真模块（SimBiology）等。这其中，也有一些杰出中 国学者的贡献，如东北大学薛定宇教授在Control Kit的 基础上开发的CtrlLAB工具箱是专门用于反馈控制系统
MATLAB与电力系统仿真全
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• （1）直流电压源元件（DC Voltage Source）
• 直流电压源元件在电力系统中可以用来实现一个直流的电 压源，如操作电源等。MATLAB软件提供的直流电源为理 想的直流电压源。
• （2）交流电压源元件（AC Voltage Source） • 交流电压源可以用来实现理想的单相正弦交流电压。 • （3）交流电流源元件（AC Current Source） • MATLAB软件提供的交流电流源为一理想电流源 • （4）受控电压源元件（Controlled Voltage Source） • MATLAB软件提供的受控电压源是由激励信号源控制的，
• (2)利用开始（Start）导航区启动：
单击开始按钮，选择仿真（Simulink）命令，再选择电力 系统仿真命令（SimPowerSystem）,在弹出的对话框中选择 电力系统元件库（Block Library）命令即可
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采样时间（Sample time）：0
测量选项（Measurements）：选择不测量电气量
步骤1：复制交流电压源元件并改名为U2
u1 100sin(120t )
6
步骤2：双击交流电压源元件，对交流电压源元件的参数进行如下设置：
峰值振幅（Peak Amplitude）：75
初始相位（Phase）：60
• •
步骤1：将电压源元件改名为U1 步骤2：双击交流电压源元件，对交
图5-20
交流电压源的叠加电路图
流电压源元件的参数进行如下设置：
电力系统的MATLABSIMULINK仿真与应用
八、Simulink仿真环境 Simulink使用入门模型的创建连续系统的建模与仿真子系统的创建与封装及条件执行子系统用MATLAB命令创建和运行Simulink模型8.1 Simulink 使用入门Simulink是面向框图的仿真软件，具有以下特点：●用绘制方框图代替编写程序，结构和流程清晰；●智能化地建立和运行仿真，仿真精细、贴近实际，自动建立各环节的方程，自动地在给定精度要求下以最快速度进行系统仿真；●适应面广，包括线性、非线性系统，连续、离散及混合系统，单任务、多任务离散事件系统。
【例8－1】创建一个正弦信号的仿真模型。
(1) 在MATLAB的命令窗口运行simulink命令，或单击工具栏中的图标，就可以打开Simulink 模块库浏览器(Simulink Library Browser) 窗口。
模块库列表模块列表当前模块的文字说明关键字搜索菜单工具条(2) 单击工具栏上的图标或选择菜单“File”——“New”——“Model”，新建一个名为“untitled”的空白模型窗口。
8.1.1 Simulink入门(4) 用鼠标单击所需要的输入信号源模块“Sine Wave”(正弦信号)，将其拖放到空白的模型窗口“untitled”，则“Sine Wave”模块就被添加到untitled窗口；也可以用鼠标选中“Sine Wave”模块，单击鼠标右键，在快捷菜单中选择“add to …untitled‟”命令，就可以将“Sine Wave”模块添加到untitled窗口。
(5) 用同样的方法打开接收模块库“Sinks”，选择其中的“Scope”模块(示波器)拖放到“untitled”窗口中。
(6) 在“untitled”窗口中，用鼠标指向“Sine Wave”右侧的输出端，当光标变为十字符时，按住鼠标拖向“Scope”模块的输入端，松开鼠标按键，就完成了两个模块间的信号线连接，一个简单模型已经建成。
电力系统的MATLABSIMULINK仿真与应用
机器的浮点运算误差限 (若某变量的绝对值小于 eps，则为 0) 不定式(0/0 或 inf/inf 的结果) 存放最后一次的错误信息 存放最新的警告信息
第2章 MATLAB编程基础
2.2.2 赋值语句 MATLAB采用命令行形式旳体现式语言，每一种命令
行就是一条语句，其格式与书写旳数学体现式十分相近， 非常轻易掌握。顾客在命令窗口输入语句并按下回车键后， 该语句就由MATLAB系统解释运行，并给出运行成果。 MATLAB旳赋值语句有下面两种构造。
第2章 MATLAB编程基础
2.2.1 变量 变量是保留数据信息旳一种最基本旳数据类型。变量
