MATLAB在电力电子技术中的应用

无锡工艺职业技术学院 赵 娟

MATLAB在电力电子技术中的应用

无锡工艺职业技术学院 赵 娟

结合电力电子技术教学中对电路波形分析上存在的问题，本文介绍了利用MATLA仿真软件中的SimPowerSystem电力系统库完成对单相桥式可控整流电路的仿真，加深同学生对本课程理论知识的理解，有效的激发学生的学习兴趣。

电力电子技术；MATLAB；仿真

前言

电力电子技术是电气控制等专业的一门基础性较强且与生产紧密联系的课程,主要研究各种电力电子器件,以及由电力电子器件所构成的各种电路或变流装置,以完成对电能的变换和控制。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一定的复杂性,学生在学习时觉得枯燥,对波形的变化难以理解,在很大程度上影响学习效果和学习兴趣。

根据目前电力电子技术教学现状,本文介绍了利用MATLA仿真软件来完成对实际电路的仿真,实践证明,借助这种辅助教学手段,更好的帮助同学们对本课程理论知识的理解,同时有效的激发学生的学习兴趣。

1 MATLAB简介

MATLAB是一种科学计算软件,SIMULINK是挂接在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。在SIMULINK环境下的电力系统模块库(SimPowerSystem)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。本文所介绍的电力电子电路的仿真就是在MATLAB/ SIMULINK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MATLAB/SIMULINK的强大功能,而且有助于同学们学习仿真的方法和技巧,研究电路的原理和性能。

2 仿真实例

整流电路是电力电子技术中出现最早的一种变换电路,广泛应用在直流电动机调速、电焊、电镀等场合。本文以晶闸管组成的单相桥式可控整流电路为例说明MATLAB/SIMULINK/SimPowerSystem工具箱的应用。单相桥式全控整流电路如图1所示。电路由交流电源、晶闸管、负载以及触发电路组成。改变晶闸管的控制角可以调节输出直流电压和电流的大小。

图1 单相桥式可控整流电路原理图

2.1 仿真建模

图2 单相桥式可控整流电路电阻负载模型

图3 600时电阻性负载输出电压和电流波形

图4 600时阻感性负载输出电压和电流波形

2.2 模型参数设置

设置模型参数是保证仿真准确和顺利的重要一步,双击各模块图标弹出参数设置对话框,根据参数要求设置。

单相交流电源参数设置：幅度220V,频率50HZ,相位00。

四个晶闸管参数设置：使用默认值。

两路脉冲参数设置：pulse1周期0.02s,初始相位600(对应参数600/3600*0.02s),即0.003s,pulse2与pulse1相位互差1800,,即0.013s。

负载RLC参数设置：电阻性负载时R为2Ω,L为0H,C为inf;电感性负载时R为2,L为0.01H,C为inf.

2.3 模型仿真

参数设置完后,设置仿真时间,开始时间0,结束时间0.1s,选择ode23tb仿真算法,最大步长设为1e-3。观察在交流输出信号下,触发角为600时的输出直流电压和直流电流波形,如图3、图4所示。

3 结束语

以上仿真结果中给出了α=60°时带不出负载时输出直流电压和电流的波形图,实践证时,利用MATLAB仿真电力电子电路时,不需要再重新构建仿真模型图,只要对模块的参数稍作修改即可得到在不同的条件下(如控制角不同,负载不同)所对应的输出波形,操作灵活方便,便于激发学生的学习兴趣,提高学生的创新能力,是一种较为理想的实践教学软件。

[1]林飞等主编．电力电子应用技术的MATLAB仿真[M]．北京:中国电力出版社,2008．

[2]徐立娟主编．电力电子技术[M]．北京:人民邮电出版社,2010．

[3]刘雨棣主编．电力电子技术及应用[M]．西安:西安电子科技大学出版社,2006．

[4]王兆安主编．电力电子技术[M]．北京:机械工业出版社,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

赵娟（1982—），女，硕士，讲师，主要从事高职院校应用电子专业教育教学。