第10讲 电力系统仿真.ppt

1、湖南大学电气与信息工程学院,第10讲 电力系统仿真,一.电力系统仿真概述 二.simpowersystems 三.电力系统中典型电路的仿真,一. 电力系统仿真概述 现代电力系统是集发电、输电、配电和用电为一体的复杂非线性网络系统。对其物理本质的研究涉及到短至1s到长至1h的动态过程。为了保证实际运行的电力系统的安全稳定性，不便采用在线物理试验的方法对电力系统的动态行为进行研究。目前主要利用电力系统仿真软件离线计算的方法对电力系统及装置的动态行为进行仿真研究。,5,电力系统仿真的重要性 电力系统仿真： 根据原始电力系统建立模型， 利用模型进行计算和试验， 研究电力系统在规定时间内的工作行为和特征

2、 电力系统是一个极度复杂和难解的系统，对其分析离不开仿真技术 供电可靠性、设备安全性，昂贵、费时 保证电网安全、稳定、可靠、经济运行的重要手段 规划、设计、生产、分析、控制、测试、校验、培训 研究实际电网各种现象，进行仿真实验 “电力系统仿真技术水平代表了电力系统的研究水平”,电力系统动态过程的频率范围,7/28/2020,8,电磁暂态与机电暂态,电力系统各元件中电场和磁场以及相应的电压和电流的变化 研究电力系统故障或操作后可能的暂态过电压和过电流 三相瞬时值 详细模型，分布参数，非线性 微分、偏微分、代数方程组 隐式梯形积分（Dommel） 规模小，大系统需要等值 EMTP/ATP、 EMT

3、PE、 PSCAD/EMTDC、NETOMAC（Network Torsion Machine Control）、MATLAB,电力系统中发电机和电动机电磁转矩变化引起的转子机械运动和变化 研究电力系统受到大扰动后的暂态稳定和受到小扰动的静态稳定性能 基波相量 工频正弦模型 微分代数方程组 隐式梯形积分、改进Eular、R-K法 交替/联立求解 规模大 BPA、PSASP、PSS/E、NETOMAC、MATLAB、EUROSTAG,7/28/2020,10,中长期动态,电力系统受到扰动后较长过程动态仿真。要计入在一般暂态稳定过程仿真中不考虑的电力系统长过程和慢速的动态特性 发电厂热力系统和水力

4、系统以及核反应系统的动态响应 继电保护系统、自动控制系统的动态行为 时间范围：从几十秒到几十分钟，甚至数小时 刚性系统：隐式积分算法 为避免计算时间过长，还必须采用自动变步长计算技术 EUROSTA （法国EDF、比利时TRACTEBEL）EXSTAB（美国GE公司、日本东京电力公司）,7/28/2020,11,电力系统仿真技术的发展趋势,“数字化、虚拟化、网络化、智能化、服务化、普适化” 影响因素 外在因素 计算机技术：硬件处理速度、软件代码效率，并行计算计算 建模技术：新设备，更准确的模型和参数 数值算法：速度更快、鲁棒性更高、适应性更强 内在因素 基本需求：更快、更准确，可信度更高 实用

5、需求：更综合、功能更强 发展方向 电磁-机电混合仿真 全过程动态仿真 大规模实时仿真、在线应用 数字-物理混合仿真,7/28/2020,12,仿真软件,7/28/2020,电力系统仿真工具,机电暂态仿真软件,机电暂态过程的仿真，主要研究电力系统受到大扰动后的暂态稳定和受到小扰动后的静态稳定性能。其中暂态稳定分析是研究电力系统受到诸如短路故障，切除线路、发电机、负荷，发电机失去励磁或者冲击性负荷等大扰动作用下，电力系统的动态行为和保持同步稳定运行的能力。 电力系统机电暂态仿真的算法是联立求解电力系统微分方程组和代数方程组，以获得物理量的时域解。微分方程组的求解方法主要有隐式梯形积分法、改进尤拉法

