基于Matlab_Simulink的电力电子系统的建模与仿真
基于MATLAB电力电子系统仿真研究毕业设计论文
毕业设计论文基于Matlab的电力电子系统仿真研究【摘要】针对电力电子电路，使用MATLAB/SIMULINK进行了仿真。
包括三相交流桥式整流电路、斩波电路、逆变电路、基于SPWM的交流电机调速控制系统和A C-DC-AC PWM 变换器。
首先介绍各个元器件的使用和它在电路中作用，并了解整个电路的工作原理，在此基础上，通过MATLAB/SIMULINK软件来建立各电路的仿真模型，并且对各个模块和系统内部的参数进行设置，例如仿真算法、电子器件的选择和电源幅值和频率等，最终实现电力电子系统在MATLAB中的仿真。
仿真结果和理论分析结果相一致，验证了仿真建模的有效性和正确性。
【关键词】电力电子，MATLAB，仿真，模型, 调速Simulation of Power Electronics System Based onMATLAB/SIMULINK【Abstract】In the light of power electronics circuit, used MATLAB/SIMULINK to carry on the simulation. Including three-phase Full-Bridge controlled rectifier,chopping circuit, inverter circuit , alternating-current machine speed regulating based on SPWM and AC-DC-AC PWM inverter. First introduced each component the use and it affected in the electric circuit, and understood the whole circuit theory, in this foundation, established various electric circuits through MATLAB/SIMULINK software the simulation model, and set the establishment to each module and the interior parameter of system, for example simulation algorithm, electronic device choice and electrical source peak-to-peak value and frequency and so on, finally realized simulation that the electric power electronics alternating-current circuit in MATLAB. Simulation result and theoretical analysis result consistent, has confirmed the simulation modelling validity and the accuracy.【Key Words】Power Electronics ,MATLAB ,Simulation, Model, Speed Regulating目录第一章绪论 (1)1.1 选题的背景与意义 (1)1.2 国内外电力电子技术的现状 (1)1.2.1 国外电力电子技术发展的状况 (1)1.2.2 国内电力电子技术发展的状况 (2)1.3 计算机仿真技术的发展及应用 (3)1.4 本论文的主要研究内容及目标 (4)第二章电力电子器件 (5)2.1 电力电子器件的概述 (5)2.1.1 电力电子器件的一般概念及作用 (5)2.1.2 电力电子器件的分类 (5)2.2 常用电力电子器件的SIMULINK模型 (6)2.2.1IGBT模块 (6)2.2.2晶闸管模块 (7)2.2.3PWM脉冲发生器模块 (7)第三章基于SIMULINK的常用电力电子电路建模 (9)3.1 三相桥式整流电路 (9)3.2 斩波电路 (11)3.2.1 降压斩波电路 (11)3.2.2 升压斩波电路 (12)3.3 逆变电路 (14)3.3.1 SPWM逆变电路 (14)第四章基于SIMULINK的电力电子应用系统建模 (16)4.1基于SPWM的交流电机调速控制系统 (16)4.2AC-DC-AC