基于MATLAB电力电子系统仿真研究毕业设计论文

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 on

MATLAB/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。随着神舟飞船的首次载人飞行，嫦娥饶月的的实现，中国的这些高科技技术的成功，让西方国家震惊不已，谁拥有电力电子这种先进的高薪科技产品，谁就掌握竞争的优势。但是总体说来我国当前电力电子与电力传动技术的水平落后于国际先进水平，远远跟不上我国国民经济发展的需要，特别是还面临着国外产品严重冲击，因此，我们必需清醒地认识到这一挑战并且要勇敢地面对。因此电力电子交流电路模拟仿真的研究已成为我国的研究热点之一。

电力电子电路最基本的拓扑形式，近年来一些新的电路拓扑形式如谐振型逆变电路、矩阵式变频电路等不断涌现。人们也期待着通过对电力电子电路拓扑的不断研究，发现一些更新的拓扑形式，使电力电子装置性能更为优良。

电力电子作为节能、节才、自动化、智能化、机电一体化的基础,正朝着应用技术高频化、硬件结构模块化、产品性能绿色化的方向发展。电力电子技术的应用范围已无处不在在如交通系统和电力系统，此外，电力电子技术用于宇宙开发也正在引起人们的广泛关注。在不远的将来,电力电子技术将使电源技术更加成熟、经济、实用,实现高效率和高品质用电相结合。

1.2 国内外电力电子技术的现状

1.2.1 国外电力电子技术发展的状况

自从半导体问世以来，经过几十年来的发展，电力电子技术从以低频技术处理问题为主的传统电力电子学,向以高频技术处理问题为主的现代电力电子学方向转变。八十年代末期和九十年代初期发展起来的、以功率MOSFET和IGBT为代表的、集高频、高压和大电流于一身的功率半导体复合器件,表明传统电力电子技术已经进入现代电力电子时代。

电力电子技术发展的变换主要体现在器件上[2]，几十年来，以晶闸管为基础的可控硅整流装置使直流传动占据了传动领域的统治地位。然而，晶闹管毕竟是一种半控型器件，只能导通，不能关断，被称为第一代半导体器件。半控型器

件在交流传动及变频调速中无法大显身手。70年代来，陆续发明的功率晶体管(GTR)门投可关断品闸管(GTO)、功率MOS场效空管、绝缘栅极晶体管(IGBT)、静电感应晶体管(SITH)等等全控型器件，在线路中，既能控制其导通又能控制其关断，则被称为第二代电力半导体器件。它们在结构上是把若干个(直至数十万个)具有相同功能的元胞进行并联集成，在制造上采用把晶闸管向高电压、大电流方向发展所积累起来的各种经验同微电子的微细加工方面的成就相结合的成果。90年代，将综合这些器件的优点而研制成MOS栅控晶闸管(MCT)和场控GTO (MOS GTO)将成为国际上第三代电力电子器件。这些器件进一步把具有不同功能的控制单元、逻辑单元、传感单元、量测单元和保护单元集成一体，既具有电路功能，又使用更为方便可靠，正受到举世瞩目。

电力电子技术是能源技术、电子技术和控制技术三大领域的交叉，其主要功能是利用大功率半导体器件及其相应的控制与保护电路实现对电能某些参量和特性（电压、电流、频率、相位、相数、波形等）的控制与交换，以实现电力的某些使用目的，并提高使用的质量与效率。80年代以来，电力电子技术作为高新技术、基础技术和节能技术，其应用领域已经全面深入地渗透到经济、国防、科技和社会生活的各个方面。它是当今世界发展最快、潜力巨大的产业之一，电力电子技术产业发展的成功与否，对一个国家的国民经济整体水平有着重要的影响，所以，世界各国对电力电子技术都很重视，加快了电力电子产业化的进程。

1.2.2 国内电力电子技术发展的状况

不容置疑，我国国民经济的发展对电力电子应用技术具有十分巨大的需求。为了迅速改变我国电力电子技术的落后状况，适应国际市场严峻的竞争形势，我国政府也下了很大的决心和采取了很多措施大力发展电力电子技术，电力电子技术已被列入国家“九五”科技发展规划和国家关键新技术发展计划。到90年代，我国在某些现代电力电子技术，如软开关、功率因数校正、IGBT的应用、并联均流、智能控制、谐波治理、计算机仿真等的开发和应用方面取得了一些成就，有些研究成果已在产业部门中得到推广和应用。但是，总的说来我国电力电子技术的水平还远远落后于国际先进水平，远跟不上我国国民经济发展的需要，特别是还面临着国外产品严重冲击的严峻形势。国产功率器件目前主要还限于不控或半控器件（整流管和可控硅）。大功率结型全控器件（GTO，GTR）虽有引进，但因

市场和质量等原因，至今未能形成批量生产能力;场控器件（功率MOS、IGBT等和智能功率模块IPM）全靠进口。目前国产的电力电子装置还主要局限于利用大功率整流管和硅晶闸管生产的整流电源、直流调速和可控硅静止变频装置，而反映当代电力电子装置发展方向的高技术产品在我国目前尚处于研制开发阶段。这样一来，急需电力电子设备的一些大型企业就干脆直接从国外进口，而一般企业则因财力和企业技术水平所限，只得采用落后的技术和设备，这就严重地影响了我国电力电子技术的迅速发展和推广。

这些问题制约了产业竞争力的保持和提高，延缓了电力电子产业化的发展进程。要加快我国电力电子技术产业化的步伐，增强其在国内外市场的竞争能力，是我们当代大学生应有的义务和责任[3]。

1.3 计算机仿真技术的发展及应用

计算机仿真技术把现代仿真技术与计算机发展结合起来，并在某些实验条件下对模型进行动态实验的一门综合性技术。它具有高效、安全、受环境条件的约束较少、可改变时间比例尺等优点，已成为分析、设计、运行、评价、培训系统（尤其是复杂系统）的重要工具。在我国，自从20世纪50年代中期以来，系统仿真技术就在航天、航空、军事等尖端领域得到应用，取得了重大的成果。自20世纪80年代初开始，随着微机的广泛应用，数字仿真技术在自动控制、电气转动、机械制造、造船、化工等工程技术领域也得到了广泛应用[1]。

近年来计算机仿真技术在电力电子技术行业得到了广泛的应用。促进了电力电子产品研究、开发水平的提高，改善了电力电子产品的性能，缩短了产品的创新周期。可见，电路与系统的计算机仿真在电力电子技术的应用研究和产品开发中占有重要的地位，它可以加深工程师对电路与系统工作原理的理解，加速电路的设计和理论的完善，帮助生产企业提高自身开发的水平，改善产品性能并能有效地缩短产品更新换代的周期。

目前常用的仿真软件有PSpice,Saber,Simplis和Matlab等几种。通常把电力电子仿真软件分为两种：即侧重于电路的仿真器和侧重于方程求解的仿真器。PSpice和Matlab分别是两类仿真器的代表。

