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绪论
本次课程设计包含了六个内容的建模与仿真：1．晶闸管的仿真模型及以单相半波整流器为例，说明晶闸管元件应用系统的建模与仿真方法；2．晶闸管三相桥式整流系统的建模与仿真；3. 可关断晶闸管的仿真模型及以可关断晶闸管元件组成的Buck变换器为例的仿真过程；4．绝缘栅双极型晶体管元件的仿真模型及一个由IGBT元件组成的Boost变换器的建模与仿真；5．相位控制的晶闸管单相交流调压器系统的建模与仿真；6．晶闸管三相半波有源逆变器的建模与仿真。这六个内容基本包含了电力变换的四大类，从中能比较全面的掌握电力电子MATLAB仿真的方法。
此仿真实验主要涉及到以下四个方面，而基于MATLAB的电力电子技术仿真则是一下几个内容很好的结合。
电力电子器件：电力电子器件是一系列固态高电压、大电流的电子器件，被控对象的设备功率很大。按可控性可分为三类：不控器件（二极管）、半控器件（晶闸管）、全控器件（GTR、GTO、IGBT、MOSFET等）。
电力电子技术应用：该技术广泛应用于多种形式的电源、电力拖动控制、电网电能质量技术提高以及大功率电能传输。
MATLAB仿真：MATLAB程序设计语言是美国Math Works公司在20世纪80年代中期推出的搞性能数值计算软件，2005年8月该公司就推出MATLAB7.1版，现已成为线性代数、自动控制理论、数理统计、数字信号分析与处理、动态系统仿真等各种课程的基本数学工具。
电力电子技术MATLAB实践：电力电子技术中有关电能的变换与控制过程，有各种电路原理的分析与研究、大量的计算、电能变换的波形测量、绘制与分析等，都离不开MATLAB。首先，它的运算功能强大，应用于交流电的可控整流、直流电的有源逆变与无源逆变中存在的整流输出的平均值、有效值、与电路功率计算、控制角、导通角计算。其次，MATLAB的SimpowerSystems实体图形化仿真模型系统，把代表晶闸管、触发器、电阻、电容、电源、电压表等实物的特有符号连接成一个整流装置电路或是一个系统，更简单方便，节省设计制作时间和成本等。再有，交流技术讨论的电能转换与控制，需要对各种电压与电流波形进行测量、绘制与分析，MATLAB提供了功能强大且方便使用的图形函数，特别适合完成这项任务。最后。MATLAB界面友好，使得从事自动控制的技术工作者乐于和它接触，愿意使用它。
1.整流电路仿真
1.1单相半波可控整流系统
1.1.1晶闸管的仿真
⑴晶闸管模型
晶闸管是一种门极信号触发导通的半导体器件。晶闸管有两个输入端和两个输出端，第一个输入与输出是阳极媏（a）与阴极端（k），第二个输入（g）是门极控制信号端如图①，当勾选“Show measurement port”项时便显示第二个输出端（m）如图②，这是晶闸管检测输出向量[Iak Uak]端，可连接仪表检测流经晶闸管的电流（Iak）与晶闸管的正向压降（Uak），晶闸管组件的符号和仿真模型图如图所示。
图 ① 图 ②
晶闸管组件的符号和仿真模型
⑵晶闸管参数及其设置
在模型结构图中，当鼠标双击模型时，则弹出晶闸管参数对话框，如下图所示
“Resistance Ron(Ohms)”：晶闸管导通电阻Ron（Ω）。 “Inductance Lon（H）”：晶闸管元件内电感Lon（H）。电感参数与电阻参数不能同时设 为0
“Forward voltage Vf（V）”：晶闸管元件的正向管压降Vf（V）。 “Initial current Ic（A）”：初始电流Ic（A）。 “Snubber resistance Rs（ohms）”：缓冲电阻Rs（Ω）。 “Snubber capacitance Cs（F）”：缓冲电容Cs（F）。可对Rs与Cs设置不同的数值以改变或者取消吸收电路。
“Show measurement port”为设置是否显示检测端（m）。
需要说明的是，含有晶闸管模型的电路仿真时，最好采用特定的算法Ode23tb与Oder15s，而当电路进行离散化处理时，晶闸管的内电感量应设为0。
1.1.2单相半波可控整流电路的仿真
⑴电路图及工作原理
uTidVTTrULu1u2URud
单相半波可控整流电路（阻-感性负载）图
如上图所示，当晶闸管VT处于断态时，电路中电流Id=0，负载上的电压为0，U2
全部加在VT两端，在触发角α处，触发VT使其导通，U2加于负载两端，由于电感L的存在使电流id不能突变，id从0开始增加同时L的感应电动势试图阻止id增加，这时交流电源一方面供给电阻R消耗的能量，一方面供给电感L吸收的电磁能量，到U2由正变负的过零点处处id已经处于减小的过程中，但尚未降到零，因此VT仍处于导通状态，当id减小至零，VT关断并承受反向压降，电感L延迟了VT的关断时刻使Ud波形出现负的部分。
（2）建立仿真模型
根据原理图用matalb软件画出正确的仿真电路图，整体模型如图所示
单相半波晶闸管可控整流电路（阻感负载）的仿真模型 仿真参数：选择ode23tb算法，将相对误差设置为1e-3
开始仿真时间设置为0，停止仿真时间设置为0.12，如下图所示
⑶模型参数简介与设置 ①交流电压源 提
取
路
径
：
Simulink\\SimPoweSysten\\Electrical\\AC Voltage Source
“Peak amplitude”:正弦电压峰值Um，单位V，
“Phase”：正弦电压初相角φ,单位 度，
“Frequency”：正弦电压频率f，单位 Hz，
“Sample time”：采样时间 ，单位 s， 本实验参数设置为频率50Hz，电压幅值220V，其他为默认设置，如右图所示。