大功率LED照明电源研究及基于Matlab的仿真

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。

无穷大功率电源供电系统实验目的：1.理解掌握无穷大功率电源供电系统2.通过MATLAB的电力系统工具箱，对无穷大功率电源供电系统进行建模，并观察分析其波形。

实验容：图2.1无穷大功率电源供电系统其模型模块名提取路径SimPowerSystems/Eletrical Sources 无穷大功率电源10000 MV·A,110kV Source三相并联RLC负荷模块5MW SimPowerSystems/Elements串联RLC支路Three?SimPowerSystems/Elements PhaseParallel RLC Branch双绕组变压器模块Three?SimPowerSystems/Elements PhaseTransformer (TwoWindings)SimPowerSystems/Elements 三相故障模块Three?PhaseFaultSimPowerSystems/Measurements 三相电压电流测量模块Three?PhaseV?I Measurement示波器模块Scope Simulink/Sinks电力系统图形用户截面Powergui SimPowerSystems（2）参数设置电源模块图 2.2：变压器模块图 2.3，2.4图2.3图2.4输电线路模块图 2.5:图2.5 三相电压电流测量模块图 2.6：三相电路故障模块图 2.7：图2.7 并联RLC模块图2.8：图2.8示波器模块图 2.9：图2.9图3.8 算法模块图 3.9：图3.9单项接地：故障模块3.10：图3.10 对于测量模块和三相模块相同。

功率型LED阵列可靠性计算的Matlab实现刘学;郝长中【期刊名称】《沈阳理工大学学报》【年(卷),期】2011(030)002【摘要】针对OSLON SSL80型大功率LED光通量维持数据,以Matlab为工具,对单颗大功率LED光通维持数据进行指数化处理,对其寿命正态分布进行检验,最后对以这种功率型LED构成的LED阵列进行可靠性计算,并绘制其可靠度和失效率曲线.结果显示,由多颗LED组成阵列的可靠性远低于单颗LED的可靠性.%Through analysis of lumen-maintenance data of OSLON SSL 80 high-power LED, this paper puts forward the lumen-maintenance-exponent model curve of a single LED in Mat-lab. It also studies the distribution model of lifetimes of LEDs and finds that the distribution model can be described by a norm-distribution model. In the end, it calculated the reliability of a LED-Series using the LEDs in the report. By using Matlab, it also drew the reliability curves of single LEDs and a LED-Series. It shows that the reliability of LED-Series is lower than that of single LED.【总页数】4页(P12-15)【作者】刘学;郝长中【作者单位】沈阳理工大学机械工程学院,辽宁沈阳110159;沈阳理工大学机械工程学院,辽宁沈阳110159【正文语种】中文【中图分类】TM923【相关文献】1.MatLab与Fortran混合编程实现结构优化和可靠性分析 [J], 赵秀丽;易平2.用Matlab实现加筋土结构整体稳定性可靠性分析 [J], 翟正娟;何光春3.大功率LED照明行业执行者说——如何更好地提升功率型LED的可靠性 [J], 王德苗;苏达4.利用PFC控制器实现安全性和可靠性一种可优化功率转换性能并满足系统高可靠性要求的新型功率因数校正架构 [J], Rich Valley5.基于MATLAB和VC++实现可靠性试验原始数据处理系统 [J], 张国龙;梁玉英;巴宁因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。

基于Matlab的功率因数校正电路的仿真分析摘要：根据功率因数校正的原理和特点，建立了一种基于Matlab的功率因数校正电路的仿真模型，详细介绍了模型的建立过程并给出了具体的算法，最后对一种三相无源功率因数校正电路进行了参数的优化和仿真，并对建立的模型作了验证。

仿真结果表明，运用Matlab中的SimPowerSystems模块对复杂的电路进行仿真分析和研究，不失为一种准确、直观有效的方法。

关键词：功率因数；模型；仿真Abstract: Based on the principle and characteristic of PFC, a simulator model is built based on Matlab about PFC. The process of the model-building is introduced in detail and the arithmetic is given. Finally, a three-phase passive PFC circuit is simulated and its parameters are optimized, the model is validated. Meanwhile, the simulation result shows that the SimPowerSystems model of Matlab is an accurate, intuitionistic and effective method on simulation analysis and research of complicated circuit.Keywords: power-factor; model; simulation0 引言Matlab是一种功能强大的数值计算软件，应用领域很广。

在继Matlab5.3之后推出的电力系统工具箱（Power System Blocket）,它是在Simulink仿真软件的运行环境下的一个电路工具箱，操作简单易学，不需要自己编程，只需用鼠标拖出元器件来搭建自己需要的电路，仿真速度比Pspice快。

led 热管理 matlab
在MATLAB中进行LED的热管理可以采取以下步骤：
1. 设定LED的发光功率和位置。

2. 根据LED发光功率和电源电流，计算LED的热功率。

3. 建立热传导模型。

根据LED的材料热传导性质、散热器的热传导性质和周围环境的散热条件，可以建立热传导方程。

4. 解决热传导方程。

使用MATLAB的热传导求解算法，求解热传导方程得到LED的温度分布。

5. 分析LED的温度分布。

根据LED的温度分布，评估是否需要采取进一步的散热措施。

6. 优化热管理方案。

根据温度分布和散热条件，调整LED的位置、数量、散热器的设计等，以达到最佳的热管理效果。

以上是一个基本的LED热管理过程，根据具体问题和需求，可以进行进一步的优化和改进。

基于MATLAB的电力系统仿真摘要：目前，随着科学技术的发展和电能需求量的日益增长，电力系统规模越来越庞大，超高压远距离输电、大容量发电机组、各种新型控制装置得到了广泛的应用，这对于合理利用能源，充分挖掘现有的输电潜力和保护环境都有重要意义。

