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1、SimPowerSystem仿真工具箱及其应用仿真工具箱及其应用 SimPowerSystem工具箱简介工具箱简介 相控整流电路的相控整流电路的Simulink仿真仿真 直流电机直流电机PWM调速系统的调速系统的Matlab/Simulink仿真仿真 直流电机直流电机PWM调速系统的基本工作原理调速系统的基本工作原理 基于基于SimPowerSystem的直流电机的直流电机PWM调速系统仿真调速系统仿真 器件建模/系统建模中若干问题的仿真验证器件建模/系统建模中若干问题的仿真验证 电力电子系统电力电子系统Matlab/Simulink仿真时需注意的问题仿真时需注意的问题 总结总结目录目录2/5
2、0 SimPower（全称为（全称为 SimPowerSystems）是）是 Simulink中专门用于中专门用于电力 电子系统仿真电力 电子系统仿真的工具箱。的工具箱。 与与Pspice和和Saber等仿真 软件进行电路级别的仿 真分析不同，等仿真 软件进行电路级别的仿 真分析不同，SimPower 中的模型更加关注器件 的外特性，中的模型更加关注器件 的外特性，易于与控制 系统相连接。易于与控制 系统相连接。SimPowerSystem工具箱简介工具箱简介3/50 一个具体实例：一个具体实例：SimPowerSystem工具箱简介工具箱简介d1 d d11 dL oo LoisEutLL
3、uiutCRC SimPowerSystem仿真模型数学模型仿真模型数学模型iSii OLii Buck DC/DC变换器的电路模型变换器的电路模型4/50 利用基本电气利用基本电气/电子元器件，根据电力电子系统的拓扑结构， 建立仿真模型。电子元器件，根据电力电子系统的拓扑结构， 建立仿真模型。 具有电源、电力电子器件、具有电源、电力电子器件、RLC、电机、变压器、传输线、电机、变压器、传输线、 PWM信号生成、测试、信号生成、测试、FACTS和和HVDC等基本等基本/扩展模型。扩展模型。 使用使用Simulink强有力的变步长解算器和零点穿越检测功能， 可提供高度精确的电力电子系统仿真结果。
4、强有力的变步长解算器和零点穿越检测功能， 可提供高度精确的电力电子系统仿真结果。 提供提供Powergui交互式模块，便于电力电子系统仿真分析。交互式模块，便于电力电子系统仿真分析。 提供大量演示模型（提供大量演示模型（Demo），可直接仿真运行和案例学习。），可直接仿真运行和案例学习。SimPowerSystem工具箱简介工具箱简介 SimPower工具箱的特点：工具箱的特点：5/50SimPowerSystem工具箱简介工具箱简介 Electrical Sources(电源电源)交流交流/直流电源、可控源、电池等。直流电源、可控源、电池等。 SimPower工具箱中的模型库：工具箱中的模型
5、库：6/50SimPowerSystem工具箱简介工具箱简介 Elements (元件元件) 变压器、断路器、变压器、断路器、RLC支路、传输线等。支路、传输线等。 SimPower工具箱中的模型库：工具箱中的模型库：7/508/44SimPowerSystem工具箱简介工具箱简介 Machines (电机电机)直流直流/异步异步/同步同步/步进步进/开关磁阻电机等。开关磁阻电机等。 SimPower工具箱中的模型库：工具箱中的模型库：SimPowerSystem工具箱简介工具箱简介 Measurements (测量测量)单相（三相）电压单相（三相）电压/电流、阻抗测量。电流、阻抗测量。 Si
