電力電子的Matlab仿真技術(shù)54569課件

電力電子技術(shù)的Matlab仿真Matlab概述Simulink仿真基礎(chǔ)

-Simulink簡(jiǎn)介-Simulink仿真步驟電力電子電路的仿真

提綱1Matlab概述MATLAB是由美國(guó)的CleverMoler博士于1980年開(kāi)發(fā)的，初衷是為解決“線(xiàn)性代數(shù)”課程的矩陣運(yùn)算問(wèn)題。后來(lái)又被MathWorks公司商業(yè)化，用于算法開(kāi)發(fā)、數(shù)據(jù)分析及數(shù)值計(jì)算等，主要包括MATLAB和Simulink兩部分。MATLAB是MatrixLaboratory的簡(jiǎn)稱(chēng)，發(fā)展迅速。目前，MATLAB已經(jīng)成為國(guó)際上最流行的科學(xué)與工程計(jì)算的軟件工具，現(xiàn)在的MATLAB已經(jīng)不僅僅是一個(gè)“矩陣實(shí)驗(yàn)室”了，它已經(jīng)成為了一種具有廣泛應(yīng)用前景的全新的計(jì)算機(jī)高級(jí)編程語(yǔ)言，有人稱(chēng)它為“第四代”計(jì)算機(jī)語(yǔ)言，它在國(guó)內(nèi)外高校和研究部門(mén)正扮演著重要的角色。一、MATLAB的發(fā)展及特點(diǎn)主要應(yīng)用領(lǐng)域

工業(yè)研究與開(kāi)發(fā)數(shù)學(xué)教學(xué)，特別是線(xiàn)性代數(shù)數(shù)值分析和科學(xué)計(jì)算方面的教學(xué)與研究電子學(xué)、控制理論和物理學(xué)等工程和科學(xué)學(xué)科方面的教學(xué)與研究經(jīng)濟(jì)學(xué)、化學(xué)和生物學(xué)等計(jì)算問(wèn)題的所有其他領(lǐng)域中的教學(xué)與研究圖像處理和信號(hào)檢測(cè)等方面二、MATLAB語(yǔ)言的功能1矩陣運(yùn)算功能

MATLAB提供了豐富的矩陣運(yùn)算處理功能，是基于矩陣運(yùn)算的處理工具。2符號(hào)運(yùn)算功能3豐富的繪圖功能與計(jì)算結(jié)果的可視化

具有高層繪圖功能——二維、三維繪圖；具有底層繪圖功能——句柄繪圖；使用plot函數(shù)可隨時(shí)將計(jì)算結(jié)果可視化，圖形可修飾和控制4圖形化程序編制功能

