Matlab電力電子技術應用論文

【文章摘要】信息技術的快速發展推動許多學科進一步完善，以電力電子技術為例，其本身具有較強的理論性、實踐性等特徵，涉及的波形圖、電路圖也較多，相關設計人員需掌握較多相關理論，且在設計分析中面臨較多的難題。在此背景下便提出仿真技術，即Matlab，其可通過相應模型的構建使所有波形結果具有可視化特徵。對此，本文將對電力電子設計中Matlab應用的必要性、基於Matlab的系統模塊構建以及系統仿真思路進行探析。

【關鍵詞】Matlab；電力電子技術；應用

0前言

作為近年來能夠合理控制電能形態的技術，電力電子技術在信息技術推動下得到快速發展，其以自身相關器件轉換與控制電能，無論數瓦電器或數千瓦輸電系統，都可通過電力電子裝置進行控制。據統計分析，國外許多發達國家依託於電力電子技術所轉換的電能達到90%，而這一轉換過程的實現主要得益於其在仿真過程中能夠取得精確的結果。因此，本文對電力電子技術中Matlab的應用研究，對促進電力電子技術發展具有十分重要的意義。

1電子電路設計中Matlab應用的必要性

目前，電子電路設計中逐漸強調以自動化為主，通過原理圖設計與仿真相應的電路，使電子電路的設計達到最優，並分析電路中的最壞條件等。然而這些設計自動化目標的實現，要求將控制領域中的典型代表Matlab引入其中，其具備基本交互式編程能力，且較多圖像或數據處理以及原理圖設計等都可利用其完成。特別Matlab近年來發展中，版本處於不斷更新態勢，且有較多系統模塊與模型如電力電子器件、電路以及電機等都被囊括其中。加上完善中將Sinulink環境引入其中，更能容納較多關於電力電子的相關模塊，為電路電子設計提供具體的指導。同時，電力電子系統在構造中，將Matlab引入其中，也可直接通過仿真計算以測出相關電路結果，無需考慮以往因硬件試驗條件缺失而難以仿真的難題，保證設計精準性的同時減輕設計人員的負擔。因此，將Matlab引入電子電路設計中極為必要。

2基於Matlab的模型構建

模型構建中主要需考慮到Simulink環境，根據電氣系統設計要求，將其融入SinPowerSystems中，該仿真系統對電力電子系統以及電路都較為適用，而且能夠仿真電路傳輸過程以及電機拖動系統等。其中，SinPowerSystems模塊在內容上應以晶閘管、整流二極管、Mosfet模塊、Diode模塊等為主，同時的也容納較多集成度較高的模塊與底層模塊等，如Universalbridge、Thyristor模塊。實際建模過程中由於需考慮整流系統，所以對各模塊要求合理建模。具體建模過程中，主要需考慮Sinulink系統構建、仿真等問題，實現的步驟體現在：①將Sinulink進行打開，可從Matlab中尋找具體內容；②完成Sinulink構建後，對其進行命名，可使模型後綴名界定在mdl上；③根據電子電路設計需要，在模塊集中進行相應模塊的尋找，將其向所構建的模型放置；④進行電力電子系統的構造，並對該系統進行仿真；⑤綜合分析仿真結果，得出最終結論。

3基於Matlab系統仿真研究

電力電子技術實際設計過程中，其目標多集中在如何控制與變換電能方面，其中電力可細化為直流電力、交流電力為主，前者多表現在乾電池、蓄電池方面，而後者集中在公用電網方面。但電力由電源獲取，應在電力變換的基礎上才可滿足電力電子設計要求，所以應做好電力變換工作。現行電力變換中，常用的方式主要以直流變與交流變直流、交流為主。一般被叫做整流的為交流變直流，而作為逆變的'則為直流變交流；直流變直流主要指不同電壓下直流的轉變，交流變交流則叫做的交流電力控制，側重於變換電力或電壓。明確這些內容的基礎上，便可引入Matlab完成仿真。具體仿真過程主要表現在以下幾方面。

3.1仿真過程在整流電路中的實現

近年來整流電路在應用過程中，多以三相橋式類型為主，所以將Matlab引入後，主要對三相橋式類型電路進行仿真。具體仿真中，首先需做好Sinulink環境的構建，在此基礎上完成三相橋式系統結構模型的構建。實踐研究發現，該系統結構中要求電橋模塊需保證具有較高的精度，且在觸發脈衝方面，也需引入具體的脈衝發生器，這樣可達到整流電路要求。完成仿真模型構建後，便可得到仿真結果，若利用相應的波形圖表示，整個三相橋式電路在整流結果上將更清晰的顯示出來，僅需對控制角進行操作，便可得到整流波形變化結果，為電路設計提供準確的參考。

3.2仿真過程在逆變電路中的實現

對於逆變電路，其主要指直流電轉換為交流電。目前，逆變電路的應用也較為常見，如較多直流電源包括太陽能電池或蓄電池等，在對交流負載進行供電時要求逆變電路作用充分發揮。同時，也有許多電力電子裝置，如感應加熱或不間斷電源以及變頻器等，其在設計過程中都需將逆變電路作為核心內容。所以電力電子技術中關鍵的內容在於逆變電路方面。需注意的是，區別於直流側電源，逆變電路通常以電流型、電壓型兩種形式為主，在仿真過程中需通過Matlab做好全橋電路的構建，在此基礎上完成仿真過程。根據實踐發現，整個構建的結構中，全橋逆變在構成上主要以四個橋臂為主，且各橋壁需依託於PWM發生器向其提供脈衝，這樣便可通過仿真結果判斷逆變後負載電流、電壓波形等。綜合來看，無論將Matlab用於整流電路或逆變電路中，僅需保證Sinulink環境合理構造，將相關電路與具體設計內容進行仿真，便可得到相關的波形與設計性能指標，為電路電子設計提供合理指導。

4結論

電力電子技術中引入Matlab能夠為設計提供更多的指標數據。實際引入中應正確認識電力電子技術、Matlab的基本內涵，以Matlab為依託進行電路電子模型的具體構建，在此基礎上將整流電路與逆變電路引入具體仿真過程中，可結合仿真結果分析實際設計中需注意的問題，能夠保證電路電子的設計更為完善，推動電力電子技術的進一步發展。

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