【正文】 個(gè)模塊和系統(tǒng)內(nèi)部的參數(shù)進(jìn)行設(shè)置，例如仿真算法、電子器件的選擇和電源幅值和頻率等，最終實(shí)現(xiàn)電力電子系統(tǒng)在MATLAB中的仿真。隨著神舟飛船的首次載人飛行，嫦娥饒?jiān)碌牡膶?shí)現(xiàn)，中國(guó)的這些高科技技術(shù)的成功，讓西方國(guó)家震驚不已，誰(shuí)擁有電力電子這種先進(jìn)的高薪科技產(chǎn)品，誰(shuí)就掌握競(jìng)爭(zhēng)的優(yōu)勢(shì)。 國(guó)內(nèi)外電力電子技術(shù)的現(xiàn)狀 國(guó)外電力電子技術(shù)發(fā)展的狀況自從半導(dǎo)體問(wèn)世以來(lái)，經(jīng)過(guò)幾十年來(lái)的發(fā)展，電力電子技術(shù)從以低頻技術(shù)處理問(wèn)題為主的傳統(tǒng)電力電子學(xué),向以高頻技術(shù)處理問(wèn)題為主的現(xiàn)代電力電子學(xué)方向轉(zhuǎn)變。這些器件進(jìn)一步把具有不同功能的控制單元、邏輯單元、傳感單元、量測(cè)單元和保護(hù)單元集成一體， 既具有電路功能， 又使用更為方便可靠，正受到舉世矚目。國(guó)產(chǎn)功率器件目前主要還限于不控或半控器件（整流管和可控硅）。它具有高效、安全、受環(huán)境條件的約束較少、可改變時(shí)間比例尺等優(yōu)點(diǎn)，已成為分析、設(shè)計(jì)、運(yùn)行、評(píng)價(jià)、培訓(xùn)系統(tǒng)（尤其是復(fù)雜系統(tǒng)）的重要工具。PSpice和Matlab分別是兩類(lèi)仿真器的代表。其應(yīng)用廣泛的模塊集合工具箱，可視化建模仿真，文字處理及實(shí)時(shí)控制等功能，成為廣大科研人員的最值得信賴(lài)的助手和朋友。第二章 電力電子器件 電力電子器件的概述 電力電子器件的一般概念及作用在電器設(shè)備或電力系統(tǒng)中，直接承擔(dān)電能的變化或控制任務(wù)的電路被稱(chēng)為電路（Power Circuit）。目前最常用的是絕緣柵雙極晶體管（InsulatedGate Bipolar Transistor —— IGBT）和電力場(chǎng)效應(yīng)晶體管（MOSFET），在處理兆瓦級(jí)大功率電能的場(chǎng)合，門(mén)極可關(guān)斷晶體管（GTO）應(yīng)用較多。圖26 IGBT模塊在實(shí)際仿真中，IGBT模塊的導(dǎo)通電感取nH數(shù)量級(jí)。若以上參數(shù)選擇得不當(dāng)。調(diào)制原理就是以三角波與輸入的占空比信號(hào)(調(diào)制波)相比較，在三角波與調(diào)制波的相交點(diǎn)處產(chǎn)生脈沖的前后沿。如圖31所示: 圖31 三相橋式整流電路圖 ， ,VT2 ,VT3 ,VT4 VT5 ,，共陰極組VT1 ,VT3 , ,VT2 ,VT6也依次差120度。圖32 三相橋式全控整流電路(帶電阻負(fù)載a =300時(shí)的波形)建立如下三相橋式全控整流電路模型，電源相電壓為220V，同步變壓器輸出線電壓為15V。3）：三相晶閘管整流器參數(shù)設(shè)置：使用默認(rèn)值。,。脈沖寬度為50%，IGBT和二極管的參數(shù)可以保持默認(rèn)值。設(shè)V處于斷態(tài)的時(shí)間為toff.，則在此期間電感L釋放的能量為(U0E) I1 toff.。 37 直流升壓變流器仿真模型 逆變電路 SPWM逆變電路PWM控制技術(shù)在逆變電路中的應(yīng)用十分廣泛，目前中小功率的逆變電路幾乎都采用了PWM技術(shù)。因?yàn)榈妊遣ㄉ系乃綄挾群透叨瘸删€性關(guān)系而且左右對(duì)稱(chēng)，當(dāng)它與任何一個(gè)平緩變化的調(diào)制信號(hào)波相交時(shí)，如果在交點(diǎn)時(shí)刻對(duì)電路中開(kāi)關(guān)器件的通斷進(jìn)行控制，就可以得到寬度正比與信號(hào)波幅值的脈沖，這正好符合PWM控制的要求。通過(guò)改變矩形脈沖的寬度可以控制逆變器輸出交流基波電壓的幅值，通過(guò)改變調(diào)制周期(即正弦波的周期)可以控制其輸出頻率，從而在逆變器上可以同時(shí)進(jìn)行輸出電壓幅值與頻率的控制，滿(mǎn)足變頻調(diào)速對(duì)電壓與頻率協(xié)控翻的要求。再與clock模塊提供的時(shí)間變量相乘．輸入三相正弦波發(fā)生器(sin運(yùn)算模塊)；系統(tǒng)的電壓輸入信號(hào)（2*pi/3*[0,1,]）直接輸入sin模塊作為正弦波的幅值。在仿真系統(tǒng)中這一環(huán)節(jié)可以省略[8]．我們可以直接將生成的SPWM波(幅值設(shè)為I)乘上一系數(shù)220√2 后送人電動(dòng)機(jī)模型．