实验六 基于Simulink 的简单电力系统仿真 实验目的
1) 熟悉Simulink 的工作环境；
2) 掌握Simulink 电力系统工具箱的使用；
3） 掌握在Simulink 的工作环境中建立简单电力系统的仿真模型
实验内容
输电线路电路参数建模时采用电力系统分析中常用的π型等值电路，搭建如图１所示的一个简单交流单相电力系统，在仿真进行中，负载通过断路器切除并再次投入。π型等值电路具体元件参数如下：Ω=2.5R ，H L 138.0=，F C C μ967.021==。
图1 简单电力系统仿真示意图
1) 在Simulink 中建立简单交流单相电力系统模型，并进行仿真，观测负载电流和输电线路末端电压；
2) 结合理论知识分析上述观测信号变化的原因；
3) 比较不同功率因数，如cos φ=1、cos φ=(感性)、cos φ=(容性)负载条件下的仿真结果 实验原理与方法
1、系统的仿真电路图
实验步骤
根据所得建立模型，给定参数，得到仿真结果
cos φ=1
cos φ=(感性)
cos φ=(容性)
实验结果与分析
cos φ=1
cos φ=(感性)
cos φ=(容性)
仿真结果分析
（1）在纯阻性负载电路中，电压相位与电流相位相同；与感性负载相比，断路器重新闭合后电流没有额外的直流分量。
（2）在感性负载中，电压相位超前电流相位；断路器重新闭合时，交变的电流瞬间增加了一个直流分量，随后逐渐减小。
（3）在容性负载中，电压相位滞后于电流相位；断路器重新闭合时，电流瞬间突变至极大；与感性负载和纯阻性负载相比，断路器断开时的末端电压由于有电容放电作用，电压波形畸变很小。
（4）当断路器断开时，线路断路，电流突变为0，但电压行波仍在进行，因此在末端能够测量到连续的电压波形，但断路器断开对电压波形造成了影响，产生了畸变。这是由于能量是通过电磁场传递的，线路断开时电压继续向前传递。
总括：L 和C 对输出波形振荡的频率和幅度影响程度不同，当变化相同幅度时，电容对振荡频率和幅度的影响要比电感的大。
感想：Matlab 中Simulik 通过拖拉建模方式对电路进行仿真，具有快捷、
方便、灵活的特点。Simulink的仿真电路简洁、参数调整方便。仿真结果直观。
通过本次实验，我认识到了建模与仿真的一般性方法，收获甚多，也更进一步了解了Matlab,Matlab不仅仅在平时的编程方面功能强大，在仿真方面也熠熠生辉。
“电力电子”仿真实验指导书 MATLAB仿真实验主要是在simulink环境下的进行的。Simulink是运行在MATLAB环境下，用于建模、仿真和分析动态系统的软件包。它支持连续、离散及两者混合的线性和非线性系统。由于它具有直观、方便、灵活的特点，已经在学术界、工业界的建模及动态系统仿真领域中得到广泛的应用。 Simulink提供的图形用户界面可使用鼠标的拖放操作来创建模型。Simulink本身包含sources、sinks、Discrete、math、Nonlinear和continuous 等模块库。实验主要使用Sinks、Sources、Signals & System和Power System Blockset这四个模块库中的一些模块搭建电力电子课程中的典型电路进行仿真。在搭建成功的电路中使用scope显示模块显示仿真的波形、验证电路原理分析结果。这些典型电路包括： 1)单相半波可控整流电路（阻性负载和阻感负载） 2)单相全控桥式整流电路（阻性负载和阻感负载） 3)三相全控桥式整流电路（双窄脉冲阻性负载和双窄脉冲阻感负载） 4)降压斩波电路、升压斩波电路 5)三相半波逆变电路、三相全波逆变电路。 一、matlab、simulink基本操作 多数学生在做这个实验是时候可能是第一次使用matlab中的simulink来仿真，因此下面首先介绍一下实验中要掌握得的一些基本操作（编写试验指导书时所使用的matlab6.1版本）。若实验过程中使用matlab的版本不同这些基本操作可能会略有不同。 图0-1 matlab启动界面
matlab的启动界面如图0-1所示，点击matlab左上方快捷键就可以进入simulink程序界面（在界面右侧的Command Window中输入simulink命令回车或者在Launch Pad窗口中点击simulink子菜单中Library Browser都可以进入simulink程序界面）如图0-2所示。 + 图0-2 simulink程序界面 1.新建空白的模块编辑窗口 在simulink程序界面中点击File>New>Model(快捷键Ctrl+n),就可以新建一个空白的模型编辑窗口，然后从模块库窗口中选择合适的元件。在模块编辑窗口中绘制出要仿真的系统的整个模型（只需将所选模块库中的模块拖入模块编辑窗口即可进行电路搭建）。整个电路搭建完毕,各参数设定后，点击Start Simulation就可进行运行仿真电路。通过示波器显示实验波形。 2.对模块的基本操作 （1）调整模块大小 若要调整模块编辑窗口中模块的大小，先选中模块，模块四角出现了小方块。单击一个角上的小方块，并按住鼠标，拖拽鼠标。此时的鼠标指针改变了形状，并出现了虚线方框以显示调整后的大小。放开鼠标键，则模块的图标将按照虚线框的大小显示。
