电力电子电路典型环节的MATLAB仿真毕业设计论文Word下载.doc

电力电子电路典型环节的MATLAB仿真毕业设计论文Word下载.doc

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摘要:

本文主要研究了电力电子电路典型环节的MATLAB仿真，首先介绍了MATLAB软件及其图形仿真界面Simulink的基础应用知识，然后介绍了用于电力电子仿真的SimPowerSystems中的各种模块库，完成了对整流电路、斩波电路典型环节的建模与仿真，并且给出了仿真结果波形。

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。

最后，本文对研究成果进行了总结，并提出了进一步改进建议。

关键词：

Matlab/Simulink，仿真，整流电路，斩波电路

Abstract:

ThispapermainlystudiestheMATLABsimulationofthetypicalsessiontothepowerelectroniccircuit,ThisarticlefirstintroducestheMATLABsoftwareandtheapplicationofknowledgebasedongraphicalinterfaceSimulinksimulation,andthenintroducedthevariousmodulesofSimPowerSystemslibraryforthepowerelectronicsimulation,alsocompletedModelingandSimulationtothetypicalsessionofrectifiercircuitandChoppercircuit,andshowtheresultsofthesimulationwaveform.

EstablishedvariouselectriccircuitsthroughMATLAB/SIMULINKsoftwarethesimulationmodel,andsettheestablishmenttoeachmoduleandtheinteriorparameterofsystem,forexamplesimulationalgorithm,electronicdevicechoiceandelectricalsourcepeak-to-peakvalueandfrequencyandsoon,finallyrealizedsimulationthattheelectricpowerelectronicsalternating-currentcircuitinMATLAB.Simulationresultandtheoreticalanalysisresultconsistent,hasconfirmedthesimulationmodellingvalidityandtheaccuracy.

Finally,thispapersummarizestheresearchresultsandmakessuggestionsforfurtherimprovement.

Keywords:

Matlab/Simulink,Simulation,Rectifiercircuit,Choppercircuit目录

第1章概述 5

1.1国内外研究概况 5

1.2本课题的研究内容 5

1.3本课题的研究目的与意义 6

第2章MATLAB/SIMULIK基础知识 7

2.1MATLAB介绍 7

2.1.1MATLAB主要组成部分 7

2.1.2MATLAB的系统开发环 8

2.2SIMULINK仿真基础 9

2.2.1SIMULINK启动 10

2.2.2SIMULINK的模块库介绍 11

2.2.3电力系统模块库的介绍 12

2.2.4SIMULINK的仿真步骤 13

第3章整流电路的SIMULINK仿真设计 15

3.1单相桥式整流电路的仿真 15

3.1.1单相桥式全控整流电路的工作原理 15

3.1.2建立仿真模型 15

3.1.3设置模型参数 17

3.1.4模型仿真 18

3.2三相桥式整流电路的仿真 21

3.2.1三相桥式全控整流电路的工作原理 21

3.2.2建立仿真模型 22

3.2.3设置模型参数 23

第4章斩波电路的SIMULINK仿真设计 26

4.1降压斩波电路的仿真 26

4.1.1降压变换器的工作原理 26

4.1.2建立仿真模型 27

4.1.3设置模型参数 28

4.1.4模型仿真 28

4.2升压斩波电路的仿真 30

4.2.1升压变换器的工作原理 30

4.2.2建立仿真模型 30

4.2.3设置模型参数 31

4.2.4模型仿真 32

第5章仿真调试 34

5.1模型仿真应注意的问题 34

5.1.1模型建立和仿真参数的设置 34

5.1.2仿真运行和观测仿真结果 35

结论 37

参考文献 38

致谢 40

第1章概述

1.1国内外研究概况

电力电子技术综合了微电子、电路、自动控制等多学科知识，是电能变换与控制的核心技术，在工业、能源、交通、国防等各个领域发挥着越来越重要的作用。

然而，由于电力电子器件所固有的非线性特性，使得对电力电子电路及系统的分析十分困难。

现代计算机仿真技术为电力电子电路及系统的分析提供了有效的方法，大大简化了电力电子的分析与设计过程。

成为相关专业学生和工程技术人员学习和研究的重要手段。

但是，复杂的数学模型、数值计算及编程过程仍然需要耗费巨大的工作量，这些都阻碍了计算机仿真技术的应用。

为此，出现了PSPICE、SABER、MATLAB等适用于电力电子仿真的专用仿真软件。

这些软件将各种功能子程序模块化，提供了完善的部件模型，用户只需简单的操作便可完成给定系统的仿真模型设计，成为广大学生和工程技术人员在学习、科研和开发过程中的必备工具。

