【文章內(nèi)容簡介】 令行的交互式操作以外，還可以程序方式工作，使用 MATLAB可以很容易的實現(xiàn) C或 FORTRAN語言的全部功能，包 9 括 WINDOWS圖形用戶界面的設計，并且編程語言簡單易學。 MATLAB程序可擴展性強，用戶可編輯自己的工具箱。 強大的圖形功能。 MATLAB提供了兩個層次的圖形命令語句：一種是對圖形進行低級通行出的命令語句；另一種是建立在低級圖形命令之上的高級圖形命令。利用 MATLAB的高級圖形命令可以輕易地繪制二維，三維乃至四維圖形，可以進行圖形和坐標的表示，視角和光照設計，色彩精細控制等等。 獨具特色的應用工具箱。 MATLAB應用工具箱分為基本工具箱，通用工具箱，專業(yè)工具箱?；竟ぞ呦渲杏袛?shù)百個內(nèi)部 函數(shù)，是其最核心的部分。通用工具箱主要用來擴充其符號計算功能，可視建模仿真功能及文字處理功能等。專業(yè)工具箱的專業(yè)性比較強，如控制系統(tǒng)電力系統(tǒng)，信號處理，神經(jīng)網(wǎng)絡，最優(yōu)化，金融等工具箱，用戶可以直接利用這些工具箱進行相關領域的科學研究。 MATLAB軟件的常用窗口簡介。 命令窗口（ COMMAND WINDOWS）命令窗口是 MATLAB軟件最基本的窗口。缺省情況下位于 MATLAB桌面的右側(cè)。該窗口時運行各種 MATLAB命令的最主要窗口。在該窗口內(nèi)，可以以鍵入各種 MATLAB命令，函數(shù)，表達式，并顯示除圖形形式外 的運算結(jié)果。 歷史命令窗口（ COMMAND HISTORY）。歷史命令窗口位于 MATLAB操作桌面的左下側(cè)。歷史命令窗口記錄用戶在 MATLAB命令窗口輸入 過 的所有命令行。歷史命令窗口可以用于單行或者多行命令的復制和運行，生成 M文件等。使用方法如下。 左鍵選中單行或者多行命令，鼠標右鍵激活菜單單項，菜單單項中包括COPY,EVALUATE SELECTION和 CREATE M FILE命令語句，以及刪除等命令。歷史命令窗口也可以切換成獨立窗口和嵌入窗口。 10 工作空間瀏覽器（ WORKSPACE BROWSER）在 缺省的情況下，當前目錄瀏覽器位于 MATLAB桌面的左上方前臺，工作空間瀏覽器中可以查閱保存編輯內(nèi)存或刪除內(nèi)存變量。選中變量，單擊右鍵打開菜單項。菜單中 OPEN命令可以在 ARRAY EDITOR中打開變量。 GRAPH命令可以選擇適當?shù)膱D形命令使變量可視化。 當前目錄瀏覽器（ CURRENT DIRECTORY BROWSER）缺省情況下，位于 MATALB這么多左上方前臺。點擊 CURRENT DIRECTORY即可在前臺看到。選中文件可以完成打開或者運行 M文件，裝載數(shù)據(jù)文件等操作。 內(nèi)存組數(shù)據(jù)編輯器（ ARRAY EDTIOR）利用內(nèi)存組數(shù)據(jù)編輯器，可以輸入大數(shù)組。首先在命令窗口創(chuàng)建新變量。然后在工作空間瀏覽器中雙擊該變量，在數(shù)據(jù)組編輯器中打開變量。在 NUMERIC FORMAT中選擇適當?shù)臄?shù)據(jù)類型，在 SIZE中輸入行數(shù)，即可得到一個大規(guī)模數(shù)據(jù)組。修改數(shù)組元素之，可以得到所需數(shù)組。這對于要將變量數(shù)據(jù)調(diào)出來，用其他軟件繪制圖形時特別有用。 M文件編輯器 /調(diào)試器（ EDITOR/DEBUGGER）對于簡單的或一次性的問題，可以通過在命令窗口直接輸入一組命令行去求解。