電力電子電路典型環(huán)節(jié)的MATLAB仿真畢業(yè)設(shè)計(jì)論文

教學(xué)單位教學(xué)單位電子電氣工程系學(xué)生學(xué)號(hào)202195014075編號(hào)DQ2021DQ075本科畢業(yè)設(shè)計(jì)題目學(xué)生姓名專業(yè)名稱指導(dǎo)教師2021年月日電力電子電路典型環(huán)節(jié)的MATLAB仿真摘要:本文主要研究了電力電子電路典型環(huán)節(jié)的MATLAB仿真，首先介紹了MATLAB軟件及其圖形仿真界面Simulink的根底應(yīng)用知識(shí)，然后介紹了用于電力電子仿真的SimPowerSystems中的各種模塊庫，完成了對(duì)整流電路、斬波電路典型環(huán)節(jié)的建模與仿真，并且給出了仿真結(jié)果波形。通過MATLAB/SIMULINK軟件來建立各電路的仿真模型，并且對(duì)各個(gè)模塊和系統(tǒng)內(nèi)部的參數(shù)進(jìn)行設(shè)置，例如仿真算法、電子器件的選擇和電源幅值和頻率等，最終實(shí)現(xiàn)電力電子系統(tǒng)在MATLAB中的仿真。仿真結(jié)果和理論分析結(jié)果相一致，驗(yàn)證了仿真建模的有效性和正確性。最后，本文對(duì)研究成果進(jìn)行了總結(jié)，并提出了進(jìn)一步改良建議。關(guān)鍵詞：Matlab/Simulink，仿真，整流電路，斬波電路

Abstract:ThispapermainlystudiestheMATLABsimulationofthetypicalsessiontothepowerelectroniccircuit,ThisarticlefirstintroducestheMATLABsoftwareandtheapplicationofknowledgebasedongraphicalinterfaceSimulinksimulation,andthenintroducedthevariousmodulesofSimPowerSystemslibraryforthepowerelectronicsimulation,alsocompletedModelingandSimulationtothetypicalsessionofrectifiercircuitandChoppercircuit,andshowtheresultsofthesimulationwaveform.EstablishedvariouselectriccircuitsthroughMATLAB/SIMULINKsoftwarethesimulationmodel,andsettheestablishmenttoeachmoduleandtheinteriorparameterofsystem,forexamplesimulationalgorithm,electronicdevicechoiceandelectricalsourcepeak-to-peakvalueandfrequencyandsoon,finallyrealizedsimulationthattheelectricpowerelectronicsalternating-currentcircuitinMATLAB.Simulationresultandtheoreticalanalysisresultconsistent,hasconfirmedthesimulationmodellingvalidityandtheaccuracy.Finally,thispapersummarizestheresearchresultsandmakessuggestionsforfurtherimprovement.Keywords:Matlab/Simulink,Simulation,Rectifiercircuit,Choppercircuit

目錄第1章概述 51.1國內(nèi)外研究概況 51.2本課題的研究內(nèi)容 51.3本課題的研究目的與意義 6第2章MATLAB/SIMULIK根底知識(shí) 72.1MATLAB介紹 72.1.1MATLAB主要組成局部 72.1.2MATLAB的系統(tǒng)開發(fā)環(huán) 82.2SIMULINK仿真根底 92.2.1SIMULINK啟動(dòng) 102.2.2SIMULINK的模塊庫介紹 112.2.3電力系統(tǒng)模塊庫的介紹 122.2.4SIMULINK的仿真步驟 13第3章整流電路的SIMULINK仿真設(shè)計(jì) 153.1單相橋式整流電路的仿真 153.1.1單相橋式全控整流電路的工作原理 153.1.2建立仿真模型 153.1.3設(shè)置模型參數(shù) 173.1.4模型仿真 183.2三相橋式整流電路的仿真 213.2.1三相橋式全控整流電路的工作原理 213.2.2建立仿真模型 223.2.3設(shè)置模型參數(shù) 23第4章斬波電路的SIMULINK仿真設(shè)計(jì) 264.1降壓斬波電路的仿真 264.1.1降壓變換器的工作原理 264.1.2建立仿真模型 274.1.3設(shè)置模型參數(shù) 284.1.4模型仿真 284.2升壓斬波電路的仿真 304.2.1升壓變換器的工作原理 304.2.2建立仿真模型 304.2.3設(shè)置模型參數(shù) 314.2.4模型仿真 32第5章仿真調(diào)試 345.1模型仿真應(yīng)注意的問題 345.1.1模型建立和仿真參數(shù)的設(shè)置 345.1.2仿真運(yùn)行和觀測仿真結(jié)果 35結(jié)論 37參考文獻(xiàn) 38致謝 40第1章概述1.1國內(nèi)外研究概況電力電子技術(shù)綜合了微電子、電路、自動(dòng)控制等多學(xué)科知識(shí)，是電能變換與控制的核心技術(shù)，在工業(yè)、能源、交通、國防等各個(gè)領(lǐng)域發(fā)揮著越來越重要的作用。然而，由于電力電子器件所固有的非線性特性，使得對(duì)電力電子電路及系統(tǒng)的分析十分困難?，F(xiàn)代計(jì)算機(jī)仿真技術(shù)為電力電子電路及系統(tǒng)的分析提供了有效的方法，大大簡化了電力電子的分析與設(shè)計(jì)過程。