课程实践仿真实训指导书

1、目录第一章基础111介绍112的安装与启动213环境3/er System 工具箱简介7第二章21工具箱简介722er System 工具箱简介10/er System 的模型窗口132324/er System 模块的基本操作17电力电子电路仿真实训21第三章实训一单相半波可控整流电路仿真实训21实训二单相桥式半控整流电路仿真实训29单相桥式全控整流电路仿真实训35实训三实训四单相桥式全控有源逆变电路仿真实训42单相交流调压电路仿真实训45实训五实训六降压斩波电路仿真实训48实训七升压斩波电路仿真实训51实训八升降压斩波电路实训54实训九三相半波不可控整流电路仿真实训57三相半波可控整流电路

2、仿真实训59实训十实训十一三相桥式全控整流电路仿真实训67三相半波可控整流电路有源逆变电路仿真实训72实训十二三相桥式有源逆变电路仿真实训75实训十三第一章基础1.1的安装要用不断完善，6，首先必须在计算机上安装6 应用，随着功能的对计算机系统配置的要求越来越高。下面给出安装和运行6 所需要的计算机系统配置。6 对硬件的要求CPU 要求：Pentium II、Pentium III、AMD Athlon 或者更高；光驱：8 倍速以上；内存：至少 64MB，但128MB 以上；硬盘：视安装方式不同要求不，但至少留 1GB 用于安装（安装后未必有 1GB）；显卡：8 位；6 对的要求Windows

3、95 、Window98、Windows NT 或 Windows2000；Word97 或 word2000 等，用于使用Notebook；Adobe Acrobat Reader 用于阅读的 PDF 的帮助信息。6 的安装和其它应用类似，可按照安装向导进行安装，这里不再赘述。1.2的启动和退出与常规的应用击桌面的相同，的启动也有多种方式，首先常用的方法就是双图标，也可以在开始菜单的程序选项中选择组件中的快捷方式，当然也可以在的安装路径的子目录中选择可执行文件“.exe”。启动后，将打开一个的欢迎界面，随后打开的桌面系统（Desktop）如图 2-1 所示。图 1-1的桌面系统第二章/er

4、System 工具箱简介2.1在工具箱简介命令窗口中键人“命令，便可打开工具箱窗口，如图2-1 所示。211Continous 模块组及其图标该模块组包括的主要模块及其图标如图 22 所示，共由 7 个标准基本模块。图 22Continous 模块组212Math Operations 模块组及其图标该模块组包括的主要模块及其图标如图 23 所示，共由 25 个标准基本模块。图 23Math Operations 模块组213Discontinuities 模块组及其图标该模块组包括的主要模块及其图标如图 24 所示，共由 8 个标准基本模块。图 24Discontinuities 模块组21

5、4Signal Routing 模块组及其图标该模块组包括的主要模块及其图标如图 25 所示，共由 15 个标准基本模块。图 25Signal Routing 模块组215Sinks 模块组及其图标该模块组包括的主要模块及其图标如图 26 所示，共由 9 个标准基本模块。图 26Sinks 模块组模块组及其图标216Sour该模块组包括的主要模块及其图标如图 27 所示，共由 18 个标准基本模块。图 27Sourer System 工具箱简介模块组2.2在命令窗口中键入“erlib”命令，则将得到如图 28 所示的工具箱。图 2 8电力系统工具箱界面在该工具箱中有很多模块组，主要有电源、元件

6、、电力电子、电机系统、连接器、测量、附加、演示等模块组。双击每一个图标都可打开一个模块组。2.2.1电源（ Electrical sour）模块组电源模块组包括：直流电压源、交流电压源、交流电流源、三相电源、三相可编程电压源、受控电压源和受控电流源等基本模块。电源模块组中各基本模块及其图标如图 29 所示。图 2 9电源模块组2.2.2测量模块组测量模块组包括：电压表、电流表、三相电压电流表、多用表、阻抗表和各种附加的子模块组等基本模块。测量模块组中各基本模块及其图标如图 210 所示。图 2 10测量模块组2.2.3元件模块组元件模块组包括各种电阻、电容和电感元件，各种变压器元件。元件模块组

