基于MATLAB的串并联谐振电路仿真
基于matlab谐波抑制的仿真研究(毕设)
如果将整流相数增加到12 相,则5 次谐波电流下降到基波电流的4.5%,7 次谐波电流下降到3%。
除了可对整流器本身进行改造外,当有多台相同的6 脉动换流器同时工作时,可以用取自同一电源的换流变压器二次绕组之间适当的移相,以达到提高整流脉动数的目的。
(2)采用交流滤波装置。
采用交流滤波装置在谐波源的附近就近吸收谐波电流,以降低连接点处的谐波电压。
滤波装置是由电阻、电感、电容等元件组成的串联谐振电路,利用其串联谐振时阻抗最小的特性,消除5、7、11 次等高次谐波。
在运行中滤波器除了能起到滤波作用外还能兼顾无功补偿的需要。
(3)抑制快速变化的谐波。
快速变化的谐波源(如电弧炉、电力机车、晶闸管供电的轧钢机和卷扬机等)除了产生谐波外,往往还会引起供电电压的波动和闪变,有的(如电气化铁道的机车,处于熔化期的电弧炉等)还会造成系统电压三相不平衡,严重影响公用电网的电能质量。
抑制快速变化谐波较全面的技术措施就是在谐波源处并联装设静止无功补偿装置,可有效减小波动谐波源的谐波量,同时,可以抑制电压波动、闪变、三相不平衡,还可补偿功率因数,目前技术上较成熟。
(4)避免并联电容器组对谐波的放大作用。
在电力系统,中并联电容器组可以改善无功,起改善功率因数和调节电压的作用。
当有谐波源时,在一定的参数下,电容器组会对谐波起放大作用,危及电容器本身和附近电气设备的安全。
因此可采取改变电容器的串联电抗器,或将电容器组的一些支路改为滤波器,还可以采取限定电容器组的投入容量,避免电容器对谐波的放大。
(5)LC无源滤波法。
LC无源滤波器是一种常用的谐波补偿装置。
它的基本工作原理是利用LC谐振回路的特点抑制向电网注入的谐波电流。
当谐振回路的谐振频率和其中一高次谐波电流频率相同时,则可将该次谐波电流滤除,使其不会进入电网。
多个不同谐振频率的谐振回路可溥除多个高次谐波电流,这种方法简单易行。
(6)采用有源电力滤波器APF(Active Power Filter)。
基于Matlab的LC并联谐振回路的建模与仿真
基于Matlab的LC并联谐振回路的建模与仿真作者:廖延初来源:《海峡科学》2008年第05期[摘要] 在电路分析中经常遇到谐振电路,由于这类电路在选频放大领域有极为广泛的应用,因此有必要对电路的特性加以讨论研究,该文首先介绍电路基本模型,以LC并联谐振回路为例建立数学模型,然后用Matlab语言对谐振电路进行仿真并绘制出输出电压的幅频特性图。
[关键词] LC并联谐振回路 Matlab 回路阻抗随着计算机软件业的发展,用于模拟电路仿真的软件越来越多。
Matlab是最近比较流行的数学软件,它可以直接处理矩阵或者数组,语句精炼、编程效率高。
Matlab语言为用户提供了一个方便的图形仿真工具,用户可以在它的元件库里找到各种需要的元件,在新建的模型界面里建立一个电路模型,再利用它的仿真功能,在Scope模块上看到仿真结果。
用户可以根据实际的需要反复修改各个重要元器件的参数值,方便地看到每次仿真的图形。
在学校硬件设施有限、科研经费不足的情况下, Matlab仿真分析的应用必将大大提升科教事业的研究水平。
1 LC并联谐振回路的数学建模LC并联谐振回路是一种LC选频放大器,又称为LC调谐放大器,它是由LC并联在一起构成的,是选频放大器中经常用到的谐振回路[1],如图1所示。
图1 LC并联谐振电路图1中R表示回路的等效损耗电阻。
由图可知LC并联谐振回路的等效阻抗为 (1)若设R (2)由式(2)可得到并联谐振回路的谐振频率为或 (3)根据回路谐振时,回路的等效阻抗为纯电阻性质,即可得到。
这样,这就是回路的谐振频率。
谐振时,回路的等效阻抗为纯电阻性质,其值最大,即 (4)式中称为回路品质因数,是用来评价回路损耗大小的指标。
由于谐振抗呈纯电阻性质,所以信号源电流与输出电压同相。
下面将用Matlab6.1软件进行仿真这个电路,我们对各个参数的值进行修改,可以方便地看到它的输出波形变化。
2 用Matlab建立仿真模型和分析Matlab6.1中提供了用于模拟电路仿真的的Power System Blockset工具箱[2],同其它的模拟仿真软件一样,在仿真之前我们要先建立电路模型,Matlab软件在Simulink Library库里提供了各种电器元件,在这里我们可以找到我们建立电路模型所需要的元件,把我们所需要的元件用鼠标拖放到新建的model文件下,然后连接成我们需要的电路。
基于MATLAB的对零电流开关准谐振变换器的建模与仿真
基于MATLAB的对零电流开关准谐振变换器的建模与仿真发布: 2011-3-17 10:38 | 作者: ——| 来源: 21ICTAG:变换器电路零电流开关(ZCS)准谐振变换器(QRC)因其内在的软开关特点和电路的简单。
而有多种DC/DC变换器的拓扑类型。
一般讲,零电流开关是通过在开关器件上增加一对谐振电感和电容,使其在开关开通和关断时流过开关的电流等于零,从而减少开关损耗以提高开关频率,有助于提高电源的功率密度。
但是在没有一个好的电路模型下,设计基于零电流开关准谐振变换器的可调开关电源并不容易。
因为其非线性和复杂的运行等,零电流开关准谐振变换器的建模相对很难。
本文通过对BUCK电路的零电流开关准谐振变换器的开关过程的分析,简化其开关过程,得到其非线性的等效模型,并在MATLAB对其进行了分析和仿真,包括用MATLAB的控制系统工具箱进行仿真。
而该模型相当逼近的优点,即使在普通的计算机上,也能很快得到准确的仿真结果。
同时,因为该模型是通过分析利用零电流开关运行的特点而建立的,因此也可以将其应用到相关的QRC拓扑电路上,并得到其仿真模型。
2工程仿真软件MATLAB的特点比较目前常用的BASIC,FORTRAN和C语言等编程仿真程序,它们都要求编程者既对物理模型和有关算法有深刻的了解,而且还需要熟练掌握所用语言及编程技巧,即使如此,由于缺乏强有力的图形输出支持,使人机界面难以达到令人满意的理想效果。