成為相關(guān)專業(yè)學(xué)生和工程技術(shù)人員學(xué)習(xí)和研究的重要手段。但是，復(fù)雜的數(shù)學(xué)模型、數(shù)值計(jì)算及編程過程仍然需要消耗巨大的工作量，這些都阻礙了計(jì)算機(jī)仿真技術(shù)的應(yīng)用。為此，出現(xiàn)了PSPICE、SABER、MATLAB等適用于電力電子仿真的專用仿真軟件。這些軟件將各種功能子程序模塊化，提供了完善的部件模型，用戶只需簡單的操作便可完成給定系統(tǒng)的仿真模型設(shè)計(jì)，成為廣闊學(xué)生和工程技術(shù)人員在學(xué)習(xí)、科研和開發(fā)過程中的必備工具。早期的MATLAB軟件主要用于數(shù)值計(jì)算及控制系統(tǒng)的仿真和分析，經(jīng)過多年不斷地?cái)U(kuò)展，目前涉及通信、信號(hào)處理、電氣工程、人工智能等諸多領(lǐng)域，已經(jīng)成為風(fēng)行全球的科學(xué)計(jì)算軟件。MATLAB中提供的“PowerSystems〞是進(jìn)行電力電子系統(tǒng)仿真的理想工具，與其他仿真軟件進(jìn)行器件級(jí)別的仿真分析不同，PowerSystems中的模型更加關(guān)注器件的外特性，易于與控制系統(tǒng)相連接。使用這些模塊進(jìn)行仿真能夠簡化編程工作，以直觀易用的圖形方式對(duì)電力電子電路進(jìn)行模型描述。目前對(duì)電力電子的仿真研究根本上都是建立仿真模型后直接給出了結(jié)果波形，雖未給出GUI界面設(shè)計(jì)的效果，不過這些仿真技術(shù)的研究，很大程度上也推動(dòng)著仿真技術(shù)的開展，使得對(duì)復(fù)雜的電力電子電路、系統(tǒng)的分析和設(shè)計(jì)變得更加容易和有效，進(jìn)一步拓寬了它的應(yīng)用范圍和使用領(lǐng)域。1.2本課題的研究內(nèi)容本文利用MATLAB軟件對(duì)電力電子電路典型環(huán)節(jié)進(jìn)行了SIMULINK模型仿真設(shè)計(jì)。首先對(duì)電力電子的整流電路和斬波電路的典型環(huán)節(jié)進(jìn)行了建模仿真的分析和研究，介紹了利用MATLAB/SIMULINK建立電力電子電路仿真模型并進(jìn)行仿真的方法，然后完成了仿真模型的建立，給出了仿真結(jié)果波形。1.3本課題的研究目的與意義本文通過MATLAB的仿真設(shè)計(jì)，可以將電力電子中抽象的、復(fù)雜的理論知識(shí)變得直觀、簡單易行，利用MATLAB工具箱作仿真,學(xué)生能較快地理解課程理論,并可以初步學(xué)會(huì)用仿真來分析電力電子問題的技能。通過對(duì)仿真結(jié)果的分析就可以對(duì)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)進(jìn)行改良或?qū)⒂嘘P(guān)參數(shù)進(jìn)行修改使系統(tǒng)到達(dá)要求的結(jié)果和性能，這樣就可以極大地加快系統(tǒng)的分析和設(shè)計(jì)過程。通過仿真，能夠以直觀易用的圖像方式對(duì)電氣系統(tǒng)進(jìn)行模型描述。我們還可以通過仿真來驗(yàn)證一些特殊情況下波形分析的正確性,從而幫助學(xué)生更好地理解一些概念、提高授課的靈活性，而這也正是我們論文研究的目的和意義所在。

第2章MATLAB/SIMULIK根底知識(shí)2.1MATLAB介紹1980年，美國的CleveMoler博士在新墨西哥大學(xué)講授線性代數(shù)課程時(shí)，發(fā)現(xiàn)采用高級(jí)語言編程極為不便，于是建立了MATLAB〔MatrixLaboratory的縮寫〕，即矩陣實(shí)驗(yàn)室，早期開發(fā)MATLAB軟件是為了幫助學(xué)校的老師和學(xué)生更好地授課和學(xué)習(xí)。1984年，由美國MathWorks公司推出了商業(yè)版，經(jīng)過二十余年的不斷升級(jí)，目前MATLAB的最新版本為MATLABR2021a。由于使用MATLAB編程運(yùn)算與進(jìn)行科學(xué)計(jì)算的思路和表達(dá)方式完全一致，所以不像學(xué)習(xí)Basic、Fortran和C等其它高級(jí)語言那樣難于掌握。用MATLAB編寫程序猶如在演算紙上排列出公式與求解問題。在這個(gè)環(huán)境下，對(duì)所要求解的問題，用戶只需簡單地列出數(shù)學(xué)表達(dá)式，其結(jié)果便會(huì)由MATLAB以數(shù)值或圖形的方式顯示出來。它可以很方便地進(jìn)行圖形化的輸入輸出，同時(shí)還具有豐富的函數(shù)庫〔工具箱〕，極易實(shí)現(xiàn)各種不同專業(yè)的科學(xué)計(jì)算功能。另外，MATLAB和其他高級(jí)語言也具有良好的接口，可以方便地與其他語言實(shí)現(xiàn)混合編程，這都進(jìn)一步拓寬了它的應(yīng)用范圍和使用領(lǐng)域。在各大高等院校，MATLAB軟件正在成為對(duì)數(shù)值、線性代數(shù)以及其他一些高等應(yīng)用數(shù)學(xué)課程進(jìn)行輔助教學(xué)的有力工具，由于其高度的集成性和應(yīng)用的方便性，以及它能非?？旖莸貙?shí)現(xiàn)科研人員的設(shè)想并節(jié)省科研時(shí)間，因而得到了廣泛的應(yīng)用與推廣。MATLAB主要組成局部MATLAB的主要組成：〔1〕MATLAB語言：高級(jí)矩陣/陣列語言。〔2〕MATLAB工作環(huán)境：一組實(shí)用工具函數(shù)?！?〕圖形處理?！?〕MATLAB數(shù)學(xué)函數(shù)。〔5〕MATLAB應(yīng)用程序接口。MATLAB重要部件：〔1〕SIMULINK：進(jìn)行仿真的交互式系統(tǒng)?！?〕Toolboxes：用于解決某一方面問題的子程序集。MATLAB的系統(tǒng)開發(fā)環(huán)境在桌面上雙擊MATLAB快捷方式圖標(biāo)，或者在開始菜單里點(diǎn)擊MATLAB的選項(xiàng)，即可進(jìn)入環(huán)境。