基于matlab谐波抑制的仿真研究(毕设)

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。

基于MATLAB的电力谐波分析电力谐波是电力系统中常见的问题，可以导致电力设备故障、能耗增加以及电压波形失真等不良效果。

因此，对电力谐波进行分析和处理具有重要意义。

MATLAB是一种功能强大的工具，可以用于电力谐波分析。

一、电力谐波的概念和原理电力谐波是指在电力系统中，超过基波频率的功率频率成分。

它们是由非线性负载引起的，如电弧炉、变频器等。

谐波会导致电压和电流波形变形，使得电压谐波、电流谐波和功率谐波产生，严重时会导致设备损坏。

电力谐波分析的主要原理是通过傅里叶级数展开，将非线性负载引起的电压和电流信号分解为基波和谐波成分。

然后，可以计算谐波分量的谐波电流、谐波电压、相角等信息。

根据这些信息，可以评估电力系统中谐波的程度，并采取适当的措施进行补偿和抑制。

二、MATLAB工具箱的使用MATLAB有多个工具箱可以用于电力谐波分析，包括基本的波形分析工具箱、信号处理工具箱和工具箱的傅里叶分析工具。

1.使用波形分析工具箱进行谐波分析在波形分析工具箱中，有多种函数可以用于谐波分析，如fft、ifft、spectrogram等。

通过调用这些函数，可以对电压和电流信号进行傅里叶变换，得到频率和幅值谱。

然后，可以从频谱中提取出谐波分量的频率、幅值等信息。

2.使用信号处理工具箱进行谐波分析信号处理工具箱提供了更多用于谐波分析的函数，如stft、wavelet 等。

通过调用这些函数，可以对电压和电流信号进行时频分析，得到谐波分量的时频特性。

此外，还可以通过滤波等方法对谐波信号进行补偿和抑制。

3.使用傅里叶分析工具进行谐波分析MATLAB的傅里叶分析工具提供了多种方法进行谐波分析，如离散傅里叶变换（DFT）、快速傅里叶变换（FFT）等。

通过调用这些函数，可以对电压和电流信号进行频域分析，得到谐波分量的频谱特性。

然后，可以计算谐波电流、谐波电压、相角等信息。

三、电力谐波分析的步骤进行电力谐波分析时，可以按照以下步骤进行：1.数据采集：使用合适的传感器采集电压和电流信号数据。

基于MATLAB的谐波分析谐波分析在信号处理和电力系统中非常重要，它可以帮助我们理解信号的频率成分以及电力系统中的谐波问题。

MATLAB是一个功能强大的工具，可以用来进行谐波分析，下面将介绍基于MATLAB的谐波分析方法，并说明其在实际应用中的作用。

首先，我们需要知道什么是谐波。

在信号处理中，谐波是指信号中频率为整数倍于基频的成分。

在电力系统中，谐波是指频率为60Hz或50Hz的交流电中的非整数倍成分。

谐波分析的目的是确定信号中的谐波频率和幅值。

在MATLAB中，我们可以使用FFT（快速傅里叶变换）来进行谐波分析。

FFT可以将时域信号转换为频域信号，从而可以获得信号的频率成分。

首先，我们需要准备一个信号，并将其表示为MATLAB中的向量。

然后，我们可以使用FFT函数对信号进行变换，得到信号的频率成分。

```matlabt = 0:1/fs:1-1/fs; % 时间向量f=1000;%信号频率x = sin(2*pi*f*t); % 正弦波信号```接下来，我们可以使用FFT函数对信号进行变换，并计算信号的幅频响应。

然后，我们可以选择性地显示特定频率范围内的幅频响应。

