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1、目录绪论.2第1章 MATLAB简介.3 1.1 MATLAB电力工具箱简介.3 1.2 MATLAB集成环境.3 1.3 SIMLINK 仿真基础.4第二章 基于MATLAB的晶闸管单相交流调压电路仿真.4 2.1 电压电流分析.4 2.2 谐波分析.6第3章 单相交流调压电路参数设置.7 3.1 单相交流调压电路介绍.7 3.2 单相交流调压电流电路仿真模型建立.8 3.3 模型仿真参数设置.8第4章 单相交流电路仿真.12 4.1 当=30时模型的仿真.12 4.2 当=60时模型的仿真.14 4.3 当=90时模型的仿真.16 4.4 当=120时模型的仿真.17 4.5 当=150时
2、模型的仿真.19 4.6 仿真结果分析.20第五章 MATLAB在电力系统中应用学.20参考文献.21绪论摘要：MATLAB是由美国的Clever Moler博士于1980年开发的，初衷是为解决“线性代数”课程的矩阵运算问题。后来又被MathWorks公司商业化，用于算法开发、数据分析及数值计算等，主要包括MATLAB和Simulink两部分。 MATLAB是Matrix Laboratory 的简称，发展迅速。目前，MATLAB 已经成为国际上最流行的科学与工程计算的软件工具，现在的 MATLAB 已经不仅仅是一个“矩阵实验室”了，它已经成为了一种具有广泛应用前景的全新的计算机高级编程语言，
3、有人称它为“第四代”计算机语言，它在国内外高校和研究部门正扮演着重要的角色。 MATLAB作为一种高效的科学及工程计算语言，它可以将计算过程、可视化以及编程等功能集于一体，为我们方便地服务。迄今为止，MATLAB已经广泛应用在数学分析、计算、自动控制、系统仿真、数字信号处理、图像处理、数理统计、通信工程、金融 系统和电力系统分析等领域，而且越来越受到使用者的喜爱，为我们的工作创造了很大的便利。第一章 MATLAB简介1.1 MATLAB电力工具箱简介 MATLAB在电力系统建模和仿真的过程主要由电力系统仿真模块（SimPowerSystem Blockset简称为PSB模块）来完成。PSB模块
4、主要包括电源模块库（Electrical Source）、 电器元件库（ Elements）、电机模块库（ Machines）、电力电子模块库（Power Electronics）、 测量模块库（Measurements）、相量元素模块（Phasor Elements）等。这些总的模块又各 自包括很多对应的元器件，我们将这些元器件拖拽到“模型编辑窗口”之后，通过我们构 建的模型进行连线，做完准备工作后我们就可以进行整个系统的仿真。 电力电子技术综合了电子电路、电机拖动、计算机控制等多学科知识，是一门实践性和应用形很强的课程。由于电力电子器件自身的开关非线性，给电力电子电路的分析带来了一定的复杂
5、性和困难，一般常用波形分析的方法来研究。仿真技术为电力电子电路的分析提供了崭新的方法。 我们在电力电子技术课程的教学中引入了仿真，对于加深学生对这门课程的理解起到了良好的作用。掌握了仿真的方法，学生的想法可以通过仿真来验证，对培养学生的创新能力很有意义，并且可以调动学生的积极性。实验实训是本课程的重要组成部分，学校的实验实训条件毕竟是有限的，也受到学时的限制。而仿真实训不受时间、空间和物质条件的限制，学生可以在课外自行上机。仿真在促进教学改革、加强学生能力培养方面起到了积极的推动作用。1.2 MATLAB集成环境 安装完MATLAB之后，一般有两种方法可以启动它，可以单击开始程序MATLAB
6、MATLAB 7.10.0，也可以直接双击桌面上的MATLAB图标。下面是进入后的MATLAB界面, 即MATLAB命令窗口。注意,首次进入时,MATLAB可能打开了多个窗口,这是关闭其它窗口后退出MATLAB，然后重新进入MATLAB的显示画面。如下图1.1所示，即为MATLAB集成环境的界面。图1.1 MATLAB集成环境1.3 SIMLINK 仿真基础 SIMLINK 是MATLAB软件的扩展，它是实现动态系统 建模和仿真的一个软件包，它与MATLAB语言的主要区别在于，其与用户交互接口是基于Windows的模型化图形输入，其结果是使得用户可以把更多的精力投入到系统模型的构建，而非语言的
