本科生电气系统仿真研究报告.docVIP

电气系统计算机辅助分析与仿真 课程设计报告 指导老师 ：XXX、XXX 学生姓名 ：XXX 专业班级 ：2011级电气X班 学 号 ：222011XXXX 2013年12月27日 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。 二、实验任务及其内容的实现 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。 1、仿真电路图 2、理论计算： 输出电压Vo=0.9U2=0.9*24=21.6V 3、参数设置： a、 变压器V1=220v、V2=24V、f=50Hz .其余参数取默认值。 b、 滤波电感L=100mH、电容C=100uF.、负载电阻R=10Ω. c、 二极管正向压降为0.8V. 4、仿真结果： a 、输出负载电压波形 b 、二极管VD2的电压波形和电流波形 c、 二极管VD4的电压波形和电流波形 5、仿真结果分析： 整流桥两个桥臂各导通180度，二极管在承受负电压时截止，电流为0，因此只有正半部分的电流值，而且二极管有0.8V的导通压降。考虑电感的阻抗压降，达到稳态时输出V≈20V，与理论计算基本吻合。 设计任务2： 基本电路与磁路的仿真设计：电路部分 一、一阶直流激励R充、放电电路的研究 仿真电路图： 充电： 放电： 理论分析： 充电过程：电源VCC=100V经电阻R=50Ω向电容C充电，充电起始电流，随着时间变化，电容电压安指数规律上升最终达到100V，充电电流安指数规律递减，最终较小到0. 放电过程：设置电容电压初始值为100V，电容向50Ω电阻放电，初始放电电流，随着时间变化，电容电压和充电电流都按指数规律减小到0。 电容电压的波形和充电电流的波形 充电过程： 放电过程： 4、仿真结果分析： 有充放电响应曲线可以看去，充放电电容电压和充放电电流都按指数规律变化，充放电电流的初始值都为2A，同一电路中，电容充放电电流方向相反。充电过程到达稳态后，电容电压达到电源电压100V。放电过程达到稳态后电容电压和放电电流都变为0. 二、二阶RLC直流和交流激励下动态响应的研究（直流激励：欠阻尼情况） 仿真原理图： 直流激励： 交流激励： 参数设置 L=1mH、C=10uF，欠阻尼情况下， 取R=5Ω. 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： 。 4、仿真结果 直流激励情况下： 交流激励情况下： 仿真结果分析： 在直流激励下，二阶RLC串联电路中，电阻R=5Ω.电路状态为欠阻尼，从响应曲线可以看出，超调量较大，但响应时间比临界阻尼和过阻尼情况下短。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。 三、磁路部分：单相变压器仿真设计 设计要求：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。 仿真原理图： 2、参数设置与理论计算 由设计要求可知， 容量： 频率： 原边电压有效值： 副边电压有效值： 原边漏阻抗对应的电阻、电感： ；