6、、龙格-库塔法等，其中隐式梯形积分法由于数值稳定性好而得到越来越多的应用。代数方程组的求解方法主要采用适于求解非线性代数方程组的牛顿法。按照微分方程和代数方程的求解顺序可分为交替解法和联立解法。 目前，国内常用的机电暂态仿真程序是电力系统综合程序(PSASP)和中国版BPA电力系统分析程序。国际上常用的有美国PTI公司的PSSE、美国EPRI的ETMSP、ABB的SIMPOW程序、德国西门子的NETOMAC、德国Powerfactory的DIgSILENT。,PSASP（电力系统分析综合程序 ）,PSASP是一套历史长久、功能强大、使用方便的电力系统分析程序，它具有我国自主知识产权，是资源共享

7、，使用方便，高度集成和开放的大型软件包。 交直流混合电力系统 ，固定模型库和用户自定义模型库支持，提供用户程序接口，实现与用户程序联合运行，文本和图形两种运行模式及多种形式的结果输出 。,发展历史,1、自1973年开始的长期开发应用历史 1973-1980 早期的机器指令版 1980-1986 大中型机 FORTRAN 语言版 1986-1995 微机 DOS 版 1995至今 微机 Windows 版 2、全国各省市、香港地区电力规划设计、生产调度运行、科研教育等 超过400家用户 3、应用于多项大型电力系统工程计算分析 4、应用于多所大学作为科研和教学的有力工具 5、1985年荣获首届国家

8、科技进步一等奖,PSASP（电力系统分析综合程序 ）,基于公用数据和模型的三层体系结构,第一层：公用数据和摸型的的资源库第二层：基于资源库的应用程序包 第三层：计算结果库和分析工具- 极大地资源共享，高度集成和开放,PSASP（电力系统分析综合程序 ）,文本和图形两种录入编辑方式的电网基础数据库,1、是支持 PSASP 各种计算的公用数据 2、包含发电机、变压器、交流线、负荷、直流线、静止无功补偿器 等电网基本元件 3、有文本和图形两种数据录入编辑方式 4、可提供各种分析计算的基本数据支持 5、可按地区、年度、运行方式从中抽取计算的基本数据,PSASP（电力系统分析综合程序 ）,直观方便、功能

9、强大的用户自定义模型方法,1、可自由建立任何元件的模型（电源、负荷、各种控制保护装置、FACTS元件 等），作为各种计算的模型库 2、直观方便的文本和图形两种模型编辑方式 3、调用简单，计算快速,PSASP（电力系统分析综合程序 ）,基于公用资源的交直流电力系统分析程序包,潮流 暂态稳定 短路电流 网损分析 电压稳定 静态安全分析 静态和动态等值 直接法暂态稳定 小干扰稳定 最优潮流和无功优化 参数优化协调 继电保护整定与仿真,电磁暂态仿真软件,电磁暂态过程数字仿真是用数值计算方法对电力系统中从数微秒至数秒之间的电磁暂态过程进行仿真模拟。电磁暂态过程仿真必须考虑输电线路分布参数特性和参数的频率

10、特性、发电机的电磁和机电暂态过程以及一系列元件(避雷器、变压器、电抗器等)的非线性特性。因此，电磁暂态仿真的数学模型必须建立这些元件和系统的代数或微分、偏微分方程。一般采用的数值积分方法为隐式积分法。 由于电磁暂态仿真不仅要求对电力系统的动态元件采用详细的非线性模型，还要计及网络的暂态过程，也需采用微分方程描述，使得电磁暂态仿真程序的仿真规模受到了限制。一般进行电磁暂态仿真时，都要对电力系统进行等值化简。 电磁暂态仿真程序目前普遍采用的是电磁暂态程序(electromagnetic transients program，简称为EMTP)，1987年以来，EMTP的版本更新工作在多国合作的基础上

11、继续发展，中国电力科学研究院(简称电科院)在EMTP的基础上开发了EMTPE。具有与EMTP相似功能的程序还有加拿大Manitoba直流研究中心的EMTDCPSCAD、加拿大哥伦比亚大学的MicroTran、德国西门子的NETOMAC等。,实时数字仿真系统的主要应用领域 大系统主干网络和局部系统的暂态和动态过程的详细研究 装置的实验研究和实时测试 控制系统和继电保护的闭环测试分析 FACTS元件分析 交流系统过电压分析 电力系统分析与培训,MATLAB,Matlab含有多个专业性的工具箱，其中主要用于电力系统分析的有EST(Educational Simulation Tool )，MatEM

