优秀毕业论文——基于matlab的电力电子技术仿真实验设计

优秀毕业论文——基于matlab的电力电子技术仿真实验设计内容摘要：

MULINK 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。 167。 167。 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：基于 MATLAB 的电力电子技术仿真实验设计 第 6 页 共 36 页 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（ 3PHASE SOURCE） （ 7） 三相可编程电压源（ 3PHASE PROGRAMMABLE VOLTAGE SOURCE） 167。 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 武汉科技大学中南分校 2020 届毕业设计 (论文 ) 第 7 页 共 36 页 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。 167。 167。 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。 167。 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，THREELEVEL 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。 167。 MATLAB 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：：基于 MATLAB 的电力电子技术仿真实验设计 第 8 页 共 36 页 [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’ ， ‘ ’ ) 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 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。 格式： powerinit（ ’ SYS’ ,’ setb’ ,STATE,VALUE）； % 说明：重新给设定该电路模型的初始状态变量 STATE 设定新的初始值 VALUE。 武汉科技大学中南分校 2020 届毕业设计 (论文 ) 第 9 页 共 36 页 第 3 章 电力 电子技术试验 电力电子技术课程的实验内容，其中包括晶闸体管单相、三相整流和有源逆变电路；晶闸体单相、三相交流调压电路；门极可关断晶闸管（ GTO）、大功率晶体管（ GTR）、功率场效应晶体管（ PMOSFET）、绝缘栅双极型晶体管（ IGBT）等功率器件的触发和驱动电路等实验。 167。 这个实验的实验目的是 熟悉单结晶体管触发电路的工作原理及各元件的作用并观察单结晶体管触发电路各点的波形，掌握单结晶体管触发电路的调试步骤和方法；对单相半波可控整流电路在电阻负载及阻感负载时 的工作过程作全面分析；了解续流二极管的作用； 熟悉双踪示波器的使用方法。 实验的线路及原理是： 单结晶体管触发电路的工作原理及线路图如图 31 所示。 图 31 单结晶体管触发电路的线路图 由同步变压器副边输出 60V 的交流同步电压 ，经 VD1半波整流，再由稳压管 VST VST2进行削波，从而得到了梯形波电压，其过零点与晶闸管阳极电压的过零点一致，梯形波通过 R V2向电容 C2 充电，当充电电压达到单结晶体管的峰值电压 UP时，单结晶体管 V3导通，从而通过脉冲变压器输出脉冲。 同时， C2经 V3放电，由于时间常数很小， UC2很快下降到单结晶体管的谷点电压 UV， V3重新关断， C2 再次充电。 每个梯形波周期内， V3 可能导通、关断多次，但只有第一个输出脉冲起作用。 电容 C2的充电时间常数由 RP1来调节。 单结晶体管触发电路的各点波形如图 32 所示。 ：基于 MATLAB 的电力电子技术仿真实验设计 第 10 页 共 36 页 图 32 单结晶体管触发电路的各点波形 将单结晶体管触发电路的输出端“ G”和“ K”端接至晶闸管的门极和阴极，即构成如图实 33 所示的实验线路。 图 33 单结晶体管触发的单相半波可控整流电路 实验内容是 ：单结晶体管触发电路的调试； 单结晶体管 触发电路各点电压波形的观察； 单相半波整流电路带电阻性负载时 Ud/U2 = f（ α ）特性的测定； 单相半波整流电路带阻感性负载时续流二极管作用的观察。 167。 这个实验的实验目的是 加深理解锯齿波同步移相触发电路的工作原理和各元件的作用和掌握锯齿波同步移相触发电路的调试方法。 它的实验线路及原理是： 锯齿波同步移相触发电路的原理图如图 34 所示。 其工作原理如下： 由 V。