Matlab电气仿真

1、精品文档题目：电气系统的计算机辅助设计姓名:学号:学院：轮机工程学院专业班级：电气工程及其自动化（4）班指导老师：郑忠玖王宁b)整流电路输入为24V;C)负载为10Q阻性负载;d)滤波电感L=100mH，滤波电容C=200uF;设计任务(一)、实验目的:1、掌握Matlab/Simulink电气仿真的基本步骤;2、掌握Matlab/Simulink中SimPowerSystems工具箱的基本建模方法;3、利用Matlab/Simulink在整流电路方面的仿真设计。、实验原理:220V 50HZ交流电源经变压器降压，输出交流24V 50HZ是交流电。经单相桥式整流电路加LC滤波电路后，由于电感和

2、电容的作用, 输出电压和电流无法突变，使输出电压波形在一定的电压附近形成正 弦脉动。三、实验内容:1、单相桥式整流(1) 设计要求:a)单相桥式整流加LC滤波电路，电源为220V,50Hz;(2) 设计电路图:VLk+Vd(3) 仿真结果波形图:单项桥式整流加LC滤波电路VT3输出波形单项桥式整流加LC滤波电路VT4输出(4)仿真结果分析:1.在变压器输出正弦波的正半周期，二极管VT1和二极管VT4导通,二极管VT2和二极管VT3被施以反压而截止；在变压器输出正弦波的负半周期，二极管 VT2和二极管VT3导通，二极管VT1和二极管VT4施以反压而截止。由于电路中二极管的作用，负载两端的电压极性

3、一定，达到整流的目的。2.二极管导通时管压降理想为零，电流波形与负载输出电流波形保持一致；二极管截止时，二极管承受反压，电压波形与变压器输出的负半周期的电压波形相一致，电流为零。3.由于电感和电容的作用，输出电压和电流不能突变。使输出电压波形形成正弦脉动。设计任务（二）、实验目的1、掌握 Matlab/Simulink中SimPowerSystems工具箱的基本建模方法;2、掌握 Matlab/Simulink电气仿真的基本步骤;3、利用 Matlab/Simulink在一阶、二阶电路、变压器方面进行仿真设计。二、实验原理1、通过对电感充电放电的过程，对一阶直流激励电路进行研究。2、通过对电容

4、、电感充电放电的过程，对二阶直流激励RLC电路进行研究。3、二阶RLC交流激励下动态响应的研究。4、变压器稳态运行的分析。1、实验内容阶直流激励 RL充放电电路的研究（学号尾数为双数）（1）设计要求:a）自行设计电路，设计电路参数;b）自行选择所需显示的曲线，结果;c）根据仿真结果写出分析和结论;(2) 实验参数设置:% SourceParsmrterK TirrerTurr h壽(110)iFSpEtE； Id* Switch1*31tna.住】(iLridli A Fi-pial v*Lm ZD iid+ Ep*rif at t ltEneVtp-Jt 3 Lrept art cnrt-i

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6、闭合给电感充电，电感初始储能为0，电压迅速上升，其电压变化率最大，随着充电的进行，电感储能增加，电感中电压趋近 U =12V。当电感充满电之后,相当于短路，其两端电压为零，通过的电流最大。在放电过程中，电感两端电压逐渐减小，后趋于稳定值 0V。当电感放电过程中电流变化很快，放完电之后通过的电流为零。负载两端的电压在电感充电和放电过程中分别呈现先快速上升再缓慢上升和先快速下降和缓慢下降的趋势最终趋于稳态分别为12V和0V。2、阶RLC直流激励下动态响应的研究(1) 设计要求:a)自行设计电路，设计电路参数;b)自行选择所需显示的曲线，结果;C)根据仿真结果写出分析和结论;d)过阻尼情况(学号尾数

7、为双数)(2) 电路设计图0.4iDOmHlOu-1SOohmsDtsztte. 卸）53kb（3）仿真波形图:二尔LC直流激励下动态响应的研究（过阻尼）电感电流输出波形0二尔LC直流激励下动态响应的研究（过阻尼）电感电压输出波形e0.220100二兔LC直流激励下动态响应的研究（过阻尼）电容电流输出波形e g a ov-102e0-2二兔L重流激励下动态响应的研究（过阻尼）电感电压输出波形150.21050.020.040.060.080.120.140.160.180.1timee g a a oTinOllK IQ（4）仿真结果分析:由图可见，由于电路处于过阻尼状态，电感电压逐渐上升，无

