基于MATLAB GUI的整流电路仿真设计Word下载.docx

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班级：

电子0802

完成时间：

2012-5-20

摘要

以Matlab/Simulink仿真软件为基础，利用PowerSystem工具箱完成整流电路的建模和仿真，同时利用Matlab的图形用户界面（GUI）设计整流电路的分析界面，借助此界面对Simulink模型进行操作，可以方便地实现对模型参数的设置和修改、模型的查看和修正、仿真的显示和相关的辅助操作，大大简化仿真的操作过程，提高仿真效率。

此界面友好、开放，仿真结果即时可见，既可为建立其他类型的电力电子电路仿真界面提供重要参考，也可用于指导实际系统的设计。

关键词：

PowerSystem；

工具箱;

整流电路；

GUI；

Simulink模型

ABSTRACT

Matlab/Simulinksimulationsoftware,PowerSystemToolboxtocompletethemodelingandsimulationoftherectifiercircuit,whiletheuseofMatlabgraphicaluserinterface（GUI）designanalysisoftherectifiercircuitinterfaceWiththisinterfacetheSimulinkmodelcanbeeasilysetandmodifythemodelparameters,viewandamendthemodel,thesimulationdisplayandauxiliaryoperations,greatlysimplifyingtheoperationofthesimulationtoimprovesimulationefficiency.

Thisinterfaceisfriendly,open,andsimulationresultsimmediatelyvisibleandcanprovideanimportantreferencefortheestablishmentofothertypesofpowerelectroniccircuitsimulationinterface,canalsobeusedtoguidetheactualdesign.

KeywordsPowerSystemToolbox；

rectifiercircuit；

theGUI；

Simulinkmodel

目录

1前言………………………………………………………………………………1

1.1MATLAB/SIMULINK仿真的目的与意义……………………………………1

1.2本课题的研究内容…………………………………………………………1

1.3本课题的研究意义…………………………………………………………1

2MATLAB/SIMULIK基础知识………………………………………………………2

2.1MATLAB介绍…………………………………………………………………2

2．1.1MATLAB的主要组成部分……………………………………………..2

2.1.2MATLAB的系统开发环境………………………………………………3

2.2SIMULINK仿真基础…………………………………………………………4

2.2.1SIMULIN启动………………………………………………………….5

2.2.2SIMULINK的模块库介绍………………………………………………5

2.2.3电力系统模块库的介绍………………………………………………5

2.2.4SIMULINK简单模型的建立……………………………………………6

2.2.5SIMULINK功能模块的处理…………………………………………6

2.2.6SIMULINK线的处理……………………………………………………8

2.2.7SIMULINK仿真的运行…………………………………………………8

2.3MATLAB的GUI程序设计…………………………………………………10

2.3.1控件对象及属性……………………………………………………10

2.3.2GUI开发环境…………………………………………………………11

2.3.3GUI程序设计…………………………………………………………12

3整流电路的仿真…………………………………………………………………13

3.1单相桥式全控整流电路的仿真…………………………………………13

3.1.1单相桥式全控整流电路构成………………………………………13

3.1.2单相桥式全控整流电路模型建立…………………………………13

3.1.3模型参数设置………………………………………………………14

3.2三相桥式全控整流电路的仿真…………………………………………14

3.2.1三相桥式全控整流电路的构成……………………………………14

3.2.2三相桥式全控整流电路模型建立…………………………………15

3.1.3模型参数设置………………………………………………………16

4整流电路GUI界面的开发………………………………………………………17

4.1MatlabGUI的实现方法…………………………………………………17

4.2仿真界面的开发…………………………………………………………17

4.3仿真主界面的实现………………………………………………………18

5结论………………………………………………………………………………21

参考文献……………………………………………………………………………22

致谢…………………………………………………………………………………23

附录…………………………………………………………………………………24

1前言

1.1MATLAB/SIMULINK仿真的目的与意义

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。

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，特别是如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，效率高，真实准确[1]。

