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1、电气自动化技术专业电气自动化技术专业课程设计报告课程设计报告题目：MATLAB 软件应用及仿真院 （系） ：机电与自动化学院专业班级：电气自动化技术 1001学生姓名：曹 文 广学号：20102822027指导教师：郭 磊20 13 年 3 月17 日至 20 13年4月6日华中科技大学武昌分校制华中科技大学武昌分校制电气专业方向综合电气专业方向综合课程设计任务书课程设计任务书一、设计（调查报告一、设计（调查报告/ /论文）题目论文）题目MATLABMATLAB 软件应用及仿真软件应用及仿真二、设计（调查报告二、设计（调查报告/ /论文）主要内容论文）主要内容1 1、晶闸管的仿真模型及以单相半
2、波整流器为例晶闸管的仿真模型及以单相半波整流器为例，说明晶闸管元件应用系统的建模与说明晶闸管元件应用系统的建模与仿真方法。仿真方法。2 2、晶闸管三相桥式整流带电阻性负载时系统的建模与仿真。、晶闸管三相桥式整流带电阻性负载时系统的建模与仿真。3 3、可关断晶闸管的仿真模型及以可关断晶闸管元件组成的、可关断晶闸管的仿真模型及以可关断晶闸管元件组成的 BuckBuck 变换器为例的仿真变换器为例的仿真过程。过程。4 4、绝缘栅双极型晶体管元件的仿真模型及一个由、绝缘栅双极型晶体管元件的仿真模型及一个由 IGBTIGBT 元件组成的元件组成的 BoostBoost 变换器的变换器的建模与仿真。建模与
3、仿真。5 5、相位控制的晶闸管单相交流调压器带电阻性负载时系统的建模与仿真。、相位控制的晶闸管单相交流调压器带电阻性负载时系统的建模与仿真。三、原始资料三、原始资料MATLABMATLAB 仿真软件仿真软件四、要求的设计（调查四、要求的设计（调查/ /论文）成果论文）成果编写详细的设计说明书（附上本次设计心得体会）编写详细的设计说明书（附上本次设计心得体会）说明书中完成相应系统模型的建模、参数设置及仿真调试，写出设计报告。说明书中完成相应系统模型的建模、参数设置及仿真调试，写出设计报告。1.1.晶闸管的仿真模型、参数设定方法、以单相半波整流器为例说明晶闸管元件应用晶闸管的仿真模型、参数设定方法
4、、以单相半波整流器为例说明晶闸管元件应用系统的建模与仿真方法，记录相应波形。系统的建模与仿真方法，记录相应波形。2.2.晶闸管三相桥式整流带电阻性负载时系统的建模过程与仿真调试，记录波形。晶闸管三相桥式整流带电阻性负载时系统的建模过程与仿真调试，记录波形。3.3.可关断晶闸管的仿真模型可关断晶闸管的仿真模型、参数设定方法参数设定方法、以可关断晶闸管元件组成的以可关断晶闸管元件组成的 BuckBuck 变换变换器为例的建模、仿真过程，记录波形。器为例的建模、仿真过程，记录波形。4.4.绝缘栅双极型晶体管元件的仿真模型绝缘栅双极型晶体管元件的仿真模型、 参数设定方法参数设定方法、 及及由由 IGB
5、IGBT T 元件组成元件组成的的 BoosBoost t变换器的建模与仿真，记录波形。变换器的建模与仿真，记录波形。5.5.相位控制的晶闸管单相交流调压器带电阻性负载时系统的建模与仿真相位控制的晶闸管单相交流调压器带电阻性负载时系统的建模与仿真， 记录波形记录波形。以上以上 5 5 个题目的仿真过程中皆需包含具体电路形式，工作过程分析，在个题目的仿真过程中皆需包含具体电路形式，工作过程分析，在 MATLAMATLAB B中的建模，各组成环节的参数设置过程，仿真波形，波形分析。中的建模，各组成环节的参数设置过程，仿真波形，波形分析。五、进程安排五、进程安排1.1. 下达设计任务书下达设计任务书
6、，讲解设计要求讲解设计要求、进度安排进度安排、指导时间指导时间、注意事项等注意事项等，提供参考提供参考资料资料。 （0.50.5 天）天）2.2. 学习并熟练学习并熟练 MATLABMATLAB Simulink/PowerSimulink/Power SystemSystem 工具箱等相关内容（工具箱等相关内容（4.54.5 天）天）3.3. 典型电力电子器件的仿真模型建模及仿真实例（典型电力电子器件的仿真模型建模及仿真实例（1 1 天天） ；4.4. 典型电力电子变换器的应用仿真典型电力电子变换器的应用仿真。 （7 7 天）天）5.5. 撰写课程设计报告撰写课程设计报告。 （1 1 天）天
