电力电子装置的参数化建模及其仿真分析
电力系统建模与仿真分析
电力系统建模与仿真分析电力系统是现代社会中不可或缺的设施，它在我们的日常生活和工业生产中起着至关重要的作用。
电力系统建模与仿真分析是电力领域一项重要的技术手段，在电力系统设计、维护和优化等方面具有重要的价值。
一、电力系统概述电力系统是由电厂、输电网、配电网以及用户组成的。
其中，电厂是电力系统的源头，输电网承担电力长距离传输，配电网则用于将电力供应到用户。
电力系统中的各个环节都有很多因素需要考虑，如供电负载、电力损耗、电网稳定性等，这些因素都会直接影响电力系统的稳定性。
二、电力系统建模方法电力系统建模是研究电力系统工作原理和运行规律的基础。
电力系统建模一般采用等效电路模型，将电力系统中的各种元器件抽象为电路元件，然后连接起来，形成一个可以描述电力系统运行规律的电路模型。
电力系统建模方法包括等效电路法、节点法、母线潮流法和解耦潮流法等。
1. 等效电路法等效电路法是最早提出的电力系统建模方法。
这种方法的基本思想是将电力系统中的元件抽象成一个等效电路，其中元件的参数可以根据实测值进行估算。
2. 节点法节点法是一种较为常用的电力系统建模方法，它将电力系统中各个节点视为一种电压源，电力系统中各个分支视为一种电阻，然后通过节点间电流-电压关系求解电路中各个节点的电压和电流。
3. 母线潮流法在电力系统中，母线是电力系统的重要环节，它通过母线进行各个电气元件的连接。
母线潮流法是一种基于母线建模的电力系统建模方法，它适用于电力系统中的大型母线。
4. 解耦潮流法解耦潮流法是一种高效的电力系统建模方法，它可以快速地对电力系统进行建模和仿真分析，有利于快速有效地进行电力系统分析和设计。
该方法通过对电力系统中各个元件的解耦，从而得到一个高效的电力系统仿真模型。
三、电力系统仿真分析电力系统仿真分析是电力系统建模的重要应用方向，它可以有效评估电力系统的性能和稳定性。
电力系统仿真分析通过对电力系统进行动态仿真，模拟电力系统的运行状态，评估电力系统的性能和稳定性。
电力系统中的建模与仿真
电力系统中的建模与仿真电力系统是现代社会不可或缺的基础设施之一，其复杂性和重要性也使得对其运行进行建模和仿真成为必要的研究。
建模和仿真是电力系统研究的重要手段，可以模拟不同情况下的系统运行状态，进而预测和优化其性能。
一、电力系统建模电力系统的建模可以从几个方面入手：1）设备建模，包括发电机、变压器、电缆和配电设备等；2）线路建模，考虑其参数和拓扑结构；3）控制设备建模，例如自动调压器、断路器和开关等；4）系统建模，将各种设备和线路组成一个完整的电力系统。
发电机是电力系统的核心设备之一，其建模需要考虑其机械和电气特性，例如电压、电流、转速等；变压器的建模也需要细心考虑其参数，例如变比、内部电阻和电感等。
线路建模需要考虑不同线路之间的耦合关系，传输的能量以及阻抗等参数。
控制设备建模需要考虑开关状态，自动化控制逻辑以及失败模式等。
电力系统的建模需要充分考虑到其实际运行状态，对各个设备的参数和控制进行精细的仿真，以便获得准确的、可靠的数据，从而更好地优化电力系统的运行性能。
二、电力系统仿真仿真是对电力系统建模的一种延伸，目的是模拟系统在不同情况下的运行状态，例如控制系统的性能、负载的影响以及故障发生的影响等。
仿真可以帮助电力系统工程师更好地预测系统的性能，诊断和解决系统故障。
仿真的实现方法包括数学仿真和物理仿真两种。
数学仿真是通过计算机模拟算法来实现的，主要是为了解决比较复杂的系统问题；物理仿真则是通过实际的物理系统来模拟电力系统的运行，可以用来验证模型的准确性。
电力系统仿真需要考虑到实际运行环境，包括负载特性、控制系统逻辑和系统运行情况等。
仿真所得到的数据应该是可靠的、准确的，并且可以用于进一步的电力系统优化。
三、电力系统仿真的重要性仿真的重要性在于可以帮助电力系统工程师更好地理解和分析电力系统。
仿真不需要在实际的系统上进行测试，可以大大降低测试成本和风险。
另外，仿真还可以帮助工程师在设计新系统或升级现有系统时进行评估和分析，从而更好地满足用户需求。
电力电子系统的建模与仿真研究
电力电子系统的建模与仿真研究一、引言随着工业化和信息化不断推进，电力电子成为了近些年来的热点研究领域之一。
电力电子技术是指在电力系统中对电能进行转换、控制和调节等过程中应用的电子技术，其所涉及到的领域包括功率电子器件、电磁兼容、系统控制等方面。
在电力电子系统的设计与开发过程中，建模与仿真技术已经发挥了重要的作用，本文将对电力电子系统建模与仿真研究进行探讨。
二、电力电子系统建模技术电力电子系统建模是指对于电力电子系统的各个组成部分进行抽象和模拟，以期能够得到该系统的整体性能和特性。
电力电子系统建模技术可以分为两类：物理建模技术和黑盒建模技术。
1.物理建模技术物理建模技术是指基于物理原理和电路等的数学模型对电力电子系统进行建模。
比如，对于交流变电站来说，可以利用电机理论及变压器的等效电路进行模拟。
物理建模技术适用于系统结构相对稳定和系统的单元较为清晰的情况下，能够更精确地反映工程实际应用。
2.黑盒建模技术黑盒建模技术是指将某些受控系统作为整体，而不考虑其内部结构和机制，将系统的输入和输出关系进行数学描述。
黑盒建模技术适用于系统内部结构复杂、组成部分很多或者对系统行为知识不够充分或不可预知的情况。
常用的黑盒建模技术包括ARMA、ARIMA、ARMAX、Gray Box等。
三、电力电子系统仿真技术电力电子系统仿真技术是指将建模结果转化为可以数字化处理的仿真模型，开展电力电子系统行为的数字化仿真分析。
在电力电子系统设计中，利用仿真技术可以预测系统性能、分析系统的优化方案和研究系统的控制策略。
电力电子系统的仿真技术包括离散时间仿真与连续时间仿真。
1.离散时间仿真离散时间仿真是指将一个连续时间的电路模拟器在存在离散时间的情况下进行仿真。
使用离散时间仿真可以很好地处理数值误差的问题。
通常，离散时间仿真适合于模拟具有整数时节性的系统。
离散时间仿真主要有的两种方法是事件驱动仿真和固定时间间隔仿真。
2.连续时间仿真连续时间仿真是指基于微分方程或者差分方程的模型对电力电子系统进行仿真。
电力系统建模与仿真技术研究
电力系统建模与仿真技术研究随着社会的发展，能源资源的需求越来越大，而电能在其中占据重要地位。
然而，电力系统的运行远不止是简单地发电和输送。
在电力系统中，各种因素的变化会对电力系统的运行造成各种影响，并且这些影响之间也相互连锁。
因此，如何准确地对电力系统建模和仿真，成为电力系统研究的重要议题。
一、电力系统建模电力系统建模是指根据电力系统各个组成部分的特性、相互关系和运行机理，建立电力系统数学模型的过程。
相对于实际的电力系统，数学模型具有简单、方便、经济等优点，能够有效地分析电力系统的运行情况。
电力系统建模主要有以下几方面的内容：1. 电力系统的物理特性建模。
包括传输线路、变压器、开关、刀闸等各种设备的特性，以及电力系统的运行和负荷特性等。
2. 电力系统的数学模型建立。
包括运用各种数学工具对电力系统的物理特性进行分析，并建立对应的数学模型，以便于后续的仿真分析。
3. 电力系统的节点建模。
电力系统是一个分布式的系统，每个节点之间存在复杂的物理和电学联系。
在建立电力系统模型时，需要对每个节点进行建模，以方便对电力系统进行分析。
二、电力系统仿真电力系统仿真是对电力系统模型进行仿真计算，以得到各种系统的状态和性能指标。
