[电力电子技术MatLab仿真x] matlab电力电子仿真文件

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本文前言

MATLAB 的简介

MATLAB是一种适用于工程应用的各领域分析设计与复杂计算的科学计算软件， 由美国Mathworks

公司于1984年正式推岀，1988年退岀3.X( DOS版本，19992年推岀4.X( Windows)版本；19997 年腿5.1 (Windows)版本，2000年下半年， Mathworks公司推岀了他们的最新产品 MATLAB6.0

(R12)试用版，并于2001年初推岀了正式版。

　随着版本的升级，内容不断扩充，功能更加强大。

　近几年来，Mathworks公司将推岀 MATLAB吾言运用于系统仿真和实时运行等方面，取得了很多 成绩，更扩大了它的应用前景。 MATLAB已成为美国和其他发达国家大学教学和科学研究中最常

见而且必不可少的工具。

MATLAB是"矩阵实验室” (Matrix Laboratory )的缩写，它是一种以矩阵运算为基础的交互式 程序语言，着重针对科学计算、工程计算和绘图的需要。在MATLAB中，每个变量代表一个矩阵， 可以有 n*m 个元素， 每个元素都被看做复数摸索有的运算都对矩阵和复数有效， 输入算式立即可

得结果，无需编译。 MATLAE强大而简易的做图功能，能根据输入数据自动确定坐标绘图，能自

定义多种坐标系(极坐标系、对数坐标系等) ，讷讷感绘制三维坐标中的曲线和曲面，可设置不 同的颜色、线形、视角等。如果数据齐全， MATLAB通常只需要一条命令即可做图，功能丰富，

可扩展性强。MATLAB软件包括基本部分和专业扩展部分， 基本部分包括矩阵的运算和各种变换、

代数和超越方程的求解、 数据处理和傅立叶变换及数值积分风， 可以满足大学理工科学生的计算 需要，扩展部分称为工具箱，它实际上使用 MATLAB勺基本语句编成的各种子程序集，用于解决

某一方面的问题，或实现某一类的新算法。现在已经有控制系统、信号处理、图象处理、系统辨 识、模糊集合、神经元网络及小波分析等多种工具箱，并且向公式推倒、 系统仿真和实时运行等

领域发展。MATLAB语言的难点是函数较多，仅基本部分就有七百多个，其中常用的有二三百个。

MATLAB在国内外的大学中，特别是数值计算应用最广的电气信息类学科中，已成为每个学生都 应该掌握的工具。 MATLAB大大提高了课程教学、解题作业、分析研究的效率。

SIMULINK仿真工具简介

SIMULINK是Mathworks公司开发的MATLAB仿真工具之一，其主要功能是实现动态系统建模 、仿真与分析.SIMULINK 支持线性系统仿真和非线性系统仿真 ；可以进行连续系统仿真，也可以

进行离散系统仿真，或者两者混合的系统仿真；同时也支持具有多种采样速率的采样系统仿真 .利

用SIMULINK对系统进行仿真与分析，可以对系统进行适当的实时修正或者按照仿真的最佳效果 来调试及确定控制系统的参数，以提高系统的性能，减少设计系统过程中反复修改时间 ，从而实现

高效率地开发实际系统的目标 .

SIMULINK最早岀现在MATLAB4.0版的核心执行文件中.在MATLAB4.2版以后，

SIMULINK 则以MATLAB 的工具包形式岀现，需要单独安装.在MATLAB5.0版中，

SIMULINK 为 2.0 版，在 MATLAB5.3 版中,SIMULINK 升级为 3.0 版,而在 MATLAB6.1 版中, SIMULINK 则升级为4.1版.本书只对SIMULINK4.1 版进行介绍.

SIMULINK4.1版是用来建模、分析和仿真各种动态系统的交互环境 ，包括连续系统、离散系统和

混杂系统.SIMULINK提供了采用鼠标拖动的方法建立系统框图模型的图形交互界面

SIMULINK 提供了大量的功能模块以方便拥护快速地建立系统模型 .建模时只需要使用鼠标拖

动库中的功能模块并将它们连接起来 .使用者可以通过将模块组成字子系统来建立多级模型 .

SIMULINK对模块和连接的数目没有限制 .SIMULINK还支持Stateflow,用来仿真事件驱动过程 .

SIMULINK框图提供了交互性很强的非线性仿真环境 ，可以通过下拉菜单执行仿真 ，或使用命令进

行批处理.仿真结果可以在运行的同时通过示波器或图形窗口显示

SIMULINK 的开放式结构允许用户扩展仿真环境的功能 .如用MATLAB、FORTRAN^ C代码生成

自定义块库，并拥有自己的图标和界面 ，或者将用户原来由 FORTRAN^ C语言编写的代码连接起 来.