而对用户而言,要求其同时具备这两方面的能力是有一定难度的,因此编制、调试程序成为一项很繁杂的工作。
MATLAB是由MathWork公司出版发行的著名数学分析软件。
作为当今流行的第四代编程语言,完全可以克服这些困难,使科技人员从繁琐的程序代码中解放出来,成为当前各个科研工作者的有力工具。
MATLAB包含核心部分和各种可选的工具箱两个部分。
它具有以下几个显著特点:1)高效方便的矩阵运算MATLAB给出了矩阵函数、特殊矩阵专门的库函数,使之在求解诸如信号处理、建模、系统识别、控制、优化等领域的问题时,显得大为简捷、高效和方便。
基于MATLAB的谐振电路的建模与仿真
面要利用谐振实现一定的功能 , 如电子技术 中电磁波接收器常常用串联谐振电路作为调谐电路 , 接收某一 频率的电磁波信号 , 收音机就是其中一例 ; 利用谐振原理制成的传感器 , 可用于测量液体密度及飞机油箱 内液 位高 度 等 . 一方 面 要 防止谐 振 对 电路 造 成 的破坏 , 另 如在 配 电 网络 中 , 避 免 因 电路谐 振 现象 引 起 电 要 容或电感的击穿. 有两种方法实现 电路 的谐振 : 一是在电源频率 固定的情况下 , 改变 L C元件的参数 , 使电 路满足谐振条件 ; 二是在固定 L C元件参数的情况下 , 调整电源频率使电路产生谐振 .
Ab t a t s r c :Mo ei ga d s l t n i t ei o t tT a s o e p et n w a d r ma et e w r . s n n e i d l n i ai n mu o s h mp r l n r o l k o e k o l Re o a c s n a ie f p o n h d a s e i l i d o o k n t t fs u od tb e c r u t , h sa il l b r t d t o k n so e o a t ic i ’ p ca n f r i g s eo n s i a sa l i i T i r c e e a o ae w i d fr s n r u t S k w a i l c s t n c
实用价值.
关键词 : 谐振 ;品质 因数 ; 建模 与仿 真 中图分 类号 :P 9 . T 31 5 7 文献标 识 码 : A
Re o a tCic i ’ o ei g a d S m u a i n Ba e n M ATLAB s n n r u t SM d l n i l to s d o n
基于MATLAB的电力系统铁磁谐振的数字仿真
1引言
在 35kV及以下中性点不接地系统中, 母线上装设电磁式电压互感器,接成 Y0/Y0/ 开口三角形式,当线路的长度在一定范围时 容易产生铁磁谐振。系统谐振时产生过电压 和过电流,过电压对电气设备的绝缘构成威 胁,过电流可导致 PT烧毁。对于某些 PT来 说,烧毁时有时表现为爆炸的形式,不仅本 身遭到破坏,而且要危及邻近的电力设备, 例如有时会把同一柜里的电缆头和避雷器 崩坏,其危害性很大。对该现象进行分析有 助于更好地掌握谐振的特征,对从根本上抑 制铁磁谐振现象的产生也有深远意义。
3仿真结果与分析
3.1铁磁谐振与线路长度的关系 U0=f(L) 数字仿真的结果表明:当线路的长度不
同时,铁磁谐振的性质是不同的。随着线路 长度的增加依次发生三倍频谐振、基频谐 振、1/2分频谐振;当线路长度达到一定数 值时,不会产生任何谐振。一般架空线路为 1A/30kM,所以电容取 5.9 10-9F/kM,即用 5.9 10-9F模拟一公里线路。由仿真得到的 谐振范围大致如下:
电磁式电压互感器铁芯具有饱和特性, 当加在电压互感器上的电压或流过电压互 感器的电流较大时,其伏安特性会表现明显 的非线性,这就相当于电磁式电压互感器对 应的感抗值是呈非线性变化的,而且其变化 范围很大。
图-1单相铁磁谐振电路图
图-2铁磁谐振的共振范围图
仅当线路长度满足谐振条件还未必产生谐 振,往往需要一定的激发条件。所谓的激发 条件就是系统中产生一个冲击,例如突然和 闸,单相金属性接地恢复或者风刮架空线路 碰到树枝后的避开,这个冲击使铁芯达到饱 和,进而产生谐振。由于突然和闸产生的冲
0.5346
0.2123
0.7076
0.6287
0.8653
2.1066
1.0383
基于matlab的串并联谐振电路
基于matlab的串并联谐振电路基于Matlab的串并联谐振电路引言:串并联谐振电路是电路中常见的一种重要电路结构,它在通信系统、射频电路和电源电路等领域有着广泛的应用。
本文将介绍基于Matlab的串并联谐振电路的相关知识和实现方法。
一、串联谐振电路串联谐振电路是指电感、电容和电阻依次连接形成的电路。
在串联谐振电路中,电感和电容起到谐振的作用,电阻则用于限制电流。
当电感和电容的谐振频率与输入信号的频率相等时,电路会出现共振现象,电路的阻抗最小。
在Matlab中,可以使用电路分析工具箱来模拟和分析串联谐振电路。
首先,根据电路的参数,使用电路分析工具箱中的函数构建电路模型。
然后,可以通过设置输入信号的频率,使用频域分析工具进行分析。
通过绘制电路的幅频特性曲线,可以直观地观察到电路的共振频率和阻抗变化情况。
二、并联谐振电路并联谐振电路是指电感、电容和电阻并联形成的电路。
在并联谐振电路中,电感和电容同样起到谐振的作用,电阻用于限制电流。
当电感和电容的谐振频率与输入信号的频率相等时,电路会出现共振现象,电路的阻抗最大。
在Matlab中,同样可以使用电路分析工具箱来模拟和分析并联谐振电路。
根据电路的参数,构建电路模型,并设置输入信号的频率。
通过频域分析工具,可以绘制电路的幅频特性曲线,从而观察电路的共振频率和阻抗变化情况。
三、串并联谐振电路串并联谐振电路是由串联谐振电路和并联谐振电路组合而成的电路结构。
在串并联谐振电路中,电感、电容和电阻的组合形式更加复杂,但其共振原理与串联谐振电路和并联谐振电路相似。
在Matlab中,可以通过将串联谐振电路和并联谐振电路的模型进行组合,来模拟和分析串并联谐振电路。
