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中包括的模块电力急系统宜各种恳工具件箱中保所包酬含的蓬各种丑模块二、趣根据道所设走计的典电路观搭建诸模型建模锤的基具本步睁骤：1、建超立一带个新庭的空社白的Si备mu击li蚂nk文件稍（.md渴l）2、从天相应炭的元铲件库里中选运元件3、联缺线4、设触置参飞数5、运恋行模箭型下面饮以一扮个单谈相半截波整锐流电火路为路例进齐行建京模与狐仿真挣研究（1）建代立一呈个新捆的空扁白的Si鲁mu治li回nk文件岭（.md竿l）1234默认障的保课存路太径保存湖的文详件名当前堂路径当前挽路径碑的文削件设置槐当前绍路径建立足一个申新的怒空白左的Si后mu美li城nk文件务（Ex筛am孟pl轻e1榨.m颤dl）（2）从寄“El屯ec纷tr点ic桶alSo枕ur忽cs（电更源）待”库标中选垒电源所有总电源馋模块对所裙选模禽块的筋解释选中里所需接电源亩，添灶加到戚新的Ex李am惨pl染e1骗.m泳dl模型糖中：遮方法1：直逗接拖绢曳。方法2：右忙键单安击（3）从叔“Po粘we仰r冈El侧ec踪蝶tr作on被ic抓s（电骨力电津子器荷件）吊”库遵中选削各种彩电力局开关煌等器斑件二极追管IG漏BTMO振SF念ET双击选择（4）从划“El躁em舅en茶ts（元郑件）扫”库崖中选呜各种奴元器扛件RL叙C并联役支路RL版C并联舞负载RL户C串联惊支路RL黎C串联扔负载断路级器右键（5）为爱了观持测电杀压和器电流跃波形唉，需逗要选乓择电颜压电斤流测艳量模缝块电流印测量驶模块电压邀测量可模块输出速：二羊极管察的电膀压和淹电流（6）、弊在Si绍mu赖li撕nk库中拍选择Sc让op垫e（示仙波器产）来非观测毯电压才和电顺流波能形。示波阻器模跌块若想扬在通拆过一炮个示释波器厘观测株多路饮信号拴的波维形，岂比如衰说4路信局号，切可以坑如下蓬设置疗：信号膊的数暖目数据堂大小砖的限摩制不想痛限制该，去扣掉复柏选框（7）从披“El膝em蓝en傲ts（元厅件）等”库轿中选窝“级地”“地”信号误分解技模块（8）测豪量信平号的滴分离所：该横模块刚在Si亏mu钟li陈nk库中绸的“Co怖mm袄on按ly秧U呜se队d路Bl笔oc孤ks展”中有时这候会价将几耀个波服形放励在一围起以访进行疾对比彩，会得需要写“信悔号合以成模薯块”（9）连仅线以询完成言模型左键察拖曳倡右键长拖曳（10）各层元件方的参年数设额置：教单击蜂该元神件打写开元霉件属务性对壶话框椒进行刚参数情设置绕。电压务源参妄数设痕置对抽话框电压鞭源电浴压幅霜值(最大莫值)电压当源电矩压初淡始相把位电压棕源电祸压频午率二极喂管参扯数设询置对辫话框可以雾暂时齿先取帖默认细值用来柔测量世二极藏管的闪电压内和电熊流(观察难一下逆去掉电“∨”后温模块沾的变解化)RL支路伟参数狱设置高对话支框设置R值设置L值（11）仿赚真运华行参正数设姿置单击仿真扮开始幅时间仿真雅结束券时间其他尤的暂状时取挂默认航的参死数（12）运偷行仿拉真模扰型单击锁该“些运行召按钮辞”双击山该模仰块，坏观察膏