6、mPower工具箱中的模型库：工具箱中的模型库：9/5010/44SimPowerSystem工具箱简介工具箱简介 Power Electronics (电力电子电力电子)二极管二极管/SCR/GTO/IGBT等。等。 SimPower工具箱中的模型库：工具箱中的模型库：11/44SimPowerSystem工具箱简介工具箱简介 Application Libraries风力发电风力发电/电力传动电力传动/FACTS/HVDC等。等。 SimPower工具箱中的模型库：工具箱中的模型库：SimPowerSystem工具箱简介工具箱简介 Extra Library滤波器、锁相环、滤波器、锁相环、
7、PWM发生、坐标变换等。发生、坐标变换等。 SimPower工具箱中的模型库：工具箱中的模型库： SimPowerSystem工具箱简介工具箱简介 相控整流电路的相控整流电路的Simulink仿真仿真 直流电机直流电机PWM调速系统的调速系统的Matlab/Simulink仿真仿真 直流电机直流电机PWM调速系统的基本工作原理调速系统的基本工作原理 基于基于SimPowerSystem的直流电机的直流电机PWM调速系统仿真调速系统仿真 器件建模/系统建模中若干问题的仿真验证器件建模/系统建模中若干问题的仿真验证 电力电子系统电力电子系统Matlab/Simulink仿真时需注意的问题仿真时需注
8、意的问题 总结总结目录目录13/50点此图标后，进入点此图标后，进入Simulink仿真环境仿真环境相控整流电路的相控整流电路的Simulink仿真仿真 启动启动Simulink后，即进入后，即进入 Simulink模块库，如左图 所示。以目录结构显示了 多种模块库名称（因软件 版本的不同，库的数量及 其细节可能有所不同）。模块库，如左图 所示。以目录结构显示了 多种模块库名称（因软件 版本的不同，库的数量及 其细节可能有所不同）。 对电力电子系统的仿真， 除需要使用对电力电子系统的仿真， 除需要使用Simulink中的中的 基本模块库基本模块库外，用到的主 要元件模型集中在外，用到的主 要元
9、件模型集中在 SimPowerSystems中（有 的中（有 的Matlab版本，其包含在 “版本，其包含在 “Simscape模块库下”）。模块库下”）。电力电子系统仿真 常用的两个模块库电力电子系统仿真 常用的两个模块库隐藏于此隐藏于此相控整流电路的相控整流电路的Simulink仿真仿真TVTRu1u2uVT udid单相半波可控整流电路单相半波可控整流电路晶闸管模块晶闸管模块Simulink仿真模型仿真模型相控整流电路的相控整流电路的Simulink仿真仿真TVTRu1u2uVT udid单相半波可控整流电路单相半波可控整流电路电源模块电源模块Simulink仿真模型仿真模型相控整流电路
10、的相控整流电路的Simulink仿真仿真信号幅值信号幅值初相角,a相0度，b相-120度，c相120度初相角,a相0度，b相-120度，c相120度默认值为60Hz，需改为50Hz默认值为60Hz，需改为50HzTVTRu1u2uVT udid单相半波可控整流电路单相半波可控整流电路RLC模块模块视需要 选择类型视需要 选择类型不建议选 择此模块：不建议选 择此模块：Simulink仿真模型仿真模型相控整流电路的相控整流电路的Simulink仿真仿真TVTRu1u2uVT udid单相半波可控整流电路单相半波可控整流电路电压、电流测量模块电压、电流测量模块Simulink仿真模型仿真模型相控整
11、流电路的相控整流电路的Simulink仿真仿真TVTRu1u2uVT udid单相半波可控整流电路单相半波可控整流电路触发脉冲生成模块触发脉冲生成模块Simulink仿真模型仿真模型相控整流电路的相控整流电路的Simulink仿真仿真单位为秒，非角度或弧度单位为秒，非角度或弧度触发信号脉冲宽度触发信号脉冲宽度需改为电源周期：0.02s需改为电源周期：0.02sTVTRu1u2uVT udid单相半波可控整流电路单相半波可控整流电路示波器模块示波器模块Simulink仿真模型仿真模型相控整流电路的相控整流电路的Simulink仿真仿真相控整流电路的相控整流电路的Simulink仿真仿真TVTRu