根据电路的参数和拓扑结构,构建电路模型,并设置输入信号的频率。
通过频域分析工具,可以绘制电路的幅频特性曲线,以及观察电路的共振频率和阻抗变化情况。
结论:基于Matlab的串并联谐振电路模拟和分析是一种常见的电路设计方法。
基于MATLAB的组合逻辑电路设计和仿真
基于MATLAB的组合逻辑电路设计和仿真摘要MATLAB是一款功能强大的数学软件,在很多的领域都得到了广泛的应用。
本文在介绍了组合逻辑电路原理的基础上,结合了MATLAB中的SIMULINK进行仿真。
由于组合逻辑电路的输出信号只取决于当时的输入信号,本文用SINULINK的各个逻辑模块完成了电路图的搭建,并通过输入信号,观察输出信号时否符合该逻辑功能,进一步验证电路的正确性。
仿真结果表明,利用Matlab进行组合电路的设计、调试,结果直观、省时省力。
它不仅能用来仿真本论文中提到的电路,而且能广泛地应用于其它逻辑电路的仿真,是逻辑电路设计、调试的有效工具。
关键字:MATLAB;SIMULINK;逻辑电路1、概述1.1 关于MA TLAB和SIMULINKMA TLAB是由Math Work公司开发的商业数学软件,用于算法开发、数据可视化、数据分析以及数值计算的高级技术计算语言和交互式环境,主要包括Matlab和Simulink两大部分。
MA TLAB可以完成复杂的数学运算,精度较高,能完成高等数学中所有的计算,包括导数、极限、定积分、不定积分、微分方程,甚至人工不可能完成的运算,MA TLAB也可以完成。
当然MA TLAB最初是用在矩阵的运算。
MA TLAB对数据有很友好的可视性,最主要的表现在于它的作图功能,能够在某段区间的任何函数,而且能够做出三维空间函数。
并且能够对数据进行拟合、差值。
所以,MA TLAB经常被用在数据理论分析中。
SIMULINK是MA TLAB中的组成部分,完成交互式仿真。
SIMULINK使用较为简单,能够完成概念模型的搭建,并通过仿真来验证模型的正确性。
SIMULINK应用十分广泛,如电力电子、DSP、运动控制、自动控制原理、电机拖动等课程中。
通过SIMULINK中的REAL-TIME Workshop可以生成在实物板上可以直接运行的代码,大大简化了设计工程师的工作量,弊端是生成的代码效率比较低,这点对于半导体技术的飞速发展已经不是难题了。
基于matlab的串并联谐振电路
基于matlab的串并联谐振电路基于Matlab的串并联谐振电路引言串并联谐振电路是电路学中的重要概念,它在信号处理、通信系统以及电力系统等领域有着广泛的应用。
本文将介绍基于Matlab的串并联谐振电路的相关知识与实现方法。
一、串联谐振电路串联谐振电路是由电感、电容和电阻组成的电路,其中电感和电容构成谐振回路,电阻用于限制电流。
串联谐振电路的特点是电感和电容处于串联的关系,电压和电流在谐振频率上取得最大值。
在Matlab中,我们可以通过构建电路的等效模型来模拟串联谐振电路。
首先,我们需要计算电路中的电感和电容的参数值,并将其转化为阻抗。
然后,我们可以使用Matlab提供的电路模型来模拟电路的响应和频率特性。
通过改变电路中的元件值或频率,我们可以观察到电路的响应变化。
二、并联谐振电路并联谐振电路是由电感、电容和电阻组成的电路,其中电感和电容构成谐振回路,电阻用于限制电流。
并联谐振电路的特点是电感和电容处于并联的关系,电压和电流在谐振频率上取得最小值。
在Matlab中,我们可以通过构建电路的等效模型来模拟并联谐振电路。
首先,我们需要计算电路中的电感和电容的参数值,并将其转化为导纳。
然后,我们可以使用Matlab提供的电路模型来模拟电路的响应和频率特性。
通过改变电路中的元件值或频率,我们可以观察到电路的响应变化。
三、串并联谐振电路的应用串并联谐振电路在通信系统中有着广泛的应用。
例如,调谐放大器中的谐振电路可以用于选择特定的频率范围,增强信号的强度。
此外,谐振电路还可以用于频率滤波器,帮助去除噪声和杂波。
除了通信系统,串并联谐振电路还在电力系统中有着重要的应用。
例如,电力系统中的谐振电路可以用于消除谐波,提高电能质量。
此外,谐振电路还可以用于无线能量传输,将能量从发射端传输到接收端。
结论通过Matlab,我们可以方便地模拟和分析串并联谐振电路的特性和响应。
串并联谐振电路在通信系统和电力系统中有着广泛的应用,对于提高系统性能和电能质量具有重要意义。
基于Matlab_Simulink二阶串联谐振系统设计与分析
基于Matlab/Simulink 二阶串联谐振系统设计与分析一、实验内容:RLC 如下图所示,r u 看成输入()f t ,回路电流c u 为响应()y t ,根据回路电压为零可建立该电路的回路方程为:c 22()c r c c c c r di LRi u u dt du i t C dtd u du LC RC u u dt dt ++==++=r u 看成输入()f t ,回路电流()i t 为响应()y t ,则上述方程可改写成:''()'()()()LCy t RCy t y t f t ++=对上式两边同时取拉普拉斯变换可得:2()()()()LCs Y s RCsY s Y s F s ++=则系统的系统函数为:21()1H s LCs RCs =++分别用直接型、级联型、并联型三种simulink 结构框图模拟,设计并实现该系统,观测当输入分别为正弦信号和阶跃信号,电路参数为以下四种情况时,电路的输出波形,并总结规律(什么情况下各自对应是无阻尼、临界阻尼、欠阻尼、过阻尼,各自的震荡频率是多少)。
1)L=1H ,C=1F ,R=2Ω2)L=1H,C=1F,R=0Ω3)L=1H,C=1F,R=1/2Ω4)L=1H,C=1F,R=4Ω二、实验结果:1)L=1H,C=1F,R=2Ω直接型正弦阶跃级联型正弦阶跃2)L=1H,C=1F,R=0直接型正弦阶跃3)L=1H,C=1F,R=1/2直接型正弦阶跃4)L=1H,C=1F,R=4直接型正弦阶跃三、实验总结及结果分析:通过这些实例分析,我们可以知道,matlab/simulink在分析信号与线性系统上有着很高的实用价值,尤其是图形观察,以RLC 二阶串联谐振系统为例,分析了线性时不变系统的建模方法。