另一方面，随着国民经济的高速发展，以城市为中心的区域性用电增长越来越快，大电网负荷中心的用电容量越来越大，长距离重负荷输电的情况日益普遍，电力系统在人民的生活和工作中担任重要角色，电力系统的稳定运行直接影响的人们的日常生活。

随着电力系统的飞速发展和电网的日益扩大以及自动化程度的不断提高，电力系统中许多计算和控制问题日益复杂，从技术和安全上考虑直接进行电力试验可能性很小，因此迫切要求运用电力仿真来解决这些问题。

电力系统仿真是将电力系统的模型化、数学化来模拟实际的电力系统的运行，可以帮助人们通过计算机手段分析实际电力系统的各种运行情况,从而有效了解电力系统概况。

本文根据电力系统的特点，利用MA TLAB的动态仿真软件Simulink搭建了含发电机、变压器、输电线路、无穷大电源等的系统的仿真模型，得到了在该系统主供电线路电源端发生三相短路接地故障并由故障器自动跳闸隔离故障的仿真结果，并分析了这一暂态过程。

通过仿真结果说明MA TIAB 电力系统工具箱是分析电力系统的有效工具。

关键词：电力系统；三相短路；故障分析；matlab仿真Electric Power System Simulation Base on MATLABAbstract：Now, with the development of science and techmology and the growing demand for eletrical energy, power systems get increasingly large and long-distance EHV power transmission, large capacity electric generating set, as well as the various new control devices have been widely used. This has important significance to rationally utilizing energy resources, making full use of the existing electric systems’ delivery potential and protecting the environment. On the other hand, with the fast growth of the national economy, city-centered regional power consumption is rising more and more rapidly, power demand in large electric system’laod centers is growing faster and faster, and long-distance and heavy-duty power transmission is more and more popular. Power system play an important part in people’s lives and work, power system and stable operation of a direct impact on the people’s daily life, with the rapid development of power systems and power grids is increasing with days and the degree of automation continuous improvement, many computing and control of the power system increasingly complex issues, it is impossioble to take a directThis paper base on the characteristics of the power system, using the software MATAB simulink built with generators,transformers,power line,such as the infinite power system simulation model, and has a simulation result of three-phase short-circuit fault which happen in the main power-supply line and the fault automatic tripping isolation by the three-phase fault, and analysis of this transient. The simulation results show MATLAB power system toolbox of the power system is an effective tool.Key words: Power system ；Three-phase short-circuit ；Fault analysis ；MATLAB simulation第一章绪论1.1 我国电力系统情况简介电力系统是由发电厂、电力网和电力负荷组成的电能生产、传输和转化的系统。

基于MATLAB的光伏发电研究及其仿真摘要：近些年来，随着社会生产的发展,对新能源光伏产业的要求越来越大。

本文针对如何提高太阳能光伏发电系统的转换效率,利用MATLAB建模仿真部分对最大功率点跟踪（MPPT）的控制器进行了研究。

论文分析了常用的蓄电池充电控制方法、光伏电池的特性及其最大功率点跟踪的原理和方法。

通过MATLAB软件对不同环境下的光伏电池输出特性进行了建模、仿真。

分析了最大功率点跟踪的工作原理,介绍了常用的最大功率点跟踪方法,并在此基础上提出了一种新的扰动观察法。

最后,通过比较三种常用的DC/DC变换器的工作原理,提出利用BOOST型DC-DC变换器实现转换,对参数进行分析后建立了BOOST型DC/DC变换器的仿真模型。

关键词:太阳能光伏发电MATLAB仿真最大功率点跟踪Boost型DC-DC变换器目录摘要 (Ⅰ)1课题背景 (2)1.1能源与环境危机 (2)1.1.1能源 (2)1.1.2环境 (2)1.2太阳能光伏发电技术发展简介 (2)1.3太阳能光伏发电利用的优势 (3)1.4光伏发电系统的分类级组成 (4)1.5国内外研究产业现状及规划 (6)2光伏发电系统 (7)2.1光伏发电系统介绍 (7)2.2 太阳能光伏发电系统的应用 (8)2.2.1屋顶光伏发电系统 (8)2.2.2户用光伏发电系统、小型光伏电站 (8)2.2.3大型并网光伏发电系统 (9)2.3带有最大功率跟踪功能的光伏发电系统的基本组成 (9)3光伏阵列特性及其仿真模型的研究 (10)3.1太阳能电池的等效电路分析 (10)3.2电池板matlab仿真 (12)3.3 蓄电池充电方法 (12)4新型变步长MPPT控制方法研究 (15)4.1 MPPT 原理研究 (15)4.1.1MPPT (15)4.1.2基于Boost拓扑的MPPT原理 (16)4.2常见的两种MPPT控制技术 (18)4.2.1扰动观察法 (19)4.2.2电导增量法 (21)5光伏充、放电控制器的硬、软件设计 (25)5.1控制器的整体设计及预期技术指标 (25)5.2 Boost电路实现光伏阵列MPPT的仿真模型 (26)5.3软件设计 (26)参考文献 (34)致谢 (35)1 课题背景1.1能源与环境危机1.1.1 能源能源成为了新世纪发展的主要动力，他在经济发展中扮演着很重要的角色，能源的多少关系着一个国家的经济安全和国家安全。

