电力电子技术的MATLAB实践PDF电子书下载

第1章 电力电子技术MATLAB实践概述 1

1.1 电力电子器件 1

1.1.1 电力电子器件的可控性分类 1

1.1.2 电力电子器件的工作方式分类 1

1.1.3 电力电子器件的可控驱动信号的性质分类 2

1.2 电力电子变流技术及应用 2

1.2.1 换流概念与换流方式 2

1.2.2 电能转换的基本类型 2

1.2.3 电力电子技术应用 3

1.3 电力电子技术的MATLAB实践 4

1.3.1 先进的MATLAB系统 4

1.3.2 电力电子技术MATLAB实践的特点 6

上篇 MATLAB实践基础 7

第2章 MATLAB 7.1系统概述 7

2.1 MATLAB 7.1安装与启动 7

2.1.1 MATLAB 7.1的安装 7

2.1.2 Notebook的安装 11

2.1.3 MATLAB 7.1的启动 11

2.1.4 Notebook的启动 12

2.2 MATLAB 7.1的系统界面 13

2.2.1 MATLAB 7.1系统的四个小窗口 14

2.2.2 MATLAB 7.1的命令窗口 14

2.2.3 MATLAB 7.1菜单项命令 15

2.2.4 MATLAB 7.1工具栏按钮 22

2.2.5 Start开始按钮 23

2.3 MATLAB 7.1的内容及其查找 23

2.3.1 MATLAB 7.1的内容 23

2.3.2 MATLAB 7.1内容的查找 26

2.3.3 MATLAB 7.1的模糊查询 28

2.3.4 MATLAB 7.1的work子目录 29

2.4 MATLAB的文字处理工具Notebook 29

2.4.1 Notebook菜单命令简介 29

2.4.2 Notebook的使用 30

2.4.3 Notebook使用的几个问题 31

第3章 MATLAB数值运算 32

3.1 MATLAB的数值运算基础 32

3.1.1 常量 32

3.1.2 变量 33

3.1.3 MATLAB运算符 33

3.2 MATLAB的数组、矩阵运算 36

3.2.1 数组、矩阵的概念 36

3.2.2 数组或矩阵元素的标识 37

3.2.3 数组与矩阵的输入 39

3.2.4 数组、矩阵的算术运算 41

3.2.5 向量及其运算 48

3.2.6 矩阵的特有运算 51

3.2.7 数组的关系运算 60

3.2.8 数组的逻辑运算 60

3.2.9 特殊字符数组——字符串 62

3.3 MATLAB的数组函数与矩阵函数 62

3.3.1 数组函数 62

3.3.2 矩阵函数 64

3.4 多项式及其运算 67

3.4.1 多项式运算函数 67

3.4.2 多项式运算举例 67

3.5 MATLAB的数学表达式及其书写 70

3.5.1 MATLAB的数学表达式 70

3.5.2 MATLAB数学表达式的书写 71

第4章 MATLAB符号运算 72

4.1 MATLAB符号运算概述 72

4.1.1 MATLAB符号运算入门 72

4.1.2 MATLAB符号运算的几个基本概念 73

4.2 MATLAB符号对象的基本运算与关系运算 75

4.3 MATLAB符号运算的基本函数 76

4.3.1 符号变量代换及其函数subs（） 76

4.3.2 符号对象转换为数值对象的函数double（）、digits（）、vpa（）、numeric（） 77

4.3.3 MATLAB符号表达式的化简 77

4.4 MATLAB符号微积分运算 79

4.4.1 MATLAB符号极限运算 79

4.4.2 MATLAB的符号函数微分运算 80

4.4.3 MATLAB符号函数积分运算 81

4.4.4 符号求和函数与Taylor（泰勒）级数展开函数 82

4.5 MATLAB符号矩阵的几种特殊运算 84

4.5.1 矩阵的微分与积分 84

4.5.2 Jacobian矩阵 85

4.5.3 矩阵的Jordan标准形 86

4.6 MATLAB符号方程求解 87

4.6.1 MATLAB符号代数方程求解 87

4.6.2 MATLAB符号微分方程求解 88

4.7 复变函数计算的MATLAB实现 90

4.7.1 复数的概念 91

4.7.2 MATLAB关于复变量的函数命令 91

4.7.3 复数的生成与创建复矩阵 92

4.7.4 复数的几何表示 93

4.7.5 复数代数运算的MATLAB实现 95

第5章 MATLAB程序设计 98

5.1 M文件、MATLAB函数与MATLAB程序 98

5.1.1 M文件 98

5.1.2 MATLAB函数 98

5.1.3 MATLAB命令文件或程序 101

5.2 MATLAB程序设计基础 102

5.2.1 MATLAB程序设计基本规则 103

5.2.2 表达式、表达式语句与赋值语句 103

5.2.3 程序流程控制语句 104

