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1、1常用电路设计法常用电路设计法2 在在Matlab6.X以上版本中，在以上版本中，在simulink里面里面的的“SimPowerSystems”的模块库中，包的模块库中，包含 有 线 路 元 件 库 （含 有 线 路 元 件 库 （ E l e m e n t s ） 。 在） 。 在Elements元件库中，它基本上涵盖了绝大元件库中，它基本上涵盖了绝大多数电路所需元器件，如电阻器、电容器、多数电路所需元器件，如电阻器、电容器、电感器、输电线、变压器、断路器等重要电感器、输电线、变压器、断路器等重要器件，其符号、名称和封装形式如图器件，其符号、名称和封装形式如图5-46所示。下面以一些典型
2、电路的设计为例，所示。下面以一些典型电路的设计为例，将它们中的最常用器件的使用方法逐一进将它们中的最常用器件的使用方法逐一进行分析和讲解。行分析和讲解。 认识认识Element模块库模块库 3元件库元件库Elements中的功能模块的符中的功能模块的符号、名称和封装形式号、名称和封装形式 4Breaker功能模块简介功能模块简介 举例举例6：构建图：构建图5-47所示的利用所示的利用Breaker功功能 模 块 设 计 的 控 制 电 路 ， 保 存 为能 模 块 设 计 的 控 制 电 路 ， 保 存 为exm_6.mdl。需要观察：（。需要观察：（1）控制信号；）控制信号；（2）负载电流波
3、形；（）负载电流波形；（3）负载电压波形。）负载电压波形。 5利用利用Breaker功能模块设计的控制电路仿功能模块设计的控制电路仿真模型真模型6 交流电压源（交流电压源（AC Voltage Source）：在）：在SimPowerSystems的模块库中的的模块库中的Electrical Sources模块库中调用，按照图模块库中调用，按照图5-47中所示中所示参数进行设置；参数进行设置； Voltage Measurement和和Current Measurement模块：在模块：在SimPowerSystems的的模块库中的模块库中的measurements模块中连续调用两模块中连续调
4、用两次，并按照图次，并按照图5-47中所示名称进行命名为中所示名称进行命名为Iload和和U_T； 串联性分支模块串联性分支模块series RLC Branch：在：在SimPowerSystems的模块库中的的模块库中的Elements模模块中连续调用，构建负载块中连续调用，构建负载ZL（包括电阻（包括电阻10和和电感器电感器100mH）；）；所需功能模块所需功能模块 7 Breaker模块：在模块：在SimPowerSystems的模块库的模块库中的中的Elements模块库中调用；模块库中调用； Timer模块：用于设计模块：用于设计Breaker模块的控制波模块的控制波形参数，在形参
5、数，在SimPowerSystems的模块库中的的模块库中的Extra library里面的里面的Control Blocks中调用；中调用； Mux模块：调用方法同前；模块：调用方法同前； Scope模块：在模块：在Simulink模块库中的模块库中的sinks模块模块库中连续调用三次，并按照图库中连续调用三次，并按照图5-47中所示名称分中所示名称分别命名；别命名； To Workspace模块：在模块：在Simulink 模块库中的模块库中的Sinks 模块库中调用，将其模块库中调用，将其Variable name命名命名为：为：U_I，save format设置为设置为Array。 接
6、前接前 8设置设置Timer模块的参数模块的参数 9负载电流负载电流I/A与控制信号与控制信号UC/V波形波形 10负载电压波形负载电压波形 11 举例举例7：构建图：构建图5-51所示的利用所示的利用Linear Transformer功能模块设计的电路保存为功能模块设计的电路保存为exm_7.mdl。需要观察：（。需要观察：（1）变压器原方）变压器原方电流和副方电流波形；（电流和副方电流波形；（2）变压器副方电）变压器副方电压波形。压波形。Linear Transformer功能模块简介功能模块简介 12利用利用Linear Transformer设计的仿设计的仿真模型真模型 13 交流电
7、压源（交流电压源（AC Voltage Source）：）：调用方法同前，按照图调用方法同前，按照图5-51所示参数进行所示参数进行设置；设置； Voltage Measurement和和Current Measurement模块：调用方法同前，按照模块：调用方法同前，按照图图5-51所示名称命名；所示名称命名； 并联负载模块并联负载模块Paralell RLC Load：在：在SimPowerSystems的模块库中的的模块库中的Elements模块中连续调用三次；模块中连续调用三次； 所需功能模块所需功能模块 14 Linear Transformer模块：在模块：在SimPowerSys
8、tems的模块库中的的模块库中的Elements模模块库中调用；块库中调用； Mux模块：调用方法同前；模块：调用方法同前； Scope模块：调用方法同前，并按照图模块：调用方法同前，并按照图5-51所示名称分别命名；所示名称分别命名； To Workspace模块：调用方法同前，将模块：调用方法同前，将Variable name命名为：命名为：U_1_2，save format设置为设置为Array； Neutral 模块：在模块：在SimPowerSystems的模的模块库中的块库中的Connectors”里面连续调用三次，并里面连续调用三次，并按照图按照图5-51所示参数设置所示参数设置
9、 接前接前 15设置设置Linear Transformer模块模块参数参数 16 Paralell RLC Load模块模块(1)-（3） 17变压器副方电压变压器副方电压 18变压器原方电流变压器原方电流I1 19变压器副方电流变压器副方电流I2 20 在在Matlab6.X以上版本中，在以上版本中，在simulink里面里面的的“SimPowerSystems”的模块库中，包的模块库中，包含有电力电子元件库（含有电力电子元件库（Power Electronics）。在）。在Power Electronics元件元件库中，它基本上涵盖了绝大多数电路所需库中，它基本上涵盖了绝大多数电路所需的
