基于matlab的电力电子虚拟实验开发

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1、新疆大学毕业论文(设计)目录1引言32电力电子仿真软件62.1OrCAD/Pspice软件62.2EMTP/EMTDC/PSCAD软件72.3PLECS仿真软件82.4MATLAB/Simulink/PSB仿真软件92.4.1MATLAB/Simulink模块库102.4.2MATLAB/SimPowerSystems模块库113电力电子建模仿真技术123.1电力电子器件仿真123.1.1工艺模型123.1.2物理模型133.1.3电学模型143.2电力电子电路仿真153.2.1电力电子电路的非线性153.2.2电力电子装置的混合性163.2.3装置模型的病态163.2.4器件

2、模型的适用性173.2.5建模183.3电力电子系统仿真194电力电子器件仿真204.1不可控型器件仿真204.1.1电力二极管的基本特性204.1.2电力二极管的仿真模型204.1.3电力二极管的仿真实例224.2半控型器件仿真254.2.1晶闸管的工作原理254.2.2晶闸管的伏安特性264.2.3晶闸管的仿真模型264.2.4晶闸管仿真实例304.3全控型器件仿真334.3.1可关断晶闸管334.3.2绝缘栅双极型晶体管405AC-DC变流电路仿真485.1单相桥式全控整流电路仿真485.2三相桥式全控整流电路仿真516DC-DC变流电路仿真566.1直流降压斩波电路仿真

3、566.2直流升压斩波电路仿真59-95-新疆大学毕业论文(设计)6.3Buck-Boost降压-升压斩波电路仿真617AC-AC变流电路仿真647.1单相交流调压电路仿真647.1.1相位控制657.1.2通断控制677.1.3PWM斩波控制707.2相控式三相交流调压电路仿真757.3单相交-直-交变频电路仿真788DC-AC变流电路仿真828.1电压型单相SPWM半桥逆变器仿真828.2电压型三相SPWM逆变器电路仿真849电力电子系统仿真879.1通用变频器电路仿真879.2基于超导的直流输电系统仿真899.2.1超导模型设计909.2.2基于超导的直流输电系统仿真90

4、9.2.3仿真结果分析93结论95致谢参考文献-95-新疆大学毕业论文(设计)1引言在科学研究和生产实践活动中，为了研究、分析、设计和实现一个系统，常常需要进行试验。试验的方法基本上可以分为两大类：一种是直接在真实系统上进行；另一种是先构造模型，通过对模型的试验来代替或部分代替对真实系统的试验。传统上大多采用第一种方法，随着科学技术的发展，尽管第一种方法在某些情况下仍然是必不可少的，但第二种方法日益成为人们更为常用的方法，主要原因在于：（1）系统还处于设计阶段，真实的系统尚未建立，人们需要更准确地了解未来系统的性能，这只能通过对模型的试验来了解；（2）在真实系统上进行试验可能会

5、引起系统破坏或发生故障，例如，对一个处于运行状态的化工系统或电力系统进行没有把握的试验将会冒巨大的风险；（3）需要进行多次试验时，难以保证每次试验的条件相同，因而无法准确判断试验结果的优劣；（4）试验时间太长或费用昂贵。（5）实际系统受各种客观条件限制，难以按预期的要求改变参数，得不到所需的实验条件。因此在模型上进行试验日益为人们所青睐，建模技术也就随之发展起来。模型一般分为物理模型和数学模型。物理模型与实际系统有相似的物理性质。是按一定比例缩小（或放大）了的实物外形，如沙盘模型、风洞试验中的飞行器外形和船体外形，或是生产过程中试制的样机模型，如导弹上的陀螺等。数学模型是用抽象

6、的数学方程描述系统内部物理变量之间的关系，通过对系统的数学模型的研究可以揭示系统的内在运动和系统的动态性能。数学模型可以分为机理模型（演绎方法推理）、统计模型（归纳法估计）、混合模型，也可以分为静态模型和动态模型两类。仿真，就是在模型上进行试验。根据模型的不同，仿真可以分为三种：物理仿真、数学仿真和半实物仿真（物理-数学混合仿真）。物理仿真是按照真实系统的物理性质构造系统的物理模型，并在物理模型上进行试验。物理仿真的优点是直观、形象。物理仿真的缺点是模型改变困难，实验限制多，投资较大。在计算机问世以前，基本上是物理仿真。数学仿真是对实际系统进行抽象，并将其特性用数学关系加以描述

7、而得到系统的数学模型，对数学模型进行试验。计算机技术的发展为数学仿真创造了环境，使得数学仿真变得方便、灵活、经济。数学仿真的缺点是受限于系统建模技术，即系统的数学模型不易建立。半实物仿真是将数学模型与物理模型甚至实物联合起来进行试验，对系统中比较简单的部分或对其规律比较清楚的部分建立数学模型，并在计算机上加以实现；而对比较复杂的部分或对其规律尚不十分清楚的系统，其数学模型的建立比较困难，则采用物理模型或实物，仿真时将两者连接起来完成整个系统的实验。计算机仿真技术具有安全性、经济性、可重复性等