matlab电力电子仿真教程

MATLAB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。

1.1.1MATLAB软件是什么

MATLAB软件是由美国公司MATH WORKS公司推出的用于数值计算和图形处理的科学计算系统。MATLAB的英文是MATRIX LABORATORY(矩阵实验室)的缩写，被誉为“巨人肩膀上的工具”。由于使用MATLAB编程运算与人进行科学计算的思路和表达方式一直，所以不像学习其他高级语言那样难于掌握，用MATLAB编写程序有如在演算纸上排列出公式与求解问题。在这个环境下对所要求解的问题，用户只需要简单的列出数学表达式，其结果便以数值或者图形方式显示出来。

最早开发MATLAB软件的目的就是帮助学校的老师和学生更好的授课和学习。从MATLAB诞生开始，由于其高度的继承性和应用的方便性，在高校中得到了广泛的应用与推广。由于它能非常快的实现科研人员的设想，极大的节约了科研人员的时间，受到了大多科研人员的重视与青睐。它可以很方便地设计出漂亮的界面，例如它像VB一样可以设计出漂亮的用户接口，同时因为它还

具有最丰富的函数库，极易实现计算功能。另外MATLAB和其他高级语言也具有良好的接口，可以很方便地与其他语言实现混合编程，这都进一步拓宽了它的应用范围和使用领域。

在美国的一些大学里，MATLAB软件正成为对数值，线性代数以及其他一些高等应用数学课程的辅助教学的有力工具；在工程技术界，MATLAB也被用来构建与分析一些实际课程的数学模型，其典型的应用包括数值计算，算法预测与验证，以及一些特殊矩阵的计算应用，如自动控制理论，统计，数字信号处理，图像处理，系统辨识和神经网络等。它包括了被称为工具箱的各类应用问题的解求工具。工具箱实际上是对MATLAB软件进行扩展应用的一系列MATLAB函数，它可以用来求解许多科学门类数据处理与分析问题

1.1.2MATLAB软件的特点和基本操作窗口

在MATLAB环境下用户可以方便的进行程序设计，数值计算。图形绘制，输入输出，文件管理等各项操作。MATLAB提供了一个人机交互的数学系统环境，该系统的基本数据是矩阵，在生成矩阵对象时不要求做明确的维数说明。与利用C语言和FORTRAN语言作数值计算的程序设计相比利用MATLAB软件可以大量节省编程时间。它具有以下特色：

强大的数值和符号计算功能，计算功能强大，符号数值的各种形式和规模的计算都能完成，强大的矩阵运算能力以及稀疏矩阵的处理能力可以解决大型文体。MATLAB的数值计算功能包括矩阵运算，多项式和有理分式计算，数据系统分析，数值积分，优化处理等。

简单易学的语言。MATLAB除了命令行的交互式操作以外，还可以程序方式工作，使用MATLAB可以很容易的实现C或FORTRAN语言的全部功能，包

括WINDOWS图形用户界面的设计，并且编程语言简单易学。MATLAB程序可扩展性强，用户可编辑自己的工具箱。

强大的图形功能。MATLAB提供了两个层次的图形命令语句：一种是对图形进行低级通行出的命令语句；另一种是建立在低级图形命令之上的高级图形命令。利用MATLAB的高级图形命令可以轻易地绘制二维，三维乃至四维图形，可以进行图形和坐标的表示，视角和光照设计，色彩精细控制等等。

独具特色的应用工具箱。MATLAB应用工具箱分为基本工具箱，通用工具箱，专业工具箱。基本工具箱中有数百个内部函数，是其最核心的部分。通用工具箱主要用来扩充其符号计算功能，可视建模仿真功能及文字处理功能等。专业工具箱的专业性比较强，如控制系统电力系统，信号处理，神经网络，最优化，金融等工具箱，用户可以直接利用这些工具箱进行相关领域的科学研究。

MATLAB软件的常用窗口简介。

命令窗口（COMMAND WINDOWS）命令窗口是MATLAB软件最基本的窗口。缺省情况下位于MATLAB桌面的右侧。该窗口时运行各种MATLAB命令的最主要窗口。在该窗口内，可以以键入各种MATLAB命令，函数，表达式，并显示除图形形式外的运算结果。

历史命令窗口（COMMAND HISTORY）。历史命令窗口位于MATLAB操作桌面的左下侧。历史命令窗口记录用户在MATLAB命令窗口输入过的所有命令行。历史命令窗口可以用于单行或者多行命令的复制和运行，生成M文件等。使用方法如下。

左键选中单行或者多行命令，鼠标右键激活菜单单项，菜单单项中包括COPY,EVALUATE SELECTION和CREATE M FILE命令语句，以及删除等命令。历史命令窗口也可以切换成独立窗口和嵌入窗口。

工作空间浏览器（WORKSPACE BROWSER）在缺省的情况下，当前目录浏览器位于MATLAB桌面的左上方前台，工作空间浏览器中可以查阅保存编辑内存或删除内存变量。选中变量，单击右键打开菜单项。菜单中OPEN命令可以在ARRAY EDITOR中打开变量。GRAPH命令可以选择适当的图形命令使变量可视化。

当前目录浏览器（CURRENT DIRECTORY BROWSER）缺省情况下，位于MATALB这么多左上方前台。点击CURRENT DIRECTORY即可在前台看到。选中文件可以完成打开或者运行M文件，装载数据文件等操作。

内存组数据编辑器（ARRAY EDTIOR）利用内存组数据编辑器，可以输入大数组。首先在命令窗口创建新变量。然后在工作空间浏览器中双击该变量，在数据组编辑器中打开变量。在NUMERIC FORMAT中选择适当的数据类型，在SIZE中输入行数，即可得到一个大规模数据组。修改数组元素之，可以得到所需数组。这对于要将变量数据调出来，用其他软件绘制图形时特别有用。

M文件编辑器/调试器（EDITOR/DEBUGGER）对于简单的或一次性的问题，可以通过在命令窗口直接输入一组命令行去求解。当所需命令行较多或者需要重复使用一段命令时，就要用到M脚本编程。点击MATALB的下拉菜单项file→点击NEW→点击M-FILE,可以创建一个M文件；点击MATALB的下拉菜单项FILE,→点击OPEN，则可以打开一个M文件。