结果（13）观够察运居行结榜果（a）阻页性负踪蝶载情划况下显示破的曲疏线不掠合适柴时，政单击搜此按落钮(b兽)感性昆负载出情况纷下感性趴负载阻性妄负载单击烤该模渠块默柱认的览名字弱然后萌输入魂自己叶取的慕名字一些巧提醒逢：1、每视个模禽块的步名字侄可根繁据需孝要进寻行修贡改双击番连线聚，然口后输尽入名保字一些揉提醒走：2、连地线的行名字阿的标兴记连线精的标擦注反粱映到矛示波见器曲信线的俊标注一些丘提醒卧：3、示极波器付曲线扇的标遗注如果邻示波议器曲孙线中答没有欺标注颗，点除此图拍标，表然后独按“Ap穷pl嫌y”键一些掩提醒恰：4、可弹以通东过帮罚助文弓件了企解模察块的铸使用塘方法a.右键包单击驼该模抓块b.单击he蒜lpc.于是描可以熟得到捕该模放块的有内容吵介绍币，如伏下图鼻所示d.在该鸭帮助半文件石的最亦后，姑会有唐该模采型的乘例子嗽模型榜，可倘以通汗过打唐开该飘模型泳进一题步了胜解该绩模块胖的使温用方垮法单击灾此处欧即可恋打开被相应丈的例状子模蹲型示波倡器一些程提醒猫：5、测挡量电颗压(流)必须这经由返电压(流)测量狸模块占进入在示波谣器Sc怎op述e。电流蛇测量婶模块电压种测量租模块设计惭任务1：单扶相桥庭式整奇流加LC滤波顺电路少，电寸源为22絮0V牛,5误0H猎z,整流此电路抹输入广为24猪V，负六载为10Ω阻性象负载尤，滤惧波电夹感L=毛10娇0m六H，滤培波电锯容C=雅20竖0u尘F。所用仙线性区变压彻器的祝参数氏（仅茧作参足考）嗽，可腿以自钢行调赛整注意劣此选砖项设计君任务2：基蹦本电长路与摘磁路待的仿胞真设旋计：电路深部分一阶鲜直流场激励RC充、撞放电保电路革的研吹究(学号乞尾数遮为单蜻数)一阶钱直流辈激励RL充、疑放电秋电路夫的研椒究(学号竭尾数歼为双女数)二阶RL密C直流材激励的下动从态响候应的图研究笼：a.欠阻灵尼情扣况,替R小（学号洒尾数辱为单盾数）b.过阻屈尼情乖况（学号搭尾数剃为双判数）二阶RL麻C交流巡寿激励泥下动涝态响潮应的展研究言（全体扶学生）设计础要求集：1、自肌行设押计电复路、水设计票电路港参数2、自饼行选棚择所构需显秩示的短曲线寄、结吊果3、根刚据结施果写程出分处析结钥果与因结论二阶RL摩C直流排激励序下动遮态响塞应的支研究位于Po杀we具r貌El决ec唇tr胆on肥ic窜s位于El昨em胆en阿ts位于Me挠as戒ur剧em泪en殃ts二阶RL昌C直流笛激励季下动堵态响早应的含研究位于Me记as疾ur挤em勾en筋ts设计勿任务2：基逗本电顽路与递磁路内的仿胸真设兔计：磁皮路部瘦分变压场器（娃无饱傅和，乔采用膜线性类变压逝器模碎型）棒的稳损态分笔析设计剂要求袍：变压姥器（汽无饱伪和，爱采用呼线性鸽变压给器模恩型）胞的稳怎态分般析：一台10殊kV汗A，60隶Hz，38恨0V辅/2己20叮V单相酷变压苗器，吧原、宵副边尼的漏刺阻抗申分别恐为：Zp=0纲.1飞4+瓣j0富.2腾2Ω,Zs剖=0韵.0捧35闯+j膏0.吐05代5Ω,励磁谈阻抗Zm=3饥0+精j3趴10Ω，负扇载阻论抗ZL=4绩+j腾5Ω。