电力电子技术与电力系统分析matlab仿真
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。
在“电力电子技术”课程教学中展开Matlab仿真训练
“ 电力 电子技术”是 电气 工程 及其 自动化等专业 的重要专业 基础课， 也是实用性、 工程性和综合性很 强的课程 。作为自动化、 业课的学 习和今后的工作打下 良好的基础 。
一
Ｓｍｕｉ ｋ是面 向框图的仿真 工具 ，用绘 制方 框 图代替 程 ｉ ｌ ｎ 序编写，结 构和流程 清晰， 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 。在 Ｓｍｕｉｋ环 境 ｉ ｌ ｎ
、
开展 Ｍａｌ 仿真训练的必要性 ｔｂ ａ
“ 电力电子技术”的教学 内容以电路为主线，波形与相位分 中，打开电气 系统模块 ，将应用电路需要 的模 块拖放 到模 型窗 析方法贯穿始终。通 过分析各 类 电力电子器件 的通断情况来理 口，并进行参数设置 。（ 比如晶闸管三相桥式整流 电路仿真模型
新的电路拓扑结 构与新 的控制方法 问世。在新 形势下，如何在 工具箱 由电力电源 （ ｌ ｔｉａ ｏ ｒｅ） Ｅｅ ｒ ｌＳ ｕ ｃｓ、电力 电子设备 （ ｏ ｒ ｃ ｃ Ｐ ｗｅ 有 限学 时内获得最好 的教学效 果 ，使学 生在有 限的课堂 时间内 Ｅｅ ｔｏ ｉｓ、 电机 设备 （ ｃ ｉｅ） ｌｃｒ ｎｃ） Ｍａ ｈ ｎ ｓ、接 线设备 （ｏ ｎ ｃｏｓ、 Ｃ ｎ ｅｔｒ）
性 实验 的 教 学 模 式 ，且 存 在 实 验 课 时 较 少 的 问题 。 大 部 分 院校 数 窗 口选 择 合 适 的算 法 及 参 数 ，即 可 得 到 不 同触 发角 时 晶 闸管
都 仅用挂件结 构或实验箱 来完成实验，几乎所有 的电路和系统 三相 整流桥 中 ６只晶闸管各 自两端的 电压波 形以及直流 电压波 都是封 闭式的。这种常规 的实验 过程，学生 几乎 是在 老师或实 形等。 验指导书的指导下机 械式连线、读取实验数据 ，记录实验数 据 通过虚拟实验环境 建立仿真电路模 型 ，可使一些枯燥的电 和波 形，即使不 了解 电路 的工作原理，只要在连 线正确、实验 路变得 有趣 味 ， 复杂的波 形变得 形象生动 ，使得 各种复杂的 仪器完好 的情况下也能完成实 验。但是，只要设备稍有 问题 或 能 量 转 换 过 程 比较 直 观 地 呈 现 在 学 生 面前 。
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。
基于MATLAB的电力电子技术仿真分析.pptx
电力电子系统仿真Biblioteka 作业题 目 ： 基于MATLAB 的电力电子技术仿真分析
学院名称 ：
电气工程学院
电力电子技术课程设计任务书
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带电阻性负载时系统的建模与仿真。 3.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。 4. 相位控制的晶闸管单相交流调压器带电阻性负载时系统的建模与仿真。
3
学海无涯
一、MATLAB 软件及仿真集成环境 Simulink 简介
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。
三、要求的设计 说明书中完成相应系统模型的建模、参数设置及仿真调试，写出设计报告。 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
《电力电子技术》单相半波可控整流电路MATLAB仿真实验
《电力电子技术》单相半波可控整流电路MATLAB仿真实验一、实验目的：(1) 单相半波可控整流电路（电阻性负载）电路的工作原理电路设计与仿真。
