【正文】 ATLAB 編譯器和C/C++數(shù)學(xué)庫(kù)和圖形庫(kù)，將自己的 MATLAB 程序自動(dòng)轉(zhuǎn)換為獨(dú)立于 MATLAB 運(yùn)行的 C 和 C++代碼。允許用戶編寫可以和 MATLAB 進(jìn)行交互的 C 或 C++語(yǔ)言程序。另外，MATLAB 網(wǎng)頁(yè)服務(wù)程序還容許在 Web 應(yīng)用中使用自己的 MATLAB 數(shù)學(xué)和圖形程序。MATLAB 的一個(gè)重要特色就是具有一套程序擴(kuò)展系統(tǒng)和一組稱之為工具箱的特殊應(yīng)用子程序。工具箱是 MATLAB 函數(shù)的子程序庫(kù)，每一個(gè)工具箱都是為某一類學(xué)科專業(yè)和應(yīng)用而定制的，主要包括信號(hào)處理、控制系統(tǒng)、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)、模糊邏輯、小波分析和系統(tǒng)仿真等方面的應(yīng)用。 7） 應(yīng) 用 軟 件 開 發(fā) （ 包 括 用 戶 界 面 ） ： 在 開 發(fā) 環(huán) 境 中 ， 使 用 戶 更 方 便 地 控 制 多 個(gè)文 件 和 圖 形 窗 口 ； 在 編 程 方 面 支 持 了 函 數(shù) 嵌 套 ， 有 條 件 中 斷 等 ； 在 圖 形 化 方 面 ， 有 了更 強(qiáng) 大 的 圖 形 標(biāo) 注 和 處 理 功 能 ， 包 括 對(duì) 性 對(duì) 起 連 接 注 釋 等 ； 在 輸 入 輸 出 方 面 ， 可 以 直接 向 Excel 和 HDF5 進(jìn) 行 連 接 。 器件介紹及參數(shù)設(shè)置（1）DC Voltage Source；直流電壓源，其功能是為電路提供一個(gè)理想的直流電壓（a）所示，正端使用一個(gè)“+”標(biāo)明。（b）所示，Amplitude為電壓輸入值。（a）(b)圖 直流電壓源符號(hào)及參數(shù)設(shè)置對(duì)話框（2）Current Measurement；電流測(cè)量，其是測(cè)量電路中流經(jīng)某個(gè)器件的電流值。 電流測(cè)量符號(hào)（3）Voltage Measurement：電壓測(cè)量，其作用是測(cè)量流經(jīng)某個(gè)器件的電壓。其符圖 電壓測(cè)量符號(hào)（4）Universal Bridge：通用橋式電路，其作用是在仿真中可以直接用作逆變器或整流器，其圖標(biāo)和參數(shù)設(shè)置對(duì)話框如““所示（a）（b）圖 通用橋式電路符號(hào)及參數(shù)設(shè)置對(duì)話框 參數(shù)設(shè)置如下所述。 1）Number of bridge arms：橋臂數(shù)目，可設(shè)置為 3。分別代表一個(gè)橋臂、兩個(gè)橋臂、三個(gè)橋臂，各自包含 2 個(gè)開關(guān)器件、4 個(gè)開關(guān)器件、6 個(gè)開關(guān)器件。前二者實(shí)現(xiàn)單相變流，后者實(shí)現(xiàn)三相變流。由于本次仿真是關(guān)于三相逆變器的仿真，所以選擇三個(gè)橋臂、6 個(gè)開關(guān)器件。 2）Snubber resistance Rs ：緩沖電路的電阻 3）Snubber capacitance Cs：緩沖電路的電感 4）Power electronic device：電力電子器件類型。選擇橋臂中所使用的電力電子器件，可以選擇二極管、晶閘管、GTO/Diodes、MOSFET/Diodes、IGBT/Diodes、理想開關(guān)。在本次仿真中選擇的是 IGBT/Diodes。 5）Ron：器件內(nèi)阻 6）Forward voltages【Device Vf，Diode Vfd】：器件導(dǎo)通壓降 7） 【Tf（s） Tt(s)】：器件關(guān)斷的時(shí)間 8）Measurements：是否進(jìn)行電氣測(cè)量(5) ThreePhaseVI Measurement；三相的 V I 測(cè)量，這是測(cè)量三相交流電的相電壓與相電流其圖標(biāo)與參數(shù)設(shè)置對(duì)話框如圖 （a）和（b）所示。