7、中各基本模块及其图标如图 211 所示。图 2 11 元件模块组2.2.4电力电子元件模块组电力电子模块组包括二极管、晶闸管、MOS 场效应管、可关断晶闸管、理想开关、三电平变流器桥等模块，此外还有 2 个附加的控制模块和一个通用变流桥。电力电子模块组中各基本模块及其图标如图 212 所示。图 212电力电子模块组2.2.5连接器模块组连接器模块组包括 10 个常用的连接器模块。连接器模块组各基本模块及其图标如图 213 所示。图 213连接器模块组2.2.6附加模块组附加模块组则包括了上述各模块组中各个附加子模块组。附加模块组各基本模块及其图标如图 214 所示。图 2 14附加模块组2 3

8、/er System 的模型窗口当按下“File”文件菜单中的“New”子菜单时，就弹出无标题名称的“untitled”新建模型窗口（图 215 所示）。231模型窗口的菜单和/er System 的模型窗口的主菜单有文件、编辑、查看、仿真、格式设定、工具与帮助七项菜单选项。1 File（文件）菜单 New(Ctrl+N）：创建新的模型或模块库。 Open(Ctrl+O)：打开模型。 Close(Ctrl+W)：关闭模型。Save(Ctrl +S)：保存当前的模型文件(路径、子目录、文件名都不变)Save as：将模型文件另外保存(改变路径、子目录、文件名)。Sourcontrol：源项控制。

9、Mproperties：模型属性。Preferen：仿真属性。Pr PrExit (Cai+P)：打印模型。setup：设置。(Ctrl+Q)：退出2Edit(编辑)菜单UndoAdd(Ctrl+Z)：撤销前次操作。 Cantredo(Ctrl+Y)：恢复前次操作。Ctrl + X)：剪切当前选定的内容，并放在剪贴板上。Copy(Ctrl +C)：将当前选定的内容到剪贴扳。Paste(Ctrl +V)：将剪贴扳上的内容粘贴到当前光标所在位置。 Clear(Delete)：清除选定内容。Select all(Ctrl +A)：选择整个窗口。 3View (查看)菜单Sus bar：，显示或隐藏状

10、态栏。Mbrowseroptions：模型浏览器。Block data options：当鼠标位于模块上方时显示模块 Zoom in：放大模型显示比例。Zoom out：缩小模型显示比例.Fit system view：自动选择最合适的显示比例。 Normal(100)：以正常工作比倒(100)显示模型 4Simulation(仿真)菜单start (Ctrl +T)：启动或暂停仿真。 stop：停止仿真。Simulation parameters (Ctrl +E)：设置仿真参数 Normal：常规标准仿真。Accelerator：加速仿真。 5Format(格式设定)菜单 Font：字体选

11、择。Text alignment ：文字对齐方式。 Flip name：模块标题名称上下换位。 Hide name：显示隐藏模块名。Flip block(Ctrl+1)：将功能模块图旋转 180。数据.Ro e block(Ctrl +R)：将功能模块图顺时针旋转 90*。 Show drop Shadow：显示或隐藏模块的阴影。Show port labels：显示或隐藏子系统输入输出字符与空框或有示意图框Foreground color：设置前景颜色。 Background color：设置背景颜色。 Screen color：设置屏幕颜色。Library link display：库的联

12、接显示。Sle time colors：给不同采样时间序列填加颜色Wide nonscalarlines：用宽信号线表示向量信号。Signal dimens：设置向量信号的宽度。Port daypes：标明端口数据的类型。6Tools(工具)菜单和 Help(帮助)菜单由于“工具”菜单应用较少，“帮助”菜单容易看懂，故此处不作具体介绍。232模型窗口模型窗口中主菜单下面是(见图 215)，有 15 个按钮，用来执行最常用的15 个功能，归纳起来可分为 5 类。图 215 所示的1文件管理类文件管理类包括 4 个按钮：自左到右有 15 个按钮，其功能分述如下。模型窗口第 1 个按钮：单击该按钮将