(2) 单相半波可控整流电路（阻-感性负载）电路的工作原理电路设计与仿真。
(3) 单相半波可控整流电路（阻-感性负载加续流二极管）电路的工作原理电路设计与仿真。
（4）了解三种不同负载电路的工作原理及波形。
二、电阻性负载电路1、电路及其工作原理图1.1单向半波可控整流电路（电阻性负载）如图1.1所示，单向半波可控制整流电路原理图，晶闸管作为开关，变压器T起到变换电压与隔离的作用。
其工作原理：（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。
2、MATLAB下的模型建立2.1 适当连接后，可得仿真电路。
如图所示：2.2 仿真结果与波形分析下列所示波形图中，波形图分别代表了晶体管VT上的电流、晶体管VT 上的电压、电阻加电感上的电压。
设置触发脉冲α分别为30°、60°、90°、120°时的波形变化。
α=30°α=60°α=90°α=120°分析：与电阻性负载相比，负载电感的存在，使得晶闸管的导通角增大，在电源电压由正到负的过零点也不会关断，输出电压出现了负波形，输出电压和电流平均值减小；大电感负载时输出电压正负面积趋于相等，输出电压平均值趋于零。
基于MATLAB的电力电子技术虚拟实验仿真平台的设计
电子技术与软件工程Electronic Technology&Software Engineering电子技术Electronic Technology基于MATLAB的电力电子技术虚拟实验仿真平台的设计张岩贾小龙（宁夏理工学院宁夏回族自治区石嘴山市753000）摘要：本文在MATLAB的基础上，利用现代仿真技术对电力电子变换器电路进行了SIMULINK仿真，完成了借助于图形用户界面GUI 功能的虚拟实验平台的搭建，达到了基本的实验要求。
关键词：MATLAB;电力电子技术；仿真模型；GUI1背景传统高校实验室所占实验经费比例大，软硬件设备一般比较昂贵的，容量有限且电气信息类技术更新非常快，要建立非常完备且与时俱进的实验教学环境是很困难的。
虚拟仿真实验既节省了资金，又可突破传统实验室在硬件设备上的限制，缓解了实验经费不足与实验人数过多的矛盾，突破了时空的局限，优化了教育资源，提高了学习兴趣和效率，真正实现理论教学与实验教学的结合。
因此，虚拟实验室的研究对于现代远程教学和高等院校的实验教学、课堂教学都很有意义。
2虚拟实验平台的国内外研究现状近年来计算机技术的发展为虚拟仿真实验平台开发提供了技术支持，已有很多高校和企业着手研究虚拟实验仿真平台。
例如：美国卡耐基梅隆大学早期开发的虚拟实验平台，他们的技术方案是通过计算机所搭建出来的函数发生器、示波器等实验硬件设备连接到Internet上，学生或其他用户可以通过上网然后网络远程连接并加以使用。
麻省理工学院（Massachusetts Institute of Technology）,该院校着手项目的主要是为了建设众多学科科目的虚拟实验平台，此项目是同微软公司通力合作开发出来的I-Lab,设计出来的平台可以用来研究基于虚拟现实的科学技术与电气工程的创新型教育体系。
目前国内的一些高等院校逐渐设计出了自己的虚拟实验平台。
中国科学技术大学早期设计的物理虚拟实验平台是把实验运用在教学的演示和简单物理实验这些问题上，此设计是国内第一套有推广价值的实验教学平台。
电力电子技术应用实例MATLAB仿真
目录摘要 (1)关键词 (1)1.引言 (1)2.单相半波可控整流电路 (1)2.1实验目的 (1)2.2实验原理 (1)2.3实验仿真 (2)3.单相桥式全控整流电路 (8)3.1实验目的 (8)3.2实验原理 (8)3.3实验仿真 (9)4.三相半波可控整流电路 (10)4.1实验目的 (10)4.2实验原理 (11)4.3实验仿真 (12)5. 三相半波有源逆变电路 (14)5.1实验目的 (14)5.2实验原理 (14)5.3实验仿真 (15)6.三相桥式半控整流电路 (17)6.1 实验目的 (17)6.2实验原理 (17)`6.3 实验仿真 (17)7.小结 (19)致谢 (19)电力电子技术应用实例的MATLAB 仿真摘 要 本文是用MATLAB/SIMULINK 实现电力电子有关电路的计算机仿真的毕业设计。