（a）（b）圖 三相 VI 測(cè)量符號(hào)及參數(shù)設(shè)置對(duì)話框（6）ThreePhaseSeries RLC Load：三相RLC串聯(lián)負(fù)載，它是由電阻、電感、電容串聯(lián)而成的，其著負(fù)載的作用，在仿真圖中它代表三相異步電動(dòng)機(jī)，其圖標(biāo)及參數(shù)設(shè)置（a）和（b）所示。（a）（b）圖 三相 RLC 串聯(lián)負(fù)載符號(hào)及參數(shù)對(duì)話框參數(shù)設(shè)置如下所述。1)Configuration：連接方式，在本次仿真中選擇的是 Y（grounded）星型連接。2）Nominal phasetophase voltage Vn（Vrms）：額定電壓，設(shè)為 413V3）Nominal frequency fn（Hz）：額定頻率，設(shè)為 50Hz4）Active power P（W）：有功功率，設(shè)為 1000W5）Inductive reactive power QL（positive var）：感性無(wú)功，設(shè)為 100Var6）Inductive reactive powe QC（negative var）：容性無(wú)功，設(shè)為 0（7）powergui：用于電路和系統(tǒng)分析的工具，其模塊的外形封裝形式和屬性對(duì)話框（a）、（b）所示。（a）圖 模塊的外形封裝形式和屬性對(duì)話框（b）圖 模塊的外形封裝形式和屬性對(duì)話框在此只介紹所用到的幾個(gè)模塊。1）Discretize electrical model：離散化電氣模型，如果選擇此項(xiàng)，電力系統(tǒng)模塊將在離散化的模型下進(jìn)行仿真分析和計(jì)算，其采樣時(shí)間由采樣時(shí)間（Sample time）參數(shù)項(xiàng)給定。2）Sample time：采樣時(shí)間，如果選擇此項(xiàng)，用于指定電路中線性部分的狀態(tài)空間矩陣，被離散化的采樣時(shí)間。設(shè)定“采樣時(shí)間”參數(shù)為宜個(gè)比 0 大的值。3）FFT Analysis：快速傅里葉分析，可以方便對(duì)仿真系統(tǒng)中的一些重要變量進(jìn)行傅里葉分析，其窗口如圖 所示圖 Powergui 模塊的 FFT 分析窗口其參數(shù)含義為。Structure（結(jié)構(gòu)）：列出呈現(xiàn)在工作空間的時(shí)間結(jié)構(gòu)變量（是由示波器模塊設(shè)定置）Input（輸入）：選擇“Structure”參數(shù)選項(xiàng)中被選為時(shí)間結(jié)構(gòu)變量，作為輸入信號(hào)。當(dāng)存在多個(gè)輸入的時(shí)間結(jié)構(gòu)變量時(shí)，可以由一個(gè)多輸入示波器模塊產(chǎn)生。Signal Number（信號(hào)編號(hào)）：指定“輸入（Input） ”參數(shù)選項(xiàng)中被選為輸入信號(hào)的編號(hào)。Start Time（起始時(shí)間）：指定快速傅里葉分析的起始時(shí)間number of cycles（周期數(shù)）：指定快速傅里葉分析的周期數(shù)Display FFT window（顯示 FFT 結(jié)果的窗口）：當(dāng)選擇“顯示全部信號(hào)（Display entire signal） ”選項(xiàng)時(shí)，表示要顯示窗口圖標(biāo)中的全部被選信號(hào)；當(dāng)選擇“顯示 FFT 窗口（Display FFT window） ”選項(xiàng)時(shí)，表示僅僅顯示應(yīng)用 FFT 分析的信號(hào)部分。Fundamental frequency（基波頻率）：指定 FFT 分析的基波頻率Max Frequency（最大頻率）：指定 FFT 分析的最大頻率Frequency Axis（頻率坐標(biāo)軸）：當(dāng)選擇“赫茲（Hz） ”選項(xiàng)時(shí)，則表示以 Hz 來(lái)顯示 FFT 分析結(jié)果；當(dāng)選擇“諧波次序（Harmonic order） ”選項(xiàng)時(shí)，則表示以相對(duì)于基波頻率的諧波次序來(lái)顯示 FFT，分析結(jié)果Display style（顯示類型）：選擇“bar（relative to Fund。