Matlab軟件在電氣工程中的應用

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1matlab軟件介紹

Matlab能夠構建出一個高科技環境，在這個環境中可以實現高科技計算，具有更好的交互式友好界面，并且還可以實現一種交互式的程序設計。Matlab將各種強大的功能集成到一個可視化窗口中，在這種環境中不僅可以實現矩陣計算和數值分析，還能夠進行非線性動態系統的建模與方針，將所應用的科學數據已可視化窗口的形式進行交互，使數據運算能夠更為直觀的展現出來，在工程設計以及科學研究領域實現數值運算與處理，是一套完整而全面的科學解決方案，并且不會受到諸如C、Fortran等程序語言在程序設計與編輯方面的的制約，是當前國際主流的計算軟件。在數學軟件中，Matlab與Mathematica、Maple齊名，是當前應用與數學領域的先進軟件，在進行數值計算方面具有較高水平。Matlab能夠實現矩陣運算，構建可視化用戶界面，并且將數學中的函數在可視化窗口中呈現出來，同時能夠將其他可編程語言很好的融入到Matlab工具箱中，進而應用到工程計算、信號處理、信號檢測、控制設計、金融建模與分析等諸多領域。在Matlab中，其基本數據單位是矩陣，在指令表達方面較之于數學、工程中的形式極為相近，這也使工程運算中引入Matlab后，其實現過程比C、Fortran等語言更加簡單和便捷，同時由于Matlab還融入了Maple等軟件的一些優勢，使Matlab的功能更為強大，在計算與數據處理方面的能力更為突出。對于改版后的Matlab而言，實現了對C，C++，Java以及Fortran等語言的直接調動，對于用應用上述語言進行完成的實用程序，能夠更加簡單的被寫入到Mltlab中，同時對于部分Matlab愛好者而言，其中的與Matlab相關的部分程序語言能夠直接從網絡上下載使用。

2電氣工程圖的重要性

電氣圖也被成為電氣圖樣，全面被稱作電氣工程圖。電氣工程圖是在一定的規范中繪制形成的，其中所涉及的圖形、文字、符號都采用都是標準的電氣化圖紙所要求的，并且涉及實際電器工程中與安裝、接線、原理、功能、配電關系的簡圖。在電氣工程圖中，能夠將各個電器元件、線路、構成以及原理和方法更為直觀的呈現出來，使工人能夠按照電氣工程圖中所部署的流程來進行施工、維護以及管理。設計者會將其設計思想融入到電氣工程圖中，施工者要將這種設計意圖進行落實，在此基礎上來組織生產。維修人員也能夠從電氣工程圖中了解整個電路的結構和原理，及時對發生故障的部位進行排查，進而解決故障問題。所以，電氣工程圖對于電氣設計者、施工者、操作者和檢修人員都是其工作的依據，進而實現各個環節的技術交流。

3Matlab在電氣工程中的應用

基于Matlab/Simulink進行模型構建，將其觸發角定為60，將a相晶閘管Thyristor1的觸發脈沖去掉，而其他兩相出發脈沖的參數在不發生改變的前提下，其中Thyristor1的觸發脈沖由于被去掉使其無法進行導通，而其他兩相晶閘管能夠正常觸發并導通。從波形的角度來進行分析，不難發現c相晶閘管在出發導通后，直到下一次觸發b相晶閘管Thyristor2導通時，這之間所產生的負載波形為c相波形。導致這種效果發生的主要原因是由于負載是阻感負載，在穩態的條件下，其電流可以被看作是一條直線。因為晶閘管作為一個電子器件而言是半控型的，當a相晶閘管Thyristor1進行導通時，由于其沒有被導通，在這種情況下，負載電流將流入c相晶閘管，并通過c相晶閘管Thyristor3與其構成回路，這時仍然是以c相電壓為輸出電壓。由于電感大小有所不同，因而電壓所具有的連續性也存在差異，如果電感足夠小，其儲能量較少，在下一個脈沖到來前能夠將內部能量全部釋放掉，管子閉合，使下一個管子在觸發導通時，處于零電壓。在對其進行觀察時，可以采用調節電感大小的方式來對具體的電壓的變化情況進行詳細觀察。從中可以發現，主要存在電流，那么連續電流的平均值與電感之間并不存在關聯，負載電感在所產生的作用方面與交流電路所形成的電感也存在差異，由于是直流電壓的輸出，這也使其電感所起到的作用是平波作用，這也與平均電流的公式相吻合。一旦仿真波形的變化較快，可以采用減小步長的方式來減緩波形變化的速度，這樣做的目的在于能夠對各個時刻上的每個晶閘管以及負載中的電壓和電流瞬間的值進行測定，也便于對晶閘管順序導通過程中的各負載電流進行觀察，其中也包括晶閘管換流時所產生的各種變化情況。此外，以仿真的方式來對觸發角以及負載的情況來對電力變換電路中的電壓波形、電流波形及其它工作情況進行判定。在對斬波電路進行分析的過程中，可以采用仿真來對扎波頻率范圍進行觀察。比如在一個降壓斬波的模擬電路中，為了獲得小紋波的輸出電流，一般情況下開關的工作頻率相對較高。在斬波頻率為50Hz時，對電流io進行觀察，可以發現其紋波較大；在電路中各種參數不發生變化的條件下，低頻率所造成的結果是電流的不連續性；若斬波電流為1000Hz時，不難發現其輸出電流io具有較小的紋波。應用仿真不僅能夠對穩態情況進行分析，同時還能實現從初始電路到穩態電路的過程直觀的呈現出來。因為在電阻負載中，并沒有能夠進行儲能的電器元件，這也表明其并沒有過渡過程。不過，阻感負載則不然，通過波形能夠分析出電路中存在的電感，電壓需要經過一段時間后才能夠到達穩態，直到當電流輸出具有連續性時，才能夠實現電壓的穩定。

4結論

利用Simulink對電力電子變流電路進行仿真可以幫助理電路設計的難點，全橋整流及直流降壓斬波電路中有一個脈沖丟失的情況進行了分析。并且三相全橋整流電路的觸發角為60，如果增大觸發角至接近90，則波形會有很大變化。發生這種情況可能是模型的限制，也可能實際情況就是這樣。有條件的可進行驗證，這樣有助于提高分析理解問題的能力。

作者:劉凱 單位:湖南省邵陽市高級技工學校