基于MATLAB的电力电子技术课程设计报告
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的电力电子技术课程设计汇本报告
《电力电子技术》
课程设计报告
题目:基于MATLAB的电力电子技术
仿真分析
院(系):机电与自动化学院
专业班级:电气工程及其自动化11XX 学生:XXX
学号:2011113XXXX
指导教师:XXX
2014年1月13日至2014年1月17日
华中科技大学武昌分校
电力电子技术课程设计任务书
目录
第1章MATLAB软件及仿真集成环境Simulink简介……………………………
(1)
1.1 MATLAB及Simulink简介 (1)
1.2 Simulink系统的操作步骤 (1)
1.3 电气元件模块库 (2)
第2章电力电子技术仿真分析 (3)
2.1单相半波可控整流电路仿真 (3)
2.1.1 单相半波可控整流电路基本原理 (3)
2.1.2 电阻负载时仿真分析 (4)
2.1.3 阻感负载仿真分析 (5)
2.2 晶闸管三相桥式整流电路的仿真 (7)
2.2.1电路图及工作原理 (7)
2.2.2 仿真模型及波形 (8)
2.3 Boost变换器的仿真 (11)
2.3.1电路图及工作原理 (11)
2.3.2 仿真模型及波形 (11)。
基于matlab电力电子仿真设计报告
基于matlab电力电子仿真设计报告课程设计(综合实验)报告 ( 2021-- 2021 年度第 1 学期) 名称:电力电子技术课程设计院系:电气与电子工程学院班级:电气班学号:学生姓名:指导教师:设计周数:20--21周成绩:日期:2021年 1月 13日摘要和关键词摘要:随着电力电子技术的不断发展,可控整流电路在直流电动机控制、可变直流电源、高压直流输电等方面得到广泛应用。
本文建立了基于MATLAB软件中simulink中powersystem模块编写的单相半波可控整流电路、单相全控桥式整流电路、三相全控桥式整流电路、升降压斩波、三相桥式SPWM逆变电路的仿真模型,以下给出了仿真实例与仿真结果。
验证了模型的正确性,并展现了simulink 仿真具有的快捷、灵活、方便、直观等优点。
从而为电力电子电路的教学及设计提供了有效工具。
关键词: 整流电路; 电力电子; MATLAB; simulink;仿真目录课程设计的任务____________________________________2 前言______________________________________________2 报告正文(几个电力电子电路仿真实例)______________2 课程设计总结或结论________________________________21 参考文献_________________________________________22 一、课程设计的任务(一)建立单相半波可控整流电路仿真模型:1、对教材P43图2-1、P44图2-2和P46图2-4进行验证(交流电压有效值为220伏)。
2、改变直流侧负载电阻与电感值,观察各波形的变化。
3、改变晶闸管触发角,观察各波形的变化。
(二)建立单相全控桥式整流电路仿真模型:1、对教材P47图2-5、P48图2-6进行验证(假设三相交流线电压有效值为380伏)。
电力电子课程设计报告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(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(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仿真第二版教学设计
电力电子技术与MATLAB仿真第二版教学设计本文旨在介绍一种电力电子技术与MATLAB仿真第二版教学设计。
电力电子技术已经成为电力系统中的重要组成部分,电力电子技术的发展也极大地促进了电力系统的发展。
而MATLAB仿真软件也成为电力电子技术研究和教学中不可或缺的工具。
本文将介绍如何设计电力电子技术与MATLAB仿真第二版的教学。
教学目标学生通过本课程的学习,应该掌握以下技能:1.了解电力电子技术的基础原理与应用。
2.掌握电力电子器件的工作原理以及应用。
3.掌握常用的交流调压电路、直流调压电路、逆变电路及其控制策略。
4.掌握运用MATLAB仿真电力电子技术及其控制策略。
5.了解电力电子技术的未来发展方向。
教学内容1.基础原理首先在本课程开始前,我们要首先介绍电气基础原理,包括磁路,电路等基础概念。
然后对电力电子技术领域中常见的电力电子器件进行介绍,如:二极管、晶闸管、场效应晶体管、绝缘栅双极型晶体管等。
2.交流调压电路交流调压电路是电源电压不随输入电压变化而变化的电路,常用于变压器的二次侧和换流变压器的直流侧。
本部分学习交流调压电路的基础原理,掌握电感型和电容型电压调节器及其控制策略,以及采用MATLAB进行仿真设计。
3.直流调压电路直流电源是电子产品中重要的电源,本部分将介绍直流调压电路的基础原理,掌握电阻型、电动势型、磁场控制型和开关型等直流电压调节器,采用MATLAB进行仿真设计。
4.逆变电路逆变电路可以将直流电源转换为交流电源,并且可以根据需要改变输出电压的大小和波形。
本部分学习逆变电路的基础原理,掌握常见的全波桥式逆变器、半桥式逆变器、全桥式逆变器等电路及其控制策略。
5.MATLAB仿真本部分将学习如何使用MATLAB进行电力电子电路仿真,并将前面学到的电路进行模拟,以验证其正确性。
教学方法本课程采用讲授和实验相结合的教学方法。
在讲授过程中,介绍电力电子技术的基础原理,实验环节将采用MATLAB仿真。
电力电子技术MATLAB仿真实验报告
电力电子技术MATLAB仿真实验报告Harbin Institute of Technology电力电子技术MATLAB仿真实验报告院系:班级:姓名:学号:哈尔滨工业大学一、实验目的1. 根据电路接线图利用MATLAB仿真分析单相桥式半控整流电路的各输出结果。