13、创建一个新模型文件，相当于在主菜单“File中执行“New命令。第 2 个按钮：单击该按钮将打开一个已存在的模型文件，相当于在主菜单“File中执行“Open命令。第 3 个按钮：单击该按钮将保存模型文件，相当于在主菜单“File中执行“Save”命令。第 4 个按钮：单击该按钮将打印模型文件，相当于在主菜单“File中执行“Pr”命令。2对象管理类对象管理类包括以下 3 个按钮：第 5 个按钮：单击该按钮，将选中的模型文件剪切到剪贴板上，相当于在主菜单“Edit”中执行“Cut”命令。第 6 个按钮：单击该按钮，将选中的模型文件中执行“Copy”命令。到剪贴板上，相当于在主菜单“Edit”第

14、 7 个按钮：单击该按钮，将剪贴板上的内容粘贴到模型窗口的指定位置，相当于在主菜单“Edit中执行“Paste命令。3命令管理类命令管理类包括以下两个按钮：第 8 个按钮：单击该按钮将撤销前次操作，相当于在主菜单“Edit中执行“Und命令。ete”第 9 个按钮：单击该按钮将重复前次操作，相当于在主菜单“Edit中执行“Red命令。ete”4窗口切换类窗口切换类包括以下 4 个按钮：第 10 个按钮：单击该按钮将打开行“Show Library Browser”命令。库浏览器，相当于在主菜单项“View”中执第 11-13 个按钮：此 3 个按钮用来切换到触发模型浏览器。5仿真控制类仿真控制

15、类包括以下两个按钮：第 14 个按钮：单击该按钮将启动或暂停仿“Star/Pause”命令；当于在主菜单项“Simulation”中执行第 15 个按钮：单击该按钮将停止仿命令。当于在主菜单项“Simulation”中执行“Stop”24/er System 模块的基本操作和er System 模块的基本操作是相同的。下面的操作方法对和ower System 模块的操作均适用。241 模块的选定、1模块的选定模块选定(即选中)是许多其他操作如删除、剪切、方法有以下两种：、移动与删除等的“前导性”操作。选中模块的（1)用鼠标左键单击待选模块，当模块的四个角处出现块时，表示模块被选中。（2)如果要

16、选择一组模块，可以按住鼠标左键拉出一个矩形虚线框，将所有要选的模块框在其中，然后松开鼠标左键，当矩形里所有模块的四个角处都出现块时，表示所有模块被同时选中。关于模块的选取还有以下两点需说明：如果在被选中模块的图标上再次单击左键，取消了对该模块的选取。如果想选取不连续的多个模块，但是用拖曳方框的方式又会选取到不想要的模块此时可以按住Shift，键，再按住鼠标左键来拖动一个矩形虚线框，这样一个一个地选取。2模块的从模块组中模块的操作方法是：在模块组中将鼠标箭头指向待选模块，用鼠标左键单击它，当待选模块四个角处出现块时，表示已经被选中，校住鼠标左键不放，将所选模块拖动到“untitled”模型窗门里

17、的目标位置，松开鼠标左键，则在“untitled，模型窗口里的某个位置上就有一个与待选模块完全相向的模块图标，这样就完成了从模块组中模块的操作。在“untitled模型窗口里模块的方法有以下两种：（1)首先选中待模块，运行“Edit”菜单中的“Copy命令；然后将光标移到要粘贴的地方，控下鼠标左键；看到选定的模块恢复原状，在选定的位督上再运行“Edit菜单中的“Paste命令即可：新的模块和原装模块的名称会自动，以示区别。（2)另一种简单的操作是先按下键不放，然后将鼠标移到需的模块上，注意鼠标指针的变化，如果多厂一个小小的”加号”，就表示可以了。把鼠标光标拖动到目的位置后，松开鼠标左键，这样就