當所需命令行較多或者需要重復使用一段命令時，就要用到 M腳本 編程。點擊 MATALB的下拉菜單項file→點擊 NEW→點擊 MFILE,可以創(chuàng)建一個 M文件；點擊 MATALB的下拉菜單項 FILE,→點擊 OPEN，則可以打開一個 M文件。 交互界面分類目錄窗口（ LAUNCH PAD）可以通過點擊 MATALB中菜單項 VIEW，→點擊 LAUNCH PAD,打開交互界面分類目錄窗口。該窗口可以展開的樹狀結(jié)構(gòu)顯示 MATALB提供的所有交互界面，包括幫助界面，演示界面和各種應用交互界面。通過雙擊樹結(jié)構(gòu)上的分類圖標，即可得到相應的交互界面。 幫助導航 /瀏覽器（ HELP NAVIGATOR/BROWSER）詳盡展示又超文本 寫 11 成 的有關 MATALB的在線幫助。 MATLAB軟件的基本操作方法 (1).文件管理方法 例如 MATLAB軟件安裝在 X:\ MATLAB下，每次啟動 MATLAB時該目錄始終有效，因此要打開某個 MATLAB文件，計算機都會從該默認的路徑去查找文件，當然這個默認的路徑可以不是當前操作的路徑，為了方便最好把默認路徑重新設置到需要的路徑上去。 (2).靈活使用幫助系統(tǒng) MATLAB的所有執(zhí)行命令，函數(shù)的 M文件都有一個注釋區(qū)。該區(qū)域中純文本形式簡要的敘述該函數(shù)的調(diào)用格式 和輸入輸入量含義。在命令窗口中運行help命令可以獲得不同范圍的幫助。 (3).基本繪圖方法介紹 MATLAB提供了豐富的繪圖功能。在命令窗口中鍵入 help graph2d,便可以得到所有繪制二維圖形的命令語句；在命令窗口輸入 help graph3d便可以得到所有繪制三維圖形的命令。 (4).資料的儲存與載入方法 MATLAB儲存變量的基本命令時 SAVE，如果不加任何選項時， SAVE會將變量與二進制的方式儲存至后綴名為 MAT的檔案，（如 *.MAT）： SAVE：該命令將當前工作空間中所有變量儲存到名為 進制檔案。 SAVE D:\FLIENAME： 該命令將當前空間所有變量儲存到 d盤名為。 12 SAVE D:\FILENAME X Y Z：該命令將當前工作空間中的 X,Y,Z儲存到 D盤名為 。 (6).一些注意事項： MATLAB可同時執(zhí)行數(shù)個命令語句，只需要以逗號或者分號將各個命令隔開。若要輸入矩陣，必須在同一行結(jié)尾加上分毫“；”。若要檢查當前工作共建的變量個數(shù)，可以鍵入 WHO。若要知道變量的詳細資料可以鍵入“ WHOS” 。使用 CLEAR可以刪除工作空間的所用變量。使用 CLC可以刪除命令窗口中所有變量。使用 CLF可以清除圖形窗口中的圖形。在英文輸入狀態(tài)下輸入這些命令以免出錯。 另外， MATLAB有些永久常數(shù)，雖然在工作空間中看不到，但使用者可以直接取用，例如 pi=； I或者 j為基本虛數(shù)單位， eps為系統(tǒng)浮點計算相對精度； inf為 無限 大，如 1/0； nan為非數(shù)值，如 0/0。 (7).一些重要的系統(tǒng)命令如下表： 命令 含義 命令 含義 Help 在線幫助 ceho 命令回顯 Helpwin 在線幫助窗口 Cd 改變 當前的工作目錄 Helpdesk 在線幫助工作臺 Pwd 顯示當前工作目錄 Demo 運行演示程序 Dir 指定目錄的文件清單 Ver 版本信息 Unix 執(zhí)行 unix命令 readme 顯示 readme文件 Dos 執(zhí)行 dos命令 Who 顯示當前變量 ! 