通过仿真，可以分析电力系统各种运行状态及其相互之间的影响，并确定各种控制策略，以便对电力系统进行优化。
电力系统仿真主要有以下几方面的内容：1. 电力系统的动态仿真。
主要是针对电力系统的动态特性进行建模和仿真研究，可以预测各种故障情况，并确定相应的应急措施。
2. 电力系统的稳态仿真。
主要是针对电力系统的稳态特性进行建模和仿真研究，可以确定系统的稳态工作点、控制变量及其稳定性分析等。
3. 电力系统的最优控制仿真。
主要是针对电力系统的优化运行进行建模和仿真研究，可以确定电力系统的经济性、安全性和环境保护等方面的综合指标。
三、电力系统建模和仿真技术的发展趋势近年来，随着电力系统的不断发展和复杂化，电力系统建模和仿真技术也在不断地发展和完善。
电力电子、电机控制系统的建模及仿真(第1章)
2. 保存目前空白的设计 (File＞Save As …)，在File Name字段输入名称VoltageRegulator，在保存文件的时候需要注 意，文件的保存路径必须为英文路径，否则在文件再次打开时会出现错误。
3. 放置元器件 按图1-2所示在原理框图上放置元器件。
(5) 将鼠标放置在窗口空白处并单击鼠标右键，通过图1-9中的选项可以改变主窗口背景颜色。 第一项为彩色黑背景；第二项为彩色白背景；第三项为黑色白背景。用户可根据自己的习惯进行 修改。
5. 连接原理图 在完成元件布局并设定属性后，可以将元件用导线连接在一起。在两个端口间连线的最简
单的方法如下： (1) 将光标放在第一端口上面(以V_dc符号的顶部开始)； (2) 单击鼠标左键； (3) 将光标放在第二个端口上(lm317的左侧端口)； (4) 再次单击鼠标左键。 重复步骤(1)-(4)，从而将每个元件符号连至相关部件，如图1-10所示。
图1-31参数设置对话框
3. 在Saber中设置输入输出接口 启动Sketch并打开power_window_control.ai_sch 文件，文件位于：Synopsys\B
-2008.09-SP1\Saber\lib\tool_model\Simulink2SaberRTWexport_Matlab2008a\po wer_window，如图1-32所示。
主要功能: • 1. 数值计算功能 • 2. 符号计算功能 • 3. 数据分析和可视 化功能 • 4. 文字处理功能 • 5. SIMULINK动态仿真功能
主要特点: • 1. 功能强大
含有40多个应用于不同领域的工具箱.
• 2. 界面有好
其指令表达方式与习惯上的数学表达 式非常接近。 • 3. 扩展性强
电路中的电力系统仿真与建模
电路中的电力系统仿真与建模电力系统的仿真与建模是电力行业中非常重要的一项技术。
通过电力系统仿真与建模，可以对电力系统进行准确的分析和评估，以便设计和运行工程中能够更好地满足电力需求。
本文将介绍电路中的电力系统仿真与建模的基本原理、方法和应用。
一、电力系统仿真与建模的基本原理电力系统仿真与建模的基本原理是基于电力系统的数学模型和电路方程，通过计算机软件对电力系统进行仿真计算。
在电力系统仿真与建模中，电源、变压器、电机、负载等电气设备被抽象成数学模型，通过模型的连接关系和参数设置来描述电力系统的运行状态。
电力系统仿真与建模的基本原理包括以下几个方面：1. 电路方程和网络理论：电力系统仿真与建模的基础是电路方程和网络理论。
通过对电力系统的拓扑结构进行分析，并应用基本的电路方程和网络理论，可以建立电力系统的数学模型。
2. 基本组件模型：电力系统仿真与建模中需要对电气设备进行数学建模。
例如，对电源的模型可以是恒流、恒压源模型；对变压器的模型可以是阻抗或变比模型；对电机的模型可以是等效电路模型等。
3. 参数设置：电力系统仿真与建模中需要对电气设备的参数进行设置。
参数设置包括电气设备的电压、电流、功率因素、阻抗等。
4. 连接关系：电力系统中的电气设备之间存在连接关系，通过连接关系将各个设备的模型连接在一起，形成整个电力系统的模型。
5. 模型验证：建立好电力系统的仿真模型后，需要对模型进行验证。
验证的方法可以是将模型与实际工程进行对比，或与已有的电力系统仿真软件进行比对。
二、电力系统仿真与建模的方法电力系统仿真与建模可以使用不同的方法，包括传统的数学建模方法、仿真软件和硬件仿真等。
1. 数学建模方法：传统的数学建模方法是电力系统仿真与建模的基础方法。
它使用数学方程和网络理论来描述电力系统的运行状态，计算电流、电压、功率等各种参数。
2. 仿真软件：随着计算机技术的发展，出现了许多电力系统仿真软件，如PSIM、PSCAD等。
电力系统模型建模与仿真技术研究
电力系统模型建模与仿真技术研究电力系统是基础设施之一，其对现代社会的正常运作至关重要。
而在电力系统中，电力模型建模与仿真技术则被广泛应用于电网的设计、运营与维护中。
一、电力系统模型建模电力系统模型建模是电力系统仿真的基础。
电力系统模型建模包括电力设备模型建模和电力系统拓扑关系建模。
1. 电力设备模型建模电力设备模型建模是将电力设备、电路等虚拟化并建立相应的模型，以便于进行系统仿真。
电力设备模型建模可以分为单相系统建模和三相系统建模。
对于单相系统建模，电阻、电抗、电容等元件按单相建立模型。
而对于三相系统建模，需要考虑电流间的相互关系，建立三相系统拓扑关系模型，以及转子、变压器等设备的三相模型。
2. 电力系统拓扑建模电力系统拓扑建模是电力系统仿真的基础，它是指建立电力系统各设备之间的拓扑关系，以便于对电网运行状态进行仿真分析。
电力系统拓扑建模可以分为图论和网格法。
在图论中，采用节点匹配和边匹配等方法，建立电力系统的模型。
而在网格法中，通过在电力系统各节点上插入节点，建立网格模型，以便于进行仿真。
二、电力系统仿真技术电力系统仿真技术是利用电力系统模型建模进行仿真分析，对电网的设计、运营与维护进行评价和优化。
电力系统仿真技术包括数字仿真与实时仿真。
1. 数字仿真数字仿真是电力系统仿真的主要手段。
数字仿真可以分为暂态仿真和稳态仿真两种模式。
暂态仿真是指在短时间内对电力系统的运行状态进行仿真分析，包括电力系统的瞬时变化、故障、过电压等情况的仿真。
它可以用于电力系统设计、故障分析和设备评估等场景。
稳态仿真是指对电力系统的长期稳态进行仿真，包括电力系统的负载、发电机输出、线路阻抗等参数。
稳态仿真可以用于电力系统的规划、运营和维护等场景。
2. 实时仿真实时仿真是指在实时条件下对电力系统进行仿真分析。
实时仿真可以分为硬实时仿真和软实时仿真。
硬实时仿真是指在受限制的时间内对电力系统进行仿真分析，通常用于对电力系统的实时控制和保护。
电力系统仿真与建模
电力系统仿真与建模电力系统是现代社会不可或缺的基础设施之一，它为各行各业提供了稳定可靠的电力供应。
然而，电力系统的设计与运行并非易事，需要借助电力系统仿真与建模技术来进行分析、优化和预测。
本文将探讨电力系统仿真与建模的重要性、方法和应用。
一、电力系统仿真与建模的重要性电力系统仿真与建模是电力系统工程师的重要工具之一。
通过对电力系统进行仿真与建模，可以更好地理解和分析电力系统的运行特性、稳定性和可靠性。
此外，仿真与建模还可以帮助工程师进行电力系统的规划、设计和运营管理，提高电力系统的效率和可持续性。
二、电力系统仿真与建模的方法1. 模型建立：电力系统仿真与建模的第一步是建立系统模型。
