电力电子matlab仿真.

第一章MATLAB基础第一章MATLAB基础1.1MATALB介绍1.2MATALB的安装和启动（自学）1.3MATALB环境1.4MATALB计算基础1.5MATALB程序设计基础1.6MATALB常用的其他命令（自学）1.7MATALB的绘图功能1.8电力电子电路波形图的绘制1-3第1章MATLAB基础1.1MATALB介绍第1章MATLAB基础1-4MATLAB的名称源自MatrixLaboratory，它是一种科学计算软件，专门以矩阵的形式处理数据。MATLAB将高性能的数值计算和可视化集成在一起，并提供了大量的内置函数，从而被广泛地应用于科学计算、控制系统、信息处理等领域的分析、仿真和设计工作。目前MATLAB产品族可以用来进行：•数值分析•数值和符号计算•工程与科学绘图•控制系统的设计与仿真•数字图像处理•数字信号处理•通讯系统设计与仿真•财务与金融工程电力电子电路电力拖动的仿真就是在MATLAB/SIMULINK环境下，主要使用电力系统模块库和SIMULINK两个模块库进行。1.3MATALB环境1.3.1MATLAB的主菜单1.3.2MATLAB的工具栏1.3.3MATLAB的命令窗口1.3.4MATLAB的工作间第1章MATLAB基础1-51.3.1MATLAB的主菜单第1章MATLAB基础1-61.3.2MATLAB的工具栏第1章MATLAB基础1-7新建打开剪切复制粘贴撤消恢复仿真帮助1.3.3MATLAB的命令窗口MATLAB的命令窗口(CommandWindow)是MATLAB的主要工作区，是人机对话的主要环境。在命令窗口中键入各种命令，可以得到相应的结果。第1章MATLAB基础1-81.3.4MATLAB的工作间第1章MATLAB基础1-91.工作空间窗口变量管理中心，可以显示变量名称、尺寸、字节和类别等信息。2.工作空间管理命令•Who列出变量的简明列表•Whos列出变量大小类型等1.4MATALB计算基础MATLAB的计算主要是数组和矩阵的计算，并且定义的数值元素是复数，这是MATLAB的重要特点。第1章MATLAB基础1-101.4.1常量和变量第1章MATLAB基础1-111.4.2数组和矩阵的表示和赋值(1)一维数组的表示和赋值。一维数组(行矢量)是用方括号括起的一组元素(或数)，元素之间用空格或逗号分隔，组成数组的元素可以是具体的数值、变量名或算式。举例如下:x=[l23456]第1章MATLAB基础1-121.4.2数组和矩阵的表示和赋值(2)n维数组和矩阵的表示和赋值。n维数组或矩阵的表示和赋值的规则是矩阵或数组的元素列入方括号()中，每行的元素间用空格或逗号分隔，行与行之间用分号或回车键隔开。举例如下，即A=[123;456;789]A为矩阵名，方括号内表示一个3x3的矩阵。矩阵内的元素可以是数值、变量或者表达式。第1章MATLAB基础1-131.4.3MATLAB的算术运算第1章MATLAB基础1-141.4.4MATLAB的关系运算第1章MATLAB基础1-151.4.5MATLAB的逻辑运算第1章MATLAB基础1-161.4.7MATLAB常用的函数第1章MATLAB基础1-171.4.7MATLAB常用的函数第1章MATLAB基础1-181.5MATALB程序设计基础解释性高级程序设计语言，对程序中的语言边解释边执行。顺序、选择和循环三种基本控制结构组成。包括表达语句、控制语句、调试语句和空语句。MATLAB程序的基本结构如下，即%说明清除命令定义变量逐行执行的命令循环和转移逐行执行的命令end逐行执行的命令第1章MATLAB基础1-191.5.1表达式、表达式语旬和赋值语句1.表达式由运算符连接的常量、变量和函数构成MATLAB的表达式。2.表达式语句单个的表达式就是表达式语句，一行可以只有一个表达式语句，也可以有多个表达式语句。3.赋值语句将表达式的值赋予变量就是赋值语句。