电力电子的matlab仿真实验指导书.docx

“电力电子”仿真实验指引书MT1.B仿真实验重要是在Simulink环境下B进行B¾.Simulink是运营在MAT1.AB环境下，用于建模、仿真和分析动态系统B软件包。它支持连续、离散及两者混合0线性和非线性系统。由于它具有直观、以便、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提供的图形顾客界面可使用鼠标的拖放操作来创建模型。Simulink自身涉及sourcessinks、Discretemath>Nonlinear和continuous等模块库。实验重要使用Sinks、Sources、SignaIS&System和PoWerSyStemBlockset这四个模块库中的某些模块搭建电力电子课程中B¾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0波形、验证电路原理分析成果。这些典型电路涉及：D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、Inatlab、SimUlink基本操作多数学生在做这个实验是时候也许是第一次使用matlab中0Simulink来仿真，因此下面一方面简介一下实验中要掌握得0某些基本操作（编写实验指引书时所使用0matlab6.1版本）。若实验过程中使用matlab0版本不同这些基本操作也许会略有不同。图OTmatlab启动界面matlab的启动界面如图OT所示，点击matIab左上方快捷键警就可以进入simulink程序界面（在界面右侧0CommandWindow中输入simulink命令回车或者在1.aunchPad窗口中点击simulink子菜单中1.ibraryBrowser都可以进入SimUlink程序界面）如图0-2所示。SimulinkContinuousDiscreteFunctions&TablesMathNonlinearSignals&SystemsSinksSourcesSubsystems组维组空也组空期0；CDMAReferenceBlocksetCommunicationsBlocksetContinuousDiscreteIDOUbIedickthisicontoCIPenthe1CMath1.新建空白的模块编辑窗口在SinnJIink程序界面中点击FilQNewXlodel（快捷键Ctrl+n）,就可以新建种空白的模型编辑窗口，然后从模块库窗口中选择合适B¾元件。在模块编辑窗口中绘制出要仿真的系统B¾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StartSimulation就可进行运营仿真电路。通过示波器显示实验波形。2.对模块的基本操作（1）调节模块大小若要调节模块编辑窗口中模块的大小，先选中模块,模块四角浮现了小方块。单击一种角上的小方块，并按住鼠标，拖拽鼠标。此时的鼠标指针变化了形状，并浮现了虚线方框以显示调节后的大小。放开鼠标键，则模块的图标将按照虚线框区J大小显示。（2）旋转模块若要对模块进行旋转操作，可以先选中模块，然后选择菜单命令Format>Rotateblock,模块将按顺时针方向旋转90度；选择Format>Flipblock,模块将旋转180度。（3）模块的内部复制在建模过程中，经常会用到模块日勺内部复制。例如，假如已经调节了一种模块的大小，并且还需要多种同样的模块，在这种状况下并不需要从模块库中一种一种的拖过来，在一种个的调节大小。这是继需要使用模块的内部复制。进行模块的内部复制，要先按住CtrI键，再单击模块。拖拽模块的附件到合适的位置,放开鼠标键，则模块就完毕了内部复制。（4）删除模块删除模块有三种措施：a.选中模块然后按下Delete键；b.选中模块然后选择Edit>Clear命令；c.用鼠标右键选择模块，选择所浮现0菜单中0¾cut命令；可以将模块删去并保存到剪贴板中。3.电力电子仿真实验常用模块库简介仿真实验需要从各模块库中选择出电路所需的模块，然后使用该模块在模块编辑窗口中搭建所需仿真电路。电力电子仿真实验所需要的模块大都存在于如下模块库中。输出池模块（SinkS）此模块库涉及仿真成果0多种输出措施如直接显示、示波器、x-y坐标图及返回matIab工作空间等措施。对于电力电子仿真实验重要是使用这个模块库中的示波器来显示实验成果。对于sources模块库实验重要是使用其中脉冲发生器等模块。对于SignaIS&SyStem模块库实验重要是使用其中的信号合成器和信号分解器。电气系统模块（PowerSystemBlockset）o可以精确而迅速0对电路以及复杂0电气系统进行仿真。电气系统模块库运营在SinIUIink环境下，它涉及电力电子、电气传动以及电路中常用的基本元件的模型。因此，用MAT1.AB实现对电力电子系统仿真非常的以便、快捷和精确。二、采用SiInUIink仿真措施及环节在新建B¾模块编辑窗口中空白处点击右键，选择SimUlinkParanIeterS后SinIUIink就可以显示出SimUlinkParanIeterS对话框，如图03所示:图0-3仿真参数设立对话框其中SoIVer选项页可设立仿真开始和终结时间；选择积分器并指定有关参数关的某些选项。仿真参数设立好并且选择了积分器后.单击Ok按钮使参数应用到模型中，这样就为仿真做好了准备。通过StartSimUlatiOn命令就可以开始仿真了。