MATLAB电气系统仿真报告final

1、大连海事大学Dalian Maritime University课程设计报告题目：电气系统建模与仿真姓名：刘建志学号：2220120329所属学院：轮机工程学院专业班级:电气工程及其自动化（1）班指导教师： 姚玉斌2021年4月13日2015年1月4日目录 TOC o 1-5 h z HYPERLINK l bookmark61 o Current Document 设计任务（一）3 HYPERLINK l bookmark28 o Current Document 一、实验目的3二、实验内容31、单相桥式整流3 HYPERLINK l bookmark118 o Current Docume

2、nt 设计任务（二）6 HYPERLINK l bookmark64 o Current Document 一、实验目的6二、实验内容6 HYPERLINK l bookmark76 o Current Document 1、一阶直流激励RC充、放电电路的研究（学号尾数为单数）6 HYPERLINK l bookmark86 o Current Document 2、二阶RLC直流激励下动态响应的研究8 HYPERLINK l bookmark99 o Current Document 3、二阶RLC交流激励下动态响应的研究9 HYPERLINK l bookmark112 o Current

3、 Document 3、变压器的稳态分析10 HYPERLINK l bookmark197 o Current Document 设计任务（三）13 HYPERLINK l bookmark121 o Current Document 一、实验目的13二、实验内容13 HYPERLINK l bookmark133 o Current Document 1、三相桥式整流电路（晶闸管）分析13 HYPERLINK l bookmark149 o Current Document 2、三相PWM逆变电路分析16 HYPERLINK l bookmark155 o Current Document

4、 3、buck 降压电路分析17 HYPERLINK l bookmark176 o Current Document 4、boost升压电路分析19设计任务（四）22 HYPERLINK l bookmark200 o Current Document 一、实验目的22二、实验内容22 HYPERLINK l bookmark211 o Current Document 1、鼠笼型异步电机直接起动的研究22 HYPERLINK l bookmark223 o Current Document 2、绕线式异步电机转子串电阻起动的研究25 HYPERLINK l bookmark233 o Cu

5、rrent Document 电气系统仿真总结28设计任务（一）电气工程及其自动化（1）班 刘建志 学号：2220120329一、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在整流电路方面的仿真设计。二、实验内容1、单相桥式整流单相桥式整流加LC滤波电路，电源为220V,50Hz,整流电路输入为24V, 负载为10Q阻性负载，滤波电感L=100mH，滤波电容C=200uF。参数设置：电源：220V、50Hz变压器：200VA、220V/24V电

6、感：100mH并联阻容支路：10 Q、200uf理论值计算：输出电压平均值：Uo=0.9cos （0） U2=21.6V注意事项：根据需要进行标记模块根据需要标记连线的名字的根据需要标注示波器的曲线可以通过帮助文件了解模块的使用方法测量电压（流）必须经由电压（流）测量模块进入示波器Scope。仿真电路图:C c-ntinuou 1 DohmsSDOuFPGsraui仿真结果:二极管3波形二极管4波形电流iTime offset: 0负载电压波形Time offset: 0仿真结果分析：二极管波形分析位于两个桥壁的二极管3、二极管4交替导通，电流波形由滤波电感、滤波 电容共同决定，当二极管截止时

7、，二极管两端承受反压。负载电压波形分析当1号和4号晶闸管导通时，整流桥两端输出完整的正弦正半波，当2号和 3号晶闸管导通时，整流桥两端输出完整的正弦正半波，一个周期内整流桥两端 输出电压有效值为21.6V，由于滤波电容作用使负载两端的电压维持在22-26V 之间。设计任务（二）电气工程及其自动化（1）班 刘建志 学号：2220120329一、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在整流电路方面的仿真设计。二、实验内容1、一阶直流激励RC充

8、、放电电路的研究（学号尾数为单数）参数设置：电源：20V （直流）断路器：初始状态断开，0.2s闭合，1s断开理想开关：初始状态断开，1s闭合串联阻容支路：100Q、100uf理论值计算：充电时间t=R*C=0.01s放电时间t=R*C=0.01s注意事项：根据需要进行标记模块根据需要标记连线的名字的根据需要标注示波器的曲线可以通过帮助文件了解模块的使用方法测量电压（流）必须经由电压（流）测量模块进入示波器Scope。仿真电路图:仿真结果:电容电流电压波形仿真结果分析：在t=0s时刻理想开关和断路器断开；在t=0.2s时闭合断路器，电容充电容，充电开始时储能为0，其中电压最小 而其电压变化率最