```matlabX = fft(x); % 对信号进行傅里叶变换Mag_X = abs(X); % 计算傅里叶变换的幅频响应frequencies = (0:length(X)-1)*(fs/length(X)); % 计算频率向量%选择显示特定频率范围内的幅频响应f_min = 0; % 最小频率f_max = 2000; % 最大频率indices = find(frequencies >= f_min & frequencies <= f_max);plot(frequencies(indices), Mag_X(indices))xlabel('Frequency (Hz)')ylabel('Amplitude')```上述代码将生成频率范围在0Hz到2000Hz之间的幅频响应图。

毕业设计（论文）题目基于MATLAB控制系统仿真应用研究毕业设计（论文）任务书I、毕业设计(论文)题目：基于MATLAB的控制系统仿真应用研究II、毕业设计(论文)使用的原始资料(数据)及设计技术要求：原始资料：（1）MATLAB语言。

（2）控制系统基本理论。

设计技术要求：（1）采用MATLAB仿真软件建立控制系统的仿真模型，进行计算机模拟，分析整个系统的构建，比较各种控制算法的性能。

（2）利用MATLAB完善的控制系统工具箱和强大的Simulink动态仿真环境，提供用方框图进行建模的图形接口，分别介绍离散和连续系统的MATLAB和Simulink仿真。

III、毕业设计(论文)工作内容及完成时间：第01～03周：查找课题相关资料，完成开题报告，英文资料翻译。

第04～11周：掌握MATLAB语言，熟悉控制系统基本理论。

第12～15周：完成对控制系统基本模块MATLAB仿真。

第16～18周：撰写毕业论文，答辩。

Ⅳ、主要参考资料：[1] 《MATLAB在控制系统中的应用》，张静编著，电子工业出版社。

[2]《MATLAB在控制系统应用与实例》，樊京，刘叔军编著，清华大学出版社。

[3]《智能控制》，刘金琨编著，电子工业出版社。

[4]《MATLAB控制系统仿真与设计》，赵景波编著，机械工业出版社。

[5]The Mathworks,Inc.MATLAB-Mathemmatics(Cer.7).2005.信息工程系电子信息工程专业类 0882052 班学生（签名）：填写日期：年月日指导教师（签名）：助理指导教师(并指出所负责的部分)：信息工程系（室）主任（签名）：学士学位论文原创性声明本人声明，所呈交的论文是本人在导师的指导下独立完成的研究成果。

除了文中特别加以标注引用的内容外，本论文不包含法律意义上已属于他人的任何形式的研究成果，也不包含本人已用于其他学位申请的论文或成果。

对本文的研究成果作出重要贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式表明。

Multiport Switch是三个开关,一个开关选择形成一路。

图1SVPWM式有源电力滤波器仿真图
图2仿真结果图
(上接第71页)
316Nγ监测反应堆功率的数学模型验证3.1不同流量下16Nγ功率与热功率比较
为验证一次水流量、16Nγ剂量率和反应堆功率的数学模型的正确性与可用性,需要变流量下的测量数据与热功率值进行比较,从HFETR运行历史数据中找到不同流量下的16Nγ测量值与热功率值做比较。

HFETR高浓运行和低浓运行堆芯中子通量率随局部有变化,但反应堆整个活性区中子通量率变化不大[2],数。

基于MATLAB的逆变器输出电压谐波抑制与仿真吴修世;丁刚【摘要】在MATLAB/SIMUL[NK中建立逆变器仿真模型,研究逆变器输出谐波的特点,分析影响输出波形的载波比和调制深度,并进行仿真.仿真结果表明,采用低频调制时,SPWM能有效抑制低频谐波；当采用高频调制时,SHE能有效抑制低频谐波.【期刊名称】《农业科技与装备》【年(卷),期】2013(000)006【总页数】3页(P73-75)【关键词】PWM逆变器;谐波抑制;仿真;低频谐波【作者】吴修世;丁刚【作者单位】营口供电公司,辽宁营口115000;营口供电公司,辽宁营口115000【正文语种】中文【中图分类】TM301.2随着电力电子技术的快速发展，变频调速电机在现代工业中得到了广泛应用。