而不必考慮驅(qū)動(dòng)電路和逆變器．因?yàn)榉抡孢^(guò)程中沒(méi)有電壓、電流的概念。電動(dòng)機(jī)模塊不能單獨(dú)使用．必須加上Machines Measurement Demux模塊．該模塊是運(yùn)算模塊，與電動(dòng)機(jī)模塊的m端相連。電壓調(diào)節(jié)模型采用Park變換[10]，把三鄉(xiāng)正弦信號(hào)轉(zhuǎn)化為dq0坐標(biāo)信號(hào)，變換后的消信號(hào)送入PI調(diào)節(jié)器，經(jīng)過(guò)PI調(diào)節(jié)，信號(hào)還原成三相PWM信號(hào)。在建成模型結(jié)構(gòu)后，就可以啟動(dòng)系統(tǒng)仿真功能來(lái)分析系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)特性。ode23t:采用自由內(nèi)插法實(shí)現(xiàn)的梯形法。 常用電力電子電路仿真結(jié)果及分析仿真并觀察結(jié)果。改變控制角可以改變?cè)诓煌刂平窃诓煌刂平窍抡髌鞯墓ぷ髑闆r。如果需要進(jìn)一步減少輸出電壓波動(dòng)，可以提高脈沖發(fā)生器產(chǎn)生脈沖的周期，并選擇多組LC參數(shù)比較以得到更滿(mǎn)意的結(jié)果圖5212 IGBT兩端電壓波形圖5213 輸出電壓波形 逆變電路的仿真結(jié)果及分析對(duì)多功能橋設(shè)為三相橋臂，三相在輸出端，開(kāi)關(guān)器件選擇了IGBT。隨著轉(zhuǎn)速的上升．轉(zhuǎn)子電流逐漸變小，轉(zhuǎn)矩也隨之下降．最后電動(dòng)機(jī)輸出轉(zhuǎn)矩與負(fù)載轉(zhuǎn)矩再次達(dá)到平衡． N．m．這時(shí)轉(zhuǎn)速不再上升,穩(wěn)定在大約1250轉(zhuǎn)，由于系統(tǒng)采用變頻器對(duì)電動(dòng)機(jī)供電，SPWM是一脈動(dòng)的電壓信號(hào)．并不是正弦波．因此 出的轉(zhuǎn)矩波形也是脈動(dòng)的。其新版本的仿真能力越來(lái)越強(qiáng)，現(xiàn)在只需在MATIAB下鍵入SIMULINK，然后打開(kāi)相應(yīng)的工具箱，即可找到相應(yīng)的信號(hào)源、連接線、元器件。仿真時(shí)，步長(zhǎng)不能選擇變步長(zhǎng)的仿真參數(shù)。 圖5214 逆變器輸出的三相帶那里波形 圖5215 IGBT承受的電壓圖5216 逆變器輸出線電壓ab電壓波形圖5217 IGBT通過(guò)的電流雖然逆變器產(chǎn)生的交流波形有不怎么平滑，但已經(jīng)證實(shí)了此電路的正確性. 電力電子應(yīng)用系統(tǒng)仿真結(jié)果及分析 基于SPWM的交流電機(jī)調(diào)速控制系統(tǒng)電路的仿真結(jié)果及分析系統(tǒng)模型建構(gòu)完成后．用SIMULINK提供的仿真功能進(jìn)行仿真運(yùn)行。圖522b所示為電阻兩端的變換器輸出電壓的波形。整流后的電壓是直流，而且波形與三相輸入電壓波形相對(duì)應(yīng)。odel:歐拉法。1） 變步長(zhǎng)解法ode45: RungeKutta四、五階算法，是SIMULINK默認(rèn)算法。它與傳統(tǒng)的仿真軟件包相比，具有更直觀、方便、靈活的優(yōu)點(diǎn)。 圖42 基于SPWM的交流電機(jī)調(diào)速控制系統(tǒng)的SIMULINK模型 ACDCAC PWM 變換器這個(gè)變換器的主要功能是將直流電壓轉(zhuǎn)換成交流電壓，采用SPWM控制策略，調(diào)壓控制器采用數(shù)字式PI控制，實(shí)時(shí)地調(diào)節(jié)逆變輸出的幅值，以滿(mǎn)足實(shí)際需要。圖中的電機(jī)模塊就是一臺(tái)三相異步電動(dòng)機(jī)。wb設(shè)為2訂*60。其目的是觀察給定變化對(duì)輸出的影響。建立三相電壓源型SPWM逆變器的仿真模型如圖39所示。根據(jù)PWM控制的基本原理，如果給出逆變電路的正弦波輸出頻率、幅值和半個(gè)周期內(nèi)的脈沖數(shù)，PWM波形中個(gè)脈沖的寬度和間隔就可以正確計(jì)算出來(lái)。（1）：根據(jù)直流升壓變流器原理電路圖建立交流器的仿真模型，如圖52a所示。 圖35 直流降壓斬波器仿真圖 升壓斬波電路圖36所示為升壓斬波電路的原理圖。 a b圖34 a)降壓斬波電路的原理圖 b)工作波形圖根據(jù)以上建立如圖35的降壓斬波電路模型：設(shè)直流降壓變壓器電源電壓E=200V，輸出電壓Ua=100V，電阻負(fù)載為5歐。6）：觸發(fā)角設(shè)置：給定alph設(shè)置為60176。（1）設(shè)置模型參數(shù)如下：1）：電源參數(shù)設(shè)置：三相電源的電壓峰值