7、）6.6. 答辩答辩。 （1 1 天）天）六、主要参考资料六、主要参考资料1.1. 王兆安、刘进军王兆安、刘进军. .电力电子技术（第五版）电力电子技术（第五版）. .北京：机械工业出版社，北京：机械工业出版社，2010.2010.2.2. 周渊深周渊深. . 电力电子技术与电力电子技术与 MATLABMATLAB 仿真仿真. .北京：中国电力出版社北京：中国电力出版社, , 2005.2005.3.3. 林飞、杜欣林飞、杜欣. . 电力电子应用技术的电力电子应用技术的 MATLABMATLAB 仿真仿真. .北京：中国电力出版社北京：中国电力出版社,2009.,2009.4.4. 洪乃刚洪乃
8、刚. . 电力电子电力电子、电机控制系统的建模和仿真电机控制系统的建模和仿真. . 北京北京：机械工业机械工业出版社出版社, ,202010.10.指导教师（签名指导教师（签名） ：2020年年月月日日目目录录1 MATLAB/SIMULIK 基础知识11.1 MATLAB 介绍11.1.1 MATLAB 主要组成部分11.1.2 MATLAB 的系统开发环境11.2 SIMULINK 仿真基础31.2.1 SIMULINK 启动31.2.2 SIMULINK 的模块库介绍41.2.3 电力系统模块的介绍 41.2.4 SIMULINK 的仿真步骤62 单相半波可控整流系统62.1 晶闸管的仿
9、真62.1.1 晶闸管的模型62.1.2 晶闸管参数及其设置62.2 单相半波可控整流电路仿真模型72.2.1 单相半波可控整流电工作原理72.2.2 建立仿真模型82.3 模型参数的设置82.4 仿真结果123 晶闸管三相桥式整流系统的仿真133.1 电路图工作原理133.2 建立仿真模型133.3 模型参数简介与设置143.4 仿真结果174.降压斩波电路 （Buck 变换器） 184.1 可关断晶闸管 （GTO） 的仿真184.1.1 可关断晶闸管模型184.1.2 可关断晶闸管参数及其设置184.2 Buck 变换器的仿真194.2.1 电路图及工作原理194.2.2 建立仿真模型19
10、4.2.3 模型参数简介与设置204.4 仿真结果215 总结236 参考文献2411 MATLAB/SIMULIK 基础知识1.1 MATLAB 介绍MATLAB 的名称来源 Matrix Laboratory, 1984 年，由美国 Math Works 公司推向市场。它是一种科学计算软件，专门以矩形的形式处理数据。MATLAB 将高性能的数值计算和可视化集成在一起，并提供了大量的内置函数，从而被广泛的运用于科学计算、控制系统和信息处理等领域的分析、仿真和设计工作。MATLAB 软件包括五大通用功能，数值计算功能（Nomoric） ，符号运算功能（Symbolic） ，数据可视化功能（Gr
11、aphic） ，数字图形文字统一处理功能（Notebook）和建模仿真可视化功能（Simulink） 。其中，符号运算功能的实现是通过请求 MAPLE 内核计算并将结果返回到 MATLAB 命令窗口。该软件有三大特点，一是功能强大；二是界面友善，语言自然；三是开放性强。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
12、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。1.1.1 MATLAB 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
13、题的子程序集。1.1.2 MATLAB 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 1-1） 。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2三个子窗口，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 Current Directory 和 Workspace 键进行切换。左边下方窗口将显示已执行的命令（Command History） 。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，对开发环境做简要介绍。图 1-1 MATLAB 的操作界面窗口MATLAB 的主菜单MATLAB 的主菜单有 File、Edit、View、Web 和 Help 六项。点击菜单命令就会显示下拉子菜单的内容。这些菜单的内容和其他程序的菜单区别不大，在这里不做说明。命令窗口（Command Window）命令窗口是用户与 MATLAB 进行交互的主要场所。如上图中右方窗口所示。命令窗口的空白区域， 用于输入和显示计算结果。 可以在该区域键入各种 MA