并利用Simulink动态仿真软件建立了电路形式和框图形式的两种仿真模型,而这两种模型都可以直观的方便地显示系统回路的电流响应曲线。
基于MATLAB的并联Buck_均流仿真
基于MATLAB的并联Buck均流仿真张莹文(洛阳师范学院物理与电子信息学院)摘 要: Buck是电源设计中常见的拓扑结构,使用多个Buck模块并联供电时会存在均流问题。
本文基于MATLAB设计一款并联Buck变换器,并基于串电阻法和平均电流法两种均流控制策略进行仿真分析。
首先提出并联电源模块的均流问题并对并联Buck变换器及均流控制策略进行简介,然后基于MATLAB搭建并联Buck电源模块的仿真模型,分别就串电阻法和平均电流法两种均流策略对并联Buck模块进行均流控制仿真,最后通过仿真结果的对比分析,发现并联Buck采用平均电流法时其均流效果更好。
关键词: Buck;并联; MATLAB;均流0 引言军工、工业、科研等领域的设备对电源的要求越来越高,电源模块正朝着大功率和大电流方向不断跨越,通过利用多个模块并联供电,还可以有效的减少电容、电感、变压器的尺寸,以及抑制干扰改善系统性能[1]。
在多个模块并联供电中,由于多个模块的外特性不同,每个模块分担电流也不同。
这会导致外特性差的模块可靠性降低。
并联运行技术中均流控制是研究的重点之一,即对负载电流的平均分配[2-4]。
通过利用均流控制策略来控制电源模块电流的均匀分配,实现稳定可靠的冗余系统[5, 6]。
本文针对开关电源Buck变换器进行并联均流控制策略的设计,采用双Buck并联电路,基于此进行串电阻法和平均电流法的并联均流控制策略的Buck变换器进行电路设计。
1 并联Buck变换器及均流控制策略简介如图1所示为两个降压斩波电路并联供电的原理图,图中包括两个MOSFET管分别是V1、 V2,两个储能电感分别是L1、 L2,两个续流二极管分别是VD1、VD2,一个滤波电容C和负载电阻R。
该电路在一个开关周期内共有4种模态[7, 8]。
目前常见的均流控制策略包括串电阻法、主从均流法、最大电流法和平均电流法等。
本文将对串电阻法和平均电流法进行设计与比较。
基于Multisim串联谐振电路的仿真分析
( 1)
l
l
4( l l : 5 0 : 0 4 56 8 ) 6 3
40 3 2 4 3 0 8 5 4 2 l 2 0 5
出特性越平坦 ,电阻越 、 ,输出特性越陡
峭 。
当 =Ac Y l 1, 即
一
l () 2
45 4 3 5 l 0 0 7 0 0 8 7 3 8
z + - + 。 - - 一 -t ) R/ 者) √ ( 毗
… , … … , … … - … … … ・ ・ … … , ・ ・ ・
撸 注
3 从图3 :看出仿 真的结果与理论 ) NL J ,
、
l
30 0 4 l 2 Ol7 0 3 5 5 4
相 符 合 。 串联 电阻 越 大 ,品 数越 /输 喷因 1 、
L 1
… 一
X= , - 0 Z R,电阻 R1 端 电 压 与信 号 两 源 电压 相 同 , 时 电路 处 于谐 振 状 态 , 这 此 时 的工 作 频 率 为 谐振 频 率 ,用 ∞ 。 表示 。谐 振 频率 与 , 的 关 系为
l
。
C1
-l
I t0 0 mH
1 串 联谐 振 电路 的 工 作原 理
【 是 ・ 单的 RI 简 m联惜振电路 C
Ph ( a d幢
图 3 电阻 对品质因数的影响
Fg 3 e itn e t q aiy f co if e c i R ss a c o u l a t r n l n e t u
4 ) 通 过 以 上 傍 可 以 看 出 , 、 子
l
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… … … … …
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基于Matlab的LC并联谐振回路的建模与仿真
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根据 回路谐振时 ,回路 的等效阻抗为纯 电阻性质,即可
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图2 I _ 联谐 振 电路仿 真模 型 C并
出波 形 变化 。
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2 用 M tIb建立 仿 真模 型和 分析 a a
M t b. 中提 供 了用 于模 拟 电路 仿真 的 的 Pw r yt aa61 l o e Ss m e Boke工 具箱 l st c ’ ,同其 它 的模 拟仿 真 软件 一样 , 在仿 真 之前 我们 要先 建立 电路 模 型 ,M t b 件在 S ui i a 库 里 aa 软 l i lk b r m n L ry
科 教事 业 的研究 水平 。
1 L C并 联谐 振回路 的数 学建 模
z 去 = 。 …………… 。 £ = = ㈣
式 中 Q: 一 L: w o
R
一 一
L C并联 谐振 回路 是一 种 L C选频 放 大器 ,又称 为 L C渊
谐放 大器 ,它 是 由 L C并 联在 一起 构成 的 ,是选 频放 大器 中 经常 用 到的谐 振 回路 …,如 图 1 所示 。
基于Matlab断续模式串联谐振充电电源建模与仿真
析得到 了 该充电电源的特点 , 对理解和制造该充电电源有一定的参考价值 。
美键 调 :充 电电源 ; 串联谐 振 ; 仿 真模 型
中圈分类号: I ’ N 8 6 3
1 引言
脉冲电容器快 速放 电是 获得 巨大脉 冲能量 释放的途径之一 , 在 电磁发射、 高功率激 光 、 大功 率微 波、 粒子束武器等许多研究领域都得 到普遍
