【正文】 同時，在此次畢業(yè)設計過程中我也學到了許多了關于電力電子仿真方面的知識，實驗技能有了很大的提高。葛英輝老師以其嚴謹求實的治學態(tài)度、高度的敬業(yè)精神、兢兢業(yè)業(yè)、孜孜以求的工作作風和大膽創(chuàng)新的進取精神對我產(chǎn)生重要影響。本文通過仿真實驗得出來的結(jié)果與理論分析的結(jié)果波形可以說是基本一致，這更進一步說明了MATLAB在電力電子系統(tǒng)仿真研究中的實用性和有效性。其新版本的仿真能力越來越強，現(xiàn)在只需在MATIAB下鍵入SIMULINK，然后打開相應的工具箱，即可找到相應的信號源、連接線、元器件。啟動仿真，可以看到如下波形圖534 從上到下： 從波形上可以看出，負載電壓非常接近正弦波，著是由于LC濾波器大大減少了逆變電源輸出電壓的諧波。仿真時，步長不能選擇變步長的仿真參數(shù)。另外．由于電動機慣性的作用．因此轉(zhuǎn)速波形沒有出現(xiàn)脈動．轉(zhuǎn)速波形是平滑的。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．最后電動機輸出轉(zhuǎn)矩與負載轉(zhuǎn)矩再次達到平衡． N．m．這時轉(zhuǎn)速不再上升,穩(wěn)定在大約1250轉(zhuǎn)，由于系統(tǒng)采用變頻器對電動機供電，SPWM是一脈動的電壓信號．并不是正弦波．因此 出的轉(zhuǎn)矩波形也是脈動的。波形的疏密程度決定了輸出電壓的高低。 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)證實了此電路的正確性. 電力電子應用系統(tǒng)仿真結(jié)果及分析 基于SPWM的交流電機調(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提供的仿真功能進行仿真運行。IGBT的驅(qū)動信號由PWM信號發(fā)生器產(chǎn)生，在發(fā)生器對話框中，選擇了內(nèi)產(chǎn)生調(diào)制信號的方式，當然也可以采用外調(diào)制信號輸入方式，這時需要外加三相正弦調(diào)制信號。如果需要進一步減少輸出電壓波動，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)果及分析對多功能橋設為三相橋臂，三相在輸出端，開關器件選擇了IGBT。一般既要減少輸出電壓的脈動又要使電感不太大，可以采取的措施是提高斬波頻率和采用電容濾波。圖522b所示為電阻兩端的變換器輸出電壓的波形。占空比為5。改變控制角可以改變在不同控制角在不同控制角下整流器的工作情況。因為是負載是純電阻，整流后的電壓和電流波形相同，但Y軸坐標不同。整流后的電壓是直流，而且波形與三相輸入電壓波形相對應。仿真參數(shù)設置完成后即可啟動仿真，得到的仿真結(jié)果。 常用電力電子電路仿真結(jié)果及分析仿真并觀察結(jié)果。本文所建的系統(tǒng)是含有一個微分方程的非線性系統(tǒng)，可以選用SIMULINK中的各種算法進行仿真。odel:歐拉法。ode4:四階Runge Kutta算法。ode23t:采用自由內(nèi)插法實現(xiàn)的梯形法。ode113:可變階次的Adams算法。1） 變步長解法ode45: RungeKutta四、五階算法，是SIMULINK默認算法。 SIMULINK提供了幾乎所有的仿真過程中常用的算法，為我們應用提供了極大的方便。在建成模型結(jié)構(gòu)后，就可以啟動系統(tǒng)仿真功能來分析系統(tǒng)的動態(tài)特性。 SIMULINK模塊庫內(nèi)資源相當豐富，基本模塊庫包括連續(xù)系統(tǒng)、離散系統(tǒng)非線性系統(tǒng)、信號與函數(shù)、輸入模塊、接收模塊等等，使用方便。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。三相LC濾波器是由三相電感和電容組合封裝的一個模塊，如圖47圖 47 LC濾波器 第五章 基于MATLAB/SIMULINK的仿真研究 SIMULINK仿真條件設置SIMULINK是一個用來對動態(tài)系統(tǒng)進行建模、仿真和分析的軟件包。