电力电子建模与仿真实验3

实验报告-电力电子仿真实验电力电子仿真实验实验任务书院系：电气与电子工程学院班级：学号：学生姓名：指导教师：成绩：日期：_____年_____月_____日目录实验一单相交-直-交变频电路仿真实验 3 实验二通用变频器电路仿真实验 9 实验一单相交-直-交变频电路仿真实验实验目的掌握单相交-直-交变频电路仿真模型的建立及模块参数和仿真参数的设置。

理解单相交-直-交变频电路的工作原理及仿真波形。

实验设备：MATLAB/Simulink/PSB 实验原理单相交-直-交变频电路如图1-1所示。

单相交流电源先经过不可控整流桥变为直流，经过滤波电路滤波后，送入IGBT单相逆变桥逆变为交流，再经过滤波处理后给负载供电。

图1-1 单相交-直-交变频电路实验内容启动Matlab，建立如图1-2所示的单相交-直-交变频电路结构模型图。

图1-2 单相交-直-交变频电路模型双击各模块，在出现的对话框内设置相应的模型参数，如图1-3、4-4、4-5、4-6、4-7、4-8、4-9、4-10、4-11所示。

图1-3 交流电压源模块参数图1-4 不可控整流桥模块参数图1-5 滤波电感L1模块参数图1-6 滤波电容C1模块参数图1-7 IGBT逆变桥模块参数图1-8 离散PWM发生器模块参数图1-9 滤波电感L2模块参数图1-10 滤波电容C2模块参数图1-11 负载模块参数系统仿真参数设置如图1-12所示。

图1-12 系统仿真参数运行仿真模型系统即可得到输入端交流电源电压、中间直流电压、输出端负载电压的仿真波形，如图1-13所示。

图1-13 单相交-直-交变频电路仿真波形（输入频率为50Hz，输出频率为100Hz）在离散PWM发生器模块中，将逆变桥输出电压频率设置为20__Hz，此时的仿真波形如图1-14所示。

图1-14 单相交-直-交变频电路仿真波形（输入频率为50Hz，输出频率为20__Hz）改变离散PWM发生器模块的输出电压频率参数，即可得到不同工作情况下的仿真波形。

三相桥式全控整流及有源逆变电路实验一、实验目的：1、加深理解三相桥式全控整流及有源逆变电路的工作原理。

2、掌握三相桥式全控整流电路MATLAB 的仿真方法，会设置各模块的参数。

二、实验主要仪器与设备： PC 机、MATLAB 仿真软件 三、实验原理实验线路如图3-1。

主电路由三相全控整流电路及作为逆变直流电源的三相不控整流电路组成，三相桥式整流及逆变电路的工作原理可参见电力电子技术教材的有关内容。

图中的R 用滑线变阻器，接成并联形式；电感Ld 选用700mH 。

在三相桥式有源逆变电路中，电阻、电感与整流的一致，而三相不控整流及心式变压器均在DJK10挂件上，其中心式变压器用作升压变压器，逆变输出的电压接心式变压器的中压端Am 、Bm 、Cm,返回电网的电压从高压端A 、B 、C 输出，变压器接成Y/Y 接法。

R图3-1 三相桥式全控整流电路实验原理图四、实验内容及步骤1、启动MATLAB ，进入SIMULINK 后新建文档，绘制三相桥式全控整流系统模型如图3-2所示。

在MATLAB 命令窗口中输入powerlib ，按Enter 健，打开电力系统（Power System ）工具箱，或在MATLAB的工具栏中，打开SIMULINK的库浏览器，单击SimPowerSystems进入电力系统工具箱。

从电源模块库（Electrical Sources）中选取交流电压源（Voltage Source）,从电力电子器件模块库（Power Electronics）选取通用变换器桥模块（Universal Bridge），从元件模块库（Elements）中选取串联RLC负载（Series RLC Branch）,从测量模块库（Measurements）选取电压测量（Voltage Measurement）、电流测量（Current Measurement）,从连接器模块库（Connectors）选取接地（输入）（Groud input）、接地（输出）（Groud output）、总线（Bus Bar,vert），从Extra library 中的Control Blocks选取同步6脉冲触发器（Synchronized 6-Pulse Generator）。