PSpice是较早出现的EDA软件之一，由MICROSIM公司于1985年推出。在电路仿真方面，它的功能可以说是最为强大，在国内被普遍使用.。PSpice最大的优

点就是能够把仿真与电路原理图的设计紧密的结合在一起。PSpice广泛应用于各种电路分析、激励建立、温度与噪声分析、模拟控制、波形输出、数据输出，并在同一个窗口内同时显示模拟与数字电路。无论对哪种器件哪些电路进行仿真，包括IGBT、脉宽调制电路、模/数转换、数/模转换等，都可以得到精确的仿真结果，可以满足电力电子电路动态仿真的要求。但PSpice的仿真数据处理量庞大，仿真和处理速度慢，输出数据格式和兼容性差，这些方面也限制了PSpice的应用。

Matlab是自动控制领域应用最广泛的仿真软件。其应用广泛的模块集合工具箱，可视化建模仿真，文字处理及实时控制等功能，成为广大科研人员的最值得信赖的助手和朋友。Matlab最新版本MATLAB2007b于2007年秋节正式发布，在R2007b中（MATLAB 7.4,Simulink 6.6），主要更新了多个产品模块、增加了多达350个新特性、增加了对64位Windows的支持，并新推出了.net工具箱。

Matlab中的Power System Bolckset (PSB)含有在一定使用条件下的元件模型，包括电力系统网络元件、电机、电力电子器件、控制和测量环一相以及二相元件库等，再借助于其它模块库或工具箱，在Simulink环境下，可以进行电力系统的仿真计算，可以实现复杂的控制方法仿真，同时可以观察仿真的执行过程。仿真结果在仿真结束时利用变量存储在Matlab的工作空间中。PSpice和PSB仿真软件各有其应用的优势.其版本也在不断更新。PSB适用于中等规模电路的仿真以及变/定步长仿真算法的电路仿真。

1.4 本论文的主要研究内容及目标

本论文主要研究利用MATLAB/SIMULINK的强大的运算能力，对电力电子电路和系统进行仿真分析研究，主要研究内容有

1)几种主要电力电子器件的模型

2)几种常用电力电子电路的建模和仿真，包括三相桥式整流电路，升压斩波电

路，降压斩波电路，SPWM逆变电路。

3)电力电子应用系统建模和仿真，包括基于SPWM的交流电机调速系统，

AC-DC-AC PWM 变换器。

仿真结果和理论分析结果的一致, 验证了基于MATLAB的电力电子系统建模和仿真的有效性和实用性

。

第二章电力电子器件

2.1 电力电子器件的概述

2.1.1 电力电子器件的一般概念及作用

在电器设备或电力系统中，直接承担电能的变化或控制任务的电路被称为电路（Power Circuit）。电力电子器件（Power Electronic Device）是指可直接用于处理电能的主电路中，实现电能的变换或控制的电子器件[4]。

电力电子器件的主要用途是用于功率变换和智能化运动控制，基本功能主要有以下六种:①整流——交流(AC)→直流(DC)，通过整流二极管或晶闸管将定压定频交流电变换成直流电；②逆变——直流(DC) →交流(AC )，通过晶闸管SCR或大功率晶体管GTR、可关断晶闸管GTO、绝缘栅晶体管IGB'I'等功率器件将直流电变换成可调电压，可调频率的交流电；③变频——交流(AC ) →交流(AC)或交流(AC ) →直流(DC) →交流(AC)，是将一种恒压恒频交流电(工频)或直流电变换成另一种频率(CVCF)或可变频率可变电压的交流电；④斩波——直流(DC)或交流(AC) →直流(DC)或交流(AC )，是将直流电或交流电切割成不同宽度的脉冲，控制脉冲的宽度和极性，可以实现直流调压和逆变，交流变频；⑤无触点开关一利用电力电子器件的开关特性，使电路接通或切断，且快速、没有电弧和声响；⑥交流调压——利用电力电子器件相位控制特性，控制功率器件的导通角改变输出电压。

电力变换技术的发展是以电力电子元器件为基础，故电力电子元器件的水平和性能的提高，必将推动电力变换技术的革命。

2.1.2 电力电子器件的分类

按照电力电子器件能够被控制电路信号所控制的程度，可以将电力电子器件分为以下三类[2]：

1）通过控制信号可以控制其导通而不能控制其关断的电力电子器件被称为半控型器件，这类器件主要是指晶闸管（Thyristor）及其大部分派生器件，器件的关断完全是由其在主电路中承受的电压和电流决定的。

2）通过控制信号既可以控制起导通，又可以控制其关断的电力电子器件被称为全控型器件，又称为自关断器件。目前最常用的是绝缘栅双极晶体管

（Insulated-Gate Bipolar Transistor ——IGBT）和电力场效应晶体管（MOSFET），在处理兆瓦级大功率电能的场合，门极可关断晶体管（GTO）应用较多。

3）也有不能用控制信号来控制其通断的电力电子器件，因此也就不需要驱动电路，这就是电力二极管，又被称为不可控器件。

2.2 常用电力电子器件的SIMULINK模型

2.2.1IGBT模块

绝缘栅双极型晶体管（IGBT）模块[5]如图2-6所示。其中g端为辑触发端，靠逻辑1触发来导通IGBT; C，E分别对应实际的工IGBT的集电极和发射极；m端为观测端。输出可用Demux模块将流过工IGBT的电流和两端电压组成的向量分解为单个变量；通常不用时，接T erminator(电气终止)模块，以消除米连接端日警告。另外，需要注意很多开关器件在MATLAB中等效为电流源，不能自接与电感串联;通常可将其与电阻并联，再与电感串联。

图2-6 IGBT模块

在实际仿真中，IGBT模块的导通电感取nH数量级;其缓冲电阻取为无穷大，缓冲电容取为零;其电流上升时间和下降时间取为ｕs数量级。IGBT的并联谐振电容用串联电阻、电感、电容模块来实现。电感值设为零，电容值为理论计算的谐振电容值。但此时电阻值若取为零则仿真时会出错。可将电阻值设为非常小的值(如千分之一)以解决上述问题。二极管模块的导通电感值要取得非常小。若以上参数选择得不当。IGBT和续流二极管中的电流会有强烈的振荡现象，严重时两端电压也会出现强烈的振荡现象。在仿真过程中，要注意选择合适的算法，不同的算法对同一模型的计算时间及结果有时有很大差别；同时，适当减小绝对容差和相对容差(在变步长算法中)可加快仿真。通常电力电子仿真中大量存在非线性环节，算法ode15比较适用。

2.2.2晶闸管模块

晶闸管是可控整流电路常用的整流器件，在模块库中晶闸管模型有两种，一种是较详细的模型，其模型名为detailed thyristor，可设置参数较多；另一种是简化的模型，模型名为thyristor，参数设置简单。