《电气专业核心课综合课程设计》 题目：基于MATLAB的电力电子技术 仿真分析 学校： 院（系）： 专业班级： 学生姓名： 学号： 指导教师： 目录
1.整流电路仿真………………………………………………………………………………页码 1.1单相半波可控整流系统………………………………………………………………页码 1.1.1晶闸管的仿真…………………………………………………………………页码 1.1.2单相半波可控整流电路的仿真………………………………………………页码 1.2晶闸管三相桥式整流系统的仿真…………………………………………………页码 1.3相位控制的晶闸管单相交流调压器带系统的仿真………………………………页码 2.斩波电路仿真………………………………………………………………………………页码 2.1降压斩波电路（Buck变换器）………………………………………………………页码 2.1.1可关断晶闸管（GTO）的仿真…………………………………………………页码 2.1.2 Buck变换器的仿真………………………………………………………页码 2.2升压斩波电路（Boost变换器）………………………………………………………页 码 2.2.1绝缘栅双极型晶体管（IGBT）的仿真…………………………………………页码 2.2.2 Boost变换器的仿真……………………………………………………………页码4.逆变电路仿真………………………………………………………………………………页码 4.1晶闸管三相半波有源逆变器的仿真………………………………………………页码 5.课程设计总结………………………………………………………………………………页码参考文献……………………………………………………………………………………页码 电气专业核心课综合课程设计任务书
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
1
1．1 MATLAB 介绍
1
1．2 MATLAB 的安装与启动
2
1．3 MATLAB 环境
3
第二章 MATLAB/Simulink/Power System 工具箱简介 7
2．1 Simulink 工具箱简介 7
2．2 Power System 工具箱简介 10
2．3
Simulink/Power System 的模型窗口 13
2．4
Simulink/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
本文前言 MA TLAB的简介 MATLAB是一种适用于工程应用的各领域分析设计与复杂计算的科学计算软件，由美国Mathworks公司于1984年正式推出，1988年退出3.X（DOS）版本，19992年推出4.X（Windows）版本；19997年腿5.1（Windows）版本，2000年下半年，Mathworks公司推出了他们的最新产品MATLAB6.0（R12）试用版，并于2001年初推出了正式版。随着版本的升级，内容不断扩充，功能更加强大。近几年来，Mathworks公司将推出MATLAB语言运用于系统仿真和实时运行等方面，取得了很多成绩，更扩大了它的应用前景。MATLAB已成为美国和其他发达国家大学教学和科学研究中最常见而且必不可少的工具。 MATLAB是“矩阵实验室”（Matrix Laboratory）的缩写，它是一种以矩阵运算为基础的交互式程序语言，着重针对科学计算、工程计算和绘图的需要。在MATLAB中，每个变量代表一个矩阵，可以有n*m个元素，每个元素都被看做复数摸索有的运算都对矩阵和复数有效，输入算式立即可得结果，无需编译。MATLAB强大而简易的做图功能，能根据输入数据自动确定坐标绘图，能自定义多种坐标系（极坐标系、对数坐标系等），讷讷感绘制三维坐标中的曲线和曲面，可设置不同的颜色、线形、视角等。如果数据齐全，MATLAB通常只需要一条命令即可做图，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、代数和超越方程的求解、数据处理和傅立叶变换及数值积分风，可以满足大学理工科学生的计算需要，扩展部分称为工具箱，它实际上使用MATLAB的基本语句编成的各种子程序集，用于解决某一方面的问题，或实现某一类的新算法。现在已经有控制系统、信号处理、图象处理、系统辨识、模糊集合、神经元网络及小波分析等多种工具箱，并且向公式推倒、系统仿真和实时运行等领域发展。MATLAB语言的难点是函数较多，仅基本部分就有七百多个，其中常用的有二三百个。 MATLAB在国内外的大学中，特别是数值计算应用最广的电气信息类学科中，已成为每个学生都应该掌握的工具。MATLAB大大提高了课程教学、解题作业、分析研究的效率。
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-9F on (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。 d ②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?