5.2.4 程序流程控制指令 110

5.3 MATLAB程序的交互式、调试与警示指令 111

5.3.1 MATLAB程序的交互式指令 111

5.3.2 MATLAB程序的调试指令 111

5.3.3 MATLAB程序的常用警示指令 113

5.4 MATLAB程序设计再举例 113

第6章 MATLAB常用图形命令与符号函数图形命令 116

6.1 MATLAB的常用图形命令 116

6.1.1 绘图函数plot（） 116

6.1.2 绘图坐标系的调整 117

6.1.3 图形标注 118

6.1.4 多次重叠绘制图形 120

6.1.5 图形窗口的分割 121

6.2 MATLAB的特殊坐标绘图函数 121

6.2.1 对数坐标曲线 122

6.2.2 极坐标曲线 123

6.2.3 双y轴坐标曲线 124

6.2.4 复数的图形曲线 125

6.3 MATLAB离散数据与步进图形的绘图函数 126

6.3.1 MATLAB绘制离散数据图形的函数命令stem（） 126

6.3.2 MATLAB绘制步进图形的函数命令stairs（） 127

6.4 MATLAB符号函数的图形命令 128

6.4.1 符号函数的简捷绘图函数命令ezplot（） 128

6.4.2 符号函数的绘图函数指令fplot（） 131

6.4.3 符号函数的极坐标绘图函数命令ezpoar（） 132

下篇 电力电子技术的MATLAB实践 133

第7章 MATLAB 7.1的仿真集成环境Simulink 6.3与SimPowerSystems 4.1.1 133

7.1 Simulink仿真特色与其模型窗口 133

7.1.1 Simulink仿真特色 133

7.1.2 进入MATLAB 7.1的Simulink 6.3 134

7.1.3 Simulink 6.3的模型窗口概述 134

7.2 Simulink 6.3的界面与组成 139

7.2.1 Simulink 6.3功能模块组的打开与关闭 139

7.2.2 Simulink 6.3功能模块的分类及其用途 140

7.2.3 有关Simulink 6.3的几个问题 152

7.3 用Simulink建立系统模型 153

7.3.1 打开模型窗口的方法 153

7.3.2 模块的查找与选择 154

7.3.3 模块的复制、移动与删除 154

7.3.4 模块的连接 155

7.3.5 模块标题名称的修改 156

7.3.6 系统结构图模型标题名称的标注与修改 157

7.3.7 创建模型的取消与复原操作 157

7.3.8 模型文件的保存与打开 157

7.3.9 模型框图的打印 158

7.3.10 Simulink建模注意事项 158

7.4 模块内部参数的设置或修改 158

7.4.1 常用15个模块内部参数的设置或修改 158

7.4.2 用Simulink建立系统模型举例 165

7.5 观察Simulink的仿真结果 167

7.5.1 使用示波器模块观察仿真输出 167

7.5.2 使用To Workspace模块将仿真输出信息返回到MATLAB命令窗口中 169

7.5.3 使用Out1模块将仿真输出信息返回到MATLAB命令窗口中 171

7.6 Simulink的分析工具 172

7.6.1 模型线性化概述 172

7.6.2 连续系统的线性化模型 172

7.6.3 离散系统的线性化模型 173

7.6.4 Simulink平衡点的求取 173

7.6.5 Simulink里由状态方程转换成LTI（线性时不变系统）对象 174

7.6.6 在Simulink里绘制波德（Bode）图与时间响应图 174

7.7 自定义子系统与子系统的封装 176

7.7.1 自定义子系统 176

7.7.2 子系统的封装 179

7.8 电气系统实体图形化模型库简介 182

7.8.1 电源模块组 182

7.8.2 电器元件模块组 183

7.8.3 电力电子元件模块组 184

7.8.4 电机模块组 187

7.8.5 电气测量仪表模块组 188

7.8.6 应用程序模块组 191

7.8.7 其他电气模块组 191

第8章 常用电气系统实体图形化仿真模型 192

8.1 基本电路元件的仿真模型 192

8.1.1 电源 192

8.1.2 RLC元件 194

8.2 典型电机与变压器的仿真模型 195

8.2.1 电机 195

8.2.2 变压器 199

8.3 基本电力电子器件的仿真模型 201

8.3.1 二极管 202

8.3.2 晶闸管 203

8.3.3 可关断晶闸管GTO 205

8.3.4 电力场效应管MOSFET 206

8.3.5 绝缘栅双极型晶体管IGBT 208

8.3.6 理想开关 209

8.3.7 多功能桥式整流电路 210

8.4 电力电子变流器典型驱动装置的仿真模型 211

