电气工程课程设计汇本MATLAB仿真.doc

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1、目录1课程设计说明11.1课程设计容11.2课程设计要求12Matlab介绍22.1Matlab主要功能22.2Matlab/Simulink的使用22.3Matlab/Simulink的启动方法23系统构建与仿真33.1晶闸管元件应用系统的建模与仿真实例33.2可关断晶闸管元件组成的Buck变换器仿真53.3晶闸管单相交流调压电路的建模和仿真73.4晶闸管三相桥式整流器的建模和仿真83.5绝缘栅双极型晶体管构成的Boost直流变换器仿真104课程设计总结125参考资料131课程设计说明1.1课程设计容（1）晶闸管的仿真模型及以单相半波整流器为例，说明晶闸管元件应用系统的建模和

2、与仿真方法；（2）可关断晶闸管的仿真模型及以可关断晶闸管元件组成的Buck变换器为例的仿真过程；(3)相位控制的晶闸管单相机癌瘤调压器带电阻负载时系统的建模与仿真；（4）晶闸管三相桥式整流带电阻负载时系统的建模与仿真；（5）绝缘栅双极型晶体管元件的仿真模型及一个有IGBT元件组成的Boost变换器的建模与仿真；1.2课程设计要求（1）了解和掌握MATLAB软件的仿真功能；（2）完成相应系统模型的建模、参数设置及仿真调试；（3）写出设计报告；2Matlab介绍matlab7.0是美国MathWorks公司出品的商业数学软件，用于算法开发、数据可视化、数据分析以及数值计算的高级技术

3、计算语言和交互式环境，主要包括MATLAB和Simulink两大部分。MATLAB7.02009版本，高级技术计算语言和交互式环境可以较使用传统的编程语言（如C、C++和Fortran）更快地解决技术计算问题.2.1Matlab主要功能（1）交互式工具可以按迭代的方式探查、设计及求解问题；　（2）此高级语言可用于技术计算；　（3）此开发环境可对代码、文件和数据进行管理；　（4）各种工具可用于构建自定义图形用户界面；　（5）各种函数可将基于MATLAB的算法与外部应用程序和语言（如C、C++、Fortran、Java、COM以及MicrosoftExcel）集成；　（6）数学函数

4、可用于线性代数、统计、傅立叶分析、筛选、优化以及数值积分等；　（7）二维和三维图形函数可用于可视化数据；2.2Matlab/Simulink的使用Simulink是Matlab软件的扩展，它是实现动态系统建模和仿真的一个软件包，它与Matlab语言的主要区别在于、它与用户交互接口是基于Windows的模型化图形输入的，从而使得用户可以把更多的经历系统模型的构建而非语言的编程上。所谓模型化图形输入是指Simulink提供了一些功能分类的基本系统模块，用户只需要知道这些模块的输入、输出及模块的的功能，而不必考察模块部是怎样实现的，通过对这些基本模块的调用，再将它们连接起来就可以构成

5、所需要的系统模型（以.mdl文件进行存取），进而进行仿真与分析。2.3Matlab/Simulink的启动方法（1）启动Matlab后，单击Matlab主窗口模块按钮来打开SimulinkLibraryBrowser窗口；（2）在Matlab的命令窗口输入“Simulink”，结果是将在桌面上出现一个称为SimulinkLibraryBrowser的窗口，3系统构建与仿真3.1晶闸管元件应用系统的建模与仿真实例晶闸管是一种可以通过门极信号触发导通的半导体器件。晶闸管仿真模型由一个电阻R、一个电感L、一个直流电压源V，和一个开关串联组成。开关受逻辑信号控制，该逻辑信号由电压、电流

6、和门极触发信号（g）决定。晶闸管元件的符号和仿真模型如图3-1所示。图3-1晶闸管元件的符号和仿真模型晶闸管模块还包括一个RC串联缓冲电路，它通常与晶闸管并联。缓冲电路的R和C值可以设置，当指定C=inf时，缓冲电路为纯电阻；当指定R=0时，缓冲电路为纯电容；当指定R=inf或C=0时，缓冲电路去除。如图3-2所示(a)带缓冲电路的图标(b)不带缓冲电路的图标图3-2晶闸管模块的图标晶闸管单相半波可控整流电路图及原理如下：图3-3单相半波可控整流电路（阻-感性负载）图如上图所示，当晶闸管VT处于断态时，电路中电流Id=0，负载上的电压为0，U2全部加在VT两端，在触发角α处，触

7、发VT使其导通，U2加于负载两端，由于电感L的存在使电流id不能突变，id从0开始增加同时L的感应电动势试图阻止id增加，这时交流电源一方面供给电阻R消耗的能量，一方面供给电感L吸收的电磁能量，到U2由正变负的过零点处处id已经处于减小的过程中，但尚未降到零，因此VT仍处于导通状态，当id减小至零，VT关断并承受反向压降，电感L延迟了VT的关断时刻使Ud波形出现负的部分。下面以一个单相半波整流器为例，来说明晶闸管元件应用系统的建模与仿真方法。建模及仿真步骤如下：（1）打开Matlab软件：（