Mathcad在电源设计中的基本应用

mathcad介绍

Mathcad：工程计算软件，它推动了创新，并为产品开发和工程设计项目提供了显著的个人和过程生产效率优点。

与专有的计算工具和电子表格不同，Mathcad 允许工程师利用详尽的应用数学函数和动态、可感知单位的计算来同时设计和记录工程计算。

Mathcad 优势1.易学易用- 无需特殊的编程技能2. 提高工作效率，从而节省工程师的时间并减少错误3. 改善关键工程计算的验证和确认 4. 推广工程计算的最佳做法和工程计算内容的重复使用 5. 完整的工程计算文档为遵章守规提供了支持Mathcad 14.0 新功能：1.全球语言支持 2. 改善了计算能力和清晰度3. 文档改进Mathcad广泛应用于电子、电力、机械、土木工程、航空、汽车、生命科学等各种领域。

Mathcad在电子工程领域的应用，内容包括：1. 计算功能概括介绍：电路设计，信号处理，电力系统计算，微波电路设计，光纤通信，半导体设备设计，RF设计。

2. 计算操作演示：电路分析，确定阻抗公式定义传递函数，定义增益和相位函数，绘制增益相位频率图，信号处理(复合信号，计算频谱，绘制频谱图)等。

3. Mathcad“电子书功能”使用示例：电力系统设计计算、模型化及可视化您的想法1.具有丰富的内建函数与运算符2.执行算数计算或寻找符号解法3.支援各式各样的数值与数据类型4.自动进行单位的追踪与转换5. 2D与3D图表会随着计算内容的变更而一并进行更新6.坐标图的种类包括了笛卡儿坐标图、极坐标图、曲面图、等高线图、直方图、分布图以及向量场图7.文件的任何部分都可以制成动画、包括数字计算结果、图表和影像数据记录计算内容：当变更了某个变数时，Mathcad会自动重新计算方程式、重新绘制图表，并且更新计算结果确认、验证您的解法，并加入批注：。

1.将文字、公式和图表整合在一张工作表后，就能够轻松地将计算工作加以可视化，且加入图解和批注，而整个解法都会收纳、记录在同一个地方2.可以利用格式化选项与模板来建立完全符合规格的文件非常容易阅读、确认和验证：1.因为所有重要的假设、方程式、方法和结果都使用一般的数学记号 2.一般人都能阅读并了解这些计算内容，在设计确认、验证和稽核流程方面有着长足的进步整合所有软件和系统中的数据：具备互操作性和联机功能，能够支持许多受欢迎的桌面应用程序与工程应用程序整合机制：和Pro/ENGINEER双向整合机制提供独一无二的预测工程功能。

Mathcad应用指南

如何使用Mathcad求解电路方程和优化电路性能James C. (Jim) Bach电子分析工程师/Mathcad培训师Delphi公司电子设计/分析组美国印第安纳州科科莫市James.C.Bash@背景：对于不熟悉Mathcad（由Mathsoft公司开发，注意不要与Matlab或Mathematica混淆）的人来说，它可以视为一种通用的数学分析工具，带有WYSIWYG（What You See Is What You Get, 所见即所得）的公式录入，数字化和符号化两种工作模式；它的公式分析和处理由与Maple类似的“数学处理器”处理引擎完成。

公式的输入简单自然，与通常课本上的写法一致，类似FORTRAN的语法规则简单易用。

Mathcad就像数学分析的一把“瑞士军刀”，能综合处理函数、运算器、图形化界面和曲线图，并能自动换算单位，例如，当你用“伏特（V）”除以“安培（A）”时，得到的结果即输出为“欧母（Ω）”。

对于电子工程师们来说，Mathcad是一种万能的数据处理工具，它可以求解系统级或电路级方程（解N元变量的N 次方程组），优化电路元器件参数，分析电路最差性能，进行大量向量（矩阵）数据处理、图像处理和信号处理，实现测量数据的曲线拟合，甚至产生.A VI格式的数据结果动画演示。

在尝试使用Mathcad之后，我敢保证你会为它的强大功能而惊叹，从此放弃老旧的Excel。

实际上，Mathcad可以兼容Excel表格，让你能轻松的输入变量值，将计算结果显示为表格形式，甚至能处理二进制.XLS格式的Excel文件，轻松从Excel文件中读取或写入数据，还有什么软件能让工具之间的转换如此简单呢？本文旨在简单介绍Mathcad“符号运算”和“优化能力”两个特点，并举例说明如何利用它们来完成电路设计。

对于已经在使用Mathcad的人来说，本文可以作为一个知识的回顾，或许还能够帮助您找到一些有用的小窍门。

MathCAD在电路分析中的应用

Mathcad在电路分析中的应用副标题区域孙国华2012年6月26日Mathcad在电路分析中的应用Mathcad简介在电路分析中的应用Mathcad基本操作Mathcad在电路分析中的应用什么是Mathcad？Mathcad是美国Mathsoft公司研究开发的一个著名的交互式数学应用软件，在教育，科研和经济等名的交式数学应用软件在教育科研和经济等众多领域内得到广泛的应用。

