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matlab電力電子技術(shù)應(yīng)用

2018-06-27 10:42:04 秋天網(wǎng)  點(diǎn)擊量: 評論 (0)
信息技術(shù)的快速發(fā)展推動許多學(xué)科進(jìn)一步完善,以電力電子技術(shù)為例,其本身具有較強(qiáng)的理論性、實(shí)踐性等特征,涉及的波形圖、電路圖也較多,相關(guān)設(shè)計人員需掌握較多相關(guān)理論,且在設(shè)計分析中面臨較多的難題。

【文章摘要】信息技術(shù)的快速發(fā)展推動許多學(xué)科進(jìn)一步完善,以電力電子技術(shù)為例,其本身具有較強(qiáng)的理論性、實(shí)踐性等特征,涉及的波形圖、電路圖也較多,相關(guān)設(shè)計人員需掌握較多相關(guān)理論,且在設(shè)計分析中面臨較多的難題。在此背景下便提出仿真技術(shù),即matlab,其可通過相應(yīng)模型的構(gòu)建使所有波形結(jié)果具有可視化特征。對此,本文將對電力電子設(shè)計中matlab應(yīng)用的必要性、基于matlab的系統(tǒng)模塊構(gòu)建以及系統(tǒng)仿真思路進(jìn)行探析。

【關(guān)鍵詞】matlab;電力電子技術(shù);應(yīng)用

0前言

作為近年來能夠合理控制電能形態(tài)的技術(shù),電力電子技術(shù)在信息技術(shù)推動下得到快速發(fā)展,其以自身相關(guān)器件轉(zhuǎn)換與控制電能,無論數(shù)瓦電器或數(shù)千瓦輸電系統(tǒng),都可通過電力電子裝置進(jìn)行控制。據(jù)統(tǒng)計分析,國外許多發(fā)達(dá)國家依托于電力電子技術(shù)所轉(zhuǎn)換的電能達(dá)到90%,而這一轉(zhuǎn)換過程的實(shí)現(xiàn)主要得益于其在仿真過程中能夠取得精確的結(jié)果。因此,本文對電力電子技術(shù)中matlab的應(yīng)用研究,對促進(jìn)電力電子技術(shù)發(fā)展具有十分重要的意義。

1電子電路設(shè)計中matlab應(yīng)用的必要性

目前,電子電路設(shè)計中逐漸強(qiáng)調(diào)以自動化為主,通過原理圖設(shè)計與仿真相應(yīng)的電路,使電子電路的設(shè)計達(dá)到最優(yōu),并分析電路中的最壞條件等。然而這些設(shè)計自動化目標(biāo)的實(shí)現(xiàn),要求將控制領(lǐng)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(shù)據(jù)處理以及原理圖設(shè)計等都可利用其完成。特別matlab近年來發(fā)展中,版本處于不斷更新態(tài)勢,且有較多系統(tǒng)模塊與模型如電力電子器件、電路以及電機(jī)等都被囊括其中。加上完善中將sinulink環(huán)境引入其中,更能容納較多關(guān)于電力電子的相關(guān)模塊,為電路電子設(shè)計提供具體的指導(dǎo)。同時,電力電子系統(tǒng)在構(gòu)造中,將matlab引入其中,也可直接通過仿真計算以測出相關(guān)電路結(jié)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(shè)計精準(zhǔn)性的同時減輕設(shè)計人員的負(fù)擔(dān)。因此,將matlab引入電子電路設(shè)計中極為必要。

2基于matlab的模型構(gòu)建

模型構(gòu)建中主要需考慮到simulink環(huán)境,根據(jù)電氣系統(tǒng)設(shè)計要求,將其融入sinpowersystems中,該仿真系統(tǒng)對電力電子系統(tǒng)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(jī)拖動系統(tǒng)等。其中,sinpowersystems模塊在內(nèi)容上應(yīng)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(shí)際建模過程中由于需考慮整流系統(tǒng),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(tǒng)構(gòu)建、仿真等問題,實(shí)現(xiàn)的步驟體現(xiàn)在:

①將sinulink進(jìn)行打開,可從matlab中尋找具體內(nèi)容;

②完成sinulink構(gòu)建后,對其進(jìn)行命名,可使模型后綴名界定在mdl上;