交互界面分类目录窗口（LAUNCH PAD）可以通过点击MATALB中菜单项VIEW，→点击LAUNCH PAD,打开交互界面分类目录窗口。该窗口可以展开的树状结构显示MATALB提供的所有交互界面，包括帮助界面，演示界面和各种应用交互界面。通过双击树结构上的分类图标，即可得到相应的交互界面。

帮助导航/浏览器（HELP NAVIGATOR/BROWSER）详尽展示又超文本写

成的有关MATALB的在线帮助。

1.1.3MATLAB软件的基本操作方法

(1).文件管理方法

例如MATLAB软件安装在X:\MATLAB下，每次启动MATLAB时该目录始终有效，因此要打开某个MATLAB文件，计算机都会从该默认的路径去查找文件，当然这个默认的路径可以不是当前操作的路径，为了方便最好把默认路径重新设置到需要的路径上去。

(2).灵活使用帮助系统

MATLAB的所有执行命令，函数的M文件都有一个注释区。该区域中纯文本形式简要的叙述该函数的调用格式和输入输入量含义。在命令窗口中运行help命令可以获得不同范围的帮助。

(3).基本绘图方法介绍

MATLAB提供了丰富的绘图功能。在命令窗口中键入help graph2d,便可以得到所有绘制二维图形的命令语句；在命令窗口输入help graph3d便可以得到所有绘制三维图形的命令。

(4).资料的储存与载入方法

MATLAB储存变量的基本命令时SAVE，如果不加任何选项时，SAVE会将变量与二进制的方式储存至后缀名为MAT的档案，（如*.MAT）：SAVE：该命令将当前工作空间中所有变量储存到名为MATLAB.MAT的二进制档案。

SAVE D:\FLIENAME：该命令将当前空间所有变量储存到d盘名为FILENAME.MAT的二进制档案。

SAVE D:\FILENAME X Y Z：该命令将当前工作空间中的X,Y,Z储存到D盘名为FILENAME.MAT的二进制档案。

(6).一些注意事项：

MATLAB可同时执行数个命令语句，只需要以逗号或者分号将各个命令隔开。若要输入矩阵，必须在同一行结尾加上分毫“；”。若要检查当前工作共建的变量个数，可以键入WHO。若要知道变量的详细资料可以键入“WHOS”。使用CLEAR可以删除工作空间的所用变量。使用CLC可以删除命令窗口中所有变量。使用CLF可以清除图形窗口中的图形。在英文输入状态下输入这些命令以免出错。

另外，MATLAB有些永久常数，虽然在工作空间中看不到，但使用者可以直接取用，例如pi=3.1416；I或者j为基本虚数单位，eps为系统浮点计算相对精度；inf为无限大，如1/0；nan为非数值，如0/0。

(7).一些重要的系统命令如下表：

命令含义命令含义

Help在线帮助ceho命令回显

Helpwin在线帮助窗口Cd改变当前的工作目录Helpdesk在线帮助工作台Pwd显示当前工作目录

Demo运行演示程序Dir指定目录的文件清单

Ver版本信息Unix执行unix命令

readme显示readme文件Dos执行dos命令

Who显示当前变量!执行操作系统命令

Whos显示当前变量详细信息computer显示计算机类型

Clear清除内存变量What显示指定MATLAB文件Pack整理工作间的内存Lookfor在HELP里搜索关键字Load把文件变量调入工作空间Which定位函数文件

Save把变量存入文件中Pach获取或设置所搜目录Quit/exit退出MATLAB Clc清空命令窗口中的内容Clf清理图形窗口Open打开文件

Md创建目录More使显示内容分页显示Edit打开M文件编辑器Type显示M文件的内容whick指出文件坐在目录

表1-1重要的MATLAB的系统命令

1.2电力电子技术

电力电子技术是一门新兴的应用于电力领域的电子技术，就是使用电力电子器件对电能进行变换和控制的技术。电力电子技术所变换的“电力”功率可大到数百MW甚至GW，也可以小到数W甚至1W以下，和以信息处理为主的信息电子技术不同电力电子技术主要用于电力变换。

电力电子技术分为电力电子器件制造技术和交流技术（整流，逆变，斩波，变频，变相等）两个分支。

现已成为现代电气工程与自动化专业不可缺少的一门专业基础课，在培养该专业人才中占有重要地位。

电力电子技术的重要作用

(1)优化电能使用。通过电力电子技术对电能的处理，使电能的使用达到

合理、高效和节约，实现了电能使用最佳化。例如，在节电方面，针对风机水泵、电力牵引、轧机冶炼、轻工造纸、工业窑炉、感应加热、电焊、化工、电解等14个方面的调查，潜在节电总量相当于1990年全国发电量的16%，所以推广应用电力电子技术是节能的一项战略措施，一般节能效果可达10%-40%，我国已将许多装置列入节能的推广应用项目。

(2)改造传统产业和发展机电一体化等新兴产业。据发达国家预测，今后将有95%的电能要经电力电子技术处理后再使用，即工业和民用的各种机电设备中，有95%与电力电子产业有关，特别是，电力电子技术是弱电控制强电的媒体，是机电设备与计算机之间的重要接口，它为传统产业和新兴产业采用微电子技术创造了条件，成为发挥计算机作用的保证和基础。

(3)电力电子技术高频化和变频技术的发展，将使机电设备突破工频传统，向高频化方向发展。实现最佳工作效率，将使机电设备的体积减小几倍、几十倍，响应速度达到高速化，并能适应任何基准信号，实现无噪音且具有全新的功能和用途。

(4)电力电子智能化的进展，在一定程度上将信息处理与功率处理合一，使微电子技术与电力电子技术一体化，其发展有可能引起电子技术的重大改革。有人甚至提出，电子学的下一项革命将发生在以工业设备和电网为对象的电子技术应用领域，电力电子技术将把人们带到第二次电子革命的边缘。

1.3MATLAB和电力电子技术

电力电子技术是一门实践性较强的专业科学知识，基于MATLAB的虚拟实验的设计思想,开发出相应的仿真平台，既可用于模拟实验改善实验条件，又可以成为自学的辅助工具。基于silmulink模块库，可以对电力系统的发电

输电和用电三个方面进行建模与仿真，可以研究电力系统的安全和稳定运行，可以研究电动机的变频调速系统。

1.4本文完成的主要内容

本文阐述了MATLAB在电力电子技术上的应用，给出了矢量控制的基本方程。介绍了MATLAB软件的基本用法，以及MATLAB软件在电力电子技术上的应用上的方法。

最后，在MATLAB的基础上进行电力电子变流电路的仿真，运用现代仿真技术研究和比较各种电力电子变流电路。采用MATLAB对电力电子变流电路进行仿真研究，建立仿真模型提取电路元器件模块，将电路元器件按原理图连接起来组成仿真电路，设置模型参数，模型进行仿真。对各种电力电子变流电路进行研究比较。

