电力电子与MATLAB应用技术PPT格式课件下载.ppt

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阳极和阴极间施加正压，门极和阴极间施加正压（门极触发脉冲为正）。

关断条件：

阳极和阴极间施压反压，使得晶闸管阳极电流减小到维持电流以下。

MATLABMATLAB应用技术应用技术3晶闸管在晶闸管在MATLAB中的实现中的实现MATLABMATLAB应用技术应用技术晶闸管仿真模型：

开关受逻辑信号控制，该逻辑信号由电压Vak、电流Iak和门极触发信号g决定。

晶闸管仿真模型原理晶闸管模块的图标MATLABMATLAB应用技术应用技术晶闸管元件参数设置晶闸管元件参数设置在仿真含有晶闸管的电路时，必须使用刚性积分算法。

为获得较快的仿真速度，可使用Ode15s或ode23tb算法。

晶闸管元件内电阻晶闸管元件内电感晶闸管元件正向管压降初始电流缓冲电阻缓冲电容MATLABMATLAB应用技术应用技术4.晶闸管仿真举例晶闸管仿真举例单相半波整流器模型MATLABMATLAB应用技术应用技术MATLABMATLAB应用技术应用技术=0单相半波整流桥仿真结果MATLABMATLAB应用技术应用技术反并联续流二极管MATLABMATLAB应用技术应用技术MATLABMATLAB应用技术应用技术3.1.3可关断晶闸管可关断晶闸管1.可关断晶闸管工作原理可关断晶闸管工作原理2.GTO的静态伏安特性的静态伏安特性MATLABMATLAB应用技术应用技术3.GTO在在MATLAB中的实现中的实现MATLABMATLAB应用技术应用技术GTO模型由电阻Ron电感Lon、直流电压源Vf和开关串联组成，该开关受一个逻辑信号控制，该逻辑信号又由GTO的电压Vak、电流Iak和门极触发信号（g）决定。

MATLABMATLAB应用技术应用技术参数设置参数设置仿真含有可关断晶闸管的电路时，必须使用刚性积分算法，ode15s或ode23tb算法。

元件内电阻元件内电感正向管压降初始电流缓冲电阻缓冲电容电流下降到10%的时间电流拖尾时间MATLABMATLAB应用技术应用技术5.可关断晶闸管元件的建模和仿真应用实例可关断晶闸管元件的建模和仿真应用实例单相半波整流器MATLABMATLAB应用技术应用技术=30GTO单相半波整流器仿真结果MATLABMATLAB应用技术应用技术3.1.4绝缘栅双极型晶体管绝缘栅双极型晶体管1绝缘栅双极型晶体管工作原理绝缘栅双极型晶体管工作原理2.IGBT的伏安特性的伏安特性MATLABMATLAB应用技术应用技术3IGBT在在MATLAB中的实现中的实现MATLABMATLAB应用技术应用技术由电阻Ron、电感Lon和直流电压源Vf与逻辑信号（g0或g=0）控制的开关串联电路组成。

输入C和输出E对应于绝缘栅双极型晶体管的集电极C和发射极E输入g为加在门极上的逻辑控制信g输出m用于测量输出向量Iak,VakMATLABMATLAB应用技术应用技术IGBT的参数设置的参数设置仿真含有IGBT元件的电路时，必须使用刚性积分算法（ode15s或ode23tb）。

元件内电阻元件内电感正向管压降初始电流缓冲电阻缓冲电容电流下降到10%的时间电流拖尾时间MATLABMATLAB应用技术应用技术n假设L值很大，C值也很大nV通时，E向L充电，充电电流恒为I1，同时C的电压向负载供电，因C值很大，输出电压uo为恒值，记为Uo。

设V通的时间为ton，此阶段L上积蓄的能量为EI1ton。

nV断时，E和L共同向C充电并向负载R供电。

设V断的时间为toff，则此期间电感L释放能量为（Uo-E）I1toff。

n稳态时，一个周期T中L积蓄能量与释放能量相等，EI1ton（Uo-E）I1toffn化简得：

T/toff1，输出电压高于电源电压，故称该电路为升压斩波电路。

也称之为boost变换器。

0uGE0ioI1a）电路图b）波形图升压斩波电路及工作波形4.IGBT构成的升压变换器建模与仿真构成的升压变换器建模与仿真MATLABMATLAB应用技术应用技术MATLABMATLAB应用技术应用技术Boost变换器仿真结果MATLABMATLAB应用技术应用技术3.2晶闸管三相桥式整流器及其仿真3.2.1晶闸管三相桥式整流器构成晶闸管三相桥式整流器构成MATLABMATLAB应用技术应用技术3.2.2晶闸管三相桥式整流器的仿真模型晶闸管三相桥式整流器的仿真模型MATLABMATLAB应用技术应用技术

（1）整流桥模型）整流桥模型MATLABMATLAB应用技术应用技术通用桥臂模块（UniversalBridge）A、B、C端子：

分别为三相交流电源的相电压输入端子；

Pulses端子：

为触发脉冲输入端子，如果选择为电力二极管，无此端子；

、端子：

分别为整流器的输出和输入端子，在建模时需要构成回路。

MATLABMATLAB应用技术应用技术通用桥臂模块参数设置MATLABMATLAB应用技术应用技术

（2）同步脉冲触发器）同步脉冲触发器MATLABMATLAB应用技术应用技术同步脉冲触发器用于触发三相全控整流桥的6个晶闸管，触发器输出的16号脉冲依次送给三相全控整流桥对应编号的6个晶闸管.alpha_deg：

