MATLAB在电路中的应用
院系：电子与信息科学工程学院
专业：电子信息科学与技术
班级:电技11-1班
姓名：陈曦
学好：2011021714
MATLAB在电路中的应用
0 引言
MATLAB是“矩阵实验室”（MATrix LABoratoy）的缩写，它是以矩阵运算为基础的交互式程序语言，能够满足科学、工程计算和绘图的需求。与其它计算机语言相比，其特点是简洁和智能化，适应科技专业人员的思维方式和书写习惯，使得编程和调试效率大大提高。它用解释方式工作，键入持续后立即得出结果，人机交互性能好，易于调试并被科技人员所乐于接受。特别是它可适应多种平台，并且随着计算机硬软件的更新及时升级，因此MATLAB语言在国外的大学工学院中，特别是频繁进行数值计算的电子信息类学科中，已经成为每个学生都掌握的工具了。它大大提高了课程教学、解题作业、分析研究的效率。
MATLAB特点：
一、 起点高
1、 每个变量代表一个矩阵，它可以有n×m个元素。
2、 每个元素都看作复数，比其它语言优越。
3、 所有的运算都对矩阵和复数有效。
二、 人机界面适合科技人员
1、语言规则与笔算式相似：MATLAB的程序与科技人员的书写习惯相近，因此易写易读，易于在科技人员之间交流。
2、矩阵行数、列数无需定义：若要输入一个矩阵，在其它语言编程时必须先定义相应的阶数，而用MATLAB语言则不必有阶数的定义语句，输入数据的行列数就决定了它的阶数。
3、键入算式立即得结果，无需编译：MATLAB是以解释方式工作的，即它对每条语句解释后立即执行。若有错误也立即作出反应，便于编程者马上改正。这都大大减轻了编程和调试的工作量。
三、 强大而简易的作图功能
1、能根据输入数据自动确定坐标绘图。
2、能在多种坐标系下绘图。
3、能绘制三维坐标系中的曲线和曲面。
4、可以设置不同颜色、线形、观看视角等。
如果数据齐全，通常只需一条命令即可出图。
四、 智能化程度高
1、绘图时自动选择最佳坐标以及按输入输出变量元数自动选择算法等。
2、做数值积分时自动按精度选择步长。
3、自动检测和显示程序出错的能力强，易于调试。
五、 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，代数和超越函数的求解，数据处理和傅立叶变换，数值积分等，可以满足大学理工科本科的计算需要。
扩展部分称为工具箱。它实际上是用MATLAB的基本语句编成的各种子程序集，用于解决某一方面的专业问题，或实现某一类的新算法。现在已经有通信系统、控制系统、信号处理、图像处理、系统辨识、模糊集合、神经元网络、小波分析、系统仿真工具箱SIMULINK等20余个工具箱，并且还继续发展中。
其中SIMULINK使得MATLAB的功能得到了进一步的扩展。SIMULINK由模块库、模型构造及指令分析和演示程序组成，是一个模块化、模型化的系统动态仿真环境。用户应用SIMULINK对系统进行建模、仿真和分析时如同堆积木一样简单方便，只需要在模型窗口中单击或拖动鼠标即可。SIMULINK不能脱离MATLAB而独立运行，但是它借助MATLAB在科学计算上得天独厚的优势以及可视化的仿真模型窗口，拟补了传统软件工具的不足。同时SIMULINK也是众多仿真软件中功能最强大、最优秀的一种软件工具。它使得动态系统仿真的实现相当方便，对系统的非线性因素和随机因素的研究也十分便捷直观。通过SIMULINK 还可以对电气、机械、通信等的连续、离散或混合系统进行深入的系统建模、仿真与分析研究。因此，它成为当今科学计算和系统仿真领域里的首选软件工具。
由于这些特点，它有利于分析计算电路的各种问题，主要包括：直流电阻电路分析；正弦稳态分析；动态电路分析和二端口网络等。分析电路主要是求解电路各支路的电压、电流等，具体步骤是先建立适当的数学模型，然后通过MATLAB软件编程求解，并且编程相比其他高级语言更简便；电路越复杂，效率越高。
1 基于MATLAB的电路分析
1.1 直流电阻电路及正弦稳态分析
具体分析按以下几个步骤来实现：
（1）建立数学模型。根据所给电路建立适当的数学模型，对直流电阻电路和正弦稳态交流电路，可以用同一数学模型，因为MATLAB的基本元素是复数，其数学模型实际上就是电路教材中网孔电流方程和节点电压方程的矩阵形式。例如：三变量的网孔电流方程为：