進(jìn)入MATLAB環(huán)境，即翻開了MATLAB窗口〔見圖2.1〕。環(huán)境包括MATLAB標(biāo)題欄、主菜單欄和常用工具欄。在默認(rèn)顯示狀態(tài)時(shí)，在工具欄下有三個(gè)子窗口，左邊上方窗口顯示MATLAB聯(lián)機(jī)說明書目錄或工作間的內(nèi)容，兩者可以通過子窗口下方的CurrentDirectory和Workspace鍵進(jìn)行切換。左邊下方窗口將顯示已執(zhí)行的命令〔CommandHistory〕。右方窗口是MATLAB的命令子窗口，這是MATLAB的主要工作窗口，在這個(gè)窗口中，在提示符“>>〞后逐行輸入MATLAB命令，回車后，命令就能立即得到執(zhí)行。在這里，對(duì)開發(fā)環(huán)境做簡單介紹。圖2.1MATLAB的操作界面窗口〔1〕MATLAB的主菜單MATLAB的主菜單有File、Edit、View、Web和Help六項(xiàng)。點(diǎn)擊菜單命令就會(huì)顯示下拉子菜單的內(nèi)容。這些菜單的內(nèi)容和其他程序的菜單區(qū)別不大，在這里不做說明?！?〕命令窗口〔CommandWindow〕命令窗口是用戶與MATLAB進(jìn)行交互的主要場所。如上圖中右方窗口所示。命令窗口的空白區(qū)域，用于輸入和顯示計(jì)算結(jié)果。可以在該區(qū)域鍵入各種MATLAB命令進(jìn)行各種操作，或直接鍵入數(shù)學(xué)表達(dá)式進(jìn)行計(jì)算，還可以直接鍵入MATLAB的系統(tǒng)命令并執(zhí)行?！?〕工作空間〔Workspace〕工作空間〔Workspace〕是指接受MATLAB命令的內(nèi)存區(qū)域，存儲(chǔ)著命令窗口輸入的命令和創(chuàng)立的所有變量值。每翻開一次MATLAB，都會(huì)自動(dòng)建立一個(gè)工作空間，當(dāng)MATLAB運(yùn)行程序時(shí)，程序中的變量就會(huì)存放到工作空間中，程序的運(yùn)行結(jié)果也以變量的形式保存在工作空間中，關(guān)閉MATLAB后，工作空間會(huì)自動(dòng)消除。2.2SIMULINK仿真根底系統(tǒng)仿真〔SIMULINK〕環(huán)境也稱工具箱〔Toolbox〕，是MATLAB最早開發(fā)的，它包括SIMULINK仿真平臺(tái)和系統(tǒng)仿真模型庫兩局部，主要用于仿真以數(shù)學(xué)函數(shù)和傳遞函數(shù)表達(dá)的系統(tǒng)，是20世紀(jì)70年代開發(fā)的連續(xù)系統(tǒng)仿真程序包〔CCS〕的繼續(xù)，現(xiàn)在的系統(tǒng)仿真〔SIMULINK〕包括了連續(xù)系統(tǒng)、非線性系統(tǒng)和離散系統(tǒng)的仿真。由于SIMULINK的仿真平臺(tái)使用方便、功能強(qiáng)大，后來拓展的其他模型庫也都共同使用這個(gè)仿真環(huán)境，成為MATLAB仿真的公共平臺(tái)。SIMULINK是Simulation和Link兩個(gè)英文單詞的縮寫，意思是仿真鏈接，MATLAB模型庫都在此環(huán)境中使用，從模型庫中提取放到SIMULINK的仿真平臺(tái)上進(jìn)行仿真。所以，有關(guān)SIMULINK的操作是仿真應(yīng)用的根底。SIMULINK作為面向系統(tǒng)框圖的仿真平臺(tái)，它具有如下特點(diǎn)：〔1〕以調(diào)用模塊代替程序的編寫，以模塊連成的框圖表示系統(tǒng)，點(diǎn)擊模塊即可以輸入模塊參數(shù)。以框圖表示的系統(tǒng)應(yīng)包括輸入〔鼓勵(lì)源〕、輸出〔觀測儀器〕和組成系統(tǒng)本身的模塊?！?〕畫完系統(tǒng)框圖，設(shè)置好仿真參數(shù)，即可啟動(dòng)仿真。這時(shí)，會(huì)自動(dòng)完成仿真系統(tǒng)的初始化過程，將系統(tǒng)框圖轉(zhuǎn)換為仿真的數(shù)學(xué)方程，建立仿真的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，并計(jì)算系統(tǒng)在給定鼓勵(lì)下的響應(yīng)?！?〕系統(tǒng)運(yùn)行的狀態(tài)和結(jié)果可以通過波形和曲線觀察，這和實(shí)驗(yàn)室中用示波器觀察的效果幾乎一致?！?〕系統(tǒng)仿真的數(shù)據(jù)可以以.mat為后綴的文件保存，并且可以用其他數(shù)據(jù)處理軟件進(jìn)行處理。〔5〕如果系統(tǒng)框圖繪制不完整或仿真過程中出現(xiàn)計(jì)算不收斂的情況，會(huì)給出一定的出錯(cuò)提示信息，但是這提示不一定準(zhǔn)確，這是軟件還不夠完備的地方?！?〕以框圖的形式對(duì)控制系統(tǒng)進(jìn)行仿真是SIMULINK的最早功能，后來在SIMULINK的根底上又開發(fā)了數(shù)字信號(hào)處理、通信系統(tǒng)、電力系統(tǒng)、模糊系統(tǒng)等數(shù)10種模型庫，但是SIMULINK的窗口界面是其他工具箱共用的平臺(tái)，在此平臺(tái)上可以進(jìn)行控制系統(tǒng)、電力系統(tǒng)、通信系統(tǒng)等各種系統(tǒng)的仿真。SIMULINK啟動(dòng)從MATLAB窗口進(jìn)入SIMULINK環(huán)境有以下幾種方法：〔1〕在MATLAB菜單欄上單擊File，并在下拉菜單中的New選項(xiàng)下單擊Model；〔2〕在MATLAB工具欄上單擊按鈕，然后在翻開的模型庫瀏覽器窗口菜單上單擊按鈕；〔3〕在MATLAB的命令窗口中輸入“simulink〞后回車，然后在翻開的模型庫瀏覽器窗口菜單上單擊按鈕。完成上述操作之一后，屏幕上出現(xiàn)SIMULINK的工作窗口〔見圖2.2〕。在SIMULINK工作窗口上方標(biāo)題欄上，“untitled〞表示一個(gè)尚未命名的新文件，在其上方右側(cè)是最小化、最大化和關(guān)閉三個(gè)按鈕。