电力电子与MATLAB仿真课程设计报告.docx

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1、电力电子与MATLAB仿真课程设计报告课程名称：电力电子仿真院系：班级：姓名：学号：日期：绪论MATLAB是一种保证集数学，分析可视化、算法开发与发布于一体的软件平台可以应用于动态系统的建模和仿真。1980年前后，NewMexico大学的CIeVeMoIer博士在讲授线性代数课程过程中意识到应用般商级语言编程解决工程计算问题存在诸便，于是利用已有的一些软件成果，采用Fortran语言构思开发了这套软件，取名为MATLABMATrxLABoratoy矩阵实验室戈后，他又与JohhLitule合作，采用C语言改写了MATLAB系统内核,将其应式推向市场.MATLAB语言是基于矩阵/数组运算的高级语

2、言，具备完整的流程控制语句、函数、数据结构等,并具有面向对象的程序设计特性。它集成了许多工具和程序，具备管理工作空间及输入输出数据功能，可为用户提供不同的工具来开发、调试管理应用程序利用MATLAB进行仿真具有较高精度，满足工程实际要求.MATLAB具有强大的矩阵运算功能，在电力电子技术过程中用用广泛。此次设计的主要工作就是对单相电流型并联谐振逆变电路的Matlab仿真.主要完成以下几方面的工作：1、分析单相电流逆变电路的工作原理,建立它们的数学模型。2、利用MATLAB软件中的电力系统模块建立单相电流型逆变器系统模型,利用该模型实现了对电流型逆变器的仿真,并验证其可行性和正确性。1.1 MA

3、TLAB简介MATLAB是一种集数学、分析、可视化、算法开发与发布于一体的软件平台，本课题要求熟悉逆变器变换电路的工作原理，利用MATLAB与Simulink为基础，完成电力电子器件以及逆变器变换电路的建模及仿真和各种负载下的输出波形分析。并以此为基础，掌握MATLABZSimulink对一个动态系统进行建模、仿真和分析的基本方法。SimUIink是MATLAB最重要的组件之一，它提供一个动态系统建模、仿真和综合分析的集成环境。在该环境中，无需大量书写程序，而只需要通过简单直观的鼠标操作，就可构造出复杂的系统Smulink具有适应面广、结构和流程清晰及仿真精细、贴近实际、效率高、灵活等优点，并

4、基于以上优点Simulink已被广泛应用于控制理论和数字信号处理的复杂仿真和设计。同时有大量的第三方软件和硬件可应用于或被要求应用于SimulinkoSimulink是MATLAB中的一种可视化仿真工具，是一种基于MATLAB的框图设计环境，是实现动态系统建模、仿真和分析的一个软件包，被广泛应用于线性系统、非线性系统、数字控制及数字信号处理的建模和仿真中。SimUlink可以用连续采样时间、离散采样时间或两种混合的采样时间进行建模，它也支持多速率系统，也就是系统中的不同部分具有不同的采样速率。为了创建动态系统模型，Simulink提供了一个建立模型方块图的图形用户接口（GUI）,这个创建过程只

5、需单击和拖动鼠标操作就能完成，它提供了一种更快捷、直接明了的方式，而且用户可以立即看到系统的仿真结果。构架在Simulink基础之上的其他产品扩展了Simulink多领域建模功能，也提供了用于设计、执行、验证和确认任务的相应工具。SimUlink可以直接访问MATLAB大量的工具来进行算法研发、仿真的分析和可视化、批处理脚本的创建、建模环境的定制以及信号参数和测试数据的定义.1.2 逆变器逆变电路是通用变频器核心部件之一，起着非常重要的作用。它的基本作用是在控制电路的控制下将中间直流电路输出的直流电源转换为频率和电压都任意可调的交流电源。同是逆变单路也是UPS的重要组成部分，逆变电路的作用非常