图2-7 晶闸管模块图

晶闸管模型在晶闸管承受正向电压，而且门极有正的触发脉冲信号（g>0）时晶闸管导通。触发脉冲的宽度要使阳极电流Iak能大于设定的晶闸管擎住电流，晶闸管才能正常导通，否则在导通过程中，如果在阳极电流还小于擎住电流时，门极信号已经为零（g=0）,则晶闸管仍要转向关断。导通的晶闸管在阳极电流下降到零，或者晶闸管承受反向电压时晶闸管关断，但是晶闸管承受反向电压的时间应大于设置的关断时间Tq，否则，尽管门极信号为零，晶闸管还可能导通，因此关断时间是表示晶闸管内载流子复合的时间，是晶闸管阳极电流减少为零后到晶闸管能再次施加正向电压而不会误导通的一段时间间隔。

2.2.3PWM脉冲发生器模块

图2-8 PWM脉冲发生器模块

图2-8是一种新的PWM脉冲发生器，它是由三角波发生器和比较器构成。调制原理就是以三角波与输入的占空比信号(调制波)相比较，在三角波与调制波的相交点处产生脉冲的前后沿。三角波频率可以在对话框中设置，且三角波的幅值固定为1。调制波有两种产生方式，一种是由PWM脉冲发生器自动生产，另一种在脉冲发生器输入端有外部输入。点击对话框的内调制信号生产栏前的方块，则

选中了内调制信号生产模式，对话框出现了调制度、输出电压频率和输出电压相位三项参数设置栏。在采用内调制信号生产模式时，调制波固定为正弦波，即SPWM调制方式，设置的调制度、输出电压频率和输出电压相位三项参数实际上是内部产生的调制正弦波的参数。选中内调制信号生成方式后，模块的输入端就不用连接了。当选择外部输入调制信号时，调制波的频率和相位则由外部输入的信号波决定，但是外部输入的信号波形幅值不能大于1。

第三章基于SIMULINK的常用电力电子电路建模

3.1 三相桥式整流电路

目前在整流电.路中应用最为广泛的是三相桥式整流电路[2]。如图3-1所示:

图3-1 三相桥式整流电路图

将三相交流电引入上图中的a.b.c三点，整流电路的工作特点在每个时刻有两个晶闸管同时导通1个为共阴极组.1个为共阳极组.6个晶闸管的脉冲按VT1 ,VT2 ,VT3 ,VT4 VT5 ,VT6的顺序.相位依次相差60度，共阴极组VT1 ,VT3 ,VT5的脉冲依次差120度.共阳极组VT4 ,VT2 ,VT6也依次差120度。这样根据两个晶闸管的导通.相连接的两相电压差就加在了负载的两端。

三相全桥的特点：

1）负载容量较大，或要求直流电压脉动较小、易滤波时使用三相整流电路;应用最为广泛;

2）共阴极组—阴极连接在一起的3个晶闸管(VT1，VT3 ，VT5 ) ;

3）共阳极组—阳极连接在一起的3个晶闸管(VT4，VT6 ，VT2 ) ;

4）注意编号顺序:1、3、5和4、6、2，一般不特别说明，均采用这样的编号顺序。

5）由于零线平均电流为零，所以可以不用零线。对于每相二次电源来说，一个工作周期中，即有正电流，也有负电流，所以不存在直流磁化问题，提高了绕组利用率。

图3-2 三相桥式全控整流电路(带电阻负载a =300时的波形) 建立如下三相桥式全控整流电路模型，电源相电压为220V，同步变压器输出线电压为15V。观察整流器在不同负载，不同触发角时整流器输出电压、电流波形，测量其平均值，并观察整流器交流侧电流波形和分析其主要次谐波。三相桥式全控整流电路仿真模型如图3-2所示。

图3-3 三相桥式整流仿真图

当负载为纯电阻时，R=5欧，触发角α=30度时。

（1）设置模型参数如下：

1）：电源参数设置：三相电源的电压峰值为220V*sqrt（2），频率为50Hz，

相位分别为0°、-120°、-240°。

2）：同步变压器参数设置：一次绕组联结选择Delta （D11），线电压为380V ，二次绕组联结选择Y ，线电压为15V ，其他参数可以保持默认值。

3）：三相晶闸管整流器参数设置：使用默认值。

4）：RLC 负载参数设置：R 的值为5欧，L 的值为0，C 的值为inf 。

5）：6脉冲发生器设置：频率为50 Hz ，脉冲宽度取1°，选择双脉冲触发方式。

6）：触发角设置：给定alph 设置为60°。

3.2 斩波电路

直流斩波电路实验的内容包括两种最基本的斩波电路:降压斩波电路和升压斩波电路。

3.2.1 降压斩波电路

图3-4所示的是降压斩波电路的原理图。降压斩波电路的基本原理是:在开关V 导通期间.电源E 向负载供电.负载电压U 0 = E.负载电流i 0按指数曲线上升。在

V 关断期间.负载电流经极管VD 续流.负载电压U 0,近似为零.负载电流呈指数曲线

下降。为了使负载电流连续且脉动小通常使串接的电感L 值较大。负载电压的平均值为：

aA E T

t E t t t U on off on on ==+=0 （3-1） 式中3-1，a = ton/T ，称为占空比a ≤1，调节a 的大小即可改变输出电压的大小。由上式可见，降压斩波电路的输出电压低于电源电压。

a b

图3-4 a)降压斩波电路的原理图 b)工作波形图

根据以上建立如图3-5的降压斩波电路模型：

设直流降压变压器电源电压E=200V ，输出电压Ua=100V ，电阻负载为5欧。观察IGBT 和二极管的电流波形，并设计电感和输出滤波电容值。如图3-4直流降压斩波仿真电路。

（1）：在模型中设置参数，设置电源E 电压为200V ，电阻的阻值为5欧，脉冲发生器脉冲周期T=0.2ms 。脉冲宽度为50%，IGBT 和二极管的参数可以保持默认值。

（2）：设置仿真时间为0.002s ，算法采用ode15s 。启动仿真。

（3）：仿真结果。

图3-5 直流降压斩波器仿真图

3.2.2 升压斩波电路

图3-6所示为升压斩波电路的原理图。分析升压斩波电路的工作原理时.首先假设电路中电感L 值很大电容C 值也很大。在V 处于通态期间，电源E 向电感L 充电.充电电流基木恒定为I 1.同时电容C 上的电压向负载R 供电，因C 值很，.基木保持

输出电压u 0为恒值.记为U 0。设V 处于通态的时间为t on ,.此阶段电感L 上积蓄的能量

为EI 1t on 。当V 处于断态时E 和L 共同向电容C 充电步{向负载R 提供能量。设V 处于

断态的时间为t off.，则在此期间电感L 释放的能量为(U 0-E) I 1 t off.。当电路工作于稳

态时，一个周期T 中电感L 积蓄的能量与释放的能量相等，即:

off on t I E u t EI 101)(-= (3-2 )

化简得:

E t T t t t u off

on off

on =+=0 （3-3） 升压斩波电路的输出电压高于电源电压。

a b

图3-6 a)升压斩波电路的原理图 b)工作波形图

建立如图3-7升压斩波电路模型：

已知直流电源200V ，要求将电压提升到400V ，且输出电压的脉动控制在5%以内，负载的等值电阻为5欧。设计一个直流升压交流器，并选择斩波频率、电感、电容参数。

（1）：根据直流升压变流器原理电路图建立交流器的仿真模型，如图5-2a 所示。

（2）：设置元件参数。取脉冲发生器脉冲周期为0.2ms ，脉冲宽度为50%，初选L 的值为0.1mH ，C 的值为100uF 。

（3）：设置仿真参数，取仿真时间3 ms ，仿真算法采用ode15。

3-7 直流升压变流器仿真模型

3.3 逆变电路

3.3.1 SPWM逆变电路

PWM控制技术在逆变电路中的应用十分广泛，目前中小功率的逆变电路几乎都采用了PWM技术。逆变电路是PWM控制技术最为重要的应用场合。PWM逆变电路也可以分为电压型和电流型两种。目前实际应用的PWM逆变电路几乎都是电压型电路，因此，在这里主要用电压型PWM逆变电路的控制方法[7]。

根据PWM控制的基本原理，如果给出逆变电路的正弦波输出频率、幅值和半个周期内的脉冲数，PWM波形中个脉冲的宽度和间隔就可以正确计算出来。按照计算结果控制逆变电路中的各开关器件的导通，就可以得到所需要的PWM波形，这就是计算法。

与计算法相对应的是调制法，即把希望输出的波形作为调制信号，把接受调制的信号作为载波，通过信号波的调制得到所希望的PWM波形。通常采用等腰三角波和锯齿波作为载波，其中等腰三角波应用最多。因为等腰三角波上的水平宽度和高度成线性关系而且左右对称，当它与任何一个平缓变化的调制信号波相交时，如果在交点时刻对电路中开关器件的通断进行控制，就可以得到宽度正比与信号波幅值的脉冲，这正好符合PWM控制的要求。

图3-8 三相桥式SPWM型逆变电路

SPWM是PWM中的一中，就是说当调制信号为正弦波时，所得到的就是SPWM。在SWPM逆变电路中如图3-8，自流侧电压饥为550V，调制正弦波频率为50HZ，三

角载波频率为600HZ，全控功率器件选用MOS-FLT，调制比为0.8,仿真后电动机的相电压、线电压、定子电流波形及相电压、线电压频谱图。

三相电压源型逆变器是通用变频器中使用最多的，用SIMULINK模块仿真三相电压型SPWM逆变器很方便，使用模型的多功能桥模块和PWM脉冲发生器（PWM Generator）就能实现。建立三相电压源型SPWM逆变器的仿真模型如图3-9所示。

图3-9 三相SPWM逆变器仿真模拟

第四章基于SIMULINK的电力电子应用系统建模

4.1基于SPWM的交流电机调速控制系统

SPWM 变频调速是交流调速系统中较为常用且较为有效的一种调速方式。用SPWM波形来作为逆变器的触发脉冲。则逆变器在理想状态下也应输出SPWM 波形。通过改变矩形脉冲的宽度可以控制逆变器输出交流基波电压的幅值，通过改变调制周期(即正弦波的周期)可以控制其输出频率，从而在逆变器上可以同时进行输出电压幅值与频率的控制，满足变频调速对电压与频率协控翻的要求。SPWM各脉冲幅值相等．所以逆变器可由恒定的直流电源供电，另外，SPWM波形与正弦波等效，这样使负载电机可在近似正弦波的交变电压下运行，转矩脉动小，提高了系统的性能。

图4-1 基于SPWM的交流电机调速控制系统的简图

(1)输入给定：图中的step模块，它内部属性设为：零时刻输出0．5，一秒时跳变为0．75。即系统运行到—秒钟时输入信号由0．5阶跃上升为O．75。其目

基于MATLAB电力电子系统仿真研究毕业设计论文

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 on MATLAB/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

电力电子技术应用实例MATLAB仿真

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 ）。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。每个模块库中包含各种基本元件模型，如电源模块中有直流电压、电流源，交流电压源、电流源，受控电压源、电流源等五种电源模型。电力电子模块库包含了理想开关元件、晶闸管、功率场效应管、可关断晶闸管等多种功率开关元件模型；电机模块库中包含了各种电机模型。如异步电动机、同步电动机、永磁同步电动机等。只需将模块中的元件拖到SIMULINK 窗口中，通过参数设置对话框设置参数就可以实现电路和电力系统的仿真了。[4][5] 由于本文是对基本电路一个个进行仿真，采用实验报告的方式会比较简单，明了，所以格式会和一般的论文有所不同。 2.单相半波可控整流电路 2.1实验目的：掌握单相半波可控整流电路MATLAB 仿真方法，会设置各模块的参数。 2.2实验原理：图为单相半波可控整流器原理图及接电阻性负载和电感性负载时的原理图。电阻性负载的特点是电压和电流成正比，波形相同并且同相位，电流可以突变。 负载端电压d U =0.452U (1+cos α)/2.[1] 式中，2U 为变压器二次侧相电压，α为晶闸管出发控制角。

基于MATLAB的电力系统短路故障分析与仿真设计

·… … … ……………. ………………. ………………… 毕业论文基于MATLAB的电力系统短路故障分析与仿真 院部机械与电子工程学院 专业班级电气工程及其自动化 届次 2015届 学生 学号 指导教师 装 订 线……………….……. …………. …………. ………

摘要........................................................................ I Abstract ................................................................... II 1 引言. (1) 1.1 课题研究的背景 (1) 1.2 课题研究的国外现状 (1) 2 短路故障分析 (1) 2.1 近年来短路故障 (1) 2.2 短路的定义及其分类 (2) 2.3 短路故障产生的原因及危害 (4) 2.4 预防措施 (4) 2.5 短路故障的分析诊断方法 (5) 3 仿真与建模 (6) 3.1 仿真工具简介 (6) 3.1.1 MATLAB的特点 (6) 3.1.2 Simulink简介 (7) 3.1.3 SPS(SimPowerSystems) (8) 3.1.4 GUI（图形用户界面） (8) 3.2 模型的建立 (8) 3.2.1 无限大电源系统短路故障仿真模型 (8) 3.2.2 仿真参数的设置 (9) 4 仿真结果分析 (16) 4.1 三相短路分析 (16) 4.2 单相短路分析（以A相短路为例） (18) 4.3 两相短路（以A、B相短路为例） (22) 4.4 两相接地短路（以A、B相短路为例） (25) 5 结论 (28) 6 前景与展望 (28) 参考文献 (29) 致 (30)