8、震荡，最终趋于稳态。阶RLC交流激励下动态响应的研究(全体学生)(1)设计要求:a)自行设计电路，设计电路参数;b)自行选择所需显示的曲线，结果;C)根据仿真结果写出分析和结论;(2) 设计电路图:aOollTE1(XjFcontinuous吋v甘a&QDp(3)仿真波形图:二FU衣IE 下惦出 a w三二二二二三匸二二三M二二二Z三二二二三 ,、十*,、一十”,、-一才、芦1iuDir44im(4) 仿真结果分析:二阶RLC交流激励的动态响应电感两端电压，电流波形为正弦波,其中，电流滞后于电压；电容两端电压为正弦波，而通过的电流在起 始时刻波动之后趋于稳定值为零。4、变压器（无饱和，采用线性

9、变压器模型）的稳态分 析（1）设计要求:变压器（无饱和，采用线性变压器模型）的稳态分析:台10kVA, 60Hz, 380V/220V单相变压器，原、副边的漏阻抗分别为：Zp二0.14+j0.22Q , Zs=0.035+j0.055Q;励磁阻抗：Zm=30+j310 Q;负载阻抗：ZL=4+j5 Q。要求: 利用Simulink建立仿真模型，计算在高压侧施加额定电压时,a）分别计算原、副边的电流的有效值;b）副边的负载上电压的有效值;（2）实验参数设置:变压器原，副变参数计算:原边：1/2為S同=严旦=14.440= 衍=二 呦 =oa叫丹0 一 Zpibaa, - H屮町町_ H爭叱曲_副

10、边:%剧=lOkVA為皿町=:如=4.S414.940,0354恳4励磁支路:=22 =吗它昭3%319700D=g) 斑詢3 * 14.449700%屈=疋理圖强* rL44变压器及负载参数配置:耳 B DcicPanme-：: SflOWZZOVLinear TransforMC nx:h) riirlc)I加len由trtj 电vindints Itncir Irfltijtormer*ClL；t The Apply or th OS tuttmi 自f：日r 3 cEaife to th= UriLts D口ptiD t匚 c jnfLtTi tMe conwersioti of ps

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13、iCiR： I Canzcl I HmlpOSLancelHelp即ply电路设计图及其仿真结果:Is RMEF.MSXJfcEVIBLl-i4FhlS(4)仿真结果分析：变压器为380V/220V 10KVA 60HZ理论计算原副边变比为1.727。由于原、副边的漏阻抗分别为：Zp=0.14+j0.22Q, Zs=0.035+j0.055Q ,励磁阻抗Zm=30+j310 Q,负载阻抗ZL=4+j5 Q,所以实际变压器存在铁耗和铜耗等使得实际变压器原副边变比为1.64左右，负载两端的电压达不到期望值220V。尽管电路图设计与变压器二次侧折算到一次侧的T形等效电路还是不同的，因此在实际参数折算

14、的时候要区分开;变压器参数配置时选择分数形式比小数形式更加准确；变压器负载参 数配置是要注意下图所示的电感初始电流的设置， 如若勾选即将电感 初始电流设置为0则在变压器仿真运行时将会出现下图所示的警告。怙 Block Parsmrtc-： 4-j53oirio? KLC FriJicb门二曲IivpItMAr 1 i*i bTinch rt 池：Un+ntr. ffFf 十hr Ptwch 卜丁pTt cr rrnwf ron tic brsjncL-Ihtirduckf ntid hsNepeili&dinhie xilcnshlol wl M gntrsd如Sn旳滞呼艸h1向螫些 Syl

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16、link中SimPowerSystems工具箱的基本建模方法;2、掌握 Matlab/Simulink电气仿真的基本步骤;3、利用 Matlab/Simulink在整流、逆变、斩波等电力电子技术方面的仿真设计;二、实验原理1、三相桥式整流电路，晶闸管导通顺序为 VT1 VT6,VT1 VT2,VT2VT3,VT3 VT4,VT4 VT5,VT5 VT6。带阻感性负载时，若电感足够大，则负载电流不断续。负载输出波形随着触发角的变化而变化。2、三相PWM逆变电路，将直流电逆变为交流电。电压型逆变电路,直流侧为直流电压源，或并联大电容相当于电压源。由于直流电源的钳位作用，交流侧输出电压波形为矩形波，

