电力电子技术MATLAB仿真报告

《电气专业核心课综合课程设计》

课程设计报告

题目：基于MATLAB的电力电子技术

仿真分析

学校：华中科技大学武昌分校

院（系）：机电与自动化学院

专业班级：电气0906班

学生姓名：胡思文

学号：20091131214

指导教师：曹建平

20 12 年 6 月 17 日至20 12 年 7 月 6 日

目录

绪论………………………………………………………………………………………页码1.整流电路仿真………………………………………………………………………………页码 1.1单相半波可控整流系统………………………………………………………………页码 1.1.1晶闸管的仿真…………………………………………………………………页码 1.1.2单相半波可控整流电路的仿真………………………………………………页码 1.2晶闸管三相桥式整流系统的仿真…………………………………………………页码

1.3相位控制的晶闸管单相交流调压器带系统的仿真………………………………页码

2.斩波电路仿真………………………………………………………………………………页码 2.1降压斩波电路（Buck变换器）………………………………………………………页码 2.1.1可关断晶闸管（GTO）的仿真…………………………………………………页码 2.1.2 Buck变换器的仿真………………………………………………………页码 2.2升压斩波电路（Boost变换器）………………………………………………………页

码

2.2.1绝缘栅双极型晶体管（IGBT）的仿真…………………………………………页码

2.2.2 Boost变换器的仿真……………………………………………………………页码4.逆变电路仿真………………………………………………………………………………页码

4.1晶闸管三相半波有源逆变器的仿真………………………………………………页码

5.课程设计总结………………………………………………………………………………页码参考文献……………………………………………………………………………………页码

电气专业核心课综合课程设计任务书

一、设计（调查报告/论文）题目

基于MATLAB的电力电子技术仿真分析

二、设计（调查报告/论文）主要内容

1．晶闸管的仿真模型及以单相半波整流器为例，说明晶闸管元件应用系统的建模与仿真方法；

2．晶闸管三相桥式整流系统的建模与仿真；

3. 可关断晶闸管的仿真模型及以可关断晶闸管元件组成的Buck变换器为例的仿真过程；

4．绝缘栅双极型晶体管元件的仿真模型及一个由IGBT元件组成的Boost 变换器的建模与仿真；

5．相位控制的晶闸管单相交流调压器带系统的建模与仿真；

6．晶闸管三相半波有源逆变器的建模与仿真。

三、原始资料

MATLAB仿真软件

四、要求的设计（调查/论文）成果

1.根据课程设计要求熟练运用MATLAB仿真软件。

2.完成设计中电力电子技术变换器的仿真，并分析。

3.编写《电气专业核心课综合课程设计》报告，报告内容包括：

（1）晶闸管的仿真模型、参数设定方法、以单相半波整流器为例说明晶闸管元件应用系统的建模与仿真方法，记录相应波形。

（2）晶闸管三相桥式整流系统的建模过程与仿真调试，记录波形。

（3）可关断晶闸管的仿真模型、参数设定方法、以可关断晶闸管元件组成的Buck变换器为例的建模、仿真过程，记录波形。

（4）绝缘栅双极型晶体管元件的仿真模型、参数设定方法、及由IGBT元件组成的Boost变换器的建模与仿真，记录波形。

（5）相位控制的晶闸管单相交流调压器系统的建模与仿真，记录波形。

（6）晶闸管三相半波有源逆变器的建模与仿真，记录波形。

（7）参考资料、参考书及参考手册。

（8）《可编程控制器技术课程设计》报告可以手写，也可以用电脑编排打印，报告格式按照《华中科技大学武昌分校课程设计管理办法》执行。课程设计报告要求内容正确完整，图表清晰，叙述简明，语句通顺。

（9）课程设计报告按封面、任务书、设计报告、成绩评定表的顺序装订。

五、进程安排

内容时间

下达课程设计任务书。讲解课程设计的任务与要求、

1天

进度安排、指导时间、注意事项、提供参考资料

搜集资料、学习并熟练MATLAB Simulink/Power

4天System 工具箱等相关内容

典型电力电子器件的仿真模型建模及仿真实例1天

典型电力电子变换器的应用仿真7天

撰写课程设计报告1天

答辩、课程设计总结1天

共计15天（3周）

六、主要参考资料

[1] 王兆安、刘进军.电力电子技术（第五版）.北京：机械工业出版社，2009.

[2] 黄忠霖、黄京.控制系统MATLAB计算及仿真. 北京：国防工业出版社,2010.

[3] 林飞、杜欣. 电力电子应用技术的MATLAB仿真.北京：中国电力出版社,2009.

[4] 黄忠霖、黄京.电力电子技术的MATLAB实践. 北京：国防工业出版社,2009.指导教师（签名）：

20 年月日

绪论

本次课程设计包含了六个内容的建模与仿真：1．晶闸管的仿真模型及以单相半波整流器为例，说明晶闸管元件应用系统的建模与仿真方法；2．晶闸管三相桥式整流系统的建模与仿真；3. 可关断晶闸管的仿真模型及以可关断晶闸管元件组成的Buck变换器为例的仿真过程；4．绝缘栅双极型晶体管元件的仿真模型及一个由IGBT元件组成的Boost变换器的建模与仿真；5．相位控制的晶闸管单相交流调压器系统的建模与仿真；6．晶闸管三相半波有源逆变器的建模与仿真。这六个内容基本包含了电力变换的四大类，从中能比较全面的掌握电力电子MATLAB仿真的方法。

此仿真实验主要涉及到以下四个方面，而基于MATLAB的电力电子技术仿真则是一下几个内容很好的结合。

电力电子器件：电力电子器件是一系列固态高电压、大电流的电子器件，被控对象的设备功率很大。按可控性可分为三类：不控器件（二极管）、半控器件（晶闸管）、全控器件（GTR、GTO、IGBT、MOSFET等）。

电力电子技术应用：该技术广泛应用于多种形式的电源、电力拖动控制、电网电能质量技术提高以及大功率电能传输。

MATLAB仿真：MATLAB程序设计语言是美国Math Works公司在20世纪80年代中期推出的搞性能数值计算软件，2005年8月该公司就推出MATLAB7.1版，现已成为线性代数、自动控制理论、数理统计、数字信号分析与处理、动态系统仿真等各种课程的基本数学工具。

电力电子技术MATLAB实践：电力电子技术中有关电能的变换与控制过程，有各种电路原理的分析与研究、大量的计算、电能变换的波形测量、绘制与分析等，都离不开MATLAB。首先，它的运算功能强大，应用于交流电的可控整流、直流电的有源逆变与无源逆变中存在的整流输出的平均值、有效值、与电路功率计算、控制角、导通角计算。其次，MATLAB 的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、电压表等实物的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，交流技术讨论的电能转换与控制，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的图形函数，特别适合完成这项任务。最后。MATLAB界面友好，使得从事自动控制的技术工作者乐于和它接触，愿意使用它。