執(zhí)行操作系統(tǒng)命令 Whos 顯示當前變量詳細信息 puter 顯示計算機類型 13 Clear 清除內(nèi)存變量 What 顯示指定 MATLAB文件 Pack 整理工作間的內(nèi)存 Lookfor 在 HELP里搜索關鍵字 Load 把文件變量 調(diào)入工作空間 Which 定位函數(shù)文件 Save 把變量存入文件中 Pach 獲取或設置所搜目錄 Quit/exit 退出 MATLAB Clc 清空命令窗口中的內(nèi)容 Clf 清理圖形窗口 Open 打開文件 Md 創(chuàng)建目錄 More 使顯示內(nèi)容分頁顯示 Edit 打開 M文件編輯器 Type 顯示 M文件的內(nèi)容 whick 指出文件坐在目錄 表 11 重要的 MATLAB的系統(tǒng)命令 電力電子技術是一門新興的應用于電力領域的電子技術，就是使用電力電子器件對電能進行變換和控制的技 術。電力電子技術所變換的“電力”功率可大到數(shù)百 MW 甚至 GW，也可以小到數(shù) W 甚至 1W 以下，和以信息處理為主的信息電子技術不同電力電子技術主要用于電力變換。 電力電子技術分為電力電子器件制造技術和交流技術（整流，逆變，斬波，變頻，變相等）兩個分支。 現(xiàn)已成為現(xiàn)代電氣 工程與自動化專業(yè)不可缺少的一門專業(yè)基礎課，在培養(yǎng)該專業(yè)人才中占有重要地位。 電力電子技術的重要作用 (1) 優(yōu)化電能使用。通過電力電子技術對電能的處理，使電能的使用達到 14 合理、高效和節(jié)約，實現(xiàn)了電能使用最佳化。例如，在節(jié)電方面，針對風機水泵、電力牽引 、軋機冶煉、輕工造紙、工業(yè)窯爐、感應加熱、電焊、化工、電解等 14 個方面的調(diào)查，潛在節(jié)電總量相當于 1990 年全國發(fā)電量的 16%，所以推廣應用電力電子技術是節(jié)能的一項戰(zhàn)略措施，一般節(jié)能效果可達10%40%，我國已將許多裝置列入節(jié)能的推廣應用項目。 (2) 改造傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)和發(fā)展機電一體化等新興產(chǎn)業(yè)。據(jù)發(fā)達國家預測，今后將有 95%的電能要經(jīng)電力電子技術處理后再使用，即工業(yè)和民用的各種機電設備中，有 95%與電力電子產(chǎn)業(yè)有關，特別是，電力電子技術是弱電控制強電的媒體，是機電設備與計算機之間的重要接口，它為傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)和新興 產(chǎn)業(yè)采用微電子技術創(chuàng)造了條件，成為發(fā)揮計算機作用的保證和基礎。 (3) 電力電子技術高頻化和變頻技術的發(fā)展，將使機電設備突破工頻傳統(tǒng)，向高頻化方向發(fā)展。實現(xiàn)最佳工作效率，將使機電設備的體積減小幾倍、幾十倍，響應速度達到高速化，并能適應任何基準信號，實現(xiàn)無噪音且具有全新的功能和用途。 (4) 電力電子智能化的進展，在一定程度上將信息處理與功率處理合一，使微電子技術與電力電子技術一體化，其發(fā)展有可能引起電子技術的重大改革。有人甚至提出，電子學的下一項革命將發(fā)生在以工業(yè)設備和電網(wǎng)為對象的電子技術應用領域，電力電子 技術將把人們帶到第二次電子革命的邊緣。 MATLAB和電力電子技術 電力電子技術是一門實踐性較強的專業(yè)科學知識，基于 MATLAB 的虛擬實驗的設計思想 ,開發(fā)出相應的仿真平臺，既可用于模擬實驗改善實驗條件，又可以成為自學的輔助工具。