计算机仿真技术与CAD——基于MATLAB的电气工程（第2版） 课件 第7章MATLAB在电力电子变流中的应用.pptx

1本章内容电力电子器件模型；整流电路；逆变电路；直流-直流变流电路；交流-交流变流电路。第7章MATLAB在电力电子变流中的应用

2在MATLAB中，Simulink环境下的SimscapeElectrical组件库（前身为SimPowerSystems和SimElectronics，可提供用于电子、机电与电力系统建模及仿真的组件库)中包含了常用的电力电子器件模型、整流电路模块、逆变电路模块以及相应的触发模块，使用这些模块可以方便地构建电力电子电路并进行仿真。本章介绍绍常用电力电子器件的MATLAB仿真模型及其参数设置方法，以及几种常用电力电子变换电路的MATLAB仿真模型构建方法和仿真分析方法。

37.1电力电子器件模型电力电子器件是构成电力电子变流电路的核心单元。MATLAB电力电子器件模型使用简化的宏模型，其外特性与实际器件的特性相符，但并没有考虑器件内部的细微结构，其模型较为简单。电力电子器件在使用时一般都并联有RC缓冲电路，MATLAB电力电子器件模型也已经并联了简单的RC串联缓冲电路，缓冲电路的RC值可以在参数设置对话框中设置，较复杂的缓冲电路需要另外建立。本节介绍几种常用电力电子器件的仿真模型和参数设置方法。

4二极管（Diode）是一种具有单向导电性的半导体器件，即正向导通，反向截止，属于不可控器件。其阳极标识符号为a，阴极标识符号为k，其符号如图7-1（a）所示。7.1.1二极管1.二极管

5在MATLAB中，二极管的仿真模型采用如图7-1（b）所示的图标，可通过参数设置来区分不同种类的二极管。由图7-1（b）中，二极管输入端为阳极a，输出端为阴极k，m为测量端子。其中，测量端子m用于测量二极管的电流和电压向量[Iak，Vak]。二极管仿真模型内部并联了一个Rs-Cs串联缓冲电路，当缓冲电阻设置为inf，或将缓冲电容设置为0时，则二极管模型取消缓冲电路部分；如果缓冲电阻不为0时，设置缓冲电容inf，则为纯电阻缓冲电路。2.二极管仿真模型

6二极管仿真模型的参数设置对话框如图7-2所示。其主要参数有：ResistanceRon（ohms）（二极管导通电阻（?））、InductanceLon（H）（二极管导通电感（H））、ForwardvoltageVf（V）（二极管正向导通压降（V））、InitialcurrentIc（A）（初始电流（A））、SnubberresistanceRs（ohms）和SnubbercapacitanceCs（F）（二极管吸收电阻（?）和二极管吸收电容（F））。3.二极管仿真模型参数设置

7晶闸管（Thyristor）是一种由门极信号控制其开通的半导体器件，属于半控型器件。其阳极、阴极、门极标识符号分别为a、k、g，其元件符号如图7-3（a）所示。当晶闸管两端正向电压Vak大于正向导通压降Vf，且门极触发脉冲为正（g0）时，晶闸管导通，该触发脉冲的幅值必须大于0且有一定的持续时间，以保证晶闸管阳极电流大于擎住电流。当晶闸管阳极电流下降到0，且承受反向电压的时间大于晶闸管的关断时间Tq时，晶闸管关断。7.1.2晶闸管1.晶闸管

8在MATLAB中，所有晶闸管的仿真模型均采用如图7-3（b）所示的图标。该模型有两个输入端和两个输出端。其中，a为阳极，b为阴极，g为门极，m为测量输出向量端[Iak，Vak]，输出晶闸管的电流和电压值。模型中晶闸管两端并联了Rs-Cs串联缓冲电路，其含义和设置方法同二极管。需要说明的是，PowerElectronics（电力电子器件）模块库中，提供了DetailedThyristor（详细的晶闸管模型）和Thyristor（晶闸管模型）两种模型，二者区别在于DetailedThyristor（详细的晶闸管模型）增加了三个参数：初始电流Ic、擎住电流Il和关断时间Tq。2.晶闸管的仿真模型

9以DetailedThyristor（详细的晶闸管模型）为例，仿真模型的参数设置对话框如图7-4所示。其主要参数有：ResistanceRon（ohms）（晶闸管导通电阻（?））、InductanceLon（H）（晶闸管导通电感（H））、ForwardvoltageVf（V）（晶闸管正向导通压降（V））、InitialcurrentIc（A）（初始电流（A））、SnubberresistanceRs（ohms）和SnubbercapacitanceCs