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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11．1 MATLAB 介绍11．2 MATLAB 的安装与启动21．3 MATLAB 环境3第二章 MATLAB/Simulink/Power System 工具箱简介 72．1 Simulink 工具箱简介 72．2 Power System 工具箱简介 102．3Simulink/Power System 的模型窗口 132．4Simulink/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第 1 章 MATLAB 基础MATLAB 介绍 MATLAB 是一种科学计算软件。
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．课程设计内容第一部分：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（内阻为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（内阻为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。
基于ＭＡＴＬＡＢ的电力电子技术仿真分析作者：李雯来源：《硅谷》2009年第17期[摘要]利用SIMULINK提供的功能,建立电力电子电路仿真模型,设置、修改参数,在电子示波器上显示仿真波形,并对其进行分析、验证。
[关键词]SIMULINK 电力电子技术仿真分析中图分类号:TP3文献标识码:A文章编号:1671-7597(2009)0910010-01在电力电子技术传统教学方法中,理论分析主要基于变流电路工作原理的讨论而进行波形分析和主要参数计算。
学生对电路中元件的参数设置和型号的选择感性认识很少。
同时,实验教学中借助电力电子实验台完成的硬件实验是封装好的实验模块,不利于培养学生读图与分析、器件参数选择、调试以及故障分析等方面的实践能力。
这两方面问题在高职高专类院校尤其突出,本文中,尝试在电力电子技术教学中借助Matlab/Simulink解决上述问题,并以实例说明使用Simulink进行辅助教学的一般方法。
一、Simulink仿真软件介绍Simulink是Matlab软件下的一个附加组件,是用来提供一个系统级的建模与动态仿真的工具平台,在其下提供了丰富的仿真模块。
其主要功能是实现动态系统建模、方针与分析,可以预先对系统进行仿真分析,按仿真的最佳效果来调试及整定控制系统的参数。
Simulink仿真与分析的主要步骤为:从模块库中选择所需要的基本功能模块,建立结构图模型;设置仿真参数;进行动态仿真并观看输出结果;针对输出结果进行分析和比较。
二、用Sinmulink对三相半波可控整流电路的仿真在进入Matlab后,在命令行输入Simulink命令即可打开相应的系统模型库,电力电子电路建模相关的是SimPowerSystems模型库。
(一)建立共阴极三相半波整流电路的仿真模型点击File/New菜单项打开空白编辑窗口,将仿真所需模块添加到编辑窗口。
添加时只需用鼠标左键选中模块拖动到编辑窗口中,然后释放鼠标左键。
一、实验目的本次电力电子仿真实验实训旨在通过MATLAB/Simulink软件，对电力电子电路进行仿真分析，加深对电力电子电路工作原理、性能特点以及设计方法的了解，提高实际工程应用能力。
二、实验环境1. 软件环境：MATLAB R2020b、Simulink R2020b2. 硬件环境：计算机三、实验内容本次实验主要涉及以下内容：1. 单相桥式整流电路仿真2. 三相桥式整流电路仿真3. 逆变器电路仿真4. 直流斩波电路仿真四、实验步骤1. 单相桥式整流电路仿真（1）建立仿真模型：在Simulink中搭建单相桥式整流电路模型，包括二极管、电源、负载等元件。
（2）设置仿真参数：设置电源电压、负载电阻等参数。
（3）运行仿真：启动仿真，观察仿真结果。
（4）分析仿真结果：分析仿真结果，包括输出电压、电流、功率等参数。
2. 三相桥式整流电路仿真（1）建立仿真模型：在Simulink中搭建三相桥式整流电路模型，包括二极管、电源、负载等元件。
（2）设置仿真参数：设置电源电压、负载电阻等参数。
（3）运行仿真：启动仿真，观察仿真结果。
（4）分析仿真结果：分析仿真结果，包括输出电压、电流、功率等参数。
3. 逆变器电路仿真（1）建立仿真模型：在Simulink中搭建逆变器电路模型，包括电力电子器件、驱动电路、负载等元件。
（2）设置仿真参数：设置电源电压、负载电阻等参数。
（3）运行仿真：启动仿真，观察仿真结果。
（4）分析仿真结果：分析仿真结果，包括输出电压、电流、功率因数等参数。
4. 直流斩波电路仿真（1）建立仿真模型：在Simulink中搭建直流斩波电路模型，包括电力电子器件、驱动电路、负载等元件。
（2）设置仿真参数：设置电源电压、负载电阻等参数。
（3）运行仿真：启动仿真，观察仿真结果。
（4）分析仿真结果：分析仿真结果，包括输出电压、电流、功率等参数。
五、实验结果与分析1. 单相桥式整流电路仿真结果通过仿真实验，我们得到了单相桥式整流电路的输出电压、电流、功率等参数。
《电力电子技术》单相半波可控整流电路MATLAB仿真实验一、实验目的：(1) 单相半波可控整流电路（电阻性负载）电路的工作原理电路设计与仿真。
(2) 单相半波可控整流电路（阻-感性负载）电路的工作原理电路设计与仿真。
(3) 单相半波可控整流电路（阻-感性负载加续流二极管）电路的工作原理电路设计与仿真。
（4）了解三种不同负载电路的工作原理及波形。
二、电阻性负载电路1、电路及其工作原理图1.1单向半波可控整流电路（电阻性负载）如图1.1所示，单向半波可控制整流电路原理图，晶闸管作为开关，变压器T起到变换电压与隔离的作用。
其工作原理：（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的下一周期的正半波，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。
2、MATLAB下的模型建立2.1 适当连接后，可得仿真电路。
如图所示：2.2 仿真结果与波形分析下列所示波形图中，波形图分别代表了晶体管VT上的电流、晶体管VT 上的电压、电阻加电感上的电压。
设置触发脉冲α分别为30°、60°、90°、120°时的波形变化。
α=30°α=60°α=90°α=120°分析：与电阻性负载相比，负载电感的存在，使得晶闸管的导通角增大，在电源电压由正到负的过零点也不会关断，输出电压出现了负波形，输出电压和电流平均值减小；大电感负载时输出电压正负面积趋于相等，输出电压平均值趋于零。
电子技术与软件工程Electronic Technology&Software Engineering电子技术Electronic Technology基于MATLAB的电力电子技术虚拟实验仿真平台的设计张岩贾小龙（宁夏理工学院宁夏回族自治区石嘴山市753000）摘要：本文在MATLAB的基础上，利用现代仿真技术对电力电子变换器电路进行了SIMULINK仿真，完成了借助于图形用户界面GUI 功能的虚拟实验平台的搭建，达到了基本的实验要求。