Mathcad具有计算，数据操作和工程设计工作所具有计算，数据操作和工程设计工作所需的所有求解能力和性能，功能极为强大。

Mathcad通过将计算，图表，文本和图像结合在一个文档中，从而支持知识撷取和公开。

个文档中从而支持知识撷取和公开Mathcad是数学应用软件，不是电路仿真软件不是电路仿真软件！Mathcad的主要功能Mathcad是一种交互式数值计算系统，当输入一个数学公式、方程组、矩是种交式数值计算系统当输入个数学公式方程组矩阵等，计算机将直接给出计算结果，而无须去考虑中间计算过程。

因而MathCad在很多科技领域中承担着复杂的数学计算,图形显示和文档处理，是工程技术人员不可多得的有力工具。

工程技术人员不可多得的有力工具Mathcad有五个扩展库，分别是求解与优化、数据分析、信号处理、图像处理和小波分析。

经过20年发展，Mathcad从早期的简单有限功能发展到现在的代数运算，线性及非线性方程求解与优化，常微分方程，偏微分方程，统计，金融，信号处理，图像处理等许多方面。

并提供丰富的接口可以调用第三方软件的功能，利于自行扩展和利用别的软件扩展功能。

能利于自行扩展和利用别的软件扩展功能Mathcad集编程，计算，显示，文档记录于一体。

主要计算功能有：代数运算、线性代数、微积分、符号计算、2D和3D图表、动画、函数、程序编写、逻辑运算、变量与单位的定义和计算等。

Mathcad与电子表格的对比电子表格Mathcad难以阅读自动执行过程没有单位管理传递工程知识对高级数学计算提供很少支持或未提供支持可追溯性Mathcad在电路分析中的应用Mathcad简介在电路分析中的应用Mathcad基本操作Mathcad在电路分析中的应用Mathcad工作界面菜单栏常用工具栏数学工具栏数学工具板工作区域Mathcad数学工具栏逻辑运算算术与代数运算编程函数图形希腊字母表符号运算向量与矩阵运算微积分运算计算求值Mathcad常用数学符号的输入+ 加号加号-减号* 乘号/ 除号^ 指数，如：输入2^10 得到210\平方根: 赋值，如要将3赋值给变量a，则键入a:3，得到a:=3; 数组的最后一个数字，如要建立数组b为1,3,5,7,9，则键入b:1,3;9，得到b:=1,3..9得到更多的符号输入见计算器（算术与代数运算）工具板Mathcad函数的定义（一）在Mathcad中定义函数非常方便，直接键入即可，如在中定义函数非常方便直接键入即可如F(x):=x2+2x+3定义之后，就可以直接调用并得到结果了F(2)=11如果是多变量函数，直接在变量中间加逗号即可如x(a,b,c)=a+b+c x(1,2,3)=6x(a b c)=a+b+c x(123)=6注意，与书写时不同，自变量一定要用括号括起来，如sinx一定要写成sin(x)()，，，有时输入的函数过长，可以换行，将光标移到需要换行的地方，使用组合键“Ctrl+Enter”即可。

开关电源设计中用Mathcad使用技巧

开关电源设计中用Mathcad使用技巧Mathcad在我们平常的电源设计中，起到了非常重要的作用，有时甚至被工程师们称为“办公计算利器”Mathcad 渐渐成了一个必不可少的工具，它可以使我们的工作效率提高。

对于Mathcad，大多工程师并没有经过系统的学习，基本都是自学的，看着一些例子依葫芦画瓢。

本文中将分享一些关于在电源设计中用到Mathcad的一些技巧。

其中主要有以下几方面内容：1、快速掌握快捷键。

说到快捷键，大家估计很多看了就忘了，其实我们需要记忆一些重要的常用的即可，这样可以帮助我们快速的生成公式。

2、用5种方法求方程的根1）调用root（f（x），x, [a, b]）函数计算。

这个函数表示当发f（x）=0的时候，x的根落在区间[a, b]的值。

知道区间，也是预先估值了，但不用写出来。

2）调用root（f（x），x）函数计算，其实与1差不多，要先估值。

3）调用Given…Find 求解模块，也是要先估值。

以上3种实现方法，有个共同点就是需要先估值。

4）调用polyroots（v）函数计算，其中v为多项式的系数向量。

5）调用solve函数。

比方求解方程：m3-m2-2m=03、画bode图并用root函数求穿越频率。

关于用Mathcad画bode图的例子如下，同时用root函数求根。

4、3D显示的一个简单例子5、回归拟合函数的应用（为离散数据找出近似表达式）在电源开发的数据处理中，经常得到一些离散数据，比方效率数据、寄生参数等等。

一些数据看似没有规律，实际可以利用Mathcad的回归拟合函数来得到近似表达式，为进一步的数据分析提供依据。

下面演示一个拟合例子：虚线为离散的数据点，红线为拟合出来的表达式，可见拟合效果不错，基本重合。

一般要拟合的比较接近，都要经过多次的尝试，有些甚至找不到合适的表达式。

6、Mathcad的编程应用下面看看Mathcad的编程，这个在一些场合应用非常方便。

简单的例子：求出17、18、23、46、58这几个数中的最大值。

数学软件MathCAD在电路分析中的应用 (1)