由于SIMULINK可以直接利用 MATLAB的数学、图形和编程功能，用户可以直接在 SIMULINK 下完成数据分析、优化参数等工作 .工具箱提供的高级的设计和分析能力可以通过 SIMULINK的

屏蔽手段在仿真过程中执行 .SIMULINK 的模型库可以通过专用元件集进 一步扩展

MATLAB6.5.1有两张光盘，其中第二张帮助文件，把第一张碟放进光驱，系统会自动进入安装 程序。在安装过程只要输入用户名称、 公司及产品注册码等。

　安装完之后，在.的快捷方式图标。

MAWindows桌面上会自动生成 TLAB

2

实验一电力电子器件

仿真过程：

首先点击桌面的 MATLAB图标，进入 MATLAB环境，点击工具栏中的 Simulink选项

进入我们所需的仿真环境，如图 1.1所示。点击File/New/Model新建一个仿真平台。这时我们可

以在上一步Simulink环境中拉我们所需的元件到 Model平台中，具体做法是点击左边的器件分

类，这里我们一般只用到 Simulink跟SimPowerSystems两个，分别在他们的下拉选项中找到我

们所需的器件，用鼠标左键点击所需的元件不放，然后直接拉到 Model.

平台中。

1.1图

实验一的具体过程：第一步：我们首先按照之前的方法打开仿真环境新建一个仿真平台，现在

我们先仿真新的工作原理，按照下表，根据表中的路径找到我们所需的器件跟连接器。 器件GTO

3 .

提取路径元件名称

Simuli nk/Sources/Pulse Gen erator

触发脉冲 Sim Power Systems/Electrical Sources/ 电源 DC Voltage Source Simulink/Sinks/Scope 示波器 Sim Power Systems/Elements/Ground 接地端子 Simulink/Signal Routing/Demux

信号分解器 Sim Power Systems/Measurements/ 电压表 Voltage Measurement Sim Power

Systems/Measurements/ 电流表 Current Measurement Sim Power Systems/Elements/RLC 负载 Series rlc

Branch Sim Power Systems/Power Electronics/ GTO 器件 Gto

'nsimuhnk Library

File Edit Viewi Help

Q Find

Se r ' Num&r i til d&r ivat i r AuJif .

所示：提取岀来的器件模型如图 1.2Model VerificationModel-Wide Util tiesPorts St SubsystemsZinnal PHrihfiharContinuousDiscantiiuitiesDiscreteLook^Up TablesMath OperationsEl 闿 5vnulinkdu/dl疼