2. 改变参数后再进行仿真分析,进而分析总结各参数对输出的影响。
3. 在实验过程中掌握运用MATLAB对电力电子各电路进行仿真分析的方法。
4. 对实验进行总结整理并写出报告。
二、实验内容1根据实验电路图进行理论分析单相桥式半控整流电路图2 利用理论对电路进行分析这是单相桥式半控整流电路的另一种接法,相当于把原本的VT3和VT4换为二极管VD3和VD4,这样可以省去续流二极管VDR,续流由VD3和VD4来实现。
因此,理论分析各时间段电压电流及二极管导通状态如下:① wt1-π:Ua>Ub,VT1,VD4导通,Ud=U2,i:a→VT1→R→L→VD4→b;②π-wt2 :Ua<Ub,VD2,VD4导通,Ud=0,i:b→VD2→R→L→VD4→b;③ wt2-2π:Ua<Ub,VT3,VD2导通,Ud=-U2,i:b→VD2→R→L→VT3→a;④ 2π- wt3:Ua>Ub,VD2,VD4导通,Ud=0,i:b→VD2→R→L→VD4→b。
23理论分析满足的输出波形如下U20 wt1 wt2 wt3Ud4根据电路图在MATLAB中连接各元器件得出接线图35仿真结果[各波形代表的输出结果为二次侧电压,负载电压,负载电流,VT1电流,VT1电压]①阻性负载:R=20Ω,L=0,a=30°:②阻性负载:R=20Ω,L=0,a=60°:4③阻感负载:R=20Ω,L=0.008,a=30°:④阻感负载:R=20Ω,L=0.008,a=60°:5⑤阻感负载:R=20Ω,L=0.08,a=60°:三、实验结论1、通过理论分析与MATLAB仿真结果比拟,发现理论分析与仿真结果一致。
电力电子matlab课程设计
电力电子matlab课程设计一、课程目标知识目标:1. 理解电力电子技术的基本原理,掌握MATLAB在电力电子仿真中的应用;2. 学会使用MATLAB软件进行电力电子器件的建模与仿真;3. 掌握MATLAB中电力电子电路的搭建、参数设置及仿真分析。
技能目标:1. 能够运用MATLAB软件进行简单电力电子电路的设计与仿真;2. 学会分析仿真结果,优化电路设计,提高电路性能;3. 培养动手实践能力,提高解决实际问题的能力。
情感态度价值观目标:1. 培养学生对电力电子技术的兴趣,激发学生主动学习的热情;2. 培养学生的团队合作意识,提高沟通协作能力;3. 增强学生对我国电力电子技术发展的认识,培养科技创新意识。
课程性质:本课程为实践性较强的课程,注重理论知识与实际操作的结合。
学生特点:学生具备一定的电力电子技术基础,对MATLAB软件有一定了解,但实践操作能力有待提高。
教学要求:结合课程性质、学生特点,将课程目标分解为具体的学习成果,通过课堂讲解、案例分析、上机实践等多种教学方式,使学生能够掌握电力电子MATLAB课程设计的方法与技巧。
同时,注重培养学生的动手实践能力和团队协作能力,提高学生的综合素质。
二、教学内容1. 电力电子技术基本原理回顾:包括电力电子器件的工作原理、特性及其在电路中的应用。
相关教材章节:第一章 电力电子器件及其特性。
2. MATLAB软件在电力电子仿真中的应用:介绍MATLAB软件的功能特点,以及在电力电子仿真中的应用。
相关教材章节:第二章 MATLAB在电力电子仿真中的应用。
3. 电力电子器件的建模与仿真:学习使用MATLAB软件对电力电子器件进行建模,并进行仿真分析。
相关教材章节:第三章 电力电子器件的建模与仿真。
4. 电力电子电路的搭建与仿真:学习使用MATLAB软件搭建电力电子电路,并进行参数设置、仿真分析。
相关教材章节:第四章 电力电子电路的MATLAB仿真。
5. 电路设计与性能优化:通过实际案例分析,学习如何分析仿真结果,优化电路设计,提高电路性能。
电力电子技术matlab课程设计
电力电子技术 matlab课程设计一、课程目标知识目标:1. 理解电力电子技术的基本原理,掌握相关术语及概念;2. 学会使用MATLAB软件进行电力电子电路的仿真与设计;3. 掌握常见电力电子器件的工作原理及其在电路中的应用。
技能目标:1. 能够运用MATLAB软件构建电力电子电路模型,进行基本仿真分析;2. 能够对电力电子电路进行参数优化,提高电路性能;3. 能够运用所学知识解决实际问题,具备一定的电力电子技术实际应用能力。
情感态度价值观目标:1. 培养学生对电力电子技术及MATLAB软件的兴趣,提高学习积极性;2. 培养学生具备团队协作精神,善于与他人沟通交流,共同解决问题;3. 增强学生的创新意识,鼓励学生勇于探索新知识,提高实践能力。
课程性质:本课程为电力电子技术领域的实践课程,以MATLAB软件为工具,结合理论知识,培养学生的实际操作能力。
学生特点:学生已具备一定的电力电子技术理论基础,但对于MATLAB软件的使用相对陌生,需要从基础开始教学。
教学要求:教师需结合课本内容,由浅入深地引导学生学习MATLAB软件在电力电子技术中的应用,注重培养学生的实际操作能力和创新精神。
在教学过程中,关注学生的个体差异,给予个性化指导,确保课程目标的实现。
通过课程学习,使学生能够将所学知识应用于实际电路设计与分析中,提高综合素养。
二、教学内容1. 电力电子技术基本原理回顾:包括电力电子器件的工作原理、特性及分类,重点掌握二极管、晶闸管、MOSFET和IGBT等器件。
2. MATLAB软件入门:介绍MATLAB软件的基本操作,如命令窗口、脚本编写、函数调用等,为后续仿真打下基础。
3. 电力电子电路建模与仿真:结合课本内容,选用典型电力电子电路进行建模与仿真,包括整流电路、逆变电路、斩波电路等。
- 教学大纲安排:按照课本章节进行,逐个分析各类电路的工作原理及仿真方法。
4. 参数优化与性能分析:教授学生如何运用MATLAB软件对电力电子电路进行参数优化,提高电路性能。
电力电子技术的MATLAB实践课程设计
电力电子技术的MATLAB实践课程设计一、课程设计的背景和意义电力电子技术是电气工程中的一门重要学科,应用广泛。
随着现代电力系统的快速发展,电力电子技术的发展也越来越快。
