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电力电子技术与MATLAB仿真课程设计课程设计概述本次课程设计的主要任务是对电力电子技术进行深入了解，并通过MATLAB仿真进行实践操作，从而全面掌握电力电子技术的应用。
本次课程设计以掌握电力电子技术基本原理、掌握MATLAB仿真软件的使用和掌握电力电子技术的应用为主要目标，结合实际应用案例和仿真实验，学生们能够更加深入地理解电力电子技术的应用，并且掌握MATLAB仿真的使用方法。
任务一：电力电子技术基础知识任务目标通过学习电力电子技术基础知识，掌握电力电子技术的相关概念和原理。
学习内容本次课程设计的学习内容主要包括以下几点：1.电力电子技术概述2.半导体器件3.电路模型4.控制方法学习方法学生们应该认真学习课程中涉及到的各种电力电子技术相关知识和概念，并在查阅相关文献进行加深理解。
同时，针对课程中的一些重点难点内容，可以与同学共同研究、讨论，并结合实际案例进行学习。
任务二：MATLAB仿真操作技能任务目标通过本次课程设计，学生们应该掌握MATLAB仿真工具的基本操作技能，能够独立完成电力电子技术的相关仿真实例，并且掌握MATLAB仿真结果的分析和处理方法。
学习内容本次课程设计的学习内容主要包括以下几点：1.MATLAB基础操作2.电力电子技术常用仿真分析方法3.仿真模型搭建学习方法学生们应该认真学习课程中涉及到的MATLAB仿真工具的相关知识和概念，并进行实践操作。
在实践操作过程中，可结合文献资料进行研究和调整，并与同学一起共同探讨仿真结果与理论分析的关系。
任务三：综合应用任务目标通过独立完成应用案例的设计和模拟仿真，学生们能够深入理解电力电子技术的实际应用，并且掌握MATLAB仿真工具在电力电子技术应用方面的操作方法。
学习内容本次课程设计的学习内容主要包括以下几点：1.开关电源的设计及仿真2.三相变频器的设计及仿真3.太阳能逆变器的设计及仿真学习方法学生们应该针对给出的应用案例进行仿真模拟，并负责完成实验数据表格整理及会议汇报材料的整理，以提高课程设计实际应用能力。
matlab电力电子仿真教程.pdfMATLAB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)1绪论1.1关于MATLAB软件作为当今世界最流行的第四代计算机语言，MATLAB软件语言系统，由于它在科学计算，网络控制，系统建模与仿真，数据分析，自动控制，图形图像处理航天航空，生物医学，物理学，通信系统，DSP处理系统，财务，电子商务，等不同领域的广泛应用以及它自身所具备的独特优势，目前MATLAB已备受许多科研领域的青睐与关注。
目录摘要 (1关键词 (11.引言 (12.单相半波可控整流电路 (1 2.1实验目的 (12.2实验原理 (12.3实验仿真 (23.单相桥式全控整流电路 (8 3.1实验目的 (83.2实验原理 (83.3实验仿真 (94.三相半波可控整流电路 (10 4.1实验目的 (104.2实验原理 (114.3实验仿真 (125. 三相半波有源逆变电路 (14 5.1实验目的 (145.2实验原理 (145.3实验仿真 (156.三相桥式半控整流电路 (176.1 实验目的 (176.2实验原理 (17`6.3 实验仿真 (177.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。
电力电子课程设计关于MATLAB一、教学目标本节课的教学目标是让学生了解和掌握MATLAB在电力电子领域的应用，培养学生运用MATLAB进行电力电子系统分析和设计的能力。
具体目标如下：1.知识目标：使学生掌握MATLAB的基本语法和操作，了解MATLAB在电力电子领域的应用范围，如交流调速系统、变频器、电力电子器件驱动等。
2.技能目标：培养学生运用MATLAB进行电力电子系统仿真分析的能力，能够编写简单的MATLAB脚本程序，实现电力电子电路的建模和仿真。
3.情感态度价值观目标：培养学生对电力电子领域的兴趣，提高学生运用现代工具解决实际问题的意识，培养学生的创新精神和团队合作能力。
二、教学内容本节课的教学内容主要包括以下几个部分：1.MATLAB概述：介绍MATLAB的发展历程、功能特点和基本语法。
2.MATLAB在电力电子领域的应用：讲解MATLAB在交流调速系统、变频器、电力电子器件驱动等方面的应用实例。
3.MATLAB电力电子仿真基础：介绍电力电子电路的建模方法，讲解MATLAB中电力电子仿真工具箱的使用。
4.实例讲解与实践：通过具体案例，引导学生运用MATLAB进行电力电子系统分析和设计，提高学生的实际操作能力。
三、教学方法为了提高教学效果，本节课将采用以下教学方法：1.讲授法：讲解MATLAB的基本语法和操作，使学生掌握MATLAB的基本使用方法。
