Simulink的基础应用.ppt

1、1,第8章 Simulink的基础应用 Simulink的特色 Simulink的操作方法 仿真模型的搭建方法与步骤 电气仿真初探,2,第1节 Simulink的特色 与用户交互接口基于Windows的模型化图形输入； Simulink可以模拟线性与非线性系统，连续与非连续系统，或它们的混合系统，并且提供了图形动画处理方法，以便于观察系统仿真的整个过程； Simulink提供了S函数，使Simulink更加充实，更加强大； Simulink具有开放性，允许用户定制自己的功能模块和模块库。,3,第2节 Simulink的操作方法 2.1 Simulink的运行操作 1、运行Simulink的方法

2、 在MATLAB的命令窗口直接键入“simulink”; 利用MATLAB工具条上的Simulink快捷键图标； 在MATLAB菜单中，选择“File-New-Model” 2、打开已存在的模型文件 在MATLAB主窗口中直接键入文件名（不加扩展名）； 在MATLAB菜单中，选择“File-Open-Model” 利用MATLAB工具条上的“打开”图标。,4,2.2 Simulink模块库 1、Continuous（连续模块） 2、Discrete（离散模块） 3、Look-Up Tables（查询表模块库） 4、Math Operations（数学运算模块库） 5、Model Verific

3、ation（模型验证模块库） 6、Model-Wide Utilities（模块实用模块库） 7、Ports ua=sinewave(:,2); ub=sinewave(:,3); uc=sinewave(:,4); plot(t,ua,+-k,t,ub,:r,t,uc,-m) title(三相电压波性); xlabel(时间t/ms); ylabel(电压/V); legend(Va,Vb,Vc);,14,第4节 电力系统仿真初探 4.1 电力系统元件库简介 4.1.1 启动电力系统元件库 1. 利用指令窗口启动 在指令窗口中输入以下指令即可。 powerlib 2. 利用“开始”导航区启动

4、 StartSimulink SimPowerSystem Block Library 8.1.2 退出电力系统元件库 1. 单击“电力系统元件库”对话框中的File菜单，激活Exit Matlab命令即可； 2. 单击“电力系统元件库”对话框右上角上的“”按钮即可完成退出。,15,4.1.3 电力系统元件库简介 1. 电源元件 电源元件（Electrical Sources）库中包含了产生电信号的各种元件。 2. 线路元件 线路元件（Elements）库中包含了各种线型网络电路元件和非线性网络电路元件。 3. 电力电子元件 电力电子元件（Power Electronics）库中包含了各种电力

5、电子设备元件。 4. 电机元件 电机元件（Machines）库中包含了各种电机模型电机模型。,16,5. 电路测量仪器 电路测量仪器（Measurements）库中包含了各种电流测量元件和电压测量元件。 6. 应用程序库 应用程序（Application Libraries）库中包含了三种应用程序。 7. 附件元件 附加元件（Extras Library）库中包含了三相模块、特殊测量设备，以及控制模块，可以通过在指令窗口中输入“powerlib_extras”进入附加元件库。 8. 电力图形用户接口 电力图形用户接口（powergui）用来进行电力系统稳态分析。,17,4.2 设计电源元件 4

6、.2.1 电源元件简介 电源元件库中包含了产生电信号的各种元件。双击电源元件库图标，弹出“电源元件库”对话框,七种元件：直流电压源、交流电压源、交流电流源、受控电压源、受控电流源、三相电源、三相可编程电压源。,18,4.2.2 直流电压源 1. 功能说明 直流电压源是电路设计中常见的电路元件。MATLAB提供的直流电压源为一理想电压源。在元件模型中，直流电压源的正极用正号表示。 2. 参数设置 双击直流电压源元件，则弹出“直流电压源参数设置”对话框。,19,（1）幅值 幅值选项表示该电压源的电压幅值，单位是V，可直接在Amplitude选项中输入电压大小即可。 （2）测量 测量选项用来选择是否