本文前言 MATLAB的简介 MATLAB是一种适用于工程应用的各领域分析设计与复杂计算的科学计算软件，由美国Mathworks公司于1984年正式推出，1988年退出3.X（DOS）版本，19992年推出4.X（Windows）版本；19997年腿5.1（Windows）版本，2000年下半年，Mathworks公司推出了他们的最新产品MATLAB6.0（R12）试用版，并于2001年初推出了正式版。随着版本的升级，内容不断扩充，功能更加强大。近几年来，Mathworks公司将推出MATLAB语言运用于系统仿真和实时运行等方面，取得了很多成绩，更扩大了它的应用前景。MATLAB已成为美国和其他发达国家大学教学和科学研究中最常见而且必不可少的工具。 MATLAB是“矩阵实验室”（Matrix Laboratory）的缩写，它是一种以矩阵运算为基础的交互式程序语言，着重针对科学计算、工程计算和绘图的需要。在MATLAB中，每个变量代表一个矩阵，可以有n*m个元素，每个元素都被看做复数摸索有的运算都对矩阵和复数有效，输入算式立即可得结果，无需编译。MATLAB强大而简易的做图功能，能根据输入数据自动确定坐标绘图，能自定义多种坐标系（极坐标系、对数坐标系等），讷讷感绘制三维坐标中的曲线和曲面，可设置不同的颜色、线形、视角等。如果数据齐全，MATLAB通常只需要一条命令即可做图，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、代数和超越方程的求解、数据处理和傅立叶变换及数值积分风，可以满足大学理工科学生的计算需要，扩展部分称为工具箱，它实际上使用MATLAB的基本语句编成的各种子程序集，用于解决某一方面的问题，或实现某一类的新算法。现在已经有控制系统、信号处理、图象处理、系统辨识、模糊集合、神经元网络及小波分析等多种工具箱，并且向公式推倒、系统仿真和实时运行等领域发展。MATLAB语言的难点是函数较多，仅基本部分就有七百多个，其中常用的有二三百个。 MATLAB在国内外的大学中，特别是数值计算应用最广的电气信息类学科中，已成为每个学生都应该掌握的工具。MATLAB大大提高了课程教学、解题作业、分析研究的效率。
相信大家在联合仿真ADAMS和SIMULINK时都会遇到很多的问题：ADAMS/contro中的例子ball_beam通过联合仿真，更容易理解adams和simulink的联合仿真精髓。小球在一脉冲力的作用下沿着横梁滚动，此时梁的两端受力不平衡，梁的一段倾斜，为了使得小球不掉下横梁，在横梁上施加一个绕Z轴的力矩，横梁达到一定的角度之后逆向转动，然后小球就在这个作用力矩的控制下来回滚动而不掉下横梁！其中控制力矩在整个过程中是个动态变化的，力矩Torque_In是通过位移Position 和横梁转角Beam_Angle确定，这个是在simulink中通过框图完成的。 首先我申明一下我用的是adams2003和matlab6.5 以下我说明一下我的操作步骤： 1、把control中的ball_beam文件copy到另外一个文件夹下，同时设置adams和matlab的默认路径即为ball_beam文件夹，这样可以省略很多不必要的麻烦！ 2、用aview打开ball_beam.cmd文件，先试试仿真一下，可以看到小球会在脉冲的作用下滚动，仿真时间最好大于8s 3、载入control模块，点击tools|plugin manager在control框选定。 4、点击control|plant export在file prefix下输入你的文件名，这个可以随便的，我输入的是myball，在plant input点击右键点
击guess选定tmp_MDI_PINPUT，在tmp_MDI_PINPUT中就是输入力矩Torque_In，只有一个输入参数；同样在plant output 中点击右键guess选定tmp_MDI_POUTPUT，这是模型的输出变量横梁转角Beam_Angle和小球与横梁中心轴的距离position。control package选择matlab，type是non_linear,初始化分析选择no，然后按ok！此时m文件已经生成了！ 5、打开matalb，设置你的工作路径在ball_beam文件夹上，键入myball，马上有 %%% INFO : ADAMS plant actuators names : 1 Torque_In %%% INFO : ADAMS plant sensors names : 1 Beam_Angle 2 Position 出现 6、再键入adams_sys,弹出一个控制框图，这时可以新建一个mdl文件，将adams_sub拖入你新建的mdl框图中，其实再这里有一个偷懒的办法，就是在matlab中打开ball_beam.mdl文件，然后把他的那个adams_sub用你的刚产生的这个代替，然后另存为my_ball.mdl!
