电气系统的计算机辅助设计

电气系统计算机辅助

分析与仿真轮机工程学院2011.12朱景伟徐维克本课程设计的主要目的掌握Matlab/Simulink电气仿真的基本步骤利用Matlab/Simulink完成基本电路与磁路、电力电子技术、电气传动等方面的仿真设计日程安排：共1周，其中上机3天，写报告2天。考核方式：优、良、中、及格、不及格。其中上机60%，报告40%。本课程设计的内容与基本要求听课:

掌握Matlab/Simulink中SimPowerSystems

工具箱的基本建模方法独立完成：基本电路与磁路的仿真设计独立完成：几种典型的变流电路的仿真设计独立完成：交、直流调速系统的仿真设计总结上述设计内容，完成设计报告第一章Matlab/Simulink中SimPowerSystems工具箱简介第一节基本操作一、进入Matlab及Simulink

两种方法：1、双击桌面上的快捷图标

一、进入Matlab及Simulink2、从“开始”“程序”菜单中进入SimulinkSimulink中已经安装的各种工具箱电力系统各种工具箱基本Simulink模块本次课程设计主要涉及的两个部分Simulink中包括的模块电力系统各种工具箱中所包含的各种模块二、根据所设计的电路搭建模型建模的基本步骤：1、建立一个新的空白的Simulink文件（.mdl）2、从相应的元件库中选元件3、联线4、设置参数5、运行模型下面以一个单相半波整流电路为例进行建模与仿真研究（1）建立一个新的空白的Simulink文件（.mdl）1234默认的保存路径保存的文件名当前路径当前路径的文件设置当前路径建立一个新的空白的Simulink文件（Example1.mdl）（2）从“ElectricalSourcs（电源）”库中选电源所有电源模块对所选模块的解释选中次所需踪蝶电源龙，添午加到藏新的Ex糊am烦pl密e1肝.m络dl模型妥中：钞方法1：直挂接拖抹曳。方法2：右恳键单律击（3）从运“Po诉we篮r挣El配ec侦tr续on替ic泼s（电悦力电征子器拜件）瞒”库单中选绝各种竟电力败开关良等器狂件二极如管IG尤BTMO攻SF凑ET双击选择（4）从产“El友em承en涌ts（元米件）贸”库签中选葛各种烤元器沈件RL吵C并联缝支路RL童C并联壮负载RL惨C串联牲支路RL笔C串联世负载断路委器右键（5）为笨了观顽测电球压和黎电流王波形嗽，需径要选绘择电读压电桌流测袍量模在块电流码测量他模块电压眉测量摩模块输出仗：二芦极管号的电衰压和驶电流（6）、吼在Si皱mu牧li峰nk库中海选择Sc边op蛇e（示启波器捡）来心观测仪电压超和电芹流波编形。示波爪器模卡块若想胶在通淹过一央个示姓波器竟观测日多路布信号权的波中形，储比如族说4路信宽号，甚可以贯如下利设置旬：信号樱的数驰目数据帽大小拾的限通制不想畅限制李，去分掉复嚼选框（7）从钻“El撞em稀en滤ts（元天件）练”库猛中选驶“酷地”“地”信号防分解寻模块（8）测骡量信沾号的茂分离筒：该介模块事在Si刮mu艰li欧nk库中驾的“Co脖mm屡on祝ly刮U条se臂d扔Bl短oc却ks俗”中有时能候会贯将几滤个波露形放乓在一味起以猾进行戒对比宜，会筛需要氧“信陪号合惠成模涝块”（9）连因线以粒完成在模型左键淹拖曳些右键究拖曳（10）各依元件历的参太数设膝置：扑单击叮该元牙件打播开元惩件属默性对籍话框叠进行竟参数件设置各。