应用 , 电容器 上 能量 的获得 则 主要 通 过 电容 器 充
2 串联谐振充 电电源原理分析
串联谐振充电电源通常工作于高频, 充 电精
宋耀东 , 吴利红 , 杜 雪
中国电子科技集团公 司第二十七研究所 , 郑州 4 5 0 0 4 7
摘 要: 根 据 串联谐振 充 电 电源的组 成 , 分 析 了断 续模 式 下 串联 谐振 充 电 电源 的工 作原 理 ,
基于M a t l a b建立 了断续模式下串联谐振充电电源的模型 , 利用该模 型对充电电源的工作过
p i r n c i p l e i n d i s c o n t i n u o u s m o d e , e s t a b l i s h e s i t s m o d e l b a s e d o n Ma t l b .B a y u s i n g he t m o d e l , t h e c h a r in g g ow p — e r s u p p l y  ̄ w o r k i n g p r o c e s s e s a l e a n a l y z e d i n t h e s i m u l a t i o n . T h e c h a n g e s t o c h rg a i n g v o l t a g e , r e s o n a n c e c u r r e n t
基于MATLAB的串并联谐振电路仿真
基于MATLAB的串并联谐振电路仿真信息工程学院电信1206班杨茜摘要MATLAB(矩阵实验室)是Matrix Laboratory的缩写,是一款由美国The Mathworks公司出品的商业数学软件。
MATLAB是一种用于算法开发、数据可视化、数据分析以及数值计算的高级技术计算语言和交互式环境。
除了矩阵运算、绘制函数/数据图像等常用功能外,MATLAB还可以用来创建用户界面及与调用其它语言(包括C,C++和FORTRAN)编写的程序。
MATLAB拥有丰富的功能,其功能涉及到了数学、信号处理、通信电子等多个领域,是一款极其强大的软件。
串并联谐振电路是高频电子线路课程中十分基础同时也是十分重要的一部分,其中并联回路在实际电路中用途广泛,且二者之间具有一定的对偶关系,本次设计即是利用MATLAB的强大的计算绘图、图像处理功能,分析并联回路及串联回路的各自的特性及基本电路参数, 建立较为完善的信号模型,采用函数化编程方式完成功能性模拟,实现信号的有效输入输出与定性分析关键词:MATLAB 谐振电路高频电子线路AbstractMATLAB is a multi-paradigm numerical computing environment and fourth-generation programming language. Developed by MathWorks ,M- -ATLAB allows matrix manipulations,plotting of functionsand data, implementation of algorithms, creation of user interfaces, and interfacing with programs written in other languages, including C,C++, java ,and Fortran.MATLAB has a lot of function, its function involves mathematics, signal processing, communications electronics and other fields, is a very powerful software.Series-parallel resonant circuit is very basic in high frequency electronic circuit course is also a very important part of the parallel circuit widely used in the actual circuit, and, the duality relation between them has certain of this design is the use of MATLAB powerful computational graphics, image processing and analysis of the parallel circuit and the respective characteristic and basic circuit of series connection circuit parameters, to establish a relatively perfect signal model, the functional programming approach to complete the functional simulation, realize the effective input and output signal and qualitative analysisKeywords:MATLAB Resonant circuit High-Frenquency Ele ctronic Circuit引言本文主要将MATLAB仿真与高频电子线路中的串并联谐振结合起来,利用MATLAB的建模与仿真功能,利用该手段描绘出串并联谐振的相频、幅频特新曲线及其他电路参数曲线,结合MATLAB中的程序代码及图形曲线,详细的讲述仿真原理,并进行结果分析,建立较为完善的信号链路模型,能够较好的描述电路或系统的工作过程;正确分析输入输出信号的特征,关键步骤有相关图形输出。
交流电路串联谐振和并联谐振的仿真分析
交流电路串联谐振和并联谐振的仿真分析如果调节的参数或者电源频率使它们同相位,这时电路就发生了谐振现象。
按照发生谐振现象的电路不同,可以分为串联谐振和并联谐振。