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)
电力电子技术仿真实验报告 学校：四川大学 学院：电气信息学院 专业：电气工程及其自动化 年级：2011级 班级：电力109班 实验内容：9MW DFIG风电场MATLAB仿真 实验小组成员： 杜泽旭：1143031345 罗恒：1143031346 何强：1143031347 蒋红亮：1143031153 陈中俊：1143031272
一、仿真平台 本次实验的仿真平台是MATLAB软件。MATLAB软件是由美国mathworks 公司发布的主要面对科学计算、可视化以及交互式程序设计的高科技计算环境。它将数值分析、矩阵计算、科学数据可视化以及非线性动态系统的建模和仿真等诸多强大功能集成在一个易于使用的视窗环境中，为科学研究、工程设计以及必须进行有效数值计算的众多科学领域提供了一种全面的解决方案，并在很大程度上摆脱了传统非交互式程序设计语言（如C、Fortran）的编辑模式，代表了当今国际科学计算软件的先进水平。本次实验所用的MATLAB软件版本为MATLAB 7.11.0(R2010b)。 二、仿真模型 在本次试验中我们所用是MATLAB中的自带的示例中的Sim Power system 中的由风力涡轮机驱动使用双馈异步式风力发电机发电的9MW风力发电系统，这是一个已经搭建好的模块我们只需用在以上基础做一定的参数设定就可以得到我们所想要的仿真模型。操作步骤如下所示：
仿真模型原理图 三、实验要求 1）系统自带的仿真模块中，说明系统运行工况和风机运行情况（电压、电流、转速等）； 2）修改仿真模型，将系统电压改为风机输出670V，升压至35kV，经30km线路输送后并入110kV电网。要求110kV电网的短路容量为3000MV A。然后说明系统运行工况和风机运行情况（电压、电流、转速等），并与1）对比；3）修改风速至12m/s，运行仿真并观察结果。
电力电子的MATLAB 仿真
目录 第一章MATLA B基础?????????????????????????????1 1．1 MATLA B介绍?????????????????????????????1 1．2 MATLA B的安装与启动?????????????????????????2 1．3 MATLA B环境?????????????????????????????3 第二章MATLA B/Simulink/Power System工具箱简介????????????????7 2．1 Simulink工具箱简介???????????????????????????7 2．2Power System 工具箱简介???????????????????????10 2．3Simulink/Power System的模型窗口????????????????????13 2．4 Simulink/Power System模块的基本操作???????????????????17
第1章MATLAB基础 1.1 MATLAB介绍 MATLAB是一种科学计算软件。MATLA B是Matrix Laboratory(矩阵实验室)的缩写，这是一种 以矩阵为基础的交互式程序计算语言。早期的MATLA B主要用于解决科学和工程的复杂数学计算问 题。由于它使用方便、输入便捷、运算高效、适应科技人员的思维方式，并且有绘图功能，有用户 自行扩展的空间，因此受到用户的欢迎，使它成为在科技界广为使用的软件，也是国内外高校教学 和科学研究的常用软件。 MATLAB由美国Mathworks公司于1984年开始推出，历经升级，到2001年已经有了6．0版，现在MATLA B 6.1、6.5、7.0版都已相继面世。早期的MATLAB在DOS环境下运行，1990年推出了W indows版本。1993年，Mathworks公司又推出了MATLAB的微机版，充分支持在 MicrosoftWindows界面下的编程，它的功能越来越强大，在科技和工程界广为传播，是各种科学计 算软件中使用频率最高的软件。 1993年出现了SIMULINK，这是基于框图的仿真平台，SIMULINK挂接在MATLA B环境上， 以MATLA B的强大计算功能为基础，以直观的模块框图进行仿真和计算。SIMULINK提供了各种 仿真工具，尤其是它不断扩展的、内容丰富的模块库，为系统的仿真提供了极大便利。在SIMULINK 平台上，拖拉和连接典型模块就可以绘制仿真对象的模型框图，并对模型进行仿真。