基于MATLAB的三相桥式半控整流电路的设计及仿真

《基于MATLAB的三相桥式半控整流电路的设计及仿真》由会员分享，可在线阅读，更多相关《基于MATLAB的三相桥式半控整流电路的设计及仿真（32页珍藏版）》请在装配图网上搜索。

1、 学号200701131011311中州大学毕业设计（论文）题 目基于MATLAB的三相桥式半控整流电路的设计及仿真学 院 工程技术学院 专 业 电气自动化技术 年 级 07 班 级 07电气 学生姓名 王惊涛 指导教师 赵静 职称 讲师 时 间 2010年5月8号 中州大学工程技术学院毕业设计（论文）任务书专业 电气自动化技术 年级_07级_班级 07电气_指导老师_赵静_学号_200701131011311_学生_ 王惊涛 _毕业设计（论文）题目 基于MATLAB的三相桥式半控整流电路的设计及仿真 毕业设计（论文）工作内容与基本要求（目标、任务、途径、方法、成果形式，应掌握的原始资料（数据

2、）、参考资料（文献）以及设计技术要求、注意事项等）（纸张不够可加页） 1、对三相桥式半控整流电路在带电阻性及电阻电感性负载、不同控制角（分别为0o、60o）下的工作情况进行理论分析； 2、对上述电路进行仿真，得到各支路电压及电流的仿真曲线，并验证仿真结果和理论分析是否相符； 3、带电感性负载时若去掉平波电抗器，重新对电路仿真，根据仿真结果说明平波电抗器的作用。 电路参数： 1、三相对称电源：峰值电压为100V，频率为25Hz。 2、晶闸管参数：Rn=0.001、Lon=0.001H、Vf =0、RS =50、CS=500e-9F。 3、电阻性负载：R=10 4、电感性负载：R=0.01、L=0

3、.08H 成品形式: 1、论文一份 2、硬件图（零号图纸）一张 指导老师： 赵静 日期：2010年1月专业（教研室）审批意见：审批人签名： 日期： 年 月 中州大学工程技术学院毕业设计（论文）开题报告课题名称：基于MATLAB的三相桥式半控整流电路的设计及仿真 _工程技术 学院 电气自动化 专业_07_级_ 07电气 _班学号_200701131011311_学生_ _王惊涛_ _指导老师_ 赵静_ 开题报告内容：（调研资料的准备，设计/论文的目的、要求、思路与预期成果；任务完成的阶段内容及时间安排；小组内其他成员的分工；完成设计（论文）所具备的条件因素等。）一、选题的目的和思路在工业自动控制

4、设备及自动化控制实验装置中,经常采用三相半控桥整流电路作为不可逆系统的整流电路,通过一些资料及参考书之分析了一部分输出波形,为了全面的了解三相半控桥及其中各个不见得作用,我希望能在完成设计的同时发现原看来忽略的东西,对自己的知识有一个很好的补充.二、设计的要求：用MATLAB对三相桥式半控整流电路在各个控制角下的输出电压电流三、进度安排及完成时间：2009年12月，布置设计课题。2010年1月各方面材料的搜集，构思论文整体结构；3月初4月底分析所搜集来的材料对材料进行进一步的整理5月初 完成初稿5月中旬再对论文初稿进行审查，有不当的地方再予以修改；进行答辩四、完成论文所要具备的条件：1、熟悉M

5、ATLAB软件及办公软件；2、熟悉电路及电路原理图的画法；五、预期成果：设计及论文可以在规定的时间内，按照规定来圆满完成 指导教师签名： 日期： 目录摘要- 1 -Abstract- 2 -1 MATLAB 简介- 3 -1.1 MATLAB在整流电路中的应用- 3 -1.2 MATLAB的特点- 4 -1.2.1 MATLAB 直观、简单的电气系统SimPowerSystems- 4 -1.2.2 编程效率高- 4 -1.2.3 界面友好，用户使用方便- 5 -1.2.4 扩充能力强- 5 -1.2.5 语句简单，内涵丰富- 6 -1.2.6 高效方便的矩阵和数组运算- 6 -1.2.7 方

6、便的绘图功能- 6 -1.2.8 MATLAB 的“活”笔记本功能- 7 -2 三相桥式半控整流电路分析- 8 -2.1 当为不同值时电路输出电压ud的波形特点- 8 -2.2 计算三相桥式半控整流电路（电阻性负载）输出平均电压Ud- 8 -2.3 三相桥式半控整流电路的输出波形分析- 9 -2.4 三相桥式半控整流电路（电阻性负载）输出平均电压Ud- 12 -3 电路仿真- 15 -3.1 Simulink软件- 15 -3.2 运行Simulink- 16 -3.3 模型仿真及其结果- 23 -致谢- 26 -参考文献- 27 -摘要本设计首先简要介绍了MATLAB的特点以及在整流电路中的