A=3+7*8x=10*sin(2*pi*f*t)z=2*x+5*y第1章MATLAB基础1-201.5.2流程控制语句MATLAB的流程控制语句有if、while、for和switch-case语句。第1章MATLAB基础1-211.5.2.1if语句if语句有三种形式，分别为if(表达式)，语句组A，endif(表达式)，语句组A，else语句组B，endif(表达式1)，语句组A，elseif(表达式2)语句组B，else语句组C，endif语句三种形式的程序结构如图1-6所示。第1章MATLAB基础1-221.5.2.2while循环语句while语句的格式为while(表达式)，语句组，endwhile循环语句的流程如图1-7所示第1章MATLAB基础1-231.5.2.3for循环语句for语句的格式为fork=初始值:增量:终止值，语句组，end第1章MATLAB基础1-241.5.2.4switch-case语句switch-case语句是一种多分支语句，语句的格式为switch表达式(标量或字符串)case值1语句组Acase值2语句组Botherwise语句组Nend在switch-case语句中，当表达式的值(或字符串)与某个case值(或字符串)相同时，就执行该case值以下的语句组。如果表达式的值(或字符串)与任何一个case值都不相同，则执行otherwise后的语句组N。第1章MATLAB基础1-251.7MATALB的绘图功能MATLAB有很强的绘图功能，可以绘制二维图形、三维图形、直方图和饼图等，这里仅介绍一些常用的基本绘图命令和方法，见表1-8第1章MATLAB基础1-261.7.1直角坐标中的二维曲线[例1-2]画一条按正弦衰减的曲线。»t=0:0.2:6*PI;»b=exp(-0.1*t).*sine(t);»plot(t,b)第1章MATLAB基础1-271.7.2多条曲线的绘制如果要在一张图上绘制多条曲线，使用plot语句的格式如下:plot(x1,y1,x2,y2,…,xn,yn)[例1-3]在一张图上画一条幅值为10的正弦曲线和一条幅值为8的余弦曲线命令如下，即t=0:0.1:4*pi;y1=10*sine(t);y2=8*cos(t);plot(t,y1,t,y2)plot命令回车执行后，得到两条正余弦曲线如图1-10所示。第1章MATLAB基础1-281.7.3曲线的线型和颜色第1章MATLAB基础1-291.7.4MATLAB的图形窗口第1章MATLAB基础1-301.8电力电子电路波形图的绘制[例1-4]单相半波不控整流电路(见图117)，已知交流电源电压220V，负载电阻为2Ω。画出交流电源电压、整流输出电压和电流的波形。第1章MATLAB基础1-311.8电力电子电路波形图的绘制MATLAB命令窗口键入命令如下1»V=220;%交流电压有效值2»R=2;%电阻值3»dth=pi/360;%导通角增量4»th=0:dth:2*pi;%一周期中导通角5»vs=V*sqrt(2)*sin(th);%交流电压6»ud=vs.*(vs=0);%整流输出电压7»id=ud/R;%整流输出电流8»plot(th,vs),hold%画交流电压波形9»plot(th，vs，th，id)%画整流电压电流波形第1章MATLAB基础1-321.8电力电子电路波形图的绘制第1章MATLAB基础1-331.8电力电子电路波形图的绘制[例1.5]单相桥式全控整流电路如图1-22所示，交流电源电压120V，阻感负载。画出控制角为π/6时，整流电路负载侧的电压波形。第1章MATLAB基础1-341.8电力电子电路波形图的绘制第1章MATLAB基础1-35谢谢！第1章MATLAB基础1-36第二章SIMULINK环境和模型库SIMULINK环境和模型库2.1系统仿真环境2.2SIMULINK模型库中的模块2.3电力系统模型库第2章SIMULINK环境和模型库2-382.1系统仿真环境SIMULINK作为面向系统框图的仿真平台，它具有如下特点:(1)调用模块代替程序的编写，以模块连成的框图表示系统，点击模块即可以输入模块参数。