图３
参考文献
［１］吴宇宏等．ＭａｔｈＣＡＤ２００１数学运算完整解决方案．北京：人民
邮电出版社．２００１
［２］宋证，林勇．Ｍａｔｈｃａｄ７．０入门及其工程应用［Ｍ］．北京：人民邮电出
版社．２０００．
图２
图４
－１２５－
ｉｏ
我们可以在ＭａｔｈＣＡＤ环境下生成如下的计算书：
挑选出我们需要得到的输出（ＯＵＴ）表达式，并将其整理为以Ｖｉｏ表达的式子：
然后把这个公式运算的结果赋给可以进行数值计算的函数Ｖｏｕｔ：
将结果代入初始函数中验证，可以发现电压约束没有很好地满
足，这是由于Ｒ和Ｒ上要求达到的电压值不同（分别是１Ｖ和
对于电子工程师们来说，Ｍａｔｈｃａｄ是一种万能的数据处理工具，它可以求解系统级或电路级方程（解Ｎ元变量的Ｎ次方程组），优化电路元器件参数，分析电路最差性能，进行大量向量（矩阵）数据处理、图像处理和信号处理，实现测量数据的曲线拟合，甚至产生．ＡＶＩ格式的数据结果动画演示。
２Ｍａｔｈｃａｄ在设计中的基本应用
而不能完全达到的优化目标时须使用“Ｇｉｖｅｎ…Ｍｉｎｅｒｒ”结构，如果用的是“Ｇｉｖｅｎ…Ｆｉｎｄ”，将得不到任何结果。
２．３链式动态符号运算所谓的“链式动态符号运算”过程，通过把方程式（操作符：＝右边的部分）赋值给不同的变量（操作符：＝左边的部分），然后用于后续的表达式操作这种方式，不同的方程等式在符号运算中被串接起来。ＭａｔｈＣＡＤ这一系统的优点在于：当你在电路的基本表达式中发现错误，或者由于电路的拓扑结构修改而需要改变一两个方程式时，所有的变化都能自动反映在公式运算的最终结果中。一个简单的例子如下所示。图４由运放构成的简单的反相放大器，求解各节点方程，假设理想运放的输入电流为０，输入失调电压项为Ｖ。

CAD绘在电气工程中的应用

CAD绘在电气工程中的应用CAD（计算机辅助设计）是一种基于计算机技术的绘图工具，它在许多不同领域中都有广泛的应用。

在电气工程领域，CAD绘图软件被广泛用于设计和排布电路板、电气布线和电气设备等。

本文将探讨CAD绘在电气工程中的应用，包括其优势、常见软件和相关技术。

一、CAD绘在电气工程中的优势1. 提高效率：CAD软件可以快速完成电气工程的绘图任务，节省了传统手工绘图的时间和精力。

通过CAD软件，工程师可以使用各种自动绘图工具，如符号库、线路连接和布线工具，从而加快绘图速度，提高工作效率。

2. 减少错误：CAD软件提供了一系列校验和自动化功能，可以帮助工程师避免常见的绘图错误，如线路交叉、连接错误等。

此外，CAD 软件还可以进行电气布线规划的仿真和优化，从而减少设计过程中的错误和问题。

3. 方便修改：通过CAD软件，工程师可以轻松地进行修改和调整设计。

无论是更改电路的布局、修复连接错误，还是进行数量调整，都可以通过简单的鼠标操作完成。

与传统的手绘图相比，CAD软件使得修改更加方便和精确。

4. 提供详细信息：CAD软件可以创建准确的电气工程图纸，并提供丰富的详细信息。

工程师可以在图纸中包含元件的具体规格、连接方式和电气参数等信息，从而更好地进行设计、检查和维护。

二、常见的电气CAD软件1. AutoCAD：AutoCAD是最常见和广泛使用的CAD软件之一，它提供了丰富的绘图和设计功能，适用于各种类型的工程设计，包括电气工程。

AutoCAD具有广泛的用户和社区支持，同时还有大量的插件和扩展可供选择。

2. EPLAN Electric P8：EPLAN Electric P8是一款专门为电气工程设计和布线而开发的CAD软件。

它提供了特定于电气设计的功能和工具，如自动编号、线路绘制和符号库等，可以简化设计过程并提高效率。

3. SolidWorks Electrical：SolidWorks Electrical是一种基于三维建模和CAD技术的综合电气设计解决方案。

Mathcad电路求解

如何使用Mathcad求解电路方程和优化电路性能James C. (Jim) Bach电子分析工程师/Mathcad培训师Delphi公司电子设计/分析组美国印第安纳州科科莫市James.C.Bash@背景：对于不熟悉Mathcad（由Mathsoft公司开发，注意不要与Matlab或Mathematica混淆）的人来说，它可以视为一种通用的数学分析工具，带有WYSIWYG（What You See Is What You Get, 所见即所得）的公式录入，数字化和符号化两种工作模式；它的公式分析和处理由与Maple类似的“数学处理器”处理引擎完成。

公式的输入简单自然，与通常课本上的写法一致，类似FORTRAN的语法规则简单易用。

Mathcad就像数学分析的一把“瑞士军刀”，能综合处理函数、运算器、图形化界面和曲线图，并能自动换算单位，例如，当你用“伏特（V）”除以“安培（A）”时，得到的结果即输出为“欧母（Ω）”。

对于电子工程师们来说，Mathcad是一种万能的数据处理工具，它可以求解系统级或电路级方程（解N元变量的N 次方程组），优化电路元器件参数，分析电路最差性能，进行大量向量（矩阵）数据处理、图像处理和信号处理，实现测量数据的曲线拟合，甚至产生.A VI格式的数据结果动画演示。

