高等电力电子技术 教学课件 作者 张兴 等 第六章.ppt

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1、123电力电子典型器件的Matlab仿真电力电子典型电路的Matlab仿真基本内容第六章电力电子技术Matlab仿真电力电子典型系统的仿真1.电力电子典型器件的Matlab仿真每一个具体的电力电子电路均是由元器件组成的，这些元器件既包括各种线性器件如电容、电感、电阻等，也包括各种非线性器件如二极管、晶体管、SCR、MOSFET、IGBT、MCT等。Matlab使用的电力电子器件模型是简化的宏模型，它只要求器件的外特性与实际器件特性基本相符，而没有考虑器件内部的细微结构。本节主要讨论功率电力二极管在Matlab中的仿真实现

2、过程。1.电力电子典型器件的Matlab仿真电力二极管的仿真1．电力二极管元件的基本特性电力二极管是一种具有单向导电性的半导体器件，即正向导通、反向阻断，它属于不可控器件。电力二极管的伏安特性主要是指其静特性电力二极管的伏安特性曲线2．电力二极管元件的Matlab仿真模型电力二极管的仿真原理模型如图其模型由一个电阻Ron、一个电感Lon、一个直流电压源Vf和一个开关串联组成。开关受电压Vak与电流Iak逻辑信号控制。电力二极管仿真模型在SimPowerSystems工具箱的PowerElectronic库中，名称为Dio

3、de电力二极管的仿真原理模型电力二极管仿真模型它有一个输入(a)和两个输出（k、m），分别对应电力二极管的阳极端子、阴极端子和测量信号端子1.电力电子典型器件的Matlab仿真3．电力二极管元件仿真模型的参数设置打开电力二极管模型的参数设置对话框ResistanceRon（Ohms）：电力二极管元件内电阻，单位为Ω。当电感参数设置为0时，内电阻不能为0；InductanceLon（H）：电力二极管元件内电感，单位为H。当电阻参数设置为0时，内电感Lon不能为0；ForwardvoltageVf（V）：电力二极管元件正向压

4、降，单位为V；InitialcurrentIc（A）：初始电流，单位为A。初始值的设置是一个复杂的工作，通常将Ic设为0；SnubberresistanceRs（Ohms）：缓冲电阻，单位为Ω。为了在模型中消除缓冲，可将Rs参数设置为inf；SnubbercapacitanceCs（F）：缓冲电容，单位为F。为了在模型中消除缓冲，可将Cs参数设置为0；为了得到纯电阻Rs，可将电容Cs参数设置为inf。1.电力电子典型器件的Matlab仿真另外，在仿真含有电力二极管的电路时，必须使用刚性积分算法。通常可使用ode23tb或

5、者ode15s算法，以获得较快的仿真速度。4．电力二极管元件的仿真实例下面以单相半波整流器为例，说明电力二极管元件应用系统的建模与仿真方法。1）电力二极管单相半波整流器的建模步骤如下：①建立一个新的模型窗口，命名为Diode（文件名在符合语法的情况下可任意命名）；②打开PowerElectronics模块组，复制一个电力二极管模块（Diode）到Diode模型中，并打开二极管参数对话框，进行参数设置；③打开ElectricalSources模块组，复制一个交流电压源模块（ACVoltageSource）到Diode模型中

6、，并打开参数设置对话框，进行参数设置：交流电压源模块峰值设为220V，频率设为50Hz；④打开Elements模块组，复制一个串联RLC分支模块（SeriesRLCBranch）和接地模块（Ground）到Diode模型中，打开RLC分支模块参数设置对话框，进行参数设置。其中，R=1Ω；L=10mH，C=inf；1.电力电子典型器件的Matlab仿真⑤打开measurements模块组，分别复制一个电流测量模块（CurrentMeasurement）和电压测量模块（VoltageMeasurement）到Diode模型中

7、，用于测量二极管的电流和负载的电压；⑥打开Sinks模块组，复制一个示波器模块（Scope）到Diode模型中，按要求设置参数；⑦打开CommonlyUsedBlocks模块组，复制一个信号分解模块（Demux）到Diode模型中；⑧正确连接后得到电力二极管单相半波整流器仿真模型如图所示。电力二极管单相半波整流器仿真模型1.电力电子典型器件的Matlab仿真2）电力二极管单相半波整流器的仿真1.电力电子典型器件的Matlab仿真打开仿真窗口，选择ode23tb或者ode15s算法，相对误差设置为1e-3，开始仿真时间设置

8、为0，停止仿真时间设置为0.06s。仿真结果如图所示：图中Iak和Vak分别为电力二极管的电流和电压，Iload和Vload分别为负载的电流和电压。2.电力电子典型电路的Matlab仿真所谓电力电子电路，就是以满足用电要求为目标，以电力半导体器件为核心，通过合理的电路拓扑和控制方式，采用相关技术对电能实现变换和控制的