8.4.1 同步6脉冲触发器 211

8.4.2 同步12脉冲触发器 213

8.4.3 脉宽调制PWM脉冲发生器 213

8.4.4 脉冲信号发生器 216

8.5 典型测量元件的仿真模型 217

8.5.1 电压测量 217

8.5.2 电流测量 217

8.5.3 万用表 218

8.5.4 三相电压电流测量 219

第9章 交流—直流变换 221

9.1 单相可控整流电路的MATLAB仿真 221

9.1.1 单相半波可控整流电路（电阻性负载）的MATLAB仿真 221

9.1.2 单相半波可控整流电路（阻感性负载）的MATLAB仿真 225

9.1.3 单相桥式半控整流电路（电阻性负载）的MATLAB仿真 226

9.1.4 单相全波可控整流电路（电阻性负载）的MATLAB仿真 228

9.1.5 单相桥式全控整流电路（阻感性负载与反电势负载）的MATLAB仿真 229

9.2 三相可控整流电路的MATLAB仿真 231

9.2.1 三相半波可控整流电路（电阻性负载）的MATLAB仿真 232

9.2.2 三相桥式半控整流电路（电阻性负载）的MATLAB仿真 235

9.2.3 三相桥式全控整流电路的MATLAB仿真 239

9.2.4 双三相桥十二相整流电路（电阻性负载）的MATLAB仿真 243

第10章 直流—交流变换 246

10.1 单相桥式全控整流及有源逆变电路的MATLAB仿真 246

10.1.1 单相桥式全控整流及逆变仿真模型 246

10.1.2 仿真模型使用模块的参数设置 247

10.1.3 模型仿真及仿真结果 248

10.2 三相半波整流及有源逆变电路的MATLAB仿真 249

10.2.1 三相半波整流及有源逆变电路（阻感性负载）仿真模型 249

10.2.2 仿真模型使用模块的参数设置 250

10.2.3 模型仿真及仿真结果 250

10.3 三相桥式整流及有源逆变电路的MATLAB仿真 251

10.3.1 三相桥式整流及逆变电路仿真模型 251

10.3.2 仿真模型使用模块的参数设置 252

10.3.3 模型仿真及仿真结果 252

10.4 正弦波脉宽调制逆变器的MATLAB仿真 252

10.4.1 三相电压源SPWM逆变器仿真模型 252

10.4.2 仿真模型使用模块的参数设置 253

10.4.3 模型仿真及仿真结果 254

10.5 滞环控制三相电流跟踪型逆变器的MATLAB仿真 256

10.5.1 滞环控制三相电流跟踪型逆变器仿真模型 256

10.5.2 仿真模型使用模块的参数设置 257

10.5.3 模型仿真及仿真结果 258

第11章 直流—直流变换 260

11.1 降压式变换器的MATLAB仿真 260

11.2 升压式变换器的MATLAB仿真 263

11.3 升／降压式变换器的MATLAB仿真 265

11.4 Cuk直流斩波器的MATLAB仿真 267

第12章 交流—交流变换 270

12.1 单相交流调压电路的MATLAB仿真 270

12.2 三相交流调压电路的MATLAB仿真 274

12.3 交流整流—逆变电路的MATLAB仿真 278

12.3.1 单相整流—逆变电路的MATLAB仿真 278

12.3.2 三相整流—逆变电路的MATLAB仿真 281

第13章 直流调速系统的仿真 284

13.1 直流电动机启动的仿真 284

13.1.1 直流电动机直接启动仿真 284

13.1.2 直流电动机分级启动仿真 286

13.2 直流电动机基本调速方法的仿真 288

13.2.1 直流电动机调压调速的仿真 288

13.2.2 直流电机调节励磁电流调速 289

13.2.3 开环直流调速系统仿真 290

13.3 直流脉宽PWM-M调速系统的仿真 292

13.3.1 转速开环直流脉宽PWM-M调速系统的仿真 293

13.3.2 转速闭环直流脉宽PWM-M调速系统的仿真 295

13.4 单闭环直流V-M调速系统的仿真 296

13.4.1 转速负反馈单闭环有静差V-M直流调速系统静特性的仿真 296

13.4.2 转速负反馈单闭环直流调速系统仿真 299

13.5 转速、电流双闭环直流V-M调速系统的仿真 303

13.5.1 系统仿真模型 303

13.5.2 仿真模块参数设置 304

13.5.3 模型仿真及仿真结果 304

第14章 交流调速系统的仿真 305

14.1 交流电机调压调速系统的仿真 305

14.1.1 交流电机开环调压调速系统的仿真 305

14.1.2 交流电机速度反馈调压调速系统的仿真 307

14.2 交流电机串级调速系统的仿真 309

14.2.1 交流电机串级调速系统的仿真模型及其简介 309

14.2.2 仿真模型的模块提取的路径及其参数设置 310

14.2.3 模型仿真及仿真结果 312

附录 MATLAB基本函数 313

参考文献 343