news 2026/1/19 12:05:48

电力电子电路的MATLAB与Simulink仿真之旅

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张小明

前端开发工程师

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电力电子电路的MATLAB与Simulink仿真之旅

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在电力电子领域,仿真可是个超实用的工具,它能让我们在实际搭建电路之前,就对电路的性能有个清晰的了解。今天咱们就来聊聊用MATLAB和Simulink进行单相半桥/全桥逆变电路以及三相全桥逆变电路的仿真。

单相半桥/全桥逆变电路仿真

什么是逆变电路

逆变电路的主要作用是把直流电变成交流电。单相半桥和全桥逆变电路在很多小型电源系统、不间断电源(UPS)等设备中都有广泛应用。

MATLAB仿真准备

在开始仿真之前,我们得先打开MATLAB和Simulink。在MATLAB命令窗口输入simulink就能打开Simulink库浏览器。

搭建单相半桥逆变电路模型

以下是搭建单相半桥逆变电路模型的简单步骤和部分代码示例。在Simulink中,我们需要用到一些基本的模块,比如直流电源、IGBT模块、电容、电感和负载电阻等。

% 这里其实是在Simulink中操作,但可以用命令行实现一些辅助设置 % 例如创建一个新的Simulink模型 new_system('single_phase_half_bridge'); open_system('single_phase_half_bridge');

代码分析:newsystem函数用于创建一个新的Simulink模型,参数是模型的名称,这里我们创建了一个名为singlephasehalfbridge的模型。open_system函数则是打开这个刚创建的模型。

接下来就是在模型里添加各种模块并连接它们。添加模块可以通过Simulink库浏览器,也可以用命令行。比如添加一个直流电源模块:

add_block('simulink/Sources/DC Voltage Source', 'single_phase_half_bridge/DC_Source');

代码分析:add_block函数用于向指定的Simulink模型中添加模块。第一个参数是模块在Simulink库中的路径,第二个参数是模块在我们创建的模型中的名称。

单相全桥逆变电路仿真

单相全桥逆变电路和半桥类似,不过多了一些开关管。搭建模型的步骤和半桥差不多,只是要多添加几个IGBT模块。

% 添加四个IGBT模块到全桥模型 add_block('power_elec/IGBT', 'single_phase_full_bridge/IGBT1'); add_block('power_elec/IGBT', 'single_phase_full_bridge/IGBT2'); add_block('power_elec/IGBT', 'single_phase_full_bridge/IGBT3'); add_block('power_elec/IGBT', 'single_phase_full_bridge/IGBT4');

代码分析:这里我们向名为singlephasefull_bridge的模型中添加了四个IGBT模块,每个模块都有自己的名称,方便后续的设置和连接。

三相全桥逆变电路仿真

三相全桥逆变电路的重要性

三相全桥逆变电路在工业应用中非常重要,像电机驱动、风力发电等领域都离不开它。

搭建三相全桥逆变电路模型

在Simulink中搭建三相全桥逆变电路模型,需要用到三相电源、六个IGBT模块、三相负载等。

% 创建三相全桥逆变电路模型 new_system('three_phase_full_bridge'); open_system('three_phase_full_bridge'); % 添加三相电源 add_block('simulink/Sources/Three-Phase Source', 'three_phase_full_bridge/Three_Phase_Source');

代码分析:和前面一样,先创建一个新的模型threephasefull_bridge并打开它,然后添加一个三相电源模块。

仿真设置与运行

搭建好模型后,我们要进行仿真设置,比如设置仿真时间、求解器等。

% 设置仿真时间 set_param('three_phase_full_bridge', 'StopTime', '0.1'); % 运行仿真 sim('three_phase_full_bridge');

代码分析:set_param函数用于设置模型的参数,这里我们把仿真停止时间设置为0.1秒。sim函数则是运行指定的Simulink模型。

通过这些仿真,我们可以观察到不同逆变电路的输出波形,分析电路的性能,为实际电路的设计和优化提供依据。总之,MATLAB和Simulink为我们提供了一个强大而便捷的电力电子电路仿真平台,让我们可以尽情探索电力电子的奇妙世界。

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