模型可以从整体到局部进行建立，包括发电机、变压器、输电线路、配电网等各个组成部分。
模型的建立需要考虑电力系统的各种运行条件和参数，如电压、电流、功率等。
2. 参数估计：在建立模型的过程中，需要对电力系统的各种参数进行估计。
这些参数包括电阻、电感、电容等，它们对电力系统的运行特性和稳定性有着重要影响。
参数估计需要借助实测数据和统计分析方法，确保模型的准确性和可靠性。
3. 仿真分析：建立完成的电力系统模型可以进行仿真分析。
仿真分析可以模拟电力系统在不同工况下的运行情况，如负载变化、故障发生等。
通过仿真分析，可以评估电力系统的稳定性、可靠性和经济性，并找出潜在问题和改进方案。
4. 优化设计：仿真分析的结果可以为电力系统的优化设计提供参考。
优化设计包括电力系统的规模、结构和运行策略等方面的优化，旨在提高电力系统的效率和可持续性。
通过仿真与建模，可以评估不同设计方案的性能，并选择最优方案进行实施。
三、电力系统仿真与建模的应用1. 电力系统规划：电力系统仿真与建模可以为电力系统的规划提供支持。
通过仿真与建模，可以评估电力系统的承载能力、供电可靠性和经济性，为电力系统的规模和结构确定提供参考。
2. 电力系统运行管理：仿真与建模可以帮助电力系统运行管理人员进行运行状态监测和故障诊断。
电力系统的建模与仿真
电力系统的建模与仿真电力系统是现代社会中不可或缺的重要基础设施之一。
为了保障电力系统的运行安全与稳定，建模与仿真技术成为了不可或缺的手段。
本文将从电力系统建模与仿真的基本原理、方法与应用三个方面进行探讨。
一、基本原理电力系统建模的基本原理是建立电力系统的宏观模型，分析系统中各个部分的动态响应，并通过数学模型来计算各个参数的变化。
这一过程分为系统分析和系统建模两个部分。
系统分析是指根据电力系统的运行特点，将系统分为各个子系统，分别进行各项特性分析。
根据电力系统的运行机理，系统可以分为发电机组、输电线路、配电变压器等多个组成部分，并在此基础上分别分析各个子系统的特性、质量等，并将所得结果以数学方程的形式表示出来。
系统建模是基于系统分析，将各个子系统集成为一个整体电力系统的过程。
建模是基于系统分析和动态响应特性，建立电力系统的数学模型，用于计算与预测系统各个参数的变化规律。
采用数学模型进行电力系统建模，可以实现各种系统情景、方案以及控制策略的仿真。
二、建模方法电力系统建模方法有多种，包括机械方法、电气等效法、物理模型法、数学模型法等。
其中，数学模型法因其高效、精确等特点，成为电力系统建模的主要手段。
数学模型法基于电气逻辑、控制关系及电力系统传输线路特性，将电力系统的各个部分建立数学关系，实现电力系统的动态仿真。
常用的数学模型方法包括状态空间法、频域法、时间域法等多种方法。
状态空间法主要是建立电力系统中特定系统的模型，并通过建立的模型来计算其特征参数。
频域法主要是利用热节点法、复数方法等理论来建立电力系统的数学模型，用于控制系统稳定性、扰动分析等方面的计算。
时间域法主要是利用差分方程、微分方程等数学模型，对电力系统的动态过程进行模拟和仿真。
三、应用电力系统建模与仿真应用广泛，主要表现在以下几个方面：（1）电力系统稳定性分析，通过建立电力系统的数学模型，分析电力系统在各种扰动情况下的稳定性，以评估电力系统的动态响应特性和运行风险。
电力电子建模分析及控制器设计的一般过程
电力电子建模分析及控制器设计的一般过程
电力电子建模分析及控制器设计的一般过程包括以下几个步骤：
1. 系统建模：首先需要对电力电子系统进行建模,根据其特性以及控制要求选择适当的建模方式,例如,根据等效电路模型可以得到系统的状态方程,根据矢量控制原理可以设计SVPWM 控制器。
2. 系统分析：利用系统建模得到的状态方程和控制器,进行系统分析,得到一些关键性能指标,如系统的稳定性、动态响应特性、电流、电压、功率等等。
3. 控制器设计：根据系统分析的结果,进行控制器的设计。
控制器设计中需要考虑各种约束因素,如硬件实现的限制、成本、可靠性等等。
一般控制器又可以分为模拟控制和数字控制两种,模拟控制主要包括比例积分控制、模糊控制、滑模控制等等,数字控制主要包括基于DSP、FPGA、ARM等处理器架构的数字控制器。
4. 仿真验证：在设计完控制器之后,需要进行仿真验证,进一步验证控制器的性能,优化参数,并进行测试改进工作。
5. 硬件实现：将控制器进行硬件实现,对原理图进行电路设计,制作PCB板、采购必要的器件、调试、测试,直至系统实现。
6. 系统测试：对系统进行全面测试,验证其性能是否符合设计要求,并对性能进行总结,实现完善。
以上是电力电子建模分析及控制器设计的一般过程,实际过程中可以根据具体应用需求进行适当调整。
电气设备的仿真与建模
电气设备的仿真与建模电气工程是一门研究电力、电子、电磁和控制系统的学科，它涉及到各种电气设备的设计、制造和维护。
在电气工程领域，仿真与建模是一项重要的技术，它可以帮助工程师们在设计和开发过程中更好地理解和分析电气设备的性能。
本文将探讨电气设备仿真与建模的意义、方法和应用。
一、仿真与建模的意义仿真与建模是指通过计算机技术模拟真实系统的行为和性能。
在电气工程中，仿真与建模可以帮助工程师们在设计阶段预测和评估电气设备的性能，从而避免在实际制造和运行过程中可能出现的问题。
此外，仿真与建模还可以提高工程师们的工作效率，减少试错成本，并且可以在设计过程中进行参数优化，以提高电气设备的性能和可靠性。
二、仿真与建模的方法在电气工程中，有多种方法可以用于电气设备的仿真与建模。
其中最常用的方法之一是基于物理模型的仿真。
这种方法通过建立电气设备的物理方程和参数，利用数值计算方法求解方程，从而模拟出电气设备的行为和性能。
另一种常用的方法是基于统计模型的仿真。
这种方法通过收集和分析大量的实验数据，建立统计模型，并利用这些模型进行仿真和预测。
三、仿真与建模的应用仿真与建模在电气工程中有广泛的应用。
首先，它可以用于电气设备的设计和优化。
通过仿真与建模，工程师们可以在计算机上模拟出电气设备的性能，从而选择最佳的设计方案。
其次，仿真与建模可以用于电气设备的故障诊断和维修。
通过建立电气设备的故障模型，工程师们可以在计算机上模拟出故障的原因和影响，从而指导维修工作。
此外，仿真与建模还可以用于电气设备的性能评估和可靠性分析，以及电气系统的规划和优化。
总结电气设备的仿真与建模在电气工程中具有重要的意义。
它可以帮助工程师们更好地理解和分析电气设备的性能，提高工作效率，减少试错成本，并且可以在设计过程中进行参数优化，以提高电气设备的性能和可靠性。
因此，电气工程师们应该充分利用仿真与建模技术，以推动电气工程的发展和进步。
电力系统建模与仿真技术的研究与应用
电力系统建模与仿真技术的研究与应用一、引言近几年来，随着电力供需形势的变化，电力系统建模与仿真技术越来越受到关注。
电力系统建模与仿真是电力系统研究中的重要环节，是现代电力系统技术发展的基石。
本文将介绍电力系统建模与仿真技术的研究与应用，包括其基本原理、建模方法、仿真技术和应用案例等。
二、电力系统建模与仿真技术的基本原理电力系统建模与仿真技术依靠电力系统变量的计算和模拟，通过建立电力系统的模型，对其进行仿真计算。
电力系统建模与仿真技术的基本原理包括系统分析、系统描述、系统建模和仿真计算。
1.系统分析系统分析是电力系统建模与仿真技术的前提，通过对电力系统中各个部分的分析和统计，了解电力系统的基本情况和特征，以便进行系统描述、系统建模和仿真计算。