2MATLAB软件在电路中的应用

2.1基本电气元件

介绍MATLAB软件中SIMPOWERSYSTEMS里的典型元件库，如电阻，电容，电感，变压器，开关器件等基本器件的调用方法；重要电路的建模方法，分析技巧与设计技术。

2.1.1基本电气元件简介

对于一个简单电路而言，要确保它正常工作，需要包括以下集中或者全部元器件，如电源，电阻器，电容器，电感器，晶体二极管，晶体三极管等基本器件。

（1）电阻器简介

电阻器在电路中用R表示，如R7表示编号为7的电阻器。电阻在电气中的主要作用为分流，限流，分压，偏置等。衡量电阻器的两个基本参数是阻值和功率。阻值用来表示电阻器对电流阻碍作用的大小，用Ω表示。除了基本单位外，还有KΩ（千欧），MΩ（兆欧）。功率用来表示电阻所能承受的最大电流，用W表示。

（2）电容器简介

电容器在电路中一般用“C”加数字表示（如C18表示编号18的电容器）。电容器是有两片金属膜紧靠，中间用绝缘材料隔开而组成的元件。电容器的特性主要是隔直流通交流。电容器的大小就是表示它能贮存电能的大小，电

容器对交流信号的阻碍作用称为容抗；它与交流信号的频率和电容量有关。容抗X=1/(2πfC)，f表示交流信号的频率，C表示电容容量。电容的基本单位用F表示，其他单位还有mF（毫法），μF（微法），nF（纳法），pF（皮法）。

（3）晶体二极管简介

晶体二极管在电路中常用“VD”加数字表示，如VD3表示编号为3的二极管。二极管的主要特性就是单向导电性，也就是在正向电压的作用下，导通电阻很小；而在反向电压作用下导通电阻极大或者无穷大。正因为二极管具有上述特性，常把它作用在整流，开关，隔离，稳压，极性保护。编码控制，调频调制，静噪等功能电路中。因此二极管按作用可以分为整流二极管，续流二极管，开关二极管，稳压二极管和限幅二极管等。

（4）晶体三极管简介

晶体三极管在电路中常用VT加数字表示，如VT3表示编号为3的三极管。三极管内部还有2个PN结，并且具有放大作用和开关作用。它有三个极，分别为b（基极）c（集电极）e（发射极）。它分为NPN和PNP两种类型。发射极上的箭头表示通过三极管的电流方向，两类三极管中的电流方向是相反的。这两种类型的三极管从工作特性上可以互相弥补，所谓OTL电路中的对管就是有PNP和NPN型配对而成。

（5）MOS场效应晶体管简介

MOS场效应晶体管即金属-氧化物-半导体型场效应管，属于绝缘栅型。其主要特点是金属栅极与沟道之间有一层二氧化硅绝缘层，因此具有很好的输入电阻。它分N沟道和P沟道，通常是将衬底与源极S接在一起。根据导电方式的不同MOS场效应晶体管又分为增强型和耗尽型。增强型是只电压等于0时管子呈截止状态，加上正确的电压后，多数载流子被吸引到栅极，从而增

强了该区域的载流子形成导电沟道；所谓耗尽型是指，电压等于0时，形成沟道，加上正确电压后，能使多数载流子流出沟道，因而耗尽了载流子，使管子转向截留状态。

（6）电感线圈，和电容器一样，也是一种储能元件。电感线圈能把电能转变为磁场能，并在磁场中储存能量。电抗器用符号L表示，其电极的基本单位是H（亨利），常用的有Mh和μH，它通常和电容器一起工作，构成LC 滤波器，LC振荡器等。人们还利用电感的特性，制造了阻流圈，变压器，继电器等。

（7）变压器简介

变压器是变换交流电压，电流和阻抗的器件，当初级绕组中通有交流电时，铁心中便产生交流磁通，使次级线圈中感应出电压。变压器由铁心和绕组组成，绕组有两个或以上的绕组，其中接电源的绕组叫初级绕组，其余绕组叫次级绕组。按电源相数来分，变压器单相，三相和多相集中形式。

2.1.2如何调用基本电器元件功能模块

（1）如何放置并设置交流电源

打开SIMULINK LIBRARY BROWER窗口，点击SIMPOWERSYSTEMS 模块库，点击ELECTRICAL SOURCSE模块库，用鼠标右键点击交流电源模块AC VOLTAGE SOURCE,点击ADD to文件名，便将交流电源模块发送到文件中去，点击交流电源模块AC VOLTAGE SOURCE，可以设置电压和频率，然后双击该模块，便弹出它的属性对话框，模块中已经给了交流电模块美国电气参数的国际单位制，点击OK完成设置。

（2）如何放置并设置整流二极管

打开SIMULINK LIBRARY BROWER窗口，→点击SIMPOWERSYSTEMS 模块库，→点击ELECTRICAL SOURCSE模块库，→用鼠标右键点击整流二极管模块DIODE，点击ADD TO文件名。点击整流二极管模块的名称框，可以更改名称，然后双击该模块边弹出它的属性对话框，进行参数设置然后点击OK完成属性参数的设置操作。

（3）如何放置电阻器，电感器，电容器

打开SIMULINK LIBRARY BROWER窗口，→点击SIMPOWERSYSTEMS模块库，→点击ELECTRICAL SOURCSE模块库，→鼠标点击串联性分支模块SERIES RLC BRANCH，→点击ADD TO文件名。点击串联性分支模块SERIES RLC BRANCH的名称框，由于它包含有电阻器，电感器，电容器，他们的默认单位均为国际单位制，分别为Ω，H，F.进行参数设置然后点击OK便完成串联性分支模块的属性设置操作。

（4）如何放置地线模块

在电路的方针模型中，没有地线，计算机在作仿真计算时，若没有零电位的参考点便无法发进行仿真，所以，必须防止地线。地线在SIMPOWERSYSTEMS模块库的CONNECTORS模块库。MATLAB中，有二种类型的地线，既INPUT GROUND和OUTPUT GROUND。它们的区别在于连接线的方向不一样。