基于 silmulink 模塊庫，可以對電力系統(tǒng)的發(fā)電 15 輸電和用電三個方面進行建模與仿真，可以研究電力系統(tǒng)的安全和穩(wěn)定運行，可以研究電動機的變頻調(diào)速系統(tǒng)。 本文完成的主要內(nèi)容 本文闡述了 MATLAB 在電力電子技術上的應用，給出了矢量控制的基本方程。介紹了 MATLAB 軟件的基本用法 ，以及 MATLAB 軟件在電力電子技術上的應用上的方法。 最后，在 MATLAB 的基礎上進行電力電子變流電路的仿真，運用現(xiàn)代仿真技術研究和比較各種電力電子變流電路。采用 MATLAB 對電力電子變流電路進行仿真研究，建立仿真模型提取電路元器件模塊，將電路元器件按原理圖連接起來組成仿真電路，設置模型參數(shù)，模型進行仿真。對各種電力電子變流電路進行研究比較。 16 2 MATLAB軟件在電路中的應用 介紹 MATLAB 軟件中 SIMPOWERSYSTEMS 里的典型元件庫，如電阻，電容，電感，變壓器，開關器件等 基本器件的調(diào)用方法；重要電路的建模方法，分析技巧與設計技術。 對于一個簡單電路而言，要確保它正常工作，需要包括以下集中或者全部元器件，如電源，電阻器，電容器，電感器，晶體二極管，晶體三極管等基本器件。 （ 1） 電阻器簡介 電阻器在電路中用 R 表示，如 R7 表示編號為 7 的電阻器。電阻在電氣 中的主要作用為分流，限流，分壓，偏置等。衡量電阻器的兩個基本參數(shù)是阻值和功率。阻值用來表示電阻器對電流阻礙作用的大小，用 Ω表示。除了基本單位外，還有 KΩ（千歐）， MΩ（兆歐）。功率用來表示電阻所能承受的最大 電流，用 W表示。 （ 2） 電容器簡介 電容器在電路中一般用“ C”加數(shù)字表示（如 C18 表示編號 18的電容器）。電容器是有兩片金屬膜緊靠，中間用絕緣材料隔開而組成的元件。電容器的特性主要是隔直流通交流。電容器的大小就是表示它能貯存電能的大小，電 17 容器對交流信號的阻礙作用稱為容抗；它與交流信號的頻率和電容量有關。容抗 X=1/(2π fC)， f表示交流信號的頻率， C表示電容容量。電容的基本單位用 F表示，其他單位還有 mF（毫法），μ F（微法）， nF（納法）， pF（皮法）。 （ 3）晶體二極管簡介 晶體二極管在電路中常用“ VD”加數(shù) 字表示，如 VD3 表示編號為 3 的二極管。二極管的主要特性就是單向?qū)щ娦?，也就是在正向電壓的作用下，導通電阻很??；而在反向電壓作用下導通電阻極大或者無窮大。正因為二極管具有上述特性，常把它作用在整流，開關，隔離，穩(wěn)壓，極性保護。編碼控制，調(diào)頻調(diào)制，靜噪等功能電路中。因此二極管按作用可以分為整流二極管，續(xù)流二極管，開關二極管，穩(wěn)壓二極管和限幅二極管等。 （ 4）晶體三極管簡介 晶體三極管在電路中常用 VT 加數(shù)字表示，如 VT3 表示編號為 3 的三極管。三極管內(nèi)部還有 2 個 PN 結(jié)，并且具有放大作用和開關作用。它有三個極，分別為 b（基極） c（集電極） e（發(fā)射極）。它分為 NPN 和 PNP 兩種類型。發(fā)射極上的箭頭表示通過三極管的電流方向，兩類三極管中的電流方向是相反的。這兩種類型的三極管從工作特性上可以互相彌補，所謂 OTL 電路中的對管就是有 PNP 和 NPN 型配對而成。 （ 5） MOS 場效應晶體管簡介 MOS 場效應晶體管即金屬 氧化物 半導體型場效應管，屬于絕緣柵型。其主要特點是金屬柵極與溝道之間有一層