要求:利用Si肆mu把li屑nk建立厅仿真谁模型战，计异算在贫高压剑侧施河加额乱定电其压时早，(a饮)分别阅计算奋原、胃副边勾的电技流的云有效欢值。(b顶)副边阔的负尼载上底电压朗的有舰效值几点鼓说明袖：设计意任务2：基汁本电会路与蔽磁路乏的仿践真设贱计：磁予路部惰分1、Si知mu挠li赔nk线性浸变压壮器模漏型中袍的电妻阻和楼电感央的参边数是标幺衡值（puva解lu哈es）。标幺票值实际倍值(任意轧单位)基值(与实找际值炎同单元位)Th舍e铸co拴nc室ep使t预ofpe衰r-估un昏it喜s晃ys蚊te位mOrSi钥ng祸le敬-p约ha妄se坚s关ys倦te吓mRa麦te者d巾po档we晃r额定规功率(a他pp度ar慈en贫t嫂po名we垒r)Th何e碧va充lu踢es秘o醉fVba腐sean对dIba辨sech李an填ge冻a怪t婶a疫t幅ra夹ns默fo夫rm榨er毒a介cc两or格di笨ng笼t惑o纸it巴s从tu剪rn轻s叼ra躲ti惕o.变压设器两美侧的勺电压鸡（流泉）基谣值不回同（籍由于横变比群）。2、线机性变悟压器非等效递电路顷中，晕励磁伞支路国内弓中文张版采殊用的袖串联梨式（本际设计键中给新出的兆就是城），辜国外鲁英文亚版采顿用的察是并基联式集，因明此需敬要进充行转危换：扁即根吴据给沫出的Rm和Xm的值需，求收出相街应的RC和XM（及LM）的聚值，瓜然后牵根据抵上述粪公式它计算猪出相框应的屿标幺童值。英文侵版中哀常采世用的甩等效宜电路国内扎教材浑常采虹用的奖等效傅电路励磁版电阻(反映惹铁耗)铁耗塑电阻磁化塔电抗励磁仍电抗(反映苍磁化灶过程)3、有词效值奸的测燃量方宋法：弦根据坛电流(压)测量纤模块谈得到总的是塔电流(压)的瞬况时值逼，将缠其再松通过丘一个rm贯s计算驼模块迈即可维直接笼计算潮出有蜘效值(rm料s值)。就是堡这个封模块4、前倾面是恶通过卧示波谦器Sc豆op腿e得到瞧波形绿结果应，数北字的云显示财要用报数值穗显示箭器Di计sp脆la孕y模块较。就是询这个偶模块5、仿吉真运侄行参劈燕数设搬定6、最膏终结新果原边挥电流先有效统值副边否电流将有效月值负载各电压妈有效抱值设计块任务3：几种末典型摩的变之流电坦路的蚀仿真芦设计1、整箩流电泽路2、逆练变电弄路3、bo辆os富t升压亩电路4、bu计ck降压升电路设计钱任务3：几种刃典型尿的变鸡流电判路的陆仿真跃设计三相谦桥式乒整流决电路皮（晶手闸管挺）分舅析设计护要求赌：已知搂：3个交伸流电乏源，U蝴=纳22券0虏+樱(学号%1碧0)厚×2莲0V，50繁Hz。串喂联负而载分疫别为旋：R够=系1Ω，L=海1口mH。要求:利用Si闲mu隶li杰nk建立暴仿真伍模型撤，观绳察：(a岂)各个握晶闸就管的安电压织。(b桌)负载功上的穴电流太、电刷压。模挺型和激曲线机要有毅标注度。提示：(1番)Sy党nc蚁hr晃on剖iz寒ed泪6践-P剂ul芳se侦G爸en个er绿at眯or位于Ex逝tr享a誓Li心br倍ar患y的Co亭nt蚁ro初l狗Bl嗓oc怒ks。其Bl正oc叹k端输炕入为0(选co术ns辟ta慎nt模块)，频鄙率为50删Hz。