matlab仿真毕业设计论文

matlab仿真毕业设计论文 Matlab仿真毕业设计论文 毕业设计是大学生在校期间最重要的任务之一，它旨在培养学生的综合能力和 解决实际问题的能力。在科技发展迅猛的当今社会，Matlab仿真成为了毕业设 计中不可或缺的一部分。本文将探讨Matlab仿真在毕业设计论文中的应用，并分析其优势和局限性。 一、Matlab仿真的优势 1. 灵活性：Matlab是一种高级编程语言，具有强大的数值计算和数据处理能力。它提供了丰富的工具箱和函数，可以满足各种不同领域的仿真需求。无论是电 子电路、通信系统还是控制系统，Matlab都能提供相应的解决方案。 2. 可视化：Matlab具有出色的可视化能力，可以将仿真结果以图表、曲线等形 式直观地展示出来。这对于毕业设计论文的撰写非常有帮助，可以更清晰地呈 现设计方案的效果和性能。 3. 快速迭代：Matlab具有快速迭代的特点，可以快速修改和调试代码。这对于 毕业设计论文的实验部分非常重要，可以在较短的时间内完成多次仿真实验， 得到更准确的结果。 4. 资源丰富：Matlab拥有庞大的用户群体和活跃的社区，可以从中获取各种开 源代码和工具。这为毕业设计论文的实现提供了便利，可以借鉴和参考他人的 成果，提高设计的效率和质量。 二、Matlab仿真的应用案例 1. 电子电路设计：在电子工程领域的毕业设计中，Matlab可以用于模拟和分析 各种电路，如放大器、滤波器等。通过Matlab仿真，可以评估电路的性能指标，

优化设计参数，实现电路的精确控制。 2. 通信系统设计：在通信工程领域的毕业设计中，Matlab可以用于建立通信系 统的仿真模型，评估系统的传输性能和误码率。通过Matlab仿真，可以研究和改进各种调制解调技术，提高通信系统的可靠性和效率。 3. 控制系统设计：在自动化工程领域的毕业设计中，Matlab可以用于建立控制 系统的仿真模型，分析系统的稳定性和响应速度。通过Matlab仿真，可以设计和优化各种控制算法，实现对系统的准确控制。 三、Matlab仿真的局限性 1. 计算复杂度：由于Matlab是一种解释型语言，相比于编译型语言，其计算速度较慢。对于大规模的仿真计算，Matlab可能无法满足实时性要求。 2. 专业知识要求：Matlab仿真需要一定的编程和数学基础，对于初学者来说可 能存在一定的学习曲线。在毕业设计中，需要学生投入大量的时间和精力来学 习和掌握Matlab的使用方法。 3. 系统复杂性：有些实际问题的仿真可能涉及到多个领域的知识，需要综合运 用不同的工具和方法。在Matlab仿真中，可能无法涵盖所有的问题和需求，需要结合其他工具和软件进行综合分析。 总结： Matlab仿真在毕业设计论文中具有重要的应用价值，它的灵活性、可视化能力、快速迭代和资源丰富性使得它成为了学生们研究和实现自己设计方案的理想工具。然而，Matlab仿真也存在计算复杂度、专业知识要求和系统复杂性等局限性。因此，在使用Matlab仿真时，需要充分考虑问题的特点和需求，选择合适的工具和方法，提高毕业设计论文的质量和实用性。

基于MATLAB的输电线路故障仿真分析

本科生毕业论文(设计) 题目基于MATLAB的输电线路故障仿真分析 学生姓名张宏亮 学号 20131393061 学院信息与控制学院 专业电气工程及其自动化 指导教师余莉 二Ｏ一七年五月二十五日

目录 1 绪论 (2) 1.1短路故障 (2) 1.2论文的主要工作 (3) 2 仿真软件 (3) 2.1MATLAB简介 (3) 2.2S IMULINK简介 (4) 3电力系统故障计算的基本原理 (5) 3.1短路计算的基本原则和方法 (5) 3.2短路电流计算 (6) 3.2.1 计算的基本步骤 (6) 3.2.2 短路计算 (6) 4 模型与仿真 (7) 4.1算例 (7) 4.2三相短路系统仿真模型及各模块参数设置 (7) 4.2.1 三相电压电流测量模块 (8) 4.2.2 变压器模块 (9) 4.2.3 三相线路模块 (10) 4.2.4 三相电源模块 (10) 4.2.5 三相线路故障模块 (11) 4.2.6并联RLC负荷模块 (11) 4.3仿真结果与分析 (11) 5设计总结 (14) 参考文献 (15) 致谢 (16)

基于MATLAB的输电线路故障仿真分析 张宏亮 南京信息工程大学信息与控制学院，江苏南京 210044 摘要：本文介绍了MATLAB的基本操作以及输电线路故障分析方法，对电力系统范围内的主要故障内容搭建了体系仿真模型，并且例举说明了输电线路故障问题，尤其是各种类型的短路。在运行和参考了这些仿真案例的情况下，对仿真的结果做了深度分析，通过对仿真结果与故障计算所得的结果比较得出结论。通过这些仿真案例验证了基于MATLAB的输电线路仿真是能够运行的，以MATLAB为基础的计算机仿真技术能够很容易的对各种短路故障进行分析。 关键词：MATLAB;仿真研究；故障

MATLAB仿真论文

信息与通信工程学院MATLAB仿真论文 题目：基于matlab的系统仿真 班级: 13级电信三班谢丽娟 姓名：谢丽娟 学号： 14132200845

目录 摘要 (2) 一、关于MATLAB的基本知识 (2) 1.1 MATLAB的介绍 (2) 1.2 SIMULINK的介绍 (2) 二、无环流可逆调速系统 (2) 2.1 无环流可逆调速系统简介 (2) 2.2逻辑无环流调速系统的原理图 (3) 三、主电路的组成及其工作原理主电路的组成及其工作原理 (3) 四、仿真系统的设计 (3) 4.1电流环结构图的简化 (3) 4.2 电流调节器结构的选择 (3) 4.3转速调节器设计转速环结构图的简化 (4) 4.4 转速调节器设计 (5) 4.4 转速调节器设计 (5) 4.5 转速调节器的参数计算 (5) 4.6 逻辑控制器设计 (5) 4.7逻辑控制器的组成 (6) 五、逻辑无环流直流可逆调速系统仿真的建模 (6) 5.1逻辑控制直流可逆调速原理和仿真模型 (6) 5.2逻辑控制器模块 (7) 5.3电平检测 (7) 5.4延时电路 (8) 5.5连锁保护 (8) 六、仿真结果 (8) 摘要