（5）如何设置仿真参数

点击文件窗口，点击SIMULATION按钮，→点击SIMULAITION PARAMETERS,弹出一个方阵参数对话框，点OK可以完成仿真参数的设置操作。便可获取仿真结果。

2.2如何简化电路的仿真模型

在MATLAB中，已经设计了单相和三相整流桥模块，且在MATLAB中，它们有一个专门的名字叫通用桥（UNIVERSAL BRIDGE）.他们分为以下几种拓扑结构：

（1）由二极管构成的不可控整流电路/逆变桥电路

（2）可控硅整流桥（THYRISTOR）电路/逆变桥电路

（3）GTO-DIODE式可控整流电路/逆变桥电路

（4）MOSFET-DIODE式可控整流电路/逆变桥电路

（5）IGBT-DIODE式可控整流电路/逆变桥电路

（6）理想开关器件（IDEAL SWITCH）式整流电路/逆变桥电路

所以，在用MATLAB软件构建仿真模型时可以直接调用UNIVERSAL BRIDGE模块，其调用和参数设置方法为：

打开SIMULINK LIBRARY BROWER窗口→点击SIMPOWERSYSTEMS 模块库→点击POWER ELECTRONICS模块库，→鼠标右键点击UNIVERSAL BRIDGE模块→点击ADD TO文件名，保存。然后双击该模块便弹出属性参数设置对话框，完成设置。

2.3基本电路设计方法

2.3.1电源功能模块

电源是电子电路和由电子电路构成的各种电子设备的动力或核心。，没有它提供能源，电子电路和电子设备就无法正常实现他们各自的功能。而电源

的性能好坏与否，将直接影响整个设备的精度，稳定性和可靠性。为此在构建电路的仿真模型时，需要选择合适类型和性能优良的仿真电源，这已成为仿真过程中的一项重要任务和步骤。

在SIMULINK中专门设置了一个名为SIMPOWERSYSTEMS的模块库，其中包括电源元件库（ELECTRICAL SOURCES）,它包含了产生电信号的各种元件，包括7种电源功能模块

（1）直流电压源（DC VOLTAGE SOURCE）

（2）交流电压源（AC VOLTAGE SOURCE）

（3）交流电流源（AC CURRENT SOURCE）

（4）受控电压源（CONTROLLED VOLTAGE SOURCE）

（5）受控电流源（CONTROLLED CURRENT SOURCE）

（6）三相电源（3-PHASE SOURCE）

（7）三相可编程电压源（3-PHASE PROGRAMMABLE VOLTAGE SOURCE）

2.3.2典型电路设计方法

（1）直流电源电路仿真法

设置直流电压源（DC VOKTAGE SOURCE）的AMPLITUDE（幅值）；开关BREAKER模块：最重要的参数就是SWITCHING TIME，其他参数可以直接利用它的默认参数；构建电阻R和电容C；设置TO WORKSPACE模块；设置仿真参数；启动仿真程序；分析电路的仿真结果。

（2）交流电压源电路仿真法

设置交流电压源（AC VOLTAGE SOURCE）；设置TO WORKSPACE模

块；设置仿真参数；启动仿真程序；分析电路的仿真结果。

（3）交流电流源仿真方法

设置AC CURRENT SOURCE模块；设置TO WORKSPACE模块；设置仿真参数；启动仿真程序；分析电路的仿真结果。

（4）可控交流电源电路仿真法

设置AC CURRENT SOURCE模块；设置TO WORKSPACE模块；设置CONTROLLED CURRENT SOURCE模块；设置仿真参数；启动仿真程序；分析电路的仿真结果。

（4）可控交流电压源仿真法

设置AC VOLTAGE SOURCE模块；设置TO WORKSPACE模块；设置CONTROLLED VOLTAGE SOURCE模块；设置SCOPE模块；设置STEP模块；设置SWITCH模块；设置仿真参数；启动仿真程序；分析电路的仿真结果

2.4常用电路设计法

2.4.1ELEMENTS模块库

在SIMULINK里面的SIMPOWERSYSTEMS的模块库中，包含有线路元件库ELEMENTS。在ELEMENTS元件库中，基本涵盖了绝大多数电路所需元器件，如电阻器，电容器，，输电线，变压器，断路器等重要原件。主要包括BREAKER功能模块和LINEAR TRANSFORMER功能模块

2.4.2POWER ELECTRONICS模块库

SIMULINK里面的SIMPOWERSYSTEMS的模块库中，包含电力电子元件库（POWER ELECTRONICS）。在POWER ELECTRONICS元件库中，基本上涵盖了绝大多数电路所需的开关元件，如晶体二极管，GTO，IGBT,MOSFET,THYRISTOR,理想开关，THREE-LEVEL BRIDGE和UNIVERSAL BRIDGE等重要器件。主要包括IDEAL SWITCH功能模块和IGBT功能模块。

2.5MATLAB中电路的数学描述法

电路的数学描述和建模，属于控制系统的一部分。测控系统和电力系统的数学描述，建模与控制系统相类似，可以利用控制系统的数学描述和建模方法，对电路进行数学描述与建模分析。MATLAB提供了简洁的仿真和模块库工具箱，通过电路图的绘制，MATLAB自动生成数学模型。

（1）命令函数Power2sys的使用方法

命令格式：SYS=Power2sys(‘SYS’，‘structure’)

说明：SYS表示在SIMPOWERSYSTEMS中建立的仿真模型的名称。该命令将用来对该电路模型的结构进行分析，并生成该电路模型的结构信息表。

命令格式：SYS=Power2sys(‘SYS’，‘sort’)

说明：该命令显示电路图中元件和支路的相关信息

命令格式：[A,B,C,D,x0,states,inputs,outputs,uss,xss,yss,freqyss,hlin]= Power2sys(‘SYS’)

说明：该命令将用来显示电力系统模型sys的中的结果信息，输出量由

该函数控制。A,B,C,D分别表示电力系统的状态方程模型中的矩阵，x0表示电路和电力系统初始值向量。States表示电力系统的状态变量，inputs表示电力系统的输入量；outputs表示电力系统输出量，uss表示电力系统稳态时的输入向量，xss表示电力系统稳态时的状态矩阵变量，yss表示电力系统稳态时的输出向量，freqyss表示电源频率向量，hlin表示不同频率下电阻的传递函数矩阵。

命令格式：SYS=Power2sys(‘SYS’，‘net’)