動(dòng)態(tài)系統(tǒng)進(jìn)行建模、仿真和分析的軟件包用結(jié)構(gòu)圖編程，而不用程序編程只需拖幾個(gè)方塊、連幾條線(xiàn)，即可實(shí)現(xiàn)編程功能5豐富的MATLAB工具箱MATLAB主工具箱符號(hào)數(shù)學(xué)工具箱SIMULINK仿真工具箱控制系統(tǒng)工具箱信號(hào)處理工具箱圖象處理工具箱通訊工具箱系統(tǒng)辨識(shí)工具箱神經(jīng)元網(wǎng)絡(luò)工具箱金融工具箱許多學(xué)科，在MATLAB中都有專(zhuān)用工具箱，現(xiàn)已有幾十個(gè)工具箱，但MATLAB語(yǔ)言的擴(kuò)展開(kāi)發(fā)還遠(yuǎn)遠(yuǎn)沒(méi)有結(jié)束，各學(xué)科的相互促進(jìn)，將使得MATLAB更加強(qiáng)大三、MATLAB集成環(huán)境Simulink當(dāng)前目錄瀏覽工作空間歷史命令窗口幫助按鈕命令窗口命令輸入?yún)^(qū)域2Simulink仿真基礎(chǔ)SIMULINK是MATLAB軟件的擴(kuò)展，它是實(shí)現(xiàn)動(dòng)態(tài)系統(tǒng)建模和仿真的一個(gè)軟件包，它與MATLAB語(yǔ)言的主要區(qū)別在于，其與用戶(hù)交互接口是基于Windows的模型化圖形輸入，其結(jié)果是使得用戶(hù)可以把更多的精力投入到系統(tǒng)模型的構(gòu)建，而非語(yǔ)言的編程上。所謂模型化圖形輸入是指SIMULINK提供了一些按功能分類(lèi)的基本的系統(tǒng)模塊，用戶(hù)只需要知道這些模塊的輸入輸出及模塊的功能，而不必考察模塊內(nèi)部是如何實(shí)現(xiàn)的，通過(guò)對(duì)這些基本模塊的調(diào)用，再將它們連接起來(lái)就可以構(gòu)成所需要的系統(tǒng)模型（以.mdl文件進(jìn)行存取），進(jìn)而進(jìn)行仿真與分析。2.1Simulink簡(jiǎn)介通過(guò)演示一個(gè)Simulink的簡(jiǎn)單模型，了解建立模型的步驟.【例1】創(chuàng)建一個(gè)正弦信號(hào)的仿真模型。(1)在MATLAB的命令窗口運(yùn)行simulink命令，或單擊工具欄中的圖標(biāo)，就可以打開(kāi)Simulink模塊庫(kù)瀏覽器(SimulinkLibraryBrowser)窗口。(2)單擊工具欄上的圖標(biāo)或選擇菜單“File”——“New”——“Model”，新建一個(gè)名為“untitled”的空白模型窗口。(3)在上圖的右側(cè)子模塊窗口中，單擊“Source”子模塊庫(kù)前的“+”(或雙擊Source)，或者直接在左側(cè)模塊和工具箱欄單擊Simulink下的Source子模塊庫(kù)，便可看到各種輸入源模塊。(7)開(kāi)始仿真，單擊“untitled”模型窗口中“開(kāi)始仿真”圖標(biāo)，或者選擇菜單“Simulink”——“Start”，則仿真開(kāi)始。雙擊“Scope”模塊出現(xiàn)示波器顯示屏，可以看到黃色的正弦波形。(8)保存模型，單擊工具欄的圖標(biāo)。Simulink模型窗口示波器窗口一、SIMULINK的啟動(dòng)(三種方法)二、SIMULINK的模塊庫(kù)介紹SIMILINK模塊庫(kù)按功能分14類(lèi)子庫(kù)：Continuous（連續(xù)模塊庫(kù)）Discontinuities（非線(xiàn)性模塊庫(kù)）Discrete（離散模塊庫(kù)）LogicandBitOperations（邏輯與位操作模塊）LookupTables(查詢(xún)表模塊庫(kù))MathOperations（數(shù)學(xué)運(yùn)算模塊庫(kù)）ModelVerification（模型驗(yàn)證模塊庫(kù)）Model-wideutilities（模塊實(shí)用模塊庫(kù)）Ports&Subsystems（端口和子系統(tǒng)模塊庫(kù)）SignalAttributes（信號(hào)屬性模塊庫(kù)）SignalRouting（信號(hào)路由模塊庫(kù)）Sinks（接收器模塊庫(kù)）Sources（輸入源模塊庫(kù)）User-definedfunctions（用戶(hù)自定義模塊庫(kù)）SimpowerSystems模型庫(kù)ExtraLibrary(其他模塊庫(kù))ApplicationLibraries（應(yīng)用）ElectricalSources（電源）Elements（元器件）Machines(電機(jī)模塊庫(kù))Measurements（測(cè)量?jī)x器）PowerElectronics（電力電子元件）2.2Simulink仿真步驟1構(gòu)建仿真模型2設(shè)置模塊參數(shù)3設(shè)置仿真參數(shù)4啟動(dòng)仿真5觀測(cè)仿真結(jié)果仿真參數(shù)設(shè)置對(duì)話(huà)框Solver頁(yè)仿真時(shí)間：注意這里的時(shí)間概念與真實(shí)的時(shí)間并不一樣，只是計(jì)算機(jī)仿真中對(duì)時(shí)間的一種表示，比如10秒的仿真時(shí)間，如果采樣步長(zhǎng)定為0.1，則需要執(zhí)行100步，若把步長(zhǎng)減小，則采樣點(diǎn)數(shù)增加，那么實(shí)際的執(zhí)行時(shí)間就會(huì)增加。一般仿真開(kāi)始時(shí)間設(shè)為0，而結(jié)束時(shí)間視不同的因素而選擇。總的說(shuō)來(lái)，執(zhí)行一次仿真要耗費(fèi)的時(shí)間依賴(lài)于很多因素，包括模型的復(fù)雜程度、解法器及其步長(zhǎng)的選擇、計(jì)算機(jī)時(shí)鐘的速度等等。仿真步長(zhǎng)模式：用戶(hù)在Type后面的第一個(gè)下拉選項(xiàng)框中指定仿真的步長(zhǎng)選取方式，可供選擇的有Variable-step（變步長(zhǎng)）和Fixed-step（固定步長(zhǎng)）方式。變步長(zhǎng)模式可以在仿真的過(guò)程中改變步長(zhǎng)，提供誤差控制和過(guò)零檢測(cè)。固定步長(zhǎng)模式在仿真過(guò)程中提供固定的步長(zhǎng)，不提供誤差控制和過(guò)零檢測(cè)。用戶(hù)還可以在第二個(gè)下拉選項(xiàng)框中選擇對(duì)應(yīng)模式下仿真所采用的算法。打開(kāi)參數(shù)對(duì)話(huà)框自動(dòng)尺寸（復(fù)原）區(qū)域放大X軸放大示波器窗口把當(dāng)前的坐標(biāo)設(shè)置保存浮動(dòng)示波器恢復(fù)保存過(guò)的坐標(biāo)設(shè)置Y軸放大2.3其他一、示波器的使用

1示波器的參數(shù)

2圖形縮放三個(gè)放大鏡：區(qū)域放大、x軸向放大、y軸向放大3坐標(biāo)軸范圍2固定步長(zhǎng)模式解法器有：ode5，ode4，ode3，ode2，ode1和discrete。ode5：缺省值，是ode45的固定步長(zhǎng)版本，適用于大多數(shù)連續(xù)或離散系統(tǒng)，不適用于剛性系統(tǒng)。ode4：四階龍格－庫(kù)塔法，具有一定的計(jì)算精度。ode3：固定步