此端子为脉冲触发角控制信号输入；

AB,BC,CA：

三相电源的三相线电压输入即Vab,Vbc,andVca；

Block：

触发器控制端，输入为“0”时开放触发器，输入大于零时封锁触发器；

Pulses：

6脉冲输出信号。

MATLABMATLAB应用技术应用技术6脉冲同步触发器参数设置Frequencyofsynchronizationvoltages（Hz）：

同步电压频率（赫兹）；

Pulsewidth（degrees）：

触发脉冲宽度（角度）；

Doublepulsing：

双脉冲触发选择。

MATLABMATLAB应用技术应用技术alpha_deg为30时，双6脉冲同步触发器的输入输出信号MATLABMATLAB应用技术应用技术（3）其他模块）其他模块主回路负载这里为了模拟直流电动机模型，选择电阻、电感与直流反电动势构成，电阻、电感模型选择RLC串联分支实现。

直流反电动势通过直流电源实现，因为电流反向的原因需要将其设为负值实现反电动势功能。

三相交流电源通过三个频率50、幅值220、相位滞后120交流电压源实现。

再加入相应的测量模块和输出模块，完成电气连接。

MATLABMATLAB应用技术应用技术仿真算法选择ode23s算法,仿真时间为00.05秒，其他参数为默认值。

在负载选择R1欧、L1mH，反电动势V5V时进行仿真。

MATLABMATLAB应用技术应用技术3.3基于PWM技术逆变器及其仿真PWM（PulseWidthModulation）控制就是脉宽调制技术脉宽调制技术：

即通过对一系列脉冲的宽度进行调制，来等效的获得所需要的波形（含形状和幅值）。

重要理论基础重要理论基础面积等效原理面积等效原理冲量冲量相等而形状不同的窄脉冲加在具有惯性的环节上时，其效果基本相同效果基本相同。

冲量冲量窄脉冲的面积效果基本相同效果基本相同环节的输出响应波形基本相同图形状不同而冲量相同的各种窄脉冲d）单位脉冲函数f（t）d（t）tOa）矩形脉冲b）三角形脉冲c）正弦半波脉冲tOtOtOf（t）f（t）f（t）MATLABMATLAB应用技术应用技术u将图a的正弦波分成N个彼此相连的脉冲序列所组成的波形，这些脉冲宽度相等，为/N，但幅值不等，各脉冲幅值按正弦规律变化。

aOutb图用PWM波代替正弦半波u如将脉冲序列用相同数量的等幅不等宽的矩形脉冲代替，使矩形脉冲的中点和相应的正弦波部分的中点重合，且使矩形脉冲和相应的正弦波部分面积相等，得图b脉冲序列，即PWM波形。

vSPWM波形脉冲宽度按正弦规律变化而和正弦波等效的PWM波形MATLABMATLAB应用技术应用技术PWM脉冲产生：

脉冲产生：

MATLABMATLAB应用技术应用技术OwtUd-Ud对于正弦波的负半周，采取同样的方法，得到PWM波形，因此正弦波一个完整周期的等效PWM波为：

OwtUd-Ud根据面积等效原理，正弦波还可等效为下图中的PWM波，而且这种方式在实际应用中更为广泛。

MATLABMATLAB应用技术应用技术MATLABMATLAB应用技术应用技术3.3.1PWM技术逆变器原理技术逆变器原理图单相逆变器主电路MATLABMATLAB应用技术应用技术ur正半周，V1保持通，V2保持断。

当uruc时使V4通，V3断，uo=Ud。

ur负半周，V1保持断，V2保持通当uruc时使V3断，V4通，uo=0。

urucuOwtOwtuouofuoUd-Ud表示uo的基波分量单极性PWM控制方式（单相桥逆变）（单相桥逆变）在ur和uc的交点时刻控制IGBT的通断。

MATLABMATLAB应用技术应用技术双极性PWM控制方式（单相桥逆变）（单相桥逆变）在ur的半个周期内，三角波载波有正有负，所得PWM波也有正有负，其幅值只有UUdd两种电平。

ur正负半周，对各开关器件的控制规律相同。

当当uruc时时，V1和V4导通，V2和V3关断。

如如io0，V1和V4通；

如io0，VD1和VD4通，uo=Ud。

当当uruc时时，给V2和V3导通信号，给V1和V4关断信号。

如如io0，VD2和VD3通，uo=-Ud。

urucuOwtOwtuouofuoUd-Ud在ur和uc的交点时刻控制IGBT的通断。

MATLABMATLAB应用技术应用技术3.3.2基于基于PWM技术逆变器仿真技术逆变器仿真MATLABMATLAB应用技术应用技术

（1）逆变器模型）逆变器模型逆变器模型采用通用桥臂构成。

MATLABMATLAB应用技术应用技术

（2）PWM发生器发生器MATLABMATLAB应用技术应用技术Signal（s）：

当选择为调制信号内部产生模式时，无需连接此端子；

当选择为调制信号外部产生模式时，此端子需要连接用户定义的调制信号。

根据选择主电路桥臂形式，定制产生2，4，6，12路PWM脉冲。

见P92表3-2。

MATLABMATLAB应用技术应用技术PWM发生器参数设置GeneratorMode：

分别选择为1-armbridge（2pulses）、2-armbridge（4pulses）、3-armbridge（6pulses）、double3-armbridge（6pulses）。

Carri