電壓調(diào)節(jié)模型采用Park變換[10]，把三鄉(xiāng)正弦信號轉(zhuǎn)化為dq0坐標信號，變換后的消信號送入PI調(diào)節(jié)器，經(jīng)過PI調(diào)節(jié)，信號還原成三相PWM信號。6路IGBT模塊選用PSB庫的子庫 Power Electronics中的Universal Bridge 模型，只需把 Universal Bridge 的屬性 Power Electronics Dvice 改為IGBT/DIODE 即可。 圖42 基于SPWM的交流電機調(diào)速控制系統(tǒng)的SIMULINK模型 ACDCAC PWM 變換器這個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，實時地調(diào)節(jié)逆變輸出的幅值，以滿足實際需要。使仿真效果更具備物理意義。電動機模塊不能單獨使用．必須加上Machines Measurement Demux模塊．該模塊是運算模塊，與電動機模塊的m端相連。額定頻率為60Hz。圖中的電機模塊就是一臺三相異步電動機。(3)交流電動機：S1MUL1NK提供了大量的實物仿真模塊。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(幅值設為I)乘上一系數(shù)220√2 后送人電動機模型．而不必考慮驅(qū)動電路和逆變器．因為仿真過程中沒有電壓、電流的概念。實際系統(tǒng)中，SPWM波要送人驅(qū)動電路．經(jīng)過整形，放大。wb設為2訂*60。三角渡頻率不變．所以是異步調(diào)制方式。再與clock模塊提供的時間變量相乘．輸入三相正弦波發(fā)生器(sin運算模塊)；系統(tǒng)的電壓輸入信號（2*pi/3*[0,1,]）直接輸入sin模塊作為正弦波的幅值。Step模塊的輸出作為系統(tǒng)的頻率信號。其目的是觀察給定變化對輸出的影響。圖41 基于SPWM的交流電機調(diào)速控制系統(tǒng)的簡圖(1)輸入給定：圖中的step模塊，它內(nèi)部屬性設為：零時刻輸出0．5，一秒時跳變?yōu)?．75。通過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進行輸出電壓幅值與頻率的控制，滿足變頻調(diào)速對電壓與頻率協(xié)控翻的要求。用SPWM波形來作為逆變器的觸發(fā)脈沖。建立三相電壓源型SPWM逆變器的仿真模型如圖39所示。在SWPM逆變電路中如圖38，自流側(cè)電壓饑為550V，調(diào)制正弦波頻率為50HZ，三角載波頻率為600HZ，全控功率器件選用MOSFLT，,仿真后電動機的相電壓、線電壓、定子電流波形及相電壓、線電壓頻譜圖。因為等腰三角波上的水平寬度和高度成線性關系而且左右對稱，當它與任何一個平緩變化的調(diào)制信號波相交時，如果在交點時刻對電路中開關器件的通斷進行控制，就可以得到寬度正比與信號波幅值的脈沖，這正好符合PWM控制的要求。與計算法相對應的是調(diào)制法，即把希望輸出的波形作為調(diào)制信號，把接受調(diào)制的信號作為載波，通過信號波的調(diào)制得到所希望的PWM波形。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、幅值和半個周期內(nèi)的脈沖數(shù)，PWM波形中個脈沖的寬度和間隔就可以正確計算出來。PWM逆變電路也可以分為電壓型和電流型兩種。 37 直流升壓變流器仿真模型 逆變電路 SPWM逆變電路PWM控制技術在逆變電路中的應用十分廣泛，目前中小功率的逆變電路幾乎都采用了PWM技術。脈沖寬度為50%，C的值為100uF。（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。 a b圖36 a)升壓斬波電路的原理圖 b)工作波形圖建立如圖37升壓斬波電路模型：已知直流電源200V，要求將電壓提升到400V，且輸出電壓的脈動控制在5%以內(nèi)，負載的等值電阻為5歐。設V處于斷態(tài)的時間為toff.，則在此期間電感L釋放的能量為(U0E) I1 toff.。設V處于通態(tài)的時間為ton,.此階段電感L上積蓄的能量為EI1ton 。 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。啟動仿真。脈沖寬度為50%，IGBT和二極管的參數(shù)可以保持默認值。如圖34直流降壓斬波仿真電路。 a