《电力电子技术实验》指导书合肥师范学院电子信息工程学院实验一电力电子器件仿真过程：进入MATLAB环境，点击工具栏中的Simulink选项。

进入所需的仿真环境，如图1.1所示。

点击File/New/Model新建一个仿真平台。

点击左边的器件分类，找到Simulink和SimPowerSystems，分别在他们的下拉选项中找到所需的器件，用鼠标左键点击所需的元件不放，然后直接拉到Model平台中。

图1.1实验一的具体过程：第一步：打开仿真环境新建一个仿真平台，根据表中的路径找到我们所需的器件跟连接器。

提取出来的器件模型如图1.2所示：图1.2第二步，元件的复制跟粘贴。

有时候相同的模块在仿真中需要多次用到，这时按照常规的方法可以进行复制跟粘贴，可以用一个虚线框复制整个仿真模型。

还有一个常用方便的方法是在选中模块的同时按下Ctrl键拖拉鼠标，选中的模块上会出现一个小“+”好，继续按住鼠标和Ctrl键不动，移动鼠标就可以将模块拖拉到模型的其他地方复制出一个相同的模块，同时该模块名后会自动加“1”，因为在同一仿真模型中，不允许出现两个名字相同的模块。

第三步，把元件的位置调整好，准备进行连接线，具体做法是移动鼠标到一个器件的连接点上，会出现一个“十字”形的光标，按住鼠标左键不放，一直到你所要连接另一个器件的连接点上，放开左键，这样线就连好了，如果想要连接分支线，可以要在需要分支的地方按住Ctrl键，然后按住鼠标左键就可以拉出一根分支线了。

在连接示波器时会发现示波器只有一个接线端子，这时可以参照下面示波器的参数调整的方法进行增加端子。

在调整元件位置的时候，有时你会遇到有些元件需要改变方向才更方便于连接线，这时可以选中要改变方向的模块，使用Format菜单下的Flip block 和Rotate block两条命令，前者改变水平方向，后者做90度旋转，也可以用Ctrl+R来做90度旋转。

同时双击模块旁的文字可以改变模块名。

• 101•1)前端设计：运用JS结合HTML编写前端界面，使用CSS美化界面，添加到webView组件中显示出来。

imageLoader加载图片素材，ListView用于显示消息列表等。

图22)后台数据设计：后台数据使用MySql数据库，用java进行后台数据交互。

具体数据交互实现是安卓端通过http请求服务器，让服务器上的web应用连接数据库获取数据，再将数据返回给移动端。

4.3 开发环境Windows操作系统下的Android SDK, Eclipse, Andriod Studio, MySql, PS画图软件等等。

主要开发语言为java，在前端布局上用到html+css和javascript脚本语言编写。

4.4 软件测试方面主要使用windows系统下的各版本安卓虚拟机+真机进行调试，还搭配着黑盒测试和白盒测试。

5 本项目特色与创新点如下1)其中项目内的功能可以很直接的去帮助大学生，可以在最短的时间内得到自己想要的答案，节省我们本来就不多的时间，提高学习效率。

2)适当的预习可以很好的帮助我们学习上课时的知识，而老师也可以根据我们在预习时答题的情况得到反馈，对于课上讲解时可以侧重的去讲解。

3)加强学院之间的联系，学院学生之间的互动，更好的去应用自己的所学知识。

4)简单便捷，可以快速的向其他的同学或者老师的寻求帮助。

5)操作方便，界面简洁一目了然。

结束语：为了方便大家的学习，我们这个软件可以让同学们在学习上达到有求必应的效果。

大学本来就是实践理论相结合的地方，我们在学习上可以达到较高要求的基础上，还应该拓宽自己的人脉圈，不能把自己仅仅局限于一个角落，所以加强自己与他人的互动交流也是我们所需的必修课。

我们的软件不仅让大家在学习上有所满足还会丰富大家的朋友圈等等，从而提高大家的学习效率。

作者简介：栾悦（1998—），女，辽宁铁岭人，本科，西北民族大学数学与计算机科学学院，研究方向：数据库等。

基于对“电力电子技术”课程性质的分析和教学实践中遇到的问题，提出将Matlab/Simulink计算机虚拟仿真软件应用于教学过程中，并以直流升压斩波电路为例，在Matlab/ Simulink环境中如何搭建模型并进行仿真，使学生能更直观地理解“电力电子技术”课程学习内容，积极探索，提高学习兴趣，从而提升教学效率。

