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 占空比D=40%时，理论值U0=13.33V，实际值输出电压U0为12.11V，这是由于二极管导通压降为0.7V，MOSFET也有一定的压降。使实际的输出电压小于理论的输出电压。 (2)DC-AC电路仿真（SPWM逆变电路） 仿真电路参数：直流电压源模块（电压为530V）、“Universab Bridgem”模块(选择桥臂为3，反并联二极管IGBT）、负载为三相星型负载（额定电压为413V,频率为50Hz，有功为1KW,感性无功为500Var，容性无功为0）、控制信号为Discrete PWM Generator 模块（选择三桥六臂，输出基波频率为50Hz，载波频率为1500Hz，调制深度为0.6）、采样时间为5e-7。仿真时间为0.06s，仿真算法为ode23tb。 图2-1 直流线电压Uan、a相相电流、线电压Uab、直流电流Id波形 图2-2 图2-3 图2-4 三相PWM逆变器图2-5 图2-6 三相SPWM原理与单相SPWM类似，电路图为（图2-4）载波信号Uc为对称的三角波，幅值为Ucm，频率为fc，调制信号为三相正弦波Uar，Ubr，Ucr，幅值为Usm，频率为fs，当Usa 由于各相上下桥臂功率器件以互补方式轮流导通，故各相相对N点的电压为双极性SSPWM 波形，该波形与各相上桥臂器件驱动信号同步变化。输出的线电压可由相应两相相对N点的电压相减得出，线电压在Ud，-Ud和0之间变动（图2-3），总体呈现单极性形状。星型连接负载的相电压波形较为负载。可能的电平为0,-1/3Ud,1/3Ud,-2/3Ud和+2/3Ud。（图2-4），相电流呈正弦波形变化。 (3)AC-DC电路仿真（三相桥式全控整流电路） 仿真电路参数：三相交流电压源（线电压为380V、50Hz，内阻为0.001欧）、三相晶闸管桥式电路选用“Universal Bridge”模块、六路触发脉冲选用“Synchronized 6 Pulse Generator”模块（频率50Hz、脉冲宽度为0.1）、负载为阻感负载（电阻为1欧，电感为1mH）。仿真时间为2s，仿真算法为ode23tb。 图3-1 触发角a=60°。三相电压Uab，Ubc，Uca、晶闸管T1、输出电流、输出电压波形 图3-2 触发角a=90°。三相电压Uab，Ubc，Uca、晶闸管T1、输出电流（断流）、输出电压波形 图3-3 三相桥式全控整流电路图3-4 三相桥式全控整流电路任意时刻都有两个晶闸管同时导通从而形成回路，其中共阴极组和共阳极组各1个导通，且不能为同一器件。触发脉冲顺序为T1→T2→T3→T4→T5→T6。相位相差60°。同一相的上下两个桥臂脉冲相差180°。直流电压在一个周期脉动6次，每次脉动的波形都一样。 触发角a从自然换相点开始。如果负载是阻感负载的话，当a<=60°，输出的直流电压和直流电流都是连续（图3-2）;当a>60°，输出的直流电压和直流电流断续（图3-3，a=90°）。 第二部分：USB充电器的制作 对照原理图，把元器件焊接上去，注意电阻的参数，电容的正负极，看清是整流管IN4007还是IN4148,还有元器件不能焊接太久。 经过测试输出电压为5.2V左右,误差+4%,额定电压为+5V。 三．课程设计心得体会 心得：先从书本buck电路开始，了解一些常用的器件设置方法，示波器多通道的使用，电压，电流的测量，总线信号的分离；然后在修改参数，查看波形的变化，是否达到预期效果；最后自己总结分析电路的工作过程。 体会：通过这一周对课程设计所作的努力，完成了对电力电子技术中的升降压（Buck-Boost）变换器、SPWM逆变电路、三相桥式全控整流电路的仿真。仿真过程也遇到到一些问题，比如一些波形与实际不同，然后自己修改参数，了解整个电路的工作原理，为什么改变其中的一些参数变化会很大，通过网上查找资料和自己的分析来判断，反复验证结果是否准确。MATLAB/SIMUINK工具箱在电力电子仿真应用广泛。通过学习，我较熟练的掌握了simpowersystem的使用方法。由于现实器件的限制，模拟仿真就给我们提供了一个准确理解学习理论的良好途径。但仿真毕竟只是仿真，实际做出来还需要不断去改进。 总之，这次电力电子课程设计进一步提高了我的自学能力，以及自己分析和解决问题的能力。 四．参考文献 1．王兆安、刘进军.电力电子技术（第5版）.北京：机械工业出版社，2009. 2．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. 3．忠霖、黄京.电力电子技术的MATLAB实践.北京：国防工业出版社2009. “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。 + 图0-2 simulink程序界面 1.新建空白的模块编辑窗口 在simulink程序界面中点击File>New>Model(快捷键Ctrl+n),就可以新建一个空白的模型编辑窗口，然后从模块库窗口中选择合适的元件。在模块编辑窗口中绘制出要仿真的系统的整个模型（只需将所选模块库中的模块拖入模块编辑窗口即可进行电路搭建）。整个电路搭建完毕,各参数设定后，点击Start Simulation就可进行运行仿真电路。通过示波器显示实验波形。 2.对模块的基本操作 （1）调整模块大小 若要调整模块编辑窗口中模块的大小，先选中模块，模块四角出现了小方块。单击一个角上的小方块，并按住鼠标，拖拽鼠标。此时的鼠标指针改变了形状，并出现了虚线方框以显示调整后的大小。放开鼠标键，则模块的图标将按照虚线框的大小显示。 电气11级 《信号与控制综合实验》课程 电力电子部分实验报告 姓名学专业班 同组学号专业班号 同组者 实验评分表 基本实验实验编号名称/内容实验分值评分 PWM信号的生成和PWM控制的实现 DC/DC PWM升压降压变换电路性能的研究 三相桥式相控整流电路性能的研究 DC/AC单相桥式SPWM逆变电路性能的研 究 设计性实验实验名称/内容实验分值评分 实验三十九信号的调制—SPWM信号 的产生与实现 教师评价意见总分 目录 实验二十八 PWM信号的生成和PWM控制的现 (4) 实验二十九 DC/DC—PWM升压、降压变换电路性能研究 (11) 实验三十三相桥式相控整流电路性能研究 (14) 实验三十一DC/AC单相桥式SPWM逆变电路性能研究 (23) 实验三十九信号的调制—SPWM信号的产生与实现 (32) 实验心得 (40) 实验二十八 PWM信号的生成和PWM控制的实现 一．实验目的 分析并验证基于集成PWM控制芯片TL494的PWM控制电路的基本功能，从而掌握PWM 控制芯片的工作原理和外围电路设计方法。 二．实验原理 PWM控制的基本原理：将宽度变化而频率不变的的脉冲作为电力电子变换器电路中的开关管驱动信号，控制开关管的适时、适式的通断；而脉冲宽度的变化与变换器的输出反馈有着密切的联系，当输出变化时，通过输出反馈调节开关管脉冲驱动信号，调节驱动脉冲的宽度，进而改变开关管在每个周期中的导通时间，以此来抵消输出电压的变化，从而满足电能变换的需要。 本实验中采用实验室中已有的PWM控制芯片TL494来完成实验，当然在进行具体的PWM控制之前，我们必须要详细的了解和认识该控制芯片的工作原理和方式，如何输出？输出地双路信号存在怎样的关系？参考信号是如何形成的？反馈信号是如何加载到控制芯片上，同时又是如何以此反馈信号来完成输出反馈的？另外我们也必须了解和认识到对不同开关管进行驱动时，为保证开关管的完全可关断，保证电路的正常可靠工作，死区时间的控制方式。最后我们也要了解为防止电力电子变换器在突然启动时，若开放较宽脉冲而带来的较大冲击电流的影响（和会给整个电路带来许多不利影响），控制芯片要采用“软启动”的方式，这也是本实验中认识的一个重点。 三．实验内容 （1）考察开关频率为20kHz，单路输出时，集成电路的软启动功能。 （2）考察开关频率为20kHz，单路输出时，集成电路的反馈电压Vf对输出脉宽的影响。（3）考察开关频率为20kHz，单路输出时，集成电路的反馈电流If对输出脉宽的影响。（4）考察开关频率为20kHz，单路输出时，集成电路的保护封锁功能 （5）考察开关频率为20kHz，单路输出时，集成电路死区电压对输出脉宽的影响。 四．实验步骤 本实验采用单路输出，将端口13接地。 1．PWM脉宽调节：软启动后，在V1端口施加电压作为反馈信号Vf，给定信号Vg=2.5v，改变V1端口电压大小，即可改变V3,从而改变输出信号的脉宽。V3越大，K越大，C=J+K越大，脉宽越小；反之脉宽越大。记录不同V1下的输出波形并与预计实验结果比较。 2．软启动波形：为防止变换器启动时较大的冲击电流，控制芯片TL494和其他控制芯片相似也采用了软启动。在启动时，为防止变换器冲击电流的出现，驱动脉宽应从零开始增大，逐渐变宽到工作所需宽度。本实验中此功能由脉冲封锁端口电位的逐渐开放来实现，电位又打逐渐变小，便可实现软启动。为对控制芯片的该控制过程有更明确和清晰的认识，我们可以观察芯片启动过程中“启动和保护端口4”（TP3）的电压波形变化并与实验前预测进行比较。 成都理工大学工程技术学院 《通信仿真课程设计》报告 班级：信息工程1班 姓名：寇路军 学号： 201620101133 指导教师：周玲 成绩： 2019 年 3月 23 日 目录 通信仿真课程设计报告 (2) 一.绪论 (2) 二．课程设计的目的 (2) 三．模拟调制系统的设计 (3) 3.1 二进制相移键控调制基本原理 (3) 3.2 2PSK信号的调制 (3) 3.2.1模拟调制的方法 (3) 3.3 2PSK信号的解调 (4) 3.4 2PSK的“倒∏现象”或“反向工作” (5) 3.5功率谱密度 (5) 四．