1、串联谐振在R、L、C串联电路中,但满足感抗XL等于容抗XC时,即电源的输出电压和输出同相位,就会发生谐振现象。
因为发生串联电路中,所以也称为串联谐振。
为了更加深入了解串联谐振的现象,在/simulink中搭建交流串联R、L、C电路。
设置交流电源幅值为220V,频率为50Hz,为10欧姆,根据串联电路发生谐振的条件,设置L为0.0318H,C为3.1831e-04F,仿真结果下图所示。
通过对仿真波形进行分析可知:(1)串联电路发生谐振时,电路中的阻抗值达到最小。
在电源电压不变情况下,电路发生了串联谐振使得电路中的电流达到最大值。
(2)由于电源的电压和它输出电流同相位,则电路对电源呈阻性。
电源提供给电路的能量全被电阻消耗掉,电源与电路之间不存在能量交换。
能量交换只发生在电感线圈和之间。
(3)由于发生串联谐振时,感抗等于容抗,电感两端的电压和电容两端电压幅值相等,相位正好相反,相互抵消,对整个电路不起作用。
(4)把电阻值由10欧姆调整为5欧姆时,其它条件不变。
此时感抗等于容抗大于阻抗,电源电压波形、电感两端的电压波形和电容两端电压波形如下图所示。
从图中可知,电感两端的电压和电容两端电压要远大于电源电压,即发生了过电压,可能会使线圈和电容的绝缘被击穿。
所以在电力工程中要避免发生串联谐振现象。
2、并联谐振在R、L、C并联电路中,但满足感抗XL等于容抗XC时,即电源的输出电压和输出电流同相位,就会发生谐振现象。
因为发生并联电路中,所以也称为并联谐振。
为了更加深入了解并联谐振的现象,在matlab/simulink中搭建交流并联R、L、C电路。
设置交流电源幅值为220V,频率为50Hz,电阻为10欧姆,根据并联电路发生谐振的条件,设置L为0.0318H,C为3.1831e-04F,仿真结果下图所示。
基于Multisim的并联谐振电路的仿真分析
通 常要 求线 圈 电阻 很 小 , 发生谐振时 , t o L > >R, 则式 ( 1 ) 可 写成
z ≈ 1
1 + j t o R C 一 L C R C 。 . L f 。 r一 \
L C并联 电路 的谐振 条件 可简化 为
・
48 ・
9 00 —90 7.
A t m o s p h e r i c E n v i r o n m e n t , 2 0 0 1 ( 3 5 ) : 1 5 2 7—1 5 3 5 .
[ 3 ]陈丹青 , 师建中 , 王娟 , 等. 潮汕地区3市夏季地面臭氧浓度
变化特征研究[ J ] . 上海环境科学, 2 0 1 3 , 3 2 ( 1 ) : 3 1 — 3 5 .
抗值 由电路 参数决 定 , 与 电源频率 无关 。
Cl 1 “F
2 )发生并联 谐振 时 , 并联 的 2条 支路 的 电流 是
总 电流 , 0 的 Q倍 , 即 = =Q , 0 , 不过 , , c 和 的相
位相 反 , 总 电流 , 0 与非谐 振 时相 比达 到最 小值 。因
第2 7卷 第 1 期
2 0 1 4年 1月
镇 江 高 专 学
报
Vo 1 . 2 7 No . 1
J o u r n a l o f Z h e n j i a n g C o l l e g e
J a n ., 2 0i 4
基 于 Mu l t i s i m 的 并 联 谐 振 电路 的 仿 真 分 析
关 键词 : 并联谐振 ; Mu l t i s i m; 电路 仿 真 中图分类号 : T M1 3 文献 标 志 码 :A 文章 编 号 : 1 0 0 8—8 1 4 8 ( 2 0 1 4 ) 0 1 — 0 0 4 8—0 4
基于Multisim的并联谐振电路的仿真分析
基于Multisim的并联谐振电路的仿真分析李冬冬【摘要】This thesis introduces RL-C parallel resonant circuit characteristics.Due to the actual internal resistance and in the experimental apparatus,there are some differences between the experimental results and the theoretical value,resulting in students’ biased understanding.Multisim 1 1 electronic simulation software,instrumentation and simulation analysis method are used for circuit simulation.Results of simulation and analysis and the theoretical values are exactly the same.%RL-C并联谐振电路实际实验装置存在内阻等原因,实验结果和理论值有一些差别,容易造成理解偏差。
采用Multisim 11电子仿真软件,仿真仪表和仿真分析法对电路进行仿真,仿真实验及分析结果和理论值完全一致。
【期刊名称】《镇江高专学报》【年(卷),期】2014(000)001【总页数】5页(P48-51,55)【关键词】并联谐振;Multisim;电路仿真【作者】李冬冬【作者单位】江苏农林职业技术学院信息工程系,江苏句容 212400【正文语种】中文【中图分类】TM131 并联谐振电路的理论分析串联谐振电路适用于信号源内阻等于零或很小的情况,如果信号源内阻很大,将严重降低回路的品质因数,使选择性显著变差,此时必须采用并联谐振电路。
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基于MATLAB的串并联谐振电路仿真信息工程学院电信1206班杨茜摘要MATLAB(矩阵实验室)是Matrix Laboratory的缩写,是一款由美国The Mathworks公司出品的商业数学软件。
MATLAB是一种用于算法开发、数据可视化、数据分析以及数值计算的高级技术计算语言和交互式环境。