论文给出了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、三相半波有源逆变电路、三相桥式全控整流电路的实验原理图、 MATLAB 系统模型图、及仿真结果图。
实验过程和结果都表明：MATLAB 在电力电子有关电路计算机仿真上的应用是十分广泛的。
尤其是电力系统工具箱－Power System Blockset （PSB ）使得电力系统的仿真更加方便。
关键词 MATLAB SIMULINK PSB 电力电子相关电路1.引言MATLAB 是由Math Works 公司出版发行的数学计算软件，为了准确建立系统模型和进行仿真分析，Math Works 在MATLAB 中提供了系统模型图形输入与仿真工具一SIMULINK 。
其有两个明显功能：仿真与连接，即通过鼠标在模型窗口画出所系统的模型，然后可直接对系统仿真。
这种做法使一个复杂系统模型建立和仿真变得十分容易。
[4][2]在1998年，MathWoIks 推出了电力系统仿真的电力系统工具箱－Power System Blockset （PSB ）。
基于MATLAB的电力电子仿真_张耘川
续流作用。
（１）建模仿真
图 ３ 中，电源为直流电源，幅值为 １０ Ｖ。占空
比为 ５０％，ｓｅｒｉｅｓ ＲＬＣ Ｂｒａｎｃｈ２ 是电感量为 ９０ μＨ
的电感，ｓｅｒｉｅｓ ＲＬＣ Ｂｒａｎｃｈ是电容量为８３．３ μＦ的
电容，负载电阻为 １ Ω，打开仿真参数窗，选择
ｏｄｅ２３ｔｄ 算法，起始时间分别为０ ｓ、０．００２ ｓ，设置
＋ｖ － 示波器 １
子系统 图 ６ 双极性 ＳＰＷＭ 的单相全桥逆变仿真电路图
Ｄｉｓｃｒｅｔｅ， Ｔｓ＝１ｅ－００５ ｓ．
ｐｏｗｅｒｇｕｉ
Ｉｄ Ｉｏ Ｕｏ
示波器
通信号，给 Ｖ ２ 、Ｖ ３ 关断信号，输出电压 Ｕ ｏ ＝ Ｕ ｄ，
当信号波（Ｕ ）＜载波（Ｕ ）时，给 Ｖ２、Ｖ３ 导通信
ｒ
ｃ
号，给 Ｖ １ 、Ｖ ４ 关断信号，输出电压 Ｕ ＝－ Ｕ 。
触发脉冲
ＩＧＢＴ
＋－ｉ
ｇ Ｃ
ｍ Ｅ
电阻
电流测量
电流测量
ｉ－ ＋
＋
直 流
电
源
Ｄｉｏｄｅ
＋－ｉ 电流测量 ２
负载阻抗
２．８６３ 电流值显示
＋ｖ － 负载电压 测量
＋ｖ － 电压测量
图３ 直流降压斩波电路仿真模型
示波器
图２ 单相桥式整流电路仿真波形
（２ ）分析仿真结果
在电源电压正半周，ＶＴ２ 和 ＶＴ３ 均承受反向电压
极性 Ｓ Ｐ Ｗ Ｍ 电路的建模仿真为例介绍 Ｍ Ａ Ｔ Ｌ Ａ Ｂ 在 电力电子技术中的应用。
典型电力电子电路的仿真实例
下面以单相桥式整流电路和直流降压斩波电路 为例在 ＭＡＴＬＡＢ／Ｓｉｍｕｌｉｎｋ 中进行仿真。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
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-9Fon(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。
d②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?②在MATLAB/Simulink环境下仿真如何设置控制角？1.1.2 仿真思路分析1)单相半波整流电路单相半波整流电路式全控整流电路实质上是三相半波共阴极组与共阳极组整流电路的串联。
在任何时刻都必须有两个晶闸管导通才能形成导电回路，其中一个晶闸管是共阴极组的，另一个晶闸管是共阳组的。
6 个晶闸管导通的顺序是按 VT6 –VT1 → VT1 –VT2 → VT2 –VT3 → VT3 –VT4 → VT4 –VT5 → VT5 – VT6 依此循环，每隔 60 °有一个晶闸管换相。