12、TP，Matpower，PST (Power System Toolbox)，PAT（Power Analysis Toolbox），SPS（Sim Power Systems），VST（Voltage Stability Toolbox），PSAT（Power System Analysis Toolbox）等工具箱，而且工具箱还在不断增加，这些工具箱给电力系统的研究和工程应用提供了有力的工具。,MATLAB,电力系统分析工具箱功能对比,MATLAB-PSAT,PSAT的核心是潮流计算程序，方便电力系统潮流计算以及对其的静态和动态分析。 PSAT典型模块包括 （1）连续潮流模块（Contin

13、uation power flow）； （2）最优潮流模块（Optimal power flow）； （3）小信号稳定分析（Small signal stability analysis）； （4）时域仿真模块（Time domain simulations） （5）相量测量单元（Phasor measurement unit (PMU) placement）。,MATLAB用于电力系统分析工具箱很多，仅以PSAT作为典型进行介绍,为了适应针对电力系统新元件、新问题的研究，PSAT 还提供了丰富的静态、 动态模型库。PSAT还可以与GAMS和UWPFLOW程序进行交互，这更加 扩展了PSAT的

14、最优潮流和连续潮流分的析功能。,SimPowersystem功能,SimPowerSystems是在Simulink环境下进行电力电子系统建模和仿真的模块库。专用于RLC电路、电力电子电路、电机传动控制系统和电力系统仿真用的模型库。模型库中包含了各种交直流电源、大量电气元器件和电工测量仪表等。利用这些模型可以模拟由电阻、电感、电容组成的电路，含电力电子器件的开关、整流和逆变、变频等装置，以及电力系统运行和故障的各种状态。模型可与其它Simulink模块相连接，进行一体化的系统级动态分析。,二.SimPowersystem电力系统工具箱,SimPowerSystems中模块的数学模型基于成熟的电

15、磁和机电方程，用标准的电气符号表示。它在发电输变电系统和电力分配计算方面提供了强有力的解决方法，尤其是当设计开发内容涉及控制系统设计时，优势更为突出。对于具有复杂自给型供电装置，如汽车、飞机、制造设备上的电气系统和普通用电装置而言，用SimPowerSystems进行分析和设计非常理想。,3.功能 简单电路暂态仿真： 电力电子电路仿真 电力传动仿真 电力系统仿真 风力发电系统仿真 其它,SimPowersystem与Simulink的区别,SimPowersystem的模块必须连接在回路中使用，所以每个模块都有输入端和输出端，在回路中流动的是电流，并且电流通过每个电气元器件时产生压降。 Sim

16、ulink模块组成的是信号流程，流入流出模块的信号没有特定的物理含义，其含义要视仿真模型的对象而定。 由SimPowersystem模块组成的电路和系统可以和Simulink模型库的控制单元连接、组合成控制系统。,1.仿真模型,SimPowerSystems提供了两种电力系统连续仿真：离散化仿真和矢量化仿真。 离散化仿真可以将模型离散化，使用定步长梯形积分法进行离散仿真计算。这一特性能够显著提高仿真计算的实时性尤其是那些带电力电子设备的模型。另外，由于模型被离散化了，这时还可以用Real-TimeWorkshop生成模型的代码，进一步提高仿真的速度。 矢量化仿真利用一些的固有频率的代数方程取代

17、描述电子网络的微分方程。矢量化仿真改善了多机械系统瞬态研究的稳定性。,2.求解技术 SimPowerSystems与Simulink和MATLAB是无逢结合的。使用 Simulink 的求解技术可以提供快速精确的仿真结果。求解的过程同时支持了代数约束和状态描述，包括例如系统瞬间变化的中断。Simulink 中一些变步长的求解技术是专门用来针对刚性系统进行建模仿真，Simulink 的过零检测功能确保了能够以足够的机械精度来检测和处理系统中的中断过程。 除了使用连续仿真求解器，SimPowerSystems还可以使用离散化模块将模型离散化，利用定步长梯形积分法进行离散仿真计算。这一特性能够显著提