PWM 变换器 (18)第五章基于MATLAB/SIMULINK的仿真研究 (22)5.1 SIMULINK仿真条件设置 (22)5.2 常用电力电子电路仿真结果及分析 (23)5.2.1三相桥式全控整流电路的仿真结果及分析 (23)5.2.2斩波电路的仿真结果及分析 (27)5.2.2.1降压斩波电路的仿真结果及分析 (27)5.2.2.2升压斩波电路的仿真结果及分析 (29)5.2.3逆变电路的仿真结果及分析 (30)5.3 电力电子应用系统仿真结果及分析 (33)5.3.1 基于SPWM的交流电机调速控制系统电路的仿真结果及分析 (33)5.3.2 AC-DC-AC PWM 变换器电路的仿真结果及分析..36第六章总结 (38)参考文献 (39)致谢 (40)第一章绪论1.1 选题的背景与意义近几年来，随着现代社会的不断进步，世界的经济将发生巨大变革，知识经济开始替代工业经济，这对世界经济的发展将有很大推动力。
matlab_simulink电力系统建模与仿真大纲
matlab_simulink电力系统建模与仿真大纲标题：MATLAB Simulink电力系统建模与仿真大纲正文：一、引言电力系统的建模与仿真是电气工程中的重要内容之一。
通过使用MATLAB Simulink工具，可以方便快捷地进行电力系统的建模与仿真，以评估系统性能、优化控制策略等。
本文将介绍电力系统建模与仿真的大纲，以帮助读者了解该领域的基本知识和相关技术。
二、电力系统建模1.电力系统概述：介绍电力系统的基本概念和组成部分，包括发电机、变压器、传输线路和负荷等。
2.电力系统参数：讲解电力系统中常用的参数，如电压、电流、功率等，并介绍如何进行测量和计算。
3.母线和节点建模：介绍母线和节点的概念，并详细说明如何进行建模和连接。
4.发电机建模：介绍发电机的建模方法，包括动态模型和静态模型。
5.变压器建模：讲解变压器的建模方法，包括理想变压器模型和实际变压器模型。
6.传输线路建模：介绍传输线路的建模方法，包括电气距离模型和传输线模型。
7.负荷建模：讲解负荷的建模方法，包括恒阻抗负荷模型和恒功率负荷模型。
三、电力系统仿真1.仿真模型的构建：介绍如何在MATLAB Simulink中构建电力系统仿真模型，包括模块的选择和参数的配置。
2.仿真参数的设置：讲解仿真参数的设置，包括仿真时间、步长等。
3.仿真结果的分析：说明如何对仿真结果进行分析，包括波形显示、频谱分析等。
4.仿真案例：通过几个典型的电力系统案例，演示如何进行建模和仿真，以及如何分析仿真结果。
四、总结本文简要介绍了MATLAB Simulink电力系统建模与仿真的大纲。
通过学习和实践，读者可以掌握电力系统建模与仿真的基本方法和技巧，并应用于实际工程中。
希望本文能为读者提供有益的指导，进一步探索和研究电力系统领域。
matlabsimulink电力系统建模与仿真源代码
matlabsimulink电力系统建模与仿真源代码Matlab Simulink是一款功能强大的系统级建模和仿真工具，用于电力系统建模与仿真。
它极大地简化了系统级建模和仿真的流程，使得系统级建模和仿真不再是一项困难和耗时的工作。
这篇文章将介绍如何使用Matlab Simulink来进行电力系统建模与仿真，并给出相应的源代码。
1. 建立电力系统首先，我们需要建立电力系统。
可以通过添加各种组件来建立电力系统，比如发电机、变压器、传输线等。
在Matlab Simulink中，这些组件可以通过搜索库获得。
2. 设置模型参数在建立电力系统之后，我们需要设置模型的参数。
这些参数包括电压、电流、频率、相位等等。
根据不同的模型和实验条件，模型参数可能有所不同。
3. 添加输入和输出接下来，我们需要添加输入和输出。
这些输入和输出可能是电流、电压、功率等等。
在添加输入和输出之后，我们需要定义它们的格式，并将它们与相应的模型参数相连。
4. 编写MATLAB函数在建立电力系统之后，我们需要编写MATLAB函数。
这些函数可能包括方程、差分方程或其他类型的方程。
这些函数可以用于计算电力系统的各种参数，比如电阻、电感、电容等等。
5. 编写电力系统仿真源代码最后，我们需要编写电力系统仿真源代码。
这些代码将根据设置的模型参数和输入输出来模拟电力系统的各种行为。
在编写电力系统仿真源代码之前，我们需要先了解系统的行为和响应。