7、应用，通过对三相桥式半控整流电路实例进行分析讨论了三相桥式整流电路在不同控制角在电路带电感性负载和电阻性负载时输出负载电压的变化。然后利用MATLAB SIMULINK对电力电力电路进行仿真的方法，并给出了三相桥式整流电路在不同控制角在电路带电感性负载和电阻性负载的仿真波形，证实了该软件的简便直观、高效快捷和真实准确性。与理论分析进行对比，更容易发现电路中一些忽略的东西。用MATLAB系统建立模型和实际系统中的设计过程非常的相似，用户不用进行编程，也无需推到电路、系统的数学模型，就可以很快地得到系统的仿真结果，整个过程就像用笔在纸上画一样简单，通过对仿真结果分析就可以将系统结构进行改进或将有关

8、参数进行修改使系统达到要求的结果和性能，这样就可以极大的加快系统的分析或设计过程，并使一些器件变更时对输出电压波形的对比更直观方便快捷。关键词：MATLAB三相半控桥仿真模型方便快捷 AbstractFirst, a brief introduction of the design features of MATLAB and the rectifier application, through the three-phase half-controlled rectifier bridge circuit examples analyzed and discussed the three-p

9、hase bridge rectifier circuit in the circuit at different control angle and resistive inductive load charged Output load voltage when the load changes. Then the electricity power circuit MATLAB SIMULINK simulation method, and gives the three-phase bridge rectifier circuit in the circuit at different

10、 control angle live resistive load inductive load and the simulation waveforms, confirming the intuitive software is simple, fast and efficient and accurate. Compared with the theoretical analysis, the circuit easier to find some overlooked things. Using MATLAB system model and the actual system to

11、establish the design process is very similar to the user without programming, and need not pushed to the circuit, the system's mathematical model, we can quickly get the system simulation results, the whole process is like a pen in as simple as drawing on paper, through simulation results of the

12、 system structure can improve or modify the parameters of the system to achieve the required results and performance, so that you can greatly speed up the system analysis or design process, and some of device changes the output voltage waveform when compared to the more intuitive convenient.Keywords

13、: MATLABThree-phasehalf-controlledbridge Simulation Model Convenient1 MATLAB 简介在科学研究和工程应用中，往往要进行大量的数学计算，其中包括矩阵运算。这些运算一般来说难以用手工精确和快捷地进行，而要借助计算机编制相应的程序做近似计算。目前流行用Basic、Fortran和c语言编制计算程序, 既需要对有关算法有深刻的了解，还需要熟练地掌握所用语言的语法及编程技巧。对多数科学工作者而言，同时具备这两方面技能有一定困难。通常，编制程序也是繁杂的，不仅消耗人力与物力,而且影响工作进程和效率。为克服上述困难，美国Mathwor

14、k公司于1967年推出了“Matrix Laboratory”（缩写为Matlab）软件包，并不断更新和扩充。目前最新的7.x版本（windows环境）是一种功能强、效率高便于进行科学和工程计算的交互式软件包。其中包括：一般数值分析、矩阵运算、数字信号处理、建模和系统控制和优化等应用程序，并集应用程序和图形于一便于使用的集成环境中。在此环境下所解问题的Matlab语言表述形式和其数学表达形式相同，不需要按传统的方法编程。不过，Matlab作为一种新的计算机语言，要想运用自如，充分发挥它的威力，也需先系统地学习它。但由于使用Matlab编程运算与人进行科学计算的思路和表达方式完全一致，所以不象学

15、习其它高级语言-如Basic、Fortran和C等那样难于掌握。实践证明，你可在几十分钟的时间内学会Matlab的基础知识，在短短几个小时的使用中就能初步掌握它.从而使你能够进行高效率和富有创造性的计算。 Matlab大大降低了对使用者的数学基础和计算机语言知识的要求，而且编程效率和计算效率极高，还可在计算机上直接输出结果和精美的图形拷贝，所以它的确为一高效的科研助手。自推出后即风行美国，流传世界。1.1 MATLAB在整流电路中的应用从事电力和电子工程开发设计的技术人员，常常要把所设计的电路进行实物接线和调试。过去，传统的设计方法是：制作一些实验电路板，通过繁琐的线路连接，利用实际的元器件利

16、用实验和调试，在仪器上取得一些数据和参数后再修正原来设计的电路，已达到最佳设计要求。由于受工作场地、仪器设备、元器件品种、元器件价格和元器件数量的限制，很多实验往往无法顺利完成，这样一来既束缚了技术人员的手脚，又影响了设计工作的正常进行。为了克服上述困难，可以采用MATLAB的Simulink软件在计算机上进行电路的模拟和仿真。MATLAB软件是一套具有很高实用价值的计算机辅助设计工具，为从事电力和电子专业的技术人员提供了极大的方便，再也无需受到有限条件的制约和资金的困扰，使设计工作可以非常顺利地进行，节省了大量时间，节约了一定得资金。同其他电路仿真软件相比,MATLAB具有功能强大，界面直观