9、大；随着充电的进行，电容储能增加，电压增大而电压变化 率减小，电容中电压亦接近理论值U =20V；在t=1s时闭合理想开关，断开断路器，电容放电，放电开始时储能为0，其 中电压最大而其电压变化率最大；随着放电的进行，电容储能减少，电压增大 而电压变化率减小，放电结束后电容中电压为U=0V；2、二阶RLC直流激励下动态响应的研究要求：欠阻尼情况（学号尾数为单数）参数设置：电源：10V （直流）断路器：初始状态断开，0.025s闭合理想开关：初始状态闭合，0.025s断开电阻：5Q电感：0.01H电容：100uf理论值计算：临界阻尼时电阻取值：Rs=2* （L/C） A（1/2）=20Q注意事项：

10、根据需要进行标记模块根据需要标记连线的名字的根据需要标注示波器的曲线可以通过帮助文件了解模块的使用方法测量电压（流）必须经由电压（流）测量模块进入示波器Scope。仿真电路图：仿真结果:仿真结果分析：设置电容 C=100uf,电感 L=0.01H，根据 Rs=2* （L/C） A（1/2）=20Q,考虑使电 路工作在欠阻尼状态，取电阻R=5Q。由图可见，负载电流、电压出现超调部分， 电路处于欠阻尼状态。3、二阶RLC交流激励下动态响应的研究参数设置：电源：100V、50Hz断路器：初始状态断开，0.05s闭合理想开关：初始状态闭合，0.05s断开电阻：10Q电感：0.1H电容：10uf理论值计

11、算：（无）注意事项：根据需要进行标记模块根据需要标记连线的名字的根据需要标注示波器的曲线可以通过帮助文件了解模块的使用方法测量电压（流）必须经由电压（流）测量模块进入示波器Scope。仿真电路图:仿真结果:仿真结果分析：电路在t=0s时理想开关闭合，断路器断开，电容充电；电路在t=0.05s时理想开关断开，断路器闭合，电容放电，电容储存的电能 在R、L支路被消耗，最终R、L、C的电压电流均为零。3、变压器的稳态分析已知：一台10kVA，60Hz，380V/220V单相变压器，原、副边的漏阻抗分 别为：Zp=0.14+j0.22Q, Zs=0.035+j0.055 Q ,励磁阻抗 Zm=30+j

12、310Q，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 参数设置/理论值计算：(1)电源参数设置电源参数设置框(2)变压器参数设置 根据公式：计算变压器参数设置如下：R(base)=14.44QL(base)=0.0383HR1(pu)=0.0096953L1(pu)=0.01523R2(pu)=0.0072314L2(pu)=0.011363由于国内教材常采用变压器的等效电路与英文版中常采用的等效电路在励磁支 路上存在区别，故计算励磁阻抗时，需使用一下转换公式：Rc=3

13、233.4QXm=312.9Lm=Xm/(2*pi*60)=0.83HRm(pu)=Rc/R(base)=223.92Lm(pu)=Lm/L(base)=21.67变压器参数设置框注意事项：根据需要进行标记模块根据需要标记连线的名字的根据需要标注示波器的曲线可以通过帮助文件了解模块的使用方法测量电压（流）必须经由电压（流）测量模块进入示波器Scope。仿真电路图/仿真结果：仿真结果分析：根据电路图所示，原边电流有效值20.41A，负载电压有效值214.7V，副边 电流有效值33.5A。设计任务（三）电气工程及其自动化（1）班 刘建志 学号：2220120329一、实验目的1、掌握Matlab/

14、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在整流电路方面的仿真设计。二、实验内容1、三相桥式整流电路（晶闸管）分析已知：3个交流电源，U = 220 + （学号10个位号）X20V, 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：（a）各个晶闸管的电流、电压。（b）负载上的电流、电压。模型和曲线要有标注。参数设置：电源：400V、50Hz电感：100mH同步刘脉冲产生器：频率：50Hz脉宽：10串联阻感支路：1Q、

