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1、电力电子技术课程仿真实训简介电力电子技术MATLAB仿真实训是在MATLABSIMULINK环境下，主要使用电力系统模块库和SIMULINK两个模块库进行。能完成电力电子技术教材中绝大部分电路的仿真，包括：1整流电路（单相半波可控整流电路、单相桥式全控整流电路、单相桥式半控整流电路、三相半波不可控整流电路、三相半波可控整流电路、三相桥式全控整流电路）仿真。2逆变电路（单相桥式全控有源逆变电路、三相半波有源逆变电路、三相桥式全控有源逆变电路）仿真。3交流调压电路4直流斩波电路（降压斩波电路、升压斩波电路、升降压斩波电路）仿真。前言电力电子技术综合了电子电路、电机拖动等多学科知识，是一门实践性和应
2、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。目录第一章 MATLAB基
3、础111 MATLAB介绍 112 MATLAB的安装与启动 213 MATLAB环境 3第二章 MATLAB/Simulink/Power System工具箱简介721 Simulink工具箱简介722 Power System工具箱简介1023 Simulink/Power System的模型窗口 1324 Simulink/Power System模块的基本操作17第三章 电力电子电路仿真实训 21实训一 单相半波可控整流电路仿真实训 21实训二 单相桥式半控整流电路仿真实训 29实训三 单相桥式全控整流电路仿真实训 35实训四 单相桥式全控有源逆变电路仿真实训 42实训五 单相交流调压
4、电路仿真实训 45实训六 降压斩波电路仿真实训 48实训七 升压斩波电路仿真实训 51实训八 升降压斩波电路实训 54实训九 三相半波不可控整流电路仿真实训 57实训十 三相半波可控整流电路仿真实训 59实训十一 三相桥式全控整流电路仿真实训 67实训十二 三相半波可控整流电路有源逆变电路仿真实训 72实训十三 三相桥式有源逆变电路仿真实训 75第1章 MATLAB基础1.1 MATLAB介绍 MATLAB是一种科学计算软件。MATLAB是Matrix Laboratory(矩阵实验室)的缩写，这是一种以矩阵为基础的交互式程序计算语言。早期的MATLAB主要用于解决科学和工程的复杂数学计算问题
5、。由于它使用方便、输入便捷、运算高效、适应科技人员的思维方式，并且有绘图功能，有用户自行扩展的空间，因此特别受到用户的欢迎，使它成为在科技界广为使用的软件，也是国内外高校教学和科学研究的常用软件。 MATLAB由美国Mathworks公司于1984年开始推出，历经升级，到2001年已经有了60版，现在MATLAB 6.1、6.5、7.0版都已相继面世。早期的MATLAB在DOS环境下运行，1990年推出了Windows版本。1993年，Mathworks公司又推出了MATLAB的微机版，充分支持在MicrosoftWindows界面下的编程，它的功能越来越强大，在科技和工程界广为传播，是各种科
6、学计算软件中使用频率最高的软件。 MATLAB比较易学，它只有一种数据类型(即64位双精度二进制)，一种标准的输入输出语句，它用解释方式工作，不需要编译，一般入门后经过自学就可以掌握。如果有不清楚的地方，可以通过它的帮助(help)和演示(demo)功能得到启示。学习MATLAB的难点在于，它有大量函数，这些MATLAB函数仅基本部分就有700多个，其中常用的有200300个，掌握和记忆起来都比较困难。 1993年出现了SIMULINK，这是基于框图的仿真平台，SIMULINK挂接在MATLAB环境上，以MATLAB的强大计算功能为基础，以直观的模块框图进行仿真和计算。SIMULINK提供了各
7、种仿真工具，尤其是它不断扩展的、内容丰富的模块库，为系统的仿真提供了极大便利。在SIMULINK平台上，拖拉和连接典型模块就可以绘制仿真对象的模型框图，并对模型进行仿真。在SIMULINK平台上，仿真模型的可读性很强，这就避免了在MATLAB窗口使用MATLAB命令和函数仿真时，需要熟悉记忆大量M函数的麻烦，对广大工程技术人员来说，这无疑是最好的福音。现在的MATLAB都同时捆绑了SIMULINK，SIMULINK的版本也在不断地升级，从1993年的MATLAB 40SIMULINK 10版到2001年的MATLAB 61SIMULINK 41版，2002年即推出了MATLAB 65SIMUL