2.系统描述系统描述是指对电力系统进行形式化描述，建立其数学模型，包括建立电力系统化简模型、电力系统节点模型和拓扑结构模型等。
其中，化简模型主要通过样本分析的数据处理方法，将电力系统抽象为简化的数学模型。
节点模型主要包括电力系统节点的电流和电压的计算方法，以便后续进行系统建模和仿真计算。
拓扑结构模型主要是对电力系统中的各个部分进行拓扑结构分析和关系描述，为电力系统的优化控制提供基础。
3.系统建模系统建模是指根据电力系统的描述模型，建立其模拟计算模型。
在建模过程中，可以采用物理建模方法、数学建模方法以及仪表建模方法等。
其中，物理建模方法主要是利用物理原理对电力系统进行模拟计算，数学建模方法主要是应用数学方法对电力系统进行化简模型拟合和仿真计算，仪表建模方法主要是采用仪表或实验数据对电力系统进行建模。
4.仿真计算仿真计算是指根据电力系统的建模模型，进行仿真计算和模拟分析，以便对电力系统的运行和控制进行分析和评估。
在仿真计算中，可以采用时域仿真、频域仿真、相位角仿真和特征值仿真等。
三、电力系统建模与仿真技术的建模方法电力系统建模与仿真技术的建模方法主要有静态建模和动态建模两种。
电力系统建模与仿真
电力系统建模与仿真电力系统是现代社会不可或缺的能源系统，其对于国家经济和社会的稳定运行有着重要的作用。
建立电力系统模型并进行仿真，可以有效地对电力系统的运行进行分析和优化，帮助提高电网的可靠性和稳定性。
本文将对电力系统的建模与仿真进行讨论。
一、电力系统的建模在电力系统建模中，主要涉及以下几个方面：1.电路方程电力系统中包括各种电路和设备，理论上每个电路和设备都需要建立对应的电路方程。
电路方程是描述电路中各元件关系的数学等式或方程。
例如，在直流电路中，一条电缆的电路方程可以表示为：U=R*I，其中U为电压，R为电阻，I为电流。
通过电路方程可以计算出电路中的电流、电压等参数。
2.传输线模型传输线是电力系统中常见的电路，其特性与传输距离、频率等有关。
传输线模型是通过对传输线电路及其特性建立数学模型，进行仿真和分析的方法。
传输线模型可以分为短线模型和长线模型。
短线模型以电感和电容为基本元件，适用于短距离的传输线仿真。
长线模型则基于传输线的特性参数进行建模，可以对长距离传输线的性能进行仿真。
3.发电机和负载模型发电机是电力系统的能量源，而负载则是能量的消耗者。
发电机和负载模型的建立涉及多个参数，如电压、电流等。
发电机模型通常使用S型模型或者PQ模型进行建模，可用于对发电机的电磁特性进行仿真。
负载模型分为仿真负载和实际负载两种模型。
二、电力系统的仿真电力系统仿真是指通过建立电力系统模型并运用计算机仿真软件，对电力系统进行模拟和分析，以提高电力系统的运行效率和可靠性。
电力系统仿真可以有多种方法，常用的划分为三种：时域仿真、频域仿真和蒙特卡罗方法。
1.时域仿真时域仿真是指对电力系统运行的实际情况进行综合计算，并以时间为变量进行仿真。
这种仿真方式能够全面反映系统的运行情况，例如电流、电压的波动，可以用于对事故、故障等异常情况进行分析。
2.频域仿真频域仿真是指根据电力系统的频率响应进行仿真。
在这种方法中，可以分析系统的频率和阻抗等性能参数。
电力系统数值模型与仿真技术研究
电力系统数值模型与仿真技术研究电力系统是现代社会中不可或缺的基础设施之一，它负责电力的生产、传输和分配。
为了确保电力系统的稳定运行和高效运行，数值模型和仿真技术在电力系统研究和运行管理中起着重要的作用。
本文将探讨电力系统数值模型与仿真技术的研究进展及其应用。
首先，电力系统数值模型是电力系统研究和仿真的基础。
数值模型可以对电力系统的各个组成部分进行准确的描述和建模，包括发电机、变压器、线路、负荷以及控制系统等。
数值模型的建立需要基于电力系统的物理特性和运行原理，以及相关的数学和工程原理。
将这些模型纳入电力系统仿真软件中，可以用来模拟和分析电力系统的运行状态、短路故障、电压稳定性等问题。
其次，电力系统仿真技术可以帮助电力系统的研究者和运维人员更好地了解电力系统的运行状况和运行特性。
通过仿真，可以模拟电力系统在不同工况下的运行情况，并进行故障分析和优化设计。
仿真技术还可以用于评估电力系统的可靠性和稳定性，以及对新的电力系统设备和控制策略进行验证。
此外，仿真还可以用于培训新人员和提高操作技能，以及进行电力系统规划和扩容优化。
另外，电力系统数值模型与仿真技术的研究也面临一些挑战和问题。
首先是模型的准确性和时间效率之间的权衡。
为了保证模拟的准确性，需要使用复杂的数学模型和算法，但这可能会导致模拟的时间开销过大。
因此，研究人员需要寻找合适的方法和技术来平衡模型的准确性和时间性能。
其次是模型的参数估计和参数不确定性的处理。
电力系统的参数估计通常需要从实际的运行数据中获得，而这些数据常常存在噪声和误差。
如何准确地估计模型的参数，并对参数的不确定性进行评估，是一个具有挑战性的问题。
最后是仿真的快速响应和大规模仿真的支持。
电力系统是一个复杂的系统，模拟整个电力系统的运行需要大量的计算资源和存储空间。
因此，如何实现实时响应的仿真，并支持大规模的仿真实验，是一个亟待解决的问题。
对于电力系统数值模型与仿真技术的应用前景，有几个重要的方面值得关注。
电力电子器件的仿真与设计
电力电子器件的仿真与设计电力电子器件是当今最重要的技术之一。
它能将电能与其他形式的能量相互转换，从而实现能源的高效利用。
在电力系统中，电力电子器件的应用已经得到了广泛的推广，如变频器、充电器、逆变器等等。
因此，电力电子器件的仿真与设计对于电力系统的运行和维护非常重要。
电力电子器件的仿真可以帮助工程师在设计阶段发现可能存在的问题。
仿真软件可以建立电路模型，通过数值计算得出电路的响应，从而预测电路的性能和稳定性。
这可以有效地节省设计时间和成本，同时提高设计质量和可靠性。
电力电子器件的设计需要考虑因素很多。
首先，设计者必须了解电子元件的物理特性，例如电流、电压、功率等。
其次，设计者还需要考虑电子元件的寿命和可靠性。
最后，设计者还需要考虑电子元件的体积和功率密度。
因此，电力电子器件的设计过程需要结合材料科学、电子工程和机械工程等多个学科。
目前，已经有许多软件可以用来模拟电力电子器件，如PSIM、SABER、Simplorer等。
这些软件提供了丰富的电路元件库和仿真模型，可以帮助设计师更方便快捷地进行电路仿真和优化。
通过仿真软件的使用，设计者能够快速地验证电路设计，并进行参数优化，从而找到最优化的解决方案。
除了仿真软件，现在还有许多优秀的设计工具可供选择，如Altium、Eagle PCB、OrCAD等。
这些工具提供了集成化的设计环境，包括原理图设计、布线、元件库编辑等功能，使设计者能够快速地完成从原理图到PCB的全过程。
此外，这些工具还可以自动生成PCB布局、进行信号完整性分析等，从而帮助设计者快速地找出电路设计中潜在的问题。
在仿真和设计的过程中，电力电子器件的加工和测试也至关重要。
准确的测试将有助于设计和制造高性能、可靠性和高精度的电力电子器件。
现代电力电子器件制造过程采用了新的材料和工艺，如硅基半导体、碳纳米管和有机电子材料，这使得加工和测试工作更加复杂和挑战。
综上所述，电力电子器件仿真与设计对于电力系统的运行和维护至关重要。
基于电器模型的电力系统建模与仿真技术研究
基于电器模型的电力系统建模与仿真技术研究电力系统作为现代社会中不可或缺的基础设施，对于经济发展和人们生活至关重要。
