3+电力电子与MATLAB应用技术.ppt

1、MATLAB应用技术，清华大学出版社，王忠立、段惠达、高玉峰编著，3电力电子与MATLAB应用技术，3.1电力电子与MATLAB，3.1.1电力二极管，它是一种单向导电的半导体器件，即正向导通和反向阻断。1功率二极管的基本特性，2功率二极管是在MATLAB中实现的，功率二极管仿真模型：由电阻Ron、电感Lon、DC电压源Vf和开关串联组成，模块有两个输出端(k，m端)和一个输入端(a端)，分别是功率二极管的阴极、测量信号的输出端和二极管的阳极端，以及参数设置接口。电阻Ron:功率二极管元件中的电感Lon:电感功率二极管元件中的正向电压Vf:Vf初始电流Ic:初始电流缓冲电阻Rs:缓冲电阻缓冲电

2、容Cs:缓冲电容，3。功率二极管元件、单相半波整流器、3.1.2晶闸管、1。晶闸管的工作原理，阳极、阴极和栅极分别表示为a、k、g、2晶闸管的伏安特性，在MATLAB中实现，3晶闸管由一个电阻Ron、一个电感Lon、一个DC电压源Vf和一个开关组成。开关由一个逻辑信号控制，该逻辑信号由电压Vak、电流Iak和栅极触发信号g、晶闸管仿真模型原理、晶闸管模块图标、晶闸管元件参数设置、 电阻Ron:电阻Ron电感Lon:电感Lon正向电压Vf(V):正向管压降Vf初始电流Ic(A):初始电流Ic缓冲电阻Rs(欧姆):缓冲电阻Rs缓冲电容Cs(F):缓冲电容Cs，4。 晶闸管仿真示例，单相半波整流器模

3、型，脉冲参数设置对话框，晶闸管模块设置：Ron=0.001；Lon=0HVf=0.8VRs=20Cs=4e6F串联RLC元件模块和接地模块至晶闸管型号r=1；L=0.01H，仿真参数：选择ode23tb算法，将相对误差设置为1e-3，将仿真开始时间设置为0，将仿真停止时间设置为0.1，=0，单相半波整流桥仿真结果，反并联续流二极管，3.1.3晶闸管可以关断，1。晶闸管的工作原理是可以关断的。GTO的静态伏安特性。GTO在MATLAB 3中的实现。GTO型号由电阻Ron、电感Lon、DC电压源Vf和开关串联组成。开关由逻辑信号控制，该信号由电压Vak、电流Iak和GTO的栅极触发信号(g)决定。

4、电阻Ron(欧姆):电阻Ron电感Lon(H):电感Lon正向电压Vf(v):正向管压降Vf电流10%下降时间(s):电流尾时间(s) :电流尾时间Tt初始电流Ic(A):初始电流Ic缓冲电阻Rs(欧姆):缓冲电阻RS缓冲电容Cs(F):缓冲电容Cs、5。关断晶闸管元件、单相半波整流器建模与仿真应用实例，仿真模型参数设置：交流电压源幅值为5V，频率为50HZ，LRC支路参数为R=1，L=0.01H，Cinf仿真算法选择ode23tb算法，相对误差设置为1e-3，仿真开始时间为0，停止时间设置为0.1。，=30GTO单相半波整流器仿真结果，3.1.4绝缘栅双极型晶体管，1绝缘栅双极型晶体管的工作

5、原理，2 IGBT的伏安特性，3IGBT在MATLAB中实现，它由电阻Ron，电感Lon，开关串联电路控制，由DC电压源Vf和逻辑信号(g0或g=0)组成。输入c和输出e对应于绝缘栅双极晶体管的集电极c和发射极e。输入g是施加到门的逻辑控制信号g。输出m用于测量IGBT的输出向量iak、vak的参数设置。绝缘栅双极晶体管：内部电阻Ron电感Lon正向管电压降Vf电流降至10%时间Tf电流拖尾时间Tt初始电流Ic缓冲电阻Rs缓冲电容CS，4。IGBT升压变换器的建模与仿真，主要参数设置：电压源模块100伏；平行RLC分支元件的参数R=50，C=3E-6F；脉冲发生器模块周期参数设置为1e-4s；

6、仿真算法选用ode23tb算法，相对误差设置为1e-3，启动仿真时间设置为0，停止时间设置为0.0015，Boost变换器仿真结果，3.2晶闸管三相桥式整流器及其仿真，3.2.1晶闸管三相桥式整流器组成，3.2.2晶闸管三相桥式整流器仿真模型，(1)整流桥模型脉冲端：它是触发脉冲输入端。如果选择了功率二极管，则此端子不可用。端子：整流器的输出和输入端子，建模时需要形成一个回路。通用桥臂模块参数设置，桥臂数量：桥臂数量，可以选择1、2、3相桥臂组成不同的整流器。端口配置：端口配置。缓冲电阻Rs(欧姆):缓冲电阻Rs。缓冲电容。电阻Ron(欧姆):晶闸管的内阻Ron，单位为。电感Lon(H):晶闸

