MATLAB在電力電子技術(shù)中的應(yīng)用

無錫工藝職業(yè)技術(shù)學(xué)院 趙 娟

MATLAB在電力電子技術(shù)中的應(yīng)用

無錫工藝職業(yè)技術(shù)學(xué)院 趙 娟

結(jié)合電力電子技術(shù)教學(xué)中對(duì)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(tǒng)庫完成對(duì)單相橋式可控整流電路的仿真，加深同學(xué)生對(duì)本課程理論知識(shí)的理解，有效的激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。

電力電子技術(shù)；MATLAB；仿真

前言

電力電子技術(shù)是電氣控制等專業(yè)的一門基礎(chǔ)性較強(qiáng)且與生產(chǎn)緊密聯(lián)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(gòu)成的各種電路或變流裝置,以完成對(duì)電能的變換和控制。由于電力電子器件自身的開關(guān)非線性,給電力電子電路的分析帶來一定的復(fù)雜性,學(xué)生在學(xué)習(xí)時(shí)覺得枯燥,對(duì)波形的變化難以理解,在很大程度上影響學(xué)習(xí)效果和學(xué)習(xí)興趣。

根據(jù)目前電力電子技術(shù)教學(xué)現(xiàn)狀,本文介紹了利用MATLA仿真軟件來完成對(duì)實(shí)際電路的仿真,實(shí)踐證明,借助這種輔助教學(xué)手段,更好的幫助同學(xué)們對(duì)本課程理論知識(shí)的理解,同時(shí)有效的激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。

1 MATLAB簡介

MATLAB是一種科學(xué)計(jì)算軟件,SIMULINK是掛接在MATLAB環(huán)境上,以MATLAB的強(qiáng)大計(jì)算功能為基礎(chǔ),以直觀的模塊框圖進(jìn)行仿真和計(jì)算。在SIMULINK環(huán)境下的電力系統(tǒng)模塊庫(SimPowerSystem)可以方便地進(jìn)行RLC電路、電力電子電路、電機(jī)控制系統(tǒng)和電力系統(tǒng)的仿真。本文所介紹的電力電子電路的仿真就是在MATLAB/ SIMULINK環(huán)境下,主要使用電力系統(tǒng)模塊庫和SIMULINK兩個(gè)模塊庫進(jìn)行。通過電力電子電路的仿真,不僅展示了MATLAB/SIMULINK的強(qiáng)大功能,而且有助于同學(xué)們學(xué)習(xí)仿真的方法和技巧,研究電路的原理和性能。

2 仿真實(shí)例

整流電路是電力電子技術(shù)中出現(xiàn)最早的一種變換電路,廣泛應(yīng)用在直流電動(dòng)機(jī)調(diào)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(yīng)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(fù)載以及觸發(fā)電路組成。改變晶閘管的控制角可以調(diào)節(jié)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(fù)載模型

圖3 600時(shí)電阻性負(fù)載輸出電壓和電流波形

圖4 600時(shí)阻感性負(fù)載輸出電壓和電流波形

2.2 模型參數(shù)設(shè)置

設(shè)置模型參數(shù)是保證仿真準(zhǔn)確和順利的重要一步,雙擊各模塊圖標(biāo)彈出參數(shù)設(shè)置對(duì)話框,根據(jù)參數(shù)要求設(shè)置。

單相交流電源參數(shù)設(shè)置：幅度220V,頻率50HZ,相位00。

四個(gè)晶閘管參數(shù)設(shè)置：使用默認(rèn)值。

兩路脈沖參數(shù)設(shè)置：pulse1周期0.02s,初始相位600(對(duì)應(yīng)參數(shù)600/3600*0.02s),即0.003s,pulse2與pulse1相位互差1800,,即0.013s。

負(fù)載RLC參數(shù)設(shè)置：電阻性負(fù)載時(shí)R為2Ω,L為0H,C為inf;電感性負(fù)載時(shí)R為2,L為0.01H,C為inf.

2.3 模型仿真

參數(shù)設(shè)置完后,設(shè)置仿真時(shí)間,開始時(shí)間0,結(jié)束時(shí)間0.1s,選擇ode23tb仿真算法,最大步長設(shè)為1e-3。觀察在交流輸出信號(hào)下,觸發(fā)角為600時(shí)的輸出直流電壓和直流電流波形,如圖3、圖4所示。

3 結(jié)束語

以上仿真結(jié)果中給出了α=60°時(shí)帶不出負(fù)載時(shí)輸出直流電壓和電流的波形圖,實(shí)踐證時(shí),利用MATLAB仿真電力電子電路時(shí),不需要再重新構(gòu)建仿真模型圖,只要對(duì)模塊的參數(shù)稍作修改即可得到在不同的條件下(如控制角不同,負(fù)載不同)所對(duì)應(yīng)的輸出波形,操作靈活方便,便于激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣,提高學(xué)生的創(chuàng)新能力,是一種較為理想的實(shí)踐教學(xué)軟件。

[1]林飛等主編．電力電子應(yīng)用技術(shù)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(shù)[M]．北京:人民郵電出版社,2010．

[3]劉雨棣主編．電力電子技術(shù)及應(yīng)用[M]．西安:西安電子科技大學(xué)出版社,2006．

[4]王兆安主編．電力電子技術(shù)[M]．北京:機(jī)械工業(yè)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(yīng)用電子專業(yè)教育教學(xué)。