武汉科技大学中南分校2011届毕业设计(论文)

第1章 绪论

§1.1关于MATLAB软件

作为当今世界最流行的第四代计算机语言，MATLAB软件语言系统，由于它在科学计算，网络控制，系统建模与仿真，数据分析，自动控制，图形图像处理航天航空，生物医学，物理学，通信系统，DSP处理系统，财务，电子商务，等不同领域的广泛应用以及它自身所具备的独特优势，目前MATLAB已备受许多科研领域的青睐与关注。

§1.1.1 MATLAB软件简介

MATLAB软件是由美国公司MATH WORKS公司推出的用于数值计算和图形处理的科学计算系统。MATLAB的英文是MATRIX LABORATORY(矩阵实验室)的缩写，被誉为“巨人肩膀上的工具”。由于使用MATLAB编程运算与人进行科学计算的思路和表达方式一直，所以不像学习其他高级语言那样难于掌握，用MATLAB编写程序有如在演算纸上排列出公式与求解问题。在这个环境下对所要求解的问题，用户只需要简单的列出数学表达式，其结果便以数值或者图形方式显示出来。

最早开发MATLAB软件的目的就是帮助学校的老师和学生更好的授课和学习。从MATLAB诞生开始，由于其高度的继承性和应用的方便性，在高校中得到了广泛的应用与推广。由于它能非常快的实现科研人员的设想，极大的节约了科研人员的时间，受到了大多科研人员的重视与青睐。它可以很方便地设计出漂亮的界面，例如它像VB一样可以设计出漂亮的用户接口，同时因为它还具有最丰富的函数库，极易实现计算功能。另外MATLAB和其他高级语言也具有良好的接口，可以很方便地与其他语言实现混合编程，这都进一步拓宽了它的应用范围和使用领域。

在美国的一些大学里，MATLAB软件正成为对数值，线性代数以及其他一些高等应用数学课程的辅助教学的有力工具；在工程技术界，MATLAB也被用来构建与分析一些实际课程的数学模型，其典型的应用包括数值计算，算法预测与验证，以及一些特殊矩阵的计算应用，如自动控制理论，统计，数字信号处理，图像处

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：基于MATLAB的电力电子技术仿真实验设计

理，系统辨识和神经网络等。它包括了被称为工具箱的各类应用问题的解求工具。工具箱实际上是对MATLAB软件进行扩展应用的一系列MATLAB函数，它可以用来求解许多科学门类数据处理与分析问题。

§1.2电力电子技术

电力电子技术是一门新兴的应用于电力领域的电子技术，就是使用电力电子器件对电能进行变换和控制的技术。电力电子技术所变换的“电力”功率可大到数百MW甚至GW，也可以小到数W甚至1W以下，和以信息处理为主的信息电子技术不同电力电子技术主要用于电力变换。

电力电子技术分为电力电子器件制造技术和交流技术（整流，逆变，斩波，变频，变相等）两个分支。

现已成为现代电气 工程与自动化专业不可缺少的一门专业基础课，在培养该专业人才中占有重要地位。

电力电子技术的重要作用

(1) 优化电能使用。通过电力电子技术对电能的处理，使电能的使用达到合理、高效和节约，实现了电能使用最佳化。例如，在节电方面，针对风机水泵、电力牵引、轧机冶炼、轻工造纸、工业窑炉、感应加热、电焊、化工、电解等14个方面的调查，潜在节电总量相当于1990年全国发电量的16%，所以推广应用电力电子技术是节能的一项战略措施，一般节能效果可达10%-40%，我国已将许多装置列入节能的推广应用项目。

(2) 改造传统产业和发展机电一体化等新兴产业。据发达国家预测，今后将有95%的电能要经电力电子技术处理后再使用，即工业和民用的各种机电设备中，有95%与电力电子产业有关，特别是，电力电子技术是弱电控制强电的媒体，是机电设备与计算机之间的重要接口，它为传统产业和新兴产业采用微电子技术创造了条件，成为发挥计算机作用的保证和基础。