为了保证电网的稳定运行和高效供电，电力系统建模与仿真技术成为重要研究领域。
本文将基于电器模型，探讨电力系统建模与仿真技术的研究现状和发展趋势。
一、电力系统建模技术的研究现状电力系统建模是研究者对电力系统各个组件进行数学描述和参数设置的过程。
在电力系统建模中，电器模型被广泛应用。
电器模型是一种用来描述电力系统各个元件行为的数学模型，包括发电机、变压器、输电线路和负载等。
各种电器模型在电力系统建模中发挥着关键作用。
目前，常用的电器模型包括潮流模型、暂态稳定模型、电磁暂态模型等。
1.1 潮流模型潮流模型是电力系统建模最常用的模型之一。
潮流模型主要用于计算电力系统中各个节点的电压和功率流。
通过建立负荷-节点电压关系矩阵，可以计算得到电力系统中各个节点的电压和功率流分布。
潮流模型在电网规划、设备选型和电网运行等方面有着重要的应用价值。
1.2 暂态稳定模型暂态稳定是指电力系统在受到外界扰动或故障时恢复稳定运行的能力。
暂态稳定模型主要用于分析电力系统在故障后的动态响应情况。
通过建立发电机-节点电压响应和发电机-功率输出关系，可以模拟电力系统在故障发生后的动态响应过程。
暂态稳定模型在电力系统规划和故障分析等方面具有重要意义。
1.3 电磁暂态模型电磁暂态是指电力系统在电力设备的开关操作或故障发生时，由于电磁场的突变而引起的电压和电流的暂时变化。
电磁暂态模型主要用于分析电力系统中各个元件在电磁暂态事件下的动态响应。
通过建立电压和电流的传输方程，可以模拟电磁暂态事件下的电压和电流波形。
电磁暂态模型在电力系统设备选型、绝缘协调和故障分析等方面有着广泛应用。
二、电力系统仿真技术的研究现状电力系统仿真是指通过计算机模拟电力系统在不同操作条件下的行为和性能的过程。
电力系统仿真技术可以帮助研究人员分析和评估电力系统的规划、运行和控制策略。
电气工程中的电力系统建模与仿真技术
电气工程中的电力系统建模与仿真技术电力系统建模与仿真技术在电气工程领域中扮演着重要的角色。
通过建立电力系统的数学模型和进行仿真分析，工程师们能够有效评估和优化电力系统的性能，提高电力系统的可靠性和效率。
本文将介绍电力系统建模与仿真技术的背景、应用以及未来发展趋势。
一、电力系统建模与仿真技术的背景电力系统建模与仿真技术是一种通过数学模型和仿真软件对电力系统进行分析和优化的方法。
随着电力系统规模的不断扩大和复杂性的增加，传统的试错方法已经无法满足对电力系统的全面评估和优化需求。
因此，电力系统建模与仿真技术应运而生。
其中，电力系统建模是指根据电力系统的物理特性和运行规律，通过数学方法将电力系统抽象成为一组方程和公式，以描述电力系统的动态行为和特性。
电力系统仿真则是利用电力系统建模的结果，通过计算机软件对电力系统进行模拟和分析，以便评估电力系统的性能、优化操作方案和应对异常情况。
二、电力系统建模与仿真技术的应用1. 电力系统规划和设计：通过电力系统建模与仿真技术，可以对电力系统进行规划和设计。
工程师们可以通过建立电力系统的数学模型，预测电力系统未来的负荷需求，优化电力系统的结构和参数，确保电力系统在满足负荷需求的同时保持其稳定性和可靠性。
2. 电力系统运行与控制：电力系统建模与仿真技术对电力系统的运行和控制具有重要作用。
通过建立电力系统的动态模型，工程师们可以模拟电力系统在不同负荷和运行状态下的行为，研究电力系统的稳定性和响应能力，制定合理的运行和控制策略，提高电力系统的运行效率和可靠性。
3. 电力系统故障分析与优化：电力系统建模与仿真技术对电力系统故障分析和优化具有重要意义。
通过建立电力系统的故障模型，工程师们可以模拟电力系统在不同故障情况下的响应和行为，进行故障诊断和定位，设计合理的故障处理方案，最大限度地减少故障对电力系统的影响。
三、电力系统建模与仿真技术的发展趋势1. 多学科建模与仿真：未来的电力系统建模与仿真技术将更加注重多学科的综合应用。
电力系统动模分析与仿真
电力系统动模分析与仿真电力系统的动态模型包括发电机、变压器、传输线路、负荷和控制器等组成部分。
对于各个组成部分，可以利用不同的数学模型来描述其动态特性和相互之间的相互作用。
其中，发电机的动态模型是整个系统的核心，它关系到系统的稳定性和动态性能。
在电力系统的动态模拟分析中，需要对系统的负载情况、电力市场运行策略、输电线路故障等因素进行考虑，以反映真实运行环境。
通过仿真分析，可以得到系统在不同工作状态下的电压、电流、频率等重要参数的变化规律。
这些参数可以用来评估系统的稳定性和动态性能，并指导系统的运行和优化。
电力系统动模分析与仿真的应用范围非常广泛。
首先，它可以用于电力系统的规划和设计阶段，对不同的发电机组合、传输线路布置方案进行评估，以找到最优设计方案。
其次，它可以用于电力系统的运行和调度，在系统运行过程中可以通过仿真分析来预测和解决潜在的故障和问题。
最后，它还可以用于电力市场的策划和运营，在电力市场交易过程中可以通过仿真分析来预测市场价格和供需状况，帮助市场参与者做出最优决策。
在电力系统动模分析与仿真中，需要使用专业的软件工具来实现模型的建立和仿真。
目前市面上有许多可用的电力系统仿真软件，如PSCAD、PowerFactory、PSAT等。
这些软件具有强大的模型建模和仿真分析功能，可以满足不同需求的仿真任务。
总之，电力系统动模分析与仿真是电力系统研究和运行中非常重要的一部分。
通过建立电力系统的动态模型，对系统的动态响应进行分析和仿真，可以评估系统的稳定性、安全性和可靠性，并指导系统的优化运行和应急处理。
这对于保障电力系统的稳定运行和提高电力系统的运行效率具有重要意义。
电力电子装置的参数化建模及其仿真分析
电力电子装置的参数化建模及其仿真分析.txt不相信永远,不拥有期待,不需要诺言当你不能再拥有的时候，唯一可以做的，就是令自己不要忘记。
王子之所以能口奂酉星目垂美人是因为王子用心了我能口奂酉星什么本文由JustinSpears贡献pdf文档可能在WAP端浏览体验不佳。
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第 11 卷第 2 期 2008 年 4 月西安文理学院学报: 自然科学版 Journal of Xi an University of Arts & Science( Nat Sci Ed)Vol. 11 No. 2 Apr. 2008文章编号: 1008 5564( 2008) 02 0081 04电力电子装置的参数化建模及其仿真分析张摘伟, 雷俊红( 西安文理学院机械电子工程系, 陕西西安 710065) 要: 在对一个电路进行实际分析过程中, 经常需要对电路的走线、元件的安放位置进行调整, 以便观察对电磁场分布的影响. 这样, 直接采用 ANSYS 软件提供的图形用户界面进行建模就显得很不适用。
为了克服这一缺点, 本文中采用 ANSYS 软件提供的命令流语言编写了一个通用程序, 来实现电路的空间建模。