所示：提取岀来的器件模型如图 1.2

Model Verification

Model-Wide Util ties

Ports St Subsystems

Zinnal PHrihfihar

Continuous

Discantiiuities

Discrete

Look^Up Tables

Math Operations

El 闿 5vnulink

du/dl

疼-Jbd-ftu

y- Cie-C>u

yl-1

nn

1.2

图

这时按照我们常规有时候相同的模块在仿真中需要多次用到,

第二步，元件的复制跟粘贴。还有

一个常用方便的方可以用一个虚线框复制整个仿真模型。的方法可以进行复制跟粘贴， ”好，继

续按键拖拉鼠标，选中的模块上会出现一个小“ Ctrl+法是在选中模块的同时按下键不动，移动

鼠标就可以将模块拖拉到模型的其他地方复制出一个相同的模住鼠标和 Ctrl不允许出现两个名

字相同的模因为在同一仿真模型中， ”块，同时该模块名后会自动加

1，块。具体做法是移动

鼠标到一个器件准备进行连接线，第三步，我们把元件的位置调整好,

的连接点上，会出现一个

“十字”形的光标，按住鼠标左键不放， 一直到你所要连接另一个可以要在需要分支的器件的连

接点上，放开左键，这样线就连好了，如果想要连接分支线， 键，然后按住鼠标左键就可以拉

岀一根分支线了。地方按住 Ctrl这时可以参照下面示波器的参数调整的方在连接示波器时会发

现示波器只有一个接线端子，有时你会遇到有些元件需要改变方向才更方便于在调整元件位置的 时候，法进行增加端子。 4

连接线，这时可以选中要改变方向的模块， 使用Format菜单下的Flip block和Rotate block两条

命令，前者改变水平方向，后者做 90度旋转，也可以用 Ctrl+R来做90度旋转。同时双击模块

旁的文字可以改变模块名。然后单击菜单栏中的 Edit/Signal Properties命令来刷新模型。模块的

颜色也可以在激活模块后，点击右键，在 background color中选择自己喜欢的颜色。

i untitled *连接好的电路图如图 1.3所示。

i untitled *

File-iMxi

File

Edit '忖* Simulation Fermat Tools HeFp

□ I e e 电嚏

Pulse

Geneiator

.1 .[ml

图1.3

第四步，模块的参数设置。 设者模型参数是保证仿真准确和顺利的重要一步， 有些参数是由仿真

任务规定的，如本例仿真中的电源电压与电阻值等， 有些参数是需要通过仿真来确定的。 设置模

型参数可以双击模块图标弹出参数设置对话框， 然后按框中提示输入， 若有不清楚的地方可以借

助帮助来看相关功能。本例中，参数设置如下：

1.脉冲发生器的参数设置。双击脉冲发生器，会弹岀一个对话框，改变需要的参数后如图 1.4

所示。其中参数行中从第一个开始分别为 振幅、 周期、脉宽、 控制角（延迟时间）

控制角a的设置按照t=aT/360

Scope~z- D亡 X/o-lia

Scope

~z- D亡 X/o-lia

Gwund

SsiIm RLC Brarch

F

1.4

图

，直接在参数行输入数字即可。打开电源设置对话框，我们这里设置电源为 2. 220V 5

新器件GTO的参数设置，这里我们采用默认设计，当需要改变的时候也可以另外设置。

负载参数的设置，我们这里只是用到电阻负载，所以可以这样设置，电阻 R = 100，H = 0，

Pul理Gene^tarU1 -22QV■jTOJLo5d curTenrtSaScope A

Pul理

Gene^tar

U1 -22QV

■jTO

J

Lo5d curTenrtS

a

Scope A

m

Block FBnmi亡“咛內I丸 Gen"就

-Pul me Gen er at or

Generate pulses it regular int^r^sls where th? pul雲电 lyp色 de termim*s th? computiiti onal t奄亡hnique uh雹d..

C=inf设置完如图1.5所示:

图1.5

示波器的参数设置：当我们开始连接的时候，示波器只有一个连接端子，这时我们需要增加 示波器的接线端子，具体做法是双击示波器，弹岀的对话框如图 1.6示：

图1.6

单击工具栏中第二个小图标，即打印机图标的旁边的图标。弹岀第二个对话框 2图1.7

图1.7

6

只要在Number of axes项中把1改成所需要增加的端子数字就可以，这里我们用到两个端子,

我们把它改成2就可以了。在Time range中设置一个数值， 也即显示时间，所设置的时横坐标。

就是我们的的仿真时间

仿真参数设置：在仿真开始前还必须首先设置仿真参数。在菜单中选择 Simulation，在下拉菜

单中选择Simulation parameters，在弹岀的对话款中可设置的项目很多，主要有开始时间、终止 时间、仿真类型（包括步长和解电路的树枝方法） ，积极相对误差、绝对误差等。步长、解法和

误差的选择对仿真运行的速度影响很大， 步长太长计算容易发散，步长太小运算时间太长，本题

使用ode23tb算法。仿真参数设计如图 1.8所示：

-Series WC branch （Liiik）-

IiTipleuieril e 注 ser 1 es IllJL- br anch.

OK Cuic&l toly

n iS 」口1刘

冒困反戶庖丨養H瑁 葩翟彳

图 1.8 ■

”开始仿真。在屏幕下方的在参数设置完毕后既可以开始仿真。 点击运行按钮“状态栏上可以看

到仿真的进程。若要中途停止仿真可以点击“■” 按钮。在仿真完毕之后既可以通过双击示波器

来观察仿真的结果。本例的仿真图形（电阻）如图 1.9跟图1.10所示：

负载的波形图 晶闸管的波形1.9 图 1.10

7

如果在一开始观察不到示波器的波形， 可以点击工具栏上的望远镜， 会自动的给定一个合适的坐

标，观察到我们需要的波形。如果我们想改变纵坐标，可以单击邮件，选择弹出快捷菜单中的

“ Axes properties ”命令，岀现如图 1.11所示示波器的纵坐标参数设置对话框。

1.11 图

RLC参数中给电感量一个数值就可以了。 本题如果要设置电阻电感负载， 只需要在Power的

仿真完成了。按照同样的方法，再从 Sim 到这里，我们就把新器件 GTO

中调用其他需要仿真的新器件，就可以观察到我们所需要的波形 Electro nicsSystems/Power

了。也就是我们平时所说的普通晶闸现在我们做一个半控型器件， 上面做的全控型器件，Detailed 管。我们在电力电子器件里面提取岀一个晶闸来，这里注意晶闸管有两种类型，是普通晶闸管,

