第三章-电力电子与MATLAB应用技术课件.ppt

MATLAB应用技术天津理工大学自动化学院天津理工大学自动化学院 电气工程及其自动化专业电气工程及其自动化专业MATLABMATLAB应用技术应用技术第三章第三章 MATLAB与电力电子应用技术与电力电子应用技术 3.1 电力电子器件与MATLAB3.2 晶闸管三相桥式整流器及其仿真3.3基于PWM技术逆变器及其仿真3.4 交流调压器及应用仿真MATLABMATLAB应用技术应用技术第三章第三章 MATLAB与电力电子应用技术与电力电子应用技术 3.1 电力电子器件与MATLAB3.1 电力电子器件与MATLAB3.1.1电力二极管电力二极管是一种具有单向导电性的半导体器件，即正向导电、反向阻断 1电力二极管基本特性MATLABMATLAB应用技术应用技术第三章第三章 MATLAB与电力电子应用技术与电力电子应用技术3.1 电力电子器件与MATLAB2电力二极管在MATLAB中实现电力二极管仿真模型: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 模块有两个输出（k、m端子）和一个输入（a端子），分别电力二极管的阴极和测量信号输出端子以及二极管的阳极端子 MATLABMATLAB应用技术应用技术第三章第三章 MATLAB与电力电子应用技术与电力电子应用技术3.1 电力电子器件与MATLAB参数设置界面Resistance Ron：电力二极管元件内电阻Inductance Lon ：电力二极管元件内电感Forward voltage Vf：电力二极管元件正向管压降VfInitial current Ic：初始电流Snubber resistance Rs：缓冲电阻Snubber capacitance Cs：缓冲电容MATLABMATLAB应用技术应用技术第三章第三章 MATLAB与电力电子应用技术与电力电子应用技术3.1 电力电子器件与MATLAB3. 电力二极管元件的仿真举例单相半波整流器 MATLABMATLAB应用技术应用技术第三章第三章 MATLAB与电力电子应用技术与电力电子应用技术3.1 电力电子器件与MATLAB3.1.2晶闸管1.晶闸管工作原理阳极、阴极、门极分别表示为A、K、g2晶闸管伏安特性MATLABMATLAB应用技术应用技术第三章第三章 MATLAB与电力电子应用技术与电力电子应用技术3.1 电力电子器件与MATLAB3晶闸管在MATLAB中的实现由一个电阻Ron、一个电感Lon、一个直流电压源Vf和一个开关串联组成。

开关受逻辑信号控制，该逻辑信号由电压Vak、电流Iak和门极触发信号g决定晶闸管仿真模型原理 晶闸管模块的图标 MATLABMATLAB应用技术应用技术第三章第三章 MATLAB与电力电子应用技术与电力电子应用技术3.1 电力电子器件与MATLAB晶闸管元件参数设置 Resistance Ron：晶闸管元件内电阻RonInductance Lon ：晶闸管元件内电感LonForward voltage Vf（V）： 晶闸管元件的正向管压降VfInitial current Ic（A）：初始电流IcSnubber resistance Rs（ohms）：缓冲电阻RsSnubber capacitance Cs（F）：缓冲电容CsMATLABMATLAB应用技术应用技术第三章第三章 MATLAB与电力电子应用技术与电力电子应用技术3.1 电力电子器件与MATLAB4.晶闸管仿真举例单相半波整流器模型 MATLABMATLAB应用技术应用技术第三章第三章 MATLAB与电力电子应用技术与电力电子应用技术3.1 电力电子器件与MATLABPulse的参数设置对话框 晶闸管模块设置： Ron=0.001；Lon=0H；Vf=0.8V； Rs=20；Cs=4e6F；串联RLC元件模块和接地模块到Thyristor模型 R=1；L=0.01H仿真参数：选择ode23tb算法，将相对误差设置为1e-3开始仿真时间设置为0，停止仿真时间设置为0.1 MATLABMATLAB应用技术应用技术第三章第三章 MATLAB与电力电子应用技术与电力电子应用技术3.1 电力电子器件与MATLAB各模块的名称及参数设置表子模块库模块模块名称参数名参数值备注SimulinkSourcesPulse Generator略略见P75图3-14脉冲发生器Signal RoutingDemuxNumber of outputs2信号分离器SinksScopeNumber of axes(坐标个数）5示波器SimPowerSystemsElectrical SourcesAC Voltage SourcePink amplitude (v)Frequency (Hz)220(交流电源电压峰值)50（电压频率）交流电压源MeasurementsCurrent Measurement电流测量模块Voltage Measurement电压测量模块MATLABMATLAB应用技术应用技术第三章第三章 MATLAB与电力电子应用技术与电力电子应用技术3.1 电力电子器件与MATLAB各模块的名称及参数设置表子模块库模块模块名称参数名参数值备注SimPowerSystemsElementsGround接地Series RLC BranchResistance (ohms)Inductance (H)Capacitance (F)R=1L=0.01Hinf串联RLC分支Power ElectronicsThyristor晶闸管参数设置略见教材P74图3-12Ron=0.001Lon=0HVf=0.8VIc=0Rs=20Cs=4e-6F晶闸管内电阻内电感正向管压降初始电流缓冲电阻缓冲电容设置仿真参数菜单Simulation parametersSimulation time (stop time)Solver optionsRelative tolerance0.1ode23tb1e-3停止仿真时间算法（刚性积分）相对误差MATLABMATLAB应用技术应用技术第三章第三章 MATLAB与电力电子应用技术与电力电子应用技术3.1 电力电子器件与MATLAB=0单相半波整流桥仿真结果 MATLABMATLAB应用技术应用技术第三章第三章 MATLAB与电力电子应用技术与电力电子应用技术3.1 电力电子器件与MATLAB反并联续流二极管 练习题MATLABMATLAB应用技术应用技术第三章第三章 MATLAB与电力电子应用技术与电力电子应用技术3.1 电力电子器件与MATLAB3.1.3 可关断晶闸管1 .可关断晶闸管工作原理2. GTO的静态伏安特性MATLABMATLAB应用技术应用技术第三章第三章 MATLAB与电力电子应用技术与电力电子应用技术3.1 电力电子器件与MATLAB3. GTO在MATLAB中的实现GTO模型由电阻Ron电感Lon、直流电压源Vf和开关串联组成，该开关受一个逻辑信号控制，该逻辑信号又由GTO的电压Vak、电流Iak和门极触发信号（g）决定 MATLABMATLAB应用技术应用技术第三章第三章 MATLAB与电力电子应用技术与电力电子应用技术3.1 电力电子器件与MATLAB参数设置 Resistance Ron（ohms）：元件内电阻RonInductance Lon（H）：元件内电感LonForward voltage Vf（v）:元件的正向管压降VfCurrent 10% fall time（s）： 电流下降到10%的时间Current tail time(s):电流拖尾时间TtInitial current Ic(A):初始电流IcSnubber resistance Rs(ohms):缓冲电阻RsSnubber capacitance Cs(F):缓冲电容Cs， MATLABMATLAB应用技术应用技术第三章第三章 MATLAB与电力电子应用技术与电力电子应用技术3.1 电力电子器件与MATLAB5.可关断晶闸管元件的建模和仿真应用实例单相半波整流器 仿真模型参数设置：交流电压源幅值5V，频率为50HZ，LRC分支参数R=1，L=0.01H，Cinf仿真算法选择ode23tb算法，将相对误差设置为1e-3仿真开始时间为0，停止时间设置为0.1。