采用该通用程序, 可以方便的对电路空间模型进行修改操作, 不需要用界面重新建模. 关键词: ANSYS 命令流; 电力电子电路; 电磁场; 建模中图分类号: TP319 文献标识码: A引言APDL 是 ANSYS Parameter Design Language 的缩写, 即 ANSYS 参数化设计语言, 它是一门可用来自动完成有限元常规分析操作或通过参数化变量方式建立分析模型的脚本语言, 用建立智能化分析的手段为用户提供自动完成有限元分析过程, 即程序的输入可设定为根据指定的函数、变量以及选用的分析类型来做决定, 是完成优化设计的最主要基础. APDL 允许复杂的数据输入, 使用户实际上对任何设计或分析属性有控制权. 用户可以利用程序设计语言将ANSYS 命令组织起来, 编写出参数化蹬用户程序, 从而实现有限元分析的全过程, 即建立参数化的 CAD 模型、参数化的网格划分与控制、参数化的材料定义、参数化的载荷和边界条件定义、参数化的分析控制和求解以及参数化的后处理. [ 1- 2]1问题的提出对于同一个电路, 元件的摆放位置是可以人为调整的, 这会引起线路走线的变化; 元件位置不变, 走线的位置是可以调整的, 这也可以引起电路性质的变化. 调整这些走线或元件的位置也会改变电路拓扑结构. ( 以全桥逆变电路为例进行说明, 原理图如图1 所示) 根据全桥逆变电路原理图, 假设建立了如图 2图 1 全桥逆变电路原理图[ 3]所示的电路板, 那么根据这样布线, 在 ANSYS 中可以建立如图 3 所示的这样一种空间实体模型 . AN SYS 软件虽然提供了友好的图形用户界面, 但是一旦进行网格划分后, 想要更改某些操作( 如, 改变元件的尺寸大小等) 就必须对整个电路重新建模. 另外, 在对一个电路进行实际分析过程中, 经常需要对电路收稿日期: 2007 12 10 基金项目: 西安文理学院专项科研基金资助项目( KY200648) . 作者简介: 张伟( 1976 ) , 女, 陕西西安人, 西安文理学院机械电子工程系助教, 硕士. 研究方向: 新型电力电子装置与计算机控制.82西安文理学院学报: 自然科学版第 11 卷的走线、元件的安放位置进行调整, 以便观察对电磁场分布的影响, 这样, 直接采用ANSYS 软件提供的图形用户界面进行建模就显得很麻烦[ 6] . 本文采用 ANSYS 软件提供的命令流语言编写了一个通用程序, 来实现电路的空间建模. 采用该通用程序, 可以方便的对电路空间模型进行修改操作, 不需要用界面重新建模.图 2 全桥逆变电路的 PCB 板布线图图 3 全桥逆变电路的空间实体模型图2用 APDL 语言编写通用程序与其他大型软件一样, ANSYS 软件不仅提供强大的 GUI 前台应用功能, 它还提供了一种强大的二次开发接口, 以使 ANSYS 在各个应用层次上发挥强大的功能. APDL 语言 [ 4] 是有限元分析软件 ANSYS 自带的一种批处理语言, 它为参数化的有限元模型提供了一个强有力的工具. 因此选用 APDL 语言来实现编程.3通用程序的优点及功能( 1) 具有通用性实体建模模块包括参数输入和创建实体两部分组成. 对于同一系列、同一型号的元件, 由于只是尺寸参数不同, 结构相同, 所以要把该软件应用于同系列、同型号的其他元件电磁场计算只需修改软件中参数即可, 软件中创建实体的命令流部分完全相同. ( 2) 易于改变电路的拓扑结构对于电力电子装置设备内部元器件必须整体考虑电磁干扰的问题, 设备内部的干扰源会通过辐射和串扰等途径影响其它元器件或部件的正常工作, 而且在离干扰源一定距离时, 干扰源的能量将大大衰减, 因此, 合理的布局有利于减小电磁干扰的影响[ 5] . 对于具有相同类型的电路, 只是布线结构的不同, 可以很方便地只改变元件的摆放位置参数就可以了. ( 3) 后处理更为方便图 4 单相半桥电压型逆变电路原理图应用 ANSYS 命令 PATH、 PPATH 、 PDEF 可以很方便地定义所需数据的路径, 用* GET 命令取出所需数据以及用* VWRIT 命令把数据写入文件中. 电路拓扑结构中的电磁场计算的最后结果以文件的形式保存起来, 大大减少了使用界面后处理的复杂性, 使操作变的方便快捷. 以全桥逆变和单相半桥电压型逆变电路( 原理图如图 4 所示) 进行说明, 在用ANSYS 命令流实现计算电路元件周围的电磁场分布情况时只需改变 MOSFET 管、二极管和电感的位置, 增减元件的数目, 改变一下各元件的坐标, 再进行相应的粘贴粘合等操作, 就可以完成从单相半桥电压型逆变电路到第2期张伟, 等: 电力电子装置的参数化建模及其仿真分析83全桥逆变电路的改变电路的布线结构的操作( 操作过程如图 5- 图 8 所示) .图 5 全桥逆变电路的有限元模型图6半桥逆变电路 PCB 板布线 1图 7 半桥逆变电路实体模型图8半桥逆变电路有限元模型对于同样一个电子装置来说, 用界面建模的时间是用命令流程序建模时间的 5 倍以上. 例如全桥逆变电路用界面进行建模所用的时间是 3 个小时, 而用命令流程序建模所用的时间仅用半个小时. 电路中的每种元件我们可以把它做成独立的子元件库, 每次只需要很方便地调用再把它放在所需的地方即可. 同一种类型的元件, 在不同场合, 可能所选的型号不同, 我们只需要改变元件的外形尺寸, 材料类型, 结构参数等就完成了对同一类型不同型号元件的改变. 虽然 ANSYS 的友好图形用户界面( GUI) 及程序构架为 ANSYS 程序分析功能提供了便易的介入途径. 通过 GUI 可交互访问程序的各种功能、命令、用户手册和参考资料, 并可一步一步地完成整个分析, 但是整个分析过程也是相当繁琐的. 所以编写了通用程序后, 可以方便的进行参数的修改, 就可以改变装置的布线结构, 从而简化了繁琐复杂的采用界面的建模过程, 节省了大量的建模时间, 缩短产品的开发周期, 提高了效率. 使 ANSYS 软件在电力电子装置的电磁场分析领域的应用更具有普遍性和通用性, 使它电磁场分析的通用性真正的体现发挥出来.4 5程序流程图( 如图 9 所示) 仿真结果及其分析全桥逆变电路及半桥逆变电路的仿真结果如图 10、11 所示. 从仿真结果分析可知, 全桥逆变电路与半桥逆变电图 9 程序流程图84西安文理学院学报: 自然科学版第 11 卷路相比, 全桥逆变电路中增加了 4 个元件, 用命令流参数化语言建模, 只需增加有关4 个元件相应的命令程序, 所以全桥逆变电路比半桥逆变电路建模需多花 3、分钟的时间.4 如果用用户图形界面建模, 全桥逆变电路比半桥逆变电路增加 4 个元件, 其建模的时间就得多花一个多小时, 而且还需要重新对每一个元件进行相应的参数设置. 对于同一个半桥逆变电路或全桥逆变电路来说, 则用用户图形界面建模所需时间是用命令流语言建模所需时间的5 倍以上.图 10 全桥电路电磁场分布俯视图图 11 半桥电路电磁场分布图[参 [ 1] [ 2] [ 3] [ 4] [ 5] [ 6]考文献]张景明, 黄劭刚, 夏永洪. ANSYS 软件命令流方式的应用[ J] . 江西电力, 2004, 28( 3) : 38- 40. 博弈创作室. APDL 参数化有限元分析技术及其应用实例[ M] . 中国水利水电出版社, 2005: 12- 168. 唐兴伦, 范群波, 张朝晖, 等. ANSYS 工程应用教程热与电磁学篇[ M] . 中国铁道出版社, 2003: 193- 281. 鄢情操. 基于有限元法的静电涂油机的三维电场分析和结构优化[ D] . 武汉: 武汉科技大学, 2004, 11: 1- 52. 熊军华. 降低开关模式电源 EMI 水平的混沌调制信号优化研究[ D] . 