8

8

8

8

的要求多高，详细的具体选择看你对晶闸管参数 ThyristorThyristor的是详细的晶闸管模型，而

的要求多高，详细的

晶闸管有很多参数可以设置。 仿真的电路图如图示

我们把仿真的开始时间为了得到更好的波形效果，模块的参数的设置跟之前的一样，运行仿真电路，我们可以得到仿真之后的各种波形。 ，结束时间设置为设置为

我们把仿真的开始时间为了得到更好的波形效果，模块的参数的设置跟之前的一样，

运行仿真电路，我们可以得到仿真之后的各种波形。 ，结束时间设置为设置为 4

10。同若

1 ime of

1 ime of'set: 0

4

4

4

4

晶闸管波形负载波形

实验二单相半波可控整流电路 仿真过程：1.建立仿真模型 ）首先我们

新建一个仿真模型的文件。方法跟实验一样。文件名自己给定。 （1）提取电路元件模块。组成单

相半波可控整流电路的主要元器件有交流电源、晶闸（ 2只是我们这里用到了交负载等。提取路

径基本上跟我们做的第一个实验是相同的，管、 RLC AC Voltage Source ）。流电源（Sim Power

Systems/Electrical Sources/所示提取岀来的元件的如图 2.1

Systems/Electrical Sources/

所示提取岀来的元件的如图 2.1

Thyristor~~ U* 200\X1v

Thyristor

~~ U* 200\X1

v

2.2 2.1图图将电路元件模块按单相半波可控整流的原理图连接起来组成仿真电路。将元件调

(3)然后按住鼠标右键直接拖整的到合适的位置， 有些器件需要多次用到的，可以点击该模块，所

示。到想要放置的地方就可以实现复制了。连接好的电路如图 2.2设置模型参数。根据实验一的

方法我们可以双击模块图标弹出的对话框来设置参数，本 2.

例中所设置的参数如下。度。在电压设置中 0,初始相位为，频率为交流电压源，电压为) (1

220V50HZ。如果在对话框最后的测要输入的是电压峰值，在该栏中键如“” 220*sqrt(2) 9

量旋转选中电压"voltage ”，这样电压的数据可以送入多路测量器( Multimeter )。这里我们不用

设置这个，因为我们直接用了示波器进行观察波形。

晶闸管的参数我们采用了默认的参数，也可以另外设置。

负载RLC，当负载是电阻负载时， R=1, H=0, C=inf (无穷大)

负载RLC为电阻电感负载时， R = 1，H= 0.01，C= inf,关于负载的参数，这里是没有一 定的规定的，可以根据需要修改。

3.仿真参数的设置，本例中我们设置仿真的终止时间为 0.1S，算法ode23tb.通过仿真，我们给岀

几个特殊角度的波形图。

File Edit View Simdabon Format Tools Help

□ Q e品屉电。a|?

画

Pulse

Generator

Detailed Thyristor

Current MqjsurG

9I^ a k

AC Village Source

Series RLC Branohl

Voltage Measurement

f|ioo%

Ode45

—Ground

ULTLl

Pulse Generator

「 融31信号

q

J Scopel

寻自p>p船圈斑闫自奇

lak

3| ： 1 r-

2- ?————H

ol 7 ；

Vak

2C0

90度度电阻负载30度电阻负载60电阻负载

电阻电感90度 60 度电阻电感 30 电阻电感度

跟我们到这里，我们基本上可以把单相半波可控整流的各个波形仿真出来了，观察波形， 在实

验室用示波器看到的还是基本上一致的。

10

实验三单相桥式半控整流电路

电阻负载:

、仿真步骤

?启动MATLAB，进入SIMULINK 后新建一个仿真模型的新文件。在这里可以任意添加电路

在此实验中，我们按下表元器件模块。然后对照电路系统模型，依次往文档中添加相应的模块。

在此实验中，我们按下表

添加模块:o nu O n- o5 5o o om □4 2肖电怎信号痂远晶闸莒克流晶闸营疏电压

添加模块:

o nu O n- o

5 5

o o o

m □

4 2

肖电怎信号

痂远晶闸莒克流

晶闸营疏电压

序号元器件名称提取元器件位置数量

oltage sourse 1 Simpowersystems / Electrical Sourse / AC V 交流电源 2 2 Simulink / Sources /

Pulse Gen erator

脉冲触发器 2 Simpowersystems /Power Electro nics /Detailed Thyristor 3 晶闸管模型 2 4

Simpowersystems /Power Electro nics /Diode

二极管模型 1 5 Simpowersystems /Measureme nts /Curre nt Measureme nt 电流表模型 2

Simpowersystems /Measureme nts / V6 oltage Measureme nt 电压表模型 1 7 Simuli nk /Sig nal