6、的大，因此，对于逆变电路的深层次的学习是很有用的.1.2.1 电流型逆变器的研究意义由于通常的电力能源例如发电机、电网和蓄电池等均属于电压源,而且VSI中的储能元件电容器与CSI中的储能元件电感器相比，储能效率和储能元件的体积、价格都具有明显的优势。所以电压型逆变器及其控制方法的研究工作一直是人们研究的重点。但是，随着超导技术的发展，电流型逆变器中电感的储能效率问题得到了很好的解决。电流型逆变器的应用不如电压型逆变器应用广泛，相关理论的研究相对较少，但是电流型逆变器在实际应用中也有其独特性，尤其适用于大功率变流系统以及有特殊需求的应用领域。1.2.2 电流型逆变器的发展与应用现状近年来国际和国

7、内超导技术都取得了突破性的发展,二十一世纪超导技术奖获得广泛应用已成为人们的共识。超导储能系统（简称SMES）在电力工业有着广泛的商业应用前景。与电压型相比，电流型为SMES提供无功功率的能力更强,使SMES线圈承受的电压波动更小,交流功率损失更小,而且在大功率的应用场合更易实现多桥并联.储能线圈电流源特性,采用电流型逆变器的SMES系统用于电力系统有功电流，无功电流和谐波电流补偿时,补偿是以连接超导储能线圈的逆变器向电网注入有功电流,无功电流和谐波电流的形式实现的,电力电子逆变器等效为可控的电流源。它能根据电力系统的形势需要发生快速响应以产生或吸收相应的有功功率、无功功率.2.电流型逆变电路

8、的原理及仿真2.1 单相电流型并联谐振逆变电路采用晶闸管构成的电流型单相并联谐振式逆变电路仿真模型如图1310所示，直流电源电压为50V,负载为电阻电感与电容并联,电阻为0.10,电感为50H,电容为800F。直流侧滤波电感为2mH。电路中的开关管分别采用两个PulseGenerator”环节感F生驱动信号,工作频率为IoOOHz,VT1、VT4公用一组驱动信号，V12和VI3公用一组驱动信号，两组驱动信号相差0.5ms（对应100OHz即为180%电路的输出波形如图13/1所示，按照黄色、紫色曲线颜色顺序，四幅波形图中的波形依次为；1、4管驱动信号/2、3管驱动信号，1管电流/1管电压，负载

9、电流/负载电压，逆变器侧直流母线电压（A、B两点间电压）。电路仿真中将仿真时间设为0.03s,最终显示波形为0.0250.03s的电路波形，此时电路已接近稳态。读者可以将负载中电感改为25H,或将驱动信号周期改为1.25ms（即工作频率为800Hz,注意此时Trig23环节的延时时间也应改为0.625ms,以保证驱动信号间相差180。），观察电路波形的变化。单相电流型逆变电路仿真过程1.在MATLAB建立一个模型，具体如下图所示：2 .模型参数设置具体数值如下所示电源参数:A rDC VoltdpeSosThyrisbTh)stcr23 .各个参数:BlockParameters:Series

10、RLCBrarKh3SeriesRLCBranch(nask)(link)InplenentsaseriesbranchofRLCelennts.UsetheBranchtypeparanetertoaddorrenoveeIeoentsfronthebranch.ParanetersBranchtype:CCapacltorvoltageMeasurenentsNoneCancelHelp7I11mw3XVII2.2结果3结论通过本系统的设计，对电流型逆变器系统有了深入的理解。通过对描述单相电流型逆变器的数学模型以及现有的控制思想和相关的控制算法，采用MATLAB/SIMULINK仿真手段，建立逆变器的Simulink模型，然后将其控制原理和控制方法通过仿真模型验证其控制原理和规律的正确性，并研究参数变化时对双向逆变器的性能的影响。编制S函数,选用合适的控制算法,实现系统功能通过这次设计，对电力电子系统有了进一步认识，在一个多月的设计过程中学到了许多东西，不仅仅是毕业设计中的。也学到了不少其它的东西。设计中，我们遇到不懂或不明白的地方.除了查阅相关资料，老师也给了我们很多的指导.总之，这次设计为我们打开了以后面向实际应用的大门，为我们以后做各项工作和进一步学习奠定了基础。