郑州: 郑州大学, 2004, 5: 1- 43. ZHANG Wei, LI Shou zhi, GAO Feng . The modeling and simulations of the circuit element based on finite element methods[ C] . 2005 IEEE International Conference on Vehicular Electronics and Safety, Xi an, China, 2005, 10( 14- 16) : 257- 260.[ 责任编辑王新奇]Parameter s Modeling of Power and Electronic EquipmentZHANG Wei, LEI Jun hong( Department of Machinery and Electronics Engineering, Xi an University of Arts and Science, Xi an 710065, China)Abstract: In order to observe the impact of the electromagnetic field s distribut ion, the circuit s layout and ele ment s place were often adjusted in the course of the practical analysis of a circuit. Modeling by using Graphical us er interface ( GUI) supplied by ANSYS software seems quite impractical. To overcome this disadvantage, a universal program is proposed by adopting command flow language supplied by ANSYS software to realize the spat ial modeling of a circuit. This universal program offers convenient operations of amending the spatial modeling of a circuit without renewing the graphical user interface ( GUI) . Key words: ANSYS command flow; power and electronic circuit; electromagnetic field; modeling1。
参数化建模与仿真研究
参数化建模与仿真研究参数化建模与仿真研究随着科技的不断发展，建模与仿真成为了研究、开发和设计领域的重要工具。
参数化建模与仿真研究则是在这一领域中的一个重要分支，它通过建立模型和进行仿真来实现对不同参数影响的研究和分析。
参数化建模是指基于参数的建模方法，它可以根据不同的参数值生成不同的模型。
这种方法的优点是可以对不同参数进行灵活的调整和优化，以满足不同需求。
例如，在产品设计中，可以通过改变不同参数的值来生成不同规格的产品模型。
参数化建模的关键是建立合适的参数化模型。
通过定义合适的参数和参数之间的关系，可以实现对模型的灵活控制。
参数的选择要考虑到模型的特点和应用需求，同时也要考虑到计算效率和精度的平衡。
常用的参数化建模方法包括基于特征的建模、参数曲线建模和参数曲面建模等。
参数化建模的另一个重要应用领域是产品仿真。
通过建立参数化模型，并对不同参数进行仿真分析，可以实现对产品性能和行为的预测和评估。
这对于产品的设计、优化和改进非常有价值。
例如，在汽车工程中，可以通过参数化建模和仿真分析来评估不同设计方案的燃油效率、安全性和操控性等指标。
参数化建模与仿真研究的优势在于可以提高设计的效率和准确性。
通过建立参数化模型，可以在短时间内生成大量的设计方案，并对其进行仿真分析，从而找到最优的设计方案。
这不仅节省了时间和成本，还提高了设计的精度和可靠性。
此外，参数化建模与仿真研究还可以为决策提供科学依据，帮助决策者做出合理的决策。
尽管参数化建模与仿真研究在许多领域中有广泛的应用，但仍然存在一些挑战和问题。
首先，参数的选择和参数之间的关系需要经验和专业知识的支持。
其次，参数化建模和仿真方法需要不断更新和改进，以适应不断变化的需求。
最后，参数化建模和仿真研究需要与实际应用相结合，才能发挥最大的价值。
总之，参数化建模与仿真研究是建模与仿真领域中的重要分支，它通过建立参数化模型和进行仿真分析，实现了对不同参数影响的研究和分析。
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的走线、 元件的安放位置进行调整, 以便观察对电磁场分布的影响, 这样, 直接采用 ANSYS 软件提供的 图形用户界面进行建模就显得很麻烦[ 6] . 本文采用 ANSYS 软件提供的命令流语言编写了一个通用程序, 来实现电路的空间建模. 采用该通 用程序, 可以方便的对电路空间模型进行修改操作, 不需要用界面重新建模.
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引言
APDL 是 ANSYS Parameter Design Language 的缩写, 即 ANSYS 参数化设计语言, 它是一门可用来自动
完成有限元常规分析操作或通过参数化变量方式建立分析模型的脚本语言, 用建立智能化分析的手段 为用户提供自动完成有限元分析过程, 即程序的输入可设定为根据指定的函数、 变量以及选用的分析类 型来做决定, 是完成优化设计的最主要基础. APDL 允许复杂的数据输入, 使用户实际上对任何设计或分 析属性有控制权. 用户可以利用程序设计语言将 ANSYS 命令组织起来, 编写出参数化蹬用户程序, 从而 实现有限元分析的全过程, 即建立参数化的 CAD 模型、 参数化的网格划分与控制、 参数化的材料定义、 参数化的载荷和边界条件定义、 参数化的分析控制和求解以及参数化的后处理. [ 1- 2]
图8
半桥逆变电路有限元模型
对于同样一个电子装置来说, 用界面建模的时间是用命令流程序建模时间的 5 倍以上. 例如全桥逆 变电路用界面进行建模所用的时间是 3 个小时, 而用命令流程序建模所用的时间仅用半个小时. 电路中 的每种元件我们可以把它做成独立的子元件库, 每次只需要很方便地调用再把它放在所需的地方即可. 同一种类型的元件, 在不同场合, 可能所选的型号不同, 我们只需要改变元件的外形尺寸, 材料类型, 结 构参数等就完成了对同一类型不同型号元件的改变. 虽然 ANSYS 的友好图形用 户界面( GUI) 及程 序构 架为 ANSYS 程序分析功能提供了便易的介入途径. 通 过 GUI 可交互访问程序的各种功能、 命令、 用户手册和 参考资料, 并可一步一步地完成整个分析, 但是整个分 析过程也是相当繁琐的. 所以编写了通用程序后, 可以 方便的进行参数的修改, 就可以改变装置的布线结构, 从而简化了繁琐复杂的采用界面的建模过程, 节省了大 量的建模时间, 缩 短产品的 开发周期, 提高 了效率. 使 ANSYS 软件在电力电子装置的电磁场分析领域的应用 更具有普遍性和通用性, 使它电磁场分析的通用性真正 的体现发挥出来.
