三相交流调压电路仿真设计matlab
电力电子的matlab仿真
电力电子的 MATLAB 仿真计算机控制技术 课程设计资料2010 年 4 月前 言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。
目录第一章 MATLAB 基础11．1 MATLAB 介绍11．2 MATLAB 的安装与启动21．3 MATLAB 环境3第二章 MATLAB/Simulink/Power System 工具箱简介 72．1 Simulink 工具箱简介 72．2 Power System 工具箱简介 102．3Simulink/Power System 的模型窗口 132．4Simulink/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第 1 章 MATLAB 基础MATLAB 介绍 MATLAB 是一种科学计算软件。
Matlab电气仿真
0.02
0.025
0.03
0.035
0.04
0.045
0.05
time
（4） 仿真结果分析： 1. 在变压器输出正弦波的正半周期，二极管 VT1 和二极管 VT4 导通，
二极管 VT2 和二极管 VT3 被施以反压而截止；在变压器输出正弦 波的负半周期，二极管 VT2 和二极管 VT3 导通，二极管 VT1 和二 极管 VT4 施以反压而截止。由于电路中二极管的作用，负载两端 的电压极性一定，达到整流的目的。 2. 二极管导通时管压降理想为零，电流波形与负载输出电流波形保 持一致；二极管截止时，二极管承受反压，电压波形与变压器输 出的负半周期的电压波形相一致，电流为零。 3. 由于电感和电容的作用，输出电压和电流不能突变。使输出电压 波形形成正弦脉动。
-500 -1000
500 0
-500 -1000
500 0
-500 -1000
500 0
-500 -1000
500 0
-500 -1000
500 0
-500 -1000
0
usw1
usw2
usw3 usw4 usw5
usw6
0.01
0.02
0.03
0.04
0.05
0.06
0.07
time
触发角：control angle=30°
（3） 仿真波形图：
触发角：control angle=0°
voltage
ub：负载电压输出波形
600
500
400
300
200
100
0
-100 time
ib:负载电流输出波形
600
matlabsimulink在电机中的仿真
模块化设计
集成优化工具
Simulink的模块化设计使得电机的各个部 分可以独立建模，然后通过模块的连接来 构建完整的系统模型，便于管理和修改。
Matlab提供了多种优化工具，可以对电机 控制系统进行优化设计，提高系统的性能 。
Matlab Simulink在电机仿真中的挑战
模型复杂度
电机的数学模型通常比较复杂，涉及大 量的非线性方程，这给模型的建立和仿
电机仿真的基本方法和流程
数学建模
根据电机的物理原理， 建立电机的数学模型， 包括电路方程、磁路 方程和运动方程等。
参数识别
根据实际电机的参数， 对数学模型进行参数 识别和调整，提高仿 真的准确性。
建立仿真模型
在Matlab Simulink 中建立电机的仿真模 型，包括电机本体和 控制系统的模型。
验证设计
通过仿真可以验证电机的设计是否满足要求， 提前发现并修正设计中的问题。
性能预测
仿真可以帮助预测电机的性能，包括转速、 转矩、效率等，为实际应用提供参考。
控制系统设计
通过仿真可以验证控制系统的设计是否正确， 提高控制系统的稳定性和精度。
降低成本
仿真可以减少试验次数，降低试验成本，缩 短研发周期。
04
案例分析
直流电机仿真案例
总结词
通过Simulink对直流电机进行仿真，可以模拟电机的启动、调速和制动等过程，为实际应用提供理论依据。
详细描述