Z11I1+Z12I2+Z13I3=US11
Z21I1+Z22I2+Z23I3=US22
Z31I3+Z32I2+Z33I3=US33
因为MATLAB中的变量是复数，所以以上的电流和电压变量上方没有加点。限于篇幅，Z，Us的具体意义在此不详述。
其矩阵形式为： Z×I=Us
（2）编程。由MATLAB的语句构成的程序文件叫M文件，它是以“.M”作为文件扩展名的文本文件，可以直接阅读并可由任何文本编辑器建立。调用M文件，输入电路元件参数并运行程序后即可得到结果。
实际上该程序的编写相当简单，只要有电路和程序设计的基础知识即可，且程序不长。为了简化编程，亦可直接利用MATLAB的交互命令，输入电路元件参数后也可得到结果。
（3）例题分析。
例题1：如图1所示，已知R1=R2=R3=4Ω，R4=2
Ω，IS =2A，α=0.5，β=4，求I1和I2。
图1
解：①建模。按图1，建立节点电压方程：
(1/R1+1/R2)Un1 + (-1/R2)Un2 = IS+αI2
(-1/R2) Un1 + (1/R1+1/R2+1/R3) Un2 = -αI2+βI1/R3
I1 = (Un1 － Un2 )/ R2
I2 =Un2/R4
②编程。利用MATLAB编写的程序如下：
clear，format compact
%输入元件参数值
R1=4；R2=4；R3=4；R4=2；
Is=2；α=0.5；β=4；
%按Z×X=Y列写电路的矩阵方程，其中：
X= [U1；U2； I1； I2]
z11=1/R1+1/R2；z12= -1/R2；z13= 0；z14= -α；
z21= -1/R2；z22= 1/R2+1/R3+1/R4；z23= -β/R3；
z24=α；
z31= 1/R2；z32= -1/R2；z33= -1；z34= 0；
z41= 0；z42= 1/R4；z43= 0；z44= -1；
%以上设置系数矩阵X的元素
Z= [z11, z12, z13, z14；z21, z22, z23, z24；z31, z32, z33, z34；
z41, z42, z43, z44]；
Y= [Is；0；0；0];
X=Z \Y ； %求解结果
I1=X (3)， I2= X (4)；
I1 , I2 %输出结果
运行程序得：I1= 1，I2=1 即正确答案为：
I1= 1A, I2=1A
例题2：图2电路中L1=3.6H， L2=0.06H，M=0.465H，R1=20Ω，R2=0.08Ω，RL= 42Ω，Us=115COS(314t)V，求电流I1, I2。
图2
解：①建模。如图2，建立网孔电流方程：
(R1+jwL1)I1 + jwMI2 = US
jwMI1 + (R2+jwL2+RL)I2= 0
②利用MATLAB编程：
clear，format compact
% 输入元件参数值
R1=20；R2=0.08；RL=42；L1=3.6 ；L2=0.06；
M =0. 4650；w=10 *pi；Us=115；
% 按Z*X=Y 列写电路的矩阵方程，其中
X=[I1; I2]
z11=R1+j *w*L1；z12=j*w*M；
z21=j*w*M； z22=R2+j*w*L2+RL；
%以上设置系数矩阵X的元素
Z=[z11 , z12 ; z21 , z22]；Y=[Us ; 0];
X=Z \Y ; %求解结果
I1=X(1)；I2=X(2)；
I1，I2 ，%输出结果
r1=abs (I1)， angle1=[angle (I1 ) * 180]/pi,
r2=abs (I2)， angle2=[angle (I2 ) * 180]/pi
运行程序得：I1 =0.0470 - 0.1000 ,
I2 = -0.3501 - 0.0063I；
r1 = 0.1105，angle1 = -64.8385；
r2 = 0.3502，angle2 = -178.9683
上式中r1, r2分别代表电流I1，I2的模，angle1,