17、，操作方便等优点，他改变了有些电路仿真软件输入电路采用文本方式的不便之处，MATLAB软件在创建电路、选用元器件、选择测试仪器等方面，都可以直接从屏幕图形中选取，而且选取的测试仪器的图形与实际电路的波形基本相似，使技术人员很容易理解和掌握，从而提高了设计工作的效率。1.2 MATLAB的特点1.2.1 MATLAB 直观、简单的电气系统SimPowerSystems(实体图形化仿真模型)在MATLAB的Simulink里，提供了一个实体图形化仿真模型，与数学模型相对应。有文献把“SimPowerSystems”译成电力系统，笔者认为这有与强电领域的电力系统相混淆之弊，故在此译成电气系统。实体图

18、形化模型库中的模块就是实际工程里实物的图形符号，例如，代表电阻、电容、电感、电机、触发器与晶闸管整流装置、电压表等事物的特有图形符号，将这些实际物体的图形符号连接就能成为一个电路、一个装置或是一个系统，它不是真是的物体，而是实际物体的图形化模型。这种实体图形化模型的仿真（有文献称为按系统原理图进行的仿真）更具有使用价值与低成本等特点。1.2.2 编程效率高MATLAB语言提供了丰富的库函数（称为M文件），既有成用的基本库函数，又有种类齐全、功能丰富多样的专用工具箱Toolbox函数。函数即使预先编制好的子程序。在编制程序时，这些库函数都可以被直接调用。这无疑会大大提高编程效率。MATLAB是一

19、种面向科学与工程计算的高级语言，允许用数学形式的语言编写程序，且比Basic、Fortran和C等语言更加接近我们书写计算公式的思维方式，用Matlab编写程序犹如在演算纸上排列出公式与求解问题。因此，Matlab语言也可通俗地称为演算纸式科学算法语言由于它编写简单，所以编程效率高，易学易懂。1.2.3 界面友好，用户使用方便首先，Matlab具有友好的用户界面与易学易用的帮助系统。用户在命令窗口里通过help命令可以查询某个函数的功能及用法，命令的格式极为简单（格式为help+命令或函数），这样，对初学者也不会望而生畏。其次，Matlab语言是一种解释执行的语言（在没被专门的工具编译之前），

20、它灵活、方便，其调试程序手段丰富，调试速度快，需要学习时间少。人们用任何一种语言编写程序和调试程序一般都要经过四个步骤：编辑、编译、连接以及执行和调试。各个步骤之间是顺序关系，编程的过程就是在它们之间作瀑布型的循环。Matlab语言与其它语言相比，较好地解决了上述问题，把编辑、编译、连接和执行融为一体。它能在同一画面上进行灵活操作快速排除输入程序中的书写错误、语法错误以至语意错误，从而加快了用户编写、修改和调试程序的速度，可以说在编程和调试过程中它是一种比VB还要简单的语言。再者，Matlab运行时，如直接在命令行输入Mailab语句（命令），包括调用M文件的语句，每输入一条语句，就立即对其进

21、行处理，完成绩译、连接和运行的全过程。又如，将Matlab源程序编辑为M文件，由于Mat1ab磁盘文件也是M文件，所以编辑后的源文件就可直接运行，而不需进行编译和连接。在运行M文件时，如果有错，计算机屏幕上会给出详细的出锗信息，用户经修改后再执行，直到正确为止。所以可以说，Mat1ab语言不仅是一种语言，广义上讲是一种该语言开发系统，即语言调试系统。1.2.4 扩充能力强 Matlab系统不仅为用户提供了可直接调用的丰富的库函数，在进行复杂的数学运算时可以直接调用，而且用户还可以根据需要，自行建立或扩充完成指定功能的M文件。所以用户文件也可作为Matlab的库函数来调用。因而，用户可以根据自己

22、的需要方便地建立和扩充新的库函数，以便提高Matlab使用效率和扩充它的功能。另外，为了充分利用Fortran、C等语言的资源，包括用户已编好的Fortran，C语言程序，通过建立Me调文件的形式，混合编程，方便地调用有关的Fortran，C语言的子程序。1.2.5 语句简单，内涵丰富Mat1ab语言中最基本最重要的成分是函数，其一般形式为a，6，c = fun（d，e，f，），即一个函数由函数名，输入变量d，e，f,和输出变量a，b，c组成，同一函数名F，不同数目的输入变量（包括无输入变量）及不同数目的输出变量，代表着不同的含义（有点像面向对象中的多态性。这不仅使Matlab的库函数功能更丰

