基于MATLAB的电力电子技术仿真分析

作者：李　雯

来源：《硅谷》2009年第17期

        [摘要]利用SIMULINK提供的功能,建立电力电子电路仿真模型,设置、修改参数,在电子示波器上显示仿真波形,并对其进行分析、验证。

        [关键词]SIMULINK 电力电子技术 仿真分析

        中图分类号:TP3文献标识码:A文章编号:1671-7597(2009)0910010-01

        在电力电子技术传统教学方法中,理论分析主要基于变流电路工作原理的讨论而进行波形分析和主要参数计算。学生对电路中元件的参数设置和型号的选择感性认识很少。同时,实验教学中借助电力电子实验台完成的硬件实验是封装好的实验模块,不利于培养学生读图与分析、器件参数选择、调试以及故障分析等方面的实践能力。这两方面问题在高职高专类院校尤其突出,本文中,尝试在电力电子技术教学中借助Matlab/Simulink

        解决上述问题,并以实例说明使用Simulink进行辅助教学的一般方法。

        一、Simulink仿真软件介绍

        Simulink是Matlab软件下的一个附加组件,是用来提供一个系统级的建模与动态仿真的工具平台,在其下提供了丰富的仿真模块。其主要功能是实现动态系统建模、方针与分析,可以预先对系统进行仿真分析,按仿真的最佳效果来调试及整定控制系统的参数。Simulink仿真与分析的主要步骤为:从模块库中选择所需要的基本功能模块,建立结构图模型;设置仿真参数;进行动态仿真并观看输出结果;针对输出结果进行分析和比较。

        二、用Sinmulink对三相半波可控整流电路的仿真

        在进入Matlab后,在命令行输入Simulink命令即可打开相应的系统模型库,电力电子电路建模相关的是SimPowerSystems模型库。

        (一)建立共阴极三相半波整流电路的仿真模型

        点击File/New菜单项打开空白编辑窗口,将仿真所需模块添加到编辑窗口。添加时只需用鼠标左键选中模块拖动到编辑窗口中,然后释放鼠标左键。模块提取路径:三相电源SimPowerSystems/Electrical Sources,三相变压器SimPowerSystems/Element,晶闸管SimPowerSystems/Power Electronics,触发脉冲SimPowerSystems/Control Blocks,电压电流测量SimPowerSystems/Measuremants,选路器Simulink/Signal Routing/Selec

        tor,分路器Simulink/Signal Routing/Demux,示波器Simulink/Sinks/

        Scope,放大器和常数Simulink/Math Operations。连接模块时,鼠标光标移动到起点模块的输出端,按鼠标左键看到光标变为“+”字,拖动自动将两个模块连接起来如图所示。

        (二)修改模块参数

        各个模块参数是可以随意修改的,用鼠标左键双击待修改内部参数模块的图标。例如修改三项变压器的参数时双击图标,出现如图所示对话框:

        下面将几个主要模块的参数设置列出,供大家参考:

        (三)模型仿真及仿真结果。选择Simulink/Start来启动仿真过程,打开示波器可以在电子示波器上显示仿真波形如下图所示。

        由下图可见,三相晶闸管导通情况是一致的,故只检测了一相;其次,由于是电阻负载,所以流经负载的电流id与整流输出电压ud波形完全相同;还有流经晶闸管VT1的电流与流经负载的电流id对应的时间段内波形也是完全相同的。

        三、结束语

        以上仅是SIMULINK在电力电子技术仿真中的个别简单应用。应用SIMULINK可以建立各种系统模型,直观,易于使用,便于仿真分析;为验证设计思想,进行高效成功的设计提供便利条件,从而提高分析问题和解决实际问题的能力。

        参考文献:

        [1]薛定宇、陈阳泉,基于MATLAB/Simulink的系统仿真技术与应用[M].北京:清华大学出版社,2002.

        [2]黄忠霖、黄京,电力电子技术的MATLAB实践[M].北京:国防工业出版社,2009.

        作者简介:

        李雯(1982-),女,陕西宝鸡人,本科学历。