《电力电子建模与仿真》课程教学大纲课程编号：081052111课程名称：电力电子建模与仿真英文名称：Modeling and Simulation of Power Electronics课程类型：专业课课程要求：选修学时/学分：32/2（讲课学时：16 实验学时：0 上机学时：16）适用专业：自动化一、课程性质与任务电力电子建模与仿真是自动化专业的专业选修课。

为自动化专业的学生将来进行课程设计、毕业设计以及走向工作岗位后从事电力电子电路相关设计提供有力的计算机仿真工具。

通过本课程的学习，学生可以掌握当今广泛流行的MATLAB \SIMULINK仿真软件、仿真环境。

掌握电力电子变流电路、电机调速系统计算机仿真的基本原理及方法，为以后的课程设计、毕业设计等打下基础。

本课程在教学内容方面着重基础知识、基本概念、仿真方法的讲解；在实践能力方面着重培养学生的系统建模能力和仿真分析能力，使学生具备一定的使用MATLAB \SIMULINK仿真软件解决实际电力电子工程问题的能力。

二、课程与其他课程的联系先修课程：《电力电子技术》、《电力电子与能源变换》、《变频器原理与应用》，这些课程中学习到的知识都为本课程的学习提供理论基础，这些课程的原理、方法、电路都可以通过本课程学习的MATLAB \SIMULINK建模与仿真方法对其验证。

三、课程教学目标1．通过本课程的学习，使学生掌握MATLAB\SIMULINK仿真环境和模块库；掌握电力电子器件模型和电动机模型；掌握电力电子变流电路的仿真；掌握直流调速系统的仿真；能用MATLAB/SIMULINK仿真工具对电力电子工程问题进行合理的建模和仿真计算，达成毕业要求1.1、1.5。

2．在课堂教学过程中适当讲解使用MATLAB\SIMULINK软件如何解决实际的电力电子工程问题，如何对实际工程问题进行适当的简化，并且在模拟过程中能够综合考虑模型简化所带来的局限性，以及如何处理实际工程问题中的约束，并得到合理的设计，达成毕业要求3.3、5.2。

一．课程设计目的（1）通过matlab的simulink工具箱，掌握DC-DC、DC-AC、AC-DC电路的仿真。

通过设置元器件不同的参数，观察输出波形并进行比较，进一步理解电路的工作原理；（2）掌握焊接的技能，对照原理图，了解工作原理；（3）加深理解和掌握《电力电子技术》课程的基础知识，提高学生综合运用所学知识的能力；二．课程设计容第一部分：simulink电力电子仿真/版本matlab7.0（1）DC-DC电路仿真（升降压（Buck-Boost）变换器）仿真电路参数：直流电压20V、开关管为MOSFET（阻为0.001欧）、开关频率20KHz、电感L为133uH、电容为1.67mF、负载为电阻负载（20欧）、二极管导通压降0.7V（阻为0.001欧）、占空比40%。

仿真时间0.3s，仿真算法为ode23tb。

图1-1占空比为40%的，降压后为12.12V。

触发脉冲、电感电流、开关管电流、二极管电流、负载电流、输出电压的波形。

图1-2占空比为60%的，升压后为28.25V。

触发脉冲、电感电流、开关管电流、二极管电流、负载电流、输出电压的波形。

图1-3•图1-4升降压变换电路（又称Buck-boost电路）的输出电压平均值可以大于或小于输入直流电压，输出电压与输入电压极性相反，其电路原理图如图1-4(a)所示。

它主要用于要求输出与输入电压反相，其值可大于或小于输入电压的直流稳压电源工作原理：①T导通，ton期间，二极管D反偏而关断，电感L储能，滤波电容C向负载提供能量。

②T关断，toff期间，当感应电动势大小超过输出电压U0时，二极管D导通，电感L经D向C和RL反向放电，使输出电压的极性与输入电压在ton期间电感电流的增加量等于toff期间的减少量，得：由的关系，求出输出电压的平均值为：上式中，D为占空比，负号表示输出与输入电压反相；当D=0.5时，U0=Ud；当0.5<D<1时，U0>Ud，为升压变换；当0≤D<0.5时，U0<Ud，为降压变换。