angle2分别代表电流I1，I2的辐角。
1.2 动态电路分析
描述动态电路是用微分方程，一阶动态电路是一阶微分方程来描述的，可以直接求解微分方程，但也可以应用三要素法求解。当应用三要素法求解时，电路
的全响应=零输入响应+零状态响应，或者电路的全响应=稳态响应+暂态响应，用公式表示为f ( t)= [f (∞)－f (0+)]exp（-t /τ）+ f (∞)，该式作为其数学模型。二阶动态电路用二阶微分方程来描述，要应用拉氏变换来建立S域的数学模型，限于篇幅仅以一阶电路为例运用MATLAB进行分行计算。
例：如图3所示电路，已知R=２Ω，C=0.5F，电容初始电压Uc (0+)=４V，激励为正弦电压US (t)=8cos4t，当t=0时，开关Ｓ闭合，求电容电压的全部响应，并绘出波形图。
图3
解：①建模。当t≥0时，表征电容电压的微分方程为：
dUc /dt+Uc /RC=US /RC
若用三要素法求解，其解为：
Uc(t)=Uc(∞) +[Uc(0+)－Uc(∞)] exp(- t/τ)式中，Uc(0)为电容的初始电压，Uc(∞)为电容的稳态值，τ为时间常数。但由于激励为正弦电压，上述公式适当修改为：
Uc(t)=Ucp(t) + [Uc(0+)- Ucp(0+)] exp(-t /τ)式中，Ucp(t)为电容的稳态值, 它应是和电源同频率的正弦电压，只是其幅值和相位不同，记为Ucp(t)=Ucpm * cos(ωt +θ), U cp(0+)为 0+时刻的Ucp(t)值，即Ucp(0+)=Ucpm * cos(θ)。
②编程。
clear all
R=2; C= 0.5;T =R * C; Uc0=4；%输入元件参数
Usm=8; w=4; Zc=1/(j * w * C)；
t=0:0.1:10；
Us=Usm * cos(w * t)；%输入激励信号
Ucp=Us * Zc/(R+Zc)；%计算稳态分量
Ucp0=Ucp(1)；%计算稳态分量的初始值
Uct=[Uc0-Ucp0 ]* exp(-t/T)；%计算暂态分量
Uc=Uct+Ucp；%计算电路的全响应
plot (t ,Uc,'-g',t,Uct,'+r',t,Ucp,'* b' )，grid% 绘制
稳态分量，暂态分量，全响应的波形图(如图4)
legend('Uc','Uct','Ucp')%波形注释
运行程序，得到仿真结果：
Uc：电路的全响应
Uct：电路的暂态分量
Ucp：电路的稳态分量
2 小结
电路分析的基本方法是建立数学模型（一般是方程或者已知电路方程组），并求解方程组，得到各支路电压和电流。当电路规模较大时，求解很复杂，借助计算机可以大大简化计算量，以前有FORTRAN和BASIC语言编写的程序，但一般程序较大，较复杂，而利用MATLAB则要简单得多，而且还可以进行仿真，除编写专用程序外，可以建立通用的电路分析程序。以上三个题例，均是采用编程的方式，其实也可以用MATLAB的命令方式求解，这样更简单。
参考文献：
[1] 邱关源．电路（第四版）［M］．北京：高等教育出版社，1999．
[2] 周金萍等．MATLAB6实践与提高［M］．北京：中国电力出版社，2001．
[3] 陈怀琛等．MATLAB及在电子信息课程中的应用[M]．北京：电子工业出版社，2002．
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)
西南科技大学 专业综合设计报告 课程名称：电子专业综合设计 设计名称：基于Matlab 的单边带调幅电路仿真 姓名： 学号: 班级：电子0902 指导教师：郭峰 起止日期：2012.11.1-2012.12.30 西南科技大学信息工程学院制
专业综合设计任务书学生班级：电子0902 学生姓名：邓彪学号：20095885 设计名称：基于Matlab 的单边带调幅电路仿真 起止日期：2012.11.1-2012.12.30指导教师：郭峰 专业综合设计学生日志
专业综合设计考勤表 专业综合设计评语表