17、并且与负载阻抗角无关, 输出电流波形和相位因负载情况的不同而不同。3、buck降压电路，是一个DC-DC变换器或者称为斩波电路，将直流电变为可调电压的直流电。通过Pulse Gen erato对开关器件的控制，实现直流-直流降压的作用，并且通过调整占空比可以改变输出 电压平均值。4、boost升压电路，是一个DC-DC变换器或者称为斩波电路，将直流电变为可调电压的直流电。通过Pulse Gen erato对开关器件的控制，实现直流-直流升压的作用，并且通过调整占空比可以改变输出 电压平均值。三、实验内容1、三相桥式整流电路(晶闸管)分析(1) 设计要求:已知:3个交流电源，U = 220 +（

18、学号%10 ）X 10V, 50Hz;串联负载分别为：R = 1Q, L= 1mH ;要求: 利用Simulink建立仿真模型，观察:各个晶闸管的电压;(b)负载上的电流、电压。模型和曲线要有标注;(2) 电路设计图:-+Ci-Sl_C&Ttiruoitt(JPfVVatae MiULVIwrTl二iHVagE r/*a3ir-nHici归E=二1 11 1rusw15000-500 -1000usw6500 0-500 -1000111r1I-r1rfI1一-”r0.010.020.050.060.030.04time00.07TntotU触发角：control angle=30ub负载电压

19、输出波形600rillrillrillrillr ii i1 1aac7 V V V V V V V V V V nmV 1 /-1-L-L111IlliIlli11J1IlliIlli111Jib负载电流输出波形50040020C1000.020.050.06e 3000.030.04time0.010.07usw11000usw3;-10001000usw6-100000.010.020.03Tn- Ctime0.040.050.060.07触发角：control angle=60ub负载电压输出波形ib负载电流输出波形usw1400(4)仿真结果分析三相桥式整流电路，如图分别选取触发角为

20、0、30、60的情形。当触发角为0时，总的整流输出电压为线电压在正半周的包 络线；当触发角小于60整流输出电压的每一段线电压推迟相应的 角度，总的平均值降低，负载电压波形不会出现负的部分；当触发角 等于60时负载电压波形为临界状态。由理论可知当触发角大于60时负载电压波形会出现负的部分。 带阻感负载时，三相桥式整流 电路触发角的移相范围为90。由于电感作用，使得负载电流变得较为平直，当电感足够大的时候，负载电流的波形可以近似为一条直线。各晶闸管电压波形相同，由于导通时刻依次延迟60故相位互差 60。2、三相PWM逆变(IGBT )(1)设计要求:已知:输出频率50Hz;直流电压源电压 U =

21、100 + (学号%10)x 5V,负载分别为：乙=2+j1 Q ;要求：利用Simulink建立仿真模型，观察: 负载上的电流、电压。模型和曲线要有标注。(2)电路设计图:Ciacrcte- 严 5t 03斗1过比ftL Lces R_C Soid-T llOVIh L&ftlOrioge?erisRLC 沁r由p 二JIPZDbzrtKtSphllK PWH GenffsiorMu Ulmet srl*(11bw-mintc(3) 实验参数设置:+怙 bourne BUork PhtretF 3-phs*!e =耐 veneratorJU5 HrPdilatuiEaienLls cau b

22、* sRlied at Iwuir (lief) ind tht synchrnr.isatinn sisrial art incut 2 t血)”Look millEr th*trt the block td jet 1 (l&ecciption CrC thepill韭 pktt?ra.Pirinftrr4 Hlock Pfrmrr*凶 Thmlevpl BridgeThreft-L=v3 L ErLdja虫(link)This tlflct jjLpltJisats 3 tLree-LeveL trulee 比 selected f nrn=(i-cowl litpnvRr ftlftc

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25、dth ( of period”-CiCw?*!(4) 仿真波形图:Ub:100ohms120TkBottaEt h负载的电压、电流:buck降压电路IGBT电压，电流波形:vIGBT currentA43.532.521.510.50120100806040200vIGBT voltageA-200 0.1SSBHIIIIIIIIIIIfflILII0.20.3JL0.40.50.60.70.80.9(4) 仿真结果分析:由理论计算得PWM波占空比为60%直流侧电压为110V,则输出电压应为0.6 X 110V=66V通常，串联的电感越大，负载电流连续且脉动越小。4、boost升压电路分析(