23、富，而大大减少了需要的磁盘空间，使得Matlab编写的M文件简单、短小而高效。1.2.6 高效方便的矩阵和数组运算Matlab语言象Basic、Fortran和C语言一样规定了矩阵的算术运算符、关系运算符、逻辑运算符、条件运算符及赋值运算符，而且这些运算符大部分可以毫无改变地照搬到数组间的运算，有些如算术运算符只要增加“·”就可用于数组间的运算，另外，它不需定义数组的维数，并给出矩阵函数、特殊矩阵专门的库函数，使之在求解诸如信号处理、建模、系统识别、控制、优化等领域的问题时，显得大为简捷、高效、方便，这是其它高级语言所不能比拟的。在此基础上，高版本的Matlab已逐步扩展到科学及工程

24、计算的其它领域。因此，不久的将来，它一定能名符其实地成为“万能演算纸式的”科学算法语言。1.2.7 方便的绘图功能Matlab提供了许多“高级”图形函数，可绘制出多只多彩的图形。例如，绘制二维、三维曲线并对平面或空间多边形填充；绘制三维曲线面并对其进行复杂操作。Matlab还开发了一些面向图形对象的“低级”图形函数，可以访问硬件系统建立各种“低级”图形对象，它们以图形句柄为界面。用户使用图形句柄可以操作图形的局部元素。Matlab有一系列绘图函数命令，适用于不同的坐标体系，例如，线性坐标、对数坐标、半对数坐标、极坐标及三维坐标，只需要调用不同的绘图函数命令，即可在图上标出图形的标题，X轴、Y轴

25、的坐标，格（栅）绘制也只需调用相应的命令，简单易行。另外，在调用绘图函数时，调整自变量可绘出不同的线形：点线、实线、复线、或多重线；调整绘图函数的另一些自变量可绘出不同颜色的各种线条。这就使得在Matlab环境下绘制的图形尤其清晰、精美、绚丽多彩。利用Matlab提供的这些图形技术可以创造出无与伦比的彩色世界。总之，Matlab语言的设计思想可以说代表了当前计算机高级语言的发展方向。1.2.8 MATLAB 的“活”笔记本功能MATLAB的Notebook成功地把Microsift word与MATLAB集成为一个集体，为文字处理、科学计算、工程设计构造了一个完美的统一的工作环境。Notebo

26、ok是一个能够解决各种计算问题的文字处理软件。只要在命令窗口中执行Notebook或者在Word环境中建立M-book模板，就可以进入一个新环境：在编辑科技文稿的同时可进行科学演算（数值的或者符号的）,还可以作图。这些演算的结果可以即时显示于操作命令之后。在这个环境中输入的一切命令能够随时被激活、修改、重新运算并更新原有结果。故Notebook称为MATLAB的“活”笔记本。这对于撰写科技论文的工程技术人员，对于编写理工学科教材的教师，对于演算理工学科习题的大学生，MATLAB的Notebook确实是一个极为理想的工具。2 三相桥式半控整流电路分析2.1 当为不同值时电路输出电压ud的波形特点

27、根据电力电子技术原理：（1）当t=30°即控制角=0°时，正是三相整流电路的自然换相点，三相半控桥式整流电路的输出电压Ud的波形与三相桥式全控电路在=0°时的输出电压波形一样，ud为最大，其值为2.34U2；（2）当60°时，负载R上得到的ud是三个间隔波头完整而三个波头却缺角的脉动波形；（3）当 =60°时，ud是三个间隔波头完整而波形正好连续的脉动波形；（4）当60°180°时，输出电压ud波形出现断续。2.2 计算三相桥式半控整流电路（电阻性负载）输出平均电压Ud根据电力电子技术原理：当0°60°时

28、， （1-1） 启动MATLAB的操作界面，MATLAB操作界面是用户和MATLAB进行那个交互的集成平台，其默认的外观如图31所示，在其中的命令窗口（Command Window）中输入MATLAB符号运算程序，计算整流输出平均电压>> syms U2 Ud alpha omega t;>> T=1/50;omega=100*pi;>> u1=sqrt(3)*sqrt(2)*U2*sin(omega*t);>> Ud1=3/(2*pi/omega)*int(u1,t,(pi/3+alpha)/omega,(2*pi/3)/omega);>

29、> u2=sqrt(3)*sqrt(2)*U2*sin(omega*t-pi/3);>> Ud2=3/(2*pi/omega)*int(u2,t,(2*pi/3)/omega,(alpha+pi)/omega);>> Ud=Ud1+Ud2;Ud=expand(Ud);Ud=factor(Ud);Ud=vpa(Ud,4) 程序运行结果为 >> Ud =1.169*U2*(1.+cos(alpha) （1） 当60°180°时，有 （1-2）>> syms U2 Ud alpha omega t;>> T=1/5