电压骡源参赵数设榆置对样话框电压洁源电锻压幅覆值(最大仿值)电压两源电至压初泡始相踪蝶位电压冷源电计压频石率二极浊管参梨数设舞置对赌话框可以搅暂时肆先取抄默认毕值用来垂测量炮二极惹管的汪电压薄和电示流(观察输一下采去掉犬“∨”后喂模块雁的变车化)RL支路脾参数秩设置颠对话融框设置R值设置L值（11）仿床真运洋行参害数设捉置单击仿真椅开始李时间仿真巧结束也时间其他消的暂氧时取效默认涂的参俩数（12）运牧行仿丝式真模肾型单击蠢该“附运行猾按钮山”双击险该模期块，余观察柱结果（13）观脱察运塘行结娱果（a）阻拣性负末载情屋况下显示宵的曲乖线不锈合适疲时，腐单击职此按澡钮(b方)感性铸负载勉情况属下感性侍负载阻性饲负载单击恨该模毕块默勇认的剪名字迎然后漆输入脆自己扁取的传名字一些斧提醒专：1、每瞎个模驴块的翼名字狡可根争据需付要进袋行修忧改双击直连线进，然毁后输或入名样字一些强提醒导：2、连重线的窝名字罩的标粪记连线乔的标厚注反娘映到杂示波循器曲诉线的皆标注一些除提醒品：3、示喝波器屑曲线祝的标怜注如果盒示波亡器曲落线中扫没有萝标注勾，点枪此图哗标，惑然后办按“Ap隆pl鸽y”键一些膀提醒竟：4、可萄以通超过帮裹助文坡件了滴解模补块的桨使用疗方法a.右键湾单击贫该模蛾块b.单击he卖lpc.于是大可以完得到愧该模梨块的栽内容脾介绍永，如梢下图患所示d.在该症帮助割文件双的最青后，却会有裁该模右型的亮例子棚模型驶，可宿以通丝式过打桂开该无模型播进一笨步了烘解该夹模块挠的使牛用方夺法单击奖此处罩即可滩打开鸭相应美的例健子模催型示波竹器一些迷提醒胖：5、测圈量电默压(流)必须鹿经由切电压(流)测量挪模块廉进入瘦示波亡器Sc厘op线e。电流密测量泊模块电压巷测量承模块设计济任务1：单这相桥筝式整扎流加LC滤波场电路畏，电持源为22业0V屠,5洒0H乱z,整流州电路巴输入太为24偷V，负夫载为10Ω阻性玩负载缸，滤瓦波电尘感L=宽10耽0m牵H，滤闻波电误容C=感20闯0u系F。所用开线性设变压诸器的恰参数尖（仅俱作参凶考）埋，可诱以自究行调层整注意森此选惰项设计踏任务2：基未本电条路与厌磁路怖的仿采真设阴计：电路币部分一阶词直流僻激励RC充、在放电挡电路览的研畜究(学号恒尾数何为单臂数)一阶坚直流鸡激励RL充、兼放电栽电路青的研妥究(学号嘱尾数争为双虎数)二阶RL蓬C直流鼓激励络下动松态响残应的关研究衬：a.欠阻丹尼情挎况,深R小（学号顽尾数石为单爽数）b.过阻懒尼情狂况（学号哪尾数牧为双颗数）二阶RL斗C交流外激励道下动键态响砖应的理研究蜻（全体详学生）设计病要求制：1、自滴行设围计电连路、赔设计雾电路套参数2、自随行选其择所刑需显炼示的春曲线建、结个果3、根老据结琴果写推出分忧析结县果与垂结论二阶RL筐C直流支激励作下动耐态响祥应的在研究位于Po诉we皱r政El娃ec惕tr细on醉ic唤s位于El司em苦en胁ts位于Me鹊as苍ur四em暖en哭ts二阶RL梅C直流葛激励警下动穗态响危应的锤研究位于Me暮as龙ur斜em交en帝ts设计坏任务2：基态本电牧路与糠磁路秀的仿锐真设疮计：磁许路部晕分变压段器（推无饱刚和，沉采用女线性零变压偏器模也型）崭的稳视态分乒析设计棋要求酒：变压臂器（形无饱签和，炊采用子线性葱变压掩器模踪蝶型）婚的稳蜜态分宅析：一台10箩kV既A，60今Hz，38争0V膊/2丸20柏V单相状变压些器，洗原、坦副边甩的漏吉阻抗厨分别图为：Zp=0巡寿.1窑4+守j0吩.2难2Ω,Zs撇=0吸.0榴35虹+j鸣0.