標(biāo)題欄下方是菜單欄，這里有File〔文件〕、Edit〔編輯〕、View〔查看〕、Simulation〔仿真〕、Format〔格式〕、Tools〔工具〕和Help〔幫助〕7項(xiàng)主要功能菜單。第三欄是菜單命令的等效按鈕。窗口下方有仿真狀態(tài)的提示欄，在啟動(dòng)仿真后，在該欄中可以提示仿真的進(jìn)度和使用的仿真算法。窗口中部的空白局部是繪制仿真模型框圖的空間，這是對(duì)系統(tǒng)仿真的主要工作平臺(tái)。圖2.2SIMULINK工作窗口SIMULINK的模塊庫介紹在Matlab命令窗口中鍵入Simulink命令，便可以翻開SIMULINK的庫瀏覽器窗口〔見圖2.3〕，窗口左部的樹狀目錄是各分類模型庫的名稱。在分類模型庫下還有二級(jí)子模型庫，點(diǎn)擊模型庫前帶“+〞的小方塊那么可展開二級(jí)子模型庫的目錄，點(diǎn)擊模型庫名前帶“-〞的小方塊那么可關(guān)閉二級(jí)目錄。在這里點(diǎn)擊或直接點(diǎn)擊圖標(biāo)可以在窗口中展現(xiàn)三級(jí)目錄下的模型圖標(biāo)。圖2.4所示為翻開儀器儀表模塊庫〔Sinks〕子模型庫后的窗口。在窗口右邊展現(xiàn)了Sinks子模型庫中的9個(gè)模塊。圖2-3模型庫瀏覽器窗口之一圖2.4模型庫瀏覽器窗口之二電力系統(tǒng)模塊庫的介紹在Matlab命令窗口中輸入“powerlib〞，按回車鍵〔Enter〕，就可以翻開電力系統(tǒng)工具箱。電力系統(tǒng)工具箱包括了電路、電力電子等電氣工程學(xué)科中常用的元件模型，這些元件模型分布在7個(gè)模塊庫中，如圖2.5所示。利用這些庫模塊及其它庫模塊，可以方便、直觀地建立各種系統(tǒng)模型并進(jìn)行仿真。圖2.5電力系統(tǒng)工具箱模塊庫〔1〕電源模塊庫(ElectricalSources)：包括交流、直流及可控的電壓源和電流源。這一局部模型可以用來仿真交、直流電源?！?〕元件模塊庫(Elements)：包括串聯(lián)及并聯(lián)的RLC支路負(fù)載、斷路器、分布參數(shù)線、線性變壓器、飽和變壓器、和過電壓自動(dòng)裝置、互感、開關(guān)等。這局部可以仿真交流輸電線裝置?！?〕電力電子模塊庫(PowerElectronics)：包括二極管、晶閘管、GTO、MOSFET、IGBT等電力電子器件。還有通用橋(UniversalBridge)，它可設(shè)定成不同電力電子器件的單臂、雙臂和三臂橋。這些設(shè)備模型不僅可以單獨(dú)進(jìn)行仿真而且可以組合在一起仿真整流電路等直流輸變電的電力電子設(shè)備。〔4〕電機(jī)模塊庫(Machines)：此局部有異步電動(dòng)機(jī)、勵(lì)磁系統(tǒng)、水輪電機(jī)及其監(jiān)測系統(tǒng)、永磁同步電機(jī)、簡化的同步電機(jī)、同步電機(jī)。這些模型可以仿真電力系統(tǒng)中發(fā)電機(jī)設(shè)備、電力拖動(dòng)設(shè)備等。〔5〕連接模塊庫(Connectors)：這一局部包括一些電力系統(tǒng)中常用的接線設(shè)備。如地線、中性點(diǎn)、連結(jié)點(diǎn)等?！?〕測量模塊庫(Measurements)：包括電流、電壓等測量模塊，該局部模型用來采集線路的電壓或電流值。這一局部還起著連接SIMULINK模型與POWERLIB模型的作用?！?〕附加模塊庫(Extras)：擴(kuò)展模塊組包含了上述各個(gè)模塊組中的各個(gè)附加子模塊組。用戶可以根據(jù)自己的電力系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖使用POWERLIB和SLMULINK中相應(yīng)的模型來組成仿真的電路模型。主要有①控制模塊庫：內(nèi)有同步6脈沖發(fā)生器、PWM發(fā)生器、時(shí)鐘、三相可編程電源等。②離散測量模塊庫：各種離散測量模塊。③離散控制模塊庫：離散PI、PID控制器，離散PWM發(fā)生器和二階濾波器等。④測量模塊庫：有交流調(diào)速中的坐標(biāo)變換等。⑤矢量模塊庫：序列分析器等。⑥附加電機(jī)模塊庫：有直流電機(jī)、離散直流電機(jī)等。SIMULINK的仿真步驟利用SIMULINK環(huán)境仿真一個(gè)系統(tǒng)的過程根本上可以分為如下幾個(gè)步驟：〔1〕根據(jù)要仿真的系統(tǒng)框圖，在SIMULINK窗口的仿真平臺(tái)上構(gòu)建仿真模型；〔2〕設(shè)置模塊參數(shù)；〔3〕設(shè)置仿真參；〔4〕啟動(dòng)仿真；〔5〕觀測仿真結(jié)果。第3章整流電路的SIMULINK仿真設(shè)計(jì)常用的整流器有單相和三相整流器，從控制角度區(qū)分，有不控、半控和全控整流電路之分，從輸出直流的波形來區(qū)分，又有半波和全波整流之分。二極管、晶閘管是常用的整流器件，現(xiàn)在采用全控型器件的PWM方式整流器也越來越多。整流電路的仿真可以用powersys模型庫中的二極管和晶閘管等模塊來構(gòu)建，對(duì)三相整流電路模型庫中有6-pulsediodebridge、6-pulsethyristorbridge、universalbridge等模塊可以調(diào)用，使用這些模塊可以使仿真更方便。復(fù)雜的大功率多相整流器可以在三相橋的根底上構(gòu)建。這里主要介紹常用的單相和三相橋式全控整流電路的仿真。3.1單相橋式整流電路的仿真單相橋式全控整流電路的工作原理單相橋式全控整流電路如圖3.1所示，電路由交流電源u1、整流變壓器T、晶閘管VT1-VT4、負(fù)載電阻R以及觸發(fā)器電路組成。在變壓器二次電壓u2的正半周觸發(fā)晶閘管VT1和VT3，在u2的負(fù)半周觸發(fā)晶閘管VT2和VT4，在負(fù)載上可以得到方向不變的直流電，改變晶閘管的控制角可以調(diào)節(jié)輸出直流電壓和電流的大小。在這里我們只討論電阻性負(fù)載時(shí)的情況。圖3.1單相橋式全控整流電路原理建立仿真模型〔1〕首先建立一個(gè)仿真模型的新文件。在MATLAB的菜單欄上點(diǎn)擊File，選擇New，在彈出的菜單中選擇Model，這時(shí)出現(xiàn)一個(gè)空白的方針平臺(tái)，在這平臺(tái)上可以繪制電路的仿真模型。