为了保证在任何时刻都必须有两个晶闸管导通，采用了双脉冲触发电路，在一个周期内对每个晶闸管连续触发两次，两次脉冲前沿的间隔为60 °。
对于三相半波整流电路，在晶闸管和负载参数给定后，主要是脉冲发生器模块的参数设置，由于交流电压源的频率为25Hz，则Pulse模块的脉冲周期为0.04s，脉冲宽度设置为脉宽的50%，脉冲高度为1，脉冲移相角通过“相位角延迟”对话框进行设置。
由于三项半波整流电路的移相角α零位定在三相交流电压的自然换流点，所以在计算延迟角时，还必须增加30°相位。
且对于电阻性负载α∈(0°，150°)，对于阻感性负载α∈(0°，90°)，在电源频率为25Hz 时，这一角度对应的延迟时间为0.0033s。
另外，Pulse模块依次延迟120°，对应的时间为0.0132s。
以下是不同的移相角对应的脉冲触发角：α=00°时,Pulse1=0.0033s，Pulse2=0.0166s，Pulse3=0.0300s。
α=30°时,Pulse1=0.0066s，Pulse2=0.0200s，Pulse3=0.0333s。
α=60°时,Pulse1=0.0100s，Pulse2=0.0233s，Pulse3=0.0366s。
α=90°时,Pulse1=0.0133s，Pulse2=0.0266s，Pulse3=0.0400s。
α=120°时,Pulse1=0.0166s，Pulse2=0.0300s，Pulse3=0.0433s。
α=150°时,Pulse1=0.0200s，Pulse2=0.0333s，Pulse3=0.0466s。
相对误差设置为0.001v，开始仿真时间为0，停止仿真时间为0.1。
2)三相有源逆变电路要使整流电路工作于逆变状3)直流降压斩波电路要使整流电路工作于逆变状4)单相交流调压电路要使整流电路工作于逆变状态，必须有两个条件：①变流器的输出U d能够改变极性。
因为晶闸管的单向导电性，电流Id不能改变方向，为了实现有源逆变，必须去改变U d的电极性。
只要使变流器的控制角α>90°即可。
②必须要有外接的直流电源E，并且直流电源E也要可以改变极性，并且|E|>|U d|。
上述条件必须同时满足，才能实现有源逆变。
所以，三相有源逆变电路的设置基本和三相半波整流电路相同，只是E设置为120V，且要求晶闸管的控制角α>90°,U d为负值，直流电动势的极性和晶闸管的导通方向一致，其值大于变流器直流侧的平均电压即|E d|>|U d|。
1.1.3 电路原理图及MATLAB/Simulink环境下仿真模型(1)三相半波整流电路1) 三相半波整流电路系统原2)三相半波整流电路系统模型图如图2所示：图2 三相半波整流电路系统模型图(2)三相有源逆变电路1) 三相有源逆变电路系统原理图如图3所示：EM图3 三相有源逆变电路系统原理图2) 三相有源逆变电路系统模型图如图4所示：图4 三相有源逆变电路系统模型图2)运行结果见附录一。
1.1.4 回答以下思考题：①如何解决主电路和触发电路的同步问题?在本实验中，主电路三相电源的相序可任意设定吗?答：采用宽脉冲触发或双脉冲触发发式。
在本实验中使脉冲宽度大于1/6个周期。
在除法某个晶闸管的同时，前一个晶闸管补发脉冲，即用两个窄脉冲替代宽脉冲。
②在本实验的整流及逆变时，对角有什么要求？为什么?答：在本实验的整流时，移相角度角度为0-90°，这是因为当移相角度α超过90°就会进入逆变状态。
1.1.5 结合仿真结果，回答以下问题①该三相半波可控逆变电路在β=60°，90°时输出的电压有何差异?答：因为U d=2.34U2cosβ，所以β为90°时U d为0。
而为60°时是有输出电压的。
②在MATLAB/Simulink环境下仿真如何设置控制角？答：α=0°时,Pulse1=0.0033s，Pulse2=0.0166s，Pulse3=0.0300s。