18、完成了工作。3模块的移动模块移动操作非常简单：将光标置于待移动模块的图标上，然后按住鼠标左键不放，将模块图标拖动到目的地放开鼠标左键，模块的移动即可完成，、注意：模块移动时，它与其他模块的连线也随之移动，4模块的删除和粘贴对选中模块的删除和粘贴可以按如下方法操作：按“Delete”键，把选定模块删除。选择“Edit”菜单中的“Cut”命令将选定的模块移到剪贴板后，重新粘贴。5改变模块对象的大小用鼠标选样对象模块图标，再将鼠标移到模块对象四周的控制小块处，鼠标指针将会变成双箭头的“”，“”、“或“”形状，此时按住鼠标左键不放，拖曳鼠标，待对象图标大小符合要求时放开鼠标左键，这样就可改变模块对象田

19、标的大小。6改变模块对象的方向一个标准功能模块就是一个控制环节。在绘制控制系统模迎方框图即连接模块时，别注意模块的输入、输出口模块间的信号流向。在 Siamlinker System 中，总是由模块的输入端口接受信号，其端口位于模块左侧；输出端口发送(出)信号，其端口位于模块右侧。但是在绘制反馈通道时则会有相反的要求，即输入端口在模块右侧，输出端口在模块左侧。这时可按以下操作步骤来实现：用鼠标选中模块对象，利用“untitled”的主菜单项”Format”下拉菜中的“Flip Block”或者“Roe Block”命令，如果选择“Flip Block”或者直接按键，即可将功能模块旋转 180

20、度；如果选择“Roe Block或者直接按健，即可将功能模块顺时针旋转 90 度。242模块的连接当把组成一个控制系统所需的环节模块都到“untitled模型窗口后，如果不用信号线将这些模块图标连接起来，则它并不描述一个控制系统。当用信号线将各个模块图标连接成一个控制系统后，即得到所谓的系统模型。明模块的连接首先需要介绍信号线的使用。1信号线的使用信号线的作用是连接功能模块。在模型窗口里，拖动鼠标箭头可以在模块的输入与输出之间连接信号线。为了连接两个模块的端口，可撞住鼠标的，单击输入或输出端口，看到光标变为“+”字形以后拖曳“+“字图形符号到另外一个端口，鼠标指针将变成双“+”字形状然后放开鼠

21、标号的流向。则一根最简单的信号线就连成了，带连线的箭头表示信对信号线的操作和对模块操作一样，也需先选中信号线(鼠标单击该线)，被选中的信号线的两端出现两个块，这样就可以对读信号线进行其他操作了，如改变其粗细、对其设置，也可以把信号线折弯、分支，甚至删除。2向量信号线与线型设定对于向量信号线在“untitled“模型窗口里，可选中主菜单” Format”下的“signaldimens”命令，对模型执行完“Simulation”下的“Start命令后，传输向量的信号线就会变粗。变粗了的线段表示诙连接线上的信号为向量形式。3信号线的设置在信号线上双击鼠标左键，即可在信号线的下部拉出一个矩形框，在矩形

22、框内的光标处可输入该信号线的说明，既可输入西文字符，也可辖入汉字字符。的信息内容如果很多，还可以用键换行输人。如果辑修改。信息有错或者不妥，可以重新选中再进行编4信号线折弯选中信号线，按住键，再用鼠标 示折点，利用折点就可以改变信号线的形状。在要折弯的地方单击一下现一个小圆圈，表选中信号线将鼠标指到线段端头的块上，直到箭头指针变为“O“形，按住鼠标左键。拖曳线段，即可将线段以直角的方式折弯。如果不想以直角的方式折弯，也可以段的任一位置将线段以任意角度折弯。5信号线分支选中信号线，按住健，在要建立分支的地方按住鼠标左键并拉出即可。另外一种方法是：将鼠标指到要引出分支的信号线段上，按住鼠标拖曳鼠标