同時(shí)也可以在File菜單下給文件命名，本電路的文件命名為li1?！?〕提取電路元器件模塊。在仿真模型窗口的菜單欄上點(diǎn)擊圖標(biāo)調(diào)出模型庫瀏覽器，在模型庫中提取適合的模型放到仿真平臺(tái)上。組成單相橋式全控整流電路的主要元器件有交流電源、晶閘管、RLC負(fù)載等，提取元器件模塊的路徑見表3.1。表3.1元器件名稱及路徑元器件名稱提取元器件路徑交流電源u2Powersystemblockset/electricalsources/ACvoltagesource晶閘管VT1-VT4Powersystemblockset/powerelectronics/thyristorRLC串聯(lián)電路Powersystemblockset/elements/seriesRLCbranch脈沖發(fā)生器Simulink/sources/pulsegeneratorT形節(jié)點(diǎn)Powersystemblockset/connectors/Tconnector中性節(jié)點(diǎn)Powersystemblockset/connectors/neutral(output)〔3〕將電路元器件模塊按單相整流的原理圖連接起來組成仿真電路。首先將元器件移動(dòng)到適宜的位置，將光標(biāo)箭頭指向需要移動(dòng)的元器件，按住鼠標(biāo)左鍵將元器件移動(dòng)到指定位置。單相橋需要4個(gè)晶閘管模塊，這可以使用模塊的復(fù)制方法，以鼠標(biāo)左鍵單擊晶閘管模型圖標(biāo)，模型圖標(biāo)的四角出現(xiàn)四個(gè)小黑塊〔■〕，外表該模塊已被選中，這時(shí)同時(shí)按住鍵盤中的Ctrl鍵以及鼠標(biāo)的左鍵。移動(dòng)鼠標(biāo)那么可以將晶閘管模塊復(fù)制到其他位置。同時(shí)點(diǎn)擊元器件模塊的名稱可以修改模塊的名稱，如將thyristor改名為VT1等。連接模塊只需要以光標(biāo)移向模塊的輸出端，以左鍵點(diǎn)住并移動(dòng)鼠標(biāo)即可拖拉出一條連線，將連線拉到另一元器件的輸入端，松開鼠標(biāo)即完成一條接線。在SIMULINK模型庫中沒有專門的單相橋式整流器觸發(fā)模型，這里使用了兩個(gè)脈沖發(fā)生器來分別產(chǎn)生VT1和VT3、VT2和VT4的觸發(fā)脈沖。整流器的負(fù)載選用了RLC串聯(lián)電路，可以通過參數(shù)設(shè)置來改變電阻、電感和電容的組合。模型中使用了兩種測量儀器，示波器〔Scope〕和多路測量器〔Multimeter〕。示波器可以觀察它連接點(diǎn)上的波形，多路測量器可以接收一些模塊發(fā)送出來的參數(shù)信號(hào)并通過示波器觀測，接上觀測器后的仿真電路如圖3.2所示。圖3.2單相橋式全控整流電路仿真模型對(duì)于晶閘管兩端的電壓、電流波形，我們觀測VT1、VT2、VT3和VT4中的一個(gè)即可，在該模型中，我們觀測的是VT1兩端的電壓、電流波形。設(shè)置模型參數(shù)設(shè)置模型參數(shù)是保證仿真準(zhǔn)確和順利的重要一步，有些參數(shù)是由仿真任務(wù)規(guī)定的。如本仿真電路中的電源電壓、電阻值等，有些參數(shù)是需要通過仿真來確定的。設(shè)置模型參數(shù)可以雙擊模塊圖標(biāo)彈出參數(shù)設(shè)置對(duì)話框，然后按框中提示輸入，假設(shè)有不清楚的地方可以借助Help幫助。本仿真電路的參數(shù)設(shè)置如下：〔1〕交流電壓源u2，電壓為220V，頻率為50Hz，初始相位為0°。在電壓設(shè)置中要輸入的是電壓峰值，在該欄中鍵入“220*sqrt(2)〞。在對(duì)話框最后的測量選項(xiàng)選擇選中電壓“voltage〞，這樣，u2數(shù)據(jù)可以送入多路測量器〔Miltimeter〕?！?〕晶閘管VT1-VT4直接使用模型的默認(rèn)參數(shù)?！?〕負(fù)載RLC，R的值為2Ω，L的值為0，C的值為inf?！?〕本電路中晶閘管的觸發(fā)采用簡單的脈沖觸發(fā)器〔PulseGenerator〕來產(chǎn)生，脈沖發(fā)生器的脈沖周期Τ必須和交流電源u2同步。晶閘管的控制角α以脈沖的延遲時(shí)間t來表示，t=αΤ/360°，其中，α為控制角，Τ=1/f，f為交流電源頻率。本仿真電路在α=30°時(shí)的脈沖發(fā)生器參數(shù)設(shè)置見表3.2。表3.2脈沖發(fā)生器參數(shù)設(shè)置工程脈沖發(fā)生器1脈沖發(fā)生器2脈沖類型〔Pulsetype〕Time-basedTime-based脈沖幅值〔Amplitude〕11周期〔Period〕0.02s0.02s脈沖寬度〔Pulsewidth〕0.0005s0.0005s相位延遲〔Phasedelay〕0.00167s0.01167s模型仿真在模型開始仿真前還必須首先設(shè)置仿真參數(shù)。在菜單中選擇Simulation，在下拉菜單中選擇Simulationparameters，在彈出的對(duì)話框中可設(shè)置的工程很多，主要有開始時(shí)間、終止時(shí)間、仿真類型〔包括步長和解電路的數(shù)值方法〕，以及相對(duì)誤差、絕對(duì)誤差等。步長、解法和誤差的選擇對(duì)仿真運(yùn)行的速度影響很大，步長太大計(jì)算容易發(fā)散，步長太小運(yùn)算時(shí)間太長，在難于確定時(shí)一般可選可變步長〔variable-step〕，仿真數(shù)值計(jì)算方法可選ode15、ode23、ode45等，誤差選擇1/1000對(duì)于電力電子電路的仿真精度來說以及足夠了。在本仿真電路中，將仿真時(shí)間設(shè)為0.06s，選擇ode45仿真算法，最大步長設(shè)為1e-3。在參數(shù)設(shè)置完畢后即可開始仿真。在菜單Simulation下選擇Start，或者直接點(diǎn)擊工具欄上的“〞圖標(biāo)仿真立即開始，在屏幕下方的狀態(tài)欄上可以看到仿真的進(jìn)程。假設(shè)要中途停止仿真可以選擇Stop或工具欄上的“■〞圖標(biāo)。在仿真計(jì)算完成后即可以通過示波器來觀察仿真的結(jié)果。