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1、基于MatlabSimulink的电力变换电路仿真论文1变换电路仿真【摘要】MATLAB是一种科学运算软件，它是一种以矩阵为基础的交互式程序运算语言。SIMULNK是基于框图的仿真平台，它挂接在MATLAB环境上，以MATLAB的强大运算功能为基础，以直观的模块框图进行仿真和运算。本文要紧以MATLAB/SIMULINK仿真软件为基础，完成了对整流电路、斩波电路和交流调压电路的建模与仿真，同时给出了仿真结果波形，同时依照仿真结果进行了分析和运算。证实了该方法的简便直观、高效快捷和真实准确性。本研究还设计并建立了图形用户界面(GUI),以方便打开各个仿真模型。【关键词】：Matlab/Simul
2、ink：建模；仿真；整流电路：斩波电路：交流调压电路第1章前言1. 1MATLAB/SIMULIKE仿确实目的与意义1 .2本课题的研究内容2 .3本课题的研究意义第2章整流电路的仿真2.1 三相整流电路的仿真2.1.1 三相半波可控整流电路2.1.2 三相桥式全控整流电路第3章结论参考文献1.1 MATLAB/SIMULINK仿确实目的与意义在电力电子电路如变流装置的设计过程中，需要对设计出来的初步方案（电路）及有关元件参数选择是否合理，成效如何进行验证。假如通过实验来检验，就要将设计的系统用元件安装出来再进行调试和试验，不能满足要求时，要更换元件甚至要重新设计、安装、调试，往往要反复多次才
3、能得到中意的结果。如此将耗费大量的人力和物力，且使设计效率低下、耗资大、周期长。采纳运算机进行仿真试验，则可大大地节约开支，提高设计效率，缩短设计周期。然而用其它运算机高级语言（如C语言，BASIC语言或仿真语言）编程实现，对电力变流电路来说，由于大功率开关器件开关转换电流换相动态过程十分复杂，过渡过程一个接一个，一个未完，新的一个乂开始了要分析输出电压、电流（带感性负教时）波形，专门是如大功率开关管关断时承担的尖峰电压大小形状，即阻容爱护电路的爱护成效如何，就要建立等效电路的数学模型。而如此的数学模型是专门复杂的，即使建立起来了，用运算机编程实现得到真实的仿真结果也需要花大量的时刻精力来编程
4、和调试。然而采MATLAB/SIMULINK可视化图形化仿真环境来对电力电子电路进行建仿照真则可使之变得直观，简单易行，效率高，真实准确。1.2 本课题的研究内容本课题要紧研究的是利用MATLAB/SIMULINK建立电力电子电路仿真模型并进行仿真。现将仿确实要紧内容加以介绍：三相整流电路要紧研究其半波可控和桥式全控整流电路，分别建立其Simulink仿真模型，进行系统仿真，对其仿真波形进行对比分析，并与理论结果进行对比。1.3 本课题的研究意义利用Simulink中的模块库建立三相整流、电力变换电路，进行仿真后，对仿真波形进行比较分析。证实了该方法的简便直观、高效快捷和真实准确性。由于运算机
5、中修改参数方便，能够通过改变方针参数就可观看各种现象，加深了对其电路原理的明白得。通过对本课题的研究最终能够熟悉并把握Matlab/Simulink的应用环境，熟练应用Simulink模块库中模块建立电力电子电路的系统仿真模型，设定系统仿真参数，进行系统仿真。第2章整流电路的仿真整流电路：显现最早的电力电子电路，将交流电变为直流电，电路形式多种多样，本章要紧对单相和三相整流电路进行模拟方针，并对其波形进行分析。2.1 三相可控整流电路的仿真当整流负载容量较大，或要求直流电压脉动较小时，应采纳三相整流电路。其交流侧由三相电源供电。三相可控整流电路中，最差不多的是三相半波可控整流电路，应用最为广泛
6、的是三相桥式全控整流电路、以及双反星形可控整流电路、十二脉波可控整流电路等,均可在三相半波的基础上进行分析。本节要紧对三相半波可控整流电路，三相桥式全控整流电路进行仿真分析。2.1.1 三相半波可控整流电路图2-1原理图三相半波可控整流电路原理图如图2-1所示。三个晶闸管分别接入a、b、c三相电源，其阴极连接在一起一共阴极接法。依照原理图利用SIMULINK中电力电子模块库建立相应的仿真模型如图所示。图2-2三相半波可控整流电路模型其参数设置为三相交流电源为220V（有效值）相位互差120,R=10C,L=0.03H：晶闸管参数为默认值；选择仿真终止时刻为0.06s,采纳变步长算法ode23t
7、b（stiff/TR.BDF2）,a=60o启动仿真，其波形如下电源电压及苴脉冲500.,-500 111400输出电压波形-200图2-3输出电压、电流及电压平均值波形从上图波形能够看出此电路特点：阻感负载，值专门大，id波形差不多平直。a30。时（如a=60。时的波形如图2-3所示）。当比过零时，由于电感的存在，阻止电流下降，因而VT1连续导通，直到下一相品闸管VT2的触发脉冲到来，才发生换流，由VT2导通向负载供电，同时向VT1施加反压使其关断。这种情形下山波形中显现负的部分，若a增大，*波形中负的部分将增多，至a=90时，u波形中正负而积相等，u的平均值为零。可见阻感负教时a的移相范畴
8、为90。可得本例中输出直流电压为：Ud=1.17U2cos2=1.17x220xcos600=129V与仿真结果相符合。图2-4原理图2.1.2 三相桥式全控整流电路三相桥式全控整流电路主回路接线图如图2-4所示。完整的三相桥式全控整流电路由整流变压器，6个桥式连接的晶闸管、负载、触发器和同步环节组成。六个品闸管依次相隔60触发，将电源交流电整流为直流电。三相桥式整流电路的仿真使用了MATLAB模型库中的三相桥和触发集成模块，建立该电路的仿真过程能够分为建立仿真模型，设置模型参数和观测仿真结果等几个要紧时期，叙述如下：1 .建立仿真模型（1）第一建立一个仿确实新文件，命名为sanquan。（2