MATLABMATLAB应用技术应用技术第三章第三章 MATLAB与电力电子应用技术与电力电子应用技术3.1 电力电子器件与MATLAB =30GTO单相半波整流器仿真结果 MATLABMATLAB应用技术应用技术第三章第三章 MATLAB与电力电子应用技术与电力电子应用技术3.1 电力电子器件与MATLAB3.1.4 绝缘栅双极型晶体管1绝缘栅双极型晶体管工作原理2.IGBT的伏安特性MATLABMATLAB应用技术应用技术第三章第三章 MATLAB与电力电子应用技术与电力电子应用技术3.1 电力电子器件与MATLAB3IGBT在MATLAB中的实现由电阻Ron、电感Lon和直流电压源Vf与逻辑信号（g0或g=0）控制的开关串联电路组成 输入C和输出E对应于绝缘栅双极型晶体管的集电极C和发射极E输入g为加在门极上的逻辑控制信g输出m用于测量输出向量Iak,Vak MATLABMATLAB应用技术应用技术第三章第三章 MATLAB与电力电子应用技术与电力电子应用技术3.1 电力电子器件与MATLABIGBT的参数设置 绝缘栅双极型晶体管: 内电阻Ron 电感Lon 正向管压降Vf 电流下降到10%的时间Tf 电流拖尾时间Tt 初始电流Ic 缓冲电阻Rs 缓冲电容CsMATLABMATLAB应用技术应用技术第三章第三章 MATLAB与电力电子应用技术与电力电子应用技术3.1 电力电子器件与MATLAB4.IGBT构成的升压变换器建模与仿真MATLABMATLAB应用技术应用技术第三章第三章 MATLAB与电力电子应用技术与电力电子应用技术3.1 电力电子器件与MATLAB主要参数设置：电压源模块Vdc 100v；并联RLC分支元件参数R=50,C=3e-6F; 脉冲发生器模块周期参数设置为1e-4s；仿真算法选择ode23tb算法,将相对误差设置为1e-3,开始仿真时间为0,停止时间设置为0.0015, MATLABMATLAB应用技术应用技术第三章第三章 MATLAB与电力电子应用技术与电力电子应用技术3.1 电力电子器件与MATLABBoost变换器仿真结果 MATLABMATLAB应用技术应用技术第三章第三章 MATLAB与电力电子应用技术与电力电子应用技术3.1 电力电子器件与MATLAB电力电子器件一览表 电子器件名称模块库 SimPowerSystems子模块名 Power Electronics电力二极管晶闸管可关断晶闸管绝缘栅双极型晶体管所在模块名称 DiodeThyristorGtoIGBT模型图标MATLABMATLAB应用技术应用技术第三章第三章 MATLAB与电力电子应用技术与电力电子应用技术3.2 晶闸管三相桥式整流器及其仿真3.2晶闸管三相桥式整流器及其仿真3.2.1 晶闸管三相桥式整流器构成MATLABMATLAB应用技术应用技术第三章第三章 MATLAB与电力电子应用技术与电力电子应用技术3.2 晶闸管三相桥式整流器及其仿真3.2.2晶闸管三相桥式整流器的仿真模型MATLABMATLAB应用技术应用技术第三章第三章 MATLAB与电力电子应用技术与电力电子应用技术3.2 晶闸管三相桥式整流器及其仿真（1）整流桥模型通用桥臂模块（Universal Bridge） A、B、C端子：分别为三相交流电源的相电压输入端子；Pulses端子：为触发脉冲输入端子，如果选择为电力二极管，无此端子；、端子：分别为整流器的输出和输入端子，在建模时需要构成回路。

MATLABMATLAB应用技术应用技术第三章第三章 MATLAB与电力电子应用技术与电力电子应用技术3.2 晶闸管三相桥式整流器及其仿真通用桥臂模块参。