18、高仿真计算的速度-尤其是那些带有电力电子设备的模型。另外，由于模型被离散化了，这时还可以用Real-Time Workshop生成模型的代码，进一步提高仿真的速度。SimPowerSystems以M-文件形式提供了power2sys函数，可用于在仿真过程之外获得电路的状态空间模型表达。该函数分析电网络拓扑结构，并计算出等价状态空间模型。在这个函数所提供信息的帮助下，可以使用诸如控制系统工具箱进行更进一步的分析。,3.交互式参数设定 SimPowerSystems提供的Powergui模块，用户可以修改模型的初始状态，从任何起始条件开始仿真分析。Powergui交互式工具模块提供的工具可以显示稳

19、态电压和电流；显示并修改初始状态量；计算潮流和初始化机电摸块；当模型中存在电抗测量模块时可显示电抗相对频率的变化；可使用控制系统工具箱的 LTI Viewer 工具，进行系统的时域、频域响应分析；生成稳态计算分析报告。,4.仿真分析和测量 SimPowerSystems的测量模块可以将电气系统模型信号转变为Simulink模型信号，并在示波器中显示。电动机和电力电子模块的测量输出端也可以直接输出Simulink模型信号。SimPowerSystems提供的电力系统的分析工具包括： 显示稳态电压和电流 显示并修改初始状态量，计算负载电流和初始化机电模块。 当模型中存在阻抗测量模块时可显示阻抗相对

20、频率的变化。 可使用控制系统工具箱的LTIViewer工具，进行系统的时域、频域响应分析 生成稳态计算分析报告。,SimPowersystem的模块库,七大模块,SimPowersystem的模块库,1.Electrical Sources电源子库 2.Elements元件子库 3.Machines电机子库 4.Power Electronics电力电子子库 5.Measurements测量子库 6.Phasor Elements相量子库 7.Application Libraries应用子库 8.Extra Library附加子库,Extra Library的六个子模块库,1.Electri

21、cal Sources电源子库,电源子库提供了7种电源模块，分别是单相交流电流源，单相交流电压源，单相受控电流源和单相受控电压源，直流电压源，三相可编程电压源和三相电源模块。,AC Current Source 提供一个正弦交流电流源 AC Voltage Source 提供一个正弦交流电压源Controlled Current Source 提供一个输出电流受输入信号控制的可控电流源 Controlled Voltage Source 提供一个输出电压受输入信号控制的可控电压源 DC Voltage Source 提供一个直流电压源 3-Phase Programmable Voltage

22、Source 提供一个三相可调节电源信号，其中幅值、相角、频率和谐波均可变 3-Phase Source 提供一个带有电阻和电感的三相电压源,2.Elements元件子库,元件子库提供了29种常用的电器元件模块，其中有9种变压器模块（包括耦合电路）,7种线路模型，5种负荷模型，4种断路器模块（包括避雷针模块），1个物理接口端子模块，1个接地模块，1个中性点模块，1个三相滤波器模块。,Breaker 断路器（模拟空气开关等） Connection Port 物理接口端子 Distributed Parameters Line 分布参数线路模块 Ground 接地 Linear Transform

23、er 三绕组线性变压器（单相） Multi-Winding Transformer 多绕组变压器 Mutual Inductance 三项耦合线圈 Neutral 中性点 Parallel RLC Branch并联RLC支路 Parallel RLC Load 并联RLC负荷 PI Section Line 分布电容、电感为PI型的传输导线 Saturable Transformer 饱和变压器 Series RLC Branch 串联RLC支路 Series RLC Load 串联RLC负荷,Surge Arrester 避雷针 3-Phase Breaker 三相断路器 3-Phase D

24、ynamic Load 有功功率和无功功率可调节的三相三绕组动态负荷 3-Phase Fault 三项可变故障断路器 3-Phase Harmonic Filter 三相谐波滤波器 3-Phase Mutual Inductance Z1-Z0 用正序和零序参数表示的三项耦合电感 3-Phase Parallel RLC Branch 三相并联RLC支路 3-Phase Parallel RLC Load 三相并联RLC负荷 3-Phase PI Section Line 三相PI型电路 3-Phase Series RLC Branch 三相串联RLC支路 3-Phase Series RL

