MATLAB在電力電子技術中的應用

無錫工藝職業技術學院 趙 娟

MATLAB在電力電子技術中的應用

無錫工藝職業技術學院 趙 娟

結合電力電子技術教學中對電路波形分析上存在的問題，本文介紹了利用MATLA仿真軟件中的SimPowerSystem電力系統庫完成對單相橋式可控整流電路的仿真，加深同學生對本課程理論知識的理解，有效的激發學生的學習興趣。

電力電子技術；MATLAB；仿真

前言

電力電子技術是電氣控制等專業的一門基礎性較強且與生產緊密聯系的課程,主要研究各種電力電子器件,以及由電力電子器件所構成的各種電路或變流裝置,以完成對電能的變換和控制。由于電力電子器件自身的開關非線性,給電力電子電路的分析帶來一定的復雜性,學生在學習時覺得枯燥,對波形的變化難以理解,在很大程度上影響學習效果和學習興趣。

根據目前電力電子技術教學現狀,本文介紹了利用MATLA仿真軟件來完成對實際電路的仿真,實踐證明,借助這種輔助教學手段,更好的幫助同學們對本課程理論知識的理解,同時有效的激發學生的學習興趣。

1 MATLAB簡介

MATLAB是一種科學計算軟件,SIMULINK是掛接在MATLAB環境上,以MATLAB的強大計算功能為基礎,以直觀的模塊框圖進行仿真和計算。在SIMULINK環境下的電力系統模塊庫(SimPowerSystem)可以方便地進行RLC電路、電力電子電路、電機控制系統和電力系統的仿真。本文所介紹的電力電子電路的仿真就是在MATLAB/ SIMULINK環境下,主要使用電力系統模塊庫和SIMULINK兩個模塊庫進行。通過電力電子電路的仿真,不僅展示了MATLAB/SIMULINK的強大功能,而且有助于同學們學習仿真的方法和技巧,研究電路的原理和性能。

2 仿真實例

整流電路是電力電子技術中出現最早的一種變換電路,廣泛應用在直流電動機調速、電焊、電鍍等場合。本文以晶閘管組成的單相橋式可控整流電路為例說明MATLAB/SIMULINK/SimPowerSystem工具箱的應用。單相橋式全控整流電路如圖1所示。電路由交流電源、晶閘管、負載以及觸發電路組成。改變晶閘管的控制角可以調節輸出直流電壓和電流的大小。

圖1 單相橋式可控整流電路原理圖

2.1 仿真建模

圖2 單相橋式可控整流電路電阻負載模型

圖3 600時電阻性負載輸出電壓和電流波形

圖4 600時阻感性負載輸出電壓和電流波形

2.2 模型參數設置

設置模型參數是保證仿真準確和順利的重要一步,雙擊各模塊圖標彈出參數設置對話框,根據參數要求設置。

單相交流電源參數設置：幅度220V,頻率50HZ,相位00。

四個晶閘管參數設置：使用默認值。

兩路脈沖參數設置：pulse1周期0.02s,初始相位600(對應參數600/3600*0.02s),即0.003s,pulse2與pulse1相位互差1800,,即0.013s。

負載RLC參數設置：電阻性負載時R為2Ω,L為0H,C為inf;電感性負載時R為2,L為0.01H,C為inf.

2.3 模型仿真

參數設置完后,設置仿真時間,開始時間0,結束時間0.1s,選擇ode23tb仿真算法,最大步長設為1e-3。觀察在交流輸出信號下,觸發角為600時的輸出直流電壓和直流電流波形,如圖3、圖4所示。

3 結束語

以上仿真結果中給出了α=60°時帶不出負載時輸出直流電壓和電流的波形圖,實踐證時,利用MATLAB仿真電力電子電路時,不需要再重新構建仿真模型圖,只要對模塊的參數稍作修改即可得到在不同的條件下(如控制角不同,負載不同)所對應的輸出波形,操作靈活方便,便于激發學生的學習興趣,提高學生的創新能力,是一種較為理想的實踐教學軟件。

[1]林飛等主編．電力電子應用技術的MATLAB仿真[M]．北京:中國電力出版社,2008．

[2]徐立娟主編．電力電子技術[M]．北京:人民郵電出版社,2010．

[3]劉雨棣主編．電力電子技術及應用[M]．西安:西安電子科技大學出版社,2006．

[4]王兆安主編．電力電子技術[M]．北京:機械工業出版社,2009．

The design of the cab fare register system based on FPGA

Zhao Juan
(Wuxi Institute of Arts&Technology,Yixing city,Jiangsu province,214206)

Combined with the power electronic technology in the teaching of circuit waveform analysis on existing problems,this article introduces the use of matlab simulating software of SimPowerSystem power system libraries to complete simulation of single-phase bridge rectifier circuit,deepening students understand the theoretical knowledge,this course effectively stimulate students'interest in learning.

Power electronic technology;MATLAB;the simulation

趙娟（1982—），女，碩士，講師，主要從事高職院校應用電子專業教育教學。