(2叨)整流阵桥选Un趁iv识er舰sa亭l诊Br踪蝶id谣ge，位请于po艺we书r嫩el菜ec或tr惜on冷ic强s模块挥中。设计嗽任务3：几种穗典型么的变谜流电壳路的宁仿真岩设计三（凶或单纵）相PW向M逆变去电路名分析独（IG茄BT）设计洪要求腥：已知唤：直流费电压萄源电钥压U快=河10思0冲+伏(学号%1束0)镰×2摊0V，输冤出频哭率50情Hz。负幸载分担别为异：ZL=长2+康j1Ω。要求:利用Si蜂mu升li震nk建立茫仿真踏模型拳，观筋察：香负魄载上包的电眉流、安电压。模饶型和罩曲线让要有历标注拣。提示跳：(1奸)两个溪直流葵电压婆源串银联，法中间片接地姿。(2葵)整流饺桥的激桥臂渐数选3，AB雀C为输砍出。(3血)院PW炒M发生罗器位剩于Ex通tr桥a怜Li睛br湾ar饶y的Di颜sc锤re凯te搅C摊on拦tr炉ol淹Bl卵oc腥ks，载权波频拣率取夕输出掠频率茂的20倍。设计孔任务3：几种衫典型逼的变同流电绒路的桑仿真签设计单相PW努M逆变湖电路命分析尺（IG功BT）设计盆任务3：几种洒典型尊的变顺流电洁路的艘仿真扇设计单相PW者M逆变肚电路宫分析幅（IG咱BT）设计焰任务3：几种选典型抖的变烦流电雁路的暖仿真钟设计bu剃ck降压锅电路布分析设计宰要求械：已知暮：直流爱电压远源电妄压U长=辱10夸0臣+滑(学号%1梅0)月×2逐0V。负估载为婶：RL=急50Ω，滤捆波电并容C=货0.扣3m里F。要求:利用Si俱mu恋li纺nk建立乏仿真浩模型紫，观尤察：(a沫)气IG揉BT的电大流、未电压末。(b厘)负载级上的紧电流盖、电舰压。模构型和违曲线污要有五标注揉。提示威：脉冲宜发生律器位返于Si校mu剑li继nk的So担ur拳ce必s，周剂期取0.做00巧01急s，脉痰冲宽灯度取60呼%。设计疏任务3：几种增典型泰的变材流电极路的眯仿真概设计bo矛os压t升压黑电路佳分析设计急要求恐：已知贯：直流旺电压墙源电腊压U多=道10表0倾+此(学号%1阶0)电×2卧0V。负某载为思：RL=撑10体0Ω，滤果波电尤容C=榨0.死3m知F。要求:利用Si君mu滨li封nk建立明仿真板模型暮，观藏察：(a栋)凭IG蔑BT的电数流、昼电压寄。(b话)负载暗上的伸电流壶、电林压。模森型和翼曲线绞要有仗标注腹。提示应：脉冲菠发生早器位献于Si代mu竿li碌nk的So棕ur姜ce融s，周施期取0.叹00碍01僻s，脉树冲宽蛾度取60鸽%。Bo寨os赔t邀co膏nv薪er倚te挖r近ci端rc顾ui狠tvLVSiLRLCvvOiOBu赞ck钻c博on莫ve肺rt根er逗c梦ir议cu胞it设计烦任务4：电机瓜拖动链电路肆的仿错真设伟计1、鼠粉笼型肢异步趋电机退直接侧起动丘的研朵究2、绕悠线式番异步诸电机这转子芹串电值阻起丽动的堤研究设计举任务4：电机歇拖动谅电路蜓的仿侮真设第计鼠笼闷型异懒步电巾机直童接起万动的胞研究设计臣要求嫁：已知疯：三相雀交流艳电压湾源(线电耻压取隐值：罪学号梳单号尿为22茅0V，双热号为38输0V洲)，频扶率(单号爪：60餐Hz，双壁号为50鞠Hz贪)。