在仿真參數(shù)設(shè)置對(duì)話框中設(shè)置的仿真時(shí)間0-0.1s內(nèi)，電源u2的電壓波形如圖3.3所示，晶閘管VT1和VT3、VT2和VT4的觸發(fā)脈沖如圖3.4所示。圖3.3電源電壓u2的波形〔a〕〔b〕圖3.4晶閘管VT1、VT3的觸發(fā)脈沖〔a〕和VT2和VT4的觸發(fā)脈沖〔b〕圖3.5中的上部和下局部別為α=30°、R的值為2Ω時(shí)負(fù)載兩端的電壓和通過負(fù)載的電流波形，該電壓和電流都是脈動(dòng)的直流，反映了電源的交流電經(jīng)過整流器后成為了直流電，實(shí)現(xiàn)了整流。圖3.5α=30°時(shí)負(fù)載電阻兩端的電壓波形和電流波形晶閘管VT1兩端的電壓和經(jīng)過晶閘管VT1的電流波形如圖3.6中的下部和上部所示，通過晶閘管的電流僅是負(fù)載電流的一半，只在半個(gè)周期內(nèi)有電流通過晶閘管VT1。通過比擬可以看到在晶閘管導(dǎo)通時(shí)晶閘管兩端電壓為零，在4個(gè)晶閘管都不導(dǎo)通時(shí)〔0.01-0.012s，0.02-0.022s區(qū)間〕，每個(gè)晶閘管承受u2/2電壓，且晶閘管承受的最高反向電壓為電源電壓的峰值311V，根據(jù)該電壓和電流可以選擇晶閘管的額定參數(shù)。圖3.6α=30°時(shí)晶閘管的電流波形和電壓波形如果要觀察在其他控制角下，整流器的工作情況，只需修改脈沖觸發(fā)器的延遲時(shí)間，重新啟動(dòng)仿真即可。3.2三相橋式整流電路的仿真三相橋式全控整流電路的工作原理目前在各種整流電路中，應(yīng)用最廣泛的是三相橋式全控整流電路，原理圖如圖3.7所示，習(xí)慣將其中陰極連接在一起的3個(gè)晶閘管〔VT1、VT3、VT5〕稱為共陰極組；陽極連接在一起的3個(gè)晶閘管〔VT2、VT4、VT6〕稱為共陽極組。此外，習(xí)慣上希望晶閘管按從1到6的順序?qū)ǎ瑸榇藢⒕чl管按圖示的順序編號(hào)，即共陰極組中與a、b、c三相電源相接的3個(gè)晶閘管分別為VT1、VT3、VT5，共陽極組中與a、b、c三相電源相接的3個(gè)晶閘管分別為VT4、VT6、VT2。晶閘管的導(dǎo)通順序?yàn)閂T1-VT2-VT3-VT4-VT5-VT6。圖3.7三相橋式全控整流電路原理圖6個(gè)晶閘管依次相隔60°觸發(fā)，將交流電整流為直流電。三相橋式整流電路必須采用雙脈沖觸發(fā)或?qū)捗}沖觸發(fā)方式，以保證在每一瞬間都有兩個(gè)晶閘管同時(shí)導(dǎo)通〔上橋臂和下橋臂各一個(gè)〕。整流變壓器采用三角形/星型聯(lián)結(jié)是為了減少3的整倍數(shù)次諧波電流對(duì)電源的影響。建立仿真模型三相橋式全控整流電路的仿真使用MATLAB模型庫中的三相橋和觸發(fā)器的集成模塊是很方便的。Matlab6.5版的電力系統(tǒng)工具箱提供了可設(shè)定為不同電力電子器件的通用橋(UniversalBridge)和同步6脈沖觸發(fā)器(Synchronized6-PulseGenerator)，使得相控電路的模型搭建很容易。6脈沖觸發(fā)器的同步電壓要求是線電壓，因此用電壓測量模塊將相電壓轉(zhuǎn)為線電壓。在觸發(fā)模塊的參數(shù)設(shè)定中，頻率選為與電源頻率一致(例如60Hz)，并選雙脈沖觸發(fā)形式。模型中負(fù)載的輸出電壓和電流是通用電壓和電流直接測量的。在模型的正常工作中保證觸發(fā)脈沖與主電路同步很重要，仿真使用的6脈沖發(fā)生器是在同步電壓過零時(shí)作為控制角α=0°的位置。在同步信號(hào)關(guān)系難以確定時(shí)，可以發(fā)揮仿真的特點(diǎn)，將三相同步電壓信號(hào)以不同的順序連接到6脈沖發(fā)生器的AB、BC、CA3個(gè)同步輸入端，然后運(yùn)行該模型，觀察整流器輸出電壓波形，如果電壓波形在一周期中6個(gè)波頭連續(xù)規(guī)那么，那么該整流器的同步是正確的。負(fù)載和控制角可以按需要設(shè)定。該仿真模型中主要使用的元器件模塊提取路徑見表3.3。表3.3三相整流電路模型主要提取路徑元器件名稱提取元器件路徑交流電源u2Electricalsources/ACvoltagesource三相晶閘管整流器Extralibrary/three-phaselibrary/6-pulsethyristorbridgeRLC負(fù)載Elements/seriesRLCbranch6脈沖發(fā)生器Extralibrary/controlblocks/synchronized6-pulsegenerator觸發(fā)角設(shè)定Simulink/sources/constant翻開新建模型窗口，將所需元件模塊從模塊庫中拖入新建模型窗口并改名，設(shè)定有關(guān)參數(shù)后將各模塊按照原理圖連接組成仿真模型，晶閘管三相橋式整流電路仿真模型如圖3.8所示。圖3.8三相橋式全控整流電路仿真模型設(shè)置模型參數(shù)在這里，我們只研究三相橋帶電阻負(fù)載的情況，本仿真電路的參數(shù)設(shè)置如下：〔1〕電源參數(shù)設(shè)置：三相電壓源的電壓峰值為100V，,頻率為60Hz，相位分別為0°、120°、240°。〔2〕三相晶閘管整流器參數(shù)設(shè)置：使用默認(rèn)值?！?〕RLC負(fù)載參數(shù)設(shè)置：R的值為45Ω，L的值為0，C的值為inf?！?〕6脈沖發(fā)生器設(shè)置：頻率為60Hz，脈沖寬度取10°，選擇雙脈沖觸發(fā)方式。將它的第五個(gè)輸入端〔Block〕置“0〞，此時(shí)有脈沖輸出。如果置“1〞，那么沒有脈沖輸出。〔5〕觸發(fā)角設(shè)置：給的a設(shè)置為0°、60°。模型仿真將仿真時(shí)間設(shè)為0.02s，數(shù)值算法采用ode45。仿真參數(shù)設(shè)置完成后即可啟動(dòng)仿真，可得到的相應(yīng)仿真結(jié)果。當(dāng)觸發(fā)角a為0°時(shí)，三相電源電壓、三相電源電流、觸發(fā)信號(hào)、負(fù)載電流、負(fù)載電壓波形如圖下列圖所示。當(dāng)觸發(fā)角a為0°時(shí)，三相電源電壓、三相電源電流、觸發(fā)信號(hào)、負(fù)載電流、負(fù)載電壓波形如圖下列圖所示。阻感負(fù)載的仿真結(jié)果見附錄一中〔3〕所示。

