电力电子和电力拖动控制系统的MATLAB防真PDF电子书下载

目录 1

前言 1

第1章 MATLAB基础 1

1.1 MATLAB介绍 1

1.2 MATLAB的安装和启动 3

1.3 MATLAB环境 3

1.3.1 MATLAB的主菜单 4

1.3.2 MATLAB的工具栏 5

1.3.3 MATLAB的命令窗口 6

1.3.4 MATLAB的工作间 6

1.4 MATLAB的计算基础 7

1.4.1　常量和变量 8

1.4.2　数组和矩阵的表示和赋值 9

1.4.3 MATLAB的算术运算 10

1.4.4 MATLAB的关系运算 10

1.4.5 MATLAB的逻辑运算 10

1.4.6 MATLAB的特殊运算符 11

1.4.7 MATLAB常用的函数 11

1.5 MATLAB程序设计基础 12

1.5.1 表达式、表达式语句和赋值语句 13

1.5.2　流程控制语句 13

1.5.2.1 if语句 13

1.5.2.2 while循环语句 13

1.5.2.4 switch-case语句 14

1.5.2.3 for循环语句 14

1.6 MATLAB常用的其他命令 15

1.7 MATLAB的绘图功能 16

1.7.1　直角坐标中的二维曲线 16

1.7.2　多条曲线的绘制 18

1.7.3 曲线的线型和颜色 20

1.7.4 MATLAB的图形窗口 20

1.7.4.1　设置图形画面参数 20

1.7.4.2　在图形上添加箭头、线段和文字 23

1.8 电力电子电路波形图的绘制 24

第2章 SIMULINK环境和模型库 30

2.1 系统仿真（SIMULINK）环境 30

2.1.1.1 SIMULINK环境的进入 31

2.1.1 SIMULINK的工作环境 31

2.1.1.2 SIMULINK窗口菜单命令 32

2.1.2　模型库浏览器 35

2.1.2.1 SIMULINK模型库的打开 35

2.1.2.2　有关模块的基本操作 36

2.1.3 SIMULINK的仿真步骤 40

2.1.4　系统模型的保存和调用 46

2.1.5 SIMULINK的仿真算法 46

2.1.5.1　可变步长类算法 46

2.1.5.2　固定步长类算法 47

2.1.6　示波器的使用和数据保存 48

2.1.7.1 建立子系统 52

2.1.7 建立子系统和系统模型的封装 52

2.1.7.2　子系统模型的封装 53

2.2 SIMULINK模型库中的模块 54

2.2.1　连续系统模块库 54

2.2.2　离散系统模块库 55

2.2.3　函数与表格模块库 55

2.2.4　数学运算模块库 56

2.2.5　非线性系统模块库 58

2.2.6　信号与系统模块库 59

2.2.7　仪器仪表模块库 60

2.2.8　信号源模块库 61

2.3　电力系统模型库 62

2.2.9　子系统模块库 62

2.3.1 电源模块库 63

2.3.2　电器元件模块库 64

2.3.3 电机模块库 65

2.3.4　电力电子元件模块库 67

2.3.5　连接件模块库 68

2.3.6　测量仪器模块库 69

2.3.7　其他电气模块库 70

2.3.7.1　控制模块子集 70

2.3.7.2　测量模块子集 71

2.3.7.3　三相模型子集 72

第3章　电力电子器件模型 75

3.1　二极管模型 76

3.2　晶闸管模型 77

3.3　可关断晶闸管模型 78

3.4　电力场效应晶体管模型 79

3.5　绝缘栅双极型晶体管模型 80

3.6　理想开关模型 82

3.7　三相桥式整流电路模型 82

3.7.1 三相桥式不可控整流电路模型 83

3.7.2　三相桥式可控整流电路模型 83

3.8　多功能桥式电路模型 85

3.9　驱动模型 86

3.9.1　同步6脉冲发生器 86

3.9.3 PWM脉冲发生器 88

3.9.2　12脉冲发生器 88

第4章　变压器和电动机模型 91

4.1　变压器模型 91

4.1.1　单相变压器模型 91

4.1.2　三相变压器模型 93

4.1.3　互感线圈 94

4.2　直流电机模型 94

4.3　交流电机模型 100

4.3.1 三相交流异步电机模型 100

4.3.2　交流永磁同步电机模型 103

4.3.3　交流同步电机模型（基本型） 105

4.3.4　交流电机测量单元 108

第5章 电力电子变流电路的仿真 110

5.1　交流-直流变流器 110

5.1.1　单相桥式全控整流电路仿真 111

5.1.2　三相桥式全控整流电路仿真 119

5.1.3　带电容性负载的三相不可控桥式整流电路仿真 126

5.2　直流-直流变流器 129

5.2.1　直流降压变流器设计 129

5.2.2　直流升压变流器设计 131

5.2.3　桥式直流PWM变流器仿真 133

5.3　直流-交流变流器 136

5.3.1　三相电压源型SPWM逆变器仿真 136

5.3.2　电流跟踪型逆变器仿真 140

5.3.2.1　单相跟踪控制逆变器的仿真 142

5.3.2.2　三相电流跟踪逆变器仿真 143

5.4　交流-交流变流器 144

5.4.1　单相交流调压器仿真 144