基于Matlab仿真的大、小功率LED阵列光照度分布对比研究提纲：1.回顾基于Matlab仿真的LED阵列光照度分布研究的历史和小功率仿真的情况（100字）；2.仿真的方法，模型的建立与参数调试，突出两种LED最大排列间隔的计算（3，400字）；3.仿真实验过程与结果（400字，插图约12幅，2页左右）；4.讨论与结论要强调对实际工作的指导意义（300字）。

正文1.引言LED应用于照明领域具有高效率，节能环保，使用寿命长和响应时间短等诸多独特优点。

由于其优点突出，利用LED作为发光单元的灯具已经广泛地应用于各个照明领域。

然而，对于LED阵列的光照度分布的仿真研究却报道不多。

福建师范大学的胡海蕾等[1]以及河北科技大学的吴淑梅等[2]均对该领域做了初步的研究探索。

以往的研究对象仅仅局限于小功率LED，那么对大功率的LED而言又会有什么特点呢？本文将使用Matlab工具对大、小功率LED各自的光照度分布特点做些比较。

2.模型建立与参数讨论2.1.LED的选取本仿真选用飞利浦公司的LXK2-PWW4-T00（Lunxeon K2 worm-white），该LED在1000mA 测试电流下典型的光通量为80流明，功耗约为3瓦，其空间光强分布如图1 [3]。

图1 LXK2-PWW4-T00的空间光强分布 图2 LED 远场照射空间光强分布示意图通常情况下，LED 单元所照射的目标距离比起自身直径要大得多，因此可以将LED 单元简化为一个有一定空间光强分布的点光源。

其空间光强分布示意如图2 [1] 。

从图1可以看出，该LED 的光强分布不是一个理想的余弦分布，该分布可以表示为 θθm I I cos )(0= 当2/1θθ=时，021)(I I =θ， 即 )ln(cos 2ln 21θ-=m 当LED 照射到与其光轴方向垂直的平面时，在该平面上的光照度分布与LED 的空间光强分布近似，即θθm r E r E cos )(),(0= 式中r 为LED 与该平面之间的距离，变换坐标得222220])()[(),,(++-+-=m m z Y y X x I z z y x E代入LXK2-PWW4-T00的1/270θ=︒可以求得0.646m =。

基于matlab的led主波长精确计算方法研究随着科学技术的不断发展，LED（Light Emitting Diode）技术在照明、显示、通信等领域得到了广泛的应用。

LED是一种半导体发光元件，其工作原理是当电流通过半导体材料时，电子和空穴复合发光。

LED的主要特点是功耗低、寿命长、抗震动、颜色纯净等，因此受到了广泛的关注和应用。

LED发光的颜色主要取决于半导体材料的能隙以及管芯材料的成分和掺杂情况。

而LED主波长作为LED光谱的核心参数之一，影响着LED 的色彩表现、色温、发光效率等重要性能指标。

研究LED主波长的精确计算方法对于LED的发展和应用具有重要意义。

本文基于matlab编程软件，研究LED主波长的精确计算方法，通过电子结构理论和光学原理的分析，提出了一种新的LED主波长计算模型，并通过实验验证了该模型的准确性和可靠性，为LED主波长的预测和优化提供了一种新的途径。

1. LED主波长计算模型的建立LED的主波长计算需要考虑到LED材料的能带结构、载流子的输运、激子的形成和光子的辐射等多个因素。

本文针对这些因素，建立了一个基于matlab程序的LED主波长计算模型，主要包括以下几个步骤：1.1 LED材料的能带结构计算LED的发光是通过载流子复合产生的，而载流子的形成和输运又与LED材料的能带结构紧密相关。

首先需要利用matlab对LED材料的晶格结构和能带结构进行建模和计算，确定其导带和价带的能隙大小和位置，为后续的主波长计算提供基础数据。

1.2 载流子的输运过程模拟LED的发光过程涉及到正负载流子在材料中的输运和相遇，产生光子辐射的过程。

本文将LED材料中载流子的输运过程建立为一组偏微分方程，并利用matlab求解这些方程，得到了载流子浓度分布和复合速率等物理量的空间分布规律。

1.3 激子的形成和辐射效率的计算激子是电子和空穴结合形成的激发态，当激子再结合并辐射出光子时，LED发光，因此激子的形成和辐射效率也是LED主波长计算的重要因素。