许多生产机械要求电动机既能正传，又能反转，而且常常还需要快速的启动和制动，这就需要电力拖动系统具有四象限运行的特性，也就是需要可逆的调速系统，采用两组晶闸管反并联的可逆调速系统解决了电动机的正、反转运行和回馈制动问题，但是，如果两组装置的整流电压同时出现，便会产生不流过负载而直接在两项晶闸管之间流通的短路电流，称作环流。 又环流可逆系统虽然具有反响快，过渡平滑等优点，但设置几个环流电抗器终究是个累赘。因此，当工艺过程对系统过度特性的平滑性要求不高时，特别是对于大容量的系统，常采用既没有直流平均环流又没有瞬时脉动环流的无环流可逆系统。 本文介绍了逻辑无环流可逆直流调速系统的基本原理及其构成，并对其控制电 路进行了计算和设计。 运用了一种基于 Matlab 的 Simulink 和 Power System 工具箱、 面向系统电气原理结构图的仿真新方法，实现了逻辑控制电流可逆调速系统的仿真。 关键词: 直流电机；环流；逻辑无环流可逆调速；Matlab 仿真 一、关于MATLAB 的基本知识 1.1 MATLAB 的介绍 MATLAB 是矩阵实验室的简称，是美国MathWorks 公司出品的商业数学软件，用于算法开发、数据可视化、数据分析以及数值计算的高级技术计算语言和交互式环境，主要包括MATLAB 和Simulink 两大部分它将数值分析、矩阵计算、科学数据可视化以及非线性动态系统的建模和仿真等诸多强大功能集成在一个易于使用的视窗环境中，为科学研究、工程设计以及必须进行有效数值计算的众多科学领域提供了一种全面的解决方案，并在很大程度上摆脱了传统非交互式程序设计语言（如C 、Fortran ）的编辑模式，代表了当今国际科学计算软件的先进水平。 1.2 SIMULINK 的介绍 Simulink 是MATLAB 最重要的组件之一，它提供一个动态系统建模、仿真和综合分析的集成环境。在该环境中，无需大量书写程序，而只需要通过简单直观的鼠标操作，就可构造出复杂的系统。Simulink 具有适应面广、结构和流程清晰及仿真精细、贴近实际、效率高、灵活等优点，并基于以上优点Simulink 已被广泛应用于控制理论和数字信号处理的复杂仿真和设计。同时有大量的第三方软件和硬件可应用于或被要求应用于Simulink 。 。Simulink 可以用连续采样时间、离散采样时间或两种混合的采 样时间进行建模，它也支持多速率系统，也就 是系统中的不同部分具有不同的采样速率。 为了创建动态系统模型，Simulink 提供了一个建立模型方块图的图形用户接口(GUI) ，这个 创建过程只需单击和拖动鼠标操作就能完成，它提供了一种更快捷、直接明了的方式，而且 用户可以立即看到系统的仿真结果。 二、无环流可逆调速系统 2.1 无环流可逆调速系统简介 许多生产机械要求电动机既能正传，又能反转，而且常常还需要快速的启动和制动，这就需要电力拖动系统具有四象限运行的特性，也就是需要可逆的调速系统，采用两组晶闸管反并联的可逆调速系统解决了电动机的正、反转运行和回馈制动问题，但是，如果两组装置的整流电压同时出现，便会产生不流过负载而直接在两项晶闸管之间流通的短路电流，称作环流。这样的环流对负载无益，因此应该予以抑制或消除。 逻辑无环流系统目前生产中应用最为广 泛的可逆系统，当一组晶闸管工作时，用逻辑电路封锁另一组晶闸管的触发脉冲，使他完全处于阻断状态，确保两组晶闸管不同时工作，从根本上切断了环流的通路，这就是逻辑控制的无环流可逆系统。 逻辑无环流调速系统主电路和系统控制电路的系统组成 主电路采用两组晶闸管装置反并联线路；由于没有环流，不用设置环流电抗器；仍保留平波电抗器Ld ，以保证稳定与运行时电流波形连续；控制系统采用典型的转速、电流双闭环方案；电流环为内环，转速环为外环。为了实现 转速和电流两种负反馈分别起作用，可在系统

matlab的电气毕业设计

matlab的电气毕业设计 电气工程是一个广泛的领域，涉及电力系统、电子电路、控制系统等多个方面。在进行电气毕业设计时，Matlab是一个常用的工具，可以用于模拟、分析和设计各种电气工程系统。以下是一些可能的毕业设计课题，以及Matlab在这些课题中的应用： 1. 电力系统仿真与分析，毕业设计可以涉及电力系统的建模、仿真和分析。使用Matlab可以对电力系统进行建模，包括发电机、变压器、输电线路等组件。Matlab的Simulink工具可以用于搭建电力系统的仿真模型，并进行稳态和暂态分析，以评估系统的性能和稳定性。 2. 电力电子与控制系统设计，毕业设计可以涉及电力电子器件（如变流器、逆变器）以及控制系统的设计与优化。Matlab可以用于设计电力电子系统的控制算法，并进行仿真验证。同时，Matlab 还提供了用于数字控制系统设计的工具包，如Control System Toolbox和Simscape Power Systems等。 3. 信号处理与通信系统设计，在电气工程领域，信号处理和通信系统设计也是常见的课题。Matlab具有丰富的信号处理工具箱，

可以用于分析和处理各种类型的信号，如音频信号、图像信号等。 此外，Matlab还提供了通信系统工具箱，用于设计和仿真数字通信 系统。 4. 电机与电力传动系统设计，毕业设计可以涉及电机性能分析、控制以及电力传动系统的设计。Matlab可以用于建立电机的数学模型，并进行性能分析和控制算法设计。此外，Simulink还可以用于 建立电力传动系统的仿真模型，以评估系统的性能和效率。 总之，Matlab在电气工程毕业设计中具有广泛的应用，可以帮 助学生进行系统建模、仿真分析、控制算法设计等工作。通过合理 利用Matlab工具，学生可以深入研究电气工程领域的各种课题，并 完成高质量的毕业设计。

电气工程及其自动化毕业论文基于MATLAB的电力系统暂态稳定仿真分析

摘要 随着电力工业的迅速发展，电力系统的规模日益庞大和复杂，出现的各种故障，会给发电厂以及用户和电厂内的多种动力设备的安全带来威胁，并有可能导致电力系统事故的扩大，从技术和安全上考虑直接进行电力试验可能性很小，迫切要求运用电力仿真来解决这些问题依据电网用电供电系统电路模型要求，因此，论文利用MATLAB的动态仿真软件Simulink搭建了单机—无穷大电力系统的仿真模型，能够满足电网在其可能遇到的多种故障方面运行的需要。 论文以MATLAB R2009a电力系统工具箱为平台，通过SimPowerSyetem 搭建了电力系统运行中常见的单机—无穷大系统模型，实验得到了在该系统发生各种短路接地故障并由断路器自动跳闸隔离故障的仿真结果。并利用小波分析具有很强的信号特征提取能力，尤其对暂态突变信号或微弱变化信号的处理变现出明显的优势，达到了仿真的目的。 本文做的主要工作有： （1）Simulink下单机—无穷大仿真系统的搭建 （2）系统故障仿真测试分析 通过实例说明，若将该方法应用到电力系统短路故障的诊断中，快速实现故障的自动诊断、检测，对于提高电力系统的稳定性具有十分重要的意义。 关键词单机—无穷大；SimPowerSyetem；短路故障； ABSTRACT With the rapid development of electric power industry, electric power system, as an increasingly large scale and complicated power system fault, The user will give power plants and power equipment of the security threats, and may have caused the accident of power system, technology and safety considerations from directly power test possibility, urged using electric simulation to solve these problems based on grid power supply system, Therefore, paper depend on the model of dynamic simulation by MATLAB build software Simulink infinite power system of single - simulation model, the grid in various fault may meet the

