电力电子系统仿真――基于PLECS

教师可以在电力电子技术和直流调速控制系统课程教学中逐步引入PLECS软件仿真，通过仿真加深学生对这两门课程的理解，激发学生学习兴趣。实验是这两门课程的重要组成部分，但实验会受到设备和学时，而仿真不受空间、时间和设备条件的，学生可以在课外进行仿真。电力电子技术和直流调速控制系统课程设计的结果也能通过仿真来验证。仿真在促进教学改革、加强学生能力培养方面起到了积极的推动作用。

本书采用由浅入深的编写思路，首先介绍电力电子系统仿真软件PLECS的安装与授权；其次介绍电路模型创建与编辑，模型元件与仿真参数设置及仿真波形显示与输出等操作；再次依托仿真软件，从单相整流电路仿真分析逐步深入，直到PWM元件模型的创建与应用；最后介绍SPWM逆变电路和直流调速系统的建模、仿真和分析，通过大量的仿真实例和丰富多彩的仿真波形来分析电力电子技术和直流调速控制系统的原理本书可作为高职和应用型本科院校的自动化类专业的电力电子系统仿真教材，也可作为本科或专科电力电子技术、直流调速控制系统技术等课程设计的教学辅助用书，还可作为相关专业研究生和工程技术人员的参考书。

汤代斌，男，安徽机电职业技术学院电气工程学院专业教师，长期从事电气自动化专业相关的教学和科研活动，曾多次主持和参与相关省部级教科研课题，具备较为丰富的教学经验和科研经验。

1 使用前的准备1
1.1 PLECS简介1
1.1.1 PLECS嵌入版1
1.1.2 PLECS单机版1
1.2 PLECS的安装2
1.2.1 安装源文件下载2
1.2.2 安装2
1.3 PLECS的授权4
1.4 PLECS的启动与退出7
1.4.1 PLECS单机版的启动方法7
1.4.2 PLECS欢迎界面8
1.4.3 PLECS元件库浏览器9
1.4.4 PLECS的退出10
2 PLECS的基本操作11
2.1 RC电路仿真11
2.1.1 新建电路模型11
2.1.2 保存电路模型12
2.1.3 拖放元件13
2.1.4 调整元件位置和方向14
2.1.5 连接电路和信号14
2.1.6 设置元件参数15
2.1.7 设置仿真参数17
2.1.8 运行仿真18
2.2 PLECS的应用界面18
2.2.1 元件库浏览器18
2.2.2 电路模型编辑器21
2.3 降压斩波电路仿真26
2.3.1 电路模型原理图设计27
2.3.2 控制信号参数设置31
2.3.3 探针模块使用32
2.3.4 元件和仿真参数设置33
2.3.5 仿真结果分析34
2.4 PLECS的基本配置34
2.4.1 常规设置35
2.4.2 示波器颜色设置36
2.5 单相半波不可控整流电路仿真37
2.5.1 电路仿真模型界面的优化38
2.5.2 平均值与有效值的显示40
2.5.3 功率与功率因数的测量41
2.5.4 其他元件参数设置42
2.5.5 仿真结果分析43
3 PLECS示波器的使用46
3.1 PLECS示波器简介46
3.1.1 菜单栏46
3.1.2 工具条49
3.1.3 波形显示区51
3.2 单相半波可控整流电路仿真52
3.2.1 工作原理52
3.2.2 仿真模型52
3.2.3 元件参数设置53
3.2.4 运行仿真54
3.3 波形查看与输出54
3.3.1 波形查看54
3.3.2 波形输出62
3.4 数据计算与分析65
3.4.1 数据窗口65
3.4.2 数据计算69
3.4.3 数据分析71
4 PLECS工作原理与仿真参数设置73
4.1 PLECS的工作原理73
4.1.1 动态系统建模73
4.1.2 动态系统仿真74
4.2 仿真参数设置80
4.2.1 求解器参数设置80
4.2.2 其他仿真参数设置83
5 可控整流电路仿真与分析88
5.1 单相可控整流电路89
5.1.1 单相桥式全控整流电路89
5.1.2 单相桥式半控整流电路99
5.2 三相可控整流电路103
5.2.1 三相半波可控整流电路104
5.2.2 三相桥式全控整流电路111
5.2.3 三相桥式半控整流电路116
6 交-交变换电路仿真与分析121
6.1 交流调压电路121
6.1.1 单相交流调压电路121
6.1.2 三相交流调压电路124
6.2 交-交变频电路129
6.2.1 单相交-交变频电路130
6.2.2 三相交-交变频电路134
7 直流变换电路仿真与分析139
7.1 基本斩波电路139
7.1.1 降压斩波电路141
7.1.2 升压斩波电路143
7.1.3 升降压斩波电路146
7.1.4 Cuk斩波电路148
7.1.5 Sepic斩波电路和Zeta斩波电路149
7.2 隔离型斩波电路151
7.2.1 正激电路152
7.2.2 反激电路154
7.2.3 半桥电路156
7.2.4 全桥电路158
7.2.5 推挽电路159
8 逆变电路仿真与分析163
8.1 电压型逆变电路163
8.1.1 单相电压型逆变电路164
8.1.2 三相电压型逆变电路169
8.2 电流型逆变电路171
8.2.1 单相电流型逆变电路171
8.2.2 三相电流型逆变电路173
9 PWM控制建模与仿真177
9.1 PWM调制器库元件模型177
9.1.1 PWM调制器库元件模型创建178
9.1.2 PWM调制器库元件模型应用186
9.2 逆变电路的SPWM控制190
9.2.1 单相电压型逆变电路的SPWM控制190
9.2.2 三相电压型逆变电路的SPWM控制193
10 直流调速系统仿真与分析197
10.1 开环系统仿真与分析197
10.1.1 直流电机模型197
10.1.2 开环系统仿真201
10.2 转速单闭环系统204
10.2.1 转速单闭环有静差系统204
10.2.2 转速单闭环无静差系统206
附录210
附录A 电力电子器件210
附录B 代码生成与半实物仿真223
附录C 元件模型分类列表226
参考文献240