Matlab/simulink电力电子，电机控制仿真设计
电源类：单相桥式电流型逆变电路，三相桥式晶闸管全控逆变电路，单相半波可控整流，三相全桥整流，宽电压Buck移相调制，隔离双向cuk电路，Zeta电路仿真，Boost电路仿真，三相三开关PFC校正电路，LCC电路功率因数校正，单相桥式LCL锁相环控制电路等等
在MATLAB/Simulink中进行电力电子和电机控制仿真的设计是一个非常广泛的主题，因为每种电路都有其独特的特性和应用场景。在这里一些基础的创建几个仿真模型。
- 单相桥式电流型逆变电路
对于单相桥式电流型逆变器，你可以运用Simulink中的Power Electronics Blockset来构建模型。下面是一些基本步骤：
打开Simulink并选择“Blank Model”。
在库浏览器中找到Simscape > Electrical > Specialized Power Systems > Fundamental Blocks > Power Electronics，并拖动IGBT/Diode模块到你的模型中。
使用DC Voltage Source作为输入源，添加Series RLC Branch作为负载。
根据应该配置参数，比如开关频率、负载电阻等。
添加PWM Generator用于产生驱动信号。
运行仿真并分析结果。
2. 三相桥式晶闸管全控逆变电路
类似地，可以使用Simulink中的Thyristor模块构建此电路：
按照上述方法打开新模型。
寻找Thyristor模块（Simscape > Electrical > Specialized Power Systems > Fundamental Blocks > Power Electronics）。
设计三相电源输入和负载。
配置触发角以控制晶闸管的导通时刻。
运行仿真以观察输出波形。
3. Boost电路仿真
Boost电路相对简单，可以按照以下步骤实现：
matlab
% Boost Converter Example in MATLAB
Vin = 10; % 输入电压
Vout = 20; % 输出电压
DutyCycle = 1 - Vin/Vout; % 计算占空比
freq = 50e3; % 开关频率
L = 100e-6; % 电感值
C = 100e-6; % 电容值
% 创建模型…
其他电路
对于其他类型的电路如Zeta电路、Buck移相调制等，过程大致相同。关键是根据具体的电路拓扑结构选择合适的电力电子元件，并正确设置参数。
提示与技巧
利用MATLAB的帮助文档和示例模型来学习如何使用不同的模块。
尝试从MATLAB的File Exchange下载用户贡献的模型作为参考。
对于复杂的系统，考虑应用Simscape语言编写自定义组件。
由于每个电路的具体构建细节较多，
三相全桥整流电路（带锁相环控制） 的 Simulink 仿真模型结构图，属于典型的 电力电子系统 拓扑。
✅ 图像分析
结构说明：
上半部分：三相全桥整流器（6个晶闸管/IGBT）
下半部分：
左侧：三相电压输入 → 经过 Clarke 变换 → Park 变换
中间：锁相环（PLL）模块（用于提取电网频率和相位）
右侧：生成触发信号（Gate signals）→ 控制开关器件
输出：直流电压（DC Link）
这正是一个 基于锁相环（PLL）的三相可控整流电路，常用于 PFC（功率因数校正）、有源滤波、新能源并网等场景。
该 Simulink 模型对应的 MATLAB 代码 / 子系统逻辑
或者 可运行的 MATLAB 脚本 + 模块参数设置
并能复现该波形
- ✅ 锁相环（PLL）算法
- ✅ 三相整流器建模
- ✅ 触发信号生成（PWM/SCR触发）
- ✅ 参数部署建议
- ✅ MATLAB 实现代码（可运行）
✅ 第一步：Simulink 模型核心功能解析
模块 功能
Three-phase Voltage Source 三相交流电源（220V, 50Hz）
Clarke Transform abc → αβ 变换
Park Transform αβ → dq 变换（需角度 θ）
PLL (Phase-Locked Loop) 提取电网相位 θ
PI Controller 控制直流电压或电流
Sine Wave Generator 生成参考信号
Pulse Generator 生成触发脉冲
Bridge Rectifier 六脉冲整流桥（Thyristor 或 IGBT）
✅ 第二步：关键子系统代码（MATLAB 构建）
- 锁相环（PLL）算法
% 输入：v_alpha, v_beta（来自Clarke变换）
% 输出：theta（电角度）
persistent e_d e_q integral_d integral_q
if isempty(e_d), e_d = 0; end