如何使用Matlab进行电路仿真与分析引言：Matlab作为一种高级编程语言和数学建模工具，被广泛应用于各个领域。

在电路仿真与分析中，它可以帮助我们快速建立电路模型，并进行准确的仿真和分析。

本文将介绍如何使用Matlab进行电路仿真与分析。

一、Matlab的基本原理和优势Matlab是以矩阵运算为核心的编程语言，具有易于学习、功能强大以及丰富的工具箱等优势。

在电路仿真与分析中，Matlab可以实现电路模型的建立、节点分析、参数优化等功能，大大简化了电路设计和分析的过程。

二、电路模型的建立1. 基本元件的建模在Matlab中，我们可以使用基本元件的理想模型进行电路仿真与分析，例如电阻、电容、电感等。

通过定义电路元件的特性参数，我们可以轻松地建立电路模型。

2. 开关和放大器的建模除了基本元件，我们还可以建立开关和放大器等复杂电路元件的模型。

Matlab提供了各种模型和工具，例如理想开关模型、MOSFET模型、操作放大器模型等，可以帮助我们更准确地描述电路行为。

三、电路仿真与分析1. 网络分析法Matlab提供了丰富的网络分析工具，例如电压源、电流源、电阻、电容和电感等。

通过定义电路拓扑和元件参数，我们可以利用Matlab进行节点分析、等效电路求解、功率分析等操作，得到准确的电路行为结果。

2. 时域和频域分析除了网络分析，Matlab还支持时域和频域分析，帮助我们深入理解电路行为。

在时域分析中，我们可以观察电压和电流的波形、幅值、频率等信息；在频域分析中，我们可以计算电路的频谱、谐波失真等参数，从而评估电路性能和稳定性。

四、参数优化和曲线拟合1. 参数优化Matlab提供了各种优化算法和工具，例如遗传算法、模拟退火算法等，可以帮助我们优化电路的性能。

通过定义优化目标和约束条件，我们可以利用Matlab进行参数调整，提高电路的效率和可靠性。

2. 曲线拟合在电路设计中，我们经常需要通过试验数据来拟合曲线，以得到合适的电路模型。

基于MATLAB的线性电流调节的LED驱动器设计与仿真王俊杰
【期刊名称】《电子制作》
【年(卷),期】2022(30)18
【摘要】为实现LED灯的电流线性调节,降低电压波动对LED的影响,设计了一种线性电流调节的LED驱动器电路,并基于MATLAB Simulink仿真环境对电路进行了仿真。

选择MATLAB的分段线性电压源实现电压的线性调节;通过二极管、PNP 型三极管、NPN型三极管和电阻组成线性电流调节驱动器电路;在电路中串联入两个LED负载,实现了两个LED灯的线性电流调节。

仿真结果表明随着电压的逐渐线性增大,LED灯逐渐从关闭状态转变为开启状态,且随着电压的继续增大,LED灯流过的电流呈现较小范围的近似线性变化,达到了良好的线性控制效果,为日常生产、生活中LED线性电流驱动提供了参考。

【总页数】4页(P58-60)
【作者】王俊杰
【作者单位】云南省电子信息高级技工学校
【正文语种】中文
【中图分类】TN3
【相关文献】
1.低电流线性LED驱动器设计方案
2.低电流线性LED驱动器设计方案
3.基于峰值电流控制的LED背光源驱动器设计
4.一款宽电压高精度宽电流可调节单通道LED
线性恒流芯片的设计5.转速负反馈直流调速系统中的电流调节方案的设计及MATLAB仿真
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摘要“供配电技术”课程是一门综合性很强的课程，包含了电力系统很多专业性很强的概念，介绍了大量规程与计算方法，而其中无功功率补偿部分的计算在整本书中又起着举足轻重的作用。

因此，本文针对该部分内容进行实例计算，并应用MATLAB软件中的SIMULINK进行建模仿真验证。

从仿真结果可直观看出该软件为供配电技术的教学提供了很好的平台。

关键词供配电技术无功功率MATLAB Exploration on the Application of MATLAB in"Power Supply and Distribution Technology"Learning//Zhang Haiyan[1],Zhang Yihui[1],Luo Yu[1],Lan Yubin[2] Abstract"Power Supply and Distribution Technology"is a high-ly comprehensive course,including a lot of highly professional definitions in the electric system and the introduction of a large number of regulations and computing methods,among which the computing of reactive power compensation plays a decisive role in the whole textbook.Therefore,a case computing is carried out based on this part in this paper,and SIMULINK in matlab is used to make modeling and simulation verification.From the simula-tion result,we can intuitively see that this software has provided an effective platform for the teaching of power supply and distri-bution technology.Key words Power Supply and Distribution Technology;reactive power;MATLAB1“供配电技术”课程中的无功补偿理论“供配电技术”课程综合性强，包含内容广泛，有的章节一展开实际上是一门专业课。

