电气系统建模与仿真课程设计报告(大连海事大学)(2)

设计任务2

一.实验目的

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

二. 实验内容

1. 一阶直流激励RC充、放电电路的研究(学号尾数为单数)

? 参数设置：

电源：20V（直流）

断路器：初始状态断开，0.2s闭合，1s断开 理想开关：初始状态断开，1s闭合 串联阻容支路：500 ohms、100uF ? 理论值计算：

充电时间t=R*C=0.05s 放电时间t=R*C=0.05s ? 注意事项：

根据需要进行标记模块 根据需要标记连线的名字的 根据需要标注示波器的曲线

可以通过帮助文件了解模块的使用方法

测量电压(流)必须经由电压(流)测量模块进入示波器Scope。 ? 仿真电路图：

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电容电流波形：电容电压波形：

? 仿真结果分析：

在t=0s时刻理想开关和断路器断开； 在t=0.2s时闭合断路器，电容充电容，充电开始时储能为0，其中电压最小而其电压变化率最大；随着充电的进行，电容储能增加，电压增大而电压变化率减小，电容中电压亦接近理论值U =20V；

在t=1s时闭合理想开关，断开断路器，电容放电，放电开始时储能为0，其中电压最大而其电压变化率最大；随着放电的进行，电容储能减少，电压增大而电压变化率减小，放电结束后电容中电压为U=0V；

2. 二阶RLC直流激励下的动态响应的研究

要求：欠阻尼情况（学号尾数为单数） ? 参数设置：

电源：10V（直流）

断路器：初始状态断开，0.01s闭合 理想开关：初始状态闭合，0.01 s断开 电阻：5 ohms 电感：10 mH 电容：100uF ? 理论值计算：

临界阻尼时电阻取值：Rs=2*（L/C）^(1/2)=20Ω ? 注意事项：

根据需要进行标记模块 根据需要标记连线的名字的 根据需要标注示波器的曲线

可以通过帮助文件了解模块的使用方法

测量电压(流)必须经由电压(流)测量模块进入示波器Scope。 ? 仿真电路图：

? 仿真结果：

? 仿真结果分析：

设置电容C=100uF,电感L=10mH，根据Rs=2*（L/C）^(1/2)=20ohms,考虑使电路工作在欠阻尼状态，取电阻R=5ohms。由图可见，负载电流、电压出现超调部分，电路处于欠阻尼状态。

3. 二阶RLC交流激励下动态响应的研究

? 参数设置：

电源：100V、50Hz 电阻：1ohm 电感：1mH 电容：10uF ? 注意事项：

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根据需要进行标记模块 根据需要标记连线的名字的 根据需要标注示波器的曲线

可以通过帮助文件了解模块的使用方法

测量电压(流)必须经由电压(流)测量模块进入示波器Scope。 ? 仿真电路图：

? 仿真结果：

? 仿真结果分析：

结论：交流电源电容、电阻、电感电压都为正弦波/电路稳定后，电感接近短路电阻两端电压与电容两端电压相差半个周期（由于电容、电感正方向相反，所以图中显示为同向）

4. 变压器的稳态分析

一台10kVA，60Hz，380V/220V单相变压器，原、副边的漏阻抗分别为：Zp=0.14+j0.22Ω, Zs=0.035+j0.055Ω,励磁阻抗Zm=30+j310Ω，负载阻抗ZL=4+j5Ω。

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。 (b) 副边的负载上电压的有效值

? 参数设置和理论值计算：

电源参数设置：

变压器参数设置： 根据公式：

计算变压器参数设置如下： R(base)=14.44Ω L(base)=0.0383H

由于国内教材常采用变压器的等效电路与英文版中常采用的等效电路在励磁支路上存在区别，故计算励磁阻抗时，需使用一下转换公式：

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