说明：该命令函数用来显示电力系统的网络结构，通过调用该函数显示电路图模型的拓扑结构。执行该命令后，将输出一个名为https://www.sodocs.net/doc/246201555.html,的文件到当前搜索路径中。

命令格式：SYS=Power2sys(‘SYS’，‘ss’)

说明：该命令函数用来输出该电路模型向状态方程模型转换。

（2）命令函数powerinit的使用方法

在MATLAB中利用命令函数powerinit对电路模型的初始值进行设定，它的命令格式如下：

格式：powerinit（’SYS’,’look’）；%

说明：显示该电路模型的当前初始状态的数值。

格式：powerinit（’SYS’,’reset’）；%

说明：将电路模型的当前初始装填的数值重新设定为零

格式：powerinit（’SYS’,’set’,P）；%

说明：将电路模型的当前初始状态的数值重新设置为P（矢量）

格式：powerinit（’SYS’,’steady’）；%

说明：重新该电路模型的当前初始状态，使得该系统从稳态时启动仿真。

电力电子技术仿真研究

电力电子技术仿真实训 2009年 仿真实训1——桥式整流电路仿真研究 (2) 仿真实训2——直流降压变换器仿真研究 (9) 仿真实训3——单相逆变器仿真研究 (12) 仿真实训4——单相交流调压器仿真研究 (15)

仿真实训1——桥式整流电路仿真研究 一、准备工作 1、预习Matlab/simulink 仿真软件； 2、预习整流电路的几种形式和原理，重点预习单相桥式全控整流电路。有能力的同学也可以预习其他各种形式的整流电路。 二、操作方法 1、带电阻性负载的仿真实验 启动MATLAB7.0（或6.5）, 进入SIMULINK后建新文档，绘制单相全波可控整流器结构模型图，如图1所示。双击各模块，在出现的对话框内设置相应的参数。 图1带电阻负载单相桥式全控整流电路模型 （1）晶闸管元件参数设置 双击晶闸管模块，本例元件参数对话框如图2所示。 a）晶闸管元件内电阻R on，单位为Ω。 b）晶闸管元件内电阻L on，单位为H。注意，电感不能设置为0。

图2 可关断晶闸管元件的参数设置对话框 c）晶闸管元件的正向管压降V f，单位为V。 d）电流下降到10％的时间t f，单位为秒（s）。 e）电流拖尾时间T q，单位为秒（s）。 f）初始电流I C，单位为A，与晶闸管元件初始电流的设置相同。通常将I C 设置为0。 g）缓冲电阻R s，单位为Ω，为了在模型中消除缓冲电路，可将缓冲电阻R s 设置为inf。 h）缓冲电容C s，单位为F，为了在模型中消除缓冲电路，可将缓冲电容C s 设置为0。为了得到纯电阻R s，可将电容C s参数设置为inf。 （2）单个电阻、电容、电感元件的参数设置。 双击RLC模块，整个电阻、电容、电感元件的参数设置对话框如图3所示。

电力电子的matlab仿真实验指导书(改)

“电力电子”仿真实验指导书 MATLAB仿真实验主要是在simulink环境下的进行的。Simulink是运行在MATLAB环境下，用于建模、仿真和分析动态系统的软件包。它支持连续、离散及两者混合的线性和非线性系统。由于它具有直观、方便、灵活的特点，已经在学术界、工业界的建模及动态系统仿真领域中得到广泛的应用。 Simulink提供的图形用户界面可使用鼠标的拖放操作来创建模型。Simulink本身包含sources、sinks、Discrete、math、Nonlinear和continuous 等模块库。实验主要使用Sinks、Sources、Signals & System和Power System Blockset这四个模块库中的一些模块搭建电力电子课程中的典型电路进行仿真。在搭建成功的电路中使用scope显示模块显示仿真的波形、验证电路原理分析结果。这些典型电路包括： 1)单相半波可控整流电路（阻性负载和阻感负载） 2)单相全控桥式整流电路（阻性负载和阻感负载） 3)三相全控桥式整流电路（双窄脉冲阻性负载和双窄脉冲阻感负载） 4)降压斩波电路、升压斩波电路 5)三相半波逆变电路、三相全波逆变电路。 一、matlab、simulink基本操作 多数学生在做这个实验是时候可能是第一次使用matlab中的simulink来仿真，因此下面首先介绍一下实验中要掌握得的一些基本操作（编写试验指导书时所使用的matlab6.1版本）。若实验过程中使用matlab的版本不同这些基本操作可能会略有不同。 图0-1 matlab启动界面

matlab的启动界面如图0-1所示，点击matlab左上方快捷键就可以进入simulink程序界面（在界面右侧的Command Window中输入simulink命令回车或者在Launch Pad窗口中点击simulink子菜单中Library Browser都可以进入simulink程序界面）如图0-2所示。 + 图0-2 simulink程序界面 1.新建空白的模块编辑窗口 在simulink程序界面中点击File>New>Model(快捷键Ctrl+n),就可以新建一个空白的模型编辑窗口，然后从模块库窗口中选择合适的元件。在模块编辑窗口中绘制出要仿真的系统的整个模型（只需将所选模块库中的模块拖入模块编辑窗口即可进行电路搭建）。整个电路搭建完毕,各参数设定后，点击Start Simulation就可进行运行仿真电路。通过示波器显示实验波形。 2.对模块的基本操作 （1）调整模块大小 若要调整模块编辑窗口中模块的大小，先选中模块，模块四角出现了小方块。单击一个角上的小方块，并按住鼠标，拖拽鼠标。此时的鼠标指针改变了形状，并出现了虚线方框以显示调整后的大小。放开鼠标键，则模块的图标将按照虚线框的大小显示。

基于Matlab的电力电子技术课程设计报告

《电力电子技术》 课程设计报告 题目：基于Matlab的电力电子技术 仿真分析 专业：电气工程及其自动化 班级：电气2班 学号：Z01114007 姓名：吴奇 指导教师：过希文 安徽大学电气工程与自动化学院 2015年 1 月7 日