基于matlab地电力电子技术仿真设计第1章绪论1.1 MA TLAB 地产生过程和影响在20 世纪七十年代后期地时候：时任美国新墨西哥大学计算机科学系主任地Cleve Moler 教授出于减轻学生编程负担地动机，为学生设计了一组调用LINPACK和EISPACK库程序地“通俗易用”地接口，此即用FORTRAN编写地萌芽状态地MATLAB.经几年地校际流传，在Little 地推动下，由Little、Moler、Steve Bangert 合作，于1984 年成立了 MathWorks 公司，并把 MATLAB 正式推向市场.从这时起，MATLAB 地内核采用C语言编写，而且除原有地数值计算能力外，还新增了数据图视功能.MA TLAB以商品形式出现后，仅短短几年，就以其良好地开放性和运行地可靠性，使原先控制领域里地封闭式软件包（如英国地UMIST，瑞典地LUND 和SIMNON，德国地KEDDC）纷纷淘汰，而改以MATLAB为平台加以重建.在时间进入20 世纪九十年代地时候，MATLAB已经成为国际控制界公认地标准计算软件.到九十年代初期，在国际上30 几个数学类科技应用软件中，MA TLAB在数值计算方面独占鳌头，而Mathematica 和Maple 则分居符号计算软件地前两名.Mathcad 因其提供计算、图形、文字处理地统一环境而深受中学生欢迎.MathWorks 公司于1993 年推出MA TLAB4.0 版本，从告别DOS 版.电力电子技术MA TLAB实践：电力电子技术中有关电能地变换与控制过程，有各种电路原理地分析与研究、大量地计算、电能变换地波形测量、绘制与分析等，都离不开MATLAB.首先，它地运算功能强大，应用于交流电地可控整流、直流电地有源逆变与无源逆变中存在地整流输出地平均值、有效值、与电路功率计算、控制角、导通角计算.其次，MA TLAB地SimpowerSystems实体图形化仿真模型系统，把代表晶闸管、触发器、电阻、电容、电源、电压表等实物地特有符号连接成一个整流装置电路或是一个系统，更简单方便，节省设计制作时间和成本等.再有，交流技术讨论地电能转换与控制，需要对各种电压与电流波形进行测量、绘制与分析，MA TLAB提供了功能强大且方便使用地图形函数，特别适合完成这项任务.MathWorks 公司瞄准应用范围最广地Word ，运用DDE 和OLE，实现了MATLAB与Word 地无缝连接，从而为专业科技工作者创造了融科学计算、图形可视、文字处理于一体地高水准环境.1997 年仲春，MA TLAB5.0 版问世，紧接着是5.1、5.2，以及和1999 年春地5.3 版.与4.0 相比，现今地 MA TLAB 拥有更丰富地数据类型和结构、更友善地面向对象、更加快速精良地图形可视、更广博地数学和数据分析资源、更多地应用开发工具.（关于MATLAB5.0 地特点下节将作更详细地介绍.）诚然，到1999 年底，Mathematica 也已经升到4.0 版，它特别加强了以前欠缺地大规模数据处理能力.Mathcad 也赶在2000 年到来之前推出了Mathcad 2000 ，它购买了Maple 内核和库地部分使用权，打通了与MA TLAB地接口，从而把其数学计算能力提高到专业层次. 但是，就影响而言，至今仍然没有一个别地计算软件可与MA TLAB匹敌. 在欧美大学里，诸如应用代数、数理统计、自动控制、数字信号处理、模拟与数字通信、时间序列分析、动态系统仿真等课程地教科书都把MATLAB作为内容.这几乎成了九十年代教科书与旧版书籍地区别性标志.在那里，MA TLAB是攻读学位地大学生、硕士生、博士生必须掌握地基本工具. 在国际学术界，MATLAB已经被确认为准确、可靠地科学计算标准软件.在许多国际一流学术刊物上，（尤其是信息科学刊物），都可以看到MATLAB地应用.在设计研究单位和工业部门，MATLAB被认作进行高效研究、开发地首选软件工具.如美国National Instruments 公司信号测量、分析软件LabVIEW，Cadence 公司信号和通信分析设计软件SPW等，或者直接建筑在MA TLAB之上，或者以MATLAB为主要支撑.又如 HP司地VXI 硬件，TM公司地DSP，Gage 公司地各种硬卡、仪器等都接受MATLAB地支持.1.2 MA TLAB 地基本组成和特点经过近20 年实践，人们已经意识到：MATLAB作为计算工具和科技资源，可以扩大科学研究地范围、提高工程生产地效率、缩短开发周期、加快探索步伐、激发创造活力.那么作为当前最新版本地MATLAB 7.0 究竟包括哪些内容？有哪些特点呢？5.0以前版本地MATLAB语言比较简单.它只有双精度数值和简单字符串两种数据类型，只能处理1 维、2 维数组.它地控制流和函数形式也都比较简单.这一方面与当时软件地整体水平有关，另方面与MA TLAB仅限于数值计算和图形可视应用地设计目标有关.从 5.0 版起，MA TLAB 对其语言进行了根本性地变革，使之成为一种高级地“阵列”式语言.1.3 MA TLAB 语言地传统优点MA TLAB自问世起，就以数值计算称雄.MA TLAB进行数值计算地基本处理单位是复数数组（或称阵列），并且数组维数是自动按照规则确定地.这一方面使MATLAB程序可以被高度“向量化”，另方面使用户易写易读.对一般地计算语言来说，必须采用两层循环才能得到结果.这不但程序复杂，而且那讨厌地循环十分费时. MA TLAB 处理这类问题则简洁快捷得多，它只需直截了当地一条指令y = exp(-2*t).*sin(5*t) ，就可获得.这就是所谓地“数组运算”.这种运算在信号处理和图形可视中，将被频繁使用.当A地列数大于行数时，x 有无数解.一般程序就必须按以上不同情况进行编程.然而对 MATLAB来说，那只需一条指令：x=A\b .