在尝试使用Mathcad之后，我敢保证你会为它的强大功能而惊叹，从此放弃老旧的Excel。

实际上，Mathcad可以兼容Excel表格，让你能轻松的输入变量值，将计算结果显示为表格形式，甚至能处理二进制.XLS格式的Excel文件，轻松从Excel文件中读取或写入数据，还有什么软件能让工具之间的转换如此简单呢？本文旨在简单介绍Mathcad“符号运算”和“优化能力”两个特点，并举例说明如何利用它们来完成电路设计。

对于已经在使用Mathcad的人来说，本文可以作为一个知识的回顾，或许还能够帮助您找到一些有用的小窍门。

MathCAD在电路分析中的应用

Mathcad通过将计算，图表，文本和图像结合在一个文档中，从而支持知识撷取和公开。
Mathcad是数学应用软件，
不是电路仿真软件！
Mathcad的主要功能
Mathcad是一种交互式数值计算系统，当输入一个数学公式、方程组、矩阵等，计算机将直接给出计算结果，而无须去考虑中间计算过程。因而 MathCad在很多科技领域中承担着复杂的数学计算,图形显示和文档处理，是工程技术人员不可多得的有力工具。
插入占位符
输入数学表达式
Mathcad代数运算
代数式的因式分解点击符号运算工具板factor，得到 ■factor→，在■处输入需要分解的代数式如：
代数式的化简点击符号运算工具板simplify，得到得到 ■simplify→，在■处输入需要简化的代数式如：
代数式的展开点击符号运算工具板expand，得到得到 ■expand→，在■处输入需要展开的代数式如：
可追溯性
Mathcad在电路分析中的应用
Mathcad简介 Mathcad基本操作 Mathcad在电路分析中的应用
Mathcad工作界面
菜单栏数学工具栏
常用工具栏
工作区域
数学工具板
Mathcad数学工具栏
算术与代数运算函数图形向量与矩阵运算计算求值
逻辑运算编程希腊字母表符号运算微积分运算
三角函数 sin(z) cos(z) tan(z) cot(z) sec(z) csc(z) 反三角函数 asin(z) acos(z) atan(z) cot(z) asec(z) ascs(z) 双曲函数 sinh(z) cosh(z) tanh(z) coth(z) sech(z) csch(z) 反双曲函数 asinh(z) acosh(z) atanh(z) acoth(z) asech(z) acsch(z) 排列组合函数 permut(n,k) combin(n,k) 复数函数 Re(z) Im(z) arg(z) csgn(z) csignum(z) 字符串函数 concat(s1,s2,s3,…) strlen(S) num2str(x)等特殊函数 erf(x) erfc(x) ibeta(a,x,y) fhyper(a,b,c,x)等

基于Mathcad的反激式开关电源中变压器的设计

电力电子和桥梁建筑等领域，Ｍａｔｈｃａｄ又可称为” 数字ＣＡＤ ”或称 ”数学辅助设计软件 ” 。从早期的
Ｍａｔｈｃａｄ１．３到Ｍａｔｈｃａｄ１．５再到现在逐渐发展起来的Ｍａｔｈｃａｄｐｒｉｍｅ３．１，该软件正逐渐成为开关电源领域的变压器设计和稳定性分析的一种定量分析
下对应的电流最大值为，因此可得高频变压器初级绕组的电感量为
：（１）
ｐｋ
式中，Ｌ是变压器原边侧电感量；
Ｕ是最低输入电压有效值；
Ｄ表示最低输入电压下的占空比约
０．４５；
图１反激式开关电源基本原理图
表示最低输入电压时的输入电流最大值。同时可以得出高频变压器的匝比为
高频变压器的线径，应根据反激式开关电源的
初级绕组电流的有效值和次级绕组电流有效值以及趋肤深度来设计。根据临界导通模式下的反激式开关电源的几何关系可知，在一个开关周期内初级绕组和次级绕组的有效值电流为
３高频变压器模型建立
根据反激式开关电源的输入和输出条件，可以
张宁，王水平ｚ
（１西安思坦仪器股份公司，陕西西安７１００７５）
（２西安电子科技大学，陕西西安７１００７１）
摘要：采用Ｍａｔｈｃａｄ数学应用软件对电源中的高频变压器进行计算与设计；得到该变压器各个绕
与输入是否极性相反ｌ１Ｊ。
通过合理的数学计算来设计反激式开关电源的高频变压器不仅可以保证该电源系统的稳定性，而且可以延长其使用寿命。单级有源功率因数校正技术因其结构简单、功率因数高等优点被广泛应用在反激式开关电源中，因此本文将通过Ｍａｔｈｃａｄ对基于临界导通模式下的单级ＡＰＦＣ反激式开关电源

Mathcad - OB_ERP_DCM

反激开关电源设计_CCM&BCM_Vor fixed一.从电路引入的设计参数输入端参数设定1.最小交流输入电压(VAC)Vacmin 85:=2.最大交流输入电压(VAC)Vacmax 265:=3.交流高压频率（Hz ）fl 50:=4.设定整流桥工作时间（s ）Tc 3103-×:=输出端参数设定5.输出电压（V ）Vo 5:=6.输出电流（A ）Io 2:=7.输出整流管压降（V ）Vf 0.5:=8.供电绕组供电Vb 12:=9.供电绕组二极管压降Vbf 0.7:=工作参数设定10.工作模式DCM 11.工作效率η0.8:=12.最小开关频率（kHz ）f 60:=13.电流纹波系数Kdp 1:=14.反射电压Vor 55:=#对于Vor 的选择，在输出低压时，选小，这样匝比会比较小，可以选择较小的NS ，得到较小的NP ，这样在绕变压器时层数少，阻抗比较小，效率较高。