数字调制技术设计 (7) 4.1 2PSK的仿真 (7) 4.1.1仿真原理图 (7) 4.1.2 仿真数据 (7) 4.1.3 输出结果 (9) 总结 (10) 参考文献 (11) 通信仿真课程设计报告 一.绪论 随着社会的快速发展，通信系统在社会上表现出越来越重要的作用。目前，我们生活中使用的手机，电话，Internet，ATM机等通信设备都离不开通信系统。随着通信系统与我们生活越来越密切，使用越来越广泛，对社会对通信系统的性能也越高。另外，随着人们对通信设备更新换代速度越来越快。不得不缩短通信系统的开发周期以及提高系统性能。针对这两方面的要求，必需要通过强大的计算机辅助分析设计技术和工具才能实现。自从现代以来，计算机科技走上了快速发展道路，实现了可视化的仿真软件。 通信系统仿真，在目前的通信系统工程设计当中。已成为了不可替代的一部分。它表现出很强的灵活性和适应性。为我们更好地研究通信系统性能带来了很大的帮助。本论文主要针对模拟调制系统中的二进制相移键控调制技术进行设计和基于Simulink进行仿真。通过系统仿真验证理论中的结论。本论文设计的目的之一是进一步加强理论知识，熟悉Matlab软件。 Simulink是MATLAB最重要的组件之一，它提供一个动态系统建模、仿真和综合分析的集成环境。在该环境中，无需大量书写程序，而只需要通过简单直观的鼠标操作，就可构造出复杂的系统。Simulink具有适应面广、结构和流程清晰及仿真精细、贴近实际、效率高、灵活等优点，并基于以上优点Simulink 已被广泛应用于控制理论和数字信号处理的复杂仿真和设计。同时有大量的第三方软件和硬件可应用于或被要求应用于Simulink。 二．课程设计的目的 1.掌握模拟系统2PSK调制和解调原理及设计方法。 2.熟悉基于Simulink的通信系统仿真。 《电气专业核心课综合课程设计》 题目：基于MATLAB的电力电子技术 仿真分析 学校： 院（系）： 专业班级： 学生姓名： 学号： 指导教师： 目录 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 电力电子技术课程设计 题目：直流降压斩波电路的设计 专业：电气自动化 班级：14电气 姓名：周方舟 学号： 指导教师：喻丽丽 目录 一设计要求与方案 (4) 二设计原理分析 (4) 2.1总体结构分分析 (4) 2.2直流电源设计 (5) 2．3主电路工作原理 (6) 2.4触发电路设计 (10) 2.5过压过流保护原理与设计 (15) 三仿真分析与调试 (17) 3.1 Matlab仿真图 (17) 3.2仿真结果 (18) 3.3 仿真实验结论 (24) 元器件列表 (24) 设计心得 (25) 参考文献 (25) 致谢 (26) 一．设计要求与方案 供电方案有两种选择。一，线性直流电源。线性电源（Linear power supply）是先将交流电经过变压器降低电压幅值，再经过整流电路整流后，得到脉冲直流电，后经滤波得到带有微小波纹电压的直流电压。要达到高精度的直流电压，必须经过稳压电源进行稳压。线性电源体积重量大，很难实现小型化、损耗大、效率低、输出与输入之间有公共端，不易实现隔离，只能降压，不能升压。二，升压斩波电路。由脉宽调制芯片TL494为控制器构成BOOST原理的，实现升压型DC-DC变换器，输出电压的可调整与稳压控制的开关源是借助晶体管的开/关实现的。因此选择方案二。 设计要求：设计要求是输出电压Uo=220V可调的DC/DC变换器，这里为升压斩波电路。由于这些电路中都需要直流电源，所以这部分由以前所学模拟电路知识可以由整流器解决。MOSFET的通断用PWM控制，用PWM方式来控制MOSFET的通断需要使用脉宽调制器TL494来产 生PWM控制信号。 设计方案： 1、电源电路 电源电路采用电容滤波的二极管不控整流电路，220V单相交流电经220V/24V变压器，降为24V交流电，再经二极管不控整流电路及滤波电容滤波后，变为平直的直流电，其幅值在22V~36V之间。 2、主电路 2.1主电路选用升压斩波电路，开关管选用电力MOSFET。 2.2Boost电路的负载为110V、25W白炽灯， 2.3boost电路中，占空比不要超过65%，否则电压大于100V。 3、控制电路的选择与确定 3.1 脉冲发生器TL494 3.2 驱动电路IR2110 二．设计原理分析 2．1总体结构分析 电力电子器件在实际应用中，一般是由控制电路，驱动电路，保护电路和以电力电子器件为核心的主电路组成一个系统。由信息电子电路组成的控制电路按照系统的工作要求形成控制信号，通过驱动电路去控制主电路中电力电子器件的导通或者关断。来完成整个系统的功能。