指令是简单地，但其内涵却远远超出了普通教科书地范围，其计算地快速性、准确性和稳定性都是普通程序所远不及地.第2章 MATLAB软件及仿真集成环境Simulink简介MATLAB软件是美国MathWorks公司在20世纪80年代中期推出地高性能数值计算软件,经过近30年地开发和更新换代,该软件已成为合适多学科功能十分强大地软件系统,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地强大工具.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MA TLAB启动后地系统界面中地命令窗口输入”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地17类模版库名称（因软件版本地不同，库地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地各种元件或子库.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地仿真分析，本书中将主要介绍和电力电子电路仿真有关地元件模式及仿真方法.对于电力电子电路及系统地仿真，除需使用Simulink中地基本模板外，用到地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地图形化地图形化元件模型，包括无源元件、电力电子器件、触发器、电机和测量元件等.图形地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.在Simulink系统中，执行菜单“File”下“New”、“Model”命令即可产生一个新地仿真模型编辑窗口，在窗口中可以采用形象地图形编辑地方法建立仿真对象、编辑元件及系统相关参数，进而完成电路及系统地仿真系统.具体步骤为：建立一个新地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地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地合适位置，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地黑色小方块，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.（4）需要改变元件参数，可以在该元件处双击鼠标左键，即可弹出该元件地参数设置对话窗口进行参数设置.将元件放置完毕后，可采用信号线将元件间连接构成电路或系统结构图，将鼠标放置在元件端子处，但鼠标指针变为“+”字形状时，按住鼠标左键移动至需要连线地另一元件端子处，当鼠标指针变为“+”字形状时，松开鼠标左键及建立两端子之间地连线，若为控制模块间传递信号，则在连线端部将出现箭头表示信号地流向，不断重复该过程直至系统连接完毕.仿真电路或系统模型建立完毕后，还需要使用“Simulink”菜单中地”Confihuration Parameters”命令对仿真起止时间、仿真步长、允许误差和求解算法进行设置和选择，参数地具体选择方法与所仿真电路相关.（7）仿真模型建立完毕后，可以使用“file”菜单中地”Save”命令进行保存.2.1 常用电气系统仿真库元件及仿真模型对于电力电子电路及系统地仿真除需使用Simulink中地基本模块外，用到地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之中常用元件地图形化元件模型，包括无源元件、电力电子器件、触发器、电机和测量元件等.用鼠标单击“SimPowerSystem”，即会在右侧出现该模型库中八个模版库（子库），下面主要介绍电源模版库、电气元件模版库、电气测量模版库及电力电子器件模版库.2.2 电气元件模块库用鼠标双击“Elements”图标，在窗口中显示29种电气元件.这些可以分为三大类:负载元件、传输线和变压器.双击串联RLC支路元件将弹出该元件地参数设置对话框,在“Resistance”、“Inducatance”、“Capacitance”参数下可以分别设置三个元件地参数,如果电路中不含三者中地某个元件,则相应参数应设为0(电阻或电感)或inf(电容),在电路图形符号中这类元件也将自动消失.串联RLC负载元件则是通过设置每个元件地容量,由程序自动计算元件地参数.并联RLC支路元件和并联RLC负载元件用于描述由电阻、电容、电感并联地电路,参数设置方法类似.在不考虑变压器铁心饱和时不勾选“Saturable core”.在“Magnetition resistance Rm”和“Magnetition res istance LM”参数下分别设置变压器地励磁绕组电阻、电感地标幺值.其他类型地变压器参数设置方法类似.第3章单相半波可控整流电路仿真3.1 电阻负载3.1.1 工作原理（1）在电源电压正半波（0~π区间），晶闸管承受正向电压，脉冲uG在ωt=α处触发晶闸管，晶闸管开始导通，形成负载电流id,负载上有输出电压和电流.（2）在ωt=π时刻，u2=0，电源电压自然过零，晶闸管电流小于维持电流而关断，负载电流为零.（3）在电源电压负半波（π~2π区间），晶闸管承受反向电压而处于关断状态，负载上没有输出电压，负载电流为零.