何05滑5Ω,励磁甘阻抗Zm=3昨0+华j3劳10Ω，负久载阻捡抗ZL=4君+j薄5Ω。要求:利用Si身mu河li屠nk建立楼仿真抓模型闯，计趁算在睁高压祥侧施慎加额任定电橡压时猎，(a偿)分别被计算谱原、牢副边爪的电事流的工有效督值。(b张)副边蚁的负鞠载上怪电压攀的有雅效值几点嚷说明斥：设计称任务2：基泼本电思路与稠磁路仗的仿编真设瓦计：磁胸路部涌分1、Si尊mu从li晓nk线性压变压俭器模谨型中揪的电哪阻和奴电感选的参捏数是标幺叮值（puva鸟lu礼es）。标幺树值实际痛值(任意确单位)基值(与实足际值闹同单艰位)Th想e鸽co梯nc朝ep赤t刃ofpe胃r-脊un禽it聚s横ys列te扮mOrSi进ng肚le嘉-p栗ha咽se株s肉ys红te弹mRa笑te收d松po套we垂r额定颜功率(a屿pp厨ar司en贱t吸po煤we议r)Th稀e浪va埋lu佣es有o采fVba医sean匙dIba锻sech驾an热ge傍a妇t被a惊t猴ra客ns详fo猛rm捧er根a框cc莫or田di咳ng览t阅o忠it故s江tu六rn冰s交ra荷ti丙o.变压资器两俱侧的致电压怖（流稠）基仆值不床同（启由于引变比慕）。2、线贪性变铜压器在等效费电路源中，映励磁膜支路国内戏中文蓬版采厨用的惩串联颈式（本蜓设计偿中给狠出的辜就是顶），符国外牵英文怪版采鼓用的济是并诉联式淋，因裙此需尸要进铜行转御换：夕即根禽据给飞出的Rm和Xm的值荷，求四出相鸭应的RC和XM（及LM）的沿值，跃然后浩根据盾上述肾公式泛计算疤出相闷应的电标幺追值。英文碎版中为常采绘用的盼等效歇电路国内婚教材充常采象用的窄等效捐电路励磁螺电阻(反映次铁耗)铁耗哗电阻磁化灾电抗励磁吊电抗(反映树磁化币过程)3、有封效值爹的测只量方钞法：田根据歼电流(压)测量泰模块驳得到拔的是吵电流(压)的瞬添时值似，将详其再桶通过升一个rm决s计算此模块马即可绩直接谨计算姜出有次效值(rm脖s值)。就是斜这个微模块4、前呜面是穴通过蜡示波户器Sc减op房诚e得到锅波形驰结果讯，数贵字的朴显示购要用庄数值查显示骆器Di记sp翁la删y模块诊。就是扁这个筒模块5、仿须真运的行参源数设霉定6、最事终结健果原边伪电流歉有效唇值副边琴电流盲有效注值负载藏电压氏有效坝值设计嘱任务3：几种望典型肾的变危流电争路的棉仿真抖设计1、整桑流电艰路2、逆蜻变电皂路3、bo捷os肯t升压经电路4、bu醒ck降压披电路设计感任务3：几种恨典型苍的变中流电脆路的犬仿真竞设计三相霸桥式义整流站电路稿（晶光闸管梅）分矛析设计帝要求长：已知幕：3个交畏流电阔源，U考=颗22微0山+照(学号%1尾0)蛛×2臭0V，50撇Hz。串金联负断载分唯别为谦：R迟=润1Ω，L=础1歪mH。要求:利用Si伪mu肺li设nk建立乖仿真雀模型员，观威察：(a随)各个迎晶闸给管的柜电压乎。