以下是一个简单的Matlab Simulink电力系统建模与仿真源代码实例：```% Example: Simulate a simple electrical systemclc;time = 0:0.01:10; % Time vectorV1 = 2*sin(2*pi*60*time); % AC voltage waveformR = 10; % ResistanceL = 1; % InductanceC = 0.01; % CapacitanceI = zeros(size(time)); % CurrentQ = zeros(size(time)); % Capacitor voltage% Simulate systemfor i=2:length(time)dt = time(i) - time(i-1);V2 = V1(i) - I(i-1)*R;I(i) = I(i-1) - dt*(R*I(i-1)/L + Q(i-1)/L - V2/L);Q(i) = Q(i-1) + dt*(I(i-1) - Q(i-1)/(R*C));end% Plot Resultsfigure;subplot(2,1,1);plot(time,V1,'r',time,I,'b');xlabel('Time (s)'); ylabel('V (V), I (A)');title('Voltage and Current vs. Time');legend('Voltage','Current');subplot(2,1,2);plot(time,Q,'g');xlabel('Time(s)'); ylabel('Q(C,V) (Coulombs, Volts)');title('Charge and Voltage vs. Time');legend('Charge');```以上是一个简单的电力系统建模和仿真源代码实例，包括电压、电流、电感、电容等基本元素。
基于matlab simulink的直流微电网的建模和仿真
直流微电网的建模和仿真目录1 引言 (3)1.1 目的 (3)1.2 文档格式 (3)1.3 术语 (3)1.4 参考文献 (3)2 系统概述 (4)3直流微网的能量管理方法 (4)4系统建模 (5)4.1PV电池 (5)4.2 PV电池DCDC变换器建模 (8)4.3蓄电池双向DCDC1变换器建模 (9)4.4逆变器建模 (11)4.5负载建模 (12)4.6蓄电池建模 (13)5仿真验证 (13)6结论 (18)1 引言1.1 目的该文档针对独立智能供电及生活保障系统的需求，给出了提供智能供电的直流微电网系统框架，并根据这一框架搭建理论模型和仿真模型。
验证这一直流微电网系统的功能可行性。
1.2 文档格式本文档按以下要求和约定进行书写：（1）页面的左边距为2.5cm，右边距为2.0cm，装订线靠左，行距为最小值20磅。
（2）标题最多分三级，分别为黑体小三、黑体四号、黑体小四，标题均加粗。
（3）正文字体为宋体小四号，无特殊情况下，字体颜色均采用黑色。
（4）出现序号的段落不采用自动编号功能而采用人工编号，各级别的序号依次为（1）、1）、a)等，特殊情况另作规定。
1.3 术语1.4 参考文献2 系统概述图1 直流微网的系统框图图1为直流微网的系统框图，仿真系统包括以下几个部分：1)PV组件的特性模型2)蓄电池的模型3)PV组件后的DCDC拓扑模型和控制模型4)蓄电池后双向DCDC1的拓扑模型和控制模型5)逆变器包括：单相逆变器和三相逆变器的拓扑模型和控制模型6)交流负载模型7)直流负载模型8)超级电容模型（暂缺）9)超级电容后双向DCDC2的拓扑模型和控制模型（暂缺）10)柴油机模型（暂缺）11)智能控制器2与光伏智能控制器的协调控制模型（暂缺）3直流微网的能量管理方法能量管理思想：管理微网中各分布电源的能量流动，使得微网工作最优状态。
以下为结合我们项目的一个能量管理原则，有了这个管理原则，就可以明确各个分布电源的控制方法。
电力系统的MATLAB SIMULINK仿真与应用( (3)
SIMULINK是MATLAB的一个分支产品，主要用来实现对工程 问题的模型化及动态仿真。SIMULINK体现了模块化设计和系统 级仿真的思想，采用模块组合的方法使用户能够快速、准确地 创建动态系统的计算机模型，使得建模仿真如同搭积木一样简 单。SIMULINK现已成为仿真领域首选的计算机环境。
第3章 SIMULINK应用基础