变频器在能源节约、环境保护和资源利用等方面具有重要作用。

脉宽调制（PWM）技术因具有快速脉冲上升的特点而被应用于各种变频器，但大量的谐波限制了其进一步发展。

因此，分析和研究抑制谐波方法具有十分重要的意义。

1 系统模型与仿真系统仿真是建立系统模型,并对模型进行试验。

模型是系统的基本表示,通过数学或物理形式（具有类似数学描述或物理特性的方法）为系统提供各种信息。

对系统来说，该数学或物理形式具有类似的数学描述或物理属性。

数学模型是被研究系统的数学表达式。

复杂数学模型常采用仿真方法进行研究，即在计算机上构建计算机模型（仿真模型）并进行试验。

仿真流程如图1所示。

图1 计算机仿真流程图Figure 1 Flow chart of simulation of computer2 变频器逆变电路仿真系统使用最多的通用变频器为三相SPWM逆变器。

用仿真软件SIMULINK建立三相SPWM逆变器仿真系统，使用模型库中的设备构建通用桥和PWM发生器模块，选择IGBT作为开关设备。

三相SPWM逆变器的仿真模型如图2所示。

图2 三相SPWM仿真模型Figure 2 Three-phase SPWM simulation model 输出电压谐波谱的SPWM仿真分析结果表明，变频器谐波分量集中在负载频率fc 以及其整数倍频率周围，位于中心频率附近的谐波振幅最大值随中心频率的增加而有所下降。

毕业设计（论文）变压器励磁涌流抑制控制器设计系别：机电信息学院专业名称：电气工程及其自动化学生姓名：学号：指导教师姓名、职称：完成日期 2011 年 12 月 8 日论文题目：变压器励磁涌流抑制控制器设计专业：电气工程及其自动化本科生：文晨（签名）指导教师：李忠（签名）摘要当变压器空载合闸或外部故障切除后电压恢复时，由于铁芯饱和会产生很大的励磁涌流，在最不利的情形下，可达到到正常励磁电流的上百倍，或者说可达到变压器额定电流的5一7倍。

这一大大超过正常励磁电流的空载合闸电流称为励磁涌流。

励磁涌流的大小和衰减时间与外加电压的相位、铁芯中剩磁的大小和方向、电源容量的大小、回路的阻抗、变压器容量的大小和铁芯饱和程度轶芯的剩磁以及合闸时的相角等因素有关。