12、1u2uVT udid单相半波可控整流电路单相半波可控整流电路信号汇总模块（两种实现形式）信号汇总模块（两种实现形式）Simulink仿真模型仿真模型相控整流电路的相控整流电路的Simulink仿真仿真注意：要使用注意：要使用原始模块名称原始模块名称搜索：搜索：找不到的模块，可在此处搜索。找不到的模块，可在此处搜索。而不要用修改后的而不要用修改后的用户个人 定义的名称用户个人 定义的名称搜索：搜索：相控整流电路的相控整流电路的Simulink仿真仿真TVTRu1u2uVT udid在此位置设置仿真运行时间点此按钮，启动仿真在此位置设置仿真运行时间点此按钮，启动仿真仿真解算器仿真解算器 (数值积
13、分方法数值积分方法)观察仿真 结果观察仿真 结果相控整流电路的相控整流电路的Simulink仿真仿真TVTRu1u2uVT udid触发角触发角 =45度时，单相半波可控整流电路的仿真波形（电阻负载）度时，单相半波可控整流电路的仿真波形（电阻负载） SimPowerSystem工具箱简介工具箱简介 相控整流电路的相控整流电路的Simulink仿真仿真 直流电机直流电机PWM调速系统的调速系统的Matlab/Simulink仿真仿真 直流电机直流电机PWM调速系统的基本工作原理调速系统的基本工作原理 基于基于SimPowerSystem的直流电机的直流电机PWM调速系统仿真调速系统仿真 器件建模
14、/系统建模中若干问题的仿真验证器件建模/系统建模中若干问题的仿真验证 电力电子系统电力电子系统Matlab/Simulink仿真时需注意的问题仿真时需注意的问题 总结总结目录目录26/50直流电机直流电机PWM调速系统的基本工作原理调速系统的基本工作原理eKIRUn 直流电动机的调速方法：直流电动机的调速方法： 调节电枢供电电压调节电枢供电电压 U ； 减弱励磁磁通 ；减弱励磁磁通 ； 改变电枢回路电阻改变电枢回路电阻 R。晶闸管可控整流器供电的直流调速系统（晶闸管可控整流器供电的直流调速系统（V-M系统）系统）直流电机直流电机PWM调速系统的基本工作原理调速系统的基本工作原理自从全控型电力电
15、子器件问世以 后，就出现了采用自从全控型电力电子器件问世以 后，就出现了采用脉冲宽度调制 （脉冲宽度调制 （PWM）的高频开关控制方式形成的 “的高频开关控制方式形成的 “PWM变换器变换器-直流电动机调速系 统直流电动机调速系 统”，简称”，简称直流电机直流电机PWM调速系统调速系统。 直流电机直流电机PWM调速系统：调速系统：用用PWM调制的方法，把恒定的 直流电源电压调制的方法，把恒定的 直流电源电压调制成频率一定、宽 度可变的脉冲电压系列调制成频率一定、宽 度可变的脉冲电压系列，从而可以 改变平均输出电压的大小，以调节 电机转速。，从而可以 改变平均输出电压的大小，以调节 电机转速。
16、基本原理：基本原理：原理图电压波形图原理图电压波形图sson dUUTtU28/50直流电机直流电机PWM调速系统的基本工作原理调速系统的基本工作原理可逆可逆PWM变换器主电路有多种形式，最常用的是“变换器主电路有多种形式，最常用的是“H桥 结构桥 结构”。这时，电动机两端电压的极性随开关器件栅极驱动 电压极性的变化而改变，最常用的是”。这时，电动机两端电压的极性随开关器件栅极驱动 电压极性的变化而改变，最常用的是双极式双极式控制方式。控制方式。Ug4M+-Ug3VD1VD2VD3VD4Ug1Ug2VT1VT2VT4VT32ABVT1Ug1VT2Ug2VT3Ug3VT4Ug4134+Us29/50直流电机直流电机PWM调速系统的基本工作原理调速系统的基本工作原理U, iUdid+UsttonT0-Us正向电动运行波形正向电动运行波形U, iUdid+UsttonT0-Us反向电动运行波形
