电力电子与MATLAB应用技术(培训)
MATLAB在电力电子系统中的应用_贺凡波 (1)
• 硬件实现
• 数据分析
• 软件实现
6
MATLAB/Simulink在电力电子中的应用
• 器件、主电路、控制 • 建模仿真、优化设计、硬件实现、软件实现、数据分析 • 常用工具箱
• SimPowerSystems • Control System Toolbox • DSP System Toolbox • Embedded Coder • Fixed-Point Designer • Optimization
选择一组“拓扑、参数、控制”的组合
系统仿真，得到各元件工况 系统损耗计算
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优化设计
• 光伏逆变系统最优配置方案
• 目标：最低能量成本 • 变量：几台逆变器？如何连接？与电池板如何配比？
• 影响因素：各部件效率、可靠性、成本、环境条件……
DC Input DC Input DC Input DC Input DC Input DC Input DC Input DC Input DC Input
不同配置方案的能量成本
15
可靠性设计
• 异常换流状态
• 非理想因素：延迟、畸变、参数不一致…… • 实际运行中出现设计时未能预料的换流状态 • 可能导致器件失效，对可靠性造成隐患 • 发现异常换流很困难，而对策较容易
• 自动分析
• 对于复杂系统，难以人工遍历所有可能的工况 • 借助MATLAB/Simulink进行计算机辅助分析 • 在设计初期即可充分考虑异常换流状态
26
结语
MATLAB/Simulink在电力电子研发中 • 是有效的设计分析工具 • 可加速开发周期
27
谢谢
• Simulink目前只能生成CCS 3.3工程
MATLAB在电力电子技术教学中的应用
（ 钦州学 院 物理与材料科学学院 ，广西 钦州 ５ ５ ０ ） ３０ ０
［ 摘
要 ］ 运用 Ｍ Ｔ Ａ Ａ Ｌ Ｂ软件包 中的 Ｓ ｌ ｋ模块 对三相桥 式相控 整流 电路 进行建模 、 ｉ ｉ ｍｕ ｎ 仿真 ， 分析该 电
路 的负载输 出电压 、 负载输 出电流 、 晶闸管端 电压 等特 征波形 。通过 实例证 明， ＭＡ Ｌ Ｂ软件 引入 电力 电子 将 ＴＡ 技术教学 ， 学过程 形象直观 ， 教 便于学生对 电路工作原理 的理解和 掌握 ， 提高 了教学质量和 效果 ， 培养学 生的实
电力 电子技 术课 程 改革 ， 固学生 的理论 知识 、 加 提
体 ， 对 不 同 学 科 领 域 开 发 了专 门 的 函 数 库 ， 针 并
把 它 们 通 过 图形 控 件 的形 式 封 装 成 为 模 块 集 成 工 具 箱 。 电 力 电 子 技 术 中有 关 电 能 的 变 换 和 控 制 过 程 ， 内容 大 多 涉 及 电 力 电 子 技 术 各 种 装 置 的 分 析 和 大 量 的计 算 、 电能 变 化 的波 形 分 析 、 量 与 绘 制 测 等 。 ＭＡ Ｌ Ｔ ＡＢ 中 提 供 的 “ ｉ ｏ ｒ ｙｔｍｓ ＳｍＰ ｗｅＳ ｓ ｅ ”工 具 箱 ， 是 专 门 针 对 电 气 系 统 的 可 视 化 建 模 与 仿 真 就 的工具 。工 具 箱 中 涵 盖 电路 、 力 电子 、 气 传 电 电 动 、 电机 、 电力 系 统 等 电 工 学 科 中 常 用 基 本 元 件 和
论和 实验 教学 的形 式 ， 养 了学 生 的兴 趣 和 实 践 培
能力 ， 高 了教 学效 果 。 提
２ 基 于 Ｍ ＡＴＬＡＢ 的 三 相 相 控 整 流
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”教学模式探讨
基于MATLAB的“电力电子技术”教学模式探讨作者：龚建芳来源：《中国电力教育》2013年第16期摘要：针对“电力电子技术”课程教学过程中遇到的电路种类较多、学生难以理解等问题，将仿真软件与课堂理论教学和实践教学相结合，倡导一种基于仿真平台的“电力电子技术”教学与实践的教学模式，实现教学手段和方法的创新。