因此,掌握电力电子技术,对于电气工程专业学生来说是无可避免的。
MATLAB是一款强大的数学计算软件,被广泛应用于电气工程中的算法分析和设计。
因此,在电力电子技术的学习中,使用MATLAB进行实践对于学生而言具有重要的意义。
本课程设计旨在让学生结合电力电子技术的知识,采用MATLAB进行电路仿真和控制算法设计,提高学生对电力电子技术的理解和应用能力,为未来的工作奠定基础。
二、课程设计的内容和方法1. 课程设计的内容本课程设计主要包括以下内容:1.电力电子技术的基础知识介绍2.MATLAB的基本使用方法3.电路仿真分析和控制算法设计4.实验结果分析和评估2. 课程设计的方法本课程设计采用以下方法:1.讲授电力电子技术的基础知识和MATLAB的基本使用方法2.以实验为主,由学生在指导下进行电路仿真分析和控制算法设计3.实验分组,每组进行电路仿真和控制算法设计,并根据实验结果进行分析和评估三、课程设计的实验设计1. 实验一:单相全桥变流电路的仿真分析实验内容1.了解单相全桥变流电路的基本原理和性质2.构建单相全桥变流电路的MATLAB模型3.仿真分析单相全桥变流电路在不同负载下的波形和性能4.分析单相全桥变流电路的主要故障和对应的解决方法实验步骤1.构建单相全桥变流电路的MATLAB模型,包括输入电压源、四个桥臂、电感和负载2.设计MATLAB仿真图并调试,输入不同负载下的输入电压和参数,得到对应的输出波形和参数结果3.分析波形和参数结果,比较不同负载下的性能指标,如输出电压、输出电流、功率因数等4.分析单相全桥变流电路的主要故障,如负载短路、开路等,在MATLAB模型中模拟故障情况,并根据故障现象和模拟结果提出解决方法实验思考题1.为什么需要使用电感?电感对电路有哪些作用?2.如何提高单相全桥变流电路的功率因数?3.如何预测单相全桥变流电路在负载故障时的反应?2. 实验二:三相全桥逆变电路的控制算法设计实验内容1.了解三相全桥逆变电路的基本原理和性质2.设计SPWM控制算法并实现MATLAB模型3.验证控制算法的有效性和性能实验步骤1.了解三相全桥逆变电路的基本原理和性质,并确定SPWM控制算法的输入、输出和控制策略2.构建三相全桥逆变电路的MATLAB模型,并加入SPWM控制算法3.分析不同输入信号下的输出波形和性能,调整控制算法以获得最佳性能4.验证控制算法的有效性和稳定性,比较仿真结果与理论计算结果的差异实验思考题1.什么是SPWM控制算法?它的控制策略有哪些?2.如何选择最佳的SPWM控制算法参数?3.针对三相全桥逆变电路的应用场合,如何优化控制算法以提高性能?四、结论本课程设计以电力电子技术为主线,采用MATLAB进行实践,可以增强学生对电力电子技术的理解和应用能力,同时也提高了MATLAB的应用技能。
电力电子matlab课程设计
电力电子matlab课程设计一、教学目标本课程旨在通过电力电子Matlab仿真技术的学习,让学生掌握电力电子器件的工作原理和仿真方法,学会使用Matlab软件进行电力电子电路的仿真分析。
具体目标如下:1.理解电力电子器件的基本工作原理和特性。
2.熟悉电力电子电路的基本拓扑结构和性能。
3.掌握Matlab在电力电子仿真中的应用方法。
4.能够运用Matlab进行电力电子电路的建模和仿真。
5.能够分析电力电子电路的稳态和瞬态性能。
6.能够针对特定的电力电子电路,选择合适的仿真参数和方法。
情感态度价值观目标:1.培养学生的创新意识和实践能力。
2.增强学生对电力电子技术的兴趣和热情。
3.培养学生团队合作和自主学习的精神。
二、教学内容本课程的教学内容主要包括三个部分:电力电子器件、电力电子电路和Matlab 仿真技术。
电力电子器件部分,我们将介绍晶闸管、GTO、IGBT等常用电力电子器件的工作原理和特性。
电力电子电路部分,我们将学习常用的电力电子电路拓扑结构,如整流电路、逆变电路、变频电路等,并分析它们的性能。
Matlab仿真技术部分,我们将学习如何使用Matlab进行电力电子电路的建模和仿真,掌握Matlab在电力电子领域中的应用方法。
三、教学方法为了提高学生的学习兴趣和主动性,我们将采用多种教学方法相结合的方式进行教学。
讲授法:用于讲解电力电子器件的基本原理和特性,电力电子电路的基本拓扑结构和性能。
讨论法:通过小组讨论,让学生深入理解电力电子技术的应用和发展。
案例分析法:通过分析具体的电力电子电路案例,让学生学会运用Matlab进行电路仿真。
实验法:安排实验室实践环节,让学生亲自操作电力电子电路,增强实践能力。
四、教学资源为了支持教学内容和教学方法的实施,我们将准备以下教学资源:教材:《电力电子Matlab仿真技术》。
参考书:电力电子技术相关书籍。
多媒体资料:电力电子器件和电路的图片、视频等。
实验设备:电力电子实验装置,Matlab软件。
基于某MATLAB地电力电子技术课程设计资料报告材料
《电力电子技术》课程设计报告题目:基于MATLAB的电力电子技术仿真分析院(系):机电与自动化学院专业班级:电气工程及其自动化11XX 学生: XXX学号: 2011113XXXX 指导教师: XXX2014年1月13日至2014年1月17日华中科技大学武昌分校电力电子技术课程设计任务书目录第1章 MATLAB软件及仿真集成环境Simulink简介……………………………(1)1.1 MATLAB及Simulink简介 (1)1.2 Simulink系统的操作步骤 (1)1.3 电气元件模块库……………………………………………………………(2)第2章电力电子技术仿真分析 (3)2.1单相半波可控整流电路仿真………………………………………………(3)2.1.1 单相半波可控整流电路基本原理……………………………………(3)2.1.2 电阻负载时仿真分析…………………………………………………(4)2.1.3 阻感负载仿真分析……………………………………………………(5)2.2 晶闸管三相桥式整流电路的仿真…………………………………………(7)2.2.1电路图及工作原理………………………………………………………(7)2.2.2 