然而NP 较小，Bm 会较高，需要根据实际情况选择15.mos 工作压降Vdso 5:=16.环境温度（℃）Ta 25:=17.允许温升（℃）Tr 75:=18.损耗分配因子z 0.5:=二.磁性元件参数设定1.原边绕组电流密度（A/mm ²）3≤Jp ≤62.副边绕组电流密度（A/mm ²）3≤Js ≤63.选择磁芯EE194.磁通面积cm^2Ae 0.23:=5.骨架绕线宽度（mm ）Bw 8.8:=6.电感系数(nH/T^2)Al 1250:=7.最大磁通密度选择（PC40,mT ）主要根据温升来选择工作磁通Bmax_check 3350.8×268=:=三.相关计算1.计算最小直流输入电压（V ）2.最大直流输入电压（V ）3.钳位电压Vclo 1.5Vor 82.5=:=4.最大占空比计算#Vor 、Dmax 曲线Vor_150150..:=5.预算原边峰值电流（A ）6.计算初级电感量Lp （uH ）#待验证（Z=1时正好同下，似乎比较可靠）#此处涉及一个问题，Lp 为最小电感，但是增大Lp 的话会引起Krp 和Ipk 的变化，故直接折合到Po 上7.设定绕组层数LYp 、LYs 以及次级绕组圈数NsLYp 2:=#Np 与Vor 曲线图Ns 8:=LYs 1:=8.计算初级绕组圈数Np 以及偏置绕组Nb9.集肤效应(mm)10.确定初级绕组最大线径Dpm ，直径Dp ，以及规格AWp绕不下预计绝缘厚度Dp_c Dpt_c Dpins -0.176=:=Dp 0.25:=手动选择#Vo 与n的关系手动选择11.检查Bmax ，电流密度J ，Lg12.计算次级峰值电流Ispk13.计算次级峰值电流Isrms14.确定次级绕组最大线径Dsm ，直径Dp ，以及规格TEW_EGs 1:=Ds 0.9:=Dsins TEX_E Ds -0.2=:=15.Dbm ，直径Db ，以及规格AWbDb_c Dtb_c Dbins -0.197=:=Db 0.203:=手动选择AWb 32:=手动选择15.输出电流纹波(A)#Vds ，Vr 与Vor 的曲线图Vds_1Vor_1()Vor_1Vmax+:=16.整体概况Vds Vor Vmax +429.767=:=Dmax 0.403=Ns 8=Js 5.032=Np 80=Jp 5.363=Nb 18=Bmax 0.284=17.元器件选择Vds_s 1.25Vor Vmax +()×537.208=:=Id_s 2Po Vmin η××0.29=:=。

Mathematica在电动力学课程教学中的应用探索-5页文档资料

Mathematica在电动力学课程教学中的应用探索引言大学高等教育通常致力于培养专业基础扎实、有较强实践能力和拓展潜力、富有创新精神的本科人才。

其中理工科专业要求学生系统掌握专业基础理论、基本实验方法和实验技能，并具有较强的数理基础。

近些年，大学普遍扩招，生源质量下降，学生数学基础不够扎实，冷门专业情况更是严重，不少学生往往因专业知识在数学计算上的复杂及相关定理、概念和过程的抽象等问题而失去学习兴趣，导致专业课的教学学习效果不够理想[1]。

基于此种情况，已有不少人把多种现代教育技术如Matlab，Java，Mathematica等软件应用到课堂教学中[2， 3]，使现代教学技术在提高学生学习积极性、优化课堂、提高课堂效率等方面取得了较好的效果。

Mathematica是一款科学计算软件，其很好地结合了数值和符号计算引擎、图形系统、编程语言、文本系统以及与其他应用程序的高级连接。

很多功能在相应领域内处于世界领先地位，截至2014年，它也是世界上使用最广泛的数学软件之一。

普遍认为Mathematica的发布标志着现代科技计算的开始，它是世界上通用计算系统中最强大的系统。

自从1988发布以来，它已经对科技和其它领域中计算机的运用方式产生了深刻的影响，并且在国外教学工作中获得了广泛的应用[4， 5]。

从google学术搜索中搜寻Mathematica以及Education相关条目，有近十万条结果。

从高中到研究生数以百计的课程都使用它，并有多本关于Mathematica教学的图书出版，涵盖多门专业教学。

Karim等人[5]甚至还基于Mathematica软件开展了远程教学。

而在我国，虽然教师们对于现代化手段在教学中的应用很早就开展了研究，但是一直以来不够重视，特别是Mathematica软件在教学中的应用和国际相比还处于初级阶段，还没有得到广大教师的足够重视和普遍使用。