注意：开始仿真前模型窗口必须处在激活状态。选择StOPSimUlation命令可终结仿真。实验一：晶闸管单相半波、全控桥式整流电路虚拟仿真一、实验目的：1.学会使用运营于matlab环境下Sinmlink中的多种模块进行电力电子整流电路0¾仿真。2 .通过实验进一步熟悉晶闸管的特性。3 .掌握单相半波、全控桥式整流电路B工作原理。4 .观测实验波形，验证明验成果。二、预习内容：1 .matlab0基本操作，simulink中各模块欧|作用（由于simulink里边涉及的模块非常多，在这里只规定熟悉本实验所使用的几种模块库，重要有：Sinks>SOUrCeS和PoWersystemblockset中欧J模块）。2 .单相半波整流电路（阻性负载和阻感负载）的电路图和工作原理，分析电路中的多种电压电流波形。3 .单相全控桥式整流电路（阻性负载和阻感负载）的电路图和工作原理，分析电路中的多种波形。二、实验内容：1、基本参数与设立进入新建的I模块编辑窗口0SimulinkParameters对话框如图IT所示，起图IT新建的!模块编辑窗口的JSinlUIinkParanIeterS对话框始时间和终结时间需根据自己选定的电路频率设定（频率为50HZ时，建议设定Start=O,Stoptime=O.09）0再将TyPe中日勺OcIe45Dormand-PrinCe改选为odel5sstiffNDF1.其她参数不变。2、模块基本参数设立从模块库中选择搭建电路所需要B¾模块，将其拖入模块编辑窗口，双击该模块就会浮现BlOCkParanIeterS对话框，在这里可修改模块B¾某些基本参数。例如：在半波整流电路中使用0晶闸管（在阻感负载0¾时候需使用DetailedThyristor）双击该晶闸管模块就会浮现其参数对话框，将其中参数改为图2中所示的数值:blockParameters:DegUedThyrytorDetai1.TlyristorGvslc)Q1.iniC)DetailedmodeXo£TRy-三t,oxxpa_d工。工wiRscs*xe三RCsxvbbox*ci>>cxit.Xxtox-三t,at,ct.KcTKjcri三o-mod«lh=0xIxi七。RXtol*sict,xtcck6。G)0xdixtdct.xcqQ1oxi).Fo-most.3%pplicioxts£hointoXnqixdctxtcesXo¾ldb>setto工er。.Ixio££-st.aiteth。DetailedTRyTiMtora三«lxiImped1.oxtce.Bast,auu112rduyiscHiaxr<dwHaxtTqisIar七haxt>KoimvXtionstepsizeP¾rameterMRcsisaxtceRoxtCOhmN)工Xld1.UUtlatUoJ1.oxt(M)1°FoirwajrdvoXlaceV£(V)O.81.tcRixeCixrfexttXXCA)l°iTWrn-O££timeTq(三)l<-6InitialcurrentTc（八）lSztubb«rreststanceRs(Ohms)I100OSxtubbercapacitaxceCsOF)|xxt£IOKCr>ce1f1.p-y图厂2修改模块的某些基本参数修改后继续搭建电路，如修改晶闸管参数同样按照电路规定修改脉冲发生器，电源等模块0频率，幅值等参数。晶闸管端口g接触发脉冲。3、触发脉冲产生模块的参数设立脉冲产生模块选择Simulink下Sources模块库中BPulseGenerator0参数设立如图1-3所示：其中Amplirude为幅值；Period为周期；PulseWidth为占空比；PhaSeDeIay为延迟时间由触发角决定，如图1-3,触发角为60度时，延迟时间为:(60/360)*(1/50)秒(此时周期为1/50秒)。图3脉冲产生模块参数选择4、示波器的使用示波器为SinkS模块库中B¾SCoPa。将其拖入模块编辑窗口,双击该模块，会浮现如图1-4所示的对话框：在此对话框中可以显示仿真实验的最后波形。如使用同一种示波器显示几种不同的波形，就需要修改示波器的参数使其输入数增长（一般默认的输入端口只有一种）。图1-4SinkS模块库中的示波器窗口点击图1-4左上的图I图标，会浮现下边图1-5的参数设定窗口，将其中的Numberofaxes修改为所需要的!输入窗口个数，按Ok后示波器显示窗口就会变成如图1-6所示0形式：（假设需要的输入窗口的个数为5）图1-5示波器参数设定窗口图1-6修改为所需要的多种输入窗口仿真的波形会在示波器上显示。若只能看到部分仿真波形，点击逸图标，即可显示所有波形（若所有波形小，可点击放大按钮对波形进行放大）。5、MUX和DemUX欢J使用：（Mux和DenlUX均在Simulink下的Signals&Systems模块库中。）Mux：（矢量合成单元）它是一种多输入端，单输出端的矢量合成单元，在本实验中0重要作用是，将不同日勺波形输入与MUXB多输入端相连，MUX0输出端与示波器一种输入相连，这样就可以在显示窗口B一种显示框内同步显示多种输入的波形，以便波形的比较。DenIUX：（矢量分解单元）它与MUX的作用相反，是一种单输入多输出，将本来在一起的波形分别在不同显示框内显示。在本实验中的作用重要是将晶闸管m端所输出晶闸管上所加电压波形和通过晶闸管B¾电流波形分开显示。6、例：使用matlab仿真单相半控桥式整流电路（阻性负载）所搭建0¾主电路和测