2.案例分析法：通过分析实际案例，使学生了解MATLAB在电力电子领域的应用，培养学生运用MATLAB解决实际问题的能力。
3.实验法：安排课后实验，让学生动手实践，巩固所学知识，提高学生的实际操作能力。
4.小组讨论法：学生进行小组讨论，培养学生的团队合作意识和沟通能力。
四、教学资源为了支持本节课的教学，将准备以下教学资源：1.教材：《MATLAB电力电子仿真与应用》。
2.参考书：电力电子相关书籍，如《电力电子技术》、《电力电子器件与应用》等。
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。
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 on=0H，V f=0.8V，R s=500Ω，C s=250e-9F(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 d和晶闸管两端电压U vt1的波形。
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?②在MATLAB/Simulink环境下仿真如何设置控制角？1.1.2 仿真思路分析1)单相半波整流电路单相半波整流电路式全控整流电路实质上是三相半波共阴极组与共阳极组整流电路的串联。
在任何时刻都必须有两个晶闸管导通才能形成导电回路，其中一个晶闸管是共阴极组的，另一个晶闸管是共阳组的。
6 个晶闸管导通的顺序是按VT6 – VT1 →VT1 –VT2 →VT2 – VT3 →VT3 – VT4 →VT4 – VT5 →VT5 – VT6 依此循环，每隔60 °有一个晶闸管换相。
为了保证在任何时刻都必须有两个晶闸管导通，采用了双脉冲触发电路，在一个周期内对每个晶闸管连续触发两次，两次脉冲前沿的间隔为60 °。
对于三相半波整流电路，在晶闸管和负载参数给定后，主要是脉冲发生器模块的参数设置，由于交流电压源的频率为25Hz，则Pulse模块的脉冲周期为0.04s，脉冲宽度设置为脉宽的50%，脉冲高度为1，脉冲移相角通过“相位角延迟”对话框进行设置。
由于三项半波整流电路的移相角α零位定在三相交流电压的自然换流点，所以在计算延迟角时，还必须增加30°相位。
且对于电阻性负载α∈(0°，150°)，对于阻感性负载α∈(0°，90°)，在电源频率为25Hz时，这一角度对应的延迟时间为0.0033s。
另外，Pulse模块依次延迟120°，对应的时间为0.0132s。
以下是不同的移相角对应的脉冲触发角：α=00°时,Pulse1=0.0033s，Pulse2=0.0166s，Pulse3=0.0300s。
α=30°时,Pulse1=0.0066s，Pulse2=0.0200s，Pulse3=0.0333s。
α=60°时,Pulse1=0.0100s，Pulse2=0.0233s，Pulse3=0.0366s。
α=90°时,Pulse1=0.0133s，Pulse2=0.0266s，Pulse3=0.0400s。
α=120°时,Pulse1=0.0166s，Pulse2=0.0300s，Pulse3=0.0433s。
α=150°时,Pulse1=0.0200s，Pulse2=0.0333s，Pulse3=0.0466s。
相对误差设置为0.001v，开始仿真时间为0，停止仿真时间为0.1。
2)三相有源逆变电路要使整流电路工作于逆变状3)直流降压斩波电路要使整流电路工作于逆变状4)单相交流调压电路要使整流电路工作于逆变状态，必须有两个条件：①变流器的输出U d能够改变极性。
因为晶闸管的单向导电性，电流Id不能改变方向，为了实现有源逆变，必须去改变U d的电极性。
只要使变流器的控制角α>90°即可。
②必须要有外接的直流电源E，并且直流电源E也要可以改变极性，并且|E|>|U d|。
上述条件必须同时满足，才能实现有源逆变。
所以，三相有源逆变电路的设置基本和三相半波整流电路相同，只是E设置为120V，且要求晶闸管的控制角α>90°,U d为负值，直流电动势的极性和晶闸管的导通方向一致，其值大于变流器直流侧的平均电压即|E d|>|U d|。
1.1.3 电路原理图及MATLAB/Simulink环境下仿真模型(1)三相半波整流电路1) 三相半波整流电路系统原2)三相半波整流电路系统模型图如图2所示：图2 三相半波整流电路系统模型图(2)三相有源逆变电路1) 三相有源逆变电路系统原理图如图3所示：EM图3 三相有源逆变电路系统原理图2) 三相有源逆变电路系统模型图如图4所示：图4 三相有源逆变电路系统模型图2)运行结果见附录一。