15、1mh理论值计算：输出电压平均值：Uo=2.34cos （0） U2=936V注意事项：根据需要进行标记模块根据需要标记连线的名字的根据需要标注示波器的曲线可以通过帮助文件了解模块的使用方法测量电压（流）必须经由电压（流）测量模块进入示波器Scope。仿真电路图:Lontinuouip-DwerguiBCUniversal BridgeMultimetcrlIlmhI* BottSyncbrnizBdMulOmeterEkc0晶闸管电压波形晶闸管电流波形仿真结果分析:1号-6号晶闸管依次导通，后一晶闸管比前一晶闸管滞后60导通，整流后 的电压在840V-980V波动。2、三相PWM逆变电路分析

16、已知：直流电压源电压U = 100 + （学号10）X20V，输出频率50Hz。负载 分别为：ZL= 2+j1Q。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。参数设置：电源：140V（两个串联，中间接地）PWM波形发生器：载波频率：1000Hz输出电压频率：50Hz （其余参数采用默认 值）三相阻感负载：2Q、3.183mh注意事项：根据需要进行标记模块根据需要标记连线的名字的根据需要标注示波器的曲线可以通过帮助文件了解模块的使用方法测量电压（流）必须经由电压（流）测量模块进入示波器Scope。仿真电路图：pcweroui仿真结果:3、buck降压电

17、路分析已知：直流电压源电压U = 100 + （学号10）X20V。负载为：RL= 50Q,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。提示：脉冲发生器位于Simulink的Sources，周期取0.0001s，脉冲宽度取 60%。参数设置：电源：280V（直流）脉冲发生器：周期：0.0001s脉宽：60% （其余参数采用默认值）电感：11H电阻：100Q电容：0.3mf理论值计算：负载电压U=60%E=168V注意事项：根据需要进行标记模块根据需要标记连线的名字的根据需要标注示波器的曲线

18、可以通过帮助文件了解模块的使用方法测量电压（流）必须经由电压（流）测量模块进入示波器Scope。仿真电路图:IGBT电流电压波形负载的电压电流质载电JE员载电流rime offset1 0仿真结果分析：E=280V，脉冲宽度取60%，负载电压U=60%E=168V，根据负载电压波形 可知降压电路运行正常。4、boost升压电路分析已知：直流电压源电压U = 100 + （学号10）X20 V。负载为：RL= 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。提示：脉冲发生器位于Simu

19、link的Sources，周期取0.0001s，脉冲宽度取 60%。参数设置：电源：280V（直流）脉冲发生器：周期：0.0001s脉宽：60% （其余参数采用默认值）电感：1.25H电阻：100Q电容：0.3mf理论值计算：负载电压 U=E/（1-60%）=700V注意事项：根据需要进行标记模块根据需要标记连线的名字的根据需要标注示波器的曲线可以通过帮助文件了解模块的使用方法测量电压（流）必须经由电压（流）测量模块进入示波器Scope。仿真电路图:IGBT电流电压波形负载电流电压波形仿真结果分析:E=280V,脉冲宽度取60%,负载电压U=E/(1-60%)=700V,根据负载电压波 形可知

20、升压电路运行正常。设计任务（四）电气工程及其自动化（1）班 刘建志 学号：2220120329一、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在整流电路方面的仿真设计。二、实验内容1、鼠笼型异步电机直接起动的研究已知：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相转子电流Ir

21、a、A相定子电 流Isa、转数（rpm）、电磁转矩。模型和曲线要有标注。参数设置：电源：220V、60Hz三相电阻:60Hz、5kw（其他参数默认设置）三相电压电流测量器：ThreeFtisE& yl JtESEinMMii 血（link）Thia hlu-ck UE&d. to bsbitt? 1jaer&lLaEE voltacBG ejl-1 cuzrEntE Id a cgnTL Vheii : , ! 1 : ：i ； J I . 1 I . - : i j ! : * cinmeatEHl in vatu 日at r&tiniL Ui& three-EicnmdcinrsntE-.

