電力電子、電機(jī)控制系統(tǒng)的建模和仿真

前言

電力電子和電力拖動(dòng)控制系統(tǒng)的仿真越來(lái)越受到業(yè)內(nèi)各方面人士的關(guān)注，它不僅是教學(xué)和學(xué)習(xí)的重要手段和工具，在研究及工程設(shè)計(jì)中也發(fā)揮了越來(lái)越重要的作用。用仿真來(lái)代替實(shí)際系統(tǒng)的試驗(yàn)，在計(jì)算機(jī)上研究和設(shè)計(jì)系統(tǒng)，這不僅省時(shí)、省力，降低成本和縮短研發(fā)周期，并且還可以獲得更豐富、詳細(xì)的數(shù)據(jù)資料。仿真就是要講究“真”，使在計(jì)算機(jī)上建立的模型能完全反映實(shí)際的物理系統(tǒng)，隨著眾多學(xué)者卓絕的工作和現(xiàn)代計(jì)算機(jī)性能的提高，這一目標(biāo)已經(jīng)可以實(shí)現(xiàn)。2006年作者出版了《電力電子和電力拖動(dòng)控制系統(tǒng)的MATLAB仿真》，在這幾年中MATLAB發(fā)生了很大變化，模型庫(kù)更新的速度很快，電力電子系統(tǒng)的仿真功能愈來(lái)愈強(qiáng)，幾乎各種復(fù)雜的電力電子電路和交直流調(diào)速系統(tǒng)都可以通過(guò)仿真來(lái)研究，作者也做了一些新的工作，在這基礎(chǔ)上撰寫(xiě)了本書(shū)，書(shū)中的模型也按新版MATLAB做了更新?！峨娏﹄娮雍碗娏ν蟿?dòng)控制系統(tǒng)的MATLAB仿真》一書(shū)的模型是在MATLAB 6.1版本基礎(chǔ)上做的，現(xiàn)在顯然是不夠了，在MATLAB6.5版本以上，原有的模型可能打不開(kāi)，或者打開(kāi)后不能運(yùn)行，這是因?yàn)樾屡fpower system器件模型庫(kù)有很大變化，其中主要的變化是老版本中power system模塊都使用SIMuLINK的信號(hào)接口，而MATLAB 6.5版本以后的電路元器件模塊改用了電路接口，這使原來(lái)在低版本上做的模型在新版本上不能直接使用，需要用“psbupdate”命令轉(zhuǎn)換，并且轉(zhuǎn)換后的模型還需要進(jìn)行調(diào)整，即高版本對(duì)低版本不完全兼容，帶來(lái)了使用上的不方便，這也是需要重寫(xiě)本書(shū)的原因之一，本書(shū)在MATLAB 7.1版本上完成?，F(xiàn)在電力電子和電力拖動(dòng)的控制都是微機(jī)和數(shù)字化的，因此本書(shū)在連續(xù)系統(tǒng)的仿真外增加了采樣離散系統(tǒng)的仿真。在MATIJAB 7.0版本之后，Simpower system增加了一個(gè)Application Libraries模型庫(kù)，庫(kù)中包含了常見(jiàn)的各種直流和交流調(diào)速系統(tǒng)模塊，模型采用了采樣和離散控制，本書(shū)選擇其中一些主要的模塊進(jìn)行了介紹和剖析，為讀者研究微機(jī)控制的數(shù)字化系統(tǒng)提供范例。《電力電子和電力拖動(dòng)控制系統(tǒng)的MATLAB仿真》出版后，許多讀者反映按照書(shū)中介紹所構(gòu)建的模型在運(yùn)行時(shí)仍有困難，這往往是模塊參數(shù)設(shè)置的問(wèn)題，參數(shù)設(shè)置對(duì)模型很重要，考慮到這一點(diǎn)，作者在本書(shū)中提供了參考的參數(shù)，但是因?yàn)殡娏﹄娮与娐返南嗨菩?，為了避免過(guò)多的重復(fù)，使內(nèi)容顯得很繁瑣，在書(shū)中前面介紹過(guò)的內(nèi)容在書(shū)后面再用到時(shí)就簡(jiǎn)略了，這使僅對(duì)某一模型感興趣的讀者感到不便，例如調(diào)節(jié)器是調(diào)速系統(tǒng)常用的模塊，在直流調(diào)速系統(tǒng)中作了介紹，在交流系統(tǒng)中就不再重復(fù)。為了更好地促進(jìn)電力電子系統(tǒng)的仿真研究和方便讀者，本書(shū)附了一張光盤(pán)，提供了書(shū)中介紹的40余個(gè)仿真模型。模型在MATLAB7.1版本基礎(chǔ)上制作，直接調(diào)用輸入模塊參數(shù)就可以運(yùn)行，這是作者多年工作的積累，提供讀者學(xué)習(xí)和研究使用，希望能起到拋磚引玉的作用。