在直流电机仿真案例中，我们使用Simulink的电机模块库来构建电机的数学模型。通过设置电机的参数，如电枢 电阻、电枢电感、励磁电阻和励磁电感等，可以模拟电机的动态行为。通过改变输入电压或电流，可以模拟电机 的启动、调速和制动等过程，并观察电机的响应特性。
(完整版)三相SPWM逆变器仿真
三相SPWM逆变器仿真一、原理分析1、基本原理按照输出交流电压半周期内的脉冲数，脉宽调制（PWM）可分为单脉冲调制和多脉冲调制；按照输出电压脉冲宽度变化规律，PWM可分为等脉宽调制和正弦脉宽调制（SPWM）。
等脉宽调制产生的电压波形中谐波含量仍然很高，为了使输出电压波形中基波含量增大，应选用正弦波作为调制信号u R。
这是因为等腰三角形的载波u T上、下宽度线性变化，任何一条光滑曲线与三角波相交时，都会得到一组脉冲宽度正比于该函数值的矩形脉冲。
而且在三角载波u T不变条件下，改变正弦调制波u R的周期就可以改变输出脉冲宽度变化的周期；改变正弦调制波u R的幅值，就可改变输出脉冲的宽度，进而改变u D中基波u D1的大小。
这就是正弦脉宽调制（sine pulse width modulated,SPWM）。
2、正弦脉宽调制方法（此处仅介绍了采样法）SPWM是以获得正弦电压输出为目标的一种脉宽调制方式。
这里就以应用最普遍的三相电压源型逆变电路来讨论SPWM具体实现方法。
下图就是三相电压源型PWM逆变器主电路结构图：图—1上图为一三相电压源型PWM逆变器，VT1~VT6为高频自关断器件，VD1~VD6为与之反并联的快速恢复二极管，为负载感性无功电流提供通路。
两个直流滤波电容C串联接地，中点O’可以认为与三相Y接负载中点O等电位。
逆变器输出A、B、C三相PWM电压波形取决于开关器件VT1~VT6上的驱动信号波行，即PWM的调制方式。
假设逆变电路采用双极性SPWM控制，三相公用一个三角形载波u T,三相正弦调制信号u RA、u RB、u RC互差120o,可用A相来说明功率开关器件的控制规律，正如下图中所示。
当u RA>u T时，在两电压的交点处，给A相上桥臂元件VT1导通信号、下桥臂元件VT4关断信号，则A相与电源中点O’间的电压u AO’=E/2。
当u RA<u T时，在两电压的交点处给VT4导通信号、VT1关断信号，则u AO’=-E/2。
三相电压型SPWM逆变器的仿真
(2)逆变电源输出的线电压Vab-inv;
(3)加在负载上的线电压Vab-bad
从波形图上可以看出，负载电压非常接近正弦波，这是由于LC滤波器大大减少了逆变电源输出电压的谐波。
为了对输出特性进行分析，在仿真结束后，利用快速傅里叶变换（FFT）对上述3个电压波形的谐波成分进行分析，它们各次谐波含量如图（6）所示。
Matlab软件具有强大的数值计算功能，本文利用Matlab软件中的Simulink和Power System Blochset建立位一个三相电压型SPWM逆变电源建立系统仿真模型，并对其输出特性进行仿真分析。
二、工作原理
三相电压型SPWM逆变电源系统的原理，如图（1）所示。
它的主要功能是将直流电压变换成交流电压，采用SPWM控制策略，调压控制器采用数字式PI控制，实时地调节逆变输出电压的幅值，以满足实际的要求。系统的主回路选择IGBT作为开关器件，为了减少输出电压的谐波，逆变电源输出接有串联谐振滤波电路。
参考文献：
（1）洪乃刚.电力电子、电机控制系统的建模和仿真【M】.北京：机械工业出版社
（2）王云亮，周渊深，舒志兵.电子技术【M】.北京：电子工业出版社
（3）钱平，孙国琴，胡春慧.交直流传动控制系统【M】.北京：高等教育出版社
（4）王兆安，黄俊.电力电子技术【M】.4版.北京：机械工业出版社
（5）李华德.交流调速控制系统【M】.北京：电子工业出版社
三、系统仿真模型的建立
利用Matlab软件中的Simulink和Power System Blochset构建三相SPWM逆变电源的电路模型，如图（2）所示。