1.2本课题的研究内容

建立单相桥式全控整流电路、三相桥式全控整流电路、带电容性负载的三相不可控桥式整流电路的仿真模型,利用Matlab的图形用户界面（GUI）设计整流电路的分析界面，借助此界面对Simulink模型进行操作，对模型参数的设置和修改、模型的查看和修正、仿真的显示和相关的辅助操作。

1.3本课题的研究意义

利用Simulink中的模块库建立单相/三相整流电力变换电路，进行仿真后，对仿真波形进行比较分析。

证实了该方法的简便直观、高效快捷和真实准确性。

由于计算机中修改参数方便，可以通过改变方针参数就可观察各种现象，加深了对其电路原理的理解。

通过对本课题的研究最终能够熟悉并掌握Matlab/Simulink的应用环境，熟练应用Simulink模块库中模块建立电力电子电路的系统仿真模型，了解利用Matlab的图形用户界面（GUI）来设定系统仿真参数，进行系统仿真。

2MATLAB/SIMULINK基础知识

2.1MATLAB介绍

Matlab（MatrixLaboratory）是美国MathWorks公司开发的一套高性能的数值分析和计算软件，用于概念设计,算法开发,建模仿真,实时实现的理想的集成环境，是目前最好的科学计算类软件之一。

MATLAB将矩阵运算、数值分析、图形处理、编程技术结合在一起，为用户提供了一个强有力的科学及工程问题的分析计算和程序设计工具，它还提供了专业水平的符号计算、文字处理、可视化建模仿真和实时控制等功能，是具有全部语言功能和特征的新一代软件开发平台。

MATLAB已发展成为适合众多学科，多种工作平台、功能强大的大型软件。

在欧美等国家的高校，MATLAB已成为线性代数、自动控制理论、数理统计、数字信号处理、时间序列分析、动态系统仿真等高级课程的基本教学工具。

成为攻读学位的本科、硕士、博士生必须掌握的基本技能。

在设计研究单位和工业开发部门，MATLAB被广泛的应用于研究和解决各种具体问题。

在中国，MATLAB也已日益受到重视，短时间内就将盛行起来，因为无论哪个学科或工程领域都可以从MATLAB中找到合适的功能[2]。

2.1.1MATLAB的主要组成部分

MATLAB系统由5个主要的部分构成：

（1）开发环境（DevelopmentEnvironment）：

微MATLAB用户或程序编制员提供的一套应用工具和设施。

由一组图形化用户接口工具和组件集成：

包括MATLAB桌面、命令窗口、命令历史窗口、编辑调试窗口及帮助信息、工作空间、文件和搜索路径等浏览器。

（2）MATLAB数学函数库（MathFunctionLibrary）：

数学和分析功能在MATLAB工具箱中被组织成8个文件夹。

elmat初步矩阵，和矩阵操作。

elfun初步的数学函数。

求和、正弦、余弦和复数运算等

specfun特殊的数学函数。

矩阵求逆、矩阵特征值、贝塞尔函数等；

matfun矩阵函数－用数字表示的线性代数。

atafun数据分析和傅立叶变换。

polyfun插值，多项式。

funfun功能函数。

sparfun稀疏矩阵。

（3）MATLAB语言：

（MATLABLanguage）一种高级编程语言（高阶的矩阵/数组语言），包括控制流的描述、函数、数据结构、输入输出及面对对象编程；

（4）句柄图形：

（HandleGraphics）MATLAB制图系统具有2维、三维的数据可视化，图象处理，动画片制作和表示图形功能。

可以对各种图形对象进行更为细腻的修饰和控制。

允许你建造完整的图形用户界面（GUI），以及建立完整的图形界面的应用程序。

制图法功能在MATLAB工具箱中被组织成5个文件夹：

二维数图表（graph2d）、三维图表（graph3d）专业化图表（specgraph）、制图法（graphics）、图形用户界面工具（uitools）。

（5）应用程序接口：

（AppliedFunctionInterface）MAT