基于MATLAB的电力电子技术和交直流调速系统仿真(第2版)

《基于MATLAB的电力电子技术和交直流调速系统仿真》第1版已经出版接近5年了，受到了读者的好评，并被部分高校选为教材。随着MATLAB新版本的不断推出，当初采用的版本MATLAB 6.5.1已不符合潮流，故用MATLAB R2014a版本重新编写。
MATLAB是美国MathWorks公司出品的商业数学软件，用于算法开发、数据可视化、数据分析以及数值计算的高级技术计算语言和交互式环境，主要包括MATLAB和Simulink两部分。MATLAB是Matrix Laboratory的组合，意为矩阵工厂（矩阵实验室）。它将数值分析、矩阵计算、科学数据可视化以及非线性动态系统的建模和仿真等诸多强大功能集成在一个易于使用的视窗环境中，为科学研究、工程设计以及必须进行有效数值计算的众多科学领域提供了一种全面的解决方案，并在很大程度上摆脱了传统非交互式程序设计语言（如C、FORTRAN）的编辑模式，代表了当今国际科学计算软件的先进水平。
基于框图仿真平台的Simulink是在1993年发行的，它是以MATLAB强大计算功能为基础，以直观的模块框图进行仿真和计算的。Simulink提供了各种仿真工具，尤其是它不断扩展的、内容丰富的模块库，为系统仿真提供了极大的便利。在Simulink平台上，通过拖曳和连接典型的模块就可以绘制仿真对象的框图，对模型进行仿真。在Simulink平台上，仿真模型可读性强，避免了在MATLAB窗口中使用MATLAB命令和函数仿真时需要熟悉记忆大量函数的问题。
Simulink环境下的电力系统模块库（PowerSystem Blockset）是由加拿大HydroQuebec和TESCIM Internation公司共同开发的，其功能非常强大，可用于电路、电力电子系统、电动机控制系统、电力传输系统等领域的仿真。
MATLAB软件更新很快，几乎每隔一段时间就有新版本推出，但从笔者个人实践中来看，MATLAB版本差别为： MATLAB 6.5版本和MATLAB 6.5.1版本相比，前者不分控制信号和主电路信号，MATLAB 7.0版本和MATLAB 6.5.1版本相比，前者多了Powergui模块； 而MATLAB R2014a版本与以前版本有较大差异，但与MATLAB R2018b版本相差不大。两者之间除了一些无关紧要的模块(如示波器模块)、模块名的设置稍有不同外，其他的操作方法和仿真模块基本上没有区别，就电力电子和交直流调速仿真而言，笔者更倾向于采用MATLAB 6.5.1版本，但其缺点是只能在Windows XP操作系统上运行，检测多次谐波比较烦琐。所以本书使用MATLAB R2014a版本。
本书依然保留了之前版本的一些重要仿真模型，而且如果读者使用的是MATLAB其他版本而达不到书中效果，可以在仿真模型基础上适当修改参数和算法。特此说明。
本书主要基于顾春雷副教授和笔者编著的《电力拖动自动控制系统与MATLAB仿真》进行扩展，增加了一部分内容，并修正了某些错误，电力电子部分主要以冷增祥、徐以荣编著的《电力电子技术基础》为蓝本，交直流调速部分主要以陈伯时编著的《电力拖动自动控制系统》为蓝本，开关电源部分主要以阚加荣编著的《开关电源及技术》为蓝本进行仿真，在此向顾春雷、冷增祥、徐以荣、陈伯时、阚加荣等人表示衷心感谢。
本书共分为7章： 第1章介绍MATLAB简介与基本操作，内容包括Simulink和Sim PowerSystems模型库中的各模块的含义，以及一些基本操作，如模块的修改、示波器的设置等； 第2章介绍电力电子整流电路仿真，包括不同类型整流电路带不同负载时的仿真模型和仿真结果分析； 第3章介绍电力电子有源逆变仿真，介绍不同类型整流电路有源逆变的仿真模型和仿真结果； 第4章介绍电力电子无源逆变仿真，包括晶闸管逆变和全控器件逆变； 第5章介绍交流调压和直流变换仿真； 第6章介绍直流调速系统仿真，重点是调节器参数和电动机参数的确定； 第7章介绍交流调速系统的MATLAB仿真，包括交流调速系统仿真模型的建立和仿真结果分析。
本书编写过程中得到了盐城工学院电气学院各位领导以及同事的大力支持和帮助，特别是陈冲副教授、阚加荣副教授，安徽徽电科技股份有限公司朱代忠工程师也给予了很大帮助，在此向他们表示衷心感谢。
由于笔者水平有限，书中可能有许多不足之处，欢迎读者批评指正。
谨以此书献给我的亲朋好友！
陈中

2019年8月

采用MATLAB R2014a版本，此版本和后来发布的版本基本相同，但和以前发布的版本，在某些仿真模块上差别较大，为了适应读者的需求，特地采用此版本，并对老版本中某些重要的仿真模型依然保留，满足不同读者需求、以MATLAB的工具箱，面向系统电气原理结构图的仿真方法，实现了电力电子和交直流调速系统仿真，着重介绍了系统的建模方法和技巧，给出了仿真结果，并通过测量模块对仿真结果进行了定量分析，通过仿真结果证明理论的正确性以及仿真的优良性。适合高年级本科生，研究生，高校教师以及工程技术人员参考。