(3) 电力电子技术高频化和变频技术的发展，将使机电设备突破工频传统，向高频化方向发展。实现最佳工作效率，将使机电设备的体积减小几倍、几十倍，响应速度达到高速化，并能适应任何基准信号，实现无噪音且具有全新的功能和用途。

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武汉科技大学中南分校2011届毕业设计(论文)

(4) 电力电子智能化的进展，在一定程度上将信息处理与功率处理合一，使微电子技术与电力电子技术一体化，其发展有可能引起电子技术的重大改革。有人甚至提出，电子学的下一项革命将发生在以工业设备和电网为对象的电子技术应用领域，电力电子技术将把人们带到第二次电子革命的边缘。

§1.3 MATLAB和电力电子技术

电力电子技术是一门实践性较强的专业科学知识，基于MATLAB的虚拟实验的设计思想,开发出相应的仿真平台，既可用于模拟实验改善实验条件，又可以成为自学的辅助工具。基于silmulink模块库，可以对电力系统的发电输电和用电三个方面进行建模与仿真，可以研究电力系统的安全和稳定运行，可以研究电动机的变频调速系统。

§1.4 本文完成的主要内容

本文阐述了MATLAB在电力电子技术上的应用，介绍了MATLAB软件的基本用法，以及MATLAB软件在电力电子技术上的应用上的方法。

最后，在MATLAB的基础上进行电力电子变流电路的仿真，运用现代仿真技术研究和比较各种电力电子变流电路。采用MATLAB对电力电子变流电路进行仿真研究，建立仿真模型提取电路元器件模块，将电路元器件按原理图连接起来组成仿真电路，设置模型参数，模型进行仿真。对电力电子变流电路进行研究比较。

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：基于MATLAB的电力电子技术仿真实验设计

第2章 MATLAB软件在电力电子电路中的应用

§2.1基本电气元件

MATLAB软件中SIMPOWERSYSTEMS里的典型元件库，如电阻，电容，电感，变压器，通用桥，开关器件等基本器件的调用方法；重要电路的建模方法，分析技巧与设计技术。

§2.1.1如何调用基本电器元件功能模块

（1）放置并设置交流电源

打开SIMULINK LIBRARY BROWER窗口，点击SIMPOWERSYSTEMS模块库，点击ELECTRICAL SOURCSE模块库，用鼠标右键点击交流电源模块AC VOLTAGE SOURCE,点击ADD to文件名，便将交流电源模块发送到文件中去，点击交流电源模块AC VOLTAGE SOURCE ，可以设置电压和频率，然后双击该模块，便弹出它的属性对话框，模块中已经给了交流电模块美国电气参数的国际单位制，点击OK完成设置。

（2）放置并设置整流二极管

打开SIMULINK LIBRARY BROWER窗口，→点击SIMPOWERSYSTEMS模块库，→点击ELECTRICAL SOURCSE模块库，→用鼠标右键点击整流二极管模块DIODE，点击ADD TO 文件名。点击整流二极管模块的名称框，可以更改名称，然后双击该模块边弹出它的属性对话框，进行参数设置然后点击OK完成属性参数的设置操作。

（3）放置电阻器，电感器，电容器

打开SIMULINK LIBRARY BROWER窗口，→点击SIMPOWERSYSTEMS模块库，→点击ELECTRICAL SOURCSE模块库，→鼠标 点击串联性分支模块SERIES RLC BRANCH ，→点击ADD TO 文件名。点击串联性分支模块SERIES RLC BRANCH的名称框，由于它包含有电阻器，电感器，电容器，他们的默认单位均为国际单位制，分别为Ω，H ，F.进行参数设置然后点击OK便完成串联性分支模块的属性设置操作。

（4） 放置地线模块

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