30、0;omega=100*pi;>> u1=sqrt(3)*sqrt(2)*U2*sin(omega*t);>> Ud=3/(2*pi/omega)*int(u1,t,alpha/omega,pi/omega);>> Ud=expand(Ud);Ud=factor(Ud);>> Ud=vpa(Ud,)>> Ud=vpa(Ud,4)程序运行结果为>>Ud =1.169*U2*(1.+cos(alpha) 由上可见，在带电阻性负载时，三相桥式半控整流电路输出平均电压为（001800） （1-3）2.3 三相桥式半控整流电路的输出

31、波形分析图2-1a) 为三相桥式半控整流电路与电压波形，它是由共阴极组三相半波可控整流与共阳极组三相半波不可控整流电路串联而成，兼有可控与不可控两者的特点。a）一个变压器同时对共阴极的晶闸管与共阳极的二极管同时供电，A相正向电流iT1流过共阴极组管VT1管，经负载流过共阳极的二极管VD6回到B相。本设计既克服三相半波整流变压器二次侧只有1/3周期有单方向电流流过，变压器利用率底，且直流分量造成变压器直流磁化。为克服直流磁化引起的较大漏磁，需增大变压器截面增加用铁用铜量，而且三相桥式半控整流电路比三相桥式全控整流电路更加简单更加经济。b)UAUBUCUAUBwtUgUg1Ug2Ug3Ug2Ug1

32、OUdOOuABwtwtuACuBCuBAuCAuABuCBuCBuACudWt1Wt2Wt3c)u2ud1ud2u2Luduabuacuabuacubcubaucaucbuabuacuabuacubcubaucaucbuabuacuaucubwt1OwtOwtOwtOwta = 0¡ãiVT1uVT1图21 三相桥式半控整流电路与波形电阻负载时，=0°整流电路输出最大电压为2.34 U2 ，整流电路的波形如图2-1C）三相电路中，把晶闸管承受正压起到触发导通之间的角度称为控制角，亦称为触发角、移相角（Firing Angle）,晶闸管在一个周期内导通的电角度用表

33、示，称为导通角（Conduction Angle）。改变的大小即改变触发脉冲在每周期内出现的时刻称为移相，这周控制方式称为相控。由于三相整流在自然换流点之前晶闸管承受反压，因此，自然换流点是晶闸管控制角的起算点（ =0°）。由于自然换流点距相电压波形原点为30°，所以触发脉冲距对应相电压的原点为30°+ 。共阴极组的自然换流点（ =0°）在t1时刻，由于A点位高于B、C，忽略管子的压降，阴极点位将高于B、C点的电位，触发VT1晶闸管，VT1导通，晶闸管VT3、VT5承受反电压而截至，B点点位最低，忽略管子的压降，从而使共阳极点的电位低于A、B点的电位，V

34、D4、VD2反向截止，UAB电压通过晶闸管VT1和二极管VD6加于负载，t2时，自然换流，VD2导通，VD6关断，UAC电压通过VT1、VD2加于负载，t3时，电路触发换流为VT3而VT1关断。以此类推，负载上得到三个完整的波头与三个间隔缺角的波形。当=60°时Ud的波形只剩三个波头，波形维持临界连续。=120°是VT1管在t1时刻才导通，Uac电压输出，t2是Uac=0VT1才关断。因此， >60°时Ud的波形断续，=180°时Ud才为零。电阻负载时输出电压为 （1-4）2.4 三相桥式半控整流电路（电阻性负载）输出平均电压Ud大电感负载时的电路

35、图见图22，在t1是触发晶闸管VT1导通，负载电流id经过VT1、VD6流通。当电流变小时，由于电感Ld产生感应电动势的作用，维持电流的流通，既电路有续流作用，Ud波形与电阻负载时一样，不会出现负电压。当电路工作时突然切除触发脉冲或把快速调至180°时，也会发生导通晶闸管不关断而三个整流管轮流导通的现象，负载上仍有Ud=1.17 U2的电压。为了避免失控，可在电路中并接续流管。并接续流管后只有当60°时才有续流电流，电流电压波形请自行分析，为使电路能起到续流效果，要选用正向压降小的续流管，整流桥输出端与续流管之间的连线应短而粗，最好选择维持电流较大的晶闸管。图22三相桥式半

36、控整流电路大电感负载时整流电路直流负载的感抗Ld和电阻Rd的大小相比不可忽略时，这种负载称为电感性负载。属于此类负载的有：电机的励磁线圈，输出串联电抗器的负载等，整流电路带电感性负载时的工作情况与带电阻性负载时有很大不同，为便于分析，本设计的电路中把电感Ld与电阻Rd分开，如图2-2所示。电路串接电感后，id的变化波形落后ud的变化，使电流的峰值下降导通时间（导通角）延长，负载端出现负电压。Ld使电流波形平稳起到“平波”的作用。在实际使用中为了在负载Rd上得到平稳的直流，特地外接电感量很大第平波电抗器。由于Ld中无电阻（实际上导线电阻很小），其两端的直流电压Udl=0，负载电阻Rd上的电压平均

