基于simulink的電力電子系統(tǒng)仿真(付俊章朝劍)-展示頁
2025-07-01 01:30本頁面
【正文】 場(chǎng)嚴(yán)峻的競(jìng)爭(zhēng)形勢(shì)，我國(guó)政府也下了很大的決心和采取了很多措施大力發(fā)展電力電子技術(shù)，電力電子技術(shù)已被列入國(guó)家“九五”科技發(fā)展規(guī)劃和國(guó)家關(guān)鍵新技術(shù)發(fā)展計(jì)劃。它是當(dāng)今世界發(fā)展最快、潛力巨大的產(chǎn)業(yè)之一，電力電子技術(shù)產(chǎn)業(yè)發(fā)展的成功與否，對(duì)一個(gè)國(guó)家的國(guó)民經(jīng)濟(jì)整體水平有著重要的影響，所以，世界各國(guó)對(duì)電力電子技術(shù)都很重視，加快了電力電子產(chǎn)業(yè)化的進(jìn)程。電力電子技術(shù)是能源技術(shù)、電子技術(shù)和控制技術(shù)三大領(lǐng)域的交叉，其主要功能是利用大功率半導(dǎo)體器件及其相應(yīng)的控制與保護(hù)電路實(shí)現(xiàn)對(duì)電能某些參量和特性 （ 電壓、電流、頻率、相位、相數(shù)、波形等）的控制與交換，以實(shí)現(xiàn)電力的某些使用目的，并提高使用的質(zhì)量與效率。90年代， 將綜合這些器件的優(yōu)點(diǎn)而研制成MOS柵控晶閘管(MCT)和場(chǎng)控GTO (MOS GTO)將成為國(guó)際上第三代電力電子器件。70年代來，陸續(xù)發(fā)明的功率晶體管(GTR)門投可關(guān)斷品閘管(GTO)、功率MOS場(chǎng)效空管、絕緣柵極晶體管(IGBT)、靜電感應(yīng)晶體管(SITH)等等全控型器件，在線路中， 既能控制其導(dǎo)通又能控制其關(guān)斷， 則被稱為第二代電力半導(dǎo)體器件。然而，晶鬧管畢竟是一種半控型器件，只能導(dǎo)通，不能關(guān)斷，被稱為第一代半導(dǎo)體器件。八十年代末期和九十年代初期發(fā)展起來的、以功率MOSFET和IGBT為代表的、集高頻、高壓和大電流于一身的功率半導(dǎo)體復(fù)合器件,表明傳統(tǒng)電力電子技術(shù)已經(jīng)進(jìn)入現(xiàn)代電力電子時(shí)代。在不遠(yuǎn)的將來,電力電子技術(shù)將使電源技術(shù)更加成熟、經(jīng)濟(jì)、實(shí)用,實(shí)現(xiàn)高效率和高品質(zhì)用電相結(jié)合。電力電子作為節(jié)能、節(jié)才、自動(dòng)化、智能化、機(jī)電一體化的基礎(chǔ),正朝著應(yīng)用技術(shù)高頻化、硬件結(jié)構(gòu)模塊化、產(chǎn)品性能綠色化的方向發(fā)展。電力電子電路最基本的拓?fù)湫问剑陙硪恍┬碌碾娐吠負(fù)湫问饺缰C振型逆變電路、矩陣式變頻電路等不斷涌現(xiàn)。但是總體說來我國(guó)當(dāng)前電力電子與電力傳動(dòng)技術(shù)的水平落后于國(guó)際先進(jìn)水平，遠(yuǎn)遠(yuǎn)跟不上我國(guó)國(guó)民經(jīng)濟(jì)發(fā)展的需要，特別是還面臨著國(guó)外產(chǎn)品嚴(yán)重沖擊，因此，我們必需清醒地認(rèn)識(shí)到這一挑戰(zhàn)并且要勇敢地面對(duì)?！娟P(guān)鍵詞】電力電子，MATLAB，仿真，模型, 調(diào)速目 錄第一章 緒論 1 選題的背景與意義 1 國(guó)內(nèi)外電力電子技術(shù)的現(xiàn)狀 1 國(guó)外電力電子技術(shù)發(fā)展的狀況 1 國(guó)內(nèi)電力電子技術(shù)發(fā)展的狀況 2 計(jì)算機(jī)仿真技術(shù)的發(fā)展及應(yīng)用 3 本論文的主要研究?jī)?nèi)容及目標(biāo) 4第二章 電力電子器件 5 電力電子器件的概述 5 電力電子器件的一般概念及作用 5 電力電子器件的分類 5 常用電力電子器件的SIMULINK模型 6 6 6 7第三章 基于SIMULINK的常用電力電子電路建模 9 三相橋式整流電路 9 斬波電路 11 降壓斬波電路 11 升壓斬波電路 12 逆變電路 14 SPWM逆變電路 14第四章 基于SIMULINK的電力電子應(yīng)用系統(tǒng)建模 16 基于SPWM的交流電機(jī)調(diào)速控制系統(tǒng) 16 ACDCAC PWM 變換器 18第五章 基于MATLAB/SIMULINK的仿真研究 22 SIMULINK仿真條件設(shè)置 22 常用電力電子電路仿真結(jié)果及分析 23 23 斬波電路的仿真結(jié)果及分析 27 降壓斬波電路的仿真結(jié)果及分析 27 升壓斬波電路的仿真結(jié)果及分析 29 逆變電路的仿真結(jié)果及分析 30 電力電子應(yīng)用系統(tǒng)仿真結(jié)果及分析 33 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 33 ACDCAC PWM 變換器電路的仿真結(jié)果及分析 36第六章 總結(jié) 38參考文獻(xiàn) 39致謝 40第一章 緒論 選題的背景與意義近幾年來，隨著現(xiàn)代社會(huì)的不斷進(jìn)步，世界的經(jīng)濟(jì)將發(fā)生巨大變革，知識(shí)經(jīng)濟(jì)開始替代工業(yè)經(jīng)濟(jì)，這對(duì)世界經(jīng)濟(jì)的發(fā)展將有很大推動(dòng)力。