因此，一个完整的降压斩波电路也应包括主电路，控制电路，驱动电路和保护电路这些环节。 直流斩波电路由电源、变压器、整流电路、滤波电路、主电路、控制和驱动电路及保护电路组成。如图2—1所示： 电力电子技术m a t l新编仿真实验报告 公司内部编号：（GOOD-TMMT-MMUT-UUPTY-UUYY-DTTI- 上海电机学院卢昌钰 BG0801 10号 1.单相半波可控整流电路 （1）电阻性负载（R=1欧姆，U2=220V,α=30°） 接线图 电阻性负载二次电压，输出电压，二次电流，输出电流，晶闸管电压曲线 输入电压与输出电压波形 （2）阻感负载（R=1欧姆，L=，U2=220V,α=30°） 接线图 阻感负载二次电压，输出电压，二次电流，输出电流，晶闸管电压曲线 输入电压与输出电压波形 （3）阻感负载+续流二极管（R=1欧姆，L=，U2=220V,α=30°）有问题 接线图 阻感负载二次电压，输出电压，二次电流，输出电流，晶闸管电压曲线 输入与输出电压波形 2.单相桥式全控整流电路 （1）电阻性负载（R=1欧姆，U2=220V,α=60°） 电阻性负载电路图搭建 电阻负载输入电压和输出电压对比 电阻负载直流电压和电流波形 电阻负载时晶闸管T1的波形 电流i2的曲线 （2）电感性负载（R=1欧姆，L=,α=60°，U2=220V,） 阻感负载电路图搭建 阻感负载电压输入与输出波形 阻感负载输出电流id 阻感负载输出电压ud 阻感负载交变时的电流i2 阻感负载交变时的电压u2 阻感负载VT1的电压波形 （3）电感性负载+续流二极管（R=1欧姆，L=,α=60°，U2=220V,） 电感性负载+续流二极管接线图 输入和输出电压波形 负载电流 负载电压 二次侧电流 晶闸管两端电压 3.单相桥式半空整流电路 （1）电阻负载（R=1欧姆，α=60°，U2=220V,） 接线图 二次侧电压，负载电压，二次侧电流，负载电流，晶闸管电压，二极管电压，二 极管电流波形图 （2）阻感负载（R=1欧姆，L=，α=60°，U2=220V,） 接线图 二次侧电压，负载电压，二次侧电流，负载电流，晶闸管电压，二极管电压，二 极管电流波形图 （3）阻感负载+续流二极管（R=1欧姆，L=，α=60°，U2=220V,） 接线图 二次侧电压，负载电压，二次侧电流，负载电流，晶闸管VT1电压，二极管VD4 电压，二极管VD4电流波形图 目录 第一章课程设计的任务说明 (1) 1.1 课程设计的目的 (1) 1.2 课程设计的要求 (1) 第二章MA TLAB/SIMULINK简介 (2) 第三章通信技术的历史和发展 (3) 3.1通信的概念 (3) 3.2 通信的发展史简介 (4) 3.3通信技术的发展现状和趋势 (4) 第四章2ASK的基本原理和实现 (5) 4.1 2ASK的产生 (5) 4.2 2ASK的功率谱和带宽 (6) 4.3 2ASK信号的解调及抗噪声性能分析 (6) 第五章Smulink的模型建立和仿真 (10) 5.1 建立模型方框图 (10) 5.2参数设置 (11) 5.3仿真波形图 (15) 5.4 不同信噪比下的误码率 (17) 总结 (18) 参考文献 (19) 第一章课程设计的任务说明 1.1 课程设计的目的 （1）通过利用matlab simulink，熟悉matlab simulink仿真工具。 （2）通过课程设计来更好的掌握课本相关知识，熟悉2ASK的调制与解调。 （3）更好的了解通信原理的相关知识，磨练自己分析问题、查阅资料、巩固知识、创新等各方面能力。 1.2 课程设计的要求 （1）掌握课程设计涉汲到的相关知识，相关概念、原理清晰，明了。 （2）仿真图设计合理、能够正确运行。 （3）按照要求撰写课程设计报告。 第二章MATLAB/SIMULINK简介 美国Mathworks公司于1967年推出了矩阵实验室“Matrix Laboratory”（缩写为Matlab）这就是Matlab最早的雏形。开发的最早的目的是帮助学校的老师和学生更好的授课和学习。从Matlab诞生开始，由于其高度的集成性及应用的方便性，在高校中受到了极大的欢迎。由于它使用方便，能非常快的实现科研人员的设想，极大的节约了科研人员的时间，受到了大多数科研人员的支持，经过一代代人的努力，目前已发展到了7.X版本。Matlab是一种解释性执行语言，具有强大的计算、仿真、绘图等功能。由于它使用简单，扩充方便，尤其是世界上有成千上万的不同领域的科研工作者不停的在自己的科研过程中扩充Matlab的功能，使其成为了巨大的知识宝库。可以毫不夸张的说，哪怕是你真正理解了一个工具箱，那么就是理解了一门非常重要的科学知识。科研工作者通常可以通过Matlab来学习某个领域的科学知识，这就是Matlab真正在全世界推广开来的原因。