26、1)设计要求:已知: 直流电压源电压 U = 100 + (学号%10)x 5V;负载为:恐=100Q;滤波电容C=0.3mF;要求: 利用Simulink建立仿真模型，观察:a) IGBT的电流、电压;b)负载上的电流、电压;模型和曲线要有标注。(2)设计电路图:-c-ET-a-ba*.5 = Se-07powerjuiPub*GeiwBhrlOOmHIGETMultimeterDiode0.3iTiFKIRT oji luaPJublKMmV lb. lCXDlTn3LsScopewpfr1looohms(3)参数设置：周期取0.0001s,脉冲宽度取60%。， Durct Block P

27、a-dmeljert- Pvikh? Cbieratcr*dPulfo tyre dflparmLiMS the 50iirt宜Tachniq-jo1 止七上oh I ftcecemendEd lor ume dj工匚e-te f.utlDii with 9a. .口d.eiTTbLbflnfH 1 fl r-riTJidfrd rnr solver, rhile 3荃r/ple-li日mmd iff Tl：-eLl工LwtL or ul-Lhzn auuic a variable stop salvor.Farajue-tera【in日tfse siriLilaLLQU. 1 ineAnpl

28、ttud*-11?en.Dd Ksacw:Fulje 仔妣h 5 c*f terLod)eq?hvr Hr】斗7 (町刁)0 Interpret vector paiM.ctcrS i5 1-DDK J CwnrlR“P新.1 y(4) 仿真波形图：负载的电压、电流Ub: lOOohms400boost降压电路IGBT电压，电流波形:201510i I IIiH blIGBT voltageyliii3 w 丄I0400350300250V 20015010050000.050.10.150.20.250.30.350.40.450.5(5) 仿真结果分析:由理论计算得PWM波占空比为60%直

29、流侧电压为110V,则输出电 压应为110-(1-0.6)=275V 。因为IGBT处于导通和截止的状态其两 侧电压和电流波形应为近似方波。1、实验目的掌握Matlab/Simulink中SimPowerSystems工具箱的基本建模方法;2、掌握 Matlab/Simulink电气仿真的基本步骤;3、利用 Matlab/Simulink在异步电机起动等电机控制技术方面的仿真设计。二、实验原理1、鼠笼式异步电机直接起动,通过对异步电机的定子绕组施加三相交流电使其直接起动。2、绕线式异步电机串电阻起动，通过在转子绕组串电阻的方式，实现异步电机的起动。、实验内容1、笼型异步电机直接起动的研究（1）

30、设计要求:已知: 三相交流电压源（线电压取值：学号单号为220V，双号为380V），频 率（单号：60Hz,双号为50Hz）。电动机机械转矩T = 10 + （学号100）/100Nm。要求:利用Simulink建立仿真模型，观察:a)A相转子电流Ira;b)A相定子电流Isa；c)转数(rpm)；d)电磁转矩；模型和曲线要有标注。(2)设计电路图:(3) 实验参数设置:7 flkxb h Wtirri：Jnonoic Mjc+nc Ll L如ArmckroTccs lirhzBt lut) (lint iIicltwiiU 1 tL(EtKt fnWWr AKbuWM帕4 TqmUOl r现

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33、真结果图：100-10010050-502000yIIIIIrpm1000vElectromagnetic torque Te (N*m)2001000.10.20.30.40.50.60.70.80.91(5) 仿真结果分析:鼠笼式异步电机起动，如图定子和转子电流应为交流电，随着转速趋于额定值，定子和转子电流幅值不断减小，最终趋于稳定。异步电机转速不断增加，最终趋于额定转速1500r/mi n，电磁转矩最终趋于输出机械转矩10.42。2、绕线式异步电机转子串电阻起动的研究:(1)设计要求:已知: 三相交流电压源(线电压取值：学号单号为220V，双号为380V)，频 率(单号:60H Z,双号

34、为50Hz)。电动机机械转矩T = 10 + (学号%100)/100Nm。串联电阻R = 3Q。利用Simulink建立仿真模型，对比未串联和串联电阻起动效果，观察:a)A相转子电流Ira;b)A相定子电流Isa;c)转数(rpm);d)电磁转矩;模型和曲线要有标注。(3)实验参数设置：绕线式电机参数配置如下uV13371 11D 5(：iituf CJirumact 出 luuiiciwl LlotulLLdSl Tmqur fl彳I魚阳ooidTtLl#& (-(M5Eig|hjtinl t!.flDnBwr# f IFTlTCnzdiEritiDiiP 利乱阳 TEA血aiwfl Lc

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