电气系统建模与仿真课程设计报告材料(大连海事大学)

1、wordword文案大全文案大全word文案大全课程设计报告题 目： 电气系统建模与仿真 姓 名： xx 学 号： 222014xx09 所属学院： 轮机工程学院 专业班级：电气工程与其自动化1班指导教师： 王莹、朱景伟 2017年1月2日目录 TOC h z t 样式1,1,样式2,2,样式4,3 HYPERLINK l _Toc471160104 目录 PAGEREF _Toc471160104 h 1 HYPERLINK l _Toc471160105 设计任务一 PAGEREF _Toc471160105 h 2 HYPERLINK l _Toc471160106 PAGEREF _T

2、oc471160106 h 2 HYPERLINK l _Toc471160107 PAGEREF _Toc471160107 h 2 HYPERLINK l _Toc471160108 PAGEREF _Toc471160108 h 2 HYPERLINK l _Toc471160109 设计任务2 PAGEREF _Toc471160109 h 5 HYPERLINK l _Toc471160110 PAGEREF _Toc471160110 h 5 HYPERLINK l _Toc471160111 PAGEREF _Toc471160111 h 5 HYPERLINK l _Toc47

3、1160112 1.一阶直流激励RC充、放电电路的研究(学号尾数为单数) PAGEREF _Toc471160112 h 5 HYPERLINK l _Toc471160113 PAGEREF _Toc471160113 h 6 HYPERLINK l _Toc471160114 PAGEREF _Toc471160114 h 7 HYPERLINK l _Toc471160115 PAGEREF _Toc471160115 h 9 HYPERLINK l _Toc471160116 设计任务3 PAGEREF _Toc471160116 h 13 HYPERLINK l _Toc471160

4、117 PAGEREF _Toc471160117 h 13 HYPERLINK l _Toc471160118 PAGEREF _Toc471160118 h 13 HYPERLINK l _Toc471160119 1.三相桥式整流电路晶闸管分析 PAGEREF _Toc471160119 h 13 HYPERLINK l _Toc471160120 PAGEREF _Toc471160120 h 16 HYPERLINK l _Toc471160121 PAGEREF _Toc471160121 h 17 HYPERLINK l _Toc471160122 PAGEREF _Toc471

5、160122 h 19 HYPERLINK l _Toc471160123 设计任务4 PAGEREF _Toc471160123 h 22 HYPERLINK l _Toc471160124 PAGEREF _Toc471160124 h 22 HYPERLINK l _Toc471160125 PAGEREF _Toc471160125 h 22 HYPERLINK l _Toc471160126 PAGEREF _Toc471160126 h 22 HYPERLINK l _Toc471160127 PAGEREF _Toc471160127 h 25 HYPERLINK l _Toc4

6、71160128 电气系统仿真总结 PAGEREF _Toc471160128 h 29设计任务一实验目的掌握Matlab/Simulink中SimPowerSystems 工具箱的根本建模方法掌握Matlab/Simulink 电气仿真的根本步骤利用Matlab/Simulink 在根本电路与磁路、电力电子技术、电气传动等方面的仿真设计实验内容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10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电感：100mH并联阻容

7、支路：10ohms、200uF理论值计算：输出电压平均值：Uo=0.9cos(0须知事项：根据需要进展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:仿真结果：二极管3波形: 二极管4波形:负载电压波形: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，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

8、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18V22V之间。设计任务2实验目的掌握Matlab/Simulink中SimPowerSystems 工具箱的根本建模方法掌握Matlab/Simulink 电气仿真的根本步骤利用Matlab/Simulink 在根本电路与磁路、电力电子技术、电气传动等方面的仿真设计实验内容一阶直流激励RC充、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：500 ohms、100uF理论值计算：须知事项：根据需要进展标记模块

9、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：电容电流波形： 电容电压波形：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大；随着充电的进展，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；随着放电的进展，电容储能减少，电压增大而电压变化率减小，放电完毕后电容中电压为U

10、=0V；二阶RLC直流激励下的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直流理想开关：初始状态闭合，0.01 s断开电阻：5 ohms电感：10 mH电容：100uF理论值计算：临界阻尼时电阻取值：Rs=2*L/C(1/2)=20须知事项：根据需要进展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=10mH，根据Rs=2*L/C(1/2)=20ohms,考虑使电路工作在欠阻尼状态，取电阻R=5ohms