內(nèi)容概要

本書(shū)以MATLAB為基礎(chǔ)，介紹了MATLAB電氣系統(tǒng)模型庫(kù)模塊及其功能，并以實(shí)例介紹了電力電子和電機(jī)控制系統(tǒng)的建模和仿真方法，內(nèi)容包括AC/DC、DC/DC、DC/AC、AC/AC的各種變換電路，直流調(diào)速系統(tǒng)和交流調(diào)速系統(tǒng)等。為了適應(yīng)現(xiàn)代數(shù)字化控制系統(tǒng)的發(fā)展，本書(shū)在連續(xù)系統(tǒng)的建模仿真外，還介紹了采樣離散系統(tǒng)的建模和仿真方法?！　”緯?shū)附有仿真模型光盤(pán)，最大限度地為讀者學(xué)習(xí)提供了方便?！　”緯?shū)可用于高等學(xué)校電類(lèi)專(zhuān)業(yè)的選修課教材，也可供研究生和技術(shù)研究人員參考和使用。

書(shū)籍目錄

前言第1章　MATLAB基礎(chǔ)  1.1　MATLAB介紹  1.2　MATLAB的安裝和啟動(dòng)  1.3　MATLAB環(huán)境    1.3.1  MATLAB的主菜單    1.3.2　MATLAB的工具欄    1.3.3　MATLAB的命令窗口(Command Window）    1.3.4　MATLAB的工作間(Workspace)  　1.4　MATLAB的計(jì)算基礎(chǔ)  　1.4.1　常量和變量　  1.4.2　數(shù)組、矩陣的表示和賦值.　  1.4.3　MATLAB的算術(shù)運(yùn)算　  1.4.4　MATLAB的關(guān)系運(yùn)算　  1.4.5　MATLAB的邏輯運(yùn)算　  1.4.6　MATLAB的特殊運(yùn)算符　  1.4.7　MATLAB常用的函數(shù)　1.5　MATLAB程序設(shè)計(jì)基礎(chǔ)  　1.5.1　表達(dá)式、表達(dá)式語(yǔ)句和賦值語(yǔ)句　  1.5.2　流程控制語(yǔ)句　1.6　其他MATLAB的常用命令　1.7　MATLAB的繪圖功能    1.7.1  直角坐標(biāo)中的二維曲線    1.7.2　多條曲線的繪制    1.7.3　曲線的線型和顏色    1.7.4　MATLAB的圖形窗口　1.8  電力電子電路波形圖的繪制第2章　SIMULINK環(huán)境和模型庫(kù)　2.1　系統(tǒng)仿真(SIMULINK)環(huán)境.  　2.1.1　SIMULINK的工作環(huán)境　  2.1.2　模型庫(kù)瀏覽器(SIMULINK Library Browser）　  2.1.3　SIMULINK的仿真步驟    2.1.4　系統(tǒng)模型的保存和調(diào)用    2.1.5　SIMULINK的仿真算法    2.1.6　示波器(Scope)的使用和數(shù)據(jù)保存    2.1.7　建立子系統(tǒng)  2.2　SIMULINK模型庫(kù)中的模塊    2.2.1  連續(xù)系統(tǒng)子模塊庫(kù)    2.2.2　離散系統(tǒng)模塊庫(kù)    2.2.3　函數(shù)與表格模塊庫(kù)    2.2.4　數(shù)學(xué)運(yùn)算模塊庫(kù)    2.2.5　非線性模塊庫(kù)    2.2.6　信號(hào)與系統(tǒng)模塊庫(kù)    2.2.7　儀器儀表模塊庫(kù)    2.2.8　信號(hào)源模塊庫(kù)    2.2.9　子系統(tǒng)模塊庫(kù)  2.3  電力系統(tǒng)模型庫(kù)　  2.3.1　電源模塊庫(kù)  　2.3.2　電器元件模塊庫(kù)　  2.3.3　電機(jī)模塊庫(kù)　  2.3.4　電力電子元件模塊庫(kù)　  2.3.5　測(cè)量?jī)x器模塊庫(kù)　  2.3.6　其他電氣模塊庫(kù)　  2.3.7　應(yīng)用舉例模型庫(kù)第3章　電力電子器件模型　3.1　二極管模型　3.2　晶閘管模型　3.3　可關(guān)斷晶閘管模型　3.4  電力場(chǎng)效應(yīng)晶體管模型　3.5　絕緣柵雙極型晶體管模型　3.6　理想開(kāi)關(guān)模型　3.7　三相橋式整流電路模塊  　3.7.1  三相橋式不控整流電路模塊　  3.7.2  三相橋式可控整流電路模塊　3.8　通用橋式電路模塊　3.9　三電平變流器模塊　3.10　驅(qū)動(dòng)模塊……第4章　變壓器和電動(dòng)機(jī)模型第5章　電力電子變流電路的仿真第6章　直流調(diào)整系統(tǒng)的仿真第7章　交流調(diào)速系統(tǒng)的仿真第8章　離散控制調(diào)速系統(tǒng)仿真參考文獻(xiàn)