同时，在变压器空载合闸这一瞬变过程中，电流、电压的波形也会发生畸变，产生谐波;在一定的条件下，还可能会引起电力系统谐振，产生过电压。

变压器差动保护动作正确率长期偏低的一个主要原因是励磁涌流的存在。

而识别励磁涌流有很多方法，由于受变压器铁芯材料磁饱和点的降低、TA暂态饱和等诸多因素的影响，其可靠性可能大幅降低。

因此有待研究一种可靠性更高的识别，抑制励磁涌流的新方法。

本文利用MATLAB软件的仿真平台，在变压器各种运行情况下进行计算机仿真，并对所产生励磁涌流的特点进行分析。

基于这些仿真分析，提出抑制变压器励磁涌流的方法，并且对于这些方法进行仿真分析，确实这些方确实简单易行。

关键词：变压器；励磁涌流；励磁涌流抑制；差动保护Subject ：Transformer inrush current suppression controller designSpecialty ：Electrical system and automationName：wen chen （signature）Instructor：li zhong （signature）AbstractWhen closing or external transformer no-load voltage recovery after fault clearing ,As the core saturation will have a huge inrush current ,In the worst case, can reach to a hundred times the normal excitation current, or up to the rated current of the transformer 5 to 7 times .This greatly exceeds the normal no-load excitation current is called inrush current closing .Inrush current size and decay time and the applied voltage, phase, iron core in the size anddirection of the remanence, the power capacity of the size of the loop impedance, the transformer core saturation capacity of the size and extent of Yi and closing at the core of theremanence the phase angle and other factors .Meanwhile, the transient in the transformer no-load closing process, the current and voltage waveform distortion can occur, resulting in harmonic ;In certain conditions, may also cause power system resonance, resulting in over-voltage .Transformer differential protection accuracy is a major cause of long-term low inrush currentexists .And there are many ways to identify the magnetizing inrush current, the magnetic material due to transformer core saturation point lower, TA transient saturated and many other factors, maysignificantly reduce the reliability .So to be studying a more reliable identification, the new method of magnetizing inrush currentsuppression.This simulation platform using MATLAB software, the operation of the transformer under a variety of computer simulation, and the resulting analysis of the characteristics of magnetizing inrush current. Based on these simulation analysis, the method of magnetizing inrush currentsuppression, and simulation analysis for these methods, does the party really simple . Keywords: transformer；inrush current；inrush current suppression；differential protection目录内容摘要 (II)ABSTRACT (III)第1章绪论 (1)1.1研究的背景及意义 (1)1.2励磁涌流的危害性 (1)1.3 励磁涌流产生的原因及特点 (2) (5) (7)91.4 本章小结 (10)第2章防止励磁涌流引起的误动方法 (11)2.1励磁涌流对差动保护的影响 (11)2.2电流辨别励磁涌流的方法 (12) (12) (13) (14) (15) (16) (16) (17)2.3基于电流电压识别励磁涌流的方法 (17) (18) (19) (21) (22) (22) (23)2.4 新型技术在励磁涌流识别方面的应用 (24) (25) (25) (25)2.5 本章小结 (26)第3章变压器仿真计算模型研究 (28)3.1 MATLAB软件介绍 (28)3.2 仿真模型 (30) (30) (31)3.3 仿真结果分析 (31) (31)343.4 本章小结 (35)第4章几种抑制变压器励磁涌流的方法 (36)4.1控制三相合闸时间法 (36)36384.2中性点串电阻法 (40)40424.3回路串联电阻延迟合闸综合抑制法 (43)4344454.4 性能评价 (46)4646464.5 本章小结 (46)第5章结论 (47)5.1主要结论 (47)5.2 总结与展望 (47)附录1 仿真模型中各个元件的参数设置 (48)参考文献 (52)致谢 (54)第1章绪论1.1研究的背景及意义电力系统由发、输、变、配、用等环节构成，各环节相辅相成、相互影响。

基于 MATLAB 对 AC/DC/AC 电源的死区效应的谐波分
析及仿真

0 引言
目前,各种逆变电源的控制方法及 SPWM 信号调制方式分析中,大多基于假定
功率开关器件为理想开关器件,即不考虑开关器件的上升、下降和存贮时间。但
实际上任何开关器件均具有开关延迟,特别是关断过程。因此,在电压型逆变器
中,为了防止逆变桥同一桥臂上下开关管发生直通现象,在上下管控制信号之间
必须插入一个固定的延迟时间(即死区时间)。死区时间的引入会使逆变器输出
的波形品质变坏,谐波分量增加,系统的动态性能下降,并且随着开关频率的提高,
死区加入而产生的各种影响(简称死区效应)增大。
1 对 SPWM 系统的谐波数学分析
在 SPWM 系统中，除了死区效应产生的谐波外,而 SPWM 信号调制方式本身
固有原因而产生谐波,称为固有谐波。
1. 1 固有谐波分析
单极型 SPWM 波形产生的原理图如图 1 所示
图 1 SPWM 生成原理图
SPWM 控制时输出交流波形(载波频率比为 2N,调制参数为 M),用傅氏级数可
表示为
(1)
(k=1,2,3,)
分析图的波形特征,可以看出该输出是奇四分之一波对称的单位幅值波形。因
此,可证明式(1)中
(2)