(b征)负载撞上的栗电流终、电区压。模互型和奋曲线销要有乖标注伟。提示：(1破)Sy画nc途hr追on顽iz业ed草6倡-P扮ul界se额G厨en番er船at叨or位于Ex涉tr述a盟Li栽br虫ar暮y的Co羽nt河ro圾l拒Bl税oc虑ks。其Bl抗oc煮k端输甲入为0(选co备ns耻ta辉nt模块)，频岁率为50淡Hz。(2敢)整流县桥选Un堆iv纷er王sa扣l苍Br女id干ge，位师于po奴we陡r双el丈ec日tr秃on砌ic呆s模块依中。设计悟任务3：几种矛典型党的变鹿流电撕路的遍仿真期设计三（坛或单援）相PW佩M逆变饭电路窄分析杜（IG裹BT）设计征要求粒：已知昏：直流王电压晴源电少压U够=编10企0口+染(学号%1底0)代×2愿0V，输睬出频莲率50躬Hz。负耗载分悦别为监：ZL=狼2+籍j1Ω。要求:利用Si烫mu违li厚nk建立联仿真叶模型坊，观渡察：王负角载上饲的电昨流、捧电压。模窑型和飘曲线志要有牙标注篮。提示让：(1舞)两个时直流定电压境源串候联，海中间访接地浇。(2猫)整流炎桥的愈桥臂挨数选3，AB钳C为输辟出。(3参)扒PW幸M发生绍器位喷于Ex谁tr碧a相Li遇br案ar热y的Di崇sc郑re眠te批C梢on俗tr宣ol吩Bl测oc守ks，载联波频江率取生输出间频率替的20倍。设计熟任务3：几种脂典型预的变扑流电峡路的供仿真厌设计单相PW疏M逆变潮电路顿分析席（IG农BT）设计榴任务3：几种然典型庭的变继流电们路的炼仿真咳设计单相PW靠M逆变苍电路昏分析桶（IG点BT）设计沉任务3：几种让典型柱的变六流电途路的宴仿真司设计bu香ck降压意电路寻分析设计载要求闹：已知敲：直流还电压研源电塌压U垒=消10善0屑+瓜(学号%1睡0)酷×2繁0V。负划载为泡：RL=动50Ω，滤江波电零容C=傲0.迅3m鹊F。要求:利用Si积mu偶li六nk建立翼仿真迹模型秆，观院察：(a度)朴IG合BT的电归流、质电压典。(b极)负载腹上的怀电流牺、电要压。模谨型和络曲线钓要有畏标注鱼。提示贯：脉冲津发生绸器位毁于Si泻mu尸li衬nk的So醒ur塘ce冒s，周瞧期取0.省00孟01疾s，脉判冲宽弃度取60望%。设计秀任务3：几种鹿典型链的变婚流电赤路的械仿真董设计bo哗os啦t升压器电路德分析设计枕要求乳：已知饥：直流茅电压偿源电次压U洽=在10钉0秆+遗(学号%1昂0)礼×2沃0V。负苗载为熟：RL=范10际0Ω，滤泳波电渔容C=绍0.躲3m然F。要求:利用Si停mu喘li告nk建立宇仿真怀模型秘，观岔察：(a亩)凳IG柱BT的电齐流、稳电压具。(b敏)负载俗上的赤电流轿、电指压。模匪型和屿曲线萍要有仪标注模。提示切：脉冲杠发生清器位桂于Si衔mu度li纲nk的So牧ur畅ce结s，周箱期取0.宽00美01花s，脉忙冲宽抄度取60皆%。Bo嚼os携t剖co显nv涉er挥te体r色ci置rc尖ui年tvLVSiLRLCvvOiOBu会ck础c与on轮ve星rt盒er贱c给ir王cu杯it设计腰任务4：电机域拖动勇电路友的仿痛真设头计1、鼠隆笼型卸异步程电机这直接称起动判的研泊究2、绕弃线式咬异步狼电机李转子仁串电板阻起本动的透研究设计燃任务4：电机戚拖动冻电路客的仿些真设重计鼠笼插型异碌步电筒机直版接起躬动的绩研究设计蜻要求绝：已知搜：三相屋交流挎电压弯源(线电参压取指值：糖学号恰单号貌为22集0V，双叼号为38裳0V都)，频模率(单号成：60或Hz，双愈号为50毛Hz盛)。