7、编程上。 所谓模型化图形输入是指SIMULINK提供了一些按功能分类的基本的系统模块，用户只需要知道这些模块的输入输出及模块的功能，而不必考察模块内部是如何实现的，通过对这些基本模块的调用，再将它们连接起来就可以构成所需要的系统模型（以.mdl文件进行存取），进而进行仿真与分析。 我们在 SIMLINK中建立仿真模型，然后对模型中的参数进行设置，点击simulation中的Configuration Parameters，对其进行仿真参数的设置。参数设置界面如下图1.2所示。图1.2 仿真参数的设置第二章 基于MATLAB的晶闸管单相交流调压电路仿真2.1 电压电流分析 带阻感负载的单项调压电
8、路的阻抗角=arctan(wL/R).如果用导线把晶体管完全短接,稳态时负载电路应是正弦波,其相位滞后于电源电压u1的角度为。在用晶体管控制时由于只能 通过触发延迟角推迟晶体管的导通，所以晶体管的触发脉冲应在电流过零之后,而无法使其超前。把=0时刻仍定在电压过零时刻，显然，阻感负载下的异响范围为。 由晶闸管组成的交流电压控制电路，以方便地调节输出电压的有效值，结构简单、成本低廉。图2.1示出RL负载的单相交流调压电路及其电压电流波形，该电路用2套触发装置触 图2.1RL负载单相交流调压电路及其电压电流波形2个晶闸管，负载阻抗=arctan(wL/R).)。当移相角刚io既不连续，义非正弦。当“
9、=”时，负载电流成为完全的正弦波。当“”时，分2种情况：晶闸管门极用窄脉冲触发，若先触发vTl且“，如果触发脉冲的宽度+一(+a)= -”，则当vTl的电流下降到零时，vT2的门极脉冲已经消失而无法导通，这样输出电流将如同半波整流，变成直流。晶闸管门极用宽脉冲或脉冲列触发：则经过一段时间的过渡过程后，电路达到稳定状态，也即使电路工作在“=”时的状态。负载电压有效值：晶闸管电流有效值负载电流有效值为。2.2谐波分析电流只含3、5、7等次谐波，陋次数的增加，谐波含量减少；和电阻负载时相比，阻感负载时的谐波电流含鼍少一些；“角相同时，随的增大，谐波含量有所减少。=O时谐渡变化曲线见图2.2。图表 1
10、 =0时谐波变化曲线第三章 单相交流调压电路仿真模型建立及参数设置3.1 单相交流调压电路介绍 对单相交流电的电压进行调节的电路。用在电热控制、交流电动机速度控制、灯光控制和交流稳压器等场合。与自耦变压器调压方法相比，交流调压电路控制方便，调节速度快，装置的重量轻、体积小，有色金属消耗也少。 交流调压电路的一般结构如图3.1（a）所示。按一定的规律控制交流开关S1的通断，即可控制输出的负载电压u0。按单相交流调压电路的控制方式有周波控制调压、相位控制调压和斩波控制调压。采用前两种控制方式的单相交流调压电路如图1b所示。图1c所示。是斩波控制的单相交流调压电路，图中的双向开关S2是续流开关。 周
11、波控制调压适用于负载热时间常数较大的电热控制系统。控制图2.3(b)所示。中晶闸管导通时间与关断时间之比，使交流开关在某几个周波连续导通，某几个周波连续关断，如此反复循环地运行，其输出电压的波形如图2所示。改变导通的周波数和控制周期的周波数之比即可改变输出电压。为了提高输出电压的分辨率，必须增加控制周期的周波数。为了减少对周围通信设备的干扰，晶闸管在电源电压过零时开始导通。在负载容量很大时，开关的通断将引起对电网的冲击，产生由控制周期决定的分数次谐波，这些分数次谐波引起电网电压闪变。这是其缺陷。 利用控制触发滞后角的方法,控制输出电压。晶闸管承受正向电压开始到触发点之间的电角度称为触发滞后角。
12、在有效移相范围内改变触发滞后角，即能改变输出电压。有效移相范围随负载功率因数不同而不同，电阻性负载最大,纯感性负载最小。图3是阻性负载时相控方式的交流调压电路的输出电压波形。相控交流调压电路输出电压包含较多的谐波分量，当负载是电动机时，会使电动机产生脉动转矩和附加谐波损耗。另外它还会引起电源电压畸变。为减少对电源和负载的谐波影响，可在电源侧和负载侧分别加滤波网络。 使开关在一个电源周期中多次通断，将输入电压切成几个小段，用改变小段的宽度或开关通断的周期来调节输出电压。斩控调压电路输出电压的质量较高,对电源的影响也较小。图4是斩波控制的交流调压电路的输出电压波形。在斩波控制的交流调压电路中，为了在感性负载下提供续流通路，除了串联的双向开关S1外，还须与负载并联一只双向开关S2。当开关 S1导通，S2关断时，输出电压等于输入电压；开关S1关断，S2导通时,输出电压为零。控制开关导通时间与关断时间之比即能控制交流调压器的输出电压。开关 S1、S2动作的频率称斩波频率。斩波频率越高,输出电压中的谐波电压频率越高,滤波较容易。当斩波频率不是输入电源频率的整数倍时，输出电压中会产生分数次谐波。当斩波频率较低时，分数次谐波较大，对负载产生恶劣