电戴动机售机械绞转矩T劣=惠10酬+厕(学号%1董00塌)/获10励0N仿m。要求:利用Si葱mu哀li滔nk建立军仿真盾模型黑，观潮察：A相转损子电久流Ir户a、A相定毒子电誉流Is动a、转弦数(r忍pm弦)、电选磁转兽矩。模型斥和曲舱线要值有标只注。提示观：(1单)电机锄要选择As详yn差ch伞ro馆no临usMa域ch糊in屑eSIUn鉴it帝s。(2变)电源爪和电胶机的巷电压嚼、频博率需珠要设抚置。Th割re讨e-始Ph励as过e挨V-缠I孕Me钥as裤ur殊em凉en款t位于番的Me电as额ur裁em序en盈tsCo忽ns奴ta议nt位于Si穴mu杨li傅nk的So醒ur希ce述sMa丢ch猴in雪es丈M阴ea搬su菠re得me惰ntDe勒mu蛋x位于Ma牲ch窑in呢es参数凶如何贿设置圾？提示扮：注秘意观违察输橡出！Se内le要ct卵or位于Si腐ml裙in恼kSi在gn达al抹R马ou秀ti线ng设计抬任务4：电机航拖动愧电路搅的仿失真设窗计绕线冲式异禽步电涂机转区子串策电阻梅起动塔的研爹究设计方要求裳：已知洁：三相必交流密电压喇源(线电饼压取悬值：对学号朴单号胖为22部0V，双唤号为38景0V驴)，频箱率(单号侨：60创Hz，双藏号为50播Hz奋)。电径动机息机械朽转矩T默=震10房诚+率(学号%1辈00旺)/亲10描0N景m。串联东电阻R将=财3Ω要求:利用Si煌mu勒li拉nk建立献仿真介模型药，对悼比未串掘联和串联幼电阻起动威效果坑，观察贸：A相转金子电菌流Ir桌a、A相定鸭子电河流Is炸a、转卫数(r顿pm尿)、电及磁转朽矩。模型茶和曲旗线要楼有标跑注。此为乞子系签统，貌可以封不采阵用子损系统胁设计灭，而槐按此葛接线根，直奶接接掀电动贤机上笔。电机凯转子贵串电彩阻接吼线的杠提示(修改下图创的电消动机类型)设计仗任务厅归纳设计芦任务1：单寇相桥饥式整足流加LC滤波柱电路肤，电下源为22酿0V症,5窃0H细z,整流她电路录输入迫为24岛V，负某载为10Ω阻性萌负载区，滤眯波电铲感L=房诚10选0m川H，滤倚波电巨容C=暂20独0u拘F。设计混任务2：基占本电绿路与学磁路群的仿众真设邮计：电路敞部分一阶匙直流盲激励RC充、源放电薄电路晌的研脱究(学号压尾数槽为单挤数)一阶零直流筋激励RL充、芒放电众电路耀的研厘究(学号住尾数伍为双趟数)二阶RL盟C直流候激励返下动露态响胆应的讯研究剩：a.欠阻丘尼情谷况（学号认尾数随为单舌数）b.过阻船尼情婶况（学号绑尾数食为双参数）二阶RL公C交流投激励遍下动虚态响鉴应的恭研究僚（全体装学生）设计释要求扣：1、自厚行设糖计电陈路、迹设计绒电路出参数2、自个行选嚷择所种需显隙示的沙曲线括、结窑果3、根漂据结去果写邪出分纯析结绍果与授结论设计创任务2：基澡本电康路与国磁路痛的仿匹真设睡计：磁完路部乐分变压信器（监无饱诉和，般采用私线性限变压哗器模葱型）总的稳估态分卧析设计圣要求比：1、变尊压器音（无桶饱和胳，采拳用线怪性变吓压器节模型适）的膨稳态笨分析要：一台10肢kV贫A，60挡Hz，38挎0V抛/2如20衡V单相获变压喷器，蒙原、搅副边络的漏滋阻抗吐分别拴为：Zp=0谋.1炼4+择j0骆.2却2Ω,Zs田=0失.0葱35汇+j链0.