③根據(jù)電子電路設(shè)計需要,在模塊集中進(jìn)行相應(yīng)模塊的尋找,將其向所構(gòu)建的模型放置;

④進(jìn)行電力電子系統(tǒng)的構(gòu)造,并對該系統(tǒng)進(jìn)行仿真;

⑤綜合分析仿真結(jié)果,得出最終結(jié)論。

3基于matlab系統(tǒng)仿真研究

電力電子技術(shù)實(shí)際設(shè)計過程中,其目標(biāo)多集中在如何控制與變換電能方面,其中電力可細(xì)化為直流電力、交流電力為主,前者多表現(xiàn)在干電池、蓄電池方面,而后者集中在公用電網(wǎng)方面。但電力由電源獲取,應(yīng)在電力變換的基礎(chǔ)上才可滿足電力電子設(shè)計要求,所以應(yīng)做好電力變換工作?,F(xiàn)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(zhuǎn)變,交流變交流則叫做的交流電力控制,側(cè)重于變換電力或電壓。明確這些內(nèi)容的基礎(chǔ)上,便可引入matlab完成仿真。具體仿真過程主要表現(xiàn)在以下幾方面。

3.1仿真過程在整流電路中的實(shí)現(xiàn)

近年來整流電路在應(yīng)用過程中,多以三相橋式類型為主,所以將matlab引入后,主要對三相橋式類型電路進(jìn)行仿真。具體仿真中,首先需做好sinulink環(huán)境的構(gòu)建,在此基礎(chǔ)上完成三相橋式系統(tǒng)結(jié)構(gòu)模型的構(gòu)建。實(shí)踐研究發(fā)現(xiàn),該系統(tǒng)結(jié)構(gòu)中要求電橋模塊需保證具有較高的精度,且在觸發(fā)脈沖方面,也需引入具體的脈沖發(fā)生器,這樣可達(dá)到整流電路要求。完成仿真模型構(gòu)建后,便可得到仿真結(jié)果,若利用相應(yīng)的波形圖表示,整個三相橋式電路在整流結(jié)果上將更清晰的顯示出來,僅需對控制角進(jìn)行操作,便可得到整流波形變化結(jié)果,為電路設(shè)計提供準(zhǔn)確的參考。

3.2仿真過程在逆變電路中的實(shí)現(xiàn)

對于逆變電路,其主要指直流電轉(zhuǎn)換為交流電。目前,逆變電路的應(yīng)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(fù)載進(jìn)行供電時要求逆變電路作用充分發(fā)揮。同時,也有許多電力電子裝置,如感應(yīng)加熱或不間斷電源以及變頻器等,其在設(shè)計過程中都需將逆變電路作為核心內(nèi)容。所以電力電子技術(shù)中關(guān)鍵的內(nèi)容在于逆變電路方面。需注意的是,區(qū)別于直流側(cè)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(gòu)建,在此基礎(chǔ)上完成仿真過程。根據(jù)實(shí)踐發(fā)現(xiàn),整個構(gòu)建的結(jié)構(gòu)中,全橋逆變在構(gòu)成上主要以四個橋臂為主,且各橋壁需依托于pwm發(fā)生器向其提供脈沖,這樣便可通過仿真結(jié)果判斷逆變后負(fù)載電流、電壓波形等。綜合來看,無論將matlab用于整流電路或逆變電路中,僅需保證sinulink環(huán)境合理構(gòu)造,將相關(guān)電路與具體設(shè)計內(nèi)容進(jìn)行仿真,便可得到相關(guān)的波形與設(shè)計性能指標(biāo),為電路電子設(shè)計提供合理指導(dǎo)。

4結(jié)論

電力電子技術(shù)中引入matlab能夠為設(shè)計提供更多的指標(biāo)數(shù)據(jù)。實(shí)際引入中應(yīng)正確認(rèn)識電力電子技術(shù)、matlab的基本內(nèi)涵,以matlab為依托進(jìn)行電路電子模型的具體構(gòu)建,在此基礎(chǔ)上將整流電路與逆變電路引入具體仿真過程中,可結(jié)合仿真結(jié)果分析實(shí)際設(shè)計中需注意的問題,能夠保證電路電子的設(shè)計更為完善,推動電力電子技術(shù)的進(jìn)一步發(fā)展。

【參考文獻(xiàn)】

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責(zé)任編輯:電力交易小郭

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