Routi ng /Demus

信号分解模型 1 8 Simpowersystems /Eleme nts /Series RLC Bran ch 串联电路 RLC1

9

Simul ink /Si nks /Scope

示波器模型

?添加好模块后，要对各元器件进行布局。一个良好的布局面板，更有利于阅读系统模型及方

便调试Time offset 0

便调试

Time offset 0

图3.1

11

?设置模块参数。依次双击各模块，在岀现的对话框内设置相应的参数。

,交流电源参数设置：电压设置为 220V，频率设为50Hz，其它默认。

—_

Fil? Edi l 目即 i <*n Toolz

— — — — —

D | 鐵爲|盖电瞩| 口 a |卜■

图3.2

pulse,脉冲触发器设置：振幅( amplitude )设为5。周期(Period)设为0.02秒。脉冲宽度( width )设为2。相位延迟角(phase delay),即触发角。它的设置在调试时需要修改，以实现在 不同角度触发时，观测电路各变量的波形的变化。因为它是以秒为单位，故需把角度换算成秒。

pulse

其计算可按以下公式：

t= a T/360

例如触发角a= 45度，周期T= 0.02，贝U t=0.0025，则此空中应填入 0.0025

图3.3

第二个触发器的设置只需触发角比第一个大 180度，即加上0.01 ,其它不变。

3）示波器的设置：双击示波器，弹出示波器面板，在第一排控件栏中单击第二个控件，弹出参 数设置窗口，如下所示：

12

图3.4

Time range 是横坐标设置。把坐标系数目设为 7,其它不必修改。

?模型仿真。在模型仿真时要先设置仿真参数，仿真参数的设置与实验一相同。设置好后， 4即

可开始仿真。点击开始控件。仿真完成后就可以通过示波器来观察仿真的结果。 度时的仿真结

果。度，6045以下是分别在 0度，30度， 度：度：

300

13

45度:

60

度:

竝將洁号1

Tinecfhet: 0

■R

-

||?自［QQ刃磊屆瑁S

融发信号1

n

n

n

u

□

鯨发信号2

UJ

UJ

UJ

QJ

电源电压

湘 1

5C01—

员载电流

2CO

流过晶闸管电流

Time sHwt 0

14

14

14

14

电阻电感负载： 的串联分支设置但须将 RLC带电阻电感性负载的仿真与带电阻性负载的

仿真方法基本相同， ，电容为O.OIHinf o,为电阻电感负载。本例中设置的电阻 R= 1L=度时

的仿真结果：度， 3045 度， 60 度，电阻电感负载分别在 0

0 度：

30

度：

Scop<

俸皆￡)0刀娓園瑁0

50

5

0

融发信号1

触发信号2

400200

400

200

0

流过晶闸营电流

500

500

0

?500

4002000

400

200

0

鱼载电压

0 0.02 0.04 0.06 0.08

M

M【45M- 60

15

实验四 单相桥式全控整流

电阻负载：

一、仿真步骤

1．启动 MATLAB ，进入 SIMULINK 后新建一个仿真模型的新文件。并布置好各元器件。如下 图所示：

图4.1

2.参数设置。

互为对角的两个示波器的控各模块参数的设置基本与上一实验相同， 但要注意触发脉冲的给定

互为对角的两个示波器的控

制角设置必须相同，否则就会烧坏晶闸管。

、模型仿真

度：度:

度：度: 6045

度：度:

度：度: 6045

设置好后，即可开始仿真。点击开始控件。仿真完成后就可以通过示波器来观察仿真的结果。

16

以下是分别在0度，30度，45度，60度时的仿真结果。

0度： 30 度：

17

电阻电感负载:

RLC的串联分支设置为电

RLC的串联分支设置为电

阻电感负载。本例中设置的电阻 R= 1, L = 0.01H，电容为inf。

电阻电感负载分别在 0度，30度，45度，60度时的仿真结果：

0度： 30 度:

鮭发信号1

寻首P加D趣躋瑁B

Time offset: 0

600

600 ■ ■

600

600 ■ ■

S q js H H 0

□00

□

0

0

50Q电悸电压

50Q

■500

500负载电蓝

500

C'

0

-500

拓連晶宦昔电謊

400

200

晶闸管靖电压

500

0

m载电區

0.LI2

0.04

0.9G

0.06

度：60 45 度:

Time offset 0

实18

实验五三相半波整流电路

电阻负载：

、仿真步骤

1 ?启动MATLAB，进入SIMULINK 后新建一个仿真模型的新文件。并布置好各元器件。如下

訥意信号1500电源龟压5000Ji负载电流200T1D00蔬过島闸背电负20010005000-500负载申乐50000 020.040D60.00J09Time offset-

訥意信号1

5

0

0

电源龟压

500

0

Ji

负载电流

200

T

1D0

0

蔬过島闸背电负

200

100

0

500

0

-500

负载申乐

500

0

0 02

0.04

0D6

0.00

J0

9

Time offset- 0

—i

R -

1

R

K

1 jF

P

L

J

1

j

1

晶闸菅歸电足

图所示:

图6.1

2.参数设置。

电源参数设置：电压设置为380V，频率设为50Hz。要注意初相角的设置，a相的电压源设为 0 , b相的电压源设为-120，c相的电压源设为-240。

负载参数设置：电阻设为 1,电感为0,电容无穷大inf

脉冲参数设置：触发信号的参数设置是本例的难点。 本例中有三个触发脉冲， 由电路原理可知触

发角依次相差120度。因为电源电压频率为 50Hz，故周期设置为 0.02s，脉宽可设为2,振幅设

为5。延迟角的设置要特别注意，在三相电路中，触发延时时间并不是直接从 a换算过来，由于

a角的零位定在自然换相角，所以在计算相位延时时间时要增加 30度相位。因此当 a= 0度时,

延时时间应设为 0.0033。其计算可按以下公式：

t= (a +30) T/360。

触发角a= 0度时，延迟角依次设置为： 0.00167，0.00837，0.01507

触发角a= 30度时，延迟角依次设置为： 0.0033，0.01，0.0167

触发角a= 45度时，延迟角依次设置为： 0.00417，0.01087，0.01757

触发角a= 60度时，延迟角依次设置为： 0.005，0.0117，0.0184

19

晶闸管参数设置:

晶闸管参数设置:

图6.2

20

20

20

20

二、模型仿真

设置好后，即可开始仿真。选择算法为 ode23tb , stop time 设为0.1。点击开始控件。仿真完

成后就可以通过示波器来观察仿真的结果。

以下是分别在0度，30度，45度，60度时的仿真结果。

0度： 30 度：

45 度:

60

度:

400

400

400

400

1*；OKaSScope

1*；

OK

aS

Scope

Dio cl FarMet?rs； TkyxistQr

Thyri st^r Gh^sk) QLink)

ThyxistQr ixi p^xalltl with g series EC snubber circuit? In on-state the 亍hyt-i stor model ha.s an intern&l resist^ce (Koji) wd inductance (Lon)? For most applications the internal inductance should b? set to zero In f-state the Thyristor 令s z infinite imp名dice?

ffl 1=3 QQQ船圍溜0

品 ib&ic

2C0

4M__—

2C0

Ud

21

21

21

21

本相同，但须将

本相同，但须将 RLC inf

度， 60 度时的仿真结果：

电阻电感负载： 的串联分支设置带电阻电感性负载的仿真与带电阻性负载的仿真方法基

,L= 0.01H，电容为=为电阻电感负载。本例中设置的电阻 R1

450 电阻电感负载分别在度， 30 度，

0 度：

30

度：

Time offset: 0

Time offset: 0

Time offset: 0

Time offset: 0

|n

|n；x,

亡 Scope

俸皆］￡)QQ船園超S

Id

Ij^J JjScflgpe

、Q@?

鲁首￡)Q刀AHIS 9

Va&VWVc

10CO

5C0

-10CO

Id

Ud

度：

度：45度: 60

度：

度：45度: 60

22

三相桥式半控整流电路实验六 三相桥式半控整流电路广泛应用于中等容量的

整流装置或要求不可逆的电力拖动中， 完整的三相桥式半控整流电路由三个晶闸管和三个二极管、

三相电源。触发器等组成。根据原理图，我们调用岀三个电源，三个晶闸管，三个二极管，为了

实现仿真，我)跟示波们还需要调用岀触发脉冲， 电流表，电压表，信号分解器跟信号合成器 (Mux 提取岀来的元件跟布局如器。

　各个元器件的模块提取路径跟之前介绍的提取路径一样， 7.1所示

图

图7.1

根据原理图，我们连接仿真电路。连接好的电路如图

7.2所示

Id4C02C0

Id

4C0

2C0

2C01 1 1 1 ； 1

0 0.02 0.04 006 0.08 0.1

Time offset 0

)Scope

□回区I

孕自AHI

B曰前

iatMic

4C0

2C0

10C0

5C0

0

10C0

Id

2C0

0

2C0

I

1

/^<r

32CI

TH

m

?