37、值UdR等于管子导通时电源电压平均值Ud，即ud的波形中的直流成分Ud全部降落在Rd上，而ud中的交流成分大部分降落在Ld上。在带大电感负载时，三相桥式半控整流电路Ud的波形与电阻负载时一样，不会像单相半波相控整流电路时那样出现负电压现象，但当电路工作时突然切除触发脉冲或把快速调至1800时，也会发生导通晶闸管不关断而三个整流管轮流导通的现象，负载上仍有的电压。为了避免失控，需要加续流管。在电感Ld很大的电感性负载电路中，当晶闸管触发导通后，阳极电流上升比较缓慢，用窄脉冲触发时，有可能在阳极电流尚未达到晶闸管住电流IL时触发脉冲已消失，使晶闸管不能导通。因此在大电感负载时要求触发脉冲有足够宽度

38、，也可在负载两端或电抗器两端并联电阻以使电流能快速增大。3 电路仿真3.1 Simulink软件MATLAB提供的Simulink是一个对动态系统进行建立模型、仿真和分析的软件，它支持连续、离散和两者混合的线性和非线性系统，同时也支持多种采样速率系统。Simulink为用户提供了用框图进行建立模型的图形接口，采用这种结构建立模型差不多就像用笔和纸作画一样直观，与传统的仿真软件相比，具有更直观、更方便、更灵活的有点。更重要的是Simulink能够用MATLAB自身语言或C语言、FORTRAN语言，根据S 函数的标准格式写成用户自己定义的功能模块，其扩充非常强。使用模块的用户可直接利用鼠标在模型界

39、面窗口中直观地“画”出系统模型。在定义完一个模型后，可通过Simulink的菜单或MATLAB的命令窗口键入有关命令来对建立的模型进行仿真。Simulink是一个用来对动态系统进行建模、仿真和分析的软件包，它支持连续、离散及两者混合的线性和非线性系统，也支持具有多种采样频率的系统。在Simulink环境中，利用鼠标就可以在模型窗口中直接地“画”出系统模型，然后之际进行仿真。它为用户提共了方框图进行建模的图形接口，采用这种结构画模型就想用手和纸来画一样容易。Simulink包含有Sinks（输出方式）、Source（输入端）、Linear（线性环节）、Nonlinear(非线性环节)、连接与接口

40、和Extra（其他环节）等子模型库，而且每个子模型库中包含有相应的功能模块，用户也可以定制和创建自己的模块。Simulink创建的模型可以具有递阶结构，因此用户可以采用从上到下或从下到上的结构创建模型。用户可以从最高级开始观看模型，然后用鼠标双击其中的子系统模块，来查看其下一级的内容，以此类推，从而可以看到整个模型的细节，帮助用户理解模型理解模型的结构和各模块之间的相互关系。在定义完一个模型后，用户可以通过Simulink的菜单或MATLAB的命令窗口键入命令来对它进行仿真。菜单方式对于交互工作非常方便，而命令行方式对于运行一大类仿真非常有用。采用Scope模块和其他的画图模块，在仿真进行的同

41、时，就可观看到仿真结果。除此之外用户还可以在改变参数后迅速观看到系统中发生的变化情况。仿真的结果还可以存放到MATLAB的工作空间里做事后处理。模型分析工具包括显性化和平衡点分析工具、MATLAB的许多基本工具箱及MATLAB的应用工具箱。由于MATLAB和Simulink是集成在一起的，因此用户可以在这两种环境下对自己的模型进行仿真、分析和修改。Simulink具有非常高的开放性，提倡将模型通过框图表示出来，或者将已有的模型添加组合到一起，或者将自己创建的模块添加到模型当中。Simulink具有较高的交互性，允许随意修改模型参数，并且可以直接无缝地使用MATLAB的所有分析工具。对最后得到的

42、结果可进行分析，并能够将结果可视化显示。3.2 运行Simulink单击MATLAB工具条上的Simulink图标，出现如图3-1的Simulink模块库浏览器，单击工具条左边建立新模型的快捷方式，则显示新建模型窗口，在模型窗口中可通过选择模块库中的仿真模块，建立三相桥式半控整流电路的MATLAB仿真模型如图3-2所示图31 SIMULINK的库浏览器 图3-2 三相桥式半控整流电路的仿真模型s9027.mdl对于复杂、大型系统的模型，为了减少功能模块得到个数，简化图形，使控制系统仿真模型的结构清晰，上下层次分明，互相关系明确，而方便大型复杂系统的仿真，把能够实现某些功能的相关模块组合在一起，