22、bl-oct can output thp wltagEE and cinre-ntE In peer wit vsJtlbc 仙口 理 vltE and1e- ecwwiiAte Ihxebe if f-dtl wheI to output i& voltaEBE andCinTEETtfi iXtl JMliPsrSH&tETEP Current & in miBase Pulver I： VA 3 idLa 曲啊喑Base v-nltacephase-jhHE&Ji.Output: Eg遂OS。皿el并联阻容支路：10 Q、200uf放大器：30/pi电动机机械转矩：T =10.29NM

23、电机测量分配器：Nachin? BH&TLmsntE (naEk) (link)SlitEiExicla- of v-bj-iq-ue achiHE hhIIe .巳邑5皿已日政it -outputVMtccr intn eepairat b Ei gnals _Faz-HBet ecr&Ji&chin匚 type:ksrnehTDiiGQSKctnrcuiTent&ii ijb izrizi KotciCUTTffllt iT_Q ir_4 Rotorflux BEKvtarvnltaee-aE plxlrn pliird vr_-a vr_d 1EtatnrClETTMltES-fca-t

24、ncrcuzrx ent eia ib ic Ji e_q i&_-d Statccrf ItlkbeStatDivoltacERctcr 邻且 &dVS_Q VE_1 J m Kutor ancletorque Tb E thetM TaiCfincelBLd异步电机设置:AstqchrnnDiis UechinB- (ask) (link)IWpieaBntE a three-pihase aETZLchroiLcaiE Hachine wound rotor ncr &nuiirel cseb Kod&led in a Eelwit且Lie du rsfecrmce frane rotc

25、Tj statcTj dt EynchiDnnue). Stator and Hntnr vin-dinEE aze- cDimected in tb to an inteinal neutxal i*nizit.Cc-nfieui at i-cnRre-set model:EdIdt type:MaEk units:PHT-aa&t ereAdvanc edMechanical input :Refeience frasiB：OK注意事项：根据需要进行标记模块根据需要标记连线的名字的根据需要标注示波器的曲线可以通过帮助文件了解模块的使用方法测量电压（流）必须经由电压（流）测量模块进入示波器S

26、cope。仿真电路图：A相转子电流Ira、A相定子电流Isa、转数（rpm）、电磁转矩波形:TiTce-PhnseV- MeaiJjrEmentMs diim klMK.r-1-Tnai 皿 1将广日:.11 : FEl.n同踌（EG “rD仿真结果分析：鼠笼式异步电机起动后随着转速的增加，转子电流和定子电流均减小，稳定 后在很小的范围内周期性波动；电磁转矩逐渐减小，最终趋于稳定在10.29Nm。2、绕线式异步电机转子串电阻起动的研究已知：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）/

27、100Nm。 串联电阻R = 3Q。要求：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相转子电流Ira、A相定子电流Isa、转数（rpm）、电磁转矩。模型和曲线要有标 注。参数设置：电源：220V、60Hz三相电压电流测量器：ThmLPti眺e 五宜即EinezFLT lEHEk） （lidkHiE bl-o-ck ie uEed 午 thjaer&LasEejlI cinreotE id aIheRHHmeottil az natn b ttzree-pbaE e 巨leflentj St T&tmiL tM& three-Eiwmd 罕说包咨 find Iih

28、b cuTrentE-.bl-oct JL outpoit th咨 voltagEE and Lure-ntE In per ooil公丁 垣 vitltE szid田mer即.CtEk th白 而皿呻riE f-dtl wniit tn output i& voltaeBE and.cuTrerrtE iz puParEBBterEVljltfiEB 拓皿EBEOt 曲|C iirrent fiB-asui eseat ye7*1g 口拓a曲号1IeiMI j|ueq-4 Frnu block 七口 -tHfllo-ot 氏if ciipiial血b虹P Cinrartt in miBase ihmvei 小向 3 血a曲堀所Base YoltaEB （Ttras phase-jkhBE&J :5Wb3Qmtput： : Coqpjfri| 十os。皿砂 1E&lp ApLr：并联阻容支路：10 Q、200uf放大器：30/pi电动机机械转矩：T =10.29NM异步电机绕线串联断路器电阻：3Q电机测量分配器:Nachin? H&a&TEmntE皿毗 (