25、C Load 三相串联RLC负荷 Three-Phase Transformer(Three Windings) 三相三绕组变压器 Three-Phase Transformer(Two Windings) 三相双绕组变压器 3-Phase Transformer 12-terminals 三个单项双绕组变压器组成的模块，所有端口可见 Zigzag Phase-Shifting Transformer Z形移相变压器,3.Machines电机子库,电机子库提供了16种常用的电机模块，其中有2种简化的同步电机，3种详细的同步电机，2种直流电机，2种异步电机，1个汽轮机及控制器，1个永磁同步电机，

26、2种电力系统稳定器，1个电机信号分离模块，1个励磁系统，1个水力和蒸汽涡轮调速系统模型。电机参数的单位有标幺制和国际单位制两种。电机模块既可以用作电动机，也可以作发电机。 电机负载转矩大于电磁转矩，电机处于发电状态； 电机负载转矩小于电磁转矩，电机处于电动状态。,Asynchronous Machine pu Units 异步电机（标幺值单位）模块 Asynchronous Machine SI Units 异步电机（国际单位）模块 DC Machine 直流电机模型，可用作电动机或发电机 Discrete DCMachine 离散直流电机 Excitation System 为交流同步机提供

27、励磁控制的模块 Generic Power System Stabilizer 普通电力系统稳定器模块 Hydraulic Turbine and Governor 水轮机和控制器模块，用以和同步发电机配套 Machines Measurement Demux 电机测量单元，将各种电机模型输出的测量信号集分离为单个信号输出 Muti-Band Power System Stabilizer 多频段电力系统稳定器模块Permanent Magnet Synchronous Machine 交流同步电机，转子为永磁体 Simplified Synchronous Machine pu Units

28、同步电机简单模块（标幺值单位） Simplified Synchronous Machine SI Units 同步电机简单模块（国际单位） Steam Turbine and Governor 汽轮机和控制器模块，用以和同步发电机配套Synchronous Machine pu Fundamental 同步电机基本模块（标幺值单位）Synchronous Machine pu Standard 同步电机标准模块（标幺值单位）Synchronous Machine SI Fundamental 同步电机简单模块（国际单位）,4.Power Electronics电力电子子库,电力电子子库提供了

29、9种模块，分别是二极管，简化晶闸管，复杂晶闸管，GTO，理想开关，MOSFET，IGBT，通用桥式电路和三电平桥式电路。,Detailed Thyristor 带RC缓冲电路的详细晶闸管模块 Diode 带RC 缓冲电路的二极管模块 Gto 带RC缓冲电路的GTO模块 Ideal Switch 带RC缓冲电路的开关模块，开关状态由门极信号控制 IGBT 带RC缓冲电路的IGBT模块 Mosfet 带RC缓冲电路的Mosfet模块 Three-Level Bridge 三相桥式整流电路模块Thyristor带RC缓冲电路的晶闸管模块 Universal Bridge 通用桥模块，可设置为单相或三

30、相桥，可以选择不同的电力电子器件，并且可用以用作整流器或逆变器,5.Measurements测量子库,测量子库中的模块有5种，分别是电压测量模块，电流测量模块，阻抗测量模块，三相电压电流测量模块和万用表模块。,Current Measurement 用于检测电流，使用时串联在被测电路中Impedance Measurement 用于测量一个电路某两点之间的阻抗Multimeter 多路测量仪，可同时检测系统中多点的多项电量参数Three-Phase V-I Measurement 可测量三相电路中各相的电压、电流信号，使用时串联在被测电路中 Voltage Measurement 用于检测电压