仿真模型及波形………………………………………………………(8)2.3 Boost变换器的仿真 (11)2.3.1电路图及工作原理……………………………………………………(11)2.3.2 仿真模型及波形………………………………………………………(11)2.4 相位控制的晶闸管单相交流调压器系统的仿真………………………(12)2.4.1电路图及工作原理……………………………………………………(12)2.4.2仿真模型及波形………………………………………………………(13)第3章总结 (15)课程设计成绩评定表……………………………………………………………(16)第1章MATLAB软件及仿真集成环境Simulink简介1.1 MATLAB及Simulink简介MATLAB软件是美国MathWorks公司在20世纪80年代中期推出的高性能数值计算软件,经过近30年的开发和更新换代,该软件已成为合适多学科功能十分强大的软件系统,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的强大工具。
电力电子课程设计关于MATLAB
电力电子课程设计关于MATLAB一、教学目标本节课的教学目标是让学生了解和掌握MATLAB在电力电子领域的应用,培养学生运用MATLAB进行电力电子系统分析和设计的能力。
具体目标如下:1.知识目标:使学生掌握MATLAB的基本语法和操作,了解MATLAB在电力电子领域的应用范围,如交流调速系统、变频器、电力电子器件驱动等。
2.技能目标:培养学生运用MATLAB进行电力电子系统仿真分析的能力,能够编写简单的MATLAB脚本程序,实现电力电子电路的建模和仿真。
3.情感态度价值观目标:培养学生对电力电子领域的兴趣,提高学生运用现代工具解决实际问题的意识,培养学生的创新精神和团队合作能力。
二、教学内容本节课的教学内容主要包括以下几个部分:1.MATLAB概述:介绍MATLAB的发展历程、功能特点和基本语法。
2.MATLAB在电力电子领域的应用:讲解MATLAB在交流调速系统、变频器、电力电子器件驱动等方面的应用实例。
3.MATLAB电力电子仿真基础:介绍电力电子电路的建模方法,讲解MATLAB中电力电子仿真工具箱的使用。
4.实例讲解与实践:通过具体案例,引导学生运用MATLAB进行电力电子系统分析和设计,提高学生的实际操作能力。
三、教学方法为了提高教学效果,本节课将采用以下教学方法:1.讲授法:讲解MATLAB的基本语法和操作,使学生掌握MATLAB的基本使用方法。
2.案例分析法:通过分析实际案例,使学生了解MATLAB在电力电子领域的应用,培养学生运用MATLAB解决实际问题的能力。
3.实验法:安排课后实验,让学生动手实践,巩固所学知识,提高学生的实际操作能力。
4.小组讨论法:学生进行小组讨论,培养学生的团队合作意识和沟通能力。
四、教学资源为了支持本节课的教学,将准备以下教学资源:1.教材:《MATLAB电力电子仿真与应用》。
2.参考书:电力电子相关书籍,如《电力电子技术》、《电力电子器件与应用》等。
斩波电路Matlab仿真电力电子技术课设报告
河北科技大学课程设计计算说明书课程名称:电力电子技术课程设计设计题目:斩波电路的Matlab仿真研究专业班级:电气工程及其自动化XXX班学生姓名:XXX(XXXXXXXX)指导老师:电力电子课程设计指导小组XXXX年XX月XX日说明1.课程设计结束之前,每个学生都必须认真撰写《课程设计计算说明书》。
课程设计计算说明书要求内容完整,条理清晰,书面清洁,字迹工整。
2.说明书一般包括设计任务分析、设计方案的确定、具体设计过程的描述、结论等几方面,或按照课程设计指导书及指导教师的具体要求进行撰写。
3.课程设计图纸要求布局美观,图面整洁,图表清楚,尺寸标识准确,线型及标注符合国家或行业相关标准。
4.学生应独立完成各自设计计算说明书的写作,即使同组学生在设计过程中经过讨论得到的共同设计结果也应独立表述。
5.课程设计说明书按照封面、成绩评定表、目录、正文的次序装订成册。
6.课程设计应按设计期间的工作态度和课程设计任务的完成情况,设计说明书的水平、相关知识能力的掌握情况等项目分别评定成绩。
7.各项目内容及所占比例由课程设计指导教师自行确定,并以百分制形式填入“学生成绩评定表”。
总成绩采用五级分制。
8.本页采用“设计说明书”专用纸打印。
9.课程设计结束后将计算说明书交学院教学办公室保存。
学生成绩评定表目录一、设计的目的二、设计的任务三、仿真研究的内容与步骤降压斩波电路的仿真研究。
升压斩波电路的仿真研究。
升降压斩波电路的仿真研究。
(电路结构;工作原理;基本数量关系;搭建仿真模型;取不同控制角时的波形图;结论)四、总结五、参考文献一、课程设计的教学目的及要求本课程设计是电气工程及其自动化专业重要的实践教学环节之一。
本课程设计的任务是利用所学《电力电子技术》专业知识,以MATLAB/SIMULINK仿真软件为基础,完成对所学电力电子器件、整流电路、斩波电路、交流调压电路以及逆变电路的建模与仿真。
其目的是培养学生综合运用所学知识,分析、解决工程实际问题的能力;巩固学生所学知识的同时,提高学生的专业素质,这对于工科学生贯彻工程思想起到十分重要的作用。
基于matlab的电力电子技术仿真设计 课程设计