1.1.4 回答以下思考题：①如何解决主电路和触发电路的同步问题?在本实验中，主电路三相电源的相序可任意设定吗?答：采用宽脉冲触发或双脉冲触发发式。
在本实验中使脉冲宽度大于1/6个周期。
在除法某个晶闸管的同时，前一个晶闸管补发脉冲，即用两个窄脉冲替代宽脉冲。
②在本实验的整流及逆变时，对角有什么要求？为什么?答：在本实验的整流时，移相角度角度为0-90°，这是因为当移相角度α超过90°就会进入逆变状态。
1.1.5 结合仿真结果，回答以下问题①该三相半波可控逆变电路在β=60°，90°时输出的电压有何差异?答：因为U d=2.34U2cosβ，所以β为90°时U d为0。
而为60°时是有输出电压的。
②在MATLAB/Simulink环境下仿真如何设置控制角？答：α=0°时,Pulse1=0.0033s，Pulse2=0.0166s，Pulse3=0.0300s。
α=30°时,Pulse1=0.0066s，Pulse2=0.0200s，Pulse3=0.0333s。
α=60°时,Pulse1=0.0100s，Pulse2=0.0233s，Pulse3=0.0366s。
α=90°时,Pulse1=0.0133s，Pulse2=0.0266s，Pulse3=0.0400s。
α=120°时,Pulse1=0.0166s，Pulse2=0.030s，Pulse3=0.0433s。
α=150°时,Pulse1=0.0200s，Pulse2=0.033s，Pulse3=0.0466s。
2 电力电子技术实训报告2.1 实训题目2.1.1电力电子技术实训题目一题目：单相交流—交流变换电路1)单相交流调压电路(1)带电阻性负载的单相交流调压电路仿真首先绘制单相交流调压电路原理图，并在MATLAB/Simulink环境下建立其仿真模型。
参数设置：①交流电压源的参数设置交流电压峰值：100~400V之间；初始相位：0；电源频率：50Hz②晶闸管的参数设置R n =0.001Ω，L on =0H，V f =0.8，R s =500Ω，C s=3.0e-7F③负载的参数设置（RLC串联环节）R =100~500Ω，L=0H，C=inf④脉冲发生器模块（Pulse）的参数设置取α=0°和30°（或45°、60°）分别设置Pulse模块参数（自己考虑）。
⑤仿真时间和误差参数设置设相误差为1.0e-3~1.0e-4之间；开始仿真时间：0；结束仿真时间：0.1~0.2之间（即5~10个电源周期）；⑥完成以下任务：仿真绘制出不同α值时的负载电压、负载电流、流过某只晶闸管电流、晶闸管端电压以及某只晶闸管上的触发信号的波形。
(2)带阻感性负载的单相交流调压电路仿真首先绘制单相交流调压电路原理图，并在MATLAB/Simulink环境下建立其仿真模型。
参数设置：①交流电压源的参数设置交流电压峰值：100~400V之间；初始相位：0；电源频率：50Hz②晶闸管的参数设置R n =0.001Ω，L on =0H，V f =0.8，R s =500Ω，C s=3.0e-7F③负载的参数设置（RLC串联环节）R =100~500Ω，L=0.1~0.2H，C=inf④脉冲发生器模块（Pulse）的参数设置取α=0°和30°及α=φ（或α=45°、60°）分别设置Pulse模块参数（自己考虑）。
⑤仿真时间和误差参数设置设相误差为1.0e-3~1.0e-4之间；开始仿真时间：0；结束仿真时间：0.1~0.2s之间（即5~10个电源周期）；⑥完成以下任务：仿真绘制出不同 值时的负载电压、负载电流、流过某只晶闸管电流、晶闸管端电压以及某只晶闸管上的触发信号的波形。
2)单相交流调功电路(1)带电阻性负载的单相交流调功电路仿真首先绘制单相交流调功电路原理图，并在MATLAB/Simulink环境下建立其仿真模型。
参数设置：①交流电压源的参数设置交流电压峰值：100~400V之间；初始相位：0；电源频率：100Hz②晶闸管的参数设置R n=0.001Ω，L on =0H，V f =0.8，R s=500Ω，C s=3.0e-7F③负载的参数设置（RLC串联环节）R =100~500Ω，L=0H，C=inf④脉冲发生器模块（Pulse）的参数设置取调功电路占空比分别为0.25和0.5，自行设置Pulse模块参数。
⑤仿真时间和误差参数设置设相误差为1.0e-3~1.0e-4之间；开始仿真时间：0；结束仿真时间：0.1~0.2之间（即10~20个电源周期）；⑥完成以下任务：仿真绘制出不同占空比时的负载电压、流过某只晶闸管电流、晶闸管端电压以及某只晶闸管上的触发信号的波形。
(2)分析并回答①交流调压与交流调功的电路结构是否相同，控制方式有何不同？②两者对脉冲发生器模块（Pulse）的参数设置有何不同？3)单相斩控式交流调压电路首先绘制电阻性负载单相交流调压电路原理图，并在MATLAB/Simulink环境下建立其仿真模型。