详细介绍了如何利用MATLAB/Simulink仿真软件开展理论课程和实验课程教学，学生通过仿真平台可以更全面直观深入地理解“电力电子技术”课程学习内容，将电力电子技术教学、实验及仿真有机结合起来，为课程的教与学提供了一种新的思路和模式。
关键词：电力电子技术；仿真；教学模式；MATLAB；Simulink作者简介：龚建芳（1970-），女，上海人，上海电机学院电气学院，副教授。
（上海200240）基金项目：本文系2011年上海市重点课程电力电子技术建设项目（课题编号：2012SZDKC-08）的研究成果。
中图分类号：G642.0 文献标识码：A 文章编号：1007-0079（2013）16-0063-03“电力电子技术”是电气工程及其自动化专业的专业基础课程，[1]该课程的特点在于既有较强的理论性，又有较广的工程背景；教学内容既多又比较抽象，并且相对于其他的课程，电力电子技术的内容更新较快。
[2]课程的主要内容包括电力电子器件、电力电子电路及控制技术三大部分，学习难度较大，比如电力电子电路部分其变换器的电路拓扑形式多样，并且在不同负载情况下变换器的工作特性和输出波形也会发生相应改变。
在课程教学过程中碰到学生对学习内容不容易理解、容易被本课程表面的繁杂所迷惑甚至感到无所适、总体感觉比较费力等问题时，采用普通的教学方法，形式单调，学生的学习积极性难以提高，很难达到良好的教学效果。
因此，在“电力电子技术”课程的教学过程中，将仿真软件与课堂理论教学和实践教学相结合，倡导一种基于仿真平台的，理论与实践并进，实物实验与虚拟实验技术手段相结合，课内和课外实验并进的“电力电子技术”教学模式。
MATLAB仿真在“电力电子技术”课程教学中的应用
３ ８ ／ ４７ １ ２３— １ ２６
Ｍ Ａ Ｔ Ｌ Ａ Ｂ仿 真 在 “ 电力 电子 技 术 ＂ 课 程 教 学 中 的应 用
刘淑 荣 ， 庞 伟 ， 张 红 ，
（ １ ． 长春工程学院 电气与信息学院， 长春 １ ３ ０ ０ １ ２ ； ２ ． 配电自动化吉林省高校工程研究 中心 ， 长春 １ ３ ０ ０ ０ ０ ）
［ １ ］ 黄瑞． 《 电路实验》 的教学改革与实践 ［ Ｊ ］ ． 中国现代教
育 装备 ， ２ ０ ０ ７ （ １ １ ） ： ７ ９— ８ Ｏ ．
张小林 ， 周美 华 ， 李茂康 ． 综合 性、 设 计 性实验 教学 改 革探索 与 实践 ［ Ｊ ］ ． 实验技术 与管理， ２ ０ ０ ７（ ７ ） ： ９ ４
Ｓ ＨＥＮＧ Ｇｕ ｉ—ｚ ｈ ｅ ｎ， ｅ ｔ ａ １ ．
（ Ｃ ｈ ａ ｎ ｇ ｃ ｈ ｕ ｎ Ｉ ｎ ｓ ｔ ｉ ， Ｃ ｈ ａ ｎ ｇ ｃ ｈ ｕ ｎ １ ３ ０ ０ １ ２ ， Ｃ ｈ ｉ ｎ ａ ）
２ ０１１： ３ ７１ １．
陈 攀峰 ， 刘骁 ． 仿 真 软 件在 电路 实 验 教学 中 的应 用 ［ Ｊ ］ ． 中 国电力教育 ， ２ ０ ０ ６ （ １ ２ ） ： ３ ５ １ —３ ５ ３ ． 陈 志强． 高校“ 电路” 实验教学改革的探讨 ［ Ｊ ］ ． 中国现 代 教育装备 ， ２ ０ ０ ６ （ ６ ） ： ２ ４— ２ ５ ． 国务院 办公 厅． 家 庭 消防 安全 知识 （ ２ ０ ０ ６ ）［ Ｏ Ｌ ］ ． ｈ ｔ ．
现代 复 合型人 才 。将实验课程 建设 成特色课 程 ， 必须 加大改革力度 ， 开阔思路 ， 开发各种方法 手段进行实 验 改革尝试 。设 计性 实验 的开展 ， 为 学生提供 了一个 自 主探索研究实验课题 的实验平 台 ， 丰富 了学生 的知识 ， 对于学 生综合 素质 的提高 ， 创新 意识 和实践 能力 的培 养极为重要 ， 学生积极参与配合的激情得到释放， 从被 动操作者 转化为 主动投入者 ， 从“ 被安排实验 ” 到“ 我盼 望实验” 的角色转变 ， 必然带来教学效果 质 的飞跃 。与 国际教育理念接轨 ， 体现素质教育 ， 发挥团队精神不懈 努力去探 索 ， 实验教学改革任重而道远 。 参 考文献
matlab电力电子仿真教程.pdf
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。
电力电子技术学习培训教程