7、测量直流电压源相关量。有两个选项： None：对直流电压源不进行相关量的测量。 Voltage：对直流电压源的相关量进行测量。 测量方法：从电路测量仪器元件库中选择万用表（Multimeter）元件加载在相关电路中。将在万用表元件参数对话框中显示的可测量电气量（Available Measurements）中显示的相关量移至被测量电气量（Selected Measurements）即可。,20,3. 范例设计 要求对下列电路进行仿真，已知在t=0.003s时，开关闭合，直流电压110V，电阻5，电容150F。观察电路中电流和电容电压的变化规律。,21,4.2.3 交流电压源 1. 功能说明 交

8、流电压源是电路设计中常见的电路元件。MATLAB软件提供的交流电压源为一理想交流电压源。交流电压源由以下方程描述： V=Asin(t+) 其中： =2*pi*f =Phase*pi/180 当交流电压源频率为0时，表示直流电压源。,22,2. 参数设置 双击交流电压源元件，则弹出“交流电压源参数设置”对话框。在“交流电压源参数设置”对话框中包含两个区域。分别是交流电压源说明和参数区域。,Peak Amplitude：峰值 Phase：初相位 Frequency：频率 Sample Time：采样时间 Measurements：测量,23,3. 范例设计 要求对下列电路进行仿真，分别测量两个负载

9、电压波形与两电源之和波形。已知条件如下：,Rs：100 Zs.R：100 Zs.L：100mH Zs.C：150 F,24,4.2.4 交流电流源 1. 功能说明 交流电流源是电路设计中常见的电路元件。MATLAB软件提供的交流电流源为一理想交流电流源。交流电流源由以下方程描述： I=Asin(t+) 其中： =2*pi*f =Phase*pi*/180 当交流电流源频率为0时，表示直流电流源。,25,2. 参数设置 双击交流电流源元件，则弹出“交流电流源参数设置”对话框。在“交流电流源参数设置”对话框中包含两个区域。分别是交流电流源说明和参数区域。,Peak Amplitude：峰值 Pha

10、se：初相位 Frequency：频率 Sample Time：采样时间 Measurements：测量,26,4.2.5 受控电压源 1. 功能说明,MATLAB软件提供由激励信号源控制的受控电压源。可以对受控电压源进行初始化，加入直流电压或者交流电压信号，便可以在电路中加入对应初始值的电压波形。 2. 参数设置 双击受控电压源元件，则弹出“受控电压源参数设置”对话框。,27,Initialize：初始化 Source type：激励源类型（AC、DC） Initial amplitude：初始化振幅 Initial phase：初始化相位 Initial frequency：初始化频率,2

11、8,4.2.6 受控电流源 1. 功能介绍,MATLAB中具有由激励信号源控制的受控电流源。可以对受控电流源进行初始化，通过加入直流电流激励或者交流电流激励，便可以在电路中加入对应初始值的电流波形。 在受控电流源元件上，表明了电流的正方向，电流沿着箭头所指方向由负极到正极。 2. 参数设置 双击该元件，便可以弹出对应的参数设置对话框。,29,Initialize：初始化 Source type：激励源类型（AC、DC） Initial amplitude：初始化振幅 Initial phase：初始化相位 Initial frequency：初始化频率,30,例：已知如下图所示电路，已知R1=

12、1欧姆，R2=2欧姆，R3=3欧姆，R4=4欧姆，R5=5欧姆，控制系数分别为=10，=20，电源为10V，要求计算各支路电流。,31,4.2.7 三相电源 1. 功能说明 三相电源是电路设计中经常用到的电路元件，它的运行特性对电力系统的运行状态起决定性作用。三相电源元件提供了带有串联RL支路的三相电源。 2. 参数设置 双击三相电源元件，弹出“三相电源参数设置”对话框。,32,33,4.2.8 三相可编程电压源 1. 功能说明,三相可编程电压源是可编程的三相电压源，其幅值、相位、频率和谐波可以随时间变化。三相可编程电压源的主要作用如下： 可以对三相电源的幅值、相位和电源基频分量进行时变性编程

13、； 可提供两个谐波分量，施加于基频信号； 可以用来控制受控电压源和受控电流源。,34,2. 参数设置,35,4.3 设计线路元件 线路元件库中包含了各种线型网络电路元件和非线性网络电路元件。线型元件库中包含四种线路元件，分别是Elements（支路）元件、Lines（输配电线路）元件、Circuit Breakers（断路器元件）和Transformers（变压器）元件。 1. 支路元件 在电力系统电路中，支路元件用来实现各种串并联支路或者负载元件。在支路元件中包括12种元件。 2. 输配电线路元件 在电力系统电路中，输配电线路元件用来实现各种参数的输电线路和配电线路，其包括3种元件。,36,

