Matlab电气仿真实验

1、Matlab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：222012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10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

2、图连接。注意事项: 将scope中的“limit data point to the last”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

3、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

4、出现正弦波形。理论计算： 输出电压: 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Ideal switch的使用方法是相对应的Timer控制Ideal switch的开通和关断时间并且控制通过Ideal switch的有效幅值。Timer参数设置time0 0.01 0.02 amplitude0 1 0。R=3000ohms 、L=1 H (ind

5、uctor initial current=0)、DC=10V。实验结果：负载L的电流电压如图所示：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

6、置 L=10mH、C=100uF，过阻尼情况下， 取R=50。 交流激励：参数设置Timer参数设置time 0 0.01 0.015 amplitude1 0 1。R=10ohms 、L=1mH (inductor initial current=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：。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

7、及电流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=50.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0.010.015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+j0.22, Zs=0.035+j0.055,励磁阻抗Zm=30+j310，负载阻抗ZL=4+j5。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。

8、(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：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： ；副边漏阻抗对应的电阻、电感： ；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：其标幺值： /=224.5励磁电感： 其标幺值：=/=21.7 负载电阻： R=5 仿真结果: 原、副边电压电流如图所示： 效率：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

9、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 = 1，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=1、L=1mH实验理论

10、计算： 负载电压：当=0度时 ：V 当=30度时： 实验结果： 当 a=0度：负载电压电流波形： 晶闸管电压波形： 当=30度时：负载电压波形和电流波形 晶闸管电压波形：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+j1。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： 直流电源电压U=100V，电容C1=C2=1F , 频率f=50Hz ,负载ZL= 2+j1。实验结果： 电压波形： 电流波形：

11、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。负载为：RL= 50，滤波电容C=0.3mF实验要求：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。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： 直流电压VDC100V，电感L=1H，滤波电容C=300uF，负载电阻RL=100 开关频率f=10

12、KHz 、占空比=0.6.理论分析计算： 输出电压： 负载电流： 实验结果：负载电压电流波形： 实验结果：输出负载电压值约为60V,前期的波动是因为电感和电容充放电不完全引起的，负载电流约为0.6A，前期的波动与电压波动情况相同，电压电流都基本符合理论值。实验目的：boost升压电路分析，直流电压源电压U = 100 + (学号%10)×20V。负载为：RL= 100，滤波电容C=0.3mF boost升压电路分析实验要求：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。实验步骤：在matlab_simulin

13、k中选取相应的器件如图连接 实验参数设置： 直流电压VDC100V，电感L=0.1H，滤波电容C=300uF，负载电阻RL=100 开关频率f=10KHz 、占空比=0.6.理论分析计算： 输出电压： 负载电流： 实验结论： 5、仿真结果分析 输出电压值为250V，电流为2.5A，理论电压值为250V，电流值为2.5A.仿真结果与理论值吻合.实验四实验目的：笼型异步电机直接起动的研究，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。实验要求：利用Simulink建立仿真模型，

14、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。实验步骤：在matlab_simulink中选取相应的器件如图连接试验参数： 理论计算： 同步转速：实验结果：转差率: 转子电流变化频率 实验结论：工程中一般10Kw下的电机允许直接起动，且起动时间一般在1s秒之内。本次设计三相四级鼠笼式异步电机，起动转矩很大。1s时电机起动，开始稳定运行，由于电机空载，故稳态电流、转矩都比较下。稳态电流大部分来建立旋转磁场，稳态转矩则用来克服摩擦阻力。实验目的：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。实验要求：利用Simulink建立仿真模型，对比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。.实验步骤：在matlab_simulink中选取相应的器件如图连接实验目的：绕线式异步电机转子串电阻起动的研究实验步骤：在matlab_simulink中选取相应的器件如图连接实验参数设置 理论计算： 同步转