<

■

Va&VMcVc

Ud

图 7.2

参数设置： 23

电源参数设置：三相电源的电压峰值电压为 380V ，可表示为“ 220*sqrt(2) ”，频率为 50Hz， 相位分别为 0 度， -120 度， -240度。

负载参数设置：电阻 R= 10 H = 0 C = inf 电阻电感 R = 10 H = 0.01 C = inf

脉冲参数设置：触发信号的参数设置是本例的难点。本例中有三个触发脉冲，由宽可设为 2，振

幅设为 5。延迟角的设置要特别注意，在三相电路中，触发延时时间并不是直接从 a 换算过来，

由于a角的零位定在自然换相角， 所以在计算相位延时时间时要增加 30度相位。因此当a= 0度

时，延时时间应设为 0.0033。其计算可按以下公式：

t= (a +30) T/360。

触发角a= 0度时，延迟角依次设置为： 0.00167 , 0.00837 , 0.01507

触发角a= 30度时，延迟角依次设置为： 0.0033 , 0.01 , 0.0167

触发角a= 45度时，延迟角依次设置为： 0.00417 , 0.01087 , 0.01757

触发角a= 60度时，延迟角依次设置为： 0.005 , 0.0117 , 0.0184

晶闸管采用默认的参数设置

仿真参数设置：打开设置窗口，选择 ode23tb算法，将相对误差设置 Le-3，开始时间为0,停

止时间为 0.05。

设置好各个参数后,单击运行按钮,就可以进行仿真了。下面我们给出几个特殊角的波形。

Pulse

rrnj

Pulsel

24

24

24

24

30度电阻负载0 电阻负载度

.ioi xi

倍自|叵力炉 盹體窗超圖晞

逊咬待号

6010200

Lr

5

逮过晶闸管的廻流

0

0.U1

0 -2CK -4CW ■600

0

0.02 0,03 104 C.05

Time offset 0

迢自|9金刃.册豐噩日圖坏

500十

Q - /

■'ZO J -

艇變信号

6040200

負羲电压

戏过晶闸管的电流

G1

500

0

￡00

晶闸管的诵电压

D 001 002 0.03 0 04 0.05

T ime offset: G

度度电阻电感负载 60电阻负载60.

30 度电阻电感负载 0 电阻电感负载度本个仿

真要注意对脉冲触发时间的设置要准确，而且对示波器的坐标要调整好。 25

实验七三相桥式全控整流

电阻负载： 一、仿真步骤

1 ?启动MATLAB，进入SIMULINK 后新建一个仿真模型的新文件。并布置好各元器件。如下

图所示:5DDF，0■500电耗咆压5 aSO40200观集信号流过自可管的冋流■ ■>!■J *

图所示:

5DDF

，

0

■500

电耗咆压

5 aSO40200

观集信号

流过自可管的冋流

■ ■>!■J *

0 5.01 QQ2 0.C3 Q04 C.05

-5D0I

I infte offset. 0

J 5rnnr

图8.1

2.参数设置。

电源参数设置：电压设置为380V，频率设为50Hz。要注意初相角的设置，a相的电压源设为 0 , b相的电压源设为-120，c相的电压源设为-240。

负载参数设置：电阻设为 1,电感为0,电容无穷大inf。

通用变换器桥的设置：

（1），模块的功能：通用变换器桥模块是由 6个功率开关元件组成的桥式通用三相变换器模块。

功率电子元件的类别和变换器的结构可通过对话框进行选择。功率电子元件和变换器的类型有

Diode 桥、Thyristor

Diode 桥、Thyristor

桥、MOSFET-Diode桥、IGBT— Diode 桥、

桥，桥的结构有单相、两相和三相。 Ideal Switch，仿真模块的图标、输入和输岀。通用变换

器桥模块的图标如右图） （2C、、B所示。模块的输入和输岀取决于所选择的变换器桥的结构。当

A被选择C、A、B）端就是输岀端。当（被选择为输入端，则直流 DC+,-）端就是输入端。除二

极管桥外，其它桥的-+ , DC为输岀端，则直流（"输入端可接受来自外部模块的触发信号。 （gpulse ）

“，通用变换器桥仿真模块的参数：本例中个参数设置如下图。 3 （） 26

Reidy

图8.2

脉冲触发器的参数设置 64），同步（个输入端，其图标如图所示。该模块有

28

28

Edi t Vi ew JTiulati

Edi t Vi ew JTiulati

”是移相控制角信号输入端，单位为度。该“ alpha_deg输入端可与“常数”模块相连，也可与

控制系统中的控制器、输岀端相连，从而对触发脉冲进行移相控制。 输入端AB是同步线电压的

输入端，同步线电压就是连到三相 CABC、为触发器模块的使能端， Block交流电压的线电压。

输入端的信号时，当施加大于用与触发器模块的开通与封锁操作， 0个触发脉冲被封锁。该模块

为一个六维脉冲向量，它包含6pulses触发脉冲，移相控制角的起始点为同步电压的零点， 为输

岀触发信号端。如脉冲触发器参数设置对话框如果所示， 同步6可以设置同步电压的频率跟脉冲

宽度，60Double pulsing果勾选了""触发器就能给岀间隔度的双脉冲。 27

ffiiniber feri dge arms : 3

Snubltr resistance Rs ?hfiis)

1^

Snubb er capaci tan.ce C s G )

Fower Electronic devi ce IlhyristcrE

Ron COhni)

Lon GO

I5

Forward volt*評 Vf (V)

connecttd ir for sug^e ste diECY4ti E?d.

Lor of ii

8.3 图 I PsrarneUrs

该模块只有一个输岀，常数模块参数设置：常数模块图标如右图所示， （5）端，在本例中只要改

变对话框中数值的大小，即可改变触发控制角的大小。 其参数对话框如下所示。

8.4图二、模型仿真。点击开始控件。仿 stop time ，设为0.1设置好后，即可开始仿真。选

择算法为ode23tb真完成后就可以通过示波器来观察仿真的结果。 度，4560度时的仿真结果

度，度，以下是分别在 030

0度:

30

度:

度：

度：45度: 60

度：

度：45度: 60

29

电阻电感负载：

带电阻电感性负载的仿真与带电阻性负载的仿真方法基本相同， 但须将RLC的串联分支设置为电

阻电感负载。本例中设置的电阻 R= 45, L= 1H,电容为inf。

电阻电感负载分别在 0度，30度，45度，60度时的仿真结果:

度:0 度： 30

度:

Time offset:

Time offset: 0

Time offset:

Time offset: 0

Scope

1000

1001

400

三相电源电压

L…: :

■

/

?/.-

\Z

? 、. " J

\ /

J

1 1 \ :

UL

JU

/L

1

三相电源电流

廊虫发信导

负载电流

度：

度：45度: 60

Time dftset

Time dftset U

度：

度：45度: 60

Time dftset

Time dftset U

」Scope

as a危介 俺屠黑

S : ?一 |

三相电源电压

三相电睚电就

0

430

200

0

400

2OU

0

Q.0U5 0 01 0 015 0.02 0.025

负载电流

0.0 J5

Time off?:

Time off?: 0

Time off?:

Time off?: 0

」Scope -

鲁首￡)0刀轴H瑁0

三相电源电压

三相电懑电痣

泌发信号

负载电流

度：

度：135度: 150

30

实验八单相全控桥有源逆变电路

一、仿真步骤

1 ?启动MATLAB，进入SIMULINK 后新建一个仿真模型的新文件。并布置好各元器件。如下

n三相电懑电压woo1000三相电勰电疏dL祂境信号0104002000 020.060 0E Q0.04A0图所示

n

三相电懑电压

woo

1000

三相电勰电疏

dL

祂境信号

0

10

400

200

0 02

0.06

0 0E

Q

0.04

A

0

图所示

1 1 1 1

1 1 n 1 1 V 1 i l l

负载电毓

1

■

r r 1

■

■

_二

1 1

0

图9.1

2.参数设置：

基本的设置均与单相全控桥式整流电路相同。 电路中增加了一个反向的直流电动势， 以实现逆变

在本例中，交流电压设为 220V, 50Hz。负载电阻设为 5。直流电压设为 250V。要注意触发脉冲 的设置，因为要实现逆变，触发角要大于 90度，且处于对角的触发角设置要相同。

二、模型仿真

设置好后，即可开始仿真。选择算法为 ode23tb , stop time 设为0.1。点击开始控件。仿真完

成后就可以通过示波器来观察仿真的结果。

以下是分别在90度，120度，135度，150度时的仿真结果。

31

12090度:

120

32

如果有兴趣的同学也可以照着下面的电路仿真一下斩波电路，电路图如下

J Scope

SB "泊 i

鯨发信号1

33

33

33

33

晶阿莒诵电匡

200

0

200

100

50

■ UV

50

0 -

Boost Choper

[ 1

N

X-

lL J

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萨.気■晶闸育电流

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負载电医

200

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连接点子图

M o ac?' '■ a 04 aoe qxo ai

Time offset 0

Buck Choper

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