23、，即可拉出分支线。6信号线的平行移动将鼠标指到要平行移动的信号线段上，按住鼠标不放鼠标指针变为箭头形水平成垂直方向拖曳鼠标移到目的位置，松开鼠标，信号线的平行移动即完成。信号线与模块分离将鼠标指针放在想要分离的模块上，按住(Shift)健不放，再用鼠标把模块拖曳到别处，即可把模块与连接线分离。信号线的删除选定要删除的信号线，按(delete)键，即可把选中的信号线删除。243模块标题名称、参数的修改在实际工程中，那些被的标准模块的标题名称和参数常常需作一定的修改。1标题名称的修改模块标题名称是指标识模块图标的字符串，通常模块标题名称设置在模块图标的下方，也可以将模块标题名称设置在模块图标的上方

24、。对用户所建模型窗口中模块标题名称进行修改的方法如下：（1)用鼠标左键单击功能模块的标题，在原模块标题外拉出一矩形框，按住鼠标左键，选取要修改的标题字符部分，使之增亮呈反相显示。（2)按(Enter)键，反相显示的、要修改的部分字符立即被删除，重新输入新的标题信息(中西文字符均可)。(3)用鼠标左键单击窗口中的任一地方，修改工作结束。如果重新输入新的标题信息内容很多，可以按Enter)键换行输入。2模块参数设置在模型窗口中，双击待修改参数的模块图标，打开功能模块参数设置框，然后通过改变框相关栏目中的数据便可。第三章电力电子电路仿真实训实训一 单相半波可控整流电路仿真实训一、电路原理图单相半波可

25、控整流电路如图 3-1 所示。电路由交流电源、晶闸管、负载以及触发电路组成。改变晶闸管的控制角可以调节输出直流电压和电流的大小。该电路的仿真过程可以分为建立仿真模型、设置模型参数 和观察仿真结果。图 3-1单相半波可控整流电路原理图立仿真模型3将电路元器件模块按单相整流的原理图连接起来组成仿真电路。如图 33 所示。图 33 单相半波整流电路电阻负载模型三、设置模型参数设置模型参数时保证仿真准确和顺利的重要一步。有些参数由仿真任务决定，如电压、电流等，有些参数是需要通过通过仿真来确定的。设置模型参数可以 双击模块图标弹出参框，然后按框中提示输入，若有不清楚的地方可以借助 help 帮助。在本例

26、中，数设置参数设置如下：1交流电源。电压为 220V，频率 为 50Hz，初始相位为 0，如图 34 所示。图 34电源电压参数设置框2晶闸管。晶闸管直接使用了模型的默认参数，也可以另外设置，如图 35 所示。图 35晶闸管参数设置3负载 RLC。根据负载要求设置。如图 36 所示。框图 36负载 RLC 参数设置框4晶闸管的触发电路。本实训晶闸管的触发采用简单的脉冲发生器来产生。控制角以脉冲的延迟时间来表示，如图 37 所示。图 37脉冲发生器参数设置框四、模型仿真在模型开始仿真前还必须首先设置仿真参数。在菜单中选择Simulation，在下拉菜单中选择 Simulation paramet

27、ers，在弹出的框中设置的项目很多。主要有开始时间、终止时间、仿真类型等。本实训的仿真参数设置如图示。图 38仿真参数设置框在参数设置完毕后即可以开始仿真。在菜单 Simulation 下选择Start，立即开始仿真，若要中途停止仿真可以选择Stop。在仿真计算完成后即可以通过示波器来观察仿真的结果。在需要观察的点上放置示波器，双击示波器图标，即弹出示波器窗口显示输出波形。1 电阻性负载时的仿真波形。图 39、图 310、图 311、图 312 分别是0、30、90、150时仿真波形。图 390时电源电压、触发脉冲、负载两端电压和电流波形图 31030时电源电压、触发脉冲、负载两端电压和电流波

