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1、MATLAB建模仿真讲座-专题二常用电路设计法 Still waters run deep.流静水深流静水深,人静心深人静心深 Where there is life,there is hope。有生命必有希望。有生命必有希望在在Matlab6.X以以上上版版本本中中，在在simulink里里面面的的“SimPowerSystems”的的模模块块库库中中，包包含含有有线线路路元元件件库库（Elements）。在在Elements元元件件库库中中，它它基基本本上上涵涵盖盖了了绝绝大大多多数数电电路路所所需需元元器器件件，如如电电阻阻器器、电电容容器器、电电感感器器、输输电电线线、变变压压器器、断
2、断路路器器等等重重要要器器件件，其其符符号号、名名称称和和封封装装形形式式如如图图5-46所所示示。下下面面以以一一些些典典型型电电路路的的设设计计为为例例，将将它它们们中中的的最最常常用用器器件件的的使使用用方方法法逐逐一一进进行行分分析析和和讲解。讲解。认识认识Element模块库模块库 2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 3Breaker功能模块简介功能模块简介 举举例例6：构构建建图图5-47所所示示的的利利用用Breaker功功能能 模模 块块 设设 计计 的的 控控 制制 电电 路路，保保 存存 为为exm_6.mdl
3、。需需要要观观察察：（1）控控制制信信号号；（2）负载电流波形；（）负载电流波形；（3）负载电压波形。）负载电压波形。4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5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中所示参中所示参数进行设置；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
4、的measurements模块中连续调用两模块中连续调用两次，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 6Breaker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Br
5、eaker模块的控制波形模块的控制波形参数，在参数，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
6、 format设置为设置为Array。接前接前 7设置设置Timer模块的参数模块的参数 8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 9负载电压波形负载电压波形 10举举例例7：构构建建图图5-51所所示示的的利利用用Linear Transformer功功能能模模块块设设计计的的电电路路保保存存为为exm_7.mdl。需需要要观观察察：（1）变变压压器器原原方方电电流流和和副副方方电电流流波波形形；（2）变变压压器器副副方方电电压波形。压波形。Linear Transformer功能模块简介功能模块简介 11利用利用Linear Transformer设计的仿设计的仿真模型
7、真模型 12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5-51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 13Linear Transformer模块：在模块：在SimPow
8、erSystems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
9、置 接前接前 14设置设置Linear Transformer模块模块参数参数 15 Paralell RLC Load模块模块(1)-（3）16变压器副方电压变压器副方电压 17变压器原方电流变压器原方电流I1 18变压器副方电流变压器副方电流I2 19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，包含的模块库中，包含有电力电子元件库（有电力电子元件库（Power Electronics）。）。在在Power Electronics元件库中，它基本上元件库中，它基本上涵盖了绝大多数电路所需的开关元器件，涵盖了绝大多
10、数电路所需的开关元器件，如晶体二极管、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，其等重要器件，其符号、名称和封装形式如图符号、名称和封装形式如图5-57所示。下所示。下面以一些典型电路的设计为例，将它们中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行分析和的最常用器件的使用方法逐一进行分析和讲解。讲解。认识认识Power Electronics模块库模块库 20Power 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号、
11、名称和封装形式 21举举例例8：构构建建图图5-58所所示示的的利利用用Ideal Switch功功 能能 模模 块块 设设 计计 的的 电电 路路，保保 存存 为为exm_8.mdl。需需要要观观察察：（1）流流过过Ideal Switch模模块块的的电电流流和和端端电电压压波波形形；（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 22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 23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5-58
12、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 24Timer模块：用于设计模块：用于设计Ideal Switch模块模块的控制波形参数，在的控制波形参数，在SimPow
13、erSystems的的模块库中的模块库中的“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置为置为Array。
14、接前接前 25设置设置Ideal Switch模块参数模块参数 26设置设置Timer模块参数模块参数 27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 28负载电流和端电压负载电流和端电压 29举举例例9：构构建建图图5-63所所示示的的利利用用IGBT功功能能模模块块设设计计的的电电路路，并并保保存存为为exm_9.mdl。需需要要观观察察：（1）流流过过二二极极管管电电流流Id的的波波形形；（2）流流过过电电感感器器L1的的电电流流IL的的波波形形；（3）IGBT集集电电极极电电流流Ic的的波波形形；（4）集集电电极极与与发发射射极极之之间间电电压压U
15、ce的的波波形形；（5）负负载载端端电电压压U_load的的波波形形；（6）PulseGenerator模模块块输输出出的的控控制制波波形形。电电容容器器C1端端电电压压波波形形；（2）电电容容器器C2端端电电压压波波形。形。IGBT功能模块简介功能模块简介 30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 31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 RLC Branch：在：在SimPowerSystems的模块库中的的模
16、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 32IGBT模块：在模块：在“SimPowerSystems”的模块的模块库中的库中的Power Ele
17、ctronics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 33设置设置IGBT模块参数模块参数 34设置设置Pulse Generator模块参数模块参数 35Pulse Generator模块输出波形模块输出波形 36输出的仿真波形输出的仿真波形 37谢谢！谢谢！谢谢！谢谢！38