α=30°时,Pulse1=0.0066s，Pulse2=0.0200s，Pulse3=0.0333s。
α=60°时,Pulse1=0.0100s，Pulse2=0.0233s，Pulse3=0.0366s。
α=90°时,Pulse1=0.0133s，Pulse2=0.0266s，Pulse3=0.0400s。
α=120°时,Pulse1=0.0166s，Pulse2=0.030s，Pulse3=0.0433s。
α=150°时,Pulse1=0.0200s，Pulse2=0.033s，Pulse3=0.0466s。
2 电力电子技术实训报告2.1 实训题目2.1.1电力电子技术实训题目一题目：单相交流—交流变换电路1)单相交流调压电路(1)带电阻性负载的单相交流调压电路仿真首先绘制单相交流调压电路原理图，并在MATLAB/Simulink环境下建立其仿真模型。
参数设置：①交流电压源的参数设置交流电压峰值：100~400V之间；初始相位：0；电源频率：50Hz②晶闸管的参数设置R=0.001Ω，L on =0H，V f =0.8，R s =500Ω，C s=3.0e-7Fn③负载的参数设置（RLC串联环节）R =100~500Ω，L=0H，C=inf④脉冲发生器模块（Pulse）的参数设置取=0°和30°（或45°、60°）分别设置Pulse模块参数（自己考虑）。
⑤仿真时间和误差参数设置设相误差为1.0e-3~1.0e-4之间；开始仿真时间：0；结束仿真时间：0.1~0.2之间（即5~10个电源周期）；⑥完成以下任务：仿真绘制出不同值时的负载电压、负载电流、流过某只晶闸管电流、晶闸管端电压以及某只晶闸管上的触发信号的波形。
(2)带阻感性负载的单相交流调压电路仿真首先绘制单相交流调压电路原理图，并在MATLAB/Simulink环境下建立其仿真模型。
参数设置：①交流电压源的参数设置交流电压峰值：100~400V之间；初始相位：0；电源频率：50Hz②晶闸管的参数设置R=0.001Ω，L on =0H，V f =0.8，R s =500Ω，C s=3.0e-7Fn③负载的参数设置（RLC串联环节）R =100~500Ω，L=0.1~0.2H，C=inf④脉冲发生器模块（Pulse）的参数设置取=0°和30°及=φ（或=45°、60°）分别设置Pulse模块参数（自己考虑）。
⑤仿真时间和误差参数设置设相误差为1.0e-3~1.0e-4之间；开始仿真时间：0；结束仿真时间：0.1~0.2s之间（即5~10个电源周期）；⑥完成以下任务：仿真绘制出不同值时的负载电压、负载电流、流过某只晶闸管电流、晶闸管端电压以及某只晶闸管上的触发信号的波形。
2)单相交流调功电路(1)带电阻性负载的单相交流调功电路仿真首先绘制单相交流调功电路原理图，并在MATLAB/Simulink环境下建立其仿真模型。
参数设置：①交流电压源的参数设置交流电压峰值：100~400V之间；初始相位：0；电源频率：100Hz②晶闸管的参数设置R=0.001Ω，L on =0H，V f =0.8，R s=500Ω，C s=3.0e-7Fn③负载的参数设置（RLC串联环节）R =100~500Ω，L=0H，C=inf④脉冲发生器模块（Pulse）的参数设置取调功电路占空比分别为0.25和0.5，自行设置Pulse模块参数。
⑤仿真时间和误差参数设置设相误差为1.0e-3~1.0e-4之间；开始仿真时间：0；结束仿真时间：0.1~0.2之间（即10~20个电源周期）；⑥完成以下任务：仿真绘制出不同占空比时的负载电压、流过某只晶闸管电流、晶闸管端电压以及某只晶闸管上的触发信号的波形。
(2)分析并回答①交流调压与交流调功的电路结构是否相同，控制方式有何不同？②两者对脉冲发生器模块（Pulse）的参数设置有何不同？3)单相斩控式交流调压电路首先绘制电阻性负载单相交流调压电路原理图，并在MATLAB/Simulink环境下建立其仿真模型。