在SIMULINK 平台上，仿真模型的可读性很强，这就避免了在MATLAB窗口使用MATLAB命令和函数仿真时， 需要熟悉记忆大量M函数的麻烦，对广大工程技术人员来说，这无疑是最好的福音。现在的MATLAB 都同时捆绑了SIMULINK，SIMULINK的版本也在不断地升级，从1993年的MATLAB 4．0／SIMULINK 1．0版到2001年的MATLA B 6．1／SIMULINK 4．1版，2002年即推出了MATLAB 6．5 ／SIMULINK 5．0版。MATLAB已经不再是单纯的"矩阵实验室"了，它已经成为一个高级计算 和仿真平台。 SIMULINK原本是为控制系统的仿真而建立的工具箱，在使用中易编程、易拓展，并且可以解 决MATLAB不易解决的非线性、变系数等问题。它能支持连续系统和离散系统的仿真，支持连续离 散混合系统的仿真，也支持线性和非线性系统的仿真，并且支持多种采样频率(Multirate)系统的仿真， 也就是不同的系统能以不同的采样频率组合，这样就可以仿真较大、较复杂的系统。因此，各科学 领域根据自己的仿真需要，以MATLAB为基础，开发了大量的专用仿真程序，并把这些程序以模块 的形式都放人SIMULINK中，形成了模块库。SIMULINK的模块库实际上就是用MATLA B基本语 句编写的子程序集。现在SIMULINK模块库有三级树状的子目录，在一级目录下就包含了SIMULINK 最早开发的数学计算工具箱、控制系统工具箱的内容，之后开发的信号处理工具箱(DSPBlocks)、通 信系统工具箱(Comm)等也并行列入模块库的一级子目录，逐级打开模块库浏览器 (SIMULINKLibraryBrowser)的目录，就可以看到这些模块。 从SIMULINK4．1版开始，有了电力系统模块库(Power System Blockset)，该模块库主要由加拿大HydroQuebec和TECSIMInternational公司共同开发。在SIMULINK环境下用电力系统模块 库的模块，可以方便地进行RLC电路、电力电子电路、电机控制系统和电力系统的仿真。本书中电
《电力电子技术》 课程设计报告 题目：基于MATLAB的电力电子技术 仿真分析 院（系）：机电与自动化学院 专业班级：电气工程及其自动化11XX 学生姓名：XXX 学号：2011113XXXX 指导教师：XXX 2014年1月13日至2014年1月17日 华中科技大学武昌分校
电力电子技术课程设计任务书
目录 第1章 MATLAB软件及仿真集成环境Simulink简介 (1) 1.1 MATLAB及Simulink简介 (1) 1.2 Simulink系统的操作步骤 (1) 1.3 电气元件模块库 (2) 第2章电力电子技术仿真分析 (3) 2.1单相半波可控整流电路仿真 (3) 2.1.1 单相半波可控整流电路基本原理 (3) 2.1.2 电阻负载时仿真分析 (4) 2.1.3 阻感负载仿真分析 (5) 2.2 晶闸管三相桥式整流电路的仿真 (7) 2.2.1电路图及工作原理 (7) 2.2.2 仿真模型及波形 (8) 2.3 Boost变换器的仿真 (11) 2.3.1电路图及工作原理 (11) 2.3.2 仿真模型及波形 (11) 2.4 相位控制的晶闸管单相交流调压器系统的仿真 (12) 2.4.1电路图及工作原理 (12) 2.4.2仿真模型及波形 (13) 第3章总结 (15) 课程设计成绩评定表 (16)
第1章MATLAB软件及仿真集成环境Simulink简介 1.1 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。 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的仿真分析，本书中将主要介绍和电力电子电路仿真有关的元件模式及仿真方法。对于电力电子电路及系统的仿真，除需使用Simulink中的基本模板外，用到的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的图形化的图形化元件模型，包括无源元件、电力电子器件、触发器、电机和测量元件等。图形的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。 