基于Matlab的单边带调幅电路仿真 一、设计目的和意义 1．加深理解模拟线性单边幅度调制（SSB）的原理。 2．熟悉MATLAB相关函数的运用。 3．掌握参数设置方法和性能分析方法。 4．掌握产生单边调幅信号的方法和解调的原理。 5．通过利用MATLAB实现单边调幅信号的调制和解调了解相干解调的重要性。 二、设计原理 1．SSB调制原理 信号的调制主要是在时域上乘上一个频率较高的载波信号,实现频率的搬移,使有用信号容易被传播。单边带调幅信号可以通过双边带调幅后经过滤波器实现。 单边带调幅方式是指仅发送调幅信号上、下边带中的一个信号。 双边带信号两个边带中的任意一个都包含了调制信号频谱的所有频谱成分，因此仅传输其中一个边带即可。这样既节省发送功率，还可节省一半传输频带，这种方式称为单边带调制。 产生单边带调幅信号的方法有：滤波法、相移法。 2. 滤波法 滤波法产生SSB信号的模型如下图所示 图2.1 滤波法调制图 LPF、HPF需要理想的形式 ,但是实际上是做不到的 ,过渡带不可能是0。 因此需要采用多级调制[6]。
信息科学 基于Matlab/Sim ulink的电工学电路仿真 朱霞清 （山东英才学院机械制造及其自动化工程学院，山东济南250104） 引言 目前,《电工学》课程所涉及的理论和技术应用十分广泛,发展迅速,并且日益渗透到其他学科领域,在我国社会主义现代化建设中具有重要的作用。《电工学》课程是高等学校工程类专业的一门技术基础课程,是我校面向机械制造、电气自动化、计算机信息技术、建筑工程等工科类专业开设的一门技术基础课程。这门课程知识覆盖面广,理论严密,逻辑性强,且有广阔的工程背景,其教学内容中有许多教学难点过于抽象,用传统的教学模式教师无法讲解清楚,学生也难以理解和接受。因此在电工学的教学过程中可以借助其他方式来加强教学效果。Matlab由于其本身具有的特点成为电类课程教学中的一个重要的工具。 1MA IAB简介 M ATLAB是Matrix Laboratory的缩写,其核心是一个基于矩阵运算的快速解释程序,它以交互式接受用户输入的各项指令,输出计算结果,它提供了一个开放式的集成环境,用户可以运行系统提供的大量的命令,包括数值计算和图形绘制等。Simulink是基于M ATLAB语言环境下的一个集成软件包,具有框图界面和交互仿真功能的动态系统建模、仿真和综合分析等功能。Simulink处理的系统包括:线性、非线性系统,离散、连续及混合系统,单任务、多任务离散事件系统,用户只需在Simulink提供的图形用户界面GUI上,对所需要的系统模块进行鼠标的简单拖拉操作,就可构造出复杂的仿真和分析模型。 M ATLAB提供很多工具箱,以MATLAB6.5为例,在电工学CAI中,分析和计算所要用到的Simulink工具库模块库集主要有: (1)Simulink库集;(2)PowerSystems库集(PSB);(3)Extra Simulink库集。 2电工学电路的仿真 2.1直流电路求解 利用Matlab分析电路时,应该首先对电路进行分析,列出电流方程和电压方程,然后将方程用矩阵形式表示,最后用Matlab求解矩阵的方法得到所求电流和电压。 如图所示,已知,,, ,,采用支路电流法列写支路电流方程和回路电压方程。 列出方程为: 上面这个三元一次方程组可以改写为下 面矩阵的形式 定义上面这个方程最左边这个矩阵为系 数矩阵A,第二个矩阵为电流矩阵I,右边这个矩 阵为U,因此可得到A.I=U,所以电流矩阵 I=A-1U。可在matlab窗口键入如下指令: < 一、实验过程记录 1.画出实验接线图 图1 实验接线图 图2 光伏电池板图3 实验接线实物图 2.实验过程记录与分析 （1）给出实验的详细步骤 ○1实验前根据指导书要求完成预习报告 ○2按预习报告设计的实习步骤，利用MATLAB建立光伏数学模型，如下图4所示。 图4 光伏电池模型其中PV Array模块里子模块如下图5所示。 图5 PV Array模型其中Iph，Uoc，Io，Vt子模块如下图6-9所示。 图6Iph子模块 图7Uoc子模块 图8 Io子模块 图9Vt子模块 ○3在光伏电池建模的基础上，输入实际光伏电池参数值，研究不同光照强度下、不同温度下光伏电池的I-V、P-V特性曲线，并得出结论。 ○4设计光伏电池测试平台，在不同光照、温度情况下测试光伏电池输出电压、输出电流值，对实测数据进行处理并加以分析，记录实际光伏电池的I-V、P-V特性曲线，与仿真结果进行对比，得出有意义的结论。 ○5确定电力变换电路拓扑结构，设计电路中的相关参数值，通过MATLAB搭建电路并仿真分析，搭建电路如图10所示。 图10离网型光伏发电系统 ○6确定系统MPPT控制策略，建立MPPT模块仿真模型，并仿真分析。 系统联调，调节离网型光伏发电系统的电路和控制参数值，仿真并分析最大功率跟踪控制效果。 （2）记录实验数据 表1当T=290K时S=1305W/时的测试数据 表2当T=287K时S=1305W/时的测试数据 表3当T=287K时S=1278W/时的测试数据 二、实验结果处理与分析 1.实验数据的整理和选择 使用MATLAB软件其中的simulink工具进行模型的搭建。再对其进行仿真，得到仿真曲线。使用Excel表格输入实验所测得U、I、P，在对其自动生成I-V，P-V曲线。 2.绘制不同光照强度下、不同温度下光伏电池的I-V、P-V特性曲线； 图11 I-V曲线图12 P-V曲线 当T=290K时S=1305W/时的测拟合曲线 图13 I-V曲线图14 P-V曲线 当T=287K时S=1305W/时的拟合曲线 电力电子技术课程设计 系别：自动化系 专业：自动化 班级：1120393 小组成员：费学智（25）薛阳（43） 指导老师：周敏 日期：2013年12月13日 目录 1.简要背景概述 (3) 2.工作原理介绍 (3) 3.主电路设计 (4) 4. simulink仿真系统设计 (5) 5.仿真结果分析 (7) 6.总结（收获与体会） (17) 7参考文献 (17) 一简要背景概述 随着社会生产和科学技术的发展，整流电路在自动控制系统、测量系统和发电机励磁系统等领域的应用日益广泛。常用的三相整流电路有三相桥式不可控整流电路、三相桥式半控整流电路和三相桥式全控整流电路。三相全控整流电路的整流负载容量较大,输出直流电压脉动较小,是目前应用最为广泛的整流电路。它是由半波整流电路发展而来的。由一组共阴极的三相半波可控整流电路和一组共阳极接法的晶闸管串联而成。六个晶闸管分别由按一定规律的脉冲触发导通，来实现对三相交流电的整流，当改变晶闸管的触发角时，相应的输出电压平均值也会改变，从而得到不同的输出。由于整流电路涉及到交流信号、直流信号以及触发信号，同时包含晶闸管、电容、电感、电阻等多种元件，采用常规电路分析方法显得相当繁琐，高压情况下实验也难顺利进行。Matlab提供的可视化仿真工具Simulink可直接建立电路仿真模型，随意改变仿真参数，并且立即可得到任意的仿真结果，直观性强，进一步省去了编程的步骤。本文利用Simulink对三相桥式全控整流电路进行建模，对不同控制角、桥故障情况下进行了仿真分析，既进一步加深了三相桥式全控整流电路的理论，同时也为现代电力电子实验教学奠定良好的实验基础。 三相桥式全控整流电路以及三相桥式全控逆变电路在现代电力电子技术中具有很重要的作用和很广泛的应用。这里结合全控整流电路以及全控逆变电路理论基础，采用Matlab 的仿真工具Simulink对三相桥式全控整流电路和三相桥式全控逆变电路进行仿真，对输出参数进行仿真及验证，进一步了解三相桥式全控整流电路和三相桥式全控逆变电路的工作原理。 二工作原理介绍 一般变压器一次侧接成三角型，二次侧接成星型，晶闸管分共阴极和共阳极。一般1、3、5为共阴极，2、4、6为共阳极。 （1）2管同时通形成供电回路，其中共阴极组和共阳极组各1，且不能为同1相器件。 （2）对触发脉冲的要求： 1)按VT1-VT2-VT3-VT4-VT5-VT6的顺序，相位依次差60?。 2)共阴极组VT1、VT3、VT5的脉冲依次差120?，共阳极组VT4、VT6 、 VT2也依次差120?。 3)同一相的上下两个桥臂，即VT1与VT4，VT3与VT6，VT5与VT2，脉冲相差180?。 （3）Ud一周期脉动6次，每次脉动的波形都一样，故该电路为6脉波整流电路。（4）需保证同时导通的2个晶闸管均有脉冲，可采用两种方法：一种是宽脉冲触发一种是双脉冲触发（常用） （5）晶闸管承受的电压波形与三相半波时相同，晶闸管承受最大正、反向电压的关系也相同。 