if isempty(e_q), e_q = 0; end
if isempty(integral_d), integral_d = 0; end
if isempty(integral_q), integral_q = 0; end
% Park变换（需要当前θ）
cos_theta = cos(theta);
sin_theta = sin(theta);
v_d = v_alpha cos_theta + v_beta sin_theta;
v_q = -v_alpha sin_theta + v_beta cos_theta;
% PI控制器（d轴为0，q轴为0）
Kp_pll = 10;
Ki_pll = 50;
e_d = 0 - v_d;
e_q = 0 - v_q;
integral_d = integral_d + e_d Ts;
integral_q = integral_q + e_q Ts;
omega_dot = Kp_pll e_q + Ki_pll integral_q;
theta = theta + omega_dot Ts;
end
- 三相整流器触发信号生成（SCR触发）
function [gate_a1, gate_a2, gate_b1, gate_b2, gate_c1, gate_c2] = trigger_generator(alpha, theta, Ts)
% alpha: 触发角（度），例如30°
% theta: 当前电角度（rad）
alpha_rad = alpha pi / 180;
% 三相相位差
phase_a = theta;
phase_b = theta - 2pi/3;
phase_c = theta + 2pi/3;
% 判断是否到达触发时刻
gate_a1 = (phase_a >= alpha_rad) & (phase_a < alpha_rad + pi/3);
gate_a2 = (phase_a >= alpha_rad + pi) & (phase_a < alpha_rad + pi + pi/3);
gate_b1 = (phase_b >= alpha_rad) & (phase_b < alpha_rad + pi/3);
gate_b2 = (phase_b >= alpha_rad + pi) & (phase_b < alpha_rad + pi + pi/3);
gate_c1 = (phase_c >= alpha_rad) & (phase_c < alpha_rad + pi/3);
gate_c2 = (phase_c >= alpha_rad + pi) & (phase_c < alpha_rad + pi + pi/3);
% 脉宽调制（可选）
pulse_width = 10e-3; % 10ms 宽度
gate_a1 = conv(gate_a1, ones(1, round(pulse_width/Ts)), ‘same’);
% … 其他通道同理
end
- Simulink 模型搭建步骤（文字版）
步骤1：添加主电路
Three-phase Voltage Source（220V, 50Hz）
Universal Bridge（选择 “Six-pulse” 桥臂）
Series RLC Branch（负载，如 R=10Ω, L=1mH）
DC Voltage Measurement（测量输出电压）
步骤2：添加控制回路
Clarke Transform → Park Transform
PLL 模块（可用 Simscape Electrical 中的 Phase-Locked Loop）
PI Controller（调节直流电压）
Sine Wave 作为参考信号
Pulse Generator 或 Relay 生成触发信号
步骤3：连接信号
将 v_a, v_b, v_c → Clarke → Park → PLL
PLL 输出 theta → 回传给 Park 和 Trigger
设置触发角 α（如 30°）
运行仿真 → 查看 Scope 中的电压波形
✅ 第三步：参数设置建议
参数 值
电网电压 220V RMS
频率 50Hz
负载电阻 10Ω
电感 1mH
触发角 α 30° ~ 90°
采样时间 Ts 10μs
PLL 增益 Kp=10, Ki=50
✅ 第四步：如何运行该模型？
- 在 MATLAB 中新建 Simulink 模型
- 使用 Library Browser 搜索以下模块：
Three-phase Voltage Source
Universal Bridge
Clarke Transform
Park Transform
Phase-Locked Loop
PI Controller
Scope - 按照上述结构连接
- 设置参数后运行