旳命名应遵照如下规则： (1) 变量名必须以字母开头； (2) 变量名可以由字母、数字和下划线混合构成； (3) 变量名辨别字母大小写； (4) MATLAB保留了某些具有特定意义旳默认变量(见
表2-3)，顾客编程时可以直接使用，并尽量防止此外自定义。 例如，Long和My_long1均是有效旳变量名，Long和
返回变量列表和输入变量列表均可以由若干变量名构 成。若返回变量个数不小于1，则它们之间应当用逗号或空 格分隔；若输入变量个数不小于1，则它们之间只能用逗号 分隔。
第2章 MATLAB编程基础 【例2.3】通过调用size( )函数求取矩阵维数。 解：在MATLAB命令窗口中依次输入图2-7所示语句并 回车确认。
第2章 MATLAB编程基础
第2章 MATLAB编程基础
2.1 MATLAB旳工作环境 2.2 MATLAB语言旳基本元素 2.3 矩阵旳MATLAB运算 2.4 MATLAB旳程序流程控制 2.5 M文献旳编写 2.6 MATLAB旳图形绘制 2.7 MATLAB编程仿真与应用 习题
电力系统的matlab simulink仿真及应用
第1章 概 述
(2) 曼尼托巴高压直流输电研究中心(Manitoba HVDC Research Center)开发的PSCAD /EMTDC (Power System Computer Aided Design/Electromagnetic Transients Program including Direct Current)程序；
第1章 概 述
现在的SIMULINK都直接捆绑在MATLAB之上，版本也 从1993年的MATLAB4.0/ Simulink 1.0版升级到了2007年的 MATLAB 7.3/Simulink 6.6版，并且可以针对任何能够用数 学描述的系统进行建模，例如航空航天动力学系统、卫星控 制制导系统、通讯系统、船舶及汽车动力学系统等，其中包 括连续、离散、条件执行、事件驱动、单速率、多速率和混 杂系统等。由于SIMULINK的仿真平台使用方便、功能强大， 因此后来拓展的其它模型库也都共同使用这个仿真环境，成 为了MATLAB仿真的公共平台。
第1章 概 述
1983年的春天，Cleve到斯坦福大学进行访问， MATLAB深深吸引住了身为工程师的John Little。John Little 敏锐地觉察到MATLAB在工程领域的广阔前景，于是同年， 他和Cleve Moler、Steve Bangert一起用C语言开发了第二代 MATLAB专业版，由Steve Bangert主持开发编译解释程序； Steve Kleiman完成图形功能的设计；John Little和Cleve Moler主持开发各类数学分析的子模块，撰写用户指南和大 部分的M文件。
电力系统的matlab-simulink仿真及应用-0142-0186优选全文
I Te Ω PCu 28.7 A 3V1 cos31.5
(4-21)
(2) 按图4-4-11。
第4章 电力系统主要元件等效模型 图4-65 例4.5的仿真电路图
第4章 电力系统主要元件等效模型
表4-11 例4.5仿真电路模块的名称及提取路径
第4章 电力系统主要元件等效模型
电气连接端子(A、B、C)为电机的定子电压输入，可直 接连接三相电压；电气连接端子(a、b、c)为转子电压输出， 一般短接在一起或者连接到其它附加电路中。
通过“电机测量信号分离器”(Machines Measurement Demux)模块可以将输出端子中的各路信号分离出来，典型 接线如图4-61所示。
输出 1-3 4-5 6-7 8-9
10-12 13-14 15-16 17-18
19 20 21
符号 ira，irb，irc id，iq rq，rd Vrq，Vrd isa，isb，isc isd，isq sq，sd Vsq，Vsd m Te m
端口 ir_abc ir_qd phir_qd vr_qd is_abc is_qd phis_qd vs_qd wm Te Thetam
s n1 nn 15001455 0.03
n1
1500
式中，同步转速n1 = 60fn /p = 1500 r/min。
定子额定相电流为
I1
Rs
j X1s
jX m jX m
V1 (Rr Rr(1 s) / s (Rr Rr (1 s) / s
jX1r ) jX1r )
0.458
第4章 电力系统主要元件等效模型 解：(1) 理论分析。采用异步电动机的T形等效电路进 行计算，等效电路如图4-64。图中，Rs + X1s为定子绕组的漏 阻抗；Xm为励磁电抗；+为折算后转子绕组的漏阻抗；s为 转差率。
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第5章 电力电子电路仿真分析