or DC） ”選項(xiàng)時(shí)，將使 FFT 分析結(jié)果被顯示為相對(duì)于基波頻率量或者直流量而言的條線圖。當(dāng)選擇“bar（relative to specified base） ”選項(xiàng)時(shí)，將使 FFT 分析結(jié)果被顯示為相對(duì)于某特定的基準(zhǔn)頻率的條線圖；該選項(xiàng)中的特定基準(zhǔn)頻率，是由“基準(zhǔn)值（Base value） ”參數(shù)選項(xiàng)來(lái)決定的。當(dāng)選擇“l(fā)ist（relative to Fund。or DC） ”選項(xiàng)時(shí)，將使 FFT 分析結(jié)果，被顯示為相對(duì)于基波頻率量或者直流量而言的脈沖序列。當(dāng)選擇“l(fā)ist（relative to specified Ease） ”選項(xiàng)時(shí)，將使 FFT 分析結(jié)果，被顯示為對(duì)于某特定基準(zhǔn)頻率的脈沖序列，這個(gè)特定的基準(zhǔn)頻率，是由“基準(zhǔn)值（Base value） ”參數(shù)選項(xiàng)來(lái)決定的。1Base value（基準(zhǔn)值）：指定所有顯示諧波的基準(zhǔn)頻率值1Disply（顯示）：顯示所選測(cè)量量的快速傅里葉分析結(jié)果（8）DiscretePWM Generator：離散PWM發(fā)生器，是為GTO、IGBT等自關(guān)斷器件提供門極驅(qū)動(dòng)PWM信號(hào)。（a）、（b）所示。（a）圖 離散 PWM 發(fā)生器符號(hào)及參數(shù)設(shè)置對(duì)話框（b）圖 離散 PWM 發(fā)生器符號(hào)及參數(shù)設(shè)置對(duì)話框其參數(shù)設(shè)置如下所示1）Generator Mode：發(fā)生器模式，2）Carrier frequency：SPWM 的三角載波頻率，單位為 Hz3）Internal generation of modulating singnal：是否選用內(nèi)部調(diào)制信號(hào)，如果不選中，則門極信號(hào)端口需接外部的控制信號(hào)，外接信號(hào)數(shù)目應(yīng)該和變流器的開關(guān)數(shù)目相對(duì)應(yīng)，幾個(gè)驅(qū)動(dòng)信號(hào)組成一個(gè)向量接入變流器；如果選中該項(xiàng)，則在該對(duì)話框中自定義調(diào)制波的幅度和頻率，即需要對(duì)以下參數(shù)進(jìn)行設(shè)置；Modulation index（0M1）：調(diào)制度，即調(diào)制波基波的最大值。其大小應(yīng)在 0與 1 之間。因?yàn)?DiscretePWM Generator 的三角載波幅值為 1Frequency of output volatage：調(diào)制波基波頻率Phase of output voltage：調(diào)制波基波相位，單位為度（9）Discrete SV PWMGenerator：離散希沃特的 PWM 發(fā)生器，在仿真中的作用是產(chǎn)生 SVPWM 方式的控制脈沖觸發(fā)通用橋式的門極，其圖標(biāo)集參數(shù)設(shè)置對(duì)話框圖 （a）、（b）所示。（a）（b）圖 離散希沃特的 PWM 發(fā)生器符號(hào)及其參數(shù)設(shè)置對(duì)話框參數(shù)設(shè)置1）data type of input reference vector：脈沖發(fā)生模式，在對(duì)話框中選擇“Internally generated”，即內(nèi)部發(fā)生模式，此外還有兩種外部信號(hào)指令模式。分別輸入電壓空間矢量的 軸分量或其幅值、角度。選擇內(nèi)部發(fā)生模式后，可在后面的選項(xiàng)中??