31、，使用时并联在被测电路中,6.Phasor Elements 相量子库,其中仅包括一个静止无功补偿器模块（Static Var Compensator）。,7.Application Libraries应用子库,应用子库中又包含了3个子库，分别是“分布式电源子库”，“特种电机子库”和“FACTS子库”。“分布式电源子库”中目前只含有适合于普通风能发电系统的分布式能源模型；“特种电机子库”中含有特殊的直流，交流电机模块和轴系及减速器模型；“FACTS子库”中含有HVDC系统模型，基于FACTS的电力电子模块和特种变压器。这些模块相对都比较复杂，可以在具体的应用时参看SIMULINK的帮助。,Co

32、ntrol Blocks,Synchronized 12-Pulse Generator12脉冲逆变器晶闸管同步触发模型 1-phase PLL单相锁相环 1st-Order Filter一阶滤波器 2nd- Order Filter二阶滤波器 3-phase PLL三相锁相环 3-phase Programmable Source三项可变电源发生器 BistableSR型双稳态电路模块 Edge Detector边缘检测模块 Monostable单稳态电路模块 On/Off Delay输入信号变化时的延时 PWM Generator脉宽调制信号发生器 Sample Hold采样保持模块 Sy

33、nchronized 6-Pulse Generator6脉冲逆变器晶闸管同步触发模型Timer在指定的时间改变信号,Discrete Measurements,3-phase Instantaneous Active Reactive Power三星瞬时有功、无功功率测量仪 abc_to_dq0 Transformation将abc系统内的信号变换到dq0系统中 Discrete 3-phase PLL-Driven Positive Sequence Active Reactive Power离散三相正序有功、无功功率计算 Discrete 3-phase PLL-Driven Posit

34、ive Sequence Fundamental Value离散三相正序基频分量 Discrete 3-phase Positive Sequence Active Reactive Power离散三相正序有功、无功功率 Discrete 3-phase Positive Sequence Fundamental Value离散三相正序基频分量Discrete 3-phase Sequence Analyzer离散三相序分量分析仪 Discrete 3-phase Total Power离散三相总有功功率 Discrete Active Reactive Power计算有功功率和无功功率 Di

35、screte Fourier离散傅里叶变换 Discrete Mean value离散均值计算 Discrete PLL-Driven Fundamental Value计算输入信号的基频值 Discrete RMS Value离散均方根值计算 Discrete Total Harmonic Distortion离散总谐波畸变率计算 Discrete Variable Frequency Mean value计算输入信号的均值 dq0-based Active Reactive Powerdq0系统中的有功、无功功率测量仪d q0_to_abc Transformation将dq0 系统内的信

36、号变换到abc系统中FFT傅里叶变换,模块库中没有直流电流源模块，可对“AC Current Source”模块进行适当设置：,用Matlab及Simulink进行电路仿真对比,利用Matlab编写M文件和利用Simulink搭建仿真模型均可以实现对电路的仿真，在实现电路仿真的过程中和仿真结果输出中，它们分别具有各自的优缺点。,下面通过一个简单的电路仿真实例，说明运用Matlab编写M文件和运用 Simulink实现电路仿真的步骤及方法，以及两者的区别。,例1：如图所示电路，R5， Ra25， Rb100， Rc125， Rd40， Re37.5，求图中40V直流电压源的输出电流。,方法一 编

37、写M文件进行仿真,1. 根据Y等效电路法，左图电路可等效于右图所示电路。,2. 根据对电路的分析，写出如下M文件。 clear; V=40;R=5;Ra=25;Rb=100;Rc=125;Rd=40;Re=37.5; Req=R+R1+1/(1/(R2+Re)+1/(R3+Rd); i=V/Req,3. 运行以上M文件，得到i0.5000,R1=(Rb*Rc)/(Ra+Rb+Rc); R2=(Rc*Ra)/(Ra+Rb+Rc); R3=(Ra*Rb)/(Ra+Rb+Rc);,电阻：模块库中没有单独的电阻、电容、电感模块，可对Series RLC Branch模块进行适当设置，该模块位于SimP

38、owerSystems节点下的Elements模块库内，代表一条串联RLC支路。通过对其参数的设置，可以将其变为代表单独电阻、电容或电感的支路。R实际值，L0，Cinf,Current Measurement模块：位于SimPowerSystems节点下的“Measurements“模块库内，用于测量所在支路的电流值。,Display模块：位于Simulink节点下的“Sinks”模块库内，用于显示所测量信号的值。,DC电压源：SimPowerSystems节点下的Electrical Sources模块库内DC Voltage Source模块，代表一个理想直流电压源。Amplitude40