具体到电力系统仿真而言，原来的MATLAB编程仿真是在文 本命令窗口中进行的，编制的程序是一行行的命令和MATLAB函 数，不直观也难以与实际电力模型建立形象的联系。在 SIMULINK环境中，电力系统元器件的模型都用框图来表达，框 图之间的连线表示了信号流动的方向。对用户而言，只要熟悉 了SIMULINK仿真平台的使用方法以及模型库的内容，就可以使 用鼠标和键盘绘制和组织系统模型，并实现系统的仿真，完全 不必从头设计模型函数或死记那些复杂的函数。
为了叙述方便，本书将模块库中以图标形式表示的典型环 节称为模块，将用典型环节模块组成的系统仿真模型简称为模 型。
第3章 SIMULINK应用基础
3.1.2 SIMULINK仿真平台 从MATLAB窗口进入SIMULINK仿真平台的方法有以下两种： (1) 点击MATLAB菜单栏中的[File>New>Model]，如图3-3
第3章 SIMULINK应用基础 图3-5 模块的基本操作示例
第3章 SIMULINK应用基础
表3-2 SIMULINK中信号线的基本操作方法
操作内容 在模块间 连线 移动线段
移动节点
画分支信 号线
删除信号 线 信号线标 签
操作目的
操作方法
在两个模块之间建 在上级模块的输出端按住鼠标左键，拖动至下级模块的输
基于MATLABSimulinkSimPowerSystems的永磁同步电机矢量控制系统建模与仿真
基于MATLABSimulinkSimPowerSystems的永磁同步电机矢量控制系统建模与仿真一、本文概述随着电力电子技术和控制理论的快速发展，永磁同步电机（Permanent Magnet Synchronous Motor, PMSM）因其高效率、高功率密度和优良的调速性能，在电动汽车、风力发电、机器人和工业自动化等领域得到了广泛应用。
然而，PMSM的高性能运行依赖于先进的控制系统，其中矢量控制（Vector Control, VC）是最常用的控制策略之一。
矢量控制，也称为场向量控制，其基本思想是通过坐标变换将电机的定子电流分解为与磁场方向正交的两个分量——转矩分量和励磁分量，并分别进行控制，从而实现电机的高性能运行。
这种控制策略需要对电机的动态行为和电磁关系有深入的理解，并且要求控制系统能够快速、准确地响应各种工况变化。
MATLAB/Simulink/SimPowerSystems是MathWorks公司开发的一套强大的电力系统和电机控制系统仿真工具。
通过Simulink的图形化建模环境和SimPowerSystems的电机及电力电子元件库，用户可以方便地进行电机控制系统的建模、仿真和分析。
本文旨在介绍基于MATLAB/Simulink/SimPowerSystems的永磁同步电机矢量控制系统的建模与仿真方法。
将简要概述永磁同步电机的基本结构和运行原理，然后详细介绍矢量控制的基本原理和坐标变换方法。
接着，将通过一个具体的案例，展示如何使用Simulink和SimPowerSystems进行永磁同步电机矢量控制系统的建模和仿真，并分析仿真结果，验证控制策略的有效性。
将讨论在实际应用中可能遇到的挑战和问题，并提出相应的解决方案。
通过本文的阅读，读者可以对永磁同步电机矢量控制系统有更深入的理解，并掌握使用MATLAB/Simulink/SimPowerSystems进行电机控制系统仿真的基本方法。
基于matlab simulink的系统仿真技术与应用
基于matlab simulink的系统仿真技术与应用
Matlab Simulink是一种用于仿真和分析各种复杂系统的建模仿真工具，它采用对象模型方法和图形化界面，极大地方便了工程师的仿真设计分析过程。
其电子工程仿真应用特别广泛，既可以模拟模型上的电路，还可以处理控制系统、数字系统、仿真信号、信号处理、通信系统及某些特定的设备系统，甚至可以构建一个模拟环境来建立系统对象、以模型象征性描述，进行逼真的仿真及调试。
Simulink仿真技术结合Matlab编程语言可用于系统建模实现，用于分析和仿真不同层次的复杂系统，有助于更好的理解的系统的构成和行为，为系统优化和综合设计提供帮助，并可以更好的准确地预测系统行为。
Simulink技术主要用于汽车控制、航空航天、船舶航行、航天实验、发动机控制、电力传输、机械系统、自动化控制、机器人控制等多个领域。
电力电子技术课程的Matlab／Simulink仿真与设计
件结构及整流、 斩波、 逆变 、 交流调压等基本变换 电 路， 分析各种电路的电压电流波形是课堂讲授和学
生学 习的重要 内容之 一 。随 着讲 授 内容 的进 行 ， 需 要 同步画 出一 些复 杂电压 、 电流信号 的波形 图 ， 课 但
收 稿 日期 ：０ ０ ４—０ ２ １ —０ １