28、形图 31190时电源电压、触发脉冲、负载两端电压和电流波形图 312150时电源电压、触发脉冲、负载两端电压和电流波形2电阻电感负载接续流二极管时的仿真。如果要研究电感性负载时电路工作情况，只需重新设置负载参数。设 R 的值为 2，L的值为 0.01H，在负载并接二极管，仿真模型如图 313 所示。再次启动仿真得到图 314、图 315 和图 316 所示波形。如图所建，电感中电流在启动时，有一上升过程，一个周期后进入稳态，电流是连续的。图 313单相半波整流电路电阻电感负载接续流二极管模型图 3140时电源电压、触发脉冲、负载两端电压和电流波形图 31590时电源电压、触发脉冲、负载两端电

29、压和电流波形图 31690时晶闸管、二极管两端电压及流过晶闸管、二极管电流波形实训三 单相桥式全控整流电路仿真实训一、电路原理图单相桥式全控整流电路如图 3-27 所示。电路由交流电源、晶闸管、负载以及触发电路组成。改变晶闸管的控制角可以调节输出直流电压和电流的大小。该电路的仿真过程可以分为建立仿真模型、设置模型参数 和观察仿真结果。图 3-27单相桥式全控整流电路原理图立仿真模型3将电路元器件模块按单相桥式全控整流的原理图连接起来组成仿真电路。如图28 所示。3图 328 单相桥式全控整流电路电阻负载模型三、设置模型参数方法与实训一相同。四、模型仿真在参数设置完毕后即可以开始仿真。在菜单 S

30、imulation 下选择Start，立即开始仿真，若要中途停止仿真可以选择Stop。在仿真计算完成后即可以通过示波器来观察仿真的结果。在需要观察的点上放置示波器，双击示波器图标，即弹出示波器窗口显示输出波形。1 电阻性负载时的仿真波形。图 329、图 330、图 331、图 332 分别是0、30、90、150时仿真波形。图 3290时输出电压和电流波形图 33030时输出电压和电流波形图 33190时 VT1 两端电压、流过VT1、VT2 及电源电流波形图 332150时输出电压和电流波形2电阻电感负载时的仿真。如果要研究电感性负载时电路工作情况，只需重新设置负载参数。再次启动仿真，得到如

31、图 333、图 334 和图 335 所示波形。图 33330时输出电压和电流波形图 33490时输出电压和电流波形图 33560时 VT1 两端电压、流过VT1、VT2 及电源电流波形3电阻电感负载接续流二极管在负载并接二极管，仿真模型如图 336 所示。再次启动仿真得到图 337、图 338和图 339 所示波形。图 336单相桥式全控整流电路电阻电感负载接续流二极管仿真模型图 33730时输出电压和电流波形图 33890时输出电压和电流波形图 33960时 VT1 两端电压、流过VT1、VT2、VD 及电源电流波形实训五单相交流调压电路仿真实训一、单相交流调压电路原理图单相交流调压电路如

32、图 344 所示。图 344单相交流调压电路原理图立仿真模型1建立一个仿真模型的新文件。在的菜单栏上点击 File，选择 New，再在弹出菜单中选择 M模型。，这时出现一个空白的仿真，在这个上可以绘制电路的仿真2提取电路元器件模块。在仿真模型窗口的菜单上点击 图标调出模型库浏览器，在模型库中提取所需的模块放到仿真窗口。3将电路元器件模块按单相交流调压电路原理图连接起来组成仿真电路。如图 345所示。图 345单相交流调压电路仿真模型三、设置模型参数仿真参数的设置与前相同。四、模型仿真在参数设置完毕后即可以开始仿真。在菜单 Simulation 下选择Start，立即开始仿真，若要中途停止仿真可以选择Stop。在仿真计算完成后即可以通过示波器来观察仿真的结果。在需要观察的点上放置示波器，双击示波器图标，即弹出示波器窗口显示输