【正文】 ........................................ 13 MATLAB 和電力電子技術(shù) ........................................................................... 14 本文完成的主要內(nèi)容 .............................................................................................. 15 2 MATLAB 軟件在電路中的應(yīng)用 .................................................................................. 16 基本電氣元件 ................................................................................................... 16 基本電氣元件簡介 .................................................................................. 16 如何調(diào)用基本電器元件功能模塊 ............................................................. 18 如何簡化電路的仿真模型 ................................................................................. 20 基本電路設(shè)計方法 ............................................................................................ 20 電源功能模塊 ......................................................................................... 20 典型電路設(shè)計方法 .................................................................................. 21 常用電路設(shè)計法 ............................................................................................... 22 模塊庫 ................................................................................. 22 ELECTRONICS 模塊庫 ............................................................... 23 MATLAB 中電路的數(shù)學(xué)描述法 ......................................................................... 23 3 電力電子電路的仿真 .................................................................................................. 26 實(shí)驗(yàn)的意義 ...................................................................................................... 26 交流 直流變流器 ............................................................................................. 26 單相橋式全控整流電路仿真 ................................................................... 27 三相橋式全控整流電路仿真 ................................................................... 39 結(jié)論 ............................................................................................................................. 55 致謝 ............................................................................................................................. 56 6 參考文獻(xiàn) ...................................................................................................................... 57 7 1緒論 MATLAB軟件 作為當(dāng)今世界最流行的第四代計算機(jī)語言， MATLAB 軟件語言系統(tǒng)，由于它在科學(xué)計算，網(wǎng)絡(luò)控制，系統(tǒng)建模與仿真，數(shù)據(jù)分析，自動控制，圖形圖像處理航天航空，生物醫(yī)學(xué)，物理學(xué)，通信系統(tǒng)， DSP 處理系統(tǒng)，財務(wù)，電子商務(wù)，等不同領(lǐng)域的廣泛應(yīng)用以及它自身所具備的獨(dú)特優(yōu)勢，目前MATLAB 已備受許多科研領(lǐng)域的青睞與關(guān)注。 MATLAB的英文是 MATRIX LABORATORY(矩陣實(shí)驗(yàn)室 )的縮寫，被譽(yù)為“巨人肩膀上的工具”。在這個環(huán)境下對所要求解的問題，用戶只需要簡單的列出數(shù)學(xué)表達(dá)式，其結(jié)果便以數(shù)值或者圖形方式顯示出來。從 MATLAB誕生開始，由于其高度的繼承性和應(yīng)用的方便性，在高校中得到了廣泛的應(yīng)用與推廣。它可以很方便地設(shè)計出漂亮的界面，例如它像 VB一樣可以設(shè)計出漂亮的用戶接口，同時因?yàn)樗€ 8 具有最豐富的函數(shù)庫，極易實(shí)現(xiàn)計算功能。 在美國的一些大學(xué)里， MATLAB軟件正成為對數(shù)值，線性代數(shù)以及其他一些高等應(yīng)用數(shù)學(xué)課程的輔助教學(xué)的有力工具；在工程技術(shù)界， MATLAB也被用來構(gòu)建與分析一些實(shí)際課程的數(shù)學(xué)模型，其典型的應(yīng)用 包括數(shù)值計算，算法預(yù)測與驗(yàn)證，以及一些特殊矩陣的計算應(yīng)用，如自動控制理論，統(tǒng)計，數(shù)字信號處理，圖像處理，系統(tǒng)辨識和神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)等。工具箱實(shí)際上是對 MATLAB軟件進(jìn)行擴(kuò)展應(yīng)用的一系列MATLAB函數(shù)，它可以用來求解許多科學(xué)門類數(shù)據(jù)處理與分析問題 MATLAB軟件的特點(diǎn)和基本操作窗口 在 MATLAB環(huán)境下用戶可以方便的進(jìn)行程序設(shè)計，數(shù)值計算。 MATLAB提供了一個人機(jī)交互的 數(shù)學(xué) 系統(tǒng)環(huán)境，該系統(tǒng)的基本數(shù)據(jù)是矩陣，在生成 矩陣對象時不要求做明確的維數(shù)說明。