目前的Matlab版本已经可以方便的设计漂亮的界面，它可以像VB等语言一样设计漂亮的用户接口，同时因为有最丰富的函数库（工具箱），所以计算的功能实现也很简单，进一步受到了科研工作者的欢迎。另外，,Matlab和其他高级语言也具有良好的接口，可以方便的实现与其他语言的混合编程，进一步拓宽了Matlab的应用潜力。可以说，Matlab已经也很有必要成为大学生的必修课之一，掌握这门工具对学习各门学科有非常重要的推进作用。 Simulink是MA TLAB中的一种可视化仿真工具，也是目前在动态系统的建模和仿真等方面应用最广泛的工具之一。确切的说，Simulink是一个用来对动态系统进行建模、仿真和分析的软件包，它支持线性和非线性系统，连续、离散时间模型，或者是两者的混合。系统还可以使多种采样频率的系统，而且系统可以是多进程的。Simulink工作环境进过几年的发展，已经成为学术和工业界用来建模和仿真的主流工具包。在Simulink环境中，它为用户提供了方框图进行建模的图形接口，采用这种结构画模型图就如同用手在纸上画模型一样自如、方便，故用户只需进行简单的点击和拖动就能完成建模，并可直接进行系统的仿真，快速的得到仿真结果。它的主要特点在于：1、建模方便、快捷；2、易于进行模型分析；3、优越的仿真性能。它与传统的仿真软件包微分方程和差分方程建模相比，具有更直观、方便、灵活的优点。Simulink模块库（或函数库）包含有Sinks（输出方式）、Sources（输入源）、Linear（线性环节）、Nonlinear（非线性环节）、Connection（连接与接口）和Extra（其他环节）等具有不同功能或函数运算的Simulink库模块（或库函数），而且每个子模型库中包含有相应的功能模块，用户还可以根据需要定制和创建自己的模块。用Simulink创建的模型可以具有递阶结构，因此用户可以采用从上到下或从下到上的结构创建模型。用户可以从最高级开始观看模型，然后用鼠标双击其中的子系统模块，来查看其下一级的内容，以此类推，从而可以看到整个模型的细节，帮助用户理解模型的结构和各模块之间的相互关系。在定义完一个模型后，用户可以通过Simulink的菜单或MATLAB的命令窗口键入命令来对它进行仿真。菜单方式对于交互工作非常方便，而命令行方式对于运行仿真的批处理非常有用。采用Scope模块和其他的显示模块，可以在仿真进行的同时就可立即观看到仿真结果，若改变模块的参数并再次运行即可观察到相应的结果，这适用于因果关系的问题研究。仿真的结果还可以存放到MATLAB的工作空间里做事后处理。模型分析工具包括线性化和整理工具，MATLAB的所有工具及Simulink本身的应用工具箱都包含这些工具。由于MATLAB和SIMULINK的集成在一起的，因此用户可以在这两种环境下对自己的模型进行仿真、分析和修改模型。但是Simulink不能脱离MA TLAB而独立工作。 电力电子的 MATLAB 仿真 前 言 目录 本文前言 MA TLAB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。 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。 目录 实验一：常用电力电子器件特性测试 (3) （一）实验目的： (3) 掌握几种常用电力电子器件（SCR、GTO、MOSFET、IGBT）的工作特性； (3) 掌握各器件的参数设置方法，以及对触发信号的要求。 (3) （二）实验原理 (3) （三）实验内容 (3) （四）实验过程与结果分析 (3) 1．仿真系统 (3) 2．仿真参数 (4) 3．仿真波形与分析 (4) 4．结论 (10) 实验二：可控整流电路 (11) （一）实验目的 (11) （二）实验原理 (11) （三）实验内容 (11) （四）实验过程与结果分析 (12) 1．单相桥式全控整流电路仿真系统，下面先以触发角为0度，负载为纯电阻负载为例 (12) 2．仿真参数 (12) 3．仿真波形与分析 (14) 实验三：交流-交流变换电路 (19) （一）实验目的 (19) （三）实验过程与结果分析 (19) 1）晶闸管单相交流调压电路 (19) 实验四：逆变电路 (26) （一）实验目的 (26) （二）实验内容 (26) 实验五：单相有源功率校正电路 (38) （一）实验目的 (38) （二）实验内容 (38) 个性化作业： (40) （一）实验目的： (40) （二）实验原理： (40) （三）实验内容 (40) （四）结果分析： (44) （五）实验总结： (45) 实验一：常用电力电子器件特性测试 （一）实验目的： 掌握几种常用电力电子器件（SCR、GTO、MOSFET、IGBT）的工作特性； 掌握各器件的参数设置方法，以及对触发信号的要求。（二）实验原理 将电力电子器件和负载电阻串联后接至直流电源的两端，给器件提供触发信号，使器件触发导通。 （三）实验内容 ?在MATLAB/Simulink中构建仿真电路，设置相关参数。 ?改变器件和触发脉冲的参数设置，观察器件的导通情况及负载端电压、器件电流的变化情况。 （四）实验过程与结果分析 1．仿真系统 以GTO为例，搭建仿真系统如下： 课程设计 基于MATLABsimulink的2FSK系统的仿真 电子与信息工程学院 信息与通信工程系 课程设计评分标准 基于MATLAB/simulink的2FSK系统的仿真 一、摘要 本文是基于matlab和simulink环境下对信号的调制与解调过程的仿真，通过仿真，对系统的误码率的分析，以及理论与仿真结果的比较， 二、关键字： 目录 1 背景知识 (1) 1.1通信简介 (1) 1.2仿真系统的简介： (2) 1.32FSK的调制与解调的原理： (3) 1.3.1 2FSK的产生 (4) 1.3.2 2FSK滤波器的解调及抗噪声性能 (6) 1.3.3 由相关调制解调的原理图 (9) 2 仿真系统模型的设计： (9) 2.1仿真框图 (9) 2.2仿真目的和意义： (9) 2.3仿真思路 (10) 2.4M文件和仿真结果 (10) 2.5 SIMULINK仿真模型图： (16) 2.6结果分析： (21) 2.6.1 Matlab仿真结果分析 (21) 2.6.2 (22) 3 心得体会： (22) 4 参考文献 (22) 1 背景知识 1.1 通信简介 通信就是克服距离上的障碍，从一地向另一地传递和交换消息。消息是信息源所产生的，是信息的物理表现，例如，语音、文字、数据、图形和图像等都是消息。消息有模拟消息（如语音、图像等）以及数字消息（如数据、文字等）之分。所有消息必须在转换成电信号（通常简称为信号）后才能在通信系统中传输。所以，信号是传输消息的手段，信号是消息的物质载体。 相应的信号可分为模拟信号和数字信号，模拟信号的自变量可以是连续的或离散的，但幅度是连续的，如电话机、电视摄像机输出的信号就是模拟信号。数字信号的自变量可以是连续的或离散的，但幅度是离散的，如电船传机、计算机等各种数字终端设备输出的信号就是数字信号。 通信的目的是传递消息，但对受信者有用的是消息中包含的有效内容，也即信息。消息是具体的、表面的，而信息是抽象的、本质的，且消息中包含的信息的多少可以用信息量来度量。 通信技术，特别是数字通信技术近年来发展非常迅速，它的应用越来越广泛。通信从本质上来讲就是实现信息传递功能的一门科学技术，它要将大量有用的信息无失真，高效率地进行传输，同时还要在传输过程中将无用信息和有害信息抑制掉。当今的通信不仅要有效地传递信息，而且还有储存、处理、采集及显示等功能，通信已成为信息科学技术的一个重要组成部分。 通信系统就是传递信息所需要的一切技术设备和传输媒质的总和，包括信息源、发送设备、信道、接收设备和信宿(受信者) ，它的一般模型如图1所示。 →→→→ 信息源发送设备信道接收设备受信者 ↑ 噪声源 图1 通信系统一般模型 通信系统可分为数字通信系统和模拟通信系统。数字通信系统是利用数字信号来传递消息的通信系统，其模型如图2所示， 电气2013级卓班电力电子技术与电力系统分析 课程实训报告 专业：电气工程及其自动化 班级： 姓名： 学号： 指导教师： 兰州交通大学自动化与电气工程学院 2016 年 1 月日 电力电子技术与电力系统分析课程实训报告 1 电力电子技术实训报告 1.1 实训题目 1.1.1电力电子技术实训题目一 一．单相半波整流 参考电力电子技术指导书中实验三负载，建立MATLAB/Simulink环境下三相半波整流电路和三相半波有源逆变电路的仿真模型。仿真参数设置如下： (1)交流电压源的参数设置和以前实验相关的参数一样。 (2)晶闸管的参数设置如下： R=0.001Ω，L =0H，V f=0.8V，R s=500Ω，C s=250e-9F on (3)负载的参数设置 RLC串联环节中的R对应R d，L对应L d，其负载根据类型不同做不同的调整。 (4)完成以下任务： ①仿真绘出电阻性负载（RLC串联负载环节中的R d= Ω，电感L d=0，C=inf，反电动势为0）下α=30°，60°，90°，120°，150°时整流电压U d，负载电流L 和晶闸管两端电压U vt1的波形。 d ②仿真绘出阻感性负载下（负载R d=Ω，电感L d为，反电动势E=0）α=30°，60°，90°，120°，150°时整流电压U d，负载电流L d和晶闸管两端电压U vt1的波形。 ③仿真绘出阻感性反电动势负载下α=90°，120°，150°时整流电压U d，负载电流L d和晶闸管两端电压U vt1的波形，注意反电动势E的极性。 (5)结合仿真结果回答以下问题： ①该三项半波可控整流电路在β=60°，90°时输出的电压有何差异? 