这一系统是由AC-DC和DC-AC两部分组成，60HZ的交流电通过整流器送到逆变器，再由逆变器的输出经过LC滤波器供电给一个交流负载6路IGBT模块选用PSB库的子库Power Electronics中的UniversalB属性Power Electronics Device改为IGBT/D DDE即可。其他的参数可以根据自己的实际需要来设置。模型中关键点的部分就是电压调节系统，模型如图（3）所示。
三相电压型PWM整流器的仿真讲解
摘要为了解决电压型PWM整流器直接功率控制系统主电路参数设计问题,根据整流器在dq 两相同步旋转坐标系中的数学模型建立了其功率控制数学模型.基于功率控制数学模型,结合整流器直接功率控制系统的特点,推得交流侧电感是由功率、功率滞环比较器环宽及开关平均频率决定的;直流侧直流电压是由交流电压、电感及负载决定的;突加负载时直流侧电容是由直流电压波动、功率、电感及负载决定的.根据上述影响主电路参数的诸多因素,提出交流侧电感、直流侧电压及直流侧电容的设计方法.计算机仿真和实验证明了本文提出的设计方法是可行的.关键词PWM整流器; 直接功率控制; 直流电压; 交流侧电感; 直流电容目录1 电压型PWM整流器 (2)1.1电压型PWM整流器拓扑结构及数学模型 (3)1.2 电压型PWM整流器DPC系统结构及原理 (3)2 电压型PWM整流器DPC系统主电路参数设计 (5)2.1 交流侧电感的选择 (5)2.2 直流侧直流电压的选择 (6)2.3 直流侧电容的选择 (7)3 电压型PWM整流器DPC系统仿真与实验 (9)3.1 系统主电路参数设计 (9)3.2 系统仿真 (9)3.3 系统实验 (10)4 总结与体会 (12)参考文献 (13)1电压型PWM 整流器1.1电压型PWM 整流器拓扑结构及数学模型电压型PWM 整流器主电路拓扑结构如图1所示.图中a U ，b U ,c U 为三相对称电源相电压,,a b c i i i 为三相线电流;,,a b c S S S 为驱动整流器开关管(绝缘栅双极型晶体管IGBT)开关函数;jS 定义为单极性二值逻辑开关函数,jS =1(j=a,b,c)则上桥臂开关导通,下桥臂开关关断,jS =0下桥臂开关导通,上桥臂开关关断；dc U 为直流电压;R,L 为滤波电抗器的电阻和电感;C 为直流侧电容;RL 为负载;,ra rb rc U U U 为整流器的输入相电压;L i 为负载电流。
利用MATLAB对交流电机调速系统进行建模和仿真
２ ０ １ ４年 Ｏ ２月
机 械 工 程 与 自 动 化
ＭＥ ＣＨ ＡＮＩ ＣＡＬ ＥＮＧＩ ＮＥＥ ＲＩ ＮＧ ＆ ＡＵＴ（ ） Ｍ ＡＴＩ ＯＮ
Ｎｏ．１ Ｆｅ ｂ．
文章编号 ： １ ６ ７ ２ — ６ ４ １ ３ （ ２ ０ １ ４ ） ０ １ — ０ ０ １ ０ — ０ ２
异步 电机 的机 械特 性方程 式 为 ：
Ｔ 一 ３ ｐ 【 ， ２ ＾， Ｐ ／
叫 ［ （ Ｒ 十Ｒ ： ／ ｓ ） ＋（ ｃ Ｊ ； （ Ｌ ＋Ｉ ４ ） 。 ］‘
其中： Ｔ 为 电磁 转 矩 ； Ｐ 为 电机 极对 数 ； Ｕ 为 电机 定
利 用 ＭＡＴ Ｌ ＡＢ对 交流 电机 调 速 系统 进 行建 模 和 仿 真 米
王 涛 ，刘 洋 ，左 月 明。
（ １ ． 乌 兰察 布 职 业 学 院 机 电技 术 系． 内蒙 古 集 宁 ０ １ ２ ０ ０ ０ ；２ ． 山西 农 业 大 学 ）
２ 定子 调压调 速 系统仿 真模 型构建
子 相 电压 ； Ｒ 为定 子 每 相 电 阻 ； Ｒ： 为转 子 折 算 电阻 ； Ｓ
为转 差率 ； 为 电机 供 电 电源 角频 率 ； Ｌ 为定 子 每 相
漏感； Ｌ ： 为转子 每相 漏感 。
由此 ， 当转差 率 为 定值 时 ， 电磁 转矩 与 电 机
实系统 的 运 行 过 程 和 状 态 进 行 数 字 化 模 拟 的技 术 。