43、构成一个新的功能模块，称为子系统。 自定义新功能模块采用Simulink.模块库浏览器的“Commonly Used Block”模块组中的“Subsystem”功能模块。这种方法是:先复制“Subsystem”子系统的外套（罩），然后打开“Subsystem”子系统窗口，再将要组合的功能模块复制其中。本设计中就采用了子系统创建系统模型的设计方式。如下图3-4和3-5所示。就是三相桥式半控整流电路仿真模型中的两个子系统。图3-3 仿真模型s9027.mdl的Subsystem（子系统1）图3-4 仿真模型s9027.mdl的Subsystem1（子系统2）子系统的连接端子。请关注图标形状。崽子

44、系统中，椭圆形图标为输入（In1）或输出模块（Out1），六边形图标为连接端口模块（Connection Port），系统中主要使用的模块与提取路径分别如下：输入模块In1 Simulink SimulinkCommonly Used BlocksIn1输出模块Out1 Simulink Simulink Commonly Used BlocksOut1连接端口模块Connection Port SimulinkSimpoweSystemElementsConnection Port 交流电源 AC220v SimulinkSimpoweSystemElectricalSourcesACVol

45、tage Source晶闸管Th SimulinkSimpoweSystemPower ElectronicsThyristor二极管 SimulinkSimpoweSystemPower ElectronicsDiode同步6脉冲发生器Pulse Generator SimulinkSimpoweSystemsControl BlocksSample 6-Pulse Generator负载电阻RSimulinkSimpoweSystemElementsSeries RLC Branch电压测量 SimulinkSimpoweSystemMeasurementsVoltage Measurem

46、ent电流测量 SimulinkSimpoweSystemMeasurements Current Measurement选路器 Simulink SimulinkSignal RoutingSelector 示波器ScopeSimulink SimulinksinksScope选路器Selector也叫选择开关，是MATLAB仿真库中的一个重要的模块，图标如图3-5所示。 图3-5 选择器Selectr图标左侧小黑方块与小空白方块数之和是其输入信号的个数或路数（即使参数“Input port width”中设置的数值），右侧小黑方块数是输出信号的个数或路数（即是参数“Elements（-1

47、for all elements）”中设置数组的维数），右侧小黑方块与左侧小黑方块有连线者表示信号联通即有左侧输入传送到右侧输出，左侧没有被连线者一定是小空白方块。其参数设置对话框如图3-6所示。图3-6 选路器Selector参数设置对话框“Input type”输入信号类型，可选择Vector（向量）与Matrix（矩阵），一般都是向量输入，本例都是从一组向量数据中选取应要信息，故选择Vector。“Index mode”基数标志模式，可选择Zero-based（零基）与One-based(一基)来进行数数，“零基”者，即第一个数从0开始计数；“一基”者，即第一个数从1开始计数。“Sour

48、ce of element indeces(E)”输入向量元素源，有Internal（内部）与External（外部）两个选择，本设计只能选择内部。“Elements（-1 for all elements）”输入向量全部元素中元素的顺序号，并用数组的形式设置，数组的维数是右侧小黑方块数即输出信号的个数。数组的元素顺序号，可按“零基”或按“一基”计数。请注意，只有元素源选择内部时才有效，本例是在“零基”下，故设置为【0 2 4】，即第一个元素、第二个元素、第三个元素。“Input port width”选路器输入信号的个数或路数，设置的数值应与输入到选路器的模块相配合，本设计是从六脉冲同步信号

49、发生器输入到选路器时应设置为6.“Row（-for all rows）”矩阵行数，输入信号类型为Matrix时才设置。“Coluns（-1 for all columns）”矩阵列数，输入信号类型为Matrix时才设置。二极管参数及其设置在模型结构图中，双击二极管图标，则弹出二极管参数设置对话框如图3-7所示。“Resistance Ron（Ohms）”晶闸管导通电阻Ron （）。“Inductance London（H）”晶闸管内电感Lon（H）。当电感参数设为0时，电阻参数不能同时设为0；当电阻参数设为0时，电感参数也不能同时设为0。“Forward voltage Vf（V）”晶闸管门槛

50、电压(V).在设置了门槛电压Uf时，只有当二极管正向电压大于Uf后二极管才能导通。“Initial current Ic(A)”初始电流Ic(A)：通常将Ic设置为0,使系统在零状态下开始仿真。当然，也可将Ic设置为非零。但是，初始电流Ic设置是有条件的。第一，二极管内电感大于0，第二，仿真电路的其他储能元件也设定了初始值。“Snubber esistance Rs(Ohms)”吸收电阻（或称缓冲电阻）Rs（）。“Snubber capacitance Cs（F）”吸收电容（或称缓冲电容）Cs（F）；为消除缓冲，即取消吸收电路（或称缓冲电路），可将Rs设置为无穷大（inf），并将Cs设置为0.

