Matlab软件在电气工程中的应用

1Matlab软件介绍

Matlab能够构建出一个高科技环境，在这个环境中可以实现高科技计算，具有更好的交互式友好界面，并且还可以实现一种交互式的程序设计。Matlab将各种强大的功能集成到一个可视化窗口中，在这种环境中不仅可以实现矩阵计算和数值分析，还能够进行非线性动态系统的建模与方针，将所应用的科学数据已可视化窗口的形式进行交互，使数据运算能够更为直观的展现出来，在工程设计以及科学研究领域实现数值运算与处理，是一套完整而全面的科学解决方案，并且不会受到诸如C、Fortran等程序语言在程序设计与编辑方面的的制约，是当前国际主流的计算软件。在数学软件中，Matlab与Mathematica、Maple齐名，是当前应用与数学领域的先进软件，在进行数值计算方面具有较高水平。Matlab能够实现矩阵运算，构建可视化用户界面，并且将数学中的函数在可视化窗口中呈现出来，同时能够将其他可编程语言很好的融入到Matlab工具箱中，进而应用到工程计算、信号处理、信号检测、控制设计、金融建模与分析等诸多领域。在Matlab中，其基本数据单位是矩阵，在指令表达方面较之于数学、工程中的形式极为相近，这也使工程运算中引入Matlab后，其实现过程比C、Fortran等语言更加简单和便捷，同时由于Matlab还融入了Maple等软件的一些优势，使Matlab的功能更为强大，在计算与数据处理方面的能力更为突出。对于改版后的Matlab而言，实现了对C，C++，Java以及Fortran等语言的直接调动，对于用应用上述语言进行完成的实用程序，能够更加简单的被写入到Mltlab中，同时对于部分Matlab爱好者而言，其中的与Matlab相关的部分程序语言能够直接从网络上下载使用。

2电气工程图的重要性

电气图也被成为电气图样，全面被称作电气工程图。电气工程图是在一定的规范中绘制形成的，其中所涉及的图形、文字、符号都采用都是标准的电气化图纸所要求的，并且涉及实际电器工程中与安装、接线、原理、功能、配电关系的简图。在电气工程图中，能够将各个电器元件、线路、构成以及原理和方法更为直观的呈现出来，使工人能够按照电气工程图中所部署的流程来进行施工、维护以及管理。设计者会将其设计思想融入到电气工程图中，施工者要将这种设计意图进行落实，在此基础上来组织生产。维修人员也能够从电气工程图中了解整个电路的结构和原理，及时对发生故障的部位进行排查，进而解决故障问题。所以，电气工程图对于电气设计者、施工者、操作者和检修人员都是其工作的依据，进而实现各个环节的技术交流。

3Matlab在电气工程中的应用

基于Matlab/Simulink进行模型构建，将其触发角定为60，将a相晶闸管Thyristor1的触发脉冲去掉，而其他两相出发脉冲的参数在不发生改变的前提下，其中Thyristor1的触发脉冲由于被去掉使其无法进行导通，而其他两相晶闸管能够正常触发并导通。从波形的角度来进行分析，不难发现c相晶闸管在出发导通后，直到下一次触发b相晶闸管Thyristor2导通时，这之间所产生的负载波形为c相波形。导致这种效果发生的主要原因是由于负载是阻感负载，在稳态的条件下，其电流可以被看作是一条直线。因为晶闸管作为一个电子器件而言是半控型的，当a相晶闸管Thyristor1进行导通时，由于其没有被导通，在这种情况下，负载电流将流入c相晶闸管，并通过c相晶闸管Thyristor3与其构成回路，这时仍然是以c相电压为输出电压。由于电感大小有所不同，因而电压所具有的连续性也存在差异，如果电感足够小，其储能量较少，在下一个脉冲到来前能够将内部能量全部释放掉，管子闭合，使下一个管子在触发导通时，处于零电压。在对其进行观察时，可以采用调节电感大小的方式来对具体的电压的变化情况进行详细观察。从中可以发现，主要存在电流，那么连续电流的平均值与电感之间并不存在关联，负载电感在所产生的作用方面与交流电路所形成的电感也存在差异，由于是直流电压的输出，这也使其电感所起到的作用是平波作用，这也与平均电流的公式相吻合。一旦仿真波形的变化较快，可以采用减小步长的方式来减缓波形变化的速度，这样做的目的在于能够对各个时刻上的每个晶闸管以及负载中的电压和电流瞬间的值进行测定，也便于对晶闸管顺序导通过程中的各负载电流进行观察，其中也包括晶闸管换流时所产生的各种变化情况。此外，以仿真的方式来对触发角以及负载的情况来对电力变换电路中的电压波形、电流波形及其它工作情况进行判定。在对斩波电路进行分析的过程中，可以采用仿真来对扎波频率范围进行观察。比如在一个降压斩波的模拟电路中，为了获得小纹波的输出电流，一般情况下开关的工作频率相对较高。在斩波频率为50Hz时，对电流io进行观察，可以发现其纹波较大；在电路中各种参数不发生变化的条件下，低频率所造成的结果是电流的不连续性；若斩波电流为1000Hz时，不难发现其输出电流io具有较小的纹波。应用仿真不仅能够对稳态情况进行分析，同时还能实现从初始电路到稳态电路的过程直观的呈现出来。因为在电阻负载中，并没有能够进行储能的电器元件，这也表明其并没有过渡过程。不过，阻感负载则不然，通过波形能够分析出电路中存在的电感，电压需要经过一段时间后才能够到达稳态，直到当电流输出具有连续性时，才能够实现电压的稳定。

4结论

利用Simulink对电力电子变流电路进行仿真可以帮助理电路设计的难点，全桥整流及直流降压斩波电路中有一个脉冲丢失的情况进行了分析。并且三相全桥整流电路的触发角为60，如果增大触发角至接近90，则波形会有很大变化。发生这种情况可能是模型的限制，也可能实际情况就是这样。有条件的可进行验证，这样有助于提高分析理解问题的能力。

作者:刘凯 单位:湖南省邵阳市高级技工学校