这从google学术检索中就可以发现，Mathematica与教育教学等词条相关的论文搜索结果还不到三千条。

基于Mathcad的反激式开关电源设计

基于Mathcad的反激式开关电源设计陈定武;张博超【摘要】The flyback switching power supply has the advantages of small size,low cost,reliable operation,high efficiency and multi channel DC output.When the input voltage fluctuates in a large range,the output can still be stable.In this paper,a single ended flyback switching power supply based on Mathcad software is designed and analyzed.%反激式开关电源具有体积小、成本低、运行可靠,高效提供多路直流输出,输入电压在很大的范围内波动时,仍可有较稳定的输出.本文基于Mathcad计算软件设计一款输出(15V/0.7A)的单端反激式开关电源.【期刊名称】《电子测试》【年(卷),期】2017(000)014【总页数】2页(P12-13)【关键词】Mathcad;反激式;开关电源;高频变压器【作者】陈定武;张博超【作者单位】珠海格力电器股份有限公司,广东珠海,519070;珠海格力电器股份有限公司,广东珠海,519070【正文语种】中文小功率开关电源是家用电器产品中重要的部分。

随着开关电源芯片和功率开关MOS管技术的发展，开关电源设计趋于小型化、高频化,对比早期线性串联稳压电源，单端反激式开关电源有着输出纹波小、重量轻、效率高、输出电压范围宽等优点。

使用Mathcad计算工具进行设计一种离线反激式电源是简单而高效的方法。

在反激式开关电源拓扑中，开关芯片内部MOS管导通时，变压器初级绕组开始储存能量，负载电流全部由输出滤波电容提供，当开关芯片内部MOS管关断时，变压器初级将储存的能量传送到负载和输出滤波电容，补偿输出电容单独提供负载电流时消耗的能量。

Mathcad软件在电机设计中的应用

设计分析
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mathcad 电源传递函数

mathcad 电源传递函数【实用版】目录1.电源传递函数的概念与重要性2.电源传递函数的应用领域3.Mathcad 软件的介绍4.Mathcad 中电源传递函数的绘制方法5.电源传递函数的性能分析与优化6.总结正文一、电源传递函数的概念与重要性电源传递函数（Power Transfer Function，简称 PTF）是一种描述电源系统动态特性的数学模型。

它反映了负载电流与输入电压之间的传递关系，对于分析电源系统的稳定性和动态响应具有重要意义。

在电源系统设计中，电源传递函数的设计与优化是关键环节，它直接影响到系统的性能和可靠性。

二、电源传递函数的应用领域电源传递函数广泛应用于以下几个领域：1.电源系统设计与分析：通过电源传递函数，可以对电源系统的稳定性、动态响应以及输出电压的纹波等性能进行分析，为电源系统设计提供理论依据。