39、,方法二 搭建Simulink模型进行仿真,Simulink模型及仿真结果,Matlab如何对晶体管电路进行分析,例：利用Matlab分析NMOS管的I-V特性。,=2e-3; vt=1.5; vds=0:0.5:12; vgs=4:2:8; m=length(vds); n=length(vgs); for i=1:n for j=1:m if vgs(i) = (vgs(i) - vt) cur(i,j)= * (vgs(i) - vt)2; elseif vds(j) (vgs(i) - vt) cur(i,j)= *(2*(vgs(i)-vt)*vds(j) - vds(j)2); e

40、nd end end plot(vds,cur(1,:),vds,cur(2,:),vds,cur(3,:) xlabel(Vds, V) ylabel(Drain Current,A) title(I-V Characteristics of a MOSFET) text(6, 0.009, Vgs = 4 V) text(6, 0.023, Vgs = 6 V) text(6, 0.045, Vgs = 8 V),Matlab对晶体管电路进行分析是通过编写M程序完成的。,Simulink中存在MOS管模块，它的模型如图所示。但是我们不能对MOS管的长度和宽度进行设置，只能设置导通电阻、导通

41、电感、初始电流等。,Mosfet,两种方法的比较,通过M文件实现电路仿真的一般仿真步骤为：分析仿真对象；确定仿真思路；建立仿真模型；根据模型写出仿真程序；运行后得到输出结果。 采用Simulink仿真模型进行电路仿真时，可以直接根据电路图，利用已有电子元件模块直接搭建仿真模型。 比较：通过Simulink仿真模型实现仿真，为仿真者带来了不少便利，它免除了进行理论分析的繁重负担，能更快更直接地得到所需的最后仿真结果；而在需要对仿真模型进行一定理论分析时，M文件就有更大的用武之地，它可以更加灵活地反映仿真者的研究电路的思路，让仿真者更加灵活地将自身想法在仿真环境中加以验证，促进理论分析的发展。,三

42、.典型电路的仿真,一般电路仿真 1. 直流电路仿真 2. 动态电路仿真 3. 正弦稳态电路仿真,直流电路仿真,例2：求图中结点电压V1，V2，V3。,模块库中没有直流电流源模块，可对“AC Current Source”模块进行适当设置,模块库中没有单独的电阻模块，可对“Series RLC Branch”模块进行适当设置,Simulink的“Display”模块不能直接接在被测元件两端测量电压，需以“Voltage Measurement”模块作为连接,每个模块都设定了输入端和输出端，不 能更改；如果需要可利用“L connector” 及“T connector”模块增设接线端,电阻，DC

43、电压源，DC电流源,直流电路由电阻， 独立源，受控源组成,exm3_2.mdl,电阻的方向对测 量结果没有影响,例3 测量下图所示电路的电流I,电阻、DC电压源、DC电流源、受控电流源,exm3_3.mdl,七、SIMULINK实现的元件级电路仿真 就仿真模型逼近被仿真系统的真实程度而言，前面所建SIMULINK模型属于功能级仿真模型。这种模型所使用的模块与真实的物理器件之间不存在一一对应的关系；这种模型的构建以抽象了的数学模型为基础。较早的SIMULINK，就是进行功能级仿真的软件环境。但最近发布的几个SIMULINK版本，已经在某些专业领域把仿真推进到了元器件级。,例：下图所示电路中，已知R1=0.5欧、 R2=R3=1欧 、C=1F、L=1H、Vc(0-)=-1V、iL(0-)=1A, Vs=10V，开关S在t=0时闭合。试采用SIMULINK中的SimPowerSystems模块进行元件级仿真，并求解iL和Vc ,（1）建模思路 与功能级的仿真建模不同，此例不按数学模型为出发点，而是根据电路的结构、器件的类型从SimPowerSystems库中调用模块直接构建的。 （2）仿真所用的器件及来源选择 SimPowerSystems库中大多数模块不是理