中文题目 基于Matlab 的电力电子技术仿真分析 一、设计目的 （1）加深理解《电力电子技术》课程的基本理论； （2）掌握电力电子电路的一般设计方法，具备初步的独立设计能力； （3）学习Matlab 仿真软件及各模块参数的确定。 二、设计工作任务及工作量的要求〔包括课程设计计算说明书(论文)、图纸、实物样品等〕： （1）根据设计题目要求的指标，通过查阅有关资料分析其工作原理，设计电路原理图； （2）利用MATLAB 仿真软件绘制主电路结构模型图，设置相应的参数。 （3）用示波器模块观察和记录电源电压、控制信号、负载电压、电流的波形图。 三、设计内容 （1）设计一个降压变换器（Buck Chopper ），其输入电压为200V ，负载为阻感性带反电动势负载，电阻为2欧，电感为5mH ，反电动势为80V 。开关管采用IGBT ，驱动信号频率为1000Hz ，仿真时间设置为0.02s ，观察不同占空比下（25%、50%、75%）的驱动信号、负载电流、负载电压波形，并计算相应的电压、电流平均值。 然后，将负载反电动势改变为160V ，观察电流断续时的工作波形。（最大步长为5e-6，相对容忍率为1e-3，仿真解法器采用ode23tb ） （2）设计一个采用双极性调制的三相桥式逆变电路，主电路直流电源200V ，经由6只MOSFET 组成的桥式逆变电路与三相阻感性负载相连接，负载电阻为1欧，电感为5mH ，三角波频率为1000Hz ，调制度为0.7，试观察输入信号（载波、调制波）、与直流侧假想中点N ‘的三相电压Uun ’、Uvn ’、Uwn ’，输出线电压UV 以及负载侧相电压Uun 的波形。 四、设计方案 实验1：降压变换器 dc-dc 变流电路可以将直流电变成另一固定电压或可调电压的直流电，包括直接直流变流电路和间接直流变流电路。其中，直接直流变流电路又称为斩波电路，功能是将直流电变为另一直流电。本次实验主要是在Matlab 中设计一个降压斩波电路并仿真在所给条件下的波形和数值与理论计算相对比。降压斩波电路原理图如下所示，该电路使用一个全控型器件V ，这里用IGBT ，也可采用其他器件，例如晶闸管，若采用晶闸管，还需设置使晶闸管关断的辅助电路。为在V 关断时给负载中电感电流提供通道，设置了续流二极管VD 。斩波电路主要用于电子电路的供电电源，也可拖动直流电动机或带蓄电池负载等，后两种情况下负载中均会出现反电动势，图中用m E 表示。若无反电动势，只需令0m E ，以下的分析和表达式中均适用。

电力电子技术MATLAB仿真报告模板

《电气专业核心课综合课程设计》 题目：基于MATLAB的电力电子技术 仿真分析 学校： 院（系）： 专业班级： 学生姓名： 学号： 指导教师： 目录

1.整流电路仿真………………………………………………………………………………页码 1.1单相半波可控整流系统………………………………………………………………页码 1.1.1晶闸管的仿真…………………………………………………………………页码 1.1.2单相半波可控整流电路的仿真………………………………………………页码 1.2晶闸管三相桥式整流系统的仿真…………………………………………………页码 1.3相位控制的晶闸管单相交流调压器带系统的仿真………………………………页码 2.斩波电路仿真………………………………………………………………………………页码 2.1降压斩波电路（Buck变换器）………………………………………………………页码 2.1.1可关断晶闸管（GTO）的仿真…………………………………………………页码 2.1.2 Buck变换器的仿真………………………………………………………页码 2.2升压斩波电路（Boost变换器）………………………………………………………页 码 2.2.1绝缘栅双极型晶体管（IGBT）的仿真…………………………………………页码 2.2.2 Boost变换器的仿真……………………………………………………………页码4.逆变电路仿真………………………………………………………………………………页码 4.1晶闸管三相半波有源逆变器的仿真………………………………………………页码 5.课程设计总结………………………………………………………………………………页码参考文献……………………………………………………………………………………页码 电气专业核心课综合课程设计任务书

电力电子技术与电力系统分析matlab仿真

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

电力电子技术与电力系统分析课程实训报告 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 =0H，V f=0.8V，R s=500Ω，C s=250e-9F on (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 和晶闸管两端电压U vt1的波形。 d 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?

电力电子系统的计算机仿真

《电力电子系统的计算机仿真》题目：方波逆变电路的计算机仿真

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性很强的课程。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。 【关键字】电力电子，MATLAB，仿真。

第一章电力电子与MATLAB软件的介绍 一、电力电子概况 二、MATLAB软件介绍 第二章电力电子器件介绍 一、电力二极管特性介绍 二、晶闸管特性介绍 三、IGBT特性介绍 第三章主电路工作原理 一、单相桥式逆变电路 二、三相桥式逆变电路 三、PWM控制基本原理 第四章仿真模型的建立 一、单极性SPWM触发脉冲波形的产生 二、双极性SPWM触发脉冲波形的产生 三、单极性SPWM方式下的单相桥式逆变电路 四、双极性SPWM方式下的单相桥式逆变电路第五章仿真结果分析 第六章心得体会 第七章参考文献

第一章电力电子与MATLAB软件的 介绍 一、电力电子概况 电力电子技术是一门新兴的应用于电力领域的电子技术，就是使用电力电子器件（如晶闸管，GTO，IGBT等）对电能进行变换和控制的技术。电力电子技术所变换的“电力”功率可大到数百MW甚至GW，也可以小到数W甚至1W以下，和以信息处理为主的信息电子技术不同电力电子技术主要用于电力变换。 电力电子技术分为电力电子器件制造技术和交流技术（整流，逆变，斩波，变频，变相等）两个分支。 一般认为，电力电子技术的诞生是以1957年美国通用电气公司研制出的第一个晶闸管为标志的，电力电子技术的概念和基础就是由于晶闸管和晶闸管变流技术的发展而确立的。此前就已经有用于电力变换的电子技术，所以晶闸管出现前的时期可称为电力电子技术的史前或黎明时期。70年代后期以门极可关断晶闸管（GTO），电力双极型晶体管（BJT），电力场效应管（Power-MOSFET）为代表的全控型器件全速发展（全控型器件的特点是通过对门极既栅极或基极的控制既可以使其开通又可以使其关断），使电力电子技术的面貌焕然一新进入了新的发展阶段。80年代后期，以绝缘栅极双极型晶体管（IGBT 可看作MOSFET和BJT的复合）为代表的复合型器件集驱动功率小，开关速度快，通态压降小，在流能力大于一身，性能优越使之成为现代电力电子技术的主导器件。为了使电力电子装置的结构紧凑，体积减小，常常把若干个电力电子器件及必要的辅助器件做成模块的形式，后来又把驱动，控制，保护电路和功率器件集成在一起，构成功率集成电路（PIC）。目前PIC的功率都还较小但这代表了电力电子技术发展的一个重要方向 利用电力电子器件实现工业规模电能变换的技术，有时也称为功率电子技术。一般情况下，它是将一种形式的工业电能转换成另一种形式的工业电能。例如，将交流电能变换成直流电能或将直流电能变换成交流电能；将工频电源变换为设备所需频率的电源；在正常交流电源中断时，用逆变器（见电力变流器）将蓄电池的直流电能变换成工频交流电能。应用电力电子技术还能实现非电能与电能之间的转换。例如，利用太阳电池将太阳辐射能转换成电能。与电子技术不同，电力电子技术变换的电能是作为能源而不是作为信息传感的载体。因此人们关注的是所能转换的电功率。 电力电子技术是建立在电子学、电工原理和自动控制三大学科上的新兴学科。因它本身是大功率的电技术，又大多是为应用强电的工业服务的，故常将它归属于电工类。电力电子技术的内容主要包括电力电子器件、电力电子电路和电力电子装置及其系统。电力电子器件以半导体为基本材料，最常用的材料为单晶硅；它的理论基础为半导体物理学；它的工艺技术为半导体器件工艺。近代新型电力电子器件中大量应用了微电子学的技术。电力电子电路吸收了电子学的理论基础，根据器件的特点和电能转换的要