2.电源控制策略研究：电源传递函数可以用于分析不同控制策略对电源系统性能的影响，从而为电源控制策略的研究和设计提供参考。

3.电源系统故障诊断：通过分析电源传递函数的变化，可以判断电源系统是否存在故障，并为故障诊断提供依据。

三、Mathcad 软件的介绍Mathcad 是一款功能强大的数学软件，可以用于绘制电源传递函数，进行电源系统设计与分析。

它具有以下特点：1.界面友好，操作简单：Mathcad 的界面设计直观易懂，用户可以快速上手，进行电源传递函数的绘制和分析。

2.强大的计算功能：Mathcad 内置了丰富的数学函数和算法，可以满足电源传递函数分析的计算需求。

3.灵活的绘图功能：Mathcad 可以方便地绘制电源传递函数的频域图、时域图等，便于用户直观地观察和分析系统性能。

四、Mathcad 中电源传递函数的绘制方法在 Mathcad 中，可以通过以下步骤绘制电源传递函数：1.创建新的 Mathcad 文档，进入绘图界面。

2.使用 Mathcad 的元件库，添加电源、负载、电阻、电容等元件，构建电源系统的电路模型。

CAD在电力系统运行分析中的应用

CAD在电力系统运行分析中的应用在电力系统的设计和运行过程中，使用CAD（计算机辅助设计）软件可以提高效率、简化工作流程，并减少错误的发生。

本文将介绍CAD在电力系统运行分析中的应用，并给出一些使用技巧。

一、CAD在电力系统设计中的应用1. 绘制电力系统图纸：通过CAD软件，可以绘制电力系统的平面图、立体图、线路图等，方便设计人员对电力系统进行全面的规划和布局。

可以使用CAD的线型、颜色和图层等功能来标识不同的元件，提高图纸的可读性和美观性。

2. 设计输电线路：CAD软件可以帮助设计师快速创建输电线路的结构图和电气图，对线路的走向、导线的材料和截面、杆塔的结构等进行设计和调整。

CAD软件还可以进行线路的负载流和短路等计算，帮助设计人员进行线路选型和优化设计。

3. 设计配电系统：通过CAD软件，可以绘制配电系统的平面图和电气图，包括变电站、开关柜、配电盘、开关设备等。

可以使用CAD 的块、图纸库和图层等功能，快速生成常用的电气元件，提高设计效率。

还可以进行配电系统的负载流和短路计算，帮助设计人员确定电力设备的容量和选择适当的保护措施。

二、1. 进行电力系统模拟：利用CAD软件，可以对电力系统进行模拟仿真，模拟各种工况和故障情况下的电气参数和电压谐波等。

可以对电力系统的稳态和暂态过程进行分析，评估系统的稳定性和安全性。

还可以进行故障定位和系统恢复的方案优化。

2. 进行电力系统规划：CAD软件可以帮助电力系统规划人员进行系统扩建和改造的规划和设计。

通过对现有系统的绘制和分析，可以确定新的变电站、线路和配电设备的布局，并进行电力输送能力和电压稳定性等方面的评估。

在规划中还可以考虑可再生能源的接入、电动车充电桩的布设等因素。

3. 进行电力系统优化：CAD软件可以实现电力系统的自动化和智能化优化。

可以通过建立电力系统的数学模型，并结合实时监控数据，进行负荷预测、优化发电机组的调度和电力设备的配置。

还可以对电力系统进行灵敏度和稳定裕度分析，找出系统的瓶颈和潜在问题，并提出改进的方案。

MathCAD在“电力电子技术”教学中的应用

MathCAD在“电力电子技术”教学中的应用赵涛;盛党红;张永号;徐开芸【摘要】计算机仿真为“电力电子技术”课程的教学提供了一个有效的工具.本文以单相交流调压电路和三相逆变电路为例,对MahCAD在“电力电子技术”教学的应用进行了介绍,并和Matlab及PSpice进行了比较.结合演算过程及结果分析进行教学可以使学生更容易理解、掌握相关的知识,这对提高教学质量和培养创新人才具有重要的意义.【期刊名称】《电气电子教学学报》【年(卷),期】2013(035)003【总页数】4页(P55-58)【关键词】电力电子技术;教学改革;MathCAD【作者】赵涛;盛党红;张永号;徐开芸【作者单位】南京工程学院自动化学院,江苏南京211167;南京工程学院自动化学院,江苏南京211167;南京工程学院自动化学院,江苏南京211167;南京工程学院自动化学院,江苏南京211167【正文语种】中文【中图分类】TP391.90 引言“电力电子技术”是电气工程及其自动化、工业自动化等相关专业的一门重要的专业基础课。

通过本课程的学习，可以使学生获得电力电子技术的基本理论和基本技能，打下坚实的基础。

其内容包括电路分析、波形分析和公式推导等部分，特点是电路结构复杂、波形多变和公式繁杂等。

我们将Matlab和PSpice等计算机仿真软件引入到“电力电子技术”的教学和实验中，可以提高学生学习的主动性，培养其应用能力和创新能力［1-3］。

笔者在以往计算机仿真技术教学实践过程中发现存在一些问题，主要有如下两个方面。

(1)学生在使用可视化软件进行仿真时，只关注电路的搭建和最后的输出波形，不能很好的利用公式对波形结果进行分析，当出现错误时，也不能有效地分析产生错误原因。

(2)学生掌握编程技术和模型构建能力不够自如，在仿真中对步长和解法器的设置及仿真过程出现不收敛等情况缺乏处置技巧。

为此，笔者在“电力电子技术”教学过程中，在Matlab和PSpice应用的基础上，还引入了MathCAD这一款交互式数学软件，为用户提供了文字处理、数学计算和图形及动画制作的集成工作环境。

MathCAD在电机设计中的简单应用

2 M a thCAD 软件简介
目前 ,设计电机主要采用两种方法 :一是按设计程序手工运算。这种方法通常要经过对若干参数的多次修正 ,进行几个设计循环才能完成 ,费时较多 , 但在设计过程中可以清楚地了解各参数对电机性能的影响 ,概念明确。另一种方法是计算机编程 ,将电机设计过程转化为计算机程序 ,输入一些参数 ,就可得到电机性能 ,计算速度大大加快。M athCAD 软件在编程方面有以下突出优点。 2. 1 可视性
2009. No. 3
M athCAD 在电机设计中的简单应用
Ma thCAD在电机设计中的简单应用
刁立民
(哈尔滨电机厂交直流电机有限责任公司 ,黑龙江哈尔滨 150040)
摘要 : 介绍了 M athCAD 的数值运算、方程求解、图表处理、数据分析及编程设计等功能 ,并将这些功能应用于电机设计。
E: = 2. 06 ×1011
N /m
各段转轴的惯性距 :
l1 : =π ×( d1 ) 4 /64 lπ1 : =π ×( dπ1 ) 4 /64 l2 : =π ×( d2 ) 4 /64 lπ2 : =π ×( dπ2 ) 4 /64 l3 : =π ×( d3 ) 4 /64 lπ3 : =π ×( dπ3 ) 4 /64 挠度计算系数 :
在 M athCAD 软件中可同时输入汉字、字符和各种特殊符号 ,与手写的设计程序保持高度的一致性 , 对设计中的各种问题一目了然。 2. 2 具有高级语言的功能
在该软件中具有循环、嵌套、判断等高级语言的编程功能。 2. 3 自动绘图
在电机设计时 ,通常需要画出一些工作状态图 , 手工制图不够精确。在 M athCAD 中 ,只需将两种数据赋给两个数组 ,并且按“插入图片 ”按钮后输入两个数组的符号 ,即可得到需要的图形。 2. 4 易学

