Matlab电气仿真实验

1Matlab电气仿真实验指导老师：学生姓名：爸爸专业班级：电气工程机器自动化1班学号：2220122本课程设计的目的：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在基本电路与磁路、电力电子技术、电气传动等方面的仿真设计。实验一设计任务1：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10Ω阻性负载，滤波电感L=100mH，滤波电容C=200uF。实验步骤:在matlab_simulink中选取相应的器件如图连接。注意事项:将scope中的“limitdatapointtothelast”选项应该去掉。参数选择：交流电源幅值：220*sqrt（2），频率：50HZ。变压器参数S=200VA,变比：220V/24V。电感：100mH；电容：200uF；电阻：10欧。实验结论：Diode3电压电流如图所示3虚线显示的为电流I是仙显示的电压U。当diode3导通时其减压接近为0，其电流有值。当diode3不导通时其电流值为0，功率二极管承受反向电压。而电流图像上出现波动是因为电感L的值不是无穷大，会受频率电压幅值的影响所以如图所示。Diode4电压电流如图所示：虚线显示的为电流I是仙显示的电压U。当diode3导通时其减压接近为0，其电流有值。当diode4不导通时其电流值为0，功率二极管承受反向电压。而电流图像上出现波动是因为电感L的值不是无穷大，会受频率电压幅值的影响所以如图所示。上述两图中diode3与diode4两个功率二极管的电压电流在相位上差120°，因为正版周期二极管diode1和diode4同时导通diode2和diode3受反向压降。当为π是diode2和diode3同时导通而diode1和diode4关断承受反向电压。负载电阻R电压如图所示实线为电压曲线，电压曲线前半段出现上升的情况是因为给电容C充电并且伴随着放电，而当稳定时形成RC震荡电路出现正弦波形。理论计算：4输出电压:6.21249.09.0V2OU实验总结：与实际相比二极管的电流会有一定的毛刺，是由于电感不能无穷大而在其导通的时有0.8的管压降。整流电路负载端电压接近直流。实验二电路部分：设计任务1：一阶直流激励RL充、放电电路的研究（学号尾数为双数）实验步骤：在matlab_simulink中选取相应的器件如图连接Timer和Idealswitch的使用方法是相对应的Timer控制Idealswitch的开通和关断时间并且控制通过Idealswitch的有效幅值。Timer参数设置time[00.010.02]amplitude[010]。R=3000ohms、L=1H(inductorinitialcurrent=0)、DC=10V。实验结果：负载L的电流电压如图所示：5如图所示一阶直流激励RL充、放电电路电压图前一部分电感电流不越变对只有电源电感充电，当充电充满时负载电压为10V，0.004s时电源断开电感放电为后半部分。实验总结：如图所示一阶直流激励RL充、放电电路电流图前一部分电感电流不越变对只有电源电感充电，当充电充满时负载电流为0.003333，0.004s时电源断开电感放电为后半部分。实验目的：二阶RLC直流和交流激励下动态响应的研究（直流激励：过阻尼情况）实验步骤：在matlab_simulink中选取相应的器件如图连接直流激励：过阻尼情况参数设置L=10mH、C=100uF，过阻尼情况下201001000022uFuHCLR，取R=50Ω。交流激励：参数设置6Timer参数设置time[00.010.015]amplitude[101]。R=10ohms、L=1mH(inductorinitialcurrent=0)、AC=220V/50HZ。3、理论分析：二阶RLC直流激励下的响应会出现加大的超调，但响应速度快，时间短。交流激励下，如图所示电路，开关闭合后，由于电源频率为50Hz,属于低频，感抗远远小于容抗，故电容电流很小，开关断开后，电容和电感并联谐振，谐振频率：KHzuFmHLC59.11012121f。实验结果：直流激励过阻尼情况：电容的电压及电流交流激励情况下：电流及电感上的电压及电流7电阻上的电压及电流实验结论：在直流激励下，二阶RLC串联电路中，电阻R=50Ω.电路为过阻尼状态，没有超调量。交流激励下，由于电源频率低，开关闭合之前，电感几乎将电容短路，故电容电压近似为零。开关断开后，电感、电容并联谐振如图中的0.01~0.015时间段并联谐振。磁路部分：设计任务2：一台10kVA，60Hz，380V/220V单相变压器，原、副边的漏阻抗分别为：Zp=0.14+j0.22Ω,Zs=0.035+j0.055Ω,励磁阻抗Zm=30+j310Ω，负载阻抗ZL=4+j5Ω。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。实验步骤：在matlab_simulink中选取相应的器件如图连接参数设置与理论计算:由设计要求可知，容量：KVA10Sn8频率：Hz50f原边电压有效值：V380U1副边电压有效值：V220U2原边漏阻抗对应的电阻、电感：14.01R；HfXL00058357.0222.011副边漏阻抗对应的电阻、电感：35.02R；HfXL00014589.02055.022因为英文版的励磁绕组为并联，中文版的为串联，所以关系转换如下：励磁电阻：33.323330310302222mmmMRXRR其标幺值：44.1410/380/)(22KsvzbasebasebaseMR'MR/zbase=224.5励磁电感：9.312310310302222mmmMXXRX其标幺值：MX'=MX/zbase=21.7负载电阻：R=5HfXLM0132629.0.025仿真结果:原、副边电压电流如图所示：9效率：%74.92%100*41.20*3805.33*7.214%100*PP12实验结果：在模式ode45下输出负载电压有效值204.8V，且计算时间很慢，改用ode23s算法后，变压器二次电压为214.7V。