地电力电子技术仿真设计基于matlab论章绪第1TLAB 地产生过程和影响1.1 MA 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.MATLAB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,MATLAB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MATLAB4.0 版本,从告别DOS 版.电力电子技术MATLAB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,MATLAB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,MATLAB 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MA TLAB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,MATLAB5.0 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MATLAB 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MA TLAB5.0 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MATLAB地接口,从而把其数学计算能力提高到专业层次. 但是,在欧美大学里,诸如应用代. 匹敌TLABMA就影响而言,至今仍然没有一个别地计算软件可与数、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,MATLAB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MATLAB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.地基本组成和特点1.2 MATLAB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MATLAB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,MATLAB 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.语言地传统优点1.3 MATLABMATLAB自问世起,就以数值计算称雄.MATLAB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. MATLAB 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.简介软件及仿真集成环境Simulink MATLAB第2章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启动后地系统界面中地TLABMA在.其主要功能是实现各种动态系统建模、仿真与分析Simulink,境.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)(1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)(2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)3(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)5(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)(6Parameters”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).命令进行保存菜单中地”Save”仿真模型建立完毕后,可以使用“file”常用电气系统仿真库元件及仿真模型2.1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,“SimPowerSystem”用鼠标单击.型,包括无源元件、电力电子器件、触发器、电机和测量元件等.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.电气元件模块库2.2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“Magnetitionresistance 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.单相半波可控整流电路仿真3章第电阻负载3.1工作原理3.1.1(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. 为零区间),晶闸管承受反向电压而处于关断状态,负载上没有输π~2π)在电源电压负半波(3(.. 出电压,负载电流为零处又触发晶闸管,晶闸管再ωt=2π+α地下一周期地正半波,脉冲uG在(4)直到电源电压u2.次被触发导通,输出电压和电流又加在负载上,如此不断重复电路图及工作原理3.1.2uti VL U1S uU R单相半波可控整流电路图3-1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.仿真模型3.1.33-2 单相半波可控整流电路电阻负载电路仿真模型图3示波器环节参数设置菜单图3-3图3-4 单相半波可控整流电路电阻负载电路波形阻感负载3.2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接续流二极管3.3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单相桥式全控整流电路仿真4章第单相桥式全控整流电路4.1.组成另一对桥臂和VT3VT1和VT4组成一对桥臂,VT2在单相桥式全控整流电路中,晶闸管串联承受电VT4VT1、id为零,ud也为零,当为电阻负载时,若4个晶闸管均不导通,负载电流加触发和VT4若在触发角α处给VT1VT4u2,设VT1和地漏电阻相等,则各承受u2地一半.压过零时,流经晶当u2b端.端经VT1、R、VT4流回电源即导通,电流从电源脉冲,VT1和VT4a,VT3处触发VT2和关断.在u2负半周,仍在触发延迟角αVT1闸管地电流也降到零,和VT4过零时,电流又将u2.