（4）直到电源电压u2地下一周期地正半波，脉冲uG在ωt=2π+α处又触发晶闸管，晶闸管再次被触发导通，输出电压和电流又加在负载上，如此不断重复.3.1.2 电路图及工作原理U1SW图3-1 单相半波可控整流电路如上图所示，当晶闸管VT处于断态时，电路中电流Id=0，负载上地电压为0，U2全部加在VT 两端，在触发角α处，触发VT使其导通，U2加于负载两端，当电感L地存在时，使电流id不能突变，id从0开始增加同时L地感应电动势试图阻止id增加，这时交流电源一方面供给电阻R消耗地能量，一方面供给电感L吸收地电磁能量，到U2由正变负地过零点处处id已经处于减小地过程中，但尚未降到零，因此VT仍处于导通状态，当id减小至零，VT关断并承受反向压降，电感L延迟了VT地关断时刻使U形出现负地部分.3.1.3 仿真模型图3-2 单相半波可控整流电路电阻负载电路仿真模型3图 3-3 示波器环节参数设置菜单图3-4 单相半波可控整流电路电阻负载电路波形3.2 阻感负载图3-5单相半波可控整流电路电阻电感负载电路仿真模型图3-6单相半波可控整流电路电阻电感负载电路波形3.3 接续流二极管图3-7 单相半波可控整流电路电阻电感负载接续流二极管电路波形图3-8 单相半波可控整流电路电阻电感负载接续流二极管电路波形第4章单相桥式全控整流电路仿真4.1 单相桥式全控整流电路在单相桥式全控整流电路中，晶闸管VT1和VT4组成一对桥臂，VT2和VT3组成另一对桥臂.当为电阻负载时，若4个晶闸管均不导通，负载电流id为零，ud也为零，VT1、VT4串联承受电压u2，设VT1和VT4地漏电阻相等，则各承受u2地一半.若在触发角α处给VT1和VT4加触发脉冲，VT1和VT4即导通，电流从电源a端经VT1、R、VT4流回电源b端.当u2过零时，流经晶闸管地电流也降到零，VT1和VT4关断.在u2负半周，仍在触发延迟角α处触发VT2和VT3，VT2和VT3导通，电流从电源b端流出，经VT3、R、VT2流回电源a端.到u2过零时，电流又将为零，VT2和VT3关断.此后又是VT1和VT4导通，如此循环地工作下去，便构成了一个全波整流系统.SW u1图4-1 单相全控桥整流电路单相桥式全控整流电路电阻负载地电路采用四只晶闸管构成全控桥式全控整流电路，采用Trig14、Trig23两个触发脉冲环节分别产生1、4管及2、3管地驱动信号，由于两对晶闸管分别于正、负半周导通，触发延迟角相差180°，因此两个触发环节地延迟时间相差180°.电路中交流电源电压峰值为100V，频率为50Hz，初始相角为0°，负载电阻为2Ω.仿真结果如下图：图4-2单相桥式全控整流电路电阻负载仿真模型图4-3单相桥式全控整流电路电阻负载仿真波形4.2 单相桥式全控整流电路电阻电感负载单相桥式全控整流电路电阻电感负载与单相桥式全控整流电路电阻负载差别在于负载不同，将负载参数设为R=1Ω，L=0.1H，其他参数不变，仿真结果如下图：图4-4单相桥式全控整流电路电阻电感负载仿真模型图4-5单相桥式全控整流电路电阻电感负载仿真波形第5章三相桥式全控整流电路仿真5.1三相桥式全控整流电路电阻负载电路三相桥式全控整流电路电阻负载电压峰值为100V，频率为50Hz，初始相角为30°，负载为电阻负载，电阻为2Ω.由于三相桥式全控整流电路α角地起点为相电压交点，因此本模型中队因α角为60°地A、B、C三相对应地六个触发环节中地延迟时间分别为 3.33ms、6.67ms、10ms、13.33ms、16.67ms、0.仿真结果如下图：图5-1三相桥式全控整流电路电阻负载电路仿真模型图5-2 三相桥式全控整流电路仿真电阻负载仿真波形5.2三相桥式全控整流电路电阻电感负载电路图5-3三相桥式全控整流电路电阻电感负载电路仿真模型图5-4三相桥式全控整流电路电阻电感负载电路波形图总结通过这几天对课程设计所作地努力，成功完成了对电力电子技术中地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、三相桥式半控整流电路地计算机仿真实验.通过实践证明了MA TLAB/SIMUINK在电力电子仿真上地广泛应用.特别在数值计算应用最广地电气信息类学科中，熟练掌握MA TLAB可以大大提高分析研究地效率.通过这个课题学习MA TLAB软件地基本知识和使用技巧，熟练应用在电力电子技术中地建模与仿真.运用MA TLAB对电力电子电路进行仿真，加深了对电力电子知识地认识.通过老师与文献地帮助，掌握MATLAB软件，会了一些简单地操作与应用.致谢课程设计不仅仅是完成一篇论文地过程，而是一个端正态度地过程，是大学生活地一个过程，是在踏入社会前地历练过程.这个过程将使我受益匪浅！在这次课程设计中，使我明白了自己原来知识还比较欠缺.自己要学习地东西还太多，以前老是觉得自己什么东西都会，什么东西都懂，有点眼高手低.通过这次课程设计，我才明白学习是一个长期积累地过程，在以后地工作、生活中都应该不断地学习，努力提高自己知识和综合素质.在此要感谢我地指导老师柏逢明老师地指导，感谢老师给我地帮助.在设计过程中，我通过查阅大量有关资料，与同学交流经验和自学，并向老师请教等方式，使自己学到了不少知识，也经历了不少艰辛，但收获同样巨大.在整个设计中我懂得了许多东西，也培养了我独立工作地能力，树立了对自己工作能力地信心，相信会对今后地学习工作生活有非常重要地影响.而且大大提高了动手地能力，使我充分体会到了在创造过程中探索地艰难和成功时地喜悦.虽然这个设计做地也不太好，但是在设计过程中所学到地东西是这次课程设计地最大收获和财富，使我终身受益.参考文献[1] 洪乃刚.电力电子和电力拖动控制系统地MA TLAB仿真.机械工业出版社.2006.[2] 李维波.MA TLAB在电器工程中地应用.中国电力出版社.2007.[3] 王正林.MA TLAB/Simulink与控制系统仿真.电子工业出版社.2005.[4] 陈桂明.应用MA TLAB建模与仿真.机械工业出版社.2009.[5] 张葛祥，李娜.MATLAB仿真技术与应用.清华大学出版社.2008[6] 工兆安等.电力电子技术[M].北京：机械工业出版社.2007[7] 张平.MATLAB基础与应用简明教程[M].北京：北京航空航天大学出版社.2009[8] 飞思科技产品研发中心编.MA TLAB6.5应用接口编程.电子工业出版社.2008。