第4章斬波電路的SIMULINK仿真設(shè)計(jì)直流-直流變換器〔DC/DCConverter〕，能將一種直流電變換為另一中具有不同輸出特性的直流電，是開關(guān)電源的核心。一般按照電路拓?fù)涞牟煌?，DC-DC變換器分為不帶隔離變壓器的DC-DC變換器和帶隔離變壓器的DC-DC變換器。BUCK電路和Boost電路是DC-DC變換器最根本的兩種拓?fù)湫问?。DC-DC變換器的主要功能是變換直流電壓等級(jí)，隔離變壓器那么根據(jù)需要選取，其根本的作用是輸入輸出之間的隔離，也可進(jìn)行變壓。無論哪一種DC-DC變換器，主回路使用的元件都是功率半導(dǎo)體器件、電感、電容。目前使用的開關(guān)器件主要有MOSFET、IGBT以及二極管等。電感、電容是儲(chǔ)存和傳遞電能的元件。DC-DC變換器的根本手段都是通過開關(guān)器件的通斷，使帶有濾波器的負(fù)載線路與直流電源一會(huì)兒接通，一會(huì)兒斷開，在負(fù)載上得到另一個(gè)等級(jí)的直流電壓。在本章中主要介紹了常用的降壓〔BUCK〕變換器和升壓〔BOOST〕變換器的仿真，并進(jìn)行了MATLAB/SIMULINK仿真分析，其他變換器的仿真也可以用同樣的方法進(jìn)行。4.1降壓斬波電路的仿真降壓變換器的工作原理降壓式〔Buck〕變換器是一種輸出電壓等于或小于輸入電壓的單管非隔離直流變換器。用于降低直流電源的電壓，使負(fù)載側(cè)電壓低于電源電壓，Buck變換器的主電路由開關(guān)管VT、二極管VD、輸出濾波電感L和負(fù)載構(gòu)成。這種電路，電壓是電壓源性質(zhì)、負(fù)載為電流源性質(zhì)。其原理電路如圖4.1所示。圖4.1降壓〔Buck〕斬波電路的原理圖在開關(guān)器件VT導(dǎo)通時(shí)有電流經(jīng)電感L向負(fù)載供電，在VT關(guān)斷時(shí)，電感L釋放電能，維持負(fù)載電流。電流經(jīng)負(fù)載和二極管VD形成回路。調(diào)節(jié)開關(guān)器件VT的通斷周期?？梢哉{(diào)整負(fù)載側(cè)輸出電流和電壓的大小。根據(jù)電感電流是否連續(xù)，Buck變換器有3種工作模式：連續(xù)導(dǎo)電模式、不連續(xù)導(dǎo)電模式和臨界狀態(tài)。電感電流連續(xù)是指輸出濾波電感L的電流總大于零，電感電流斷續(xù)是指在開關(guān)管VT關(guān)斷期間有一段時(shí)間流過電感的電流為零。在這兩種工作方式之間有一個(gè)工作邊界，稱為電感電流臨界連續(xù)狀態(tài)，即在開關(guān)管關(guān)斷期末，濾波電感的電流剛好降為零。在這里對(duì)此不做討論。建立仿真模型主電路的設(shè)計(jì)除要選擇開關(guān)器件和二極管外，還需要確定電感L的參數(shù)，電感參數(shù)的計(jì)算是復(fù)雜的，但是采用仿真卻很方便。在本模型中，開關(guān)器件我們采用了可關(guān)斷晶閘管GTO，GTO的驅(qū)動(dòng)信號(hào)由脈沖發(fā)生器Pulse產(chǎn)生，設(shè)定脈沖發(fā)生器的脈沖周期和脈沖寬度可以調(diào)節(jié)脈沖占空比。模型中連接了兩個(gè)示波器，用來分別測量GTO的輸出電壓、電流和負(fù)載的輸出電壓、電流。將各模塊按照原理圖連接組成仿真模型，得到直流降壓斬波電路仿真模型如圖4.2所示。圖4.2降壓〔buck〕斬波電路的仿真模型設(shè)置模型參數(shù)本仿真電路中的模塊參數(shù)設(shè)置如下：在“SimPowerSystems/ElectricalSources〞庫中選擇“DCVoltageSource〞直流電壓源模塊，在對(duì)話框中將直流電壓設(shè)置為200V。在“SimPowerSystems/PowerElectronics〞庫中選擇“GTO〞和“Diode〞模塊，參數(shù)保存其缺省值，勾選“Showmeasurementport〞。在“Simulink/Sources〞庫中選擇“PulseGeneretor〞，對(duì)話框中脈沖周期“Period〔secs〕〞設(shè)置為0.0002，脈沖寬度“PulseWidth〔%ofperiod〕〞設(shè)置為50，其他設(shè)置保持為缺省值。該仿真模型中主要使用的元器件模塊提取路徑見表4.1：表4.1降壓斬波電路模型主要提取路徑元器件名稱提取元器件路徑可關(guān)斷晶閘管GTOSimPowerSystems/PowerElectronics串聯(lián)RLC支路SimPowerSystems/Elements脈沖發(fā)生器Simulink/Sources電壓、電流測量模塊SimPowerSystems/Measurements模型仿真翻開仿真參數(shù)窗口，選擇ode23tb算法，將相對(duì)誤差設(shè)置為1e-3，仿真開始時(shí)間為0，停止時(shí)間為0.002，仿真參數(shù)設(shè)置完成后即可啟動(dòng)仿真，仿真結(jié)束后雙擊示波器模塊便可得到相應(yīng)仿真結(jié)果。負(fù)載電壓的波形如圖4.3所示。圖4.3負(fù)載電流和負(fù)載電壓的波形可關(guān)斷晶閘管GTO的負(fù)載電流波形如圖4.4所示。圖4.4可關(guān)斷晶閘管GTO的電流波形4.2升壓斬波電路的仿真4.2.1升壓變換器的工作原理升壓〔Boost〕變換器是一種輸出電壓等于或高于輸入電壓的單管非隔離直流變換器。通過控制開關(guān)管VT的導(dǎo)通比，可控制升壓變換器的輸出電壓。它用于需要提升直流電壓的場合，其原理電路如圖4.5所示。圖4.5升壓〔Boost〕斬波電路的原理圖在電路中IGBT導(dǎo)通時(shí)，電流由電源E經(jīng)升壓電感L和VT形成回路，電感L的電流增加，電感儲(chǔ)能；當(dāng)IGBT關(guān)斷時(shí)，電感產(chǎn)生的反電動(dòng)勢(shì)和直流電源電壓串聯(lián)共同向負(fù)載供電，由于在IGBT關(guān)斷時(shí)電感的反電動(dòng)勢(shì)和直流電源電壓方向相同互相疊加，從而在負(fù)載側(cè)得到高于電源的電壓。