14、3. 断路器元件 断路器元件的作用是实现各种电路中的断路器，其包括3种元件。 4. 变压器元件 变压器元件用来实现各种电路中的变压器，其中包括6种元件。,37,第5节 simulink仿真举例 例1：要求对以下滤波整流电路进行仿真，设输入正弦电压，幅值为120V，频率为50Hz，变压器的变比为120/24V，滤波器参数分别为10mH和4700uF，负载为电阻1欧。 需要观察： 流过负载的电流波形； 滤波输出电压的波形； 流过四个整流二极管的电流波形； 加在四个整流二极管两端的电压波性。,38,例2：对boost电路进行仿真，要求观察以下波形： 流过二极管Id的波形； 流过L1的电流波形； IG

15、BT集电极电流波形、两端电压波性； 负载两端电压波性。,39,例3：要求对单相整流逆变电路进行仿真，要求观察各点的电流、电压波性，各点的电流电压值，并对输出波形进行FFT分析。,f=50Hz T：1kV/0.5kV L1：100mH C1：2000uF,L2：30mH C2：300uF R：10,40,例4：已知一均匀传输的分布参数线路，电阻为0.04/km，电容为1nF/km，电感为1mH/km，传输线路长度为900km，输入端交流电源220kv/50Hz，所串联的输入电阻为200，所接电阻负载为2MW，并要求将220kV电压变化为10kV，试建立整个系统的仿真模型。,41,例5：使用理想三

16、相电压源作为电路的供给电源；使用分布参数输电线路作为输电线路，输电线路line1的长度为100km，输电线路line2的长度为100km；使用三相电路短路故障发生器进行不同类型的短路；电源为Y型，line2端为中性点接地。要求分析不同短路类型情况下的电流、电压特性。,42,2. 输入三角形的三条边，求三角形的面积。如果输入的三个数不能构成三角形，要求输出“不能构成一个三角形”这样的提示信息。 提示：,function tri_area=exp2(a,b,c) s=(a+b+c)/2; if (s=c)|(s=b)|(s=a) disp(不能构成一个三角形); return end tri_ar

17、ea=sqrt(s*(s-a)*(s-b)*(s-c);,实验四 MATLAB程序设计,43,3. 编写一个程序计算下式，其中的值为-10到10之间，以0.5为步长，使用循环语句加以实现。,x=-10:0.5:10; y=zeros(size(x); i=numel(x); for j=1:i if (x=0) y(j)=-3*x(j)2+5; else y(j)=3*x(j)2+5; end end x y,44,4. 编写一程序，求出100 1000以内的全部素数。,function exp4 result=0; k=1; for i=100:1000 sig=1; for j=2:fix

18、(sqrt(i) if mod(i,j)=0 sig=0; break; end end,if sig=1 result(k)=i; k=k+1; end end result,45,5. 编写函数，用for循环结构编写程序，求,要求输入自然数n时，要有提示。,function exp5_1 n=input(请输入自然数nn); K=0; for i=1:n K=K+2i; end K,46,5. 编写函数，用while循环结构编写程序，求,要求输入自然数n时，要有提示。,function exp5_2 n=input(请输入自然数nn); K=0; i=1; while i=n K=K+2i

19、; i=i+1; end K,47,6. 建立函数count(x)，其中x为一个班的学生成绩，统计该班学生成绩，其中优秀：成绩90，良好：80成绩 count 请输入该班学生成绩： %输出提示 34 67 98 89 78 %输入成绩 成绩优秀：1 %输出结果 成绩良好：1 成绩中等：1 成绩及格：1 成绩不及格：1,48,function exp6 grade=input(请输入该班学生成绩n); num=zeros(1,5); i=numel(grade); for j=1:i switch fix(grade(j)/10) case 10,9 num(1)=num(1)+1; case 8 num(2)=num(2)+1; case 7 num(3)=num(3)+1; case 6 num(4)=num(4)+1; otherwise num(5)=num(5)+1; end end,fprintf(成绩优秀：%3d