除了矩阵运算、绘制函数/数据图像等常用功能外,MATLAB还可以用来创建用户界面及与调用其它语言(包括C,C++和FORTRAN)编写的程序。
MATLAB拥有丰富的功能,其功能涉及到了数学、信号处理、通信电子等多个领域,是一款极其强大的软件。
串并联谐振电路是高频电子线路课程中十分基础同时也是十分重要的一部分,其中并联回路在实际电路中用途广泛,且二者之间具有一定的对偶关系,本次设计即是利用MATLAB的强大的计算绘图、图像处理功能,分析并联回路及串联回路的各自的特性及基本电路参数, 建立较为完善的信号模型,采用函数化编程方式完成功能性模拟,实现信号的有效输入输出与定性分析关键词:MATLAB 谐振电路高频电子线路AbstractMATLAB is a multi-paradigm numerical computing environment and fourth-generation programming language. Developed by MathWorks ,M- -ATLAB allows matrix manipulations,plotting of functionsand data, implementation of algorithms, creation of user interfaces, and interfacing with programs written in other languages, including C,C++, java ,and Fortran.MATLAB has a lot of function, its function involves mathematics, signal processing, communications electronics and other fields, is a very powerful software.Series-parallel resonant circuit is very basic in high frequency electronic circuit course is also a very important part of the parallel circuit widely used in the actual circuit, and, the duality relation between them has certain of this design is the use of MATLAB powerful computational graphics, image processing and analysis of the parallel circuit and the respective characteristic and basic circuit of series connection circuit parameters, to establish a relatively perfect signal model, the functional programming approach to complete the functional simulation, realize the effective input and output signal and qualitative analysisKeywords:MATLAB Resonant circuit High-Frenquency Ele ctronic Circuit引言本文主要将MATLAB仿真与高频电子线路中的串并联谐振结合起来,利用MATLAB的建模与仿真功能,利用该手段描绘出串并联谐振的相频、幅频特新曲线及其他电路参数曲线,结合MATLAB中的程序代码及图形曲线,详细的讲述仿真原理,并进行结果分析,建立较为完善的信号链路模型,能够较好的描述电路或系统的工作过程;正确分析输入输出信号的特征,关键步骤有相关图形输出。
加深我们高频电子线路的设计的认识,增强动手能力,同时提高我们对于所学知识理论层面的应用与理解。
1.串联回路阻抗频率特性1.1原理说明图1串联谐振电路如上图,当LC 谐振回路的总电抗X 为0时,所呈现的状态称为LC 谐振回路对外加信号源频率w 谐振,即谐振条件为0)1(=-=wCwL X 则串联回路的谐振频率为: ,10LC w = 或 LC f π210=回路的品质因数Q 为回路谐振是的感抗值与回路的损耗电阻R 之比,且CL R R L w Q ⋅==10 且串联回路的总阻抗 )1(wC wL j R R Z S S +++= 由此便可绘出S Z 与w 的特性曲线图。
1.2程序代码R=5,C=500e-12,L=0.75e-3,RS=5;f0=1/(2*pi*sqrt(L*C)); %谐振频率w0=2*pi*f0; %计算谐振角频率w0Q0=sqrt(L/C)/R,RP=R; %品质因数RE=RS+RP; %计算回路总阻抗w=2*pi*f; %定义ws=log10(f0);f=logspace(s-.1/5,s+.1/5,501); %设定计算频率范围ZS=j*w*L+1./(j*w*C)+RS; %回路端口串联联阻抗subplot(2,1,1),semilogy(w,abs(ZS)),grid;%将图表分为上下部分,在上部分输出w与ZE绝对值的图形,将图像分格axis([min(w),max(w),0.9*min(abs(ZS)),1.1*max(abs(ZS))]); %设定坐标轴范围xlabel('w'),ylabel('abs(ZS)'); %命名坐标轴subplot(2,1,2),plot(w,angle(ZE)*180/pi);grid%在图标下部分输出w与ZE相位角的图形,将图像分格xlabel('w'),ylabel('angle(ZS)') %命名坐标轴1.3输出特性曲线图21.4实验分析在上面程序中,根据MA TLAB程序编写规则,在设置了相关的元件的参数后,便需要输入相关计算公式,建立不同变量之间的联系,同时也计算出一些常量,比如谐振频率、品质因数,然后需要列写出目的函数,即S Z 与w 之间的关系式,同时将为自变量选取合适的度量值,这样才能是曲线尽量美观且具有典型性,最后便可输出特性曲线,为横纵坐标标上单位,并且选取合适的取值范围。