二極管的作用是阻斷IGBT導(dǎo)通時(shí)，電容的放電回路。升壓斬波電路之所以能使輸出電壓高于電源電壓，關(guān)鍵有兩個(gè)原因：一是L儲(chǔ)能之后具有使電壓泵升的作用，二是電容C可將輸出電壓保持住。這些可以通過仿真來確定。建立仿真模型根據(jù)升壓變流器的原理電路建立仿真模型，命名為f4，如圖4.6所示。圖4.6升壓〔boost〕斬波電路的仿真模型設(shè)置模型參數(shù)〔1〕取脈沖發(fā)生器脈沖周期為0.2ms，脈沖寬度為50%?！?〕將直流電源設(shè)置為200V?！?〕RLC負(fù)載參數(shù)設(shè)置：R的值為5Ω，L的值為0.1mH，C的值為100μF?！?〕設(shè)置仿真參數(shù)，取仿真時(shí)間3ms，仿真算法采用ode23tb。該仿真模型中主要使用的元器件模塊提取路徑見表4.2：表4.2降壓斬波電路模型主要提取路徑元器件名稱提取元器件路徑IGBT模塊SimPowerSystems/PowerElectronics直流電壓源SimPowerSystems/ElectricalSources串聯(lián)RLC支路SimPowerSystems/Elements脈沖發(fā)生器Simulink/Sources電流表、電壓表模塊SimPowerSystems/Measurements模型仿真仿真參數(shù)設(shè)置完成后即可啟動(dòng)仿真，得到相應(yīng)仿真結(jié)果。IGBT兩端電壓和電流波形如圖4.7和圖4.8所示，負(fù)載兩端電壓波形如圖4.9所示。圖4.7IGBT兩端電壓波形圖4.8通過IGBT的電流波形圖4.9負(fù)載兩端電壓波形從圖4.9可見，選擇的參數(shù)已能滿足要求，輸出電壓到達(dá)400V，脈動(dòng)在5%以內(nèi)。如果需要進(jìn)一步減少輸出電壓波動(dòng)，可以提高脈沖發(fā)生器產(chǎn)生脈沖的周期，并選擇多組LC參數(shù)比擬以得到更滿意的結(jié)果。第5章仿真調(diào)試5.1模型仿真應(yīng)注意的問題5.1.1模型建立和仿真參數(shù)的設(shè)置〔1〕SIMULINK系統(tǒng)建模的過程中，在用信號(hào)線連接模型中所需的模塊時(shí)，有幾點(diǎn)需要注意：①在建模之前應(yīng)對(duì)模塊和信號(hào)線有一個(gè)整體、清晰和仔細(xì)的安排，這樣在建模時(shí)會(huì)省下很多不必要的麻煩；②模塊的輸入端只能和上級(jí)模塊的輸出端相連接；③模塊的每個(gè)輸入端必須要有指定的輸入信號(hào)，但輸出端可以空置?！?〕建立好仿真模型以后，選擇菜單項(xiàng)選擇項(xiàng)[Simulation>simulationparameters]，將顯示仿真參數(shù)對(duì)話框，如圖6.1所示。這里介紹解法設(shè)置屬性頁〔Solver〕中最常用的設(shè)置項(xiàng)，讀者可以通過查閱help文檔了解其它工程的相關(guān)內(nèi)容。圖6.1仿真參數(shù)設(shè)置對(duì)話框①設(shè)置仿真時(shí)間設(shè)置仿真時(shí)間非常重要，它決定了模型仿真的時(shí)間或取值區(qū)域，其設(shè)置完全根據(jù)待仿真系統(tǒng)的特性確定，反映在輸出顯示上就是示波器的橫軸坐標(biāo)值的取值范圍?！癝tarttime〞和“Stoptime〞項(xiàng)分別用以設(shè)置仿真開始時(shí)間〔或取值區(qū)域下限〕和終止時(shí)間〔或取值區(qū)域上限〕，默認(rèn)值分別為0.0和10.0。②選擇仿真算法在SIMULINK的仿真過程中選擇適宜的算法是很重要的。仿真算法是求常微分方程、傳遞函數(shù)、狀態(tài)方程的數(shù)值計(jì)算方法，主要有歐拉法〔Eular〕、阿達(dá)姆斯法〔Adams〕和龍格—庫塔法〔Runge-Kutta〕。由于動(dòng)態(tài)系統(tǒng)的差異性，使得某種算法對(duì)某類問題比擬有效，而另外算法對(duì)另一類問題更有效。因此，對(duì)不同的問題，可以選擇不同的適應(yīng)算法和相應(yīng)的參數(shù)，以得到更準(zhǔn)確、快速的解。根據(jù)仿真步長，SIMULINK中提供的常微分方程數(shù)值計(jì)算的算法大致可以分兩類：VariableStep：可變步長類算法，在仿真過程中可以自動(dòng)調(diào)整步長，并通過減小步長來提高計(jì)算的精度。FixedStep：固定步長類算法，在仿真過程中采取基準(zhǔn)采樣時(shí)間作為固定步長。一般而言，使用變步長的自適應(yīng)算法是比擬好的選擇。這類算法會(huì)按照設(shè)定的精確度在各積分段內(nèi)自適應(yīng)地尋找最大步長進(jìn)行積分，從而使得效率最高。5.1.2仿真運(yùn)行和觀測仿真結(jié)果〔1〕在模型仿真過程中如果出現(xiàn)錯(cuò)誤，SIMULINK將會(huì)終止仿真并彈出一個(gè)標(biāo)題為“ErrorDialog〞的帶有明顯出錯(cuò)圖標(biāo)的錯(cuò)誤提示框。點(diǎn)擊提示框中的“OK〞按鍵，將顯示如圖6.2的錯(cuò)誤信息對(duì)話框。該對(duì)話框分如下四個(gè)局部：圖6.2錯(cuò)誤信息對(duì)話框①M(fèi)essage：信息類型，如模塊錯(cuò)誤，連線警告等；②Source：模型中出錯(cuò)的模塊名；③Reportedby：出錯(cuò)信息來源，如SINMULINK、Stateflow、Workshop等；④Summary：出錯(cuò)信息概括。〔2〕示波器〔Scope〕模塊是SIMULINK仿真中非常重要的一個(gè)模塊，不僅可以實(shí)現(xiàn)仿真結(jié)果波形的顯示，而且可以同時(shí)保存波形數(shù)據(jù)，是人機(jī)交互的重要手段。如圖6.3所示，示波器模塊屬性的設(shè)置對(duì)用戶觀察和分析仿真結(jié)果影響很大，必須進(jìn)行適宜的屬性設(shè)置才能得到滿意的顯示效果。圖6.3示波器窗口界面點(diǎn)擊“示波