11、。由图可见，负载电流、电压出现超调局部，电路处于欠阻尼状态。二阶RLC交流激励下动态响应的研究参数设置：电源：100V、50Hz电阻：1ohm电感：1mH电容：10uF须知事项：根据需要进展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：结论：交流电源电容、电阻、电感电压都为正弦波/电路稳定后，电感接近短路电阻两端电压与电容两端电压相差半个周期由于电容、电感正方向相反，所以图中显示为同向变压器的稳态分析,励磁阻抗Zm=30+j310，负载阻抗ZL=4+j5

12、。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和理论值计算：电源参数设置：变压器参数设置：根据公式：计算变压器参数设置如下：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：变压器的参数如图：原边漏阻抗：副边漏阻抗：仿真电路图：仿真结果分析：根据电路图所示，原边电流有效值20.44A，负载电压有效值214.8V，副边电流有效值33.54A。设计任务3实验目的掌握Matlab/Simulink中SimPowerSyste

13、ms 工具箱的根本建模方法掌握Matlab/Simulink 电气仿真的根本步骤利用Matlab/Simulink 在根本电路与磁路、电力电子技术、电气传动等方面的仿真设计实验内容三相桥式整流电路晶闸管分析 ：3个交流电源，U = 220 + (学号%10)20V，50Hz。串联负载分别为：R = 1，L= 1mH。要求: 利用Simulink建立仿真模型，观察： (a) 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。提示：(1) Synchronized 6-Pulse Generator 位于Extra Library 的 Control Blocks。其Block端

14、输入为0(选constant模块)，频率为50Hz。 (2) 整流桥选Universal Bridge，位于power electronics 模块中。参数设置：电源：400V、50Hz电感：100mH同步6脉冲产生器：频率：50Hz 脉宽：10串联阻感支路：1 ohm、1mh理论值计算：输出电压平均值：Uo=2.34cos0U2=936V须知事项：根据需要进展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晶闸管电压波形：晶闸管电流波形：负载电压电流波形：仿真结果分析：1

15、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。三相PWM逆变电路分析：直流电压源电压U = 100 + (学号%10)20V，输出频率50Hz。负载分别为：ZL= 2+j1。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。提示：(1) 两个直流电压源串联，中间接地。 (2) 整流桥的桥臂数选3，ABC为输出。 (3) PWM发生器位于Extra Library 的 Discrete Control Blocks，载波频率取输出频率的20倍。 (4) 需要Powergui模块。参数设置：电源：140V(

16、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)须知事项：根据需要进展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：负载电压波形：负载电流波形：buck降压电路分析：直流电压源电压U = 100 + (学号%10)20V。负载为：RL= 50ohms，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：

17、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：10H电阻：100ohms理论值计算：负载电压U=60%E=168V须知事项：根据需要进展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：IGBT电流电压：负载电压电流：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

18、路运行正常。boost升压电路分析：直流电压源电压U = 100 + (学号%10)20V。负载为：RL= 100ohms，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：1H电阻：100 ohms理论值计算：负载电压U=E/(1-60%)=700V须知事项：根据需要进展标记模块根据需要

19、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：IGBT电流电压：负载电压电流：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升压电路运行正常。设计任务4实验目的掌握Matlab/Simulink中SimPowerSystems 工具箱的根本建模方法掌握Matlab/Simulink 电气仿真的根本步骤利用Matlab/Simulink 在根本电路与磁路、电力电子技术、电气传动等方面的仿真设计实验内容笼型异步电机直接起动的研

20、究：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Ira、A相定子电流Isa、转数(rpm)、电磁转矩。模型和曲线要有标注。提示：(1) 电机要选择Asynchronous Machine SI Units。 (2) 电源和电机的电压、频率需要设置。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：放大器：30/piM母线选择器第一个参数：异步电机设置：须知事项：根

21、据需要进展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：A相转子电流Ira、A相定子电流Isa、转数(rpm)、电磁转矩波形：仿真结果分析：m。绕线式异步电机转子串电阻起动的研究：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。串联电阻R = 3要求: 利用Simulink建立仿真模型，比照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：放大器：30/piM 异步电机绕线串联断路器电阻：3 ohms母线选择器参数第一个：异步电机设置：断路器设置：