MATLAB在电气工程及其自动化中的应用

MATLAB 在电气工程及其自动化中的应用在电气工程及其自动化中的应用论文论文 所属课程名称所属课程名称 题题 目目 分分 院院 电电 信信 分分 院院 专业班级专业班级 学学 号号 学生姓名学生姓名 指导教师指导教师 MATLAB 在电气工程及其自动化中在电气工程及其自动化中 的应用的应用 1 1 利用积分器实现微分方程求解 实验要求 假设从实际自然界 力学 电学 生态等 或社会中 抽象出有 初始状态为 0 的二阶微分方程 是单位阶跃函数 本例演示如何用积分器直接 构搭求解该微分方程的模型 二阶微分方程 的微分方0 20 40 2 xxxu t 程的模型如图 2 所示 经过运行之后可得出仿真结果 如图 3 所示 图 2 微分方程的仿真模型 8 图 3 仿真结果 1 2 三相桥全控整流电路的仿真 在三相桥式全控整流电路中 设电源项电压为 220V 整流变压器输出电压 为 100V 相电压 观察整流器在不同负载 不同触发角式整流器输出电压 电 流波形 测量其平均值 并观察整流器交流侧电流波形和分析主要次谐波 1 2 1 电阻负载 R 的值为 5 欧 30 设置模型参数如下 电源参数设置 三相电源的电压峰值为 220 sqrt 2 频率为 50Hz 相位分 别为 0 120 240 整流变压器参数设置 一次绕组联结 winding 1 connection 选择 Delta D11 线电压为 220 sqrt 3 380V 二次绕组联结 winding 2 connection 选择 Y 线电压为 100 sqrt 3 173V 在要求不高时变压器容量 互感等其他参数可以保持默认值不变 同步变压器参数设置 一次绕组联结 winding 1 connection 选择 Delta D11 线电压为 380V 二次绕组联结 winding 2 connection 选择 Y 线电压为 150V 其他参数可以保持默认值 三相晶闸管整流器参数设置 使用默认值 RLC 负载参数设置 R 的值为 5 欧 L 的值为 0 C 的值为 inf 脉冲发生器设置 频率为 50Hz 脉冲宽度取 1 选择双脉冲触发方式 触发角设置 给定 alpha 设置为 30 仿真并观察结果为 图 4 三相桥式整流电路的仿真模型 设置参数如下 仿真时间为 0 06s 数值算法采用偶的 15 仿真参数设置完 成后即可启动仿真 得到的仿真结果如下图所示 经整流器输出的电压为直流 且波形与三项输入电压波形相对应 整流平均值与计算值 Ud 2 34 100cos30 v 202 6V 相符 因为是电阻负载 整流后的电压和电力波形相同 但 Y 轴坐标 不同 改变控制角可以观察在不同控制角下整流器的工作情况 并给出在 3 个不 同控制角 自己给定 参数下的电压电流仿真波形 解释波形趋势 图 5 30 时整流器输入的三相电流波形 1 2 2 阻感负载 R 的值为 5 欧 L 的值为 0 01H 60 在仿真模型中修改负载 RLC 参数 R 的值为 5 欧 L 的值为 0 01H C 的值 为 inf 同时将触发角设置为 60 在仿真参数中设置仿真时间为 0 16s 重新启 动仿真 即可得到阻感负载时整流器输出电压和电流 见下图 由于电感是储能 元件 电感中电流有一上升过程 在启动仿真 0 08s 以后电流进入稳定状态 图 9 45 时整流器输出的电压波形以及电 阻负载时整流器输出的电流波形 图 10 45 时整流输出电压平 均值 图 11 60 时整流器输入的三相电流波形 图 12 60 时整流器输出电压及输出电流 1 3 双环调速电流环调速系统仿真 双环调速的电流环系统的方框图为图 14 所示 图中参数已给出 在 Simulink 集成环境下建立模型 在给定信号作用点处输入单位给定阶跃响 应信号 0 3 秒后在扰动信号点输入单位阶跃响应信号 相应的响应曲线 如图 15 所示 PID 调节器替代图中的比例积分调节器 如图 16 所示 图 17 为封装后模型 要求对加入的 PID 控制器封装成一个模块使用 如图 18 所示 图 19 为应用 PID 后双环调速电流环系统的响应曲线 图 13 整流器输出电压平均值 图 14 双环