电力电子的matlab仿真

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
1
1．1 MATLAB 介绍
1
1．2 MATLAB 的安装与启动
2
1．3 MATLAB 环境
3
第二章 MATLAB/Simulink/Power System 工具箱简介 7
2．1 Simulink 工具箱简介 7
2．2 Power System 工具箱简介 10
2．3
Simulink/Power System 的模型窗口 13
2．4
Simulink/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

电力电子技术MatLab仿真

本文前言 MA TLAB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。

电力电子技术仿真实验指导书

《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 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所示： 图 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

电力电子MatLab仿真

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。

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。

matlab电力电子仿真教程

MATLAB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)

基于MATLAB的电力电子电路建模仿真方法的研究_潘湘高

收稿日期:2002-11-11 第20卷　第5期 计　算　机　仿　真 2003年5月 文章编号:1006-9348(2003)05-0113-02 基于MATLAB 的电力电子电路建模仿真方法的研究 潘湘高 (常德师范学院电气工程系,湖南常德415003) 摘要:通过三相桥式可控整流电路实例讨论了利用MATLAB SIMULINK 对电力电子电路进行建模仿真的方法,并给出了仿真结果波形,证实了该方法的简便直观、高效快捷和真实准确性。利用该方法还能对非常复杂的电路、电力电子变流系统、电力拖动自动控制系统进行建模仿真。系统的建模和实际系统的设计过程非常的相似,用户不用进行编程,也无需推导电路、系统的数学模型,就可以很快地得到系统的仿真结果,通过对仿真结果分析就可以将系统结构进行改进或将有关参数进行修改使系统达到要求的结果和性能,这样就可以极大地加快系统的分析或设计过程。关键词:电力电子电路;建模;仿真中图分类号:TP391.9 文献标识码:B 1　前言 在电力电子电路如变流装置的设计过程中,需要对设计出来的初步方案(电路)及有关元件参数选择是否合理,效果如何进行验证。如果通过实验来检验,就要将设计的系统用元件安装出来再进行调试和试验,不能满足要求时,要更换元件甚至要重新设计、 安装、调试,往往要反复多次才能得到满意的结果。这样将耗费大量的人力和物力,且使设计效率低下,耗资大,周期长。 图1　电力系统工具箱模块库 采用计算机进行仿真试验,则可大大地节约开支,提高设计效率,缩短设计周期。但是用其它计算机高级语言(如C 语言,BASIC 语言或仿真语言)编程实现,对电力变流电路来说,由于大功率开关器件开关转换电流换相动态过程十分 复杂,过渡过程一个接一个,一个未完,新的一个又开始了。要分析输出电压、电流(带感性负载时)波形,特别是象大功率开关管关断时承受的尖峰电压大小形状,即阻容保护电路的保护效果如何,就要建立等效电路的数学模型。而这样的数学模型是很复杂的,即使建立起来了,用计算机编程实现得到真实的仿真结果也需要花大量的时间精力来编程和调试。然而采用MATLAB /SIMULINK 可视化,图形化仿真环境来对电力电子电路进行建模仿真则可使之变得直观,简单易行,高效快捷,真实准确。 本文以三相桥式可控整流电路为例介绍了利用MAT -LAB /SIMULINK 建立电力电子电路仿真模型并进行仿真的方法,给出了仿真结果波形。 2　SIMULINK 中电力系统工具箱和仿真元件简介 可视化图形仿真功能是在SIMULINK 环境下进行的。进入MATLAB 系统后打开模块库浏览窗口,用鼠标左键双击其中的Power System Blocks 即可弹出电力系统工具箱模块库,如图1所示。它包括连接元件库(Connectors ),电源库(Electrical Sources ),基本元件库(Elements ),其它元件库(Extra Library ),电机元件库(Machines ),测量元件库(Measurements )和电力电子元件库(Power Electronics )。这些模块库包含了大多数常用电力系统元件的模块。利用这些库模块及其它库模块,用户可方便、直观地建立各种系统模型并进行仿真。 3　三相桥式可控整流系统仿真模型的建立 打开新建模型窗口,将所需元件模块从模块库中拖入新建模型窗口并改名,设定有关参数后将各模块连接组成仿真模型,如图2所示。 3.1　相交流电源A 、B 、C 设定为220V ,50Hz ,相位互差120°;3.2　La 、Lb 、Lc 为三相电源等效电感,设定为5mH ;3.3　晶闸管三相可控整流桥模型参数设定为晶闸管通态电 — 113—

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 devices, small size, high efficiency, but also easier to