1.2 Simulink系统的操作步骤 在Simulink系统中，执行菜单“File”下“New”、“Model”命令即可产生一个新的仿真模型编辑窗口，在窗口中可以采用形象的图形编辑的方法建立仿真对象、编辑元件及系统相关参数，进而完成电路及系统的仿真系统。具体步骤为：建立一个新的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的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的合适位置，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的黑色小方块，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。 需要改变元件参数，可以在该元件处双击鼠标左键，即可弹出该元件的参数
SIMULINK & DEE简介 ※如何进入SIMULINK？ Step1：进入MATLAB Step2： 方法一：在workspace输入simulink的指令。 方法二：点选MATLAB Command Window上方之利用以上方法会获得下面的结果
※ 如何利用SIMULINK 解ODE Example1：2311+-='x x Step1：?'=dt x x 11 ? 在Library 中点选Continuous ，在Continuous 中选取integrator ，按住鼠标左键拖曳至untitled 中，分别在各接点拉上连接线并标明各个涵义。 Step2:2311+-='x x （1）从Math 中点选Gain 的图标，拖曳至untitled 中，并选取命令列中Format/Flip Block 使其转ο180
（2）从Math中，拖曳Sum至untitled中 （3）从Source中，用鼠标拖曳Constant至untitled，并把各点连结起来。 （4）从Sink中拖曳Scope至untitled中，并与 x连结 1
（5）把Constant改为2，把Gain改为-3。 Step3：设定参数 （1）选择Simulation/Parameters （2）调整适当的起始时间、结束时间和数值方法。
（3）点选Simulation/Start ，开始仿真。 （4）点选Scope ，显示仿真的结果。 Example2：???+-='+='-)cos(212 211t x x x e x x x t 1)0(0)0(21==x x Step1：???'='=??dt x x dt x x 2211 ? （1）点选Continuous 中之Integrator ，拖曳至untitled 。
前言 MATLAB的简介 MATＬＡＢ是一种适用于工程应用的各领域分析设计与复杂计算的科学计算软件，由美国Mａｔｈworks公司于1984年正式推出，１988年退出3.Ｘ（DOS）版本,1９992年推出4.X（Ｗinｄows）版本;1９997年腿5.1(Wｉndoｗs)版本，2000年下半年，Matｈwｏrks 公司推出了他们的最新产品ＭＡTLAB６.0(Ｒ１２)试用版，并于20０1年初推出了正式版。随着版本的升级,内容不断扩充，功能更加强大。近几年来,Mathwoｒkｓ公司将推出MAＴＬAB语言运用于系统仿真和实时运行等方面,取得了很多成绩,更扩大了它的应用前景。MＡTLAB已成为美国和其他发达国家大学教学和科学研究中最常见而且必不可少的工具。 MATLAB是“矩阵实验室”(Mａtｒｉx Laboraｔｏry)的缩写，它是一种以矩阵运算为基础的交互式程序语言，着重针对科学计算、工程计算和绘图的需要。在ＭATLAＢ中，每个变量代表一个矩阵,可以有n＊m个元素,每个元素都被看做复数摸索有的运算都对矩阵和复数有效，输入算式立即可得结果,无需编译。MＡＴLAB强大而简易的做图功能,能根据输入数据自动确定坐标绘图，能自定义多种坐标系(极坐标系、对数坐标系等）,讷讷感绘制三维坐标中的曲线和曲面，可设置不同的颜色、线形、视角等。如果数据齐全，MＡTLAB通常只需要一条命令即可做图,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、代数和超越方程的求解、数据处理和傅立叶变换及数值积分风，可以满足大学理工科学生的计算需要，扩展部分称为工具箱，它实际上使用ＭＡTLAB的基本语句编成的各种子程序集,用于解决某一方面的问题,或实现某一类的新算法。现在已经有控制系统、信号处理、图象处理、系统辨识、模糊集合、神经元网络及小波分析等多种工具箱，并且向公式推倒、系统仿真和实时运行等领域发展。MAＴLＡＢ语言的难点是函数较多,仅基本部分就有七百多个,其中常用的有二三百个。 MATLAＢ在国内外的大学中，特别是数值计算应用最广的电气信息类学科中,已成为每个学生都应该掌握的工具。MＡTLＡB大大提高了课程教学、解题作业、分析研究的效率。
