matlab电力电子仿真教程
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matlab电力电子仿真教程.pdfMATLAB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。
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三、Simulink常用模块介绍
在模块浏览器中的Simulink节点下包含了搭建一个Simulink模块所 需要的基本模块。本节主要对其中的Sources模块库、Sinks 模块库、 Simpower systeems模块库中的常用模块进行介绍。
Sources 模块
阶跃函数，起始时间是第1秒而非0秒。双击step模块，对仿真起始时间(step time)和阶跃
正弦波，电路中常用到的正弦信号（Sine Wave）模块，双击图标，在弹出的窗口中
调整相关参数。信号生成方式有两种：Time based 和 Sample based 。
从工作空间输入。从MATLAB Workspace输入已有的函数作为仿真的激
励信号。首先要在MATLAB环境下建立一个时间向量和相应的函数值向量，然后将时间向量和函数值
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1
Simulink简介
一、Simulink窗口环境 1. 启动Simulink
在MATLAB窗口的工具栏中单击 图标 在命令窗口中输入命令： >>simulink
2. Simulink浏览器 标题栏 菜单栏 工具栏 模块说明框
基本模块库
已安装专用 模块库
模块查找框 模块显示框
SimPower Systems模块
DC Voltage Source直流电压源，在 “Electrical Sources”模块内. Series RLC Branch 串联RLC 支路，设置参数可以去掉任一元件，将其变为单独的电阻、电容或电感 的支路。 将Series RLC Branch 模块设置成单一电阻时，应将参数：“Resistance”设 为所仿真电阻的真实值， “Inductance”设置为0，“Capacitance”设置为inf； 将Series -RLC Branch模块设置单一电感时，应将参数：“Inductance”设置为所仿真电感的真实值， “Resistance”设置为0，“Capacitance”设置为inf； 将Series RLC Branch设置单一电容时，应将参ห้องสมุดไป่ตู้: “Capacitance”设置为所仿真电感的真实值， “Resistance”和“Inductance”均设置为0。
MATLAB与电力系统仿真
2．电力系统元件库简介 与电力系统建模与仿真有关的一些元件 ：
1）电源元件（Electrical Sources） 直流电压源
交流电压源
交流电流源
三相压电源
受控电压源 受控电流源 三相可编程电压源
MATLAB应用技术
➢三相电源参数设置：
电源内部连接方式： Y：Y形连接，中性点不引出 Yn：Y形连接，中性点引出，可以 接外电路（如：中性点经电阻或消 弧线圈接地） Yg：Y形连接，中性点直接接地。
形式汇报
听口诀写算 式
扔骰子说口 诀
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第四个环节：总结提升，升华课堂
说一说本节 课的收获
评一评自己 的课堂表现
根据学生的 回答总结全
课
评价学生
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七．说作业设计
60页第1题：根据口诀写算式，巩固一个口诀可以写出两个乘法算式的知识 61页第1题：回顾口诀之间的联系，后一个口诀的得数是前一个口诀的得数加6 62页第7题：先找规律，再根据算式说口诀，复习编口诀的过程。
3
cos( 2 )
3 1
2
sin( cos(
2
3
2
3
)
)
ia ib
1
ic
2
在MATLAB中，使用abc坐标系统转换为dq0坐标系统（abc_to_dq0
Transformation）元件可以实现这种变换。
abc_to_dq0 Transformation在电力系统元件库（PowerLib）中的附加元件（Extras）
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六．说教学过程
第一个环节：创设情境，导入新知 第二个环节：观察比较，探究新知 第三个环节：巩固练习，学以致用 第四个环节：总结提升，升华课堂
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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
基于Matlab的小型电力系统的建模与仿真实验1精选全文
可编辑修改精选全文完整版基于Matlab的小型电力系统的建模与仿真一、实验目的电力系统的动态仿真研究将不能在实验室中进行的电力系统运行模拟得以实现。
在判定一个电力系统设计的可行性时，都可以首先在计算机机上进行动态仿真研究，它的突出优点是可行、简便、经济的。
本实验目的是通过MATLAB的simulink环境对一个典型的工厂供电系统进行仿真，以熟悉供电系统在发生各种短路故障时的分析方法并与课堂知识进行对比学习。
二、预习与思考1、建立仿真模型，对不同短路形式进行仿真，截取仿真结果图，补充报告中每个仿真图形的名称。
2 数值仿真实验结果与课堂推导结果有什么区别与联系？3 典型的短路形式包括几种？4 根据仿真结果，说明短路时零序电流存在的必要条件？三、MATLAB PSB简介Matlab PSB(Sim Power Systems)以simulink为运行环境，涵盖了电路、电力电子、电气传动和电力系统等电气学科中常用的基本元件和系统仿真模型，它主要由6个子模块库组成。
(1)电源模块库:包括直流电压源、交流电压源、交流电流源、可控电压源、可控电流源、三相电源、三相可编程电压源;(2)基本元件模块库:串联(并联)RLC/负载/支路、变压器(单相、三相等)、断路器和三相故障部分;(3)电力电子模块库:二极管、晶闸管、GTO、IGBT、MOSFET、理想开关以及各种电力电子控制模块;(4)电机模块库:励磁装置、异步电动机、同步电动机、直流电动机以及配套的电机测量部件;(5)测量仪器库:电流测量和电压测量等;通过以上模块可以完成.各种基本的电力电子电路、电力系统电路和电气传动电路，还可以通过其他模块的配合完成更高层次的建模，如风力发电系统、机器人控制系统等等。
四、仿真模型的设计和实现在三相电力系统中，大多数故障都是由于短路故障引起的，在发生短路故障的情况下，电力系统从一种状态剧烈变化到另一种状态，并伴随着复杂的暂态现象。
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）。
电力电子得matlab仿真实验指导书(改)
“电力电子”仿真实验指导书MATLAB仿真实验主要就是在simulink环境下得进行得。
Simulink就是运行在MATLAB环境下,用于建模、仿真与分析动态系统得软件包。
它支持连续、离散及两者混合得线性与非线性系统。
由于它具有直观、方便、灵活得特点,已经在学术界、工业界得建模及动态系统仿真领域中得到广泛得应用。
Simulink提供得图形用户界面可使用鼠标得拖放操作来创建模型。
Simulink本身包含sources、sinks、Discrete、math、Nonlinear与continuous 等模块库。
实验主要使用Sinks、Sources、Signals & System与Power System Blockset这四个模块库中得一些模块搭建电力电子课程中得典型电路进行仿真。
在搭建成功得电路中使用scope显示模块显示仿真得波形、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(阻性负载与阻感负载)2)单相全控桥式整流电路(阻性负载与阻感负载)3)三相全控桥式整流电路(双窄脉冲阻性负载与双窄脉冲阻感负载)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就是时候可能就是第一次使用matlab中得simulink 来仿真,因此下面首先介绍一下实验中要掌握得得一些基本操作(编写试验指导书时所使用得matlab6、1版本)。
若实验过程中使用matlab得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得启动界面如图0-1所示,点击matlab左上方快捷键就可以进入simulink程序界面(在界面右侧得mand 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，
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。