首先介紹各個(gè)元器件的使用和它在電路中作用，并了解整個(gè)電路的工作原理，在此基礎(chǔ)上，通過MATLAB/SIMULINK軟件來建立各電路的仿真模型，并且對(duì)各個(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。 題目基于SIMULINK的電力電子系統(tǒng)仿真研究學(xué)院理學(xué)院專業(yè)信息與計(jì)算科學(xué)班級(jí)1021020110210202學(xué)號(hào)10210201321021020228學(xué)生姓名付?。?021020132）章朝劍（1021020228）指導(dǎo)教師劉唐偉完成日期2012年12月29日基于SIMULINK的電力電子系統(tǒng)仿真研究【摘要】針對(duì)電力電子電路，使用MATLAB/SIMULINK進(jìn)行了仿真。包括三相交流橋式整流電路、斬波電路、逆變電路、基于SPWM的交流電機(jī)調(diào)速控制系統(tǒng)和ACDCAC PWM 變換器。仿真結(jié)果和理論分析結(jié)果相一致，驗(yàn)證了仿真建模的有效性和正確性。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，誰擁有電力電子這種先進(jìn)的高薪科技產(chǎn)品，誰就掌握競(jìng)爭(zhēng)的優(yōu)勢(shì)。因此電力電子交流電路模擬仿真的研究已成為我國(guó)的研究熱點(diǎn)之一。人們也期待著通過對(duì)電力電子電路拓?fù)涞牟粩嘌芯?，發(fā)現(xiàn)一些更新的拓?fù)湫问?，使電力電子裝置性能更為優(yōu)良。電力電子技術(shù)的應(yīng)用范圍已無處不在在如交通系統(tǒng)和電力系統(tǒng)，此外，電力電子技術(shù)用于宇宙開發(fā)也正在引起人們的廣泛關(guān)注。 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)體問世以來，經(jīng)過幾十年來的發(fā)展，電力電子技術(shù)從以低頻技術(shù)處理問題為主的傳統(tǒng)電力電子學(xué),向以高頻技術(shù)處理問題為主的現(xiàn)代電力電子學(xué)方向轉(zhuǎn)變。電力電子技術(shù)發(fā)展的變換主要體現(xiàn)在器件上[2]，幾十年來，以晶閘管為基礎(chǔ)的 可控硅整流裝置使直流傳動(dòng)占據(jù)了傳動(dòng)領(lǐng)域的統(tǒng)治地位。半控型器件在交流傳動(dòng)及變頻調(diào)速中無法大顯身手。 它們?cè)诮Y(jié)構(gòu)上是把若干個(gè)(直至數(shù)十萬個(gè))具有相同功能的元胞進(jìn)行并聯(lián)集成，在制造上采用把晶閘管向高電壓、大電流方向發(fā)展所積累起來的各種經(jīng)驗(yàn)同微電子的微細(xì)加工方面的成就相結(jié)合的成果。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。80年代以來，電力電子技術(shù)作為高新技術(shù)、基礎(chǔ)技術(shù)和節(jié)能技術(shù)，其應(yīng)用領(lǐng)域已經(jīng)全面深入地滲透到經(jīng)濟(jì)、國(guó)防、科技和社會(huì)生活的各個(gè)方面。 國(guó)內(nèi)電力電子技術(shù)發(fā)展的狀況不容置疑，我國(guó)國(guó)民經(jīng)濟(jì)的發(fā)展對(duì)電力電子應(yīng)用技術(shù)具有十分巨大的需求。到90年代，我國(guó)在某些現(xiàn)代電力電子技術(shù)，如軟開關(guān)、功率因數(shù)校正、IGBT的應(yīng)用、并聯(lián)均流、智能控制、諧波治理、計(jì)算機(jī)仿真等的開發(fā)和應(yīng)用方面取得了一些成就，有些研究成果已在產(chǎn)業(yè)部門中得到推廣和應(yīng)用。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）。場(chǎng)控器件（功率MOS、IGBT等和智能功率模塊IPM）全靠進(jìn)口。這樣一來，急需電力電子設(shè)備的一些大型企業(yè)就干脆直接從國(guó)外進(jìn)口，而一般企業(yè)則因財(cái)力和企業(yè)技術(shù)水平所限，只得采用落后的技術(shù)和設(shè)備，這就嚴(yán)重地影響了我國(guó)電力電子技術(shù)的迅速發(fā)展和推廣。要加快我國(guó)電力電子技術(shù)產(chǎn)業(yè)化的步伐，增強(qiáng)其在國(guó)內(nèi)外市場(chǎng)的競(jìng)爭(zhēng)能力，是我們當(dāng)代大學(xué)生應(yīng)有的義務(wù)和責(zé)任[3]。它具有高效、安全
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