关键词：MATLAB;电力电子技术；仿真模型；GUI1背景传统高校实验室所占实验经费比例大，软硬件设备一般比较昂贵的，容量有限且电气信息类技术更新非常快，要建立非常完备且与时俱进的实验教学环境是很困难的。
虚拟仿真实验既节省了资金，又可突破传统实验室在硬件设备上的限制，缓解了实验经费不足与实验人数过多的矛盾，突破了时空的局限，优化了教育资源，提高了学习兴趣和效率，真正实现理论教学与实验教学的结合。
因此，虚拟实验室的研究对于现代远程教学和高等院校的实验教学、课堂教学都很有意义。
2虚拟实验平台的国内外研究现状近年来计算机技术的发展为虚拟仿真实验平台开发提供了技术支持，已有很多高校和企业着手研究虚拟实验仿真平台。
例如：美国卡耐基梅隆大学早期开发的虚拟实验平台，他们的技术方案是通过计算机所搭建出来的函数发生器、示波器等实验硬件设备连接到Internet上，学生或其他用户可以通过上网然后网络远程连接并加以使用。
麻省理工学院（Massachusetts Institute of Technology）,该院校着手项目的主要是为了建设众多学科科目的虚拟实验平台，此项目是同微软公司通力合作开发出来的I-Lab,设计出来的平台可以用来研究基于虚拟现实的科学技术与电气工程的创新型教育体系。
目前国内的一些高等院校逐渐设计出了自己的虚拟实验平台。
中国科学技术大学早期设计的物理虚拟实验平台是把实验运用在教学的演示和简单物理实验这些问题上，此设计是国内第一套有推广价值的实验教学平台。
自控式同步电动机的matlab系统仿真中文摘要电力电子技术是电气工程及其自动化专业的专业基础课,因此对于电气工程及其自动化专业的学生，学好电力电子技术尤其重要。
随着交流传动电动机调速的理论问题的突破和调速装置(主要指变频器)性能的完善，交流电动机调速系统的性能差的缺点已经得到了克服，目前，交流调速系统的性能已经可以和直流系统相媲美，甚至可以超过直流系统。
由于交流调速不断显示其本身的优越性和巨大的社会效益，使变频器具有越来越旺盛的生命力。
各种性能优越的新型电力半导体器件的出现，如既能控制导通又能控制关断的门极可关断晶闸管GTO；具有良好功率转换效率和适于在高频大功率情况下工作的MOSFET；既有MOS管栅极驱动电压功率小和驱动线路简单，又有双极性功率晶体管导通饱和压降小优点的绝缘栅双极性大功率管IGBT；以及内部既有大功率开关器件，又有各种驱动电路和过压、过流等保护电路的智能型功率模块IPM等器件的应用，不仅使交流调速系统控制装置体积小，效率高，而且还更容易实现各种功能复杂但在结构上简单的控制方案，更加充实和推动了变频器理论的进一步发展。
关键词电力电子变频器 IGBT IPM 控制外文摘要Title the Matlab System Simulation of Self-Controls synchronous motorAbstractPower electronics technology is a basic course in Electrical Engineering and Automation, for students of electrical engineering and automation, to learn the power electronics technology is especially important. With the theoretical breakthrough of the AC drive motor speed control and speed control device (the inverter) performance improvement of the performance of the AC motor speed control system shortcomings have been overcome, AC variable speed system performance and DC systems is comparable, or even more than the DC system. AC variable speed display its own advantages and social benefits, so that the inverter has vitality. Various properties of the excellent new power semiconductor devices, such as conduction but also control the shutdown of the door both to control the very turn-off thyristor the GTO; good power conversion efficiency and is suitable for working in high-frequency high-power case MOSFET; both small and drive of the MOS transistor gate drive voltage power circuit is simple, there are small advantages by bipolar power transistor is turned on the saturation voltage insulated gate bipolar high-power tube IGBT; as well as both internal high-power switch the application of the device, there are a variety of driving circuit and overvoltage, overcurrent protection circuit and intelligent power module IPM device, not only to speed the exchange system controldevices, small size, high efficiency, but also easier to implement various functions complex but simple control scheme in the structure, enrich and promote the further development of the theory of the drive.Keywords：Power electronics technology inverter IGBT IPM control1 绪论 (3)1.1 本课题研究的背景及意义 (3)1.2 水电比拟原理 (4)1.3本文研究内容 (4)2. 水电比拟仪的总体设计..................... 错误！未定义书签。
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 ）。