电力电子学仿真 一、仿真目的 通过MatLAB中的simulink仿真，可以让各种整流电路在计算机中模拟出来。通过实验，可以更好地理解整流电路的工作原理。 二、仿真内容 在simulink中建立单相桥式全波可控整流电路及三相桥式全波可控整流电路，进行仿真。 1单相桥式全控整流电路 打开新建模型窗口，将所需元件模块从 模块库中拖入新建模型窗口，设定有关参数后将各模块连接组成仿真模型，如图1所示。 其中： 电源电压设定为100V 有效值，频率为50Hz 。 触发脉冲“P ulse Generator1”和“Pulse Generator4”的控制角设置相同。 “Pulse Generator2 ”和“Pulse Generator3”的控制角设置相同。 图1单相桥式可控整流电路 图2、图3为图1所示单相桥式全控整流电路在触发角为0°和60°的仿真波形。图中
通过流过晶闸管VT1的电流Iak(A)波形，可清楚地看出电流换相过程。通过图中晶闸管A K 之间的电压Uak(V)波形，晶闸管在0°或60°承受正向电压，导通180°，其余的时间承受反向电压。输出负载电流Id(A)和输出负载电压V d(V)的波形，可清楚地看出电流由零增加到稳态值的过程，电流大小对晶闸管换流过程的影响。改变各个参数设定再进行仿真就可得到不同参数时的仿真波形。 图 2 单相整流电路的仿真波形(0°) 图 3 单相整流电路的仿真波形(60°)
2 三相桥式全控整流电路 图4 三相桥式可控整流电路 图4中三相交流电源A、B、C 设定为220V，50Hz，相位互差120° 三相可控整流桥触发脉冲产生模块设定为双窄脉冲方式，脉冲宽度为10°；建立输出 其中 电压V，输出电流 I，晶闸管1、2、3 的电压及共阴极组3个晶闸管电流检测显示模块， 晶闸管1、2、3 的电压及共阴极组3个晶闸管的电流用两多用表连接到示波器上。 图5、图6 为图4 所示三相桥式全控整流电路在触发角为0°和60°的仿真波形。图5、图6中通过共阴极组三个晶闸管的电流的波形，可清楚地看出电流换相过程；通过晶闸管1，2，3 的电压波形，可清楚地看出电压波形形状相同，只是在坐标轴上平移了60°；通过输出电流 Id(A)和输出电压 Vd(V)的波形，也可清楚地看出电流由零增加到稳态值的过程，电流大小对晶闸管换流过程的影响。 图5 三相整流电路的仿真波形(0°)
Matlab在电力电子技术仿真中的应用 1. 引言 20世纪60年代发展起来的电力电子技术，使电能可以变换和控制，产生了现代各种高效、节能的新型电源和交直流调速装置，为工业生产、交通运输、楼宇、办公、家庭自动化提供了现代化的高新技术。为了更高效的利用电能，不断的有新控制技术和算法出现。那么如何验证这些算法的好坏呢？建立模型仿真是最有效，最经济的一种形式。 在实际的项目应用中，我们要经常需要改善系统的运行性能，提高系统的效益。而系统又通常是复杂的非线性的，在仿真的基础上加以实现就比较容易。电力电子技术仿真的所有元件模型都包含在MATLAB 的电力系统模块环境中。在MATLAB提示符下键入powerlib命令。这个命令将打开simulink窗口。同时展示了电力系统模块工具箱中的不同子模块工具箱。在psb中几乎提供了组成电力系统的所有元件，元件模型丰富，包括：同步机，异步机，变压器，直流机，线性和非线性，有名的和标么值系统的，不同仿真精度的设备模型库，单相，三相的分布和集中参数的传输线，单相，三相断路器及各种电力系统的负荷模型，电力半导体器件库以及控制测量环节，信号显示和模块连接等一般可以在simulink工具箱中找到。 2. 电力电子变流技术——三相全桥整流仿真 2.1整流器件 晶闸管及电力晶体管等是主要的电力电子器件，也就是说没有这些器件就没有电力电子技术，电力电子技术的核心是电力变换也就是变流技术。通过对晶闸管等器件的控制从而实现电力变换。 晶闸管整流是电力电子技术中最基础的变流技术，通过它可以实现电流从交流到直流的变换。在MATLAB仿真中可以由SimPowersystem模块中提供的电力电子模块PowerElectronic中的Thyristor来提供仿真模块实现。 2.2 模型建立 三相桥式整流电路是电力电子变流技术中非常重要的一个功能，它不仅可以将交流电压转换成直流电压，以用作直流电动机的直流电源，还可调节电动机电枢电压以进行电动机的调速。在电力电子变流电路中，三相桥式整流电路应用十分广泛，鉴于它在工业应用中的广泛性，这里以一，这里以一个带感性负荷的三相桥式整流电路为例，介绍如何运用Matlab／Simulink对它进行仿真。三相桥式整流电路的原理图如图一所示：