南湖学院 电力电子技术 题目：基于Matlab/Simulink的三相桥式全控整流电路的建模与仿真 系部：南湖学院机电系专业：机械设计制造及其自动化 班级：N机自四班07-4F 姓名： 学号： 序号：29 日25 月6年2010． 基于Matlab/Simulink的三相桥式 全控整流电路的建模与仿真 摘要本文在对三相桥式全控整流电路理论分析的基础上，建立了基于Simulink的三相桥式全控整流电路的仿真模型，并对其带电阻负载时的工作情况进行了仿真分析与研究。通过仿真分析也验证了本文所建模型的正确性。 关键词Simulink建模仿真三相桥式全控整流 对于三相对称电源系统而言，单相可控整流电路为不对称负载，可影响电源三相负载的平衡性和系统的对称性。故在负载容量较大的场合，通常采用三相或多相整流电路。三相或多相电源可控整流电路是三相电源系统的对称负载，输出整流电压的脉动小、控制响应快，因此被广泛应用于众多工业场合。 本文在Simulink仿真环境下，运用PowerSystemBlockset的各种元件模型建立三相桥式全控整流电路的仿真模型，并对其进行仿真研究。 三相桥式全控整流电路的工作原理 1.三相桥式全控整流原理电路结构如图1所示。 三相桥式全控整流电路是应用最广泛的整流电路，完整的三相桥式整流电路由整流变压器、6个桥式连接的晶闸管、负载、触发器和同步环节组成（见图1-1）。6个晶闸管以次相隔60度触发，将电源交流电整流为直流电。三相桥式整流电路必须采用双脉冲触发或宽脉冲触发方式，以保证在每一瞬时都有两个晶闸管同时导通（上桥臂和下桥臂各一个）。整流变压器采用三角形/星形联结是为了减少3的整倍次谐波电流对电源的影响。 元件的有序控制，即共阴极组中与a、b、c三相电源相接的三个晶闸管分别为VT1、VT3、VT5，共阳极组中与a、b、c三相电源相接的三个晶闸管分别为VT、VT。它们可构成电源系统对负 载供电的6条整流回路，各整流回路的交流电源电压为两元件所在的相间的线电压。 DC-DC电路matlab设计与仿真 ————————————————————————————————作者：————————————————————————————————日期： MATLAB语言、控制系统分析与设计 大作业 题目：DC/AC/DC开关电源仿真 专业：电气工程及其自动化 班级：电气1009班 设计者：吴嵩 学号： u201012042 评分： 华中科技大学电气与电子工程学院 2013 年11月 评分栏 项目应包括的主要内容或考核要点满 分 自评评分 设计报告基本要求方案论证 性能指标分析；控制方法及实 现方案10设计过程控制器设计与参数计算30结果分析 对设计结果的分析与核算，分 析原因和改进20格式规范 重点考查完整性，图表，公式 的规范性10 发挥部分完成第（1）项 提出改进的性能指标，完成分 析，设计并对结果予以验证 10 完成第（2）项 考虑参数变化，干扰影响等其 他因素，完成分析，设计并对 结果予以验证 10 完成第（3）项 提出其他更完善的性能指标， 完成分析，设计并对结果予以 验证 10 报告得分以上报告得分占考核成绩的90% 是否申请答辩：是（） 否（） 100 答辩得分答辩以报告的特色和难度系数，掌握程度予以评 价 特色： 难度： 熟练： 10 总分报告得分+答辩得分 一、简介 直流_直流变换器也称直流斩波器或DC_DC变换器。DC_DC电路是将某直流电源转换成不同电压值的电路。DC/AC/DC电路则是通过将直流转 化成交流，再转换成直流的技术，完成直流直流的变换，以达到某些电 路要求。我将使用matlab仿真此电路，对电路性质进行研究，了解此电 路的特性。 二、DC/AC/DC开关电源原理及设计 2.1原理 DC/AC/DC开关电源电路是由VT1~VT4组成单相桥式逆变器将直流电转换成几千赫兹~几十千赫兹的高频率交流电，再经高频变压器T的变压和隔离，由二极管VD1，VD2组成的单相全波整流电路将高频电流转换成直流电，并由电感L和电容C滤波后得到稳定的直流电输出。