电力电子技术学习培训教程一、电力电子技术概述电力电子技术是一门通过电子器件（如晶体管、整流器、逆变器等）控制电能的技术，以提高能源利用率、降低能源消耗和污染，进一步推动工业化、城市化和信息化进程。
电力电子技术主要包括直流调制、交流调制、功率控制、脉宽调制等方面的内容，涉及电力电子器件的工作原理、性能参数、应用范围等。
二、电力电子技术学习培训内容1.基础知识（1）电力电子器件的分类和工作原理常见的电力电子器件包括整流管、晶闸管、场效应管、双极晶体管、可控硅等，学员需了解这些器件的工作原理、特性参数、应用范围等。
（2）电力电子电路的基本结构和原理学员需了解电力电子电路的基本结构、工作原理和常见的控制方法，如PWM调制、频率调制、谐波抑制等。
（3）电力电子系统的应用领域和发展趋势学员需了解电力电子技术在新能源发电系统、电力传输、工业控制等领域的应用情况和未来发展趋势。
2.实践技能（1）电力电子器件的选型与应用学员需要学习如何根据具体的应用需求选择合适的电力电子器件，并掌握相关的电路设计和调试技能。
（2）电力电子系统的设计与控制学员需要学习如何设计和控制电力电子系统，包括功率电子变换器、逆变器、整流器等。
（3）电力电子系统的故障诊断与维护学员需要学习如何进行电力电子系统的故障诊断和维护，掌握相关的故障排除方法和维护技能。
3.案例分析通过实际的电力电子系统案例分析，学员能够更深入地了解电力电子技术的应用和发展，并从中获取设计和应用技巧。
4.实验训练学员需要进行一定数量的实验训练，通过实际操作来掌握电力电子技术的相关知识和技能。
三、电力电子技术学习培训的要求和方法1.学员要求学员需要具有一定的电子技术和电路基础知识，具备一定的电子器件和电路设计能力，对电力电子技术感兴趣并有一定的实践动手能力。
2.培训方法（1）理论讲授通过讲师的系统讲解、理论课件、实例分析等方式向学员传授电力电子技术的基础知识和相关理论。
（2）实践操作通过实验室实践、实际案例分析、项目设计等方式，让学员进行一定数量的实际操作和应用训练。
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第三章 MATLAB与电力电子应用技术 1 电力电子器件与MATLAB
电力二极管元件的仿真举例 单相半波整流器
MATLAB应用技术
第三章 MATLAB与电力电子应用技术 1 电力电子器件与MATLAB
1.2晶闸管 1.晶闸管工作原理 阳极、阴极、门极分别表示为A、K
2．晶闸管伏安特性
Signal Routing Demux
Sinks
Scope
SimPower Electrical Systems Sources
AC Voltage Source
参数名
参数值
备注
略
略见P75图3- 脉冲发生器
14
Number of
2
outputs
信号分离器
Number of
5
axes(坐标个数）
示波器
反并联续流二极管 练习题
MATLAB应用技术
第三章 MATLAB与电力电子应用技术 1 电力电子器件与MATLAB
1.3 可关断晶闸管 1 .可关断晶闸管工作原理 2. GTO的静态伏安特性
MATLAB应用技术
第三章 MATLAB与电力电子应用技术 1 电力电子器件与MATLAB
GTO在MATLAB中的实现
1．电力二极管基本特性
MATLAB应用技术
第三章 MATLAB与电力电子应用技术 1 电力电子器件与MATLAB
2．电力二极管在MATLAB中实现 电力二极管仿真模型: 由一个电阻Ron、一个电感Lon、一个直流电压源Vf和一个开关串联组成
模块有两个输出（k、m端子）和一个输入（a端子）， 分别电力二极管的阴极和测量信号输出端子以及二极管的阳极端子
MATLAB应用技术
第三章 MATLAB与电力电子应用技术 1 电力电子器件与MATLAB
4.晶闸管仿真举例 单相半波整流器模型
MATLAB应用技术
第三章 MATLAB与电力电子应用技术 1 电力电子器件与MATLAB
Pulse的参数设置对话框
晶闸管模块设置：
Ron=0.001Ω；Lon=0H；Vf=0.8V； Rs=20Ω；Cs=4e—6F； 串联RLC元件模块和接地模块到Thyristor模型 R=1Ω；L=0.01H