被05乔5Ω,励磁固阻抗Zm=3欧0+葛j3胳10Ω，负榜载阻型抗ZL=4谅+j载5Ω。要求:利用Si既mu示li亲nk建立机仿真如模型阀，计响算在娇高压介侧施括加额攀定电之压时猪，(a梳)分别厘计算盼原、病副边董的电沟流的繁有效争值。(b志)副边乔的负蒜载上尺电压目的有爪效值设计愤任务3：几种炸典型拾的变弃流电供路的公仿真施设计1、整建流电眼路2、逆库变电糊路3、bo管os悠t升压耽电路4、bu近ck降压增电路设计愧任务3：几种幻玉典型固的变敞流电滩路的禽仿真际设计三相辈桥式华整流偿电路蛋（晶典闸管肃）分段析设计驶要求拿：已知脚：3个交奖流电卷源，U沉=有22延0昆+斯(学号%1爪0)剖×2代0V，50伍Hz。串息联负如载分佩别为倚：R爪=暂1Ω，L=筒1钟mH。要求:利用Si射mu现li藏nk建立遍仿真述模型经，观汗察：(a坛)各个崖晶闸饿管的屡电压清。(b贸)负载堤上的毕电流套、电羽压。模渐型和迅曲线坛要有选标注黄。提示：(1谈)Sy症nc奏hr盘on企iz抬ed派6插-P虫ul去se毅G册en晋er伐at修or位于Ex餐tr绢a燃Li绝br田ar品y的Co低nt纸ro亮l集Bl搜oc耳ks。其Bl移oc茫k端输军入为0啄(选co己ns周ta拉nt模块)，频摄率为50既Hz。(2上)整流仿桥选Un哀iv止er染sa文l颠Br盟id造ge设计如任务3：几种旺典型宪的变猛流电似路的肉仿真忌设计三（器单）荒相PW邮M逆变翁电路派分析伐（IG伴BT）设计舰要求伏：已知油：直流剃电压捆源电稠压U纷=剥10洗0建+铜(学号%1甩0)腰×2层0V，输粗出频迟率50吉Hz。负眠载分太别为眼：ZL=夫2+坚j1Ω。要求:利用Si蛇mu韵li孟nk建立逗仿真游模型这，观宰察：裙负慌载上贴的电庭流、第电压。模少型和描曲线届要有兵标注帅。提示跳：(1艳)两个真直流注电压华源串院联，镇中间熟接地找。(2抱)整流汤桥的姜桥臂率数选3，AB促C为输饰出。(3沉)像PW扒M发生锻器位职于Ex赛tr少a识Li妄br璃ar秆y的Di妖sc秃re弊te缎C均on昂tr段ol社Bl犯oc根ks，载予波频桌率取腾输出窜频率卸的20倍。(4喘)需要Po拿we瓦rg外ui模块少。设计但任务3：几种徐典型疲的变潮流电银路的震仿真晶设计bu堤ck降压通电路舒分析设计顺要求顷：已知盐：直流馅电压酷源电秤压U竖=辟10真0呀+屈(学号%1暗0)仙×2上0V。负携载为袜：RL=醉50Ω，滤喂波电拨容C=两0.慈3m混F。要求:利用Si杠mu闪li常nk建立厅仿真袖模型底，观枕察：(a味)磨IG挣BT的电半流、氏电压北。(b毁)负载混上的德电流萄、电米压。模演型和曾曲线尼要有辰标注咸。提示惨：脉冲屡发生泥器位揭于Si定mu缠li唐nk的So奖ur押ce千s，周键期取0.慢00羊01依s，脉劲冲宽挥度取60窝%。设计哥任务3：几种胖典型缝的变雪流电放路的次仿真寇设计bo桌os亿t升压汁电路等分析设计怠要求屋：已知滥：直流原电压争源电单