10、开关元器件，如晶体二极管、的开关元器件，如晶体二极管、GTO、IGBT、MOSFET、Thyristor、理想开关、理想开关、Three-Level Bridge和和Universal Bridge等重要器件，其符号、名称和封装形式如等重要器件，其符号、名称和封装形式如图图5-57所示。下面以一些典型电路的设计所示。下面以一些典型电路的设计为例，将它们中的最常用器件的使用方法为例，将它们中的最常用器件的使用方法逐一进行分析和讲解。逐一进行分析和讲解。 认识认识Power Electronics模块库模块库 21Power Electronics库中功能模库中功能模块的符号、名称和封装形式块的符
11、号、名称和封装形式 22 举例举例8：构建图：构建图5-58所示的利用所示的利用Ideal Switch功能模块设计的电路，保存为功能模块设计的电路，保存为exm_8.mdl。需要观察：（。需要观察：（1）流过）流过Ideal Switch模块的电流和端电压波形；（模块的电流和端电压波形；（2）负）负载电流和端电压波形。载电流和端电压波形。Ideal Switch功能模块简介功能模块简介 23利用利用Ideal Switch功能模块设计功能模块设计的电路的仿真模型的电路的仿真模型 24 交流电压源（交流电压源（AC Voltage Source）：调用方法同前，按照图）：调用方法同前，按照图5
12、-58中所示参数进行设置；中所示参数进行设置； Voltage Measurement和和Current Measurement模块：调用方法同前，模块：调用方法同前，按照图按照图5-58所示名称进行命名；所示名称进行命名； 串联分支模块串联分支模块Serias RLC Branch：在在SimPowerSystems的模块库中的的模块库中的Elements模块中连续调用两次，按照模块中连续调用两次，按照图图5-58中所示参数进行设置；中所示参数进行设置； 所需功能模块所需功能模块 25 Timer模块：用于设计模块：用于设计Ideal Switch模模块的控制波形参数，在块的控制波形参数，在
13、SimPowerSystems的模块库中的的模块库中的“Extra library”里面的里面的Control Blocks中调用；中调用； Ideal Switch模块：在模块：在SimPowerSystems的模块库中的的模块库中的Power Electronics模块库中调用；模块库中调用； Demux模块：调用方法同前；模块：调用方法同前； Scope模块：调用方法同前，并按照图模块：调用方法同前，并按照图5-58所示名称分别命名；所示名称分别命名； To Workspace模块：调用方法同前，将模块：调用方法同前，将Variable name命名为命名为U_I，save format
14、置为置为Array。 接前接前 26设置设置Ideal Switch模块参数模块参数 27设置设置Timer模块参数模块参数 28流过流过Ideal Switch功能模块的电功能模块的电流及其端电压流及其端电压 29负载电流和端电压负载电流和端电压 30 举例举例9：构建图：构建图5-63所示的利用所示的利用IGBT功能模块功能模块设计的电路，并保存为设计的电路，并保存为exm_9.mdl。需要观察：。需要观察：（1）流过二极管电流）流过二极管电流Id的波形；（的波形；（2）流过电）流过电感器感器L1的电流的电流IL的波形；（的波形；（3）IGBT集电极电集电极电流流Ic的波形；（的波形；（4
15、）集电极与发射极之间电压）集电极与发射极之间电压Uce的波形；（的波形；（5）负载端电压）负载端电压U_load的波形；的波形；（6）PulseGenerator模块输出的控制波形。电模块输出的控制波形。电容器容器C1端电压波形；（端电压波形；（2）电容器）电容器C2端电压波端电压波形。形。 IGBT功能模块简介功能模块简介 31利用利用IGBT功能模块设计的电路功能模块设计的电路的仿真模型的仿真模型 32 直流源（直流源（DC Voltage Source）：调用）：调用方法同前，按照图方法同前，按照图5-63中所示参数进行设中所示参数进行设置；置； 串联分支模块串联分支模块Serias R
16、LC Branch：在：在SimPowerSystems的模块库中的的模块库中的Elements模块库中调用，按照图模块库中调用，按照图5-63中所示参数进中所示参数进行设置并命名为行设置并命名为L1； Voltage Measurement和和Current Measurement模块：调用方法同前，按照模块：调用方法同前，按照图图5-63所示名称进行命名；所示名称进行命名； Diode模块：在模块：在“SimPowerSystems”的的模块库中的模块库中的Power Electronics模块库中调模块库中调用，命名为用，命名为D1； 所需功能模块所需功能模块 33 IGBT模块：在模块
17、：在“SimPowerSystems”的模的模块库中的块库中的Power Electronics模块库中调用；模块库中调用； Mux模块：调用方法同前；模块：调用方法同前； Scope模块：调用方法同前，并按照图模块：调用方法同前，并按照图5-63中所示名称分别命名；中所示名称分别命名； 并联分支模块并联分支模块Paralell RLC Branch：在：在SimPowerSystems的模块库中的的模块库中的Elements模模块库中调用，命名为块库中调用，命名为R1和和C1； Pulse Generator模块：在模块：在Simulink模块库中模块库中的的Sources模块库中调用。模块库中调用。 接前接前 34设置设置IGBT模块参数模块参数 35设置设置Pulse Generator模块参数模块参数 36Pulse Generator模块输出波形模块输出波形 37输出的仿真波形输出的仿真波形 38