16-工程计算解决方案Mathcad案例分享,助力电源设计

⎡ ⎛ 48.0 ⋅ T + 160.0 ⋅ F .r ⋅ L ⋅ ⎜ ⎢ ⎢ 0.375 ⋅ ⎜ 12.0 ⋅ T − 1.7320508075688772935 ⋅ T ⋅ T ⎝ ⎢ L 1 solve → ⎢ ⎛ 48.0 ⋅ T + 160.0 ⋅ F .r ⋅ L ⋅ ⎢ ⎜ ⎢ 0.375 ⋅ ⎜ 12.0 ⋅ T + 1.7320508075688772935 ⋅ T ⋅ T ⎝ ⎢ L ⎣
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项目成果——主要应用实例
规范计算书原规范计算一般采用Excel做成模板 MathCAD计算书
出计算书时，再用 Word排版，数据更新不便
Forward looking information subject to change without notice
数据自动更新，不用copy，可以直接生成报告
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Mathcad 对知识产权的保护
ward looking information subject to change without notice
© 2010 PTC
Mathcad文件版本的管理
版本的差异比对 Mathcad
11
可快速清楚的比较两个Mathcad档案间的不同
© 2010 PTC
Mathcad 工程计算软件的全球标准以工程为中心直观
易学易用的白板接口使用标准的数学符号，任何人都能轻松阅读、理解、共享及重复使用计算结果
完整性
将文字，数学，图形和注释结合在单一的工作表中无与伦比的应用范围- 强大的数学功能和单位自动管理能力
可互操作
能够轻松整合Pro/Engineer及其它工程应用软件

04-用Mathematica建模重组的电力市场

用Mathematica建模重组的电力市场挑战探索放松管制对复杂电力市场的影响。

解决方案使用 Mathematica 可视化和分析系统数据，以确定如何最佳地重组主要的电力市场。

好处•促进许多市场参与者之间的战略决策•开发可扩展、可重用和一致的模型，例如潮流模型和经济市场模型•快速探索和交互式分析大型数据库Mathematica 优势•易于正式定义新的数据类型及其交互•笔记本格式可兼作专业演示环境•完全可编程，交互式图形可以在网上使用Live3D服务“Mathematica 的集成开发环境有助于全面研究此实际系统的复杂性，从而为分析和决策提供有用的信息。

”在需求不断增加的情况下，许多人想起了加州的电力危机，并注意到世界各地主要城市的季节性电力短缺。

对消费者、投资者、政策制定者和公众而言，电力行业的重组仍然是一个重要的话题。

研究电力放松管制的影响阿贡国家实验室的研究人员正在研究这个问题的解决方案，以帮助指导最终的系统实现，他们依赖于Mathematica来做到这一点。

在一个主要的电力市场，阿贡已经使用Mathematica建模的约束和提出的电力放松管制的影响，通过开发一个基于代理的电网重要参数和放松管制的可能影响的模拟模型。

Mathematica允许他们考虑一些问题，包括在电力管制放松的情况下，电力系统将如何运行;电力输送能力是否足够，或是否可能出现交通挤塞，以及全年何时出现交通挤塞;如何避免电网的输电约束，以免造成区域电力供需失衡;以及这种不平衡是否会产生市场支配力，并可能推高电力的边际电价。

Mathematica 优点阿贡公司决策和信息科学部高级系统工程师兼小组负责人Charles Macal说：“Mathematica的集成开发环境有助于充分研究这个真实系统的复杂性，以便为分析和决策提供有用的信息。

”阿贡将结果转换为高质量的交互式图形，可以使用基于Mathematica的web应用程序Live Graphics 3D在web上轻松与他人共享。

mathcad描述开关函数

mathcad描述开关函数开关函数是数学中常见的一种特殊函数，它在控制系统、电路设计和信号处理等领域中起着重要的作用。

开关函数通常用来描述开关的行为，即在不同的输入条件下，开关的输出状态是开还是关。

本文将从开关函数的定义、性质和应用等方面进行详细介绍。

我们来看开关函数的定义。

开关函数是一个二值函数，其输出只有两种状态，通常用0和1来表示。

当输入满足某个条件时，开关函数的输出为1，表示开；当输入不满足该条件时，开关函数的输出为0，表示关。

开关函数通常以符号形式表示，例如用S(x)表示开关函数，其中x为输入变量。

开关函数可以是离散的，也可以是连续的，具体取决于应用场景。

接下来，我们来讨论开关函数的性质。

开关函数具有以下几个重要的性质：1. 零一性：开关函数的输出只能是0或1，不存在其他取值。

2. 单调性：开关函数的输出随着输入的变化而变化，一般来说，当输入满足条件时，输出为1，否则输出为0。

3. 不连续性：开关函数在输入满足条件发生变化的瞬间可能发生跃变，即输出从0突变到1或从1突变到0。

4. 稳定性：开关函数的输出在输入不发生变化的情况下保持不变。

开关函数在实际应用中具有广泛的用途。

下面我们将介绍一些常见的应用场景。

1. 控制系统：在自动控制系统中，开关函数常用于描述控制逻辑。

例如，当某个条件满足时，控制系统的某个输出信号将打开，否则将关闭。

2. 电路设计：在数字电路中，开关函数用于描述逻辑门电路的工作原理。

逻辑门电路根据输入信号的状态产生相应的输出信号。

开关函数可以用来描述各种逻辑门电路，如与门、或门、非门等。

3. 信号处理：在数字信号处理中，开关函数常用于信号的二值化。

通过设置一个阈值，将连续的信号转化为二值信号，进而进行数字信号处理。

总结起来，开关函数是一种特殊的二值函数，用于描述开关的行为。

它具有零一性、单调性、不连续性和稳定性等性质。

在控制系统、电路设计和信号处理等领域中，开关函数有着广泛的应用。