基于MATLAB的电力系统稳定性分析与仿真毕业论文

山东农业大学 毕业论文 基于MATLAB的电力系统稳定性分析与仿真 装 、丁院部机械与电子工程学院 订 专业班级电气3班 线 届次20**届_________ 学生姓名 _______________________ 学号 __________________________ 指导教师 ____________ 副教授 二0**年六月六日

摘要.................................................................................. .•…Abstract ......................................................................................................................................... II 1绪论................................................................................ 1... 1.1课题背景................................................................. 1.. 1.2课题内容................................................................. 1.. 1.3课题意义................................................................. 1.. 2简单电力系统的静态稳定性及其仿真分析 (2) 2.1电力系统静态稳定性简介 ...................................................... 2. 2.2简单电力系统的静态稳定性仿真 (4) 2.2.1Simulink模型构建及参数设置............................................ 4. 2.2.2保持电势E q'=q。'常数，励磁系统的综合放大系数为5.7857仿真分析 (7) 2.3提高系统静态稳定性的措施 (9) 2.3.1采用自动调节励磁装置 (9) 2.3.2减小元件的电抗........................................................ 1.0 2.3.3提高线路标称电压等级 (10) 2.3.4改善系统的结构和米用中间补偿设备 (11) 3简单电力系统的暂态稳定性及其仿真分析 (11) 3.1电力系统的暂态稳定性简介 (12) 3.2 Simulink模型及仿真结果 ..................................................... 1.4 3.3提高系统暂态稳定性的措施 (18) 3.3.1改变制动功率（发电机输出的电磁功率） .................................. 1 8 3.3.2改变原动功率（原动机输出的机械功率） .................................. 1 9 3.3.3系统失去稳定后的措施 (20) 4总结与展望 (21) 参考文献 (22) 致谢................................................................................. 23.

基于Matlab的小型电力系统的建模与仿真

基于Matlab的小型电力系统的建模与仿真 内容提要利用Matlab/Simulink/SimPowerSystems建立电力.系统三相短路和单相按地 短路模型，通过短路故障进行设计、仿真、分析，加深对工）’供电和电力系统知识的了解，并学会使用MA TLAB电力系统仿一工具。 关键词电力系统短路故障MA TLAB 建模与仿真 随着电力一业的发展，电力系统的规模越来越大。在这种情况下，许多大型的电力科研实验很难进行，一是实际的条件难以满足;一'一是从系统的安全角度来讲也是不允许进行实验的.因此，寻求一种最接近于电力系统实际运行状况的数字仿真工具必不刊一少。而在众多的仿真工具中，Matlab以其优越的运算能力、方便和完善的绘图功能，以及其带有的功能强大的Simulink仿真,越来越受到使用者的青睐。 1 、MATLAB PSB简介 Matlab PSB(SimPawerSystems)以simulink为运行环境，涵盖一J'电路、电力电子、电气传动和电力系统等电气学科中常用的基本元件和系统仿真模型，它主要由6个子模块库组成。 (1）电源模块库:包括直流电托源、交流电凡源、交流电流源、可控电托源、可控电流源、三相电源、三相可编程电托源; （2)基本元件模块库：串联（并联)RLC/负载/支路、变压器（单相、三相等）、断路器和三相故障部分； （3）电力电子模块库：一极管、晶闸管、GTO、IGBT、MOSFET、理想开关以及各种电力电子控制模块； (4）电机模块库：励磁装置、异步电动机、同步电动机、直流电动机以及配套的电机测量部件; （5）测量仪器库:电流测量和电压测量等; 通过以上模块可以完成.各种基本的电力电子电路、电力系统电路和电气传动电路，还可以通过其他模块的配合完成更高层次的建模，如风.力发电系统、机器人控制系统等等. 2、仿真模型的设计和实现 在二相电力系统巾，大多数故障都是由于短路故障引起的，在发生短路故障的情况下，电力系统从一种状态剧烈变化到另一种状态，产。生复杂的暂态现象。在三相系统中，可能发生的短路有：三相短路、两相短路、一相短路接地和。单相接地短路。下图为理想情况下小型电力系统的模型.

(完整版)电力电子技术MatLab仿真.

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。MATLAB语言的难点是函数较多,仅基本部分就有七百多个，其中常用的有二三百个。 MATLAB在国内外的大学中，特别是数值计算应用最广的电气信息类学科中，已成为每个学生都应该掌握的工具。MATLAB大大提高了课程教学、解题作业、分析研究的效率。 SIMULINK仿真工具简介 SIMULINK是Mathworks公司开发的MATLAB仿真工具之一,其主要功能是实现动态系统建模﹑仿真与分析。 SIMULINK支持线性系统仿真和非线性系统仿真;可以进行连续系统仿真,也可以进行离散系统仿真,或者两者混合的系统仿真;同时也支持具有多种采样速率的采样系统仿真。利用SIMULINK对系统进行仿真与分析,

电力电子技术MATLAB仿真报告

电力电子技术MATLAB仿真报告 电力电子技术在现代电力系统中起着至关重要的作用，通过对电能的 调节、变换和控制，实现能源的高效利用。MATLAB作为一种强大的仿真 工具，可以对电力电子系统进行建模和仿真，评估其性能和稳定性。本文 将对电力电子技术MATLAB仿真的基本原理、方法和应用进行介绍，并以 其中一种电力电子系统为例，展示其仿真报告。 首先，电力电子技术MATLAB仿真的基本原理是建立电力电子系统的 数学模型，利用MATLAB提供的数学运算和仿真功能，对系统进行仿真计 算和结果分析。在仿真过程中，需要确定系统的输入和输出参数，选择适 当的模型和算法，并设置合理的仿真时间和步长，以获得准确和可靠的仿 真结果。 其次，电力电子技术MATLAB仿真的方法包括建模、仿真计算和结果 分析。建模是指将电力电子系统抽象为数学模型，包括元件的电路模型、 电压电流方程和控制算法等。仿真计算是通过数学运算和差分方程求解， 得出系统的动态响应和稳态工作点。结果分析是对仿真结果进行可视化和 统计分析，评估系统的性能、稳定性和失效机制等。 最后，以其中一种电力电子系统为例，展示电力电子技术MATLAB仿 真报告。假设我们要仿真一个直流调压器，控制电路使用的是PID控制算法。仿真目的是评估系统的调节性能和稳定性，在不同的负载、输入电压 和控制参数下，分析系统的输出电压和电流的动态响应和稳态误差。 首先，进行建模。我们需要确定直流调压器的电路模型和控制算法。 电路模型由电源、开关元件、电容和负载组成，控制算法采用PID控制器。然后，设置仿真参数，包括仿真时间、步长和初始条件等。