9、）提取电路与器件模块，组成上述电路的要紧元件有交流电源，晶闸管、RLC负载等。其元器件名称及提取路径如表2-1所示表2-1三相整流电路模型要紧元器件元器件名称提取元器件路径交流电源Electricalsource/ACvoltagesource整流变压器Element/Three-phasetransformer(twowindings)同步变压器Element/Three-phasetransformer(twowindings)三相电压-电流测量单元Measurements/Three-phaseV-Imeasurement三相晶闸管整流器Extra1ibrary/three-phase1
10、ibrary/6-pulsethyristorbridgeRLC负载Elements/seriesRLCbridge6脉冲发生器Extralibrary/controlblocks/synchronized6-pulsegenerator触发角设定Simulink/sources/constans傅里叶分析模块Extralibrary/Measurements/Fourier(3)建立三相桥式整流电路仿真模型图2-5三相桥式整流电路仿真模型2 .设置各项仿真参数设定此电路为电阻负载(R的值为10Q、a=30o)设置模型参数如下：1)电源参数设置：三相电源的电压峰值为220VX&,可表示为“22
11、0*sqrt(2)”，频率为50Hz,相位分别为0、-120、-240。2)整流变压器参数设置：一次绕组联结(winding1connection)选择Delta(Dll),线电压为二220VXg=380V；二次绕组联结(winding2connection)选择Y,线电压为100VX；3=173V,在要求不高时变压器容量、互感等其他参数保持默认不变。3)同步变压器参数设置：一次绕组联结(winding1connection)选择Delta(Dll),线电压为380V：二次绕组联结(winding2connection)选择Y,线电压为15V,其他参数保持默认不变。4)三相晶闸管整流器参数设置
12、：使用默认值。5)6脉冲发生器设置：频率为50Hz,脉冲宽度取1,取双脉冲触发方式。6)触发角设置：给定alph设置为30,。3.仿真并观看结果。设置仿真时刻0.06s,数值算法采纳odel5。启动仿真得到波形图如下。3W图2-6输出电压、电流波形及其电压平均值将图2-7所示三相电压波形与图2-13所示的整流电压相比较，整流后的电压是直流，一个周期内有六个波头且波形与三相输入电压波形相对应。整流电压平均值如图2-6所示与理论运算值：Ud=2.34x100xcos300=202.6V相符。证明仿真波形是准确的。因为是电阻负载，整流后的电压和电流波形相同，但幅值不同。改变操纵角可观看在不同操纵角下
13、整流器的工作情形。amt4：0图2-8整流变压器二次侧各相电流波形图2-8中整流变压器二次侧各相电流波反映了晶闸管中流过电流的波形，由此波形能够看出，晶闸管一周期中有120处于通态，240。处于断态，由于负教为电阻，故晶闸管处于通态时的电流波形与相应时段的上波形相同。以变压器二次侧a相电流的波形为例，该波形的特点是，在VT1处于通态的120。期间，L为正,若波形的形状与同时段的U波形相同，在VT4处于通态的120期间，L波形的形状也与同时段的3波形相同，但为负值。变压器二次侧b相和c相电流的波形与变压器二次侧a相电流的波形相同，只是相位不同，依次相差120Joa角的移相范畴是120。，假如连续
14、增大至120。，整流输出电压R波形将全为零，其平均值也为零。从本文上述系统仿真结果波形能够看出，利用SIMULINK对系统建模及仿确实结果（波形）具有真实性和极高的可信度。利用该方法还能对专门复杂的电路、电力电子变流系统、电力拖动自动操纵系统进行建仿照真。系统的建模和实际系统的设计过程专门的相似，用户不用进行编程，也无需推导电路、系统的数学模型，就能够专门快得到系统的仿真结果。通过对仿真结果分析就能够将系统结构进行改进或将有关参数进行修改使系统达到要求的结果和性能，如此就大大加快了系统的分析或设计过程。本文还反映出利用Matlab提供的电力系统工具箱，能够方便、快捷地对所研究的电力电子电路进行
15、各种暂态和稳态仿真。这关于电路工作状态分析和电路设计指导都有专门大关心,专门是Simulink在复杂的具有各种操纵策略的电力电子系统方面有专门大潜力。仿真结果的可靠性要紧取决于系统Matlab模型的正确程度，但Simulink不能直截了当解决具有不同电路初始状态的仿真问题。随着仿真技术在电力科学研究中的普及和进展,使用基于图形界面仿真建模方式的仿真软件Matlab适用范畴极广，几乎可用于所有工程领域的仿真巴随着运算机通信技术、网络技术、数据库技术、面向对象技术、Internet技术以及软件标准化技术的飞速进展，电力电子系统仿真软件将向网络化、专业化、实时化和具有更高的开放性、可移植性和可扩展性方向进展。电力电子系统仿真软件也将逐步向全过程动态仿真和大规模实时仿真系统方向进展。参考文献1潘湘高.基于MATLAB的电力电子电路建仿照真方法的研究.运算机仿真，第20卷第5期.2薛定宇，陈阳泉.基于MATLAB/Simulink的系统仿真技术与应用.北京：清华大学出版社，2002.3洪乃刚.电力电子和电力拖动操纵系统的MATLAB仿真.北京：机械工业出版社，2007.