由于电力电子器件在使用时一般都并联有缓冲电路，因
此MATLAB电力电子开关模块中也并联了简单的RC串联缓 冲电路，缓冲电路的阻值和电容值可以在参数对话框中设置， 更复杂的缓冲电路则需要另外建立。有的器件(如MOSFET) 模块内部还集成了寄生二极管，在使用中需要加以注意。
值为0时，电感值不能为0。
第5章 电力电子电路仿真分析
图5-4 二极管模块参数对话框
第5章 电力电子电路仿真分析
(3) “正向电压”(Forward voltage Vf)文本框：单位为V，
当二极管正向电压大于Vf后，二极管导通。 (4) “初始电流”(Initial current Ic)文本框：单位为A，设 置仿真开始时的初始电流值。通常将初始电流值设为0，表 示仿真开始时二极管为关断状态。设置初始电流值大于0， 表示仿真开始时二极管为导通状态。如果初始电流值非0， 则必须设置该线性系统中所有状态变量的初值。对电力电子 变换器中的所有状态变量设置初始值是很麻烦的事情，所以 该选项只适用于简单电路。
第5章 电力电子电路仿真分析
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
图5-5 例5.1的仿真电路图
第5章 电力电子电路仿真分析
表5-1 例5.1仿真电路模块的名称及提取路径
模 块 名 功率二极管模块 D1、D2、D3、D4 交流电压源 Vs 串联 RLC 支路 R 电压表模块 VR 电流表模块 IR 信号分离模块 Demux 示波器 Scope 提 取 路 径 SimPowerSystems/Power Electronics SimPowerSystems/Electrical Sources SimPowerSystems/Elements SimPowerSystems/Measurements SimPowerSystems/Measurements Simulink/Signal Routing Simulink/Sinks
机数值仿真很方便。为了真实再现实际电路的物理状态，
MATLAB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。
第5章 电力电子电路仿真分析
图5-1 电力电子开关模块
第5章 电力电子电路仿真分析
图5-1中，开关元件主要由理想开关SW、电阻Ron、
第5章 电力电子电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
第5章 电力电子电路仿真分析
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路并进行计算
第5章 电力电子电路仿真分析
(2) 设置参数和仿真参数。二极管模块采用图5-4所示的
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
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
第5章 电力电子电路仿真分析
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
第5章 电力电子电路仿真分析
【例5.1】如图5-5所示，构建简单的二极管整流电路，
观测整流效果。其中电压源频率为50 Hz，幅值为100 V，电 阻R为1 Ω，二极管模块采用默认参数。 解：(1) 按图5-5搭建仿真电路模型，选用的各模块的名 称及提取路径见表5-1。
第5章 电力电子电路仿真分析
第5章 电力电子电路仿真分析
(5) “缓冲电路阻值”(Snubber resistance Rs)文本框：并
联缓冲电路中的电阻值，单位为Ω。缓冲电阻值设为inf时将 取消缓冲电阻。 (6) “缓冲电路电容值”(Snubber capacitance Cs)文本框： 并联缓冲电路中的电容值，单位为F。缓冲电容值设为0时， 将取消缓冲电容；缓冲电容值设为inf时，缓冲电路为纯电 阻性电路。 (7) “测量输出端”(Show measurement port)复选框：选 中该复选框，出现测量输出接口m，可以观测二极管的电流 和电压值。
第5章 电力电子电路仿真分析
由于MATLAB的电力电子开关模块中含有电感，因此
有电流源的性质，在没有连接缓冲电路时不能直接与电感或 电流源连接，也不能开路工作。含电力电子模块的电路或系 统仿真时，仿真算法一般采用刚性积分算法，如ode23tb、 ode15s，这样可以得到较快的仿真速度。如果需要离散化电 路，必须将电感值设为0。 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。