51、为设置纯电阻吸收电路，可将Cs设置为无穷大（inf），只设置吸收电阻。晶闸管参数及其设置在模型结构图中，当鼠标双击晶闸管图标是，则弹出晶闸管参数设置对话框图略。“Resistance Ron（Ohms）”晶闸管导通电阻Ron （）。“Inductance London（H）”晶闸管内电感Lon（H）。与二极管相同，当电感参数设为0时，电阻参数不能同时设为0；当电阻参数设为0时，电感参数也不能同时设为0。“Forward voltage Vf（V）”晶闸管门槛电压Uf(V)。“Initial current Ic(A)”初始电流Ic(A)；其设置同二极管。“Snubber esistance R

52、s(Ohms)”吸收电阻Rs（）。“Snubber capacitance Cs（F）”吸收电容Cs（F）；同二极管，可对Rs与Cs设置不同的数值以改变或取消吸收电路。3.3 模型仿真及其结果对三相桥式半控整流电路s9027.mdl仿真，其仿真选取了四个波形如图所示。图中自上而下的第一个波形分别为iT1、iT2、 iT3即流过晶闸管Th1、Th2、Th3的电流；第二波形为晶闸管Th1、Th2、Th3的端电压；第三波性为流经负载的电流id；第四波形为整流输出电压ud。有图可见，由于电阻负载所以流经的电流id与整流输出电压ud的波形完全相同；其次，流经晶闸管Th1、Th2、Th3的电流与流经负载的

53、电流id对应时间内的波形也完全相同还有，整流输出电压Ud仿真波形与理论分析的波形有区别，那就是把教科书里的包络线下沿放在时间横轴上既得仿真电压波形ud 。接电阻性负载时，其控制角=0°图3-7电阻性负载时，其控制角=0°其控制角=60°时图3-8电阻性负载时，其控制角=60°接电感性负载时（未接续流管）图3-9电感性负载时，其控制角=0°接电感性负载时（接续流管）图3-10电感性负载时，其控制角=0°有图3-9与图3-10的比较可看出，大电感时，加续流管可很好的防止电路的失控问题。加平波电抗器会使三相半控桥整流电路与带反电动势负载连接

54、时要串联平波电抗器，用来减少电流的脉动和延长晶闸管导通的时间是输出电压波形更加平缓。致谢通过这次毕业设计，我对电力电子技术的知识有了进一步的学习。经过查阅有关方面的书籍，获得了许多专业方面的资料，拓展了视野；通过设计电路，提高了理论水平的同时,增加了我实际动手的能力。在设计的过程中，遇到很多困难和问题,这时候我没有放弃,而是面对困难冷静思考认真分析,不明白的地方即时向老师请教,坚决抵触一知半解,做到对每一步都有自己的特有认知.这次的毕业设计让我懂得了坚强,越有困难越要有进取精神，最后在老师的细心指导，同学的帮助下，一一克服了这些困难,使得这次设计的圆满完成。所以在这里我要感谢在我写作过程中对我

55、细心指导的老师们，及对我帮助的同学们，是你们的支持才使我有了信心。这篇论文的完成，是我们大家齐心协力合作的结果。这次的毕业设计很好的锻炼了我理论结合实际的能力，无论是对专业软件的应用还是办公软件的运用都有了一定得提高,遇到困难要有不能退缩，一定攻克的进取心，要不断的去学习,向别人请教,这样才能做到更好。对于马上就要走出校门我以后工作会更有信心，这会使我受益终生。参考文献1. 莫正康.电力电子应用技术.北京:机械工业出版社,20092. 李传琦.电力电子技术计算机仿真实验.北京:电子工业出版社,20063. 黄忠霖,黄京.电力电子技术的MATLAB实践.北京:国防工业出版社,20094. 刘文良

56、,等. MATLAB在电力电子技术仿真中的应用.北京:电子工业出版社.20025. 黄忠礼.MATLAB应用技术在电气工程与自动化专业中的应用.北京:清华大学出版社,20076. 李维波.MATLAB在电气工程中的应用.北京:中国电力出版社,20067. 赵良柄.现代电力电子技术基础.北京:清华大学出版社,19958. 王志良.电力电子新器件及其应用技术.北京:国防工业出版社,19979. 张力,黄两一.电力电子控器件及其应用.北京:机械工业出版社,199610. 周明宝.电力电子技术.北京: 机械工业出版社,199711. 邵丙衡.电力电子技术.北京:中国铁道出版社,199712. 林渭勋.电力电子技术基础.北京:机械工业出版社,199013. 王兆安,黄俊.电力电子技术(第四版)北京:机械工业出版社,200614. 丁道宏.电力电子技术(修订版)北京:航空工业出版社.199915. 范影乐。MATLAB仿真应用详解.北京：人民邮电出版社，200116. 刘友婴。计算机在电子学中的应用。天津：天津科学技术出版社，1998