电力电子课程设计报告题目三相桥式全控整流电路设计 学院：电子与电气工程学院 年级专业：201５级电气工程及其自动化 姓名： 学号: 指导教师：高婷婷,林建华 成绩: 摘要 整流电路尤其是三相桥式可控整流电路是电力电子技术中最为重要同时也是应用得最为广泛的电路，不仅用于一般工业，也广泛应用于交通运输、电力系统、通信系统,能源系统及其他领域,因此对三相桥式可控整流电路的相关参数和不同性质负载的工作情况进行对比分析与研究具有很强的现实意义,这不仅是电力电子电路理论学习的重要一环,而且对工程实践的实际应用具有预测和指导作用，因此调试三相桥式可控整流电路的相关参数并对不同性质负载的工作情况进行对比分析与研究具有一定的现实意义。 关键词：电力电子,三相，整流 目录 1 设计的目的和意义………………………………………１ 2 设计任务与要求 (1) 3 设计方案 (1) ?３.1三相全控整流电路设计 (1) 3.1.１三相全控整流电路图原理分析 (2) ?3.１.2整流变压器的设计 (2) ?3．1.3晶闸管的选择 (3) 3.2 保护电路的设计 (4) 3．2.1变压器二次侧过压保护 (4) ?3．2.2 晶闸管的过压保护………………………………………………４ 3.2．3 晶闸管的过流保护………………………………………………５ 3.3 触发电路的选择设计 (5) 4 实验调试与分析 (6) 4.１三相桥式全控整流电路的仿真模型 (6) 4.2仿真结果及其分析……………………………………………７ 5 设计总结 (8) 6 参考文献 (9) 1 设计的目的和意义 本课程设计属于《电力电子技术》课程的延续，通过设计实践，进一步学习掌握《电力电子技术》,更进一步的掌握和了解他三相桥式全控整流电路。通过设计基本技能的训练,培养学生具备一定的工程实践能力。通过反复调试、训练、便于学生掌握规范系统的电子电力方面的知识，同时也提高了学生的动手能力。 2 设计任务与要求 三相桥式全控整流电路要求输入交流电压2150,10,0.5U V R L H ==Ω=为阻 感性负载。 １.写出三相桥式全控整流电路阻感性负载的移相范围,并计算出直流电压的变化范围 2.计算α=60°时，负载两端电压和电流，晶闸管平均电流和有效电流。 3.画出α=60°时，负载两端 d U 和晶闸管两端 1 VT U 波形。 4.分析纯电阻负载和大电感负载以及加续流二极管电路的区别。 5.晶闸管的型号选择。 ３ 设计方案 ３.１三相全控整流电路设计 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。 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。 电力电子技术课程设计 报告书 专业班级：16电气2班 姓名：王浩淞 学号：2016330301054 指导教师：雷美珍 目录 1、webench电路设计 1.1设计任务要求 输入电压为（8V-10V），输出电压为5V，负载电流为1A 1.2设计方案分析 图1.3.1主电路原理图 图1.3.2元器件参数 图1.3.3额定负载时工作值 图1.3.4输出电流和系统效率间的关系 如图1.3.4所示，在输出电流相同的情况下，输入电压越小，系统的稳态效率越高，因此提高效率的最直接方式就是降低系统的输入电压，其次在输入电压相同的情况下，我们可以调节输出电压的大小，使系统效率达到最大，例如当输入电压为9.0V时，根据图像输出电流为0.40A的时候效率最高。第二种方法是改变元器件的参数，通过使用DCR(直流电阻)小的电感元件来实现输出纹波电压降低。 1.3主芯片介绍 TPS561201和TPS561208采用SOT-23封装，是一款简单易用的1A同步降压转换器。这些器件经过优化，可以在最少的外部元件数量下工作，并且还经过优化以实现低待机电流。这些开关模式电源（SMPS）器件采用D-CAP2模式控制，可提供快速瞬态响应，并支持低等效串联电阻（ESR）输出电容，如特种聚合物和超低ESR陶瓷电容，无需外部补偿元件。TPS561201以脉冲跳跃模式工作，在轻负载操作期间保持高效率。TPS561201和TPS561208采用6引脚1.6×2.9（mm）SOT（DDC）封装，工作在-40°C至125°C的结温范围内。 1.4电气仿真结果分析 图1.4.1启动仿真图1.4.2稳态仿真 图1.4.3暂态仿真图1.4.4 负载暂态仿真 二、基于电力系统工具箱的电力电子电路仿真 2.1 设计要求和方案分析 本课程设计主要应用了MATLAB软件及其组件之一Simulink，进行系统的设计与仿真系统主要包括：Boost升压斩波主电路部分、PWM控制部分和负载。Boost升压斩波主电路部分拖动带反电动势的电阻，模拟显示中的一般负载，若实际负载中没有反电动势，只需令其为零即可。负载为主电路部分提供脉冲信号，控制全控器件IGBT的导通和关断，实现整个系统的运行。