8、INK 50版。MATLAB已经不再是单纯的“矩阵实验室”了，它已经成为一个高级计算和仿真平台。 SIMULINK原本是为控制系统的仿真而建立的工具箱，在使用中易编程、易拓展，并且可以解决MATLAB不易解决的非线性、变系数等问题。它能支持连续系统和离散系统的仿真，支持连续离散混合系统的仿真，也支持线性和非线性系统的仿真，并且支持多种采样频率(Multirate)系统的仿真，也就是不同的系统能以不同的采样频率组合，这样就可以仿真较大、较复杂的系统。因此，各科学领域根据自己的仿真需要，以MATLAB为基础，开发了大量的专用仿真程序，并把这些程序以模块的形式都放人SIMULINK中，形成了模块库。
9、SIMULINK的模块库实际上就是用MATLAB基本语句编写的子程序集。现在SIMULINK模块库有三级树状的子目录，在一级目录下就包含了SIMULINK最早开发的数学计算工具箱、控制系统工具箱的内容，之后开发的信号处理工具箱(DSPBlocks)、通信系统工具箱(Comm)等也并行列入模块库的一级子目录，逐级打开模块库浏览器(SIMULINKLibraryBrowser)的目录，就可以看到这些模块。 从SIMULINK41版开始，有了电力系统模块库(PowerSystemBlockset)，该模块库主要由加拿大HydroQuebec和TECSIMInternational公司共同开发。在SI
10、MULINK环境下用电力系统模块库的模块，可以方便地进行RLC电路、电力电子电路、电机控制系统和电力系统的仿真。本书中电力电子电路的仿真就是在MATLABSIMULINK环境下，主要使用电力系统模块库和SIMULINK两个模块库进行。通过电力电子电路的仿真，不仅展示了MAT-LABSIMULINK的强大功能，并且可以学习控制系统仿真的方法和技巧，研究电路的原理和性能。本书主要是介绍电力电子电路的仿真，因此对MATLAB只介绍与本书有关的内容。MATLAB功能强大，有关MATLAB的书刊已经很多，对MATLAB更深入的要求，可以阅读其他介绍MATLAB的书籍。 现在因特网上有大量的MATLAB资
11、源，如有关MATLAB的新消息，免费的工具箱下载，有关MATLAB的讨论和讲座等，读者可以进入这些网站，以获取更多的信息。有关MATLAB的网站很多，下面列举部分网站供读者参考，其中包括http：matlabnetshnet、http：/wwwmathworkscom、http：/mathtoolsnet、http：/matlabmyricecom(MATLAB大观园)、http：/wwwhiraincom(恒润科技，MATLAB国内代理)、http：/matlabnetshnet等。1.2 MATLAB的安装和启动将MATLAB 61版插入计算机的光驱，如果操作系统是Windows 98或W
12、indows 2000，系统会自动进入和运行安装程序，出现图1-1所示的MATLAB启动界面，并随后出现图1-2所示的安装对话框，按照对话框的提示，点击Next键，即可完成MATLAB的安装过程。在安装过程中，需要输入用户名称、公司及产品注册码等。在安装过程中，可以选择安装组件，如果计算机磁盘空间不足，可以减少一些暂时不用组件的安装。图1-1 MATLAB启动界面 在MATLAB安装结束时，可以选择 “立即重新启动计算机”或“暂不重启计算机”。安装完成后，在Windows桌面上会自动生成MATLAB的快捷方式图标。图1-2 MATLAB安装对话框不同版本的MATLAB安装过程会略有差异，但大体
13、是相同的。1.3 MATLAB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MATLAB环境。进入MATLAB环境，即打开了MATLAB窗口(见图1-3)。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Launch Pad和Workspace键切换。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MAT
14、LAB命令，回车后，命令就能立即得到执行。图1-3 MATLAB的工作环境1.3.1 MATLAB的主菜单 MATLAB的主菜单有File、Edit、View、Web、Window和Help六项。点击菜单命令，就会显示下拉子菜单的内容。这些菜单的内容与其他应用程序的菜单区别不大，因此只选择一些主要内容进行说明。 1File(文件)菜单 (1)“New创建一个新文件，有三种文件，即“M-file、“Figure”、“Model”可选。选择“Model”即可进入SIMULINK环境，以绘制仿真模型方式对电路和系统仿真，这是本书介绍的主要仿真方式。(2)“Open”打开一个名为“work”的文件夹，这是MATLAB默认的保存文件的地方。只要文件保存时没有另外指定文件保存的路径，MATLAB系统就将文