到、VT2流回电源a端VT3VT2和导通,电流从电源b端流出,经VT3、R 导通,如此循环地工作下去,便构成了一个全波整和VT4关断.此后又是VT1为零,VT2和VT3.流系统VTVTLS au1u2udb RVT2VT4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:单相桥式全控整流电路电阻负载仿真模型4-2图单相桥式全控整流电路电阻负载仿真波形图4-3单相桥式全控整流电路电阻电感负载4.2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,,其他参数不变,仿真结果如下图:L=0.1HR=1Ω将负载参数设为,单相桥式全控整流电路电阻电感负载仿真模型图4-4图单4-5相桥式全控整流电路电阻电感负载仿真波形三相桥式全控整流电路仿真章第5三相桥式全控整流电路电阻负载电路5.1三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三相桥式全控整流电路电阻电感负载电路5.2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结总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MATLAB/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MATLAB可以大大提高分析研究地效率.通过这个课题学习MATLAB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MATLAB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.谢致.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.2006. 机械工业出版社.仿真TLABMA电力电子和电力拖动控制系统地.洪乃刚[1][2] 李维波.MATLAB在电器工程中地应用.中国电力出版社.2007.[3] 王正林.MATLAB/Simulink与控制系统仿真.电子工业出版社.2005.[4] 陈桂明.应用MATLAB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.MATLAB6.5应用接口编程.电子工业出版社.2008。
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。
电气matlab课程设计
电气 matlab 课程设计一、课程目标知识目标:1. 掌握电气工程中MATLAB软件的基本操作和使用方法;2. 学习运用MATLAB进行电气系统仿真分析,包括电路建模、参数计算及结果分析;3. 了解MATLAB在电气领域中的应用场景,如电机仿真、电力系统分析等。
技能目标:1. 能够独立使用MATLAB软件搭建电气系统模型,并进行仿真实验;2. 学会运用MATLAB处理电气工程问题,提高问题解决能力;3. 培养团队协作和沟通能力,通过小组讨论、成果展示等形式,提高电气工程实践技能。
情感态度价值观目标:1. 培养学生对电气工程领域的兴趣,激发学习热情;2. 增强学生的创新意识和实践能力,鼓励探索MATLAB在电气工程中的应用;3. 树立正确的工程观念,培养学生严谨、认真、负责的工作态度。
本课程针对高年级电气工程专业学生,结合课程性质、学生特点和教学要求,明确以上课程目标。
通过本章节学习,学生将能够熟练运用MATLAB软件解决电气工程实际问题,为后续课程学习和工程实践奠定基础。
同时,课程目标分解为具体的学习成果,以便于教学设计和评估。
二、教学内容1. MATLAB基础知识:介绍MATLAB软件的基本操作、环境设置及常用命令;- 课本章节:第1章 MATLAB概述2. 电气系统建模与仿真:学习MATLAB中Simulink工具箱的使用,搭建电气系统模型;- 课本章节:第2章 电气系统建模与仿真3. 电路分析:运用MATLAB进行直流电路、交流电路及复杂电路的分析;- 课本章节:第3章 电路分析4. 电机仿真:介绍MATLAB中电机模型的建立及仿真分析;- 课本章节:第4章 电机仿真5. 电力系统分析:利用MATLAB进行电力系统的潮流计算、短路计算等;- 课本章节:第5章 电力系统分析6. MATLAB在电气工程中的应用案例:分析实际工程案例,提高学生运用MATLAB解决实际问题的能力;- 课本章节:第6章 MATLAB在电气工程中的应用教学内容安排与进度:共6周,每周1次课,每次课2学时。
优秀毕业论文——基于matlab的电力电子技术仿真实验设计
The MATLAB is Corporation promotes by American Math Works uses in the numerical calculus and the graphic processing science computation software system is honored as “on the giant shoulder's tool” the MATLAB early time mainly to use in control system's simulation, passed through expands unceasingly already became contains the correspondence electrical engineering optimization control and so on many domains the science computation software, might use in the power electronics circuit and theelectric drive control system's simulation.