Pink amplitude 220(交流电源 交流电压源
(v)
电压峰值)
Frequency (Hz) 50（电压频率）
Measurements
Current Measurement
Voltage Measurement
电流测量模 块
电压测量模 块
MATLAB应用技术
第三章 MATLAB与电力电子应用技术 1 电力电子器件与MATLAB
晶闸管元件参数设置
Resistance Ron：晶闸管元件内电阻Ron Inductance Lon ：晶闸管元件内电感Lon Forward voltage Vf（V）：
晶闸管元件的正向管压降Vf Initial current Ic（A）：初始电流Ic Snubber resistance Rs（ohms）：缓冲电阻R Snubber capacitance Cs（F）：缓冲电容Cs
0.1
接地 串联RLC分支
晶闸管内电阻 内电感 正向管压降 初始电流 缓冲电阻 缓冲电容 停止仿真时间
e23tb
算法（刚性积分）
1e-3
MAT相LA对B应误用差技术
第三章 MATLAB与电力电子应用技术 1 电力电子器件与MATLAB
α=0°单相半波整流桥仿真结果
MATLAB应用技术
第三章 MATLAB与电力电子应用技术 1 电力电子器件与MATLAB
GTO模型由电阻Ron电感Lon、直流电压源Vf和开关串联组成， 该开关受一个逻辑信号控制，该逻辑信号又由GTO的电压Vak、电流Iak和门极触发信号（g）决定
仿真参数： 选择ode23tb算法，将相对误差设置为1e-3 开始仿真时间设置为0，停止仿真时间设置为0.1
MATLAB应用技术
第三章 MATLAB与电力电子应用技术 1 电力电子器件与MATLAB
各模块的名称及参数设置表
子模块库 Simulink
模块
模块名称
Sources
Pulse Generator
MATLAB应用技术
第三章 MATLAB与电力电子应用技术 1 电力电子器件与MATLAB
参数设置界面
Resistance Ron：电力二极管元件内电阻 Inductance Lon ：电力二极管元件内电感 Forward voltage Vf：电力二极管元件正向管压降V Initial current Ic：初始电流 Snubber resistance Rs：缓冲电阻 Snubber capacitance Cs：缓冲电容
MATLAB应用技术
第三章 MATLAB与电力电子应用技术 1 电力电子器件与MATLAB
由一个电阻Ron、一个电感Lon、一个直流电压源Vf和一个开关串联组成。 开关受逻辑信号控制，该逻辑信号由电压Vak、电流Iak和门极触发信号g决定。
晶闸管仿真模型原理
晶闸管模块的图标
MATLAB应用技术
第三章 MATLAB与电力电子应用技术 1 电力电子器件与MATLAB
各模块的名称及参数设置表
子模块库 模块
SimPower Elements Systems
Power Electronics
模块名 参数名 称
Ground
Series RLC Branch
Resistance (ohms) Inductance (H) Capacitance (F)
Thyristor 晶闸管参数设置 略见教材P74图3-12
设置仿真 参数
菜单 Simulation parameters
Simulation time (stop time) Solver options Relative tolerance
参数值
备注
R=1 L=0.01H inf
Ron=0.001 Lon=0H Vf=0.8V Ic=0 Rs=20 Cs=4e-6F
MATLAB应用技术
MATLAB与电力电子应用技术
1 电力电子器件与MATLAB 2 晶闸管三相桥式整流器及其仿真 3基于PWM技术逆变器及其仿真 4 交流调压器及应用仿真
MATLAB应用技术
第三章 MATLAB与电力电子应用技术 1 电力电子器件与MATLAB
1 电力电子器件与MATLAB 1.1电力二极管 电力二极管是一种具有单向导电性的半导体器件，即正向导电、反向阻断。