基于MATLAB的IIR数字带通滤波器的设计与仿真——毕业设计毕业设计（论文）任务书毕业设计（论文）学生开题报告课题类型：（1）A—工程实践型；B—理论研究型；毕业设计（论文）学生申请答辩表学生签名：日期：毕业设计（论文）指导教师评审表4毕业设计（论文）评阅人评审表5毕业设计（论文）答辩表6-1毕业设计（论文）答辩记录表（不足加附页）7毕业设计（论文）成绩评定总表学生姓名：专业班级：毕业设计（论文）题目：基于MATLAB的IIR数字带通滤波器的设计与仿真注：成绩评定由指导教师、评阅教师和答辩组分别给分(以百分记)，最后按“优(90--100)”、“良(80--89)”、“中(70--79)”、“及格(60--69)”、“不及格(60以下)”评定等级。

其中，指导教师评定成绩占40%，评阅人评定成绩占20%，答辩组评定成绩占40%。

毕业设计（论文）基于MATLAB的IIR数字带通滤波器的设计与仿真学生姓名：学号：所在系部：专业班级：指导教师：日期：Based on the MATLAB IIR digital bandpass filter design and simulationBy(Wang Zheng)May 2013学位论文原创性声明本人郑重声明：所呈交的学位论文是本人在导师的指导下独立进行研究所取得的研究成果。

除了文中特别加以标注引用的内容外，本论文不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写的成果作品。

本人完全意识到本声明的法律后果由本人承担。

作者签名：年月日学位论文版权使用授权书本学位论文作者完全了解学院有关保管、使用学位论文的规定，同意学院保留并向有关学位论文管理部门或机构送交论文的复印件和电子版，允许论文被查阅和借阅。

本人授权省级优秀学士学位论文评选机构将本学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编本学位论文。

本学位论文属于1、保密□，在年解密后适用本授权书。

基于MAT LAB仿真的谐波治理方法的探讨王琮泽1　王春光2　杨　佳1　魏立明1(1.吉林建筑工程学院,吉林长春　130021; 2.空军航空大学航空理论系,吉林长春　130022)【摘　要】随着智能建筑及智能小区的迅速发展,电子类电器负荷比重逐渐增大,谐波污染影响日趋严重。

由于谐波源负荷单个容量小,数量多、分布广,尚未引起足够的重视,亦无成熟的防治办法、但这类谐波负荷增长迅猛,其污染影响已不容忽视,采取必要的治理措施已是必然。

针对楼宇电气系统的特点,本文采用了一种混合补偿器进行建筑电气谐波治理的方案,提出控制策略。

并且在此基础上利用M AT LAB提供的仿真平台建立了仿真模型,仿真结果表明所提出的补偿方案有良好的滤波效果。

【关键词】谐波治理;有源电力滤波器;混合补偿法 中图分类号:TH132143文献标识码:A1　引　言近年来,智能建筑将向智能建筑群、智能街区、智能城市迅速发展,成为新的经济增长点,智能建筑也成为一个地区、一座城市、一个国家经济和科技实力的象征。

但是,智能建筑由大量的电气设备与电子设备等非线性负荷形成的谐波源,产生谐波和无功功率,对电力系统造成严重污染,使电能质量下降,不仅给智能建筑中的电气设备、电子设备及楼宇智能化系统带来严重的危害和不良影响,并且对智能建筑配电系统以外的电气与电子设备带来危害。

由谐波引发的各种事故和故障,给国民经济和生活造成巨大的损失。

虽然智能建筑技术和谐波抑制技术是当今国内外的研究热点,但对于智能建筑中谐波的危害和不良影响及治理问题没有受到足够的重视,目前已引起国内外有关学者的关注。

2　几种常见的谐波治理方法抑制谐波的总体思路有三个:(1)装置谐波补偿装置来补偿谐波;(2)对电力系统装置本身1;(3)在电网系统中采用适当的措施来抑制谐波[1]。

具体方法有以下几种:211　选用适当的电抗器(1)输入电抗器。

(2)串联直流电抗器[2]。

(3)输出电抗器(电机电抗器)。