它具有以下特色： 強(qiáng)大的數(shù)值和符號計算功能，計算功能強(qiáng)大，符號數(shù)值的各種形式和規(guī)模的計算都能完成，強(qiáng)大的矩陣運(yùn)算能力以及稀疏矩陣的處理能力可以解決大型文體。 簡單易學(xué)的語言。 MATLAB程序可擴(kuò)展性強(qiáng)，用戶可編輯自己的工具箱。 MATLAB提供了兩個層次的圖形命令語句：一種是對圖形進(jìn)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。 獨(dú)具特色的應(yīng)用工具箱?；竟ぞ呦渲杏袛?shù)百個內(nèi)部 函數(shù)，是其最核心的部分。專業(yè)工具箱的專業(yè)性比較強(qiáng)，如控制系統(tǒng)電力系統(tǒng)，信號處理，神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)，最優(yōu)化，金融等工具箱，用戶可以直接利用這些工具箱進(jìn)行相關(guān)領(lǐng)域的科學(xué)研究。 命令窗口（ COMMAND WINDOWS）命令窗口是 MATLAB軟件最基本的窗口。該窗口時運(yùn)行各種 MATLAB命令的最主要窗口。 歷史命令窗口（ COMMAND HISTORY）。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。使用方法如下。歷史命令窗口也可以切換成獨(dú)立窗口和嵌入窗口。選中變量，單擊右鍵打開菜單項(xiàng)。 GRAPH命令可以選擇適當(dāng)?shù)膱D形命令使變量可視化。點(diǎn)擊 CURRENT DIRECTORY即可在前臺看到。 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。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。修改數(shù)組元素之，可以得到所需數(shù)組。 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。點(diǎn)擊 MATALB的下拉菜單項(xiàng)file→點(diǎn)擊 NEW→點(diǎn)擊 MFILE,可以創(chuàng)建一個 M文件；點(diǎn)擊 MATALB的下拉菜單項(xiàng) FILE,→點(diǎn)擊 OPEN，則可以打開一個 M文件。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(yīng)用交互界面。 幫助導(dǎo)航 /瀏覽器（ HELP NAVIGATOR/BROWSER）詳盡展示又超文本 寫 11 成 的有關(guān) MATALB的在線幫助。 (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)。在命令窗口中運(yùn)行help命令可以獲得不同范圍的幫助。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。 SAVE D:\FLIENAME： 該命令將當(dāng)前空間所有變量儲存到 d盤名為。 (6).一些注意事項(xiàng)： 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。若要檢查當(dāng)前工作共建的變量個數(shù)，可以鍵入 WHO。使用 CLEAR可以刪除工作空間的所用變量。使用 CLF可以清除圖形窗口中的圖形。 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(diǎn)計算相對精度； inf為 無限 大，如 1/0； nan為非數(shù)值，如 0/0。電力電子技術(shù)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(shù)不同電力電子技術(shù)主要用于電力變換。 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(chǔ)課，在培養(yǎng)該專業(yè)人才中占有重要地位。通過電力電子技術(shù)對電能的處理，使電能的使用達(dá)到 14 合理、高效和節(jié)約，實(shí)現(xiàn)了電能使用最佳化。 (2) 改造傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)和發(fā)展機(jī)電一體化等新興產(chǎn)業(yè)。 (3) 電力電子技術(shù)高頻化和變頻技術(shù)的發(fā)展，將使機(jī)電設(shè)備突破工頻傳統(tǒng)，向高頻化方向發(fā)展。 (4) 電力電子智能化的進(jìn)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(shù)與電力電子技術(shù)一體化，其發(fā)展有可能引起電子技術(shù)的重大改革。 MATLAB和電力電子技術(shù) 電力電子技術(shù)是一門實(shí)踐性較強(qiáng)的專業(yè)科學(xué)知識，基于 MATLAB 的虛擬實(shí)驗(yàn)的設(shè)計思想 ,開發(fā)出相應(yīng)的仿真平臺，既可用于模擬實(shí)驗(yàn)改善實(shí)驗(yàn)條件，又可以成為自學(xué)的輔助工具。 本文完成的主要內(nèi)容 本文闡述了 MATLAB 在電力電子技術(shù)上的應(yīng)用，給出了矢量控制的基本方程。 最后，在 MATLAB 的基礎(chǔ)上進(jìn)行電力電子變流電路的仿真，運(yùn)用現(xiàn)代仿真技術(shù)研究和比較各種電力電子變流電路。對各種電力電子變流電路進(jìn)行研究比較。 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。電阻在電氣 中的主要作用為分流，限流，分壓，偏置等。阻值用來表示電阻器對電流阻礙作用的大小，用 Ω表示。功率用來表示電阻所能承受的最大 電流，用 W 表示。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(guān)。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）。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，?dǎo)通電阻很?。欢诜聪螂妷鹤饔孟聦?dǎo)通電阻極大或者無窮大。編碼控制，調(diào)頻調(diào)制，靜噪等功能電路中。 （ 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。它有三個極，分別為 b（基極） c（集電極） e（發(fā)射極）。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。 （ 5） MOS 場效應(yīng)晶體管簡介 MOS 場效應(yīng)晶體管即金屬 氧化物 半導(dǎo)體型場效應(yīng)管，屬于絕緣柵型。它分 N 溝道和 P 溝道，通常是將襯底與源極 S 接在一起。增強(qiáng)型是只電壓等于 0時管子呈截止?fàn)顟B(tài)，加上正確的電壓后，多數(shù)載流子被吸引到柵極，從而增 18 強(qiáng)了該區(qū)域的載流子形成導(dǎo)電溝道；所謂耗盡型是指，電壓等于 0 時，形成溝道，加上正確電壓后，能使多數(shù)載流子流出溝道，因而耗盡了載流子，使管子轉(zhuǎn)向截留狀態(tài)。電感線圈能把電能轉(zhuǎn)變?yōu)榇艌瞿?，并在磁場中儲存能量。人們還利用電感的特性，制造了阻流圈，變壓器， 繼電器等。變壓器由鐵心和繞組組成，繞組有