早期的MATLAB软件主要用于数值计算及控制系统的仿真和分析，经过多年不断地扩展，目前涉及通信、信号处理、电气工程、人工智能等诸多领域，已经成为风靡全球的科学计算软件。

MATLAB中提供的“PowerSystems”是进行电力电子系统仿真的理想工具，与其他仿真软件进行器件级别的仿真分析不同，PowerSystems中的模型更加关注器件的外特性，易于与控制系统相连接。

使用这些模块进行仿真能够简化编程工作，以直观易用的图形方式对电力电子电路进行模型描述。

目前对电力电子的仿真研究基本上都是建立仿真模型后直接给出了结果波形，虽未给出GUI界面设计的效果，不过这些仿真技术的研究，很大程度上也推动着仿真技术的发展，使得对复杂的电力电子电路、系统的分析和设计变得更加容易和有效，进一步拓宽了它的应用范围和使用领域。

1.2本课题的研究内容

本文利用MATLAB软件对电力电子电路典型环节进行了SIMULINK模型仿真设计。

首先对电力电子的整流电路和斩波电路的典型环节进行了建模仿真的分析和研究，介绍了利用MATLAB/SIMULINK建立电力电子电路仿真模型并进行仿真的方法，然后完成了仿真模型的建立，给出了仿真结果波形。

1.3本课题的研究目的与意义

本文通过MATLAB的仿真设计，可以将电力电子中抽象的、复杂的理论知识变得直观、简单易行，利用MATLAB工具箱作仿真,学生能较快地理解课程理论,并可以初步学会用仿真来分析电力电子问题的技能。

通过对仿真结果的分析就可以对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和设计过程。

通过仿真，能够以直观易用的图像方式对电气系统进行模型描述。

我们还可以通过仿真来验证一些特殊情况下波形分析的正确性,从而帮助学生更好地理解一些概念、提高授课的灵活性，而这也正是我们论文研究的目的和意义所在。

第2章MATLAB/SIMULIK基础知识

2.1MATLAB介绍

1980年，美国的CleveMoler博士在新墨西哥大学讲授线性代数课程时，发现采用高级语言编程极为不便，于是建立了MATLAB（MatrixLaboratory的缩写），即矩阵实验室，早期开发MATLAB软件是为了帮助学校的老师和学生更好地授课和学习。

1984年，由美国MathWorks公司推出了商业版，经过二十余年的不断升级，目前MATLAB的最新版本为MATLABR2008a

。

由于使用MATLAB编程运算与进行科学计算的思路和表达方式完全一致，所以不像学习Basic、Fortran和C等其它高级语言那样难于掌握。

用MATLAB编写程序犹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，用户只需简单地列出数学表达式，其结果便会由MATLAB以数值或图形的方式显示出来。

它可以很方便地进行图形化的输入输出，同时还具有丰富的函数库（工具箱），极易实现各种不同专业的科学计算功能。

另外，MATLAB和其他高级语言也具有良好的接口，可以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。

在各大高等院校，MATLAB软件正在成为对数值、线性代数以及其他一些高等应用数学课程进行辅助教学的有力工具，由于其高度的集成性和应用的方便性，以及它能非常快捷地实现科研人员的设想并节省科研时间，因而得到了广泛的应用与推广。

2.1.1MATLAB主要组成部分

MATLAB的主要组成：

（1）MATLAB语言：

高级矩阵/阵列语言。

（2）MATLAB工作环境：

一组实用工具函数。

（3）图形处理。

（4）MATLAB数学函数。

（5）MATLAB应用程序接口。

MATLAB重要部件：

（1）SIMULINK：

进行仿真的交互式系统。

（2）Toolboxes：

用于解决某一方面问题的子程序集。

2.1.2MATLAB的系统开发环境

在桌面上双击MATLAB快捷方式图标，或者在开始菜单里点击MATLAB的选项，即可进入环境。

进入MATLAB环境，即打开了MATLAB窗口（见图2.1）。

环境包括MATLAB标题栏、主菜单栏和常用工具栏。

在默认显示状态时，在工具栏下有三个子窗口，左边上方窗口显示MATLAB联机说明书目录或工作间的内容，两者可以通过子窗口下方的CurrentDirectory和Workspace键进行切换。

左边下方窗口将显示已执行的命令（CommandHistory）。

右方窗口是MATLAB的命令子窗口，这是MATLAB的主要工作窗口，在这个窗口中，在提示符“>

>

”后逐行输入MATLAB命令，回车后，命令就能立即得到执行。

在这里，对开发环境做简单介绍。

图2.1MATLAB的操作界面窗口

（1）MATLA