7、管的内部电感Lon，单位为H，电感不能设置为0。正向电压Vf(v):晶闸管元件正向管压降Vf，单位为v。测量：测量可从5种形式中选择，即无设备电压、设备电流、三相线电压和输出平均电压(UAB UBC UCA UDC)或所有电压和电流，选择后需要用万用表显示。同步脉冲触发器用于触发三相全控整流桥的六个晶闸管。同步六脉冲触发器可以产生间隔为60的双脉冲。触发器输出的第16个脉冲依次发送给三相全控整流桥相应数量的6个晶闸管。同步脉冲触发器包括两部分：同步电源和六脉冲触发器。_ deg:该端子是脉冲触发角度控制信号的输入。AB、BC、CA:三相电源的三相线电压输入，即Vab、Vbc和Vca；阻塞：触发

8、控制端，当输入为“0”时打开触发器，当输入大于0时阻塞触发器；脉冲：6个脉冲输出信号。_ deg为30度时双6脉冲同步触发器输入输出信号，6脉冲同步触发器参数设置，同步电压频率(赫兹):同步电压频率(赫兹)；脉冲宽度(度):触发脉冲宽度(角度)；双脉冲：双脉冲触发选择。三相线电压由电压测量模块实现，电压测量模块可以为其他电路或输出提供电路中两个节点的电压值。(3)其它模块、主电路负载为模拟DC电机模型，选用电阻、电感和DC反电动势，电阻和电感模型选用RLC串联支路。DC反电动势由DC电源实现，由于反向电流的存在，需要将其设置为负值才能实现反电动势功能。三相交流电源由三个交流电压源实现，频率为5

9、0，振幅为220，相位滞后为120。然后添加相应的测量模块和输出模块，完成电气连接。模拟算法选择ode23s算法，模拟时间为0.05秒，其他参数均为默认值。当负载为R1欧姆，L1mH，反电动势为V5V时，进行仿真。，3.3基于脉宽调制技术的逆变器及其仿真，3.3.1基于脉宽调制技术的逆变器原理，3.3.2基于脉宽调制技术的逆变器仿真，脉宽调制发生器，脉宽调制发生器在SimPowerSystems工具箱的Extras库中的“控制块”子库中，信号：当选择调制信号的内部产生模式时，不需要连接该端子；当选择调制信号外部产生模式时，该终端需要连接用户定义的调制信号。脉冲：根据选定的主电路桥臂形式，产生2

10、、4、6和12个脉宽调制脉冲。脉宽调制发生器参数设置、发生器模式：分别选择单臂电桥(2个脉冲)、双臂电桥(4个脉冲)、三臂电桥(6个脉冲)和双三臂电桥(6个脉冲)。载波频率(赫兹):调制信号内部产生的载波频率：调制信号内部和外部产生方式的选择信号。调制指数(0 m 1):调制指数值m，可从调制信号的内部产生模式中选择，其范围在01之间。大小决定了输出信号的再现。输出电压频率(赫兹):在调制信号内部产生模式下可选；输出电压的频率设置输出电压的相位(度):在调制信号内部产生模式下可选；设置输出电压的初始相位值。(2)由通用桥臂组成的逆变器模型，(3)电源模型，由于逆变器模型是双极型的，输入端通常选

11、择正负两相DC电压源，实现过程中串联两个DC电压源。两者都设置为20伏。(4)其他模型在模型窗口中增加一个输入和一个输出中性点接地模块；逆变器负载选择LRC系列支路，参数为R1欧姆、L2mH和Cinf。以及输入和输出接地模块和相关的测量和输出模块。(5)仿真设置和结果输出参照电气连接的模型图，完成模型的建立。模拟算法选择ode15s算法，模拟时间为0-0.05秒，其他参数为默认值。3.4交流电压调节器和应用模拟，1。带电阻负载的交流电压调节器，2。带电阻和电感负载的交流电压调节器，3。晶闸管交流调压器仿真，主要模块参数设置：交流峰值电压为100伏，初始相位为0，频率为50HZ；设置晶闸管参数：

12、Ron=0.001；Lon=0HVF=0；Rs=20Cs=4e-6F，RC缓冲电路Lon=0.01H；负载RLC支路，当电阻负载时，R=2，L=0H，C=inf；脉冲发生器：脉冲和脉冲1模块中的脉冲周期为0.02秒，脉冲宽度设置为脉冲宽度的10%，脉冲高度为12，脉冲相移角通过“相位角延迟”对话框设置。晶闸管单相交流调压电路仿真结果仿真算法为ode23tb算法，仿真时间设置为0-0.03秒.给出了移相控制角分别为60和120时，电阻负载和电感负载的电流、电压和触发脉冲波形。控制角为60时的阻性负载电流、电压和脉冲波形，以及控制角为120时的阻性负载电流、电压和脉冲波形，3.4 DC斩波器及应用仿真，DC斩波器包括降压斩波器电路、升压斩波器电路和升压斩波器电路。1.降压斩波电路模型和工作原理；2.降压变换器的建模与仿真：主要参数设置