由图像可以看出,阻抗与谐振频率的关系式成抛物线形状的,存在一个谐振频率使得阻抗最大,在其两边阻抗随着远离谐振频率阻抗越来越小。
2.并联回路阻抗频率特性2.1原理说明图3 并联回路的谐振条件与串联相似,设其总电纳为B ,则谐振时有:0)1(=-=wLwC B 且并联电路的谐振频率及品质因数的计算与串联一样,均为 ,10LC w =或LC f π210= CL R R L w Q ⋅==10 同时并联电路的总阻抗为)1(11wL wC j R Z p p -+=同样由此便可绘出p Z 与w 的并联阻抗频率特性曲线。
2.2程序代码L=0.75e-3,C=500e-12,R=2;RS=90000;Q0=sqrt(L/C)/R,RP=L/R/C; %品质因数f0=1/(2*pi*sqrt(L*C)); %谐振频率w=2*pi*f; %定义ws=log10(f0);f=logspace(s-.3/5,s+.3/5,501);%设定计算频率范围Z1S=R+j*w*L,Z2S=1./(j*w*C);ZS=1./(1./Z1S+1./Z2S+1./RS); %回路端口并联阻抗subplot(2,1,1),plot(w,abs(ZS)),grid;%将图表分为上下部分,在上部分输出w与ZE绝对值的图形,将图像分格axis([min(w),max(w),0.9*min(abs(ZS)),1.1*max(abs(ZS))]); %设定坐标轴范围xlabel('w'),ylabel('abs(ZE)'); %命名坐标轴subplot(2,1,2),plot(w,angle(ZS)*180/pi); %在图标下部分输出w与ZE相位角的图形axis([min(w),max(w),-100,100]),grid; %设定坐标轴范围,将图形分格xlabel('w'),ylabel('angle(ZE)'); %命名坐标轴2.3输出特性曲线图42.4实验分析并联谐振回路的程序代码与串联十分相似,不同点是,由于电路组成不同,因此目的函数的计算公式有所不同,即串并联阻抗计算规则不一样,其他方面基本一致。
3.串、并联幅频及相频特性3.1原理说明定义:并联谐振回路的端电压振幅与工作频率之间的关系曲线称为并联谐振回路的幅频特性曲线;串联谐振回路的回路电流振幅与工作频率之间的关系曲线称为串联谐振回路的幅频特性曲线。
同样定义:并联谐振回路的端电压相位与工作频率之间的关系曲线称为并联谐振回路的相频特性曲线;串联谐振回路的回路电流相位与工作频率之间的关系曲线称为串联谐振回路的相频特性曲线。
此外串并联回路的幅频特性表达式均为:211ξαα+==S P 其中ξ称为广义失谐,且)(2000w w w w Q w wQ -⋅=∆⋅=ξ,由于串并联回路的品质因数均为CL R R L w Q ⋅==10,谐振频率也是一样,故串并联谐振回路的幅频特性曲线实际上是完全吻合的。
同时,并联(串联)谐振回路端电压(电流)的相位与回路阻抗相位的关系为ξϕarctan -==ψp p ,ξϕarctan -=-=ψs s显然,串并联回路的相频特性也是相同,并由上式便可得到相应曲线。
3.2程序代码R0=15;R1=25,C=250e-12, L=0.75e-3,RS=33000;Q0=sqrt(L/C)/R0,RP0=L/C/R0; %计算电阻R0是的品质因数及谐振阻抗 Q1=sqrt(L/C)/R1,RP1=L/C/R1; %计算电阻R1是的品质因数及谐振阻抗 f0=1/(2*pi*sqrt(L*C)); %谐振频率s=log10(f0);f=logspace(s-.3/5,s+.3/5,501); %设定计算频率范围 E=Q0*(w./w0-w0./w),E1=Q1/Q0*E; %定义并计算ξ和ξ1w0=2*pi*f0,w=2*pi*f; %计算谐振角频率w0并定义wA0=1./sqrt(1+E.^2); %定义并计算A0A1=1./sqrt(1+(Q1*E/Q0).^2); %定义并计算A1F0=-atan(E),F1=-atan(Q1/Q0*E); %定义并计算FAI0和FAI1subplot(2,1,2),plot(E,F0); %将图表分为上下部分,在下部分输出E与FAI的图形hold onsubplot(2,1,2),plot(E,F1,'m');%继续在下部分图像上输出E与FAI1的图像,用品红线表示legend('Q0','Q1'); %为表中不同的曲线做图例xlabel('E'),ylabel('F'); %命名坐标轴text(10,0,'Q0>Q1'); %再(10,0)坐标区域放置字符‘Q0>Q1’title('并联回路相频特性曲线') %为该图表命个标题grid %将图像分格subplot(2,1,1),plot(E,A0);hold onplot(E,A1,'m');legend('Q0','Q1');xlabel('E'),ylabel('A');text(20,0.5,'Q0>Q1');title('并联回路幅频特性曲线')grid3.3输出特性曲线图53.4实验分析由于该幅频及相频特性表示中,需要比较不同的Q 值对幅频及相频特性曲线的影响,故该设计中需要改变Q 值以进行比较,有品质因数Q 与R 、C 、L 三者有关,所以,本次通过选取不同的损耗电阻值来得到不同的Q 值,于是便会得到不同的广义失谐ξ(说明:由于在MATLAB 软件里面ξ符号是无效的,故在程序中用E 表示,同样后面的α和ψ分别用A 和FAI 表示)为将两个曲线集中在一个图中进行比较,两个不同的表达式的不同的函数表示,相频同样如此,于是便会得到以上两条曲线,最后可利用MA TLAB 的图形处理功能做好图例,分别曲线的颜色使得进行更好的比较,并附上标题。