电力电子仿真仿真实验报告

目录 实验一：常用电力电子器件特性测试 ......................... 错误!未定义书签。（一）实验目的：.................................... 错误!未定义书签。掌握几种常用电力电子器件（SCR、GTO、MOSFET、IGBT）的工作特性；错误!未定义书签。 掌握各器件的参数设置方法，以及对触发信号的要求。 ....... 错误!未定义书签。（二）实验原理......................................... 错误!未定义书签。（三）实验内容......................................... 错误!未定义书签。（四）实验过程与结果分析 ............................... 错误!未定义书签。 1．仿真系统 .......................................... 错误!未定义书签。 2．仿真参数 .......................................... 错误!未定义书签。 3．仿真波形与分析 .................................... 错误!未定义书签。 4．结论.............................................. 错误!未定义书签。实验二：可控整流电路 ..................................... 错误!未定义书签。（一）实验目的......................................... 错误!未定义书签。（二）实验原理......................................... 错误!未定义书签。（三）实验内容......................................... 错误!未定义书签。（四）实验过程与结果分析 ............................... 错误!未定义书签。 1．单相桥式全控整流电路仿真系统，下面先以触发角为0度，负载为纯电阻负载为例................................................. 错误!未定义书签。

电力电子matlab风力发电仿真Wind Farm实验报告

电力电子技术仿真实验报告 学校：四川大学 学院：电气信息学院 专业：电气工程及其自动化 年级：2011级 班级：电力109班 实验内容：9MW DFIG风电场MATLAB仿真 实验小组成员： 杜泽旭：1143031345 罗恒：1143031346 何强：1143031347 蒋红亮：1143031153 陈中俊：1143031272

一、仿真平台 本次实验的仿真平台是MATLAB软件。MATLAB软件是由美国mathworks 公司发布的主要面对科学计算、可视化以及交互式程序设计的高科技计算环境。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。本次实验所用的MATLAB软件版本为MATLAB 7.11.0(R2010b)。 二、仿真模型 在本次试验中我们所用是MATLAB中的自带的示例中的Sim Power system 中的由风力涡轮机驱动使用双馈异步式风力发电机发电的9MW风力发电系统，这是一个已经搭建好的模块我们只需用在以上基础做一定的参数设定就可以得到我们所想要的仿真模型。操作步骤如下所示：

仿真模型原理图 三、实验要求 1）系统自带的仿真模块中，说明系统运行工况和风机运行情况（电压、电流、转速等）； 2）修改仿真模型，将系统电压改为风机输出670V，升压至35kV，经30km线路输送后并入110kV电网。要求110kV电网的短路容量为3000MV A。然后说明系统运行工况和风机运行情况（电压、电流、转速等），并与1）对比；3）修改风速至12m/s，运行仿真并观察结果。

电力电子的_MATLAB_仿真

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目录 第一章MATLA B基础?????????????????????????????1 1．1 MATLA B介绍?????????????????????????????1 1．2 MATLA B的安装与启动?????????????????????????2 1．3 MATLA B环境?????????????????????????????3 第二章MATLA B/Simulink/Power System工具箱简介????????????????7 2．1 Simulink工具箱简介???????????????????????????7 2．2Power System 工具箱简介???????????????????????10 2．3Simulink/Power System的模型窗口????????????????????13 2．4 Simulink/Power System模块的基本操作???????????????????17

第1章MATLAB基础 1.1 MATLAB介绍 MATLAB是一种科学计算软件。MATLA B是Matrix Laboratory(矩阵实验室)的缩写，这是一种 以矩阵为基础的交互式程序计算语言。早期的MATLA B主要用于解决科学和工程的复杂数学计算问 题。由于它使用方便、输入便捷、运算高效、适应科技人员的思维方式，并且有绘图功能，有用户 自行扩展的空间，因此受到用户的欢迎，使它成为在科技界广为使用的软件，也是国内外高校教学 和科学研究的常用软件。 MATLAB由美国Mathworks公司于1984年开始推出，历经升级，到2001年已经有了6．0版，现在MATLA B 6.1、6.5、7.0版都已相继面世。早期的MATLAB在DOS环境下运行，1990年推出了W indows版本。1993年，Mathworks公司又推出了MATLAB的微机版，充分支持在 MicrosoftWindows界面下的编程，它的功能越来越强大，在科技和工程界广为传播，是各种科学计 算软件中使用频率最高的软件。 1993年出现了SIMULINK，这是基于框图的仿真平台，SIMULINK挂接在MATLA B环境上， 以MATLA B的强大计算功能为基础，以直观的模块框图进行仿真和计算。SIMULINK提供了各种 仿真工具，尤其是它不断扩展的、内容丰富的模块库，为系统的仿真提供了极大便利。在SIMULINK 平台上，拖拉和连接典型模块就可以绘制仿真对象的模型框图，并对模型进行仿真。在SIMULINK 平台上，仿真模型的可读性很强，这就避免了在MATLAB窗口使用MATLAB命令和函数仿真时， 需要熟悉记忆大量M函数的麻烦，对广大工程技术人员来说，这无疑是最好的福音。现在的MATLAB 都同时捆绑了SIMULINK，SIMULINK的版本也在不断地升级，从1993年的MATLAB 4．0／SIMULINK 1．0版到2001年的MATLA B 6．1／SIMULINK 4．1版，2002年即推出了MATLAB 6．5 ／SIMULINK 5．0版。MATLAB已经不再是单纯的"矩阵实验室"了，它已经成为一个高级计算 和仿真平台。 SIMULINK原本是为控制系统的仿真而建立的工具箱，在使用中易编程、易拓展，并且可以解 决MATLAB不易解决的非线性、变系数等问题。它能支持连续系统和离散系统的仿真，支持连续离 散混合系统的仿真，也支持线性和非线性系统的仿真，并且支持多种采样频率(Multirate)系统的仿真， 也就是不同的系统能以不同的采样频率组合，这样就可以仿真较大、较复杂的系统。因此，各科学 领域根据自己的仿真需要，以MATLAB为基础，开发了大量的专用仿真程序，并把这些程序以模块 的形式都放人SIMULINK中，形成了模块库。SIMULINK的模块库实际上就是用MATLA B基本语 句编写的子程序集。现在SIMULINK模块库有三级树状的子目录，在一级目录下就包含了SIMULINK 最早开发的数学计算工具箱、控制系统工具箱的内容，之后开发的信号处理工具箱(DSPBlocks)、通 信系统工具箱(Comm)等也并行列入模块库的一级子目录，逐级打开模块库浏览器 (SIMULINKLibraryBrowser)的目录，就可以看到这些模块。 从SIMULINK4．1版开始，有了电力系统模块库(Power System Blockset)，该模块库主要由加拿大HydroQuebec和TECSIMInternational公司共同开发。在SIMULINK环境下用电力系统模块 库的模块，可以方便地进行RLC电路、电力电子电路、电机控制系统和电力系统的仿真。本书中电