1、2018/10/25,甘肃农业大学工学院,1,7.1 MATLAB/Simulink在电路仿真中的应用,本章主要内容,7.2 MATLAB/Simulink在电力电子仿真中的应用,7.3 MATLAB/Simulink在电力拖动系统仿真中的应用,2018/10/25,甘肃农业大学工学院,2,电类实验是配合电类课程理论教学的一个非常重要的教学环节，而实验分为实物实验和虚拟实验。实物实验的好处是学生可以直接接触到真实的实验器材，开阔眼界，锻炼动手能力，但对于现在的实验教学系统而言，很多情况下学生只能看到成品的柜子，电器元件都被封装在内，因而，学生进行物理实验并不能对整个系统有一个全面深刻的认识；虚
2、拟实验（即仿真）虽然接触不到实物，但学生却可以经历方案确定、器件选择、控制器设计等一个相对完整的工程过程，这对于学生理解抽象概念、激发学习兴趣、培养创造性思维是大有裨益的。因而，虚拟实验是对实物实验的一个有力补充！其作用日益为高等教育界所认识。,2018/10/25,甘肃农业大学工学院,3,7.1 MATLAB/Simulink在电路仿真中的应用,一、KCL及KVL定律的验证 例7-1 以下图所示电路为蓝本，参数自给，验证KCL及KVL定律。,2018/10/25,甘肃农业大学工学院,4,KCL验证 1.693+0.607-2.3=0 KVL验证 -5.464-（-5.464）=0,2018/
3、10/25,甘肃农业大学工学院,5,二、叠加原理验证由全部独立电源在线性电阻电路中产生的任一电压或电流，等于每一个独立电源单独作用所产生的相应电压或电流的代数和。 例7-2 某电路如下图所示，已知r=2，试用叠加原理求图中所示电流I和电压U。,2018/10/25,甘肃农业大学工学院,6,2018/10/25,甘肃农业大学工学院,7,2018/10/25,甘肃农业大学工学院,8,三、动态电路分析仿真 例7-3 电路如下图(a)所示，已知电容电压uC(0-)=6V，t=0时开关闭和，求图中标出的电容电压和电容电流。,2018/10/25,甘肃农业大学工学院,9,先 看 传 统 解 析 法,201
4、8/10/25,甘肃农业大学工学院,10,2018/10/25,甘肃农业大学工学院,11,Simulink解决方案,理想 开关,2018/10/25,甘肃农业大学工学院,12,2018/10/25,甘肃农业大学工学院,13,由于Ideal Switch的采用，必须在Ideal Switch模块中的“Configure parameters”中选中“Enable use of ideal switching devices”选项，否则仿真会报错。,勾选 此项,2018/10/25,甘肃农业大学工学院,14,可见，此结论与解析方法得到的结论完全一致！,2018/10/25,甘肃农业大学工学院,15
5、,四、正弦交流电路仿真,例7-4 有一正弦交流电路如下图所示，R=10，L=600mH，us=17320sin(314t)，仿真时间区段为0-0.2s,开关在t=0.01s时闭合，试观察电流的变化过程。,RL串联电路,2018/10/25,甘肃农业大学工学院,16,非齐次微分方程的特解,2018/10/25,甘肃农业大学工学院,17,i(0+)=0,2018/10/25,甘肃农业大学工学院,18,正弦激励下电路的瞬态响应、正弦稳态响应和全响应,2018/10/25,甘肃农业大学工学院,19,Simulink解决方案,2012.9.23,2018/10/25,甘肃农业大学工学院,21,过度过程很
6、明显,2018/10/25,甘肃农业大学工学院,22,7.2 MATLAB/Simulink在电力电子仿真中的应用MATLAB实际上对电子器件的支持度是不够的，在 Powersystem里 面，只有对强电的分析，没有电子元件。MATLAB实际上最擅长的是系统仿真，信号处理。所以，实际上对模拟电子的仿真在Simulink中是很难进行的，比如用现有模块来搭建三极管、来搭建集成运算放大器等都是非常困难的，而且，MATLAB/Simulink主要专注于原理性的仿真，而模拟电子中的放大、滤波、整流等要不已被抽象为一个Gain模块、一个传递函数模型，要不就是可以在电力电子中进行仿真研究，因此，本课程也不准