(2)画完系统框图，设置好仿真参数，即可启动仿真。(3)系统运行的状态和结果可以通过波形和曲线观察，这和实验室中用示波器观察的效果几乎一致。(4)系统仿真的数据可以用以.mat为后缀的文件保存，并且可以用其他数据处理软件进行处理。(5)系统框图绘制不完整或仿真过程中出现计算不收敛的情况，会给出一定的出错提示信息，但是这提示不一定准确，这是软件还不够完备的地方。在MATLAB的工具栏上点击按钮，进入∙∙∙第2章SIMULINK环境和模型库2-392.1系统仿真环境2.1.1SIMULINK的工作环境File文件菜单表2.1Edit编辑菜单表2.2View查看菜单表2.3Simulation仿真功能菜单表2.4Format模块格式菜单表2.5Tools工具菜单表2.6第2章SIMULINK环境和模型库2-402.1系统仿真环境2.1.2模型库浏览器1.模块的提取2.模块的复制和粘贴3.模块的移动、放大和缩小4.模块的转动5.模块名的修改和移动6.模块的参数设置7.模块的删除和恢复8.模块的连接9.信号线的弯折、移动和删除的连接第2章SIMULINK环境和模型库2-412.1系统仿真环境2.1.3SIMULINK的仿真步骤(1)构建仿真模型(2)设置模块参数(3)设置仿真参数(4)启动仿真(5)观测仿真结果第2章SIMULINK环境和模型库2-422.1系统仿真环境步骤1:在SIMULINK的模型库中分别提取阶跃给定(Step)、传递函数(TransferFcn)和示波器(Scope)3个模块，并连接组成仿真模型。步骤2:模块赋值。分别双击阶跃给定和传递函数两个模块，设定其参数。步骤3:设置模型仿真参数。步骤4:启动仿真并观察结果。第2章SIMULINK环境和模型库2-432.1系统仿真环境[例2-2]转速反馈有静差直流调速系统的稳态结构如图2-14所示，仿真该系统的稳态特性。已知直流电动机额定参数为220V、55A、1000r/min，电动势常数Ce=0.193V·min/r，晶闸管整流器放大倍数Ks=44，电枢回路总电阻R=IΩ.，转速反馈系数α=0.0116。第2章SIMULINK环境和模型库2-442.1系统仿真环境2.1.4系统模型的保存和调用保存：save后缀：.mdl调用：open第2章SIMULINK环境和模型库2-452.1系统仿真环境2.1.5SIMULINK的仿真算法一般采用缺省可变步长ode45算法，电力电子电路包含非线性元件，可以选择包含Stiff模型的算法。第2章SIMULINK环境和模型库2-462.1系统仿真环境2.1.6示波器的使用和数据保存第2章SIMULINK环境和模型库2-472.1.6示波器的使用和数据保存1.示波器的参数Y轴数量时间范围auto自动设置为系统仿真参数中的起止时间标签贴放数据取样方式n（n中取1），一般为1数据点数不选时所有数据都显示数据存放至工作空间2.图形缩放区域放大、X轴向放大、Y轴向放大第2章SIMULINK环境和模型库2-482.1.6示波器的使用和数据保存3.坐标轴范围以在Scope窗口的图形部分点击鼠标右键，在弹出的功能菜单中选择“axesproperties∙∙∙”项，则可以打开Y轴范围限制的对话框.4.浮动示波器(floatingscope)不需要将示波器与外部模块用线连接，就可以选择示波器的显示信号，使用方便。第2章SIMULINK环境和模型库2-492.1.7建立子系统和系统模型的封装首先选择需要打包的模块，然后在Edit菜单中选CreateSubsystem命令。第2章SIMULINK环境和模型库2-502.2SIMULINK模型库中的模块2.2.1连续系统模块库表2-72.2.2离散系统模块库表2-8表2-92.2.3函数与表格模块库表