学科 。
态建 模仿 真 工具— —Ｓｍｕｉｋ ｉ １ ，为解 决 此 类 问题 提 ｎ
供 了很 好的途径 。
１ Ｍａｌ ／ｉ ｌ ｋ的简介 ｔ ｂ Ｓｍｕｉ ａ ｎ
Ｍａａ ｔｂ是一 种 功 能 强 、 率 高 、 于 进行 科 内容 涉及 电力 电子器
第 ５ 第 ３期 卷
２０１ ０年 ９月
陕 西 工 业 职 业 技 术 学 院 学 报
Ｊ ｕ ｎ ｌ ｆＳ ａ ｎ ｉ ｏｙｅｈ ｉ ｎ ｔ ｕｅ ｏ ｒ ａ ｈ ａ ｘ ｌｔｃ ｎｃＩ ｓｉ ｔ ｏ Ｐ ｔ
Ｖ０ ５ Ｎｏ ．３ １． Ｓ ｐ ．２ ０ １ ｅ ０
电 力 电 子 技 术 课 程 的 Ｍａｌｂ Ｓｍｕｉｋ仿 真 与 设 计 ｔ ／ｉ ｌ ａ ｎ
李 军
（ 武汉 职业技术学院电子信 息工程学 院， 湖北 武汉 ４ ０ ７ ） ３０ ４
摘 要 ： 绍 了 Ｍａｌ ／ ｉ ｌｋ软 件 的 特 点 、 能 以及 电 力 电子 技 术课 程 的现 状 ， 以三 相 半 波 可 控 整 流 电路 为 例 介 ｔ ｂＳｍｕｉ ａ ｎ 功 并
和工程计算的交互软件包。Ｅ １ 前该软件提供两种系 统仿真 方法 ： 是采用直 译式语 言进行 编程 ， 过 一 即通
对系统建 模 ， 出一 系 列 状 态 的 表 达 式 ， 解 出 结 列 求 果 ， 法不直 观 ， 习 比较 困难 ； 此方 学 另一 是 利用 图形
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Ξ第17卷第1期南华大学学报(理工版)Vol.17No.1 2003年3月JournalofNanhuaUniversity(Science&EngineeringEdition)Mar.2003文章编号:1006-737X(2003)01-0001-06基于MatlabΠSimulink的电力电子系统的建模与仿真邓国扬,盛义发(南华大学电气工程学院,湖南衡阳421001)摘 要:使用MATLABΠSIMULINK对电力电子系统进行建模和仿真作了简要论述,并对几种常见的电力整流滤波电路进行了仿真分析.关键词:MATLABΠSIMULINK;仿真;整流;滤波中图分类号:TM46 文献标识码:AModelingandSimulationofPowerElectronicSystemsBasedonMATLABΠSIMULINKDENGGuo-yang,SHENGYi-fa(SchoolofElectricalEnginering,NanhuaUniversity,Hengyang421001,Hunan,China)Abstract:ThepaperbrieflypresentsmodelingandsimulationofpowerelectronicsystemsbasedonMatlabΠSimulink.Afewcommonly-usedpowerrectifyingandfilteringcircuitsaresimulatedandanalyzed.Keywords:MatlabΠSimulink;simulation;rectification;filtering0 引言Matlab是当今最流行的科学技术软件,其良好的开放性使得它能够紧跟科技发展的前沿,进而为科技发展提供有力的工具[1].Simulink软件包是Matlab环境下的仿真工具,其形象、便捷的建模与仿真功能深受用户欢迎.特别是新版MatlabΠSimulink提供的电力电子系统建模与仿真工具,既保留了MatlabΠSimulink的统一风格,又突出了电力电子的学科特点,为电力电子技术的研究与应用提供了理想的工具.本文简介了使用MatlabΠSimulink对电力电子系统建模与仿真的工作要点和应用体会,并对常用的几种整流滤波电路进行仿真研究.1 模块库的特点在Matlab命令窗口键入simulink命令便打开SIMULINK的库浏览窗口.选中并展开其中的Pow2 erSystemBlockset模块包,可见到七个子模块包,分别是Connectors,Electricalsources,Elements,Extra library,Machines,Measurements,Powerelectronics.其中的Extralibrary又细分为六个子模块包,进一步选中并展开各个子模块包可得到进行电力电子系统建模与仿真所需的各种模块.关于模块库,注意Ξ收稿日期:2002-10-18作者简介:邓国扬(1958-),男,湖南祁阳人,南华大学电气工程学院教授,博士生导师.