7、备在模拟电子仿真中花费宝贵时间，其实，模拟电子和数字电子的仿真都可以在EWB和Multisim中进行，,2018/10/25,甘肃农业大学工学院,23,这些软件是专用仿真软件，针对性很强，功能也很强大，而且非常容易上手，建议大家自己琢磨。,一、AC-DC(整流)系统仿真,2018/10/25,甘肃农业大学工学院,24,例7-4 请用Simulink建立一个三相全控桥整流模型，触发角=60，电阻性负载R=10，电容滤波，电容C=3000F，对该系统进行仿真，观测相关波形。,Simulink解决方案,2012.9.23,2012.9.23,2012.9.23,2012.9.23,2018/10/2
8、5,甘肃农业大学工学院,29,二、DC-DC(斩波)系统仿真,2018/10/25,甘肃农业大学工学院,30,2018/10/25,甘肃农业大学工学院,31,2018/10/25,甘肃农业大学工学院,32,2018/10/25,甘肃农业大学工学院,33,2018/10/25,甘肃农业大学工学院,34,2018/10/25,甘肃农业大学工学院,35,2018/10/25,甘肃农业大学工学院,36,2018/10/25,甘肃农业大学工学院,37,例7-5,2018/10/25,甘肃农业大学工学院,38,2018/10/25,甘肃农业大学工学院,39,Simulink解决方案,2018/10/25,
9、甘肃农业大学工学院,40,2018/10/25,甘肃农业大学工学院,41,2018/10/25,甘肃农业大学工学院,42,2018/10/25,甘肃农业大学工学院,43,电感电流iL,负载电压U0,2018/10/25,甘肃农业大学工学院,44,二极管电流iD,ICBT电流iT,2018/10/25,甘肃农业大学工学院,45,二极管上的压降UD,ICBT上的压降UT,2018/10/25,甘肃农业大学工学院,46,L=0.1mH, C=4.7uF,电感电流iL,负载电压U0,2018/10/25,甘肃农业大学工学院,47,L=0.1mH, C=4.7uF,二极管电流iD,ICBT电流iT,20
10、18/10/25,甘肃农业大学工学院,48,7.3 MATLAB/Simulink在电力拖动系统仿真中的应用,一、直流传动系统仿真,例7-6 某直流转速反馈控制系统的相关参数如下直流电动机：额定电压UN=220V，额定电流IdN=55A,额定转速nN=1000r/min，电动机电动势系数Ce=0.192Vmin/r。晶闸管整流装置输出电流可逆，装置的放大系数Ks=44，滞后时间常数Ts=0.00167s。电枢回路总电阻R=1.0，电枢回路电磁时间常数Tl=0.00167s,电力拖动系统机电时间常数Tm=0.075s。转速返回系数=0.01Vmin/r。对应额定转速时的给定电压U*N=10V。,
11、2018/10/25,甘肃农业大学工学院,49,试利用Simulink建立一个比例积分控制系统,模拟电动机的运行。,比例积分直流调速系统原理图,比例系数,积分时间常数,2018/10/25,甘肃农业大学工学院,50,Simulink解决方案,2012.9.23,2018/10/25,甘肃农业大学工学院,52,2018/10/25,甘肃农业大学工学院,53,超调量大，但调节时间短,2018/10/25,甘肃农业大学工学院,54,二、交流传动系统仿真,例7-7 下面给出一个交流电动机的电流滞环跟踪PWM矢量控制系统的模型框架。,2018/10/25,甘肃农业大学工学院,55,2018/10/25,甘肃农业大学工学院,56,2018/10/25,甘肃农业大学工学院,57,2018/10/25,甘肃农业大学工学院,58,