填寫開關(guān)頻率、調(diào)制深度、相位、基波頻率等信息。此外的調(diào)制深度仍然在 0 和 1 之間。當(dāng)取為 1 時(shí)表示輸出線性調(diào)制去的最大電壓。2）Chopping frequency：開關(guān)頻率3）Output voltage【Mag（0,M1） phase（deg） freq（Hz） 】：調(diào)制深度、相位、基波頻率（10）Scope：示波器，其作用是測(cè)量器件輸出電壓、電流的波形，示意圖如圖（a）所示，（b）所示，（a）（b）圖 示波器示意圖及波形觀測(cè)窗口圖 參數(shù)設(shè)置窗口具體參數(shù)設(shè)置如下所述：點(diǎn)擊示波器的波形觀測(cè)窗口，打開 parameters，改變number of axes 的數(shù)值就可改變示波器的觀測(cè)對(duì)象 基于 SPWM 的逆變器仿真SPWM 控制信號(hào)由“Discrete PWM Generator”產(chǎn)生，三相負(fù)載的有功為 1KW，感性無(wú)功為 500Var，額定電壓為 413V，額定功率為 50HZ，直流電源的幅值為 530V。其仿真圖如圖 所示圖 三相 SPWM 逆變器的仿真模型調(diào)制深度 m 設(shè)為 1，輸出基波頻率設(shè)為 50Hz，載波頻率為基頻的 30 倍，即 1500Hz將仿真時(shí)間設(shè)為 ，在 powergui 中設(shè)置為離散仿真模式采樣時(shí)間為 ，運(yùn)行后得仿真結(jié)果，相電流如圖 （a）所示，A 相電壓、A 相電流、AB 間線電壓和直流電流波形如圖 （b）所示。（a）圖 相電壓、A 相電壓、B 相電流、AB 間線電壓和直流電流（b） 圖 相電壓、A 相電壓、B 相電流、AB 間線電壓和直流電流打開 powergui 中的 FFT 分析欄，對(duì)波形進(jìn)行 FFT 分析，分析其諧波含量，F(xiàn)FT 分析結(jié)果如圖 所示。圖 三相 spwm 逆變器 m=1 時(shí)的載波頻率為基頻的 30 倍和諧波分析圖從仿真波形圖和諧波分析圖中可以看出當(dāng) m=1 時(shí)，輸出線電壓的幅值為 459/530，諧波分布主要在開關(guān)頻率的倍數(shù)處，其中開關(guān)頻率處含量較大，低次諧波含量較大。 電壓空間矢量 SVPWMSVPWM 控制信號(hào)由 “Discrete SV PWM Generator“模塊生產(chǎn)。三相負(fù)載的有功為1KW，感性無(wú)功為 500Var，額定電壓為 413V，額定功率為 50HZ，直流電源的幅值為530V。其仿真圖如圖 所示。圖 逆變器仿真模型調(diào)制深度 m 設(shè)為 1，輸出基波頻率設(shè)為 50Hz，載波頻率為基頻的 30 倍，即 1500Hz。將仿真時(shí)間設(shè)為 ，在 powergui 中設(shè)置為離散仿真模式采樣時(shí)間為 ，運(yùn)行后得仿真結(jié)果，相電流如圖 （a）所示，A 相電壓、A 相電流、AB 間線電壓和直流電流波形如圖 （b）所示。（a）圖 相電壓、A 相電壓、B 相電流、AB 間線電壓和直流電流（b）圖 相電壓、A 相電壓、B 相電流、AB 間線電壓和直流電流打開 powergui 中的 FFT 分析欄，對(duì)波形進(jìn)行 FFT 分析，分析其諧波含量，F(xiàn)FT 分析結(jié)果如圖 所示。圖 逆變器 m=1 時(shí)的諧波分析圖從仿真波形圖和諧波分析圖中可以看出，當(dāng)調(diào)制深度 m=1 時(shí)，輸出線電壓的幅值為530V，即直流電壓，說(shuō)明直流電壓利用率達(dá)到了 100%，諧波分布主要在開關(guān)頻率的倍數(shù)處，其中開關(guān)頻率處含量較大。高次諧波大于低次諧波。 比較圖 和圖 不難看出：SVPWM 較 SPWM 的直流電壓利用率高，THD 較小，低次諧波較少。 減少低次諧波的方案 增加開關(guān)頻率以 SPWM 逆變器控制為例，三相負(fù)載的有功為 1KW，感性無(wú)功為 500Var，額定電壓為413V，額定功率為 50HZ，直流電源的幅值為 530V。調(diào)制深度 m 設(shè)為 1，輸出基波頻率設(shè)為 50Hz，載波