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 ）。其中包括了电路仿真所需的各种元件模型，包括有电源模块、基础电路模块、电力电子模块、电机模块、连线器模块、检测模块以及附加功率模块等七种模块库。每个模块库中包含各种基本元件模型，如电源模块中有直流电压、电流源，交流电压源、电流源，受控电压源、电流源等五种电源模型。电力电子模块库包含了理想开关元件、晶闸管、功率场效应管、可关断晶闸管等多种功率开关元件模型；电机模块库中包含了各种电机模型。如异步电动机、同步电动机、永磁同步电动机等。只需将模块中的元件拖到SIMULINK 窗口中，通过参数设置对话框设置参数就可以实现电路和电力系统的仿真了。[4][5] 由于本文是对基本电路一个个进行仿真，采用实验报告的方式会比较简单，明了，所以格式会和一般的论文有所不同。 2.单相半波可控整流电路 2.1实验目的：掌握单相半波可控整流电路MATLAB 仿真方法，会设置各模块的参数。 2.2实验原理：图为单相半波可控整流器原理图及接电阻性负载和电感性负载时的原理图。电阻性负载的特点是电压和电流成正比，波形相同并且同相位，电流可以突变。 负载端电压d U =0.452U (1+cos α)/2.[1] 式中，2U 为变压器二次侧相电压，α为晶闸管出发控制角。
二并联杆数控螺旋面钻头尖刃磨机的机构仿真 一、仿真原理一、实训题目：全自动洗衣机控制系统 实训目的及要求： 1、掌握欧姆龙PLC的指令，具有独立分析和设计程序的能力 2、掌握PLC梯形图的基本设计方法 3、培养分析和解决实际工程问题的能力 4、培养程序设计及调试的能力 5、熟悉传输带控制系统的原理及要求 实训设备:： 1、OMRON PLC及模拟实验装置1台 2、安装CX-P编程软件的PC机1台 3、PC机PLC通讯的RS232电缆线1根 实训内容： 1、分析工艺过程，明确控制要求 （1）按下启动按扭及水位选择开关，相应的显示灯亮，开始进水直到高（中、低）水位，关水。 （2）2秒后开始洗涤。 （3）洗涤时，正转30秒停2秒；然后反转30秒停2秒。 （4）循环5次，总共320秒，然后开始排水。排水后脱水30秒。 图1 全自动洗衣机控制 2、统计I/O点数并选择PLC型号 输入：系统启动按钮一个，系统停止按钮一个，高、中、低水位控制开关三个，高、中、低液位传感器三个，以及排水液位传感器一个。
输出：进出水显示灯一盏，高、中、低水位显示灯各一盏，电机正、反转显示灯各一盏，排水、脱水显示灯灯各一盏。 PLC的型号：输入一共有9个，考虑到留有15％～20％的余量即9×（1＋15％）＝10.35，取整数10，所以共需10个输入点。输出共有8个，8×（1＋15％）＝9.2，取整数9，所以共需9个输出点。可以选OMRON公司的CPM1A/CPM2A 型PLC就能满足此例的要求。 3、I/O分配 表1 全自动洗衣机控制I/O分配表 输入输出 地址名称地址名称 00000 启动系统按钮01000 排水显示灯 00001 高水位选择按钮01001 脱水显示灯 00002 中水位选择按钮01002 进、出水显示灯 00003 低水位选择按钮01003 高水位显示灯 00004 排水液位传感器01004 中水位显示灯 00005 停止系统按钮01005 低水位显示灯 00006 高水位液位传感器01006 电机正转显示灯 00007 中水位液位传感器01007 电机反转显示灯 00008 低水位液位传感器 4、PLC控制程序设计及分析 实现功能：当按下按钮00000,中间继电器20000得电并自锁,按下停止按钮00005，中间继电器20000掉电。中间继电器20000为系统总启动。 实现功能：当按下按钮00001,中间继电器20001得电并自锁；当中间继电器20002、20003、20004、20007任意一个为ON，或按下停止按钮00005，或01000、01001为ON时，中间继电器20001掉电。