电咬动机顿机械著转矩T臭=监10瞧+胜(学号%1豪00驼)/流10答0N派m。要求:利用Si真mu稻li厨nk建立轨仿真熊模型返，观挎察：A相转质子电争流Ir泊a、A相定康子电闷流Is射a、转震数(r遇pm浪)、电地磁转喊矩。模型志和曲渠线要组有标描注。提示勇：(1忍)电机行要选择As妨yn估ch镜ro赠no劣usMa佩ch蛛in浇eSIUn粮it煌s。(2登)电源走和电隆机的父电压骂、频拖率需组要设冰置。Th怜re宏e-牺Ph喉as风e须V-房诚I拼Me怕as贺ur详em贝en省t位于蚂的Me芝as伐ur馋em衰en第tsCo邪ns际ta帮nt位于Si命mu困li黑nk的So菌ur映ce促sMa餐ch挎in绑es至M货ea固su样re葡me约ntDe溪mu恩x位于Ma恋ch孙in摩es参数鸽如何贤设置授？提示疮：注梦意观庄察输值出！Se接le府ct崖or位于Si自ml筋in拨kSi双gn惭al写R衔ou侧ti练ng设计什任务4：电机族拖动栽电路饼的仿古真设夕计绕线典式异耍步电幕机转厦子串圆电阻烂起动轻的研纠究设计楚要求总：已知基：三相精交流适电压盾源(线电周压取毕值：携学号垮单号黄为22违0V，双戴号为38畜0V晕)，频柄率(单号血：60造Hz，双状号为50首Hz跃)。电饱动机咬机械涝转矩T只=纠10泳+竿(学号%1稠00哨)/汽10斥0N荐m。串联如电阻R恨=特3Ω要求:利用Si自mu箱li赞nk建立润仿真嘴模型禽，对据比未串处联和串联升电阻起动盗效果上，观察忠：A相转轮子电蹦流Ir择a、A相定护子电俱流Is亡a、转售数(r哈pm泳)、电海磁转倡矩。模型销和曲戴线要恨有标溜注。此为丈子系允统，舌可以呢不采戏用子婆系统酿设计腥，而誓按此放接线悄，直甲接接唯电动蠢机上架。电机医转子倡串电凡阻接齐线的裁提示(修改下图逗的电乞动机类型)设计攀任务备归纳设计斑任务1：单炭相桥概式整格流加LC滤波幼电路棋，电奥源为22茫0V遮,5建0H冻z,整流蹈电路甜输入叮为24辣V，负殃载为10Ω阻性撑负载欲，滤朵波电丘感L=甚10宜0m划H，滤并波电萍容C=校20擦0u横F。设计遣任务2：基乏本电下路与馋磁路砍的仿牵真设梨计：电路积部分一阶朱直流遇激励RC充、屠放电章电路染的研交究(学号惊尾数隆为单夺数)一阶艳直流伙激励RL充、吧放电芬电路够的研趋究(学号羞尾数走为双联数)二阶RL湾C直流育激励鉴下动静态响泼应的编研究宾：a.欠阻匪尼情宁况（学号贿尾数肾为单融数）b.过阻用尼情问况（学号煎尾数手为双身数）二阶RL址C交流挖激励她下动奏态响贼应的勿研究杨（全体崇学生）设计疯要求绩：1、自遥行设居计电鸭路、棕设计掏电路幅参数2、自屑行选父择所稿需显愚示的静曲线熄、结哈果3、根翅据结仔果写举出分嫩析结贯果与填结论设计彻任务2：基来本电趴路与坟磁路监的仿矿真设即计：磁疫路部缺分变压联器（炕无饱冤和，奶采用万线性桌变压朝器模燥型）拢的稳蹦态分洋析设计注要求象：1、变朴压器及（无村饱和秒，采专用线认性变饶压器气模型碌）的列稳态创分析挖：一台10悬kV举A，60悟Hz，38晓0V甘/2指20垄V单相坏变压端器，阁原、包副边翠的漏样阻抗缸分别益为：Zp=0拘.1附4+阿j0秩.2扫2Ω,Zs狠=0您.0耻35秀+j租0.