VT1~VT4组成的逆变器采取PWM 控制开关电源仿真模型如下图1，模型中VT1~VT4组成的逆变器使用Universal Bridge模块。由于在SIMULINK模型库中没有该电源相应的驱动模块，因此在模型中使用两个PWM generater模块来产生驱动脉冲，并通过常数模块的设定值来控制脉冲宽度，设定值在0~1之间调节。在第二个PWM generater模块前加放大器gain，并设置放大倍数-1，起信号倒相作用。PWM generater模块参数设置如图2所示。逆变器和变压器参数设置如图3所示。 M A T L A B仿真三相桥式整流电路(详细完美) 目录 摘要........................................................................................ - 3 - Abstract .................................................................................. - 4 - 第一章引言 ........................................................................... - 5 - 1.1 设计背景........................................................................ - 5 - 1.2 设计任务........................................................................ - 5 - 第二章方案选择论证 .......................................................... - 8 - 2.1方案分析........................................................................ - 8 - 2.2方案选择........................................................................ - 8 - 第三章电路设计 ................................................................ - 9 - 3.1 主电路原理分析 ............................................................ - 9 - 第四章仿真分析 ............................................................... - 11 - 4.1 建立仿真模型 ............................................................... - 11 - 4.2仿真参数的设置........................................................... - 13 - 4.3 仿真结果及波形分析................................................... - 14 - 第五章设计总结 ................................................................ - 30 - 致谢.................................................................................... - 32 - 参考文献............................................................................... - 33 -光伏发电的MATLAB仿真教程文件
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