Vol. 11 No. 2 Apr. 2008
文章编号: 1008 5564( 2008) 02 0081 04
电力电子装置的参数化建模及其仿真分析
张
摘
伟, 雷俊红
( 西安 文理学院 机械电子工程系, 陕西 西安 710065) 要: 在对一个电路进行实际分析过程中, 经常需 要对电路的走线、 元件的安放位 置进行调 整, 以
收稿日期: 2007 12 10 基金项目: 西安文理学院专项科研基金资 助项目( KY200648) . 作者简介: 张伟( 1976 ) , 女, 陕西 西安人, 西安文理学 院机械 电子工 程系助 教, 硕 士. 研究方 向: 新 型电力 电子装 置 与计算机控制.
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西安文理学院学报: 自然科学版
路相比, 全桥逆变电路中增加了 4 个元件, 用命令流参数化语言建模, 只需增加有关 4 个元件相应的命 令程序, 所以全桥逆变电路比半桥逆变电路建模需多花 3、 分钟的时间. 4 如果用用户图形界面建模, 全桥逆变电路比半桥逆变电路增加 4 个元件, 其建模的时间就得多花一 个多小时, 而且还需要重新对每一个元件进行相应的参数设置. 对于同一个半桥逆变电路或全桥逆变电路来说, 则用用户图形界面建模所需时间是用命令流语言 建模所需时间的 5 倍以上.
1
问题的提出
对于同一个电路, 元 件的摆放位置是可以人 为 调整的, 这会引起线路走线的变 化; 元件位置不变, 走线的位置是可以调整的, 这也可以引起电路性 质 的变化. 调整这些走线或元件的位置也会改变电 路 拓扑结构. ( 以全桥逆变电 路为例进行说明, 原理 图 如图 1 所示) 根据全桥逆 变电路原 理图, 假设建立 了如图 2
便观察对电磁场分布的影响. 这样, 直接采用 ANSYS 软 件提供的 图形用户 界面进 行建模 就显得 很不适 用。为了克服这一缺点, 本文中 采用 ANSYS 软件提供 的命令 流语言 编写了 一个通 用程 序, 来实现 电路 的空间建模。采用该通用程序, 可以方便的对电路空间模型进行修改操作, 不需要用界面重新建模. 关键词: ANSYS 命 令流; 电力电子电路; 电磁场; 建模 中图分类号: TP319 文献标识码: A
图 1 全桥逆变电路原理图
[ 3]
所示的电路板, 那么根据这样布线, 在 ANSYS 中可以建立如图 3 所示的这样一种空间实体模型 . AN SYS 软件虽然提供了友好的图形用户界面, 但是一旦进行网格划分后, 想要更改某些操作( 如, 改变元件 的尺寸大小等) 就必须对整个电路重新建模. 另外, 在对一个电路进行实际分析过程中, 经常需要对电路
图 2 全桥逆变电路的 PCB 板布线图
图 3 全桥逆变电路的空间实体模型图
2
用 APDL 语言编写通用程序
与其他大型软件一样, ANSYS 软件不仅提供强大的 GUI 前台应用功能, 它还提供了一种强大的二 次开发接口, 以使 ANSYS 在各个应用层次上发挥强大的功能. APDL 语言 [ 4] 是有限元分析软件 ANSYS 自 带的一种批处理语言, 它为参数化的有限元模型提供了一个强有力的工具. 因此选用 APDL 语言来实现 编程.
3
通用程序的优点及功能
( 1) 具有通用性
实体建模模块包括参数输入和创建实体两部分组成. 对于同一系列、 同一型号的元件, 由于只是尺 寸参数不同, 结构相同, 所以要把该软件应用于同系列、 同型号的其他元件电磁场计算只需修改软件中 参数即可, 软件中创建实体的命令流部分完全相同. ( 2) 易于改变电路的拓扑结构 对于电力电子装置设备内部元器件必须整体考虑电磁 干扰的问题, 设备内部的干扰源会通过辐射和串扰等途径 影响其它元器件或部件的正常工作, 而且在离干扰源一定 距离时, 干扰源的能量将大大衰减, 因此, 合理的布局有利 于减小电磁干扰的影响[ 5] . 对于具有相同类型的电路, 只是 布线结构的不同, 可以很方便地只改变元件的摆放位置参 数就可以了. ( 3) 后处理更为方便
4 5
程序流程图( 如图 9 所示) 仿真结果及其分析
全桥逆变电路及半桥逆变电路的仿真结果如图 10、
11 所示. 从仿真结果分析可知, 全桥逆变电路与半桥逆变电
图 9 程序流程图
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西安文理学院学报: 自然科学版
第 11 卷
Abstract: In order to observe the impact of the electromagnetic field s distribut ion, the circuit s layout and ele ment s place were often adjusted in the course of the practical analysis of a circuit. Modeling by using Graphical us er interface ( GUI) supplied by ANSYS software seems quite impractical. To overcome this disadvantage, a universal program is proposed by adopting command flow language supplied by ANSYS software to realize the spat ial modeling of a circuit. This universal program offers convenient operations of amending the spatial modeling of a circuit without renewing the graphical user interface ( GUI) . Key words: ANSYS command flow; power and electronic circuit; electromagnetic field; modeling
电力电子装置的参数化建模及其仿真分析.txt
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第 11 卷第 2 期 2008 年 4 月
西安文理学院学报: 自然科学版 Journal of Xi an University of Arts & Science( Nat Sci Ed)
第2期
张伟, 等: 电力电子装置的参数化建模及其仿真分析
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全桥逆变电路的改变电路的布线结构的操作( 操作过程如图 5- 图 8 所示) .
图 5 全桥逆变电路的有限元模 型
图6
半桥逆变电路 PCB 板布线 1
图 7 半桥逆变电路实体模型
图 10 全桥电路电磁场分布俯 视图
图 11 半桥电路电磁场分布图
[参 [ 1] [ 2] [ 3] [ 4] [ 5] [ 6]
考
文
献]
张景明, 黄劭刚, 夏永洪. ANSYS 软件命令流方式的应用[ J] . 江西电力, 2004, 28( 3) : 38- 40. 博弈创作室. APDL 参数化 有限元分析技术及其应用实例[ M] . 中国水利水电出版社, 2005: 12- 168. 唐兴伦, 范群波, 张朝晖, 等. ANSYS 工程应用教程 热与电磁学篇[ M] . 中国铁道出版社, 2003: 193- 281. 鄢情操. 基于有限元法的静电涂油机的三 维电场分析和结构优化[ D] . 武汉: 武汉科技大学, 2004, 11: 1- 52. 熊军华. 降低开关模式电源 EMI 水平的混沌调制信号优化研究[ D] . 郑州: 郑州大学, 2004, 5: 1- 43. ZHANG Wei, LI Shou zhi, GAO Feng . The modeling and simulations of the circuit element based on finite element methods[ C] . 2005 IEEE International Conference on Vehicular Electronics and Safety, Xi an, China, 2005, 10( 14- 16) : 257- 260.