第24卷第3期
5月
西安航空技术高等专科学校学报
Journal of Xi ’an Aerotechnical College
Vol 124No 13May .
收稿日期:-02-30
作者简介:方清城(1969-),男,广东省揭阳市人,实验师,主要从事电力电子技术与运动控制系统的实训教学和研究工作。
MA TLAB 在电力电子和运动
控制系统实验教学中的应用
方清城,罗中良,官峰,王方连
(广东佛山科学技术学院自动化系,广东佛山52800)
摘要:根据电力电子技术和运动控制系统课程的现状,提出了一种基于Matlab 的Simulink 和Power System 工具箱来设计电力电子电路和运动控制系统的教学实验,并给出了仿真实例。实践证明,利用电力系统工具箱作仿真,学生能较快地理解课程理论,学会仿真分析复杂电力电子电路和系统问题的技能。关键词:电力电子技术;运动控制系统;Matlab 仿真
中图分类号:TM76文献标识码:A 文章编号:1008-9233()03-0017-03
1引言
电力电子技术和运动控制系统综合了电子电路、电机拖
动、自动控制理论、微机原理与应用等多学科知识,是综合性、实践性和应用性很强的课程。由于电力电子器件自身的开关非线性,给电路和系统的分析带来一定的困难,一般常用波形分析和分段线性处理的方法来研究电力电子电路。现代计算机仿真技术为电力电子电路和系统的分析提供了崭新的方法,可以使复杂的电力电子电路、系统的分析和设计变得更加容易和有效,也是学习电力电子技术和运动控制系统的重要手段。Matlab 仿真软件是实现这一手段的重要软件,用户只要将所需的功能模块从工具箱拖入工作窗口,连线及设置参数,就很容易构建出所需的模型并对其进行分析。
Matlab6.5版本中的电力系统工具箱(Power System Blockset )具有强大的功能,这给电力电子电路和系统仿真带来了很多方便。
2电力系统工具箱简介
电力系统工具箱以Simulink 为运行环境,包括了电路、
电力电子、电机等电气工程学科中常用的元件模型,这些元件模型分布在以下7个模块库中。
电源模块库(Electrical S ources ):包括交流、直流及可控的电压源和电流源。
连接模块库(Connectors ):包括地线、中性点、连接点等。元件模块库(Elements ):包括各种常用的电器和电路元件的模型,如电阻、电容、变压器、电感和开关等。
电机模块库(Machines ):交流、直流等各种电机模块。测量模块库(Measurements ):包括电流、电压等测量模块。
电力电子模块库(Power Electronics ):包括二极管、晶闸管、GTO 、MOSFET 、IG B T 等电力电子器件。还有多功能桥,它可设定成不同电力电子器件的单臂、双臂和三臂桥。
附加模块库(Extra library ):主要有①控制模块子集:内有6种驱动模块和信号模块。②离散测量模块子集:提供了13种离散化的测量模块。③离散控制模块子集:提供了离散PI 、PID 控制器,离散PWM 发生器和二阶滤波器等15种离散化的控制模块。④测量模块子集:提供了8种测量模块。⑤三相模块库子集:提供了18种三相元气件模块。
3电路仿真实例
以下采用Matlab 仿真方式来说明通过“电力电子技术”和“运动控制系统”两门专业课的2个传统实验。和传统的硬件实验对比,此实验方法有很大优越性。
3.1三相桥式全控整流电路
三相桥式全控整流电路主电路由三相对称交流电压源、晶闸管整流桥、RLC 负载等部分组成。由于同步脉冲触发器与晶闸管整流桥是不可分割的两个环节,可看成一个组合体,将同步脉冲触发器归到主电路进行建模。三相桥式全控整流电路的仿真模型如图1所示。
3.1.1模型参数设置
三相对称交流电压源参数设置:三相对称交流电压源的
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