带负载情况下，受内阻压降的影响，二次侧端电压有所降低。符合实际情况。有与仿真计算对损耗的考虑不全面。本设计过程中，还可取额定容量和额定电压为基值，推算其他参数的标幺值，各参数用标幺值表示。实验三设计任务：3个交流电源（单独的），U=220+(学号%10)×10V，50Hz。串联负载分别为：R=1Ω，L=1mH。实验要求：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实验步骤：。在matlab_simulink中选取相应的器件如图连接实验参数设置：电源电压有效值U=220V，f=50Hz负载R=1Ω、L=1mH10实验理论计算：负载电压：当ɑ=0度时：8.5140cos22034.2cosU34.2U2dVARUd8.51418.514Id当ɑ=30度时：V8.44530cos22034.2cosU34.2U2dARUd8.44518.445Id实验结果：当a=0度：负载电压电流波形：00.0050.010.0150.020.0250.030.0350.040100200300400500Ub:1ohm//1H00.010.020.030.040.050100200300400500Ib:1ohm//1H晶闸管电压波形：1100.010.020.030.040.050.060.070.080.090.1-5000500Usw1:UniversalBridge00.010.020.030.040.050.060.070.080.090.1-5000500Usw2:UniversalBridge00.010.020.030.040.050.060.070.080.090.1-5000500Usw3:UniversalBridge00.010.020.030.040.050.060.070.080.090.1-5000500Usw4:UniversalBridge00.010.020.030.040.050.060.070.080.090.1-5000500Usw5:UniversalBridge00.010.020.030.040.050.060.070.080.090.1-5000500Usw6:UniversalBridge当ɑ=30度时：负载电压波形和电流波形00.010.020.030.040.05-500-400-300-200-1000100200300400500Ub:1ohm//1H00.010.020.030.040.050.060.070.080.090.1-500-400-300-200-1000100200300400500Ib:1ohm//1H晶闸管电压波形：1200.010.020.030.040.050.060.070.080.090.1-5000500Usw1:UniversalBridge00.010.020.030.040.050.060.070.080.090.1-5000500Usw2:UniversalBridge00.010.020.030.040.050.060.070.080.090.1-5000500Usw3:UniversalBridge00.010.020.030.040.050.060.070.080.090.1-5000500Usw4:UniversalBridge00.010.020.030.040.050.060.070.080.090.1-5000500Usw5:UniversalBridge00.010.020.030.040.050.060.070.080.090.1-5000500Usw6:UniversalBridge实验目的：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+j1Ω。实验要求：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。实验步骤：在matlab_simulink中选取相应的器件如图连接实验参数设置：13直流电源电压U=100V，电容C1=C2=1F,频率f=50Hz,负载ZL=2+j1Ω。实验结果：电压波形：00.0050.010.0150.020.0250.030.0350.040.0450.05-50050Ub:SeriesRLCBranch300.0050.010.0150.020.0250.030.0350.040.0450.05-50050Ub:SeriesRLCBranch400.0050.010.0150.020.0250.030.0350.040.0450.05-50050Ub:SeriesRLCBranch5电流波形：1400.0050.010.0150.020.0250.030.0350.040.0450.05-505Ib:SeriesRLCBranch300.0050.010.0150.020.0250.030.0350.040.0450.05-505Ib:SeriesRLCBranch400.0050.010.0150.020.0250.030.0350.040.0450.05-505Ib:SeriesRLCBranch5实验结果分析：逆变时一定要加电阻R1，应为电容电压不能突变。电容C1，C2串联，中间取参考点，即可得到正负电源。且电容越大，输出电压越平滑。实验目的：buck降压电路分析,直流电压源电压U=100+(学号%10)×20V。负载