武汉科技大学中南分校
本科毕业设计(论文)
题 目:基于matlab的电力电子
技术仿真实验设计
学 院:信息工程学院
基于Matlab的电力电子技术课程设计报告
《电力电子技术》课程设计报告题目:基于Matlab的电力电子技术仿真分析专业:电气工程及其自动化班级:电气2班学号: Z01114007姓名:吴奇指导教师:过希文安徽大学电气工程与自动化学院2015年 1 月 7 日中文题目 基于Matlab 的电力电子技术仿真分析一、设计目的(1)加深理解《电力电子技术》课程的基本理论;(2)掌握电力电子电路的一般设计方法,具备初步的独立设计能力;(3)学习Matlab 仿真软件及各模块参数的确定。
二、设计工作任务及工作量的要求〔包括课程设计计算说明书(论文)、图纸、实物样品等〕:(1)根据设计题目要求的指标,通过查阅有关资料分析其工作原理,设计电路原理图;(2)利用MATLAB 仿真软件绘制主电路结构模型图,设置相应的参数。
(3)用示波器模块观察和记录电源电压、控制信号、负载电压、电流的波形图。
三、设计内容(1)设计一个降压变换器(Buck Chopper ),其输入电压为200V ,负载为阻感性带反电动势负载,电阻为2欧,电感为5mH ,反电动势为80V 。
开关管采用IGBT ,驱动信号频率为1000Hz ,仿真时间设置为0.02s ,观察不同占空比下(25%、50%、75%)的驱动信号、负载电流、负载电压波形,并计算相应的电压、电流平均值。
然后,将负载反电动势改变为160V ,观察电流断续时的工作波形。
(最大步长为5e-6,相对容忍率为1e-3,仿真解法器采用ode23tb )(2)设计一个采用双极性调制的三相桥式逆变电路,主电路直流电源200V ,经由6只MOSFET 组成的桥式逆变电路与三相阻感性负载相连接,负载电阻为1欧,电感为5mH ,三角波频率为1000Hz ,调制度为0.7,试观察输入信号(载波、调制波)、与直流侧假想中点N ‘的三相电压Uun ’、Uvn ’、Uwn ’,输出线电压UV 以及负载侧相电压Uun 的波形。
四、设计方案实验1:降压变换器dc-dc 变流电路可以将直流电变成另一固定电压或可调电压的直流电,包括直接直流变流电路和间接直流变流电路。
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《电力电子技术》课程设计报告题目:基于MATLAB的电力电子技术仿真分析院(系):机电与自动化学院专业班级:电气工程及其自动化11XX学生姓名:XXX学号:2011113XXXX指导教师:XXX2014年1月13日至2014年1月17日华中科技大学武昌分校电力电子技术课程设计任务书目录第1章 MATLAB软件及仿真集成环境Simulink简介 (1)1.1 MATLAB及Simulink简介 (1)1.2 Simulink系统的操作步骤 (1)1.3 电气元件模块库 (2)第2章电力电子技术仿真分析 (3)2.1单相半波可控整流电路仿真 (3)2.1.1 单相半波可控整流电路基本原理 (3)2.1.2 电阻负载时仿真分析 (4)2.1.3 阻感负载仿真分析 (5)2.2 晶闸管三相桥式整流电路的仿真 (7)2.2.1电路图及工作原理 (7)2.2.2 仿真模型及波形 (8)2.3 Boost变换器的仿真 (11)2.3.1电路图及工作原理 (11)2.3.2 仿真模型及波形 (11)2.4 相位控制的晶闸管单相交流调压器系统的仿真 (12)2.4.1电路图及工作原理 (12)2.4.2仿真模型及波形 (13)第3章总结 (15)课程设计成绩评定表 (16)第1章MATLAB软件及仿真集成环境Simulink简介1.1 MATLAB及Simulink简介MATLAB软件是美国MathWorks公司在20世纪80年代中期推出的高性能数值计算软件,经过近30年的开发和更新换代,该软件已成为合适多学科功能十分强大的软件系统,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的强大工具。
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MATLAB启动后的系统界面中的命令窗口输入”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的17类模版库名称(因软件版本的不同,库的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的各种元件或子库。
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的仿真分析,本书中将主要介绍和电力电子电路仿真有关的元件模式及仿真方法。
对于电力电子电路及系统的仿真,除需使用Simulink中的基本模板外,用到的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的图形化的图形化元件模型,包括无源元件、电力电子器件、触发器、电机和测量元件等。
图形的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。
1.2 Simulink系统的操作步骤在Simulink系统中,执行菜单“File”下“New”、“Model”命令即可产生一个新的仿真模型编辑窗口,在窗口中可以采用形象的图形编辑的方法建立仿真对象、编辑元件及系统相关参数,进而完成电路及系统的仿真系统。
具体步骤为:建立一个新的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的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的合适位置,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的黑色小方块,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。