抗值 。当铁 芯饱 和 时 ， 交 流电抗 值较 小 ， 所 以电机 定 子 所得 的电压值 就高 ； 当铁 芯不饱 和 时 ， 交 流 电抗值 随 直 流励 磁 电流 的变化 而 改 变 ， 从 而 定 子 电压 也 随其 发 生 变化 ， 从 而达 到调 压调 速 的 目的 。 （ ３ ）晶闸管调 压 。这种 方法 是采 用 ３对 反并 联 的 晶闸管 或 ３ 个 双 向晶 闸管调 节 电机 定子 电压 。
双闭环三相异步电动机调压调速的系统设计与仿真课程设计模板
第1章绪论1.1 双闭环三相异步电动机调压调速系统旳原理和构成调压调速即通过调整通入异步电动机旳三相交流电压大小来调整转子转速旳措施。
理论根据来自异步电动机旳机械特性方程式：其中，p为电机旳极对数；w1为定子电源角速度；U1为定子电源相电压；R2’为折算到定子侧旳每相转子电阻；R1为每相定子电阻；L11为每相定子漏感；L12为折算到定子侧旳每相转子漏感；S为转差率。
图1-1 异步电动机在不一样电压旳机械特性由电机原理可知，当转差率s基本保持不变时，电动机旳电磁转矩与定子电压旳平方成正比。
因此，变化定子电压就可以得到不一样旳人为机械特性，从而到达调整电动机转速旳目旳1.2 双闭环三相异步电动机调压调速系统旳工作原理系统主电路采用3个双向晶闸管，具有体积小。
控制极接线简朴等长处。
A.B.C为交流输入端，A 3.B3.C3为输出端，接向异步电动机定子绕组。
为了保护晶闸管，在晶闸管两端接有阻容器吸取装置和压敏电阻。
控制电路速度给定指令电位器BP1所给出旳电压，经运算放大器N构成旳速度调整器送入移相触发电路。
同步，N还可以得到来自测速发电机旳速度负反馈信号或来自电动机端电压旳电压反馈信号，以构成闭环系统，提高调速系统旳性能。
移相触发电路双向晶闸管有4种触发方式。
本系统采用负脉冲触发，即不管电源电压在正半周期还是负半周期，触发电路都输出负得触发脉冲。
负脉冲触发所需要旳门极电压和电流较小，故轻易保证足够大旳触发功率，且触发电路简朴。
TS是同步变压器，为保证触发电路在电源正负半波时都能可靠触发，又有足够旳移相范围，TS采用DY11型接法。
移相触发电路采用锯齿波同步方式，可产生双脉冲并有强触发脉冲电源（+40V）经X31送到脉冲变压器旳一次侧第2章双闭环三相异步电动机调压调速系统旳设计方案2.1 主电路设计调压电路变化加在定子上旳电压是通过交流调压器实现旳。
目前广泛采用旳交流调压器由晶闸管等器件构成。
它是将三个双向晶闸管分别接到三相交流电源与三相定子绕组之间通过调整晶闸管导通角旳大小来调整加到定子绕组两端旳端电压。
- 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)。
三相交流调压电路仿真设计
一、实验目的
熟悉三相交流调压电路的特性。
二、实验设备
Simulink
三、实验设计
根据任一时刻导通晶闸管个数及半个周波内电流是否连续，可将0°-150°的移相范围分为如下三段:
(1)0°≤ a < 60°：电路处于三管导通与两管导通交替，每管导通180°－a 。
但
a =0°时是一种特殊情况，一直是三管导通。
(2)60°≤ a < 90°：任一时刻都是两管导通，每管的导通角都是120°。
(3)90°≤ a < 150°：电路处于两管导通与无晶闸管导通交替状态，每个晶闸管导通角为300°－2a。
而且这个导通角被分割为不连续的两部分，在半周波内形成两个断续的波头，各占150°－a。
四、实验内容
1．实验原理图(MATLAB)
2.实验结果仿真图
利用晶闸管设计三相交流调压电路，这种电路性能优越，很好的实现一种交流电到交流电的变换。
随着控制角α的不同，结果也不同。
由于电感有储能作用，电阻负载和阻感负载相比较，结果不同，且电感大时，谐波电流的含量要小一些。
因此，三相交流调压电路是通过控制一个周期内的导通角来实现调压功能的，它与交流调功电路不同，调功电路是通过改变通态周期数和断态周期数的比，可以方便的调节输出功率的平均值。
五、实验心得
本次实验是通过matlab对三相交流调压电路的仿真，本此实验与前面基本一样，都是通过基本的画图与器件的参数调节已达到预期的结果；通过本次试验我熟悉了三相交流调压电路的特性。