在Simulink中完成各个功能模块的绘制后，即可进行仿真和调试，用Simulink 提供的示波器观察波形，进行相应的电压和电流等的计算，最后进行总结，完成整个Boost 变换器的研究与设计。 2.2 simulink仿真模型分析 电路设计好后主电路中的电感电容值已确定，此时只要调节触发波形的占空比即可调节Boost Chopper输出电压。电路设计好后主电路中的电感电容值已确定，此时只要调节触发波形的占空比即可调节Boost Chopper输出电压。占空比越大，Boost Chopper的输出电压值 电力电子电路分析与仿真 实验报告 学院：哈尔滨理工大学荣成学院 专业： 班级： 姓名： 学号： 年月日 实验1降压变换器 一、实验目的： 设计一个降压变换器，输入电压为220V，输出电压为50V，纹波电压为输出电压的0.2%，负载电阻为20欧，工作频率分别为220kHz。 二、实验内容： 1、设计参数。 2、建立仿真模型。 3、仿真结果与分析。 三、实验用设备仪器及材料： MATLAB仿真软件 四、实验原理图： 五、实验方法及步骤： 1．建立一个仿真模型的新文件。在MATLAB的菜单栏上点击File，选择New，再在弹出菜单中选择Model，这时出现一个空白的仿真平台，在这个平台上可以绘制电路的仿真模型。 2．提取电路元器件模块。在仿真模型窗口的菜单上点击Simulink调出模型库浏览器，在模型库中提取所需的模块放到仿真窗口。 3．仿真模型如图所示。 六、参数设置 七、仿真结果分析 实验2升压变换器 一、实验目的： 将一个输入电压在3~6V的不稳定电源升压到稳定的15V，纹波电压低于0.2%，负载电阻10欧，开关管选择MOSFET，开关频率为40kHz,要求电感电流连续。 二、实验内容： 1、设计参数。 2、建立仿真模型。 3、仿真结果与分析。 三、实验用设备仪器及材料： MATLAB仿真软件 五、实验原理图： 五、实验方法及步骤： 1．建立一个仿真模型的新文件。在MATLAB的菜单栏上点击File，选择New，再在弹出菜单中选择Model，这时出现一个空白的仿真平台，在这个平台上可以绘制电路的仿真模型。 2．提取电路元器件模块。在仿真模型窗口的菜单上点击Simulink调出模型库浏览器，在模型库中提取所需的模块放到仿真窗口。 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)电力电子的matlab仿真实验指导书(改)
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2010 年 4 月
电力电子技术综合了电子电路、电机拖动、计算机控制等多学科知识，是一门实践性和应用形 很强的课程。由于电力电子器件自身的开关非线性，给电力电子电路的分析带来了一定的复杂性和 困难，一般常用波形分析的方法来研究。仿真技术为电力电子电路的分析提供了崭新的方法。 我们在电力电子技术课程的教学中引入了仿真，对于加深学生对这门课程的理解起到了良好的 作用。掌握了仿真的方法，学生的想法可以通过仿真来验证，对培养学生的创新能力很有意义，并 且可以调动学生的积极性。实验实训是本课程的重要组成部分，学校的实验实训条件毕竟是有限的， 也受到学时的限制。而仿真实训不受时间、空间和物质条件的限制，学生可以在课外自行上机。仿 真在促进教学改革、加强学生能力培养方面起到了积极的推动作用。
第一章 MATLAB 基础
1
1．1 MATLAB 介绍
1
1．2 MATLAB 的安装与启动
2
1．3 MATLAB 环境
3
第二章 MATLAB/Simulink/Power System 工具箱简介 7
2．1 Simulink 工具箱简介 7
2．2 Power System 工具箱简介 10
2．3
Simulink/Power System 的模型窗口 13
2．4
Simulink/Power System 模块的基本操作 17
第三章 电力电子电路仿真实训 21
实训一
单相半波可控整流电路仿真实训 21
实训二
单相桥式半控整流电路仿真实训 29
实训三
单相桥式全控整流电路仿真实训 35
实训四
单相桥式全控有源逆变电路仿真实训 42
实训五 单相交流调压电路仿真实训 45
实训六 降压斩波电路仿真实训 48
实训七 升压斩波电路仿真实训 51
实训八 升降压斩波电路实训 54
实训九
三相半波不可控整流电路仿真实训 57
实训十
三相半波可控整流电路仿真实训 59
实训十一
三相桥式全控整流电路仿真实训 67
实训十二
三相半波可控整流电路有源逆变电路仿真实训 72
实训十三
三相桥式有源逆变电路仿真实训 75电力电子技术MatLab仿真
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