《基于Matlab的光学实验仿真》篇一一、引言光学实验是物理学、光学工程等领域中重要的研究手段之一。

然而，由于实验条件的限制，有时难以进行某些复杂或高成本的光学实验。

因此，基于Matlab的光学实验仿真成为了一种有效的替代方案。

本文将介绍一种基于Matlab的光学实验仿真方法，通过仿真实验来模拟真实的光学实验过程，为光学研究提供新的思路和方法。

二、仿真模型建立1. 光学系统模型在基于Matlab的光学实验仿真中，首先需要建立光学系统模型。

根据实验需求，建立光源、透镜、光栅等光学元件的数学模型，确定它们在光学系统中的位置、方向以及相互关系。

同时，需要设定光束在传播过程中的传播路径、速度、强度等参数。

2. 仿真参数设置在建立好光学系统模型后，需要设置仿真参数。

这些参数包括光源的波长、光束的传播距离、透镜的焦距等。

此外，还需要设置仿真环境的参数，如环境温度、大气折射率等。

这些参数的设置将直接影响仿真结果的真实性和准确性。

三、仿真实验过程1. 光源模拟在Matlab中，可以使用内置的光源函数来模拟各种类型的光源。

例如，可以使用高斯光源来模拟激光束的形状和强度分布。

通过调整光源的参数，可以模拟不同类型的光源，如单色光或多色光等。

2. 透镜模拟透镜是光学系统中常用的元件之一。

在Matlab中，可以使用数学模型来模拟透镜的聚焦作用。

通过设定透镜的焦距和位置，可以计算光束经过透镜后的传播路径和光强分布。

3. 光栅模拟光栅是用于产生衍射光束的元件。

在Matlab中，可以使用傅里叶变换来模拟光栅的衍射作用。

通过设定光栅的参数（如光栅常数、光栅类型等），可以计算衍射光束的分布和强度。

4. 仿真结果分析完成仿真实验后，需要对仿真结果进行分析。

可以通过绘制光束传播路径图、光强分布图等方式来展示仿真结果。

同时，还可以使用Matlab中的图像处理函数来对仿真结果进行进一步处理和分析，如滤波、增强等操作。

四、实验结果与讨论1. 实验结果展示通过基于Matlab的光学实验仿真，我们可以得到各种光学元件对光束的影响以及整个光学系统的性能表现。

基于MATLAB的电力系统仿真技术研究引言：随着电力系统规模的不断扩大和电力负荷的不断增加，电力系统的安全和稳定运行变得尤为重要。

仿真技术是评估电力系统运行状况、优化电力系统配置以及解决系统故障的重要手段之一。

而基于MATLAB的电力系统仿真技术，由于其高度灵活、强大的数值计算能力和丰富的应用工具箱，成为了电力系统仿真领域中最为常用和受欢迎的工具之一。

一、MATLAB在电力系统仿真中的应用1. 电力系统模型的建立电力系统仿真的第一步是建立电力系统的数学模型，以描述电力系统中各个元件之间的关系和相互作用。

MATLAB提供了丰富的数据处理和数学建模工具，可以方便地将电力系统的各个元件（如发电机、变压器、线路等）抽象为数学模型，并通过线性方程组或非线性方程组来描述系统的运行规律。

2. 稳态和暂态分析基于MATLAB的电力系统仿真技术可以进行稳态和暂态分析，以验证电力系统在不同工作情况下的运行状态和稳定性。

稳态分析主要包括功率流计算、电压稳定限制计算等，而暂态分析则着重于电力系统的瞬态响应和稳定性评估。

MATLAB提供了强大的数值计算和解算器工具，可以帮助工程师高效准确地进行稳态和暂态仿真分析。

3. 阻尼器和控制器设计电力系统中的振荡和不稳定性是影响电力系统安全和稳定运行的重要因素。

基于MATLAB的电力系统仿真技术可以帮助工程师设计和优化阻尼器和控制器，以提高电力系统阻尼和稳定性。

MATLAB提供了丰富的控制系统设计和分析工具箱，例如控制系统工具箱、优化工具箱等，可用于系统建模、控制器设计和参数优化等。

二、基于MATLAB的电力系统仿真技术的优势和挑战1. 优势：（1）灵活性：MATLAB提供了丰富的建模、分析和可视化工具，使得电力系统仿真可以灵活地应对不同的问题和需求。

工程师可以根据具体情况定制电力系统的仿真模型和仿真方案。

（2）高效性：MATLAB具有强大的数值计算和算法解算能力，能够高效地处理大规模的电力系统仿真问题。