章節(jié)摘錄

插圖：1.1 MATLAB介紹MATLAB是一種科學(xué)計(jì)算軟件。MATLAB是Matrix Izlboratory（矩陣實(shí)驗(yàn)室）的縮寫(xiě)，這是一種以矩陣為基礎(chǔ)的交互式程序計(jì)算語(yǔ)言。早期的MATLAB主要用于解決科學(xué)和工程的復(fù)雜數(shù)學(xué)計(jì)算問(wèn)題。由于它使用方便、輸入便捷、運(yùn)算高效、適應(yīng)科技人員的思維方式，并且有繪圖功能，有用戶(hù)自行擴(kuò)展的空間，特別受到用戶(hù)的歡迎，使它成為在科技界廣為使用的軟件，也是國(guó)內(nèi)外高校教學(xué)和科學(xué)研究的常用軟件。MATLAB由美國(guó)Mathworks公司于1984年開(kāi)始推出，歷經(jīng)升級(jí)，到2001年已經(jīng)有了6.0版，現(xiàn)在MATLAB 6.1、6.5、7.0版本都已相繼面世。早期的MATLAB在DOS環(huán)境下運(yùn)行，1990年推出了Windows版本。1993年，Mathworks公司又推出了MATLAB的微機(jī)版，充分支持在Microsoft Windows界面下的編程，它的功能越來(lái)越強(qiáng)大，在科技和工程界廣為傳播，是各種科學(xué)計(jì)算軟件中使用頻率較高的一種軟件。MATLAB比較易學(xué)，它只有一種數(shù)據(jù)類(lèi)型（即64位雙精度二進(jìn)制），一種標(biāo)準(zhǔn)的輸入輸出語(yǔ)句，它用解釋方式工作，不需要編譯，一般入門(mén)后經(jīng)過(guò)自學(xué)就可以掌握。如果有不清楚的地方，可以通過(guò)它的幫助（1aelp）和演示（demo）功能得到啟示。MATLAB學(xué)習(xí)的難點(diǎn)在于它有大量函數(shù)，這些MATLAB函數(shù)僅基本部分就有。700多個(gè)，其中常用的就有200～300個(gè)，掌握和記憶比較困難。1993年出現(xiàn)了SIMULINK，這是基于框圖的仿真平臺(tái)，SIMUu：NK掛接在MATLAB環(huán)境上，以MATLAB的強(qiáng)大計(jì)算功能為基礎(chǔ)，以直觀的模塊框圖進(jìn)行仿真和計(jì)算。在SIMULINK環(huán)境中提供了各種仿真工具，尤其是它不斷擴(kuò)展的、內(nèi)容豐富的模塊庫(kù)（ＳIMULINK Library Browser），為系統(tǒng)的仿真提供了極大便利。在SIMULINK平臺(tái)上，拖拉和連接典型模塊就可以繪制仿真對(duì)象的模型，并對(duì)模型進(jìn)行仿真。在SIMULINK平臺(tái)上，仿真模型的可讀性很強(qiáng)，這就避免了在MATIAB窗口使用MATLAB命令和函數(shù)仿真時(shí)，需要記憶大量M函數(shù)的麻煩，對(duì)廣大工程技術(shù)人員無(wú)疑是最好的福音?，F(xiàn)在的MATLAB都同時(shí)捆綁了SIMULINK，SIMULINK的版本也在不斷地升級(jí)，從1993年MATLAB 4.0／SIMULINK 1.0版到，2001年MATLAB 6.1.／SIMULINK 4.1版，2002年推出從MATLAB 6.5／SIMuI.INK 5.0版本，2005年推出了MATLAB 7.1／SIMULINK 6.3版。本書(shū)仿真是在MATLAB 7.1／SIMULINK 6.3版的基礎(chǔ)上進(jìn)行，到本書(shū)出版時(shí)，MATLAB又有了更新的版本?，F(xiàn)在MATIAB已經(jīng)不是單純的“矩陣實(shí)驗(yàn)室”，它已經(jīng)是一個(gè)高級(jí)的計(jì)算和仿真平臺(tái)。

編輯推薦

《電力電子、電機(jī)控制系統(tǒng)的建模和仿真》是由機(jī)械工業(yè)出版社出版的。

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