其次，进行仿真计算。利用MATLAB提供的仿真工具，求解直流调压器的数学模型，得到系统的动态响应。通过改变负载、输入电压和控制参数，对系统的性能和稳定性进行分析和比较。可以绘制输出电压和电流的波形图，以及误差和响应时间的曲线。 最后，进行结果分析。对仿真结果进行可视化和统计分析，评估直流调压器的性能和稳定性。通过对比不同参数下的仿真结果，找出优化的控制参数和工作条件，提高系统的调节性能和稳定性。 综上所述，电力电子技术MATLAB仿真是一种重要的评估和优化电力电子系统性能的方法。通过建模、仿真计算和结果分析，可以评估系统的动态响应和稳态工作点，并对控制参数和工作条件进行优化。相信随着电力电子技术的发展和MATLAB仿真工具的不断完善，将会有更多的应用和研究成果。

电力电子matlab仿真

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 motor Abstract Power 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 control

基于MATLAB的电力电子论文

基于MATLAB的电力电子论文 一、案例教学法在教学活动中的应用 案例教学作为一种行之有效且目的明确的教学方法，以行动为导向越发受到人们的关注和青睐。作为一种归纳教学法，案例教学作为未来教学改革的趋势已不可动摇，尽管它不可能完全取代传统的演绎式的教学模式，却是一种培养应用型人才的良好途径。案例教学应用的成功与否很大程度上取决于典型案例的选取，要求典型案例既能体现对基本理论知识的理解和掌握，又要充分提高学生的实际动手能力。而在电力电子技术为课程的背景下，学生需要应用所讲的知识来解释典型案例所产生的结果，把案例进行模块化分解，摒弃对每个模块进行详细的研究和探讨，最后对各个模块的结果进行整合，才能形成对典型案例较为完整的研究体系[2]。 二、基于MATLAB/Simulink的课程设计 “电力电子技术”这门课是电气工程与自动化专业的基础学科之一，课程有几个特点：教学理论性强、波形变化分析复杂、课程教学枯燥，学生理解困难；系统模块化特点鲜明、模型参数化明显，实验项目相对独立；项目设计综合性强、技术应用广，实际开发的案例比较成熟[3]。教师在分析电子器件的特性和电子电路的工作原理时，需要观察波形图的变化来阐明工作过程。传统的教学方式中，由于电子电路变换器部分的电路拓扑形式多种多样，如果仅是手绘波形或者多媒体展示波形，教师讲解起来费时费精力，学生也不能清楚的掌握分析波形图变化的原因。所以在多媒体教学中引入仿真教学是必要的环节，通过仿真电路，学生可以把变换器的工作原理和物理波形结合在一起理解，使抽象的电路明

了简洁，仿真还可以分析更加复杂的电路并且对电路进行改进和创新。在课程设计中利用MATLAB/Simulink软件可以有效地构建出与实际相符合的案例，教师在教学中通过仿真实例可以轻松解决波形抽象原理复杂的问题。Simulink非常适合于电力电子系统及电力拖动控制系统的仿真，并且具有其他一些软件所没有的特点，仿真系统完全是由用户利用系统提供的基本模块来构建的，系统的各个参数和仿真参数也可以由用户自行修改，并且用户可以对仿真结果进行多种分析和输出，教师可以直观展示各种参数变化对电路图波形的影响，学生改变器件参数值，可以自己对比分析不同参数设计下的仿真结果。这种交互性非常适合于高校相关课程的教学科研，学生通过这种交互性加强对理论知识的理解和掌握，也可以用来完成实验和作业[4]。以风力发电课程设计为例，教师首先要分析电路的组成和工作原理，指导学生利用仿真平台搭建数学模型，然后一步一步建立各部分电路仿真模型，该电路的仿真过程可以分为建立仿真模型、设置模型参数和观察仿真结果。学生需将案例进行模块化分解，就每个模块结合基础理论知识进行分析和研究，并进行实际动手调试，寻找各个模块之间的联系纽带，将所有模块有机结合起来，完成对典型案例的研究[2]。 三、风力发电课程设计案例 电力电子技术在解决能源与环境的问题上做出了相当大的贡献。风能作为一种绿色能源，风力发电的过程就是机械能转换为电能的过程，其中风力发电机及其控制系统负责将机械能转换为输送电网的电能，这一部分是整个系统的核心，所以说风力发电的核心技术是电力电子技术，其能量转换部件和控制电路都包含有电力电子器件。由于中小功率风电系统中电机侧一般为不控整流，并且

基于MATLAB的电力系统潮流计算毕业论文开题报告

基于MATLAB的电力系统潮流计算毕业论文开题报告

1 文献综述 1.1课题意义 电力系统潮流计算是对复杂电力系统正常和故障条件下稳态运行状态的计算。其目的是求取电力系统在给定运行方式下的节点电压和功率分布，用以检查系统各元件是否过负荷、各点电压是否满足要求、功率分布和分配是否合理以及功率损耗等，是电力系统计算分析中的一种最基本的计算[1]。 潮流计算是电力系统的各种计算的基础，同时它又是研究电力系统的一项重要分析功能，是进行故障计算，继电保护鉴定，安全分析的工具。电力系统潮流计算是计算系统动态稳定和静态稳定的基础。在电力系统规划设计和现有电力系统运行方式的研究中，都需要利用电力系统潮流计算来定量的比较供电方案或运行方式的合理性、可靠性和经济性[1]。 对于正在规划的电力系统，通过潮流计算，可以为选择电网供电方案和电气设备提供依据。潮流计算还可以为继电保护和自动装置整定计算、电力系统故障计算和稳定计算等提供原始数据。 潮流计算的目的在于:确定是电力系统的运行方式；检查系统中的各元件是否过压或过载；为电力系统继电保护的整定提供依据；为电力系统的稳定计算提供初值，为电力系统规划和经济运行提供分析的基础。因此，电力系统潮流计算是电力系统中一项最基本的计算，既具有一定的独立性，又是研究其他问题的基础[1]。 1.2 国内外发展现状 利用电子计算机进行潮流计算从20世纪50年代中期就已经开始。此后，潮流计算曾采用了各种不同的方法，这些方法的发展主要是围绕着对潮流计算的一些基本要求进行的。对潮流计算的要求可以归纳为下面几点： （1）算法的可靠性或收敛性 （2）计算速度和内存占用量 （3）计算的方便性和灵活性 电力系统潮流计算属于稳态分析范畴，不涉及系统元件的动态特性和过渡过程。因此其数学模型不包含微分方程，是一组高阶非线性方程。非线性代数方程组的解法离不开迭代，因此，潮流计算方法首先要求它是能可靠的收敛，并给出正确答案。随着电力系统规模的不断扩大，潮流问题的方程式阶数越来越高，目前已达到几千阶甚