富05牢5Ω,励磁穗阻抗Zm=3爬0+拥j3哭10Ω，负馋载阻跳抗ZL=4臣+j跳5Ω。要求:利用Si依mu买li盆nk建立从仿真然模型董，计痒算在堆高压评侧施术加额狗定电史压时起，(a江)分别封计算昨原、捉副边蹈的电上流的优有效展值。(b川)副边樱的负修载上怕电压径的有轻效值设计套任务3：几种挑典型响的变食流电夫路的迷仿真剂设计1、整锤流电束路2、逆加变电振路3、bo伴os柄t升压粒电路4、bu承ck降压伤电路设计姨任务3：几种丑典型时的变再流电回路的秒仿真选设计三相色桥式遥整流盟电路贞（晶屠闸管窃）分迹析设计万要求绕：已知呆：3个交原流电禽源，U零=获22勒0思+夫(学号%1奇0)赴×2掘0V，50侧Hz。串伤联负笼载分据别为洲：R腹=缓1Ω，L=幼1例mH。要求:利用Si脚mu溜li梁nk建立趣仿真俗模型承，观史察：(a院)各个释晶闸傻管的必电压量。(b敞)负载萄上的回电流丧、电税压。模棋型和肝曲线巴要有饰标注颂。提示：(1鞠)Sy家nc逗hr跑on旁iz昆ed芬6刻-P斤ul虫se庄G拳en医er恭at唤or位于Ex泄tr刑a资Li堪br曾ar斤y的Co补nt催ro蔑l定Bl线oc翼ks。其Bl岂oc弓k端输嫂入为0秧(选co蛮ns摔ta赌nt模块)，频组率为50走Hz。(2席)整流净桥选Un探iv摘er垮sa举l算Br参id振ge设计渠任务3：几种符典型票的变恼流电翼路的例仿真绒设计三（穷单）洗相PW委M逆变厦电路亏分析乎（IG忆BT）设计准要求华：已知言：直流败电压王源电帐压U爱=输10鹅0倦+沈(学号%1仆0)昂×2胖0V，输孕出频萌率50零Hz。负冬载分疤别为懂：ZL=纤2+促j1Ω。要求:利用Si细mu帐li龄nk建立拳仿真节模型娘，观脱察：罩负按载上俱的电作流、狱电压。模犯型和度曲线舰要有却标注架。提示揭：(1浩)两个志直流未电压雪源串迅联，括中间告接地浇。(2蜘)整流饼桥的洋桥臂捏数选3，AB株C为输扣出。(3上)中PW则M发生批器位膊于Ex遭tr竭a猪Li铃br划ar笑y的Di房诚sc寇re啄te禾C妈on狱tr踏ol哥Bl围oc剃ks，载此波频虚率取尸输出玻频率夸的20倍。(4怕)需要Po站we巨rg医ui模块固。设计症任务3：几种撞典型倘的变董流电融路的骑仿真滑设计bu栋ck降压降电路多分析设计标要求颈：已知箩：直流愁电压稻源电翻压U亮=岩10障0稠+梅(学号%1快0)品×2淋0V。负均载为纪：RL=投50Ω，滤毕波电薪容C=仪0.姨3m返F。要求:利用Si要mu赏li帮nk建立献仿真滋模型田，观留察：(a脚)瞧IG套BT的电线流、肯电压邮。(b足)负载筒上的碌电流筐、电巩压。模满型和否曲线日要有红标注答。提示晋：脉冲捕发生划器位区于Si凳mu鹊li贷nk的So景ur韵ce类s，周尊期取0.肆00挠01疑s，脉谜冲宽峰度取60现%。设计逝任务3：几种台典型学的变猛流电稳路的切仿真蹲设计bo临os棕t升压企电路限分析设计酷要求录：已知颂：直流岛电压政源电零压U合=夜10博0碍+避(学号%1