matlab在电力电子技术教学中的应用

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1、MATLAB在电力电子技术教学中的应用本文介绍了MATLAB在电力电子技术教学中的应用，并给出了三相电压型SP逆变电路仿真实例。引入MATLAB仿真技术作为课堂教学的辅助手段，对电力电子电路进行交互式动态波形分析、谐波分析及电量计算，结果直观、形象，有助于学生理解抽象的理论知识，提高学生学习的兴趣和主动性，改善教学效果，提高教学质量。电力电子技术课程主要研究各种电力半导体器件及其组成的各种变流装置的工作原理及应用，主要涉及整流、逆变、直流斩波、交-交变换等电能变换及P控制和软开关技术等内容。在该课

2、程的教学中，需要对相关电路进行波形分析及电量计算，不仅需要画出大量的电压、电流信号波形图，而且需要作相关电量的数学公式推导及谐波分析。在传统教学中主要采用PPT动画及课堂板书等教学方式，存在着波形绘制工作量大、所画波形不规范、电路的工作过程及波形的动态变化表现不足、交互性差、理论分析及公式推导繁琐抽象等问题，使得授课课时紧张，课堂教学信息量不够大，授课方式单调枯燥，学生容易产生疲倦感，难于达到理想的教学效果。在课堂教学中引入MATLAB计算机仿真技术作为传统课堂教学手段的补充，有助于克服传统课堂教

3、学的缺点，提高学生的学习兴趣，提高教学质量。本文以三相电压型SP逆变电路为例，介绍了MATLAB/SIMULINK在电力电子技术教学中的应用，建立了相应的仿真电路模型并给出了相关的仿真波形。一、MATLAB/SIMULINK介绍MATLAB是由美国mathPos)中的电源模块库(ElectricalSources)、电器元件模块库(Elements)、电力电子元件模块库(Poents)、其他电器模块库(Extralibrary)等子模块库，以及Simulink模型库中的仪器仪表库(Sinks)、连

4、接模块库(Connectors)等子模块库。建立电路仿真模型时，不用书写任何代码，只要使用鼠标调出相应的元器件功能模型并将它们连接起来，设置好各元器件的模型参数，即可对电路进行动态仿真。二、基于MATLAB的三相电压型SP逆变电路仿真三相电压型SP逆变电路结构广泛用于通用变频器中，其作用是通过控制开关功率器件的通断将直流电逆变为SP交流电。该部分教学内容是电力电子技术课程的重要知识点。在教学中不仅要分析电路的工作原理，而且还涉及电压和电流的波形分析和数值计算。尤其在作输出电压的谐波分析时，需要推导

5、繁杂的公式，教学内容复杂、抽象、枯燥且不易理解。利用MATLAB/SIMULINK建立三相电压型SP逆变电路仿真模型，可借助MATLAB强大的波形分析及数值计算功能对SP逆变电路进行动态分析，作为传统课堂教学的辅助手段，提高教学效率和教学质量。(一)建立仿真模型打开MATLAB/SIMULINK仿真平台，从电力系统SimPos模型库中选取直流电源模块、多功能桥(UniversalBridge)模块、P脉冲发生器(PGenerator)模块及三相RLC串联负载模块，将以上电路元器件模块按三相电压型S

6、P逆变的原理连接起来组成仿真电路。从测量仪器(Measurements)模块库中调用多路测量仪(Multimeter),配合仪器仪表(Sinks)库中的Scope示波器，可同时观察多个节点及支路的电压电流波形。从其他电气模块库(ExtraLibrary)中调用傅里叶分析(Fourier)模块以便对输出电压信号ua进行谐波分析，调用有效值测量(RMS)模块对输出电压ua进行有效值计算，并用数字显示器Display将分析计算结果显示出来。最终建立的三相电压型SP逆变电路仿真模型示于图1中。(二)设置模

7、块参数双击仿真电路中的相应模块，对逆变电路元器件进行参数设置。1.直流电压源Us:电压为100V，测量项Measurements选择Voltage，以便电压数据可通过多路测量仪Multimeter观察。2.逆变桥(UniversalBridge)模块：桥臂数选3，吸收电阻Rs=1e5(Ohms)，吸收电容Cs=inf(F)，功率器件选择：IGBT/Diodes，导通电阻Ron=1e-3(Ohms)。3.三相RLC串联负载模块：电阻R=1(Ohms)，电感L=0.001(H)，测量项Measurem

8、ents选择Branchvoltagesandcurrents，以便数据可通过多路测量仪Multimeter观察。4.P脉冲发生器(PGenerator)模块：采用内部产生正弦调制波方式，发生器模式选择6pulses，载波频率为3000Hz，调制度为0.7，输出电压频率为50Hz，输出电压相角为0o。5.傅里叶分析(Fourier)模块：基波频率设置为50Hz，利用Fourier模块分析基波的幅值magnitude-1及基波的相位angle-1。利用Fourier1模块分析3次谐波