其以下几个特点对应是有帮助的.1)综合性器件模块库看起来非常简洁,一个重要原因是,性质类似和拓扑结构相近的一类元器件已被综合成用一个模块表示.通过设置模块参数可变化一系列具有特定性质的不同元器件.如一个并联RLC 模块(ParallelRLCBlock)通过设置模块参数可得到具有不同数值的单个R、L、C和它们的任意并联组合.又如,一个普适电桥(UniversalBridge)模块,通过设置模块参数,可得到由不同器件(二极管,晶闸管,GTO,MOSFET,IGBT和理想开关)构成的具有各种臂数(单桥臂,双桥臂或三桥臂)的整流桥.2)灵活多样的控制模块与一般电子线路仿真模块不同,电力电子系统的运行模式决定于对功率开关器件的控制方式.SIMULINK提供了一整套脉冲序列发生器,为仿真系统提供控制信号.这包括可用于触发由各种可控器件构成的单相或三相变换电路的PWM 发生器,可用于触发各种功率开关器件的脉冲发生器.3)虚拟测量仪表SIMULINK提供的虚拟测量仪表,使仿真输出灵便、直观.除了常用的电流表、电压表、万用表和阻抗表外,还有电力电子技术中特有的有效值表、谐波总畸变测量仪、傅立叶分析仪、有功和无功功率测量仪、三相序列分析、三相电流电压测量仪、坐标变换仪等.4)多种仿真输出手段SIMULINK提供了多种选择以便对仿真结果进行显示和处理.除了示波器、XY记录仪和数字显示器这些虚拟仪表外,仿真结果也可以直接传送到工作空间(Workspace)作即时处理,也可以存储到硬盘文件以备后用.此外,模块库还提供了为构建电力电子系统及相应控制电路所需的各种辅助模块,如各种连线模块,各种滤波器,PID控制器以及其他数字和模拟器件.如果需要,SIMULINK提供的Powersys2 temblockset以外的大量其他模块也是可用的.而且由于MATLAB的开放性,读者自己还可以生成各种特殊用途的用户模块.2 建模与仿真要点利用SIMULINK建模非常方便,只要把所需的模块一一拖入建模窗口,设置好合适的参数,用适当的连线把它们连接好即可.但在具体操作中需要注意,在连线过程中一定要使连接点的单箭头变成粗黑箭头.若电源与变换器之间没有变压器隔离,则要注意确定两者各自的公共连接点,以免出现短路,利用接地模块和总线模块可以实现这一点.若系统中有暂时不用的输入端子和输出端子,应该分别用接地(Ground)模块和终止(Ter2 minator)模块将其封闭,以免仿真时在命令窗口出现不必要的警告提示.构建一个系统模型与搭建一个实际电路有时会存在很大差别,主要原因在于对电路器件等效参数的正确考虑.例如,实际电路中,将电源电压用二极管全桥整流接大电容滤波虽然会引起大的电流冲击,但仍然是可行的.可是构建系统仿真模型时,如果不在回路中串入适当的电阻或电感元件扼流,理论上将出现无穷大的冲击电流而使仿真无法进行下去.仿真成功的关键是设置好仿真参数,这包括仿真的起始和终止时间,仿真算法,最大相对误差和最大绝对误差,变步长或固定步长等.参数的设置要根据模型的性质和仿真的需要而定,尤其是仿真算法的选取,在很大程度上决定了仿真的正确性和仿真时间.例如,当仿真具有高频电源的系统时,如果在设置仿真参数时简单地选择变步长算法,高频电源的波形就会发生失真,仿真结果自然也不会正确.正确的做法应该是选取固定步长算法并配以适当的步长,或者仍选择变步长但设置最大步长限制.3 仿真实例我们对单相半波整流电感滤波、电容滤波和电感电容滤波三种电路以及三相半整流电感滤波电路进行了实例性建模和仿真分析.图1-图8分别示出了模型电路和对应的仿真波型.模型电路中,单相电源为含有内阻的理想正弦波,三相电源则考虑了分布电感.二极管模块并联了阻容缓冲支路,它的一个附加输出端(E或者M)为二极管电流和端电压的测量端子.电压表和电流表的测量结果接示波器输出,示波器根据需要可以设置成多路和(或)多踪的.在三相半波整流电路模型中,使用了信号选择开关(selector)和信号分解(demux)及信号合成(mux)模块,实现了在示波器的第三路同时显示通过Diode2和Diode3的电流波形,而在示波器的第四路显示出Diode3两端的电压波形.2南华大学学报(理工版) 2003年3月 1)单相半波整流电感滤波电路,如图1、图2所示图1 单相半波整流电感滤波电路Fig .1 Single -phasehalf -waverectifierwithinductivefilter图2 图1所示的仿真波形Fig .2 SimulationwaveformsofthecircuitinFig.1 电源电压为220V 有效值、50Hz 频率,电源内阻Rs=0.01Ω,滤波电感L=100H,负载电阻R1=1k Ω,采用变步长方法用ode23tb (stiff ΠTR-BDF2)求解.