5.4.2　三相交流调压器仿真 148

5.4.3　交-交变频电路仿真 151

第6章　直流调速系统的仿真 156

6.1 直流电动机开环调速系统仿真 156

6.2　转速闭环控制的直流调速系统仿真 159

6.2.1　带转速负反馈的有静差直流调速系统仿真 160

6.2.2　带电流截止负反馈的转速单闭环调速系统仿真 162

6.3　转速电流双闭环控制的直流调速系统仿真 163

6.3.1　按直流双闭环系统动态结构图仿真 164

6.3.2　使用Power System模块的直流双闭环系统仿真 167

6.4　直流可逆调速系统仿真 169

6.4.1 α=β配合控制的有环流直流可逆调速系统仿真 170

6.4.1.1 α=β配合控制的有环流直流可逆调速系统工作原理 170

6.4.1.2 α=β配合控制的有环流直流可逆调速系统的仿真模型 172

6.4.1.3 α=β配合控制的有环流直流可逆调速系统仿真波形和分析 173

6.4.2　逻辑控制无环流直流可逆调速系统仿真 177

6.4.2.1　逻辑控制无环流直流可逆调速原理和仿真模型 177

6.4.2.2　逻辑控制器 178

6.5 H型主电路和直流PWM-M可逆调速系统的仿真 183

6.5.1 H型主电路仿真 184

6.5.2　直流PWM-M可逆调速系统仿真 187

第7章　交流调速系统的仿真 190

7.1　交流电动机减压软起动系统仿真 190

7.2　转速开环恒压频比控制的交流异步电动机调速系统仿真 192

7.3　空间矢量的坐标变换 196

7.3.1 三相静止坐标系和两相静止坐标系的变换 197

7.3.2　两相静止坐标系和两相旋转坐标系的变换 197

7.3.3　三相静止坐标系和两相旋转坐标系的变换 198

7.3.4　矢量变换的仿真 199

7.4　交流异步电动机的磁链观察 200

7.4.1　转子磁链计算的电流模型 200

7.4.1.1　在两相静止坐标系上的转子磁链电流模型 200

7.4.1.2　按转子磁链定向两相旋转坐标系上的转子磁链电流模型 201

7.4.2　转子磁链的电压模型 202

7.4.3　转子磁链模型的仿真 203

7.5　交流异步电动机矢量控制调速系统仿真 205

7.5.1　转差频率控制的异步电动机矢量控制系统仿真 205

7.5.2　带转矩内环的转速、磁链闭环矢量控制系统仿真 209

7.5.3　无速度传感器的矢量控制系统仿真 212

第8章　提高功率因数的电力变流电路仿真 216

8.1　谐波污染与电能质量管理 216

8.2　高功率因数的单相无源AC-DC变流器 218

8.2.1　单相无源功率因数校正的电路型式 219

8.2.2　谐振电抗器在单相无源PFC中的仿真分析 220

8.2.3.1　桥前采用电抗器的串联谐振无源PFC电路 222

8.2.3　其他单相无源PFC电路的仿真分析 222

8.2.3.2　桥后采用电抗器的串联谐振无源PFC电路 223

8.3 高功率因数的三相无源AC-DC变流器 224

8.3.1 三相无源功率因数校正的电路型式 225

8.3.2　基于三相移相电抗器的12脉波整流器 226

8.3.2.1　移相电抗器在三相无源PFC中的使用原理 226

8.3.2.2　移相电抗器在三相无源PFC中的仿真分析 227

8.3.3　其他三相无源PFC电路的仿真分析 229

8.3.3.1　桥后采用单电抗器的三相无源PFC电路 229

8.3.3.2　桥前LC滤波的三相无源PFC电路 231

8.3.3.3　3次谐波注入的三相无源PFC电路 232

8.3.3.4　基于移相变压器的12脉波整流电路 233

8.4　单位功率因数单相有源AC-DC变流器 235

8.4.1　单相有源功率因数校正的电路型式 236

8.4.2　传统单相有源功率因数校正电路 239

8.4.2.1　传统单相有源PFC电路的工作原理 239

8.4.2.2　传统单相有源PFC电路的仿真分析 240

8.4.3　其他单相有源PFC的仿真分析 242

8.4.3.1 低端半控桥的单相有源PFC电路 242

8.4.3.2　双向开关前置的单相有源PFC电路 243

8.4.3.3　单向开关前置的单相有源PFC电路 243

8.5　有源电力滤波器与单位功率因数可控整流器 244

8.5.1　并联型APF与电压源型可控整流器的电路型式 245

8.5.2.1　并联型有源电力滤波器的工作原理 246

8.5.2　并联型有源电力滤波器技术 246

8 5.2.2　单相并联型有源电力滤波器的仿真分析 247

8.5.3　其他并联型APF和整流器的仿真分析 249

8.5.3.1　单位功率因数的单相可控整流器 249

8.5.3.2　单位功率因数的三相并联型APF 250

8.5.3.3　单位功率因数的三相可控整流器 252

8.6　输入电流位移因数可调的矩阵式整流器 253

8.6.1 矩阵式整流器的开关函数算法 253

8.6.2　矩阵式整流器的输入电流空间矢量算法 256

8.6.3　矩阵式整流器的仿真分析 257

8.6.3.1　基于开关函数算法的矩阵式整流器 258

8.6.3.2　基于输入电流空间矢量算法的矩阵式整流器 262

参考文献 264