需要改变元件参数,可以在该元件处双击鼠标左键,即可弹出该元件的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的另一元件端子处,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的连线,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的流向,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”菜单中的”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,参数的具体选择方法与所仿真电路相关。
仿真模型建立完毕后,可以使用“file”菜单中的”Save”命令进行保存。
1.3 电气元件模块库对于电力电子电路及系统的仿真除需使用Simulink中的基本模块外,用到的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的图形化元件模型,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。
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的参数设置对话框,在“Resistance”、“Inducatance”、“Capacitance”参数下可以分别设置三个元件的参数,如果电路中不含三者中的某个元件,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的容量,由程序自动计算元件的参数。
并联RLC支路元件和并联RLC负载元件用于描述由电阻、电容、电感并联的电路,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 resistance LM”参数下分别设置变压器的励磁绕组电阻、电感的标幺值。
其他类型的变压器参数设置方法类似。
第2章电力电子技术仿真分析2.1单相半波可控整流电路仿真2.1.1 单相半波可控整流电路基本原理:单相半波可控整流电路工作过程:(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。
原理图如下:SW U1图2-1 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,负载上的电压为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的存在时,使电流id不能突变,id从0开始增加同时L的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消耗的能量,一方面供给电感L吸收的电磁能量,到U2由正变负的过零点处处id已经处于减小的过程中,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的关断时刻使U形出现负的部分。
2.1.2 电阻负载时仿真分析:仿真电路图为:图2-2 单相半波可控整流电路电阻负载电路仿真模型仿真波形为:图2-3 单相半波可控整流电路电阻负载电路波形在实验中,各个元件模块使用的参数如下:①交流电压源提取路径: Simulink\SimPoweSysten\ AC Voltage Source本实验参数设置为频率50Hz,电压幅值220V,其他为默认设置,如右图所示。
②晶闸管提取路径:Simulink\SimPoweSysten\Thyristor设置缓冲电阻Rs=500Ω,缓冲电容Cs为无穷大inf③RLC元件提取路径:Simulink\SimPoweSysten\Elements \Series RLC Branch设置电阻R=1Ω,电感L=5e-3H,电容为无穷大inf,④脉冲信号发生器提取路径:Simulink\Simlink\Source\Pulse Generator设置振幅A=3V,周期T=0.02,占空比10%,时相延迟(1/50)x(α/360)s,⑤示波器设置Number of axes 为5,显示5段波形,分别为脉冲电压Ug,晶闸管两端电压UVT,负载电流id,负载电压ud,电源电压U2 。
⑥电压电流测量无需设置直接使用2.1.3 阻感负载仿真分析仿真电路图为:图2-4 单相半波可控整流电路电阻电感负载电路仿真模型各个角度仿真波形为:图2-5 单相半波可控整流电路阻感负载电路波形(a=30)图2-6 单相半波可控整流电路阻感负载电路波形(a=60)图2-7 单相半波可控整流电路阻感负载电路波形(a=90)图2-8 单相半波可控整流电路阻感负载电路波形(a=120)图2-9 单相半波可控整流电路阻感负载电路波形(a=180)在实验中,各个元件模块使用的参数设置同电阻负载。
2.2 晶闸管三相桥式整流电路的仿真2.2.1电路图及工作原理以α=0°为例,6个晶闸管的导通顺序为VT1-VT2-VT3-VT4-VT5-VT6,触发脉冲为宽脉冲宽度大于60°,保证了每个时刻均有两个晶闸管导通,当VT1-VT2导通时桥臂输出电压为Uac,然后VT2-VT3导通输出电压为Ubc,VT3-VT4导通输出电压为Uba,VT4-VT5导通输出电压为Uca,VT5-VT6 导通输出电压为Ucb,VT6-VT1导通输出电压为Uab。
因此输出整流电压Ud波形为线电压在正半周的包络线。
原理图如下:图2-10晶闸管三相桥式整流电路2.2.2 仿真模型及波形仿真电路图为:图2-11晶闸管三相桥式整流电路仿真模型各个角度仿真波形为:图2-12 晶闸管VT1的电压和电流图2-13 通过A,B,C三相的电流设置触发脉冲α分别为0,30°、60°、90°、120°,产生的相应波形分别如图所示:第一列为负载电压ud 波形,第二列负载电流id波形,第三列脉冲信号第四列电压Ug波形,A,B,C三相电压波形。
图2-14 电阻负载(a=0)图2-15 电阻负载(a=30)图2-16 电阻负载(a=60)图2-17 电阻负载(a=90)图2-18 电阻负载(a=120)在实验中,各个元件模块使用的参数如下:①交流电压源三相交流电源通过三个频率为50Hz,幅值为220V,相位两两相差120,测量“measurements”三相都要选Voltage,以便使用万用表测量电压②通用桥输入端A,B,C为三相交流的相电压输入端子,输入端g为触发脉冲输入端子,+,-为整流器输出正负极端子。