由于使用大电感滤波,输入电流平缓上升,不呈现浪涌,但输出电压达到稳定所需的时间较长(约15个线周期).由于大电感的平滑作用,在二级管正向导通的整个半周内,输入电流基本恒定.2)单相半波整流电容滤波电路,如图3、图4所示电源电压为220V 有效值、50Hz 频率,电源内阻Rs=0.01Ω,滤波电感C=50μF,负载电阻R1=10k Ω,采用变步长方法用ode23t (mod.stiff ΠTrape 2zoidal )求解.由于采用大电容滤波,输出电压在不到四分之一线周期内便达到稳定,但输入电流却很不理想.首先,在上电的最初半个线周期内,出现很大的浪涌电流(图中所示接近5安培).这还仅仅是在取电源电压的初相角为零时的结果,若选取电源电压初相角为πΠ2,则浪涌电流将在极短时间内达到非常高的峰值.即便是在电路的稳定态,输入电流畸变严重,峰值因子大,导通角小,导致较低的输入功率因子和较大的谐波成份.因此,此种电路应避免受用,或者至少应该串入扼流电阻或电感.3第17卷第1期 邓国扬等:基于Matlab ΠSimulink 的电力电子系统的建模与仿真图3 单相半波整流电容滤波电路Fig .3 Single -phasehalf -waverectifierwithcapacitivefilter图4 图3所示模型的仿真波形Fig .4 SimulationwaveformsofthecircuitinFig.3 3)单相半波整流电感电容滤波电路,如图5、图6所示图5 单相半波整流电感电容滤波电路Fig .5 Single -phasehalf -waverectifierwithinductive&capacitivefilter4南华大学学报(理工版) 2003年3月图6 图5所示模型的仿真波形Fig .6 SimulationwaveformsofthecircuitinFig.5图7 三相整流电感滤波电路Fig .7 3-phaserectifierwithinductivefilter 电源电压为220V 有效值、50Hz 频率,电源内阻R s=0.01Ω,滤波电感L =50mH,滤波电容C =220μF,负载电阻R 1=1k Ω,采用变步长方法用ode23t (mod.stiff ΠTrapezoidal)求解.电感电容共同作用的结果,使得输入电流呈现浪涌,负载电压呈现过冲,系统经历约7个线周期后进入稳定状态.5第17卷第1期 邓国扬等:基于Matlab ΠSimulink 的电力电子系统的建模与仿真稳态时,二极管的导通角依然较小,意味着较低的输入功率因子和较高的谐波含量,不过较前两种滤波方式有所改善.4)三相半波整流电感滤波,如图7、图8所示图8 图7所示模型的仿真波形Fig .8 SimulationwaveformsofthecircuitinFig.7 三相电源相电压有效值220V,频率50Hz,输入侧电感三相对称,每相5mH,滤波电感500mH,负载电阻10Ω.尽管整流后的电压输出Vd 仍有较大纹波,但经过大电感滤波后,负载电流Id (及相应的负载电压)比较平滑,上电初期不呈现涌电流.稳态时,整流二极管导通电流基本恒定,导通角比理想情况的120°有所增加,这是因为输入侧电感所致.4 结束语用SIMULINK 建立电力电子系统模型与搭建原理电路的过程相似,简单、直接、解决了象整流二极管这样的非线性器件的建模问题[2],建模和仿真的关键是正确设置模块参数并选取合适的仿真算法.用仿真方法对4种常见的实际电路进行了仿真分析,得到了由暂态向稳态过渡的电流电压波形,这对于分析电路工作状态和指导电路设计得有帮助.尤其是,SIMULINK 在仿真复杂的具有各种控制战略的电力电子系统方面具有很大潜力.在实践中我们发现,为了准确仿真具有大冲击电流的暂态过程,有时会耗用较长计算时间,甚至占用过大的内存.此外,SIMULINK 不能直接解决具有不同电路初始状态的仿真问题,这需要我们进一步的探讨.参考文献:[1]王沫然.MATLAB6.0与科学计算[M].北京:电子工业出版社,2001.9.[2]郑亚民,蒋保臣.基于Matlab ΠSimulink 的整流滤波电路的建模与仿真[J].电子技术,2002.29(4):53～55.6南华大学学报(理工版) 2003年3月。