MATLAB仿真设计

MATLAB仿真设计

系院：电子与电气工程学院

专业：电子信息工程

班级：

学号;

姓名：

指导老师：

学期;2013-2014学年第一学期

题目:铅酸电池充放电仿真模型

铅蓄电池充放电的仿真模型

本学期学习了matlab中simulink仿真系统，本文将介绍如何通过simulink来实现铅酸电池的充放电模型。首先要了解铅酸电池充电的化学原理，之后建立相应的化学模型，通过化学模型来实现理论上的成立。然后借助所学的matlab中的simulink仿真系统来实现电池的充放电模型。

内容摘要：simulink 铅酸电池仿真

一：铅酸电池的化学原理和公式

铅酸电池的工作机理是对铅酸蓄电池进行深入研究的基础，因此在讨论其他问题之前先进性简要的介绍。

1，铅酸电池充电时主要化学反应式为:

阴极( 还原反应) : PbSO4+ 2e= Pb+ SO42-

阳极( 氧化反应) : PbSO4+ 2H2O= PbO2+ 4H++ SO42- + 2e

充电时总反应为: PbSO4 + 2H2O = Pb + PbO2 + 2H2SO4

2，铅酸电池放电时主要化学反应为:

负极( 氧化反应) : Pb= Pb2+ + 2e

由于硫酸的存在, Pb2+立即生成难溶解的Pb-SO4。

正极( 还原反应) : PbO2+ 4H++ 2e= Pb2++2H2O

同样, 由于硫酸的存在, Pb2+ 也立即生成Pb-SO4。

放电时的总的反应为: Pb+ PbO2 + 2H2SO4 =2PbSO4+ 2H2O

二：铅酸电池模型的建立

在相同的充、放电模式下,单体电池间一致性的评价包括对电池的工作电压变化的一致性、电压内阻变化的一致性、电池容量变化一致性等三方面的内容。电池的端电压是一个与电池所处的环境温度和电荷荷电状态相关的函数,确定它们之间的关系,是确定电池电动势方程的关键。但是从电化学的角度来推导出其电动势和内阻的方程,是一件比较困难的事情,只能寻求另外的角度来解决这个问题。

三：蓄电池充放电是的变化曲线

蓄电池放电时，电压变化曲线不同放电时蓄电池端电压变化曲线

一额定功率放电的小时数放点小时数

不同充电率时蓄电池端电压变化充电时端电压变化曲线

四，simulink仿真系统的介绍

和matlab7.X的其他组件相比较，Simulink仿真模拟支持完全的图形化界面。用户只要根据需要选择相应的组件模型后，将相应的图标放在仿真系统的创建界面内就可以实现功能的仿真和运行。用户能够通过图块方式，分层设计流程，讲主要的精力放在算法和模块结构的实现上，而不必将大量的精力放在算法的实现上。因此，从分析研究的角度来看，Simulink模型可以让用户知道具体环节的动态细节，也可以让用户清楚地了解到系统各组件、各子系统’各分系统之间的信息交换。

在MATLAB命令窗口中输入simulink

结果是在桌面上出现一个称为Simulink Library Browser的窗口，在这个窗口中列出了按功能分类的各种模块的名称。

简单模型的建立

（1）建立模型窗口

（2）将功能模块由模块库窗口

复制到模型窗口

（3）对模块进行连接，从而构

成需要的系统模型功能模块的基本

操作，包括模块的移动、复制、删

除、转向、改变大小、模块命名、

颜色设定、参数设定、属性设定、

模块输入输出信号等。

五：基于simulink的铅酸充放电仿真模型1、创建充放电的仿真原理图

2、具体操作步骤

（1）首先添加模块一共需要的模块如下：

作用依次是：输入信号、输出波形、核心模块用来模拟电信号、数学符号

操作; 在simulink的子模块窗口中，单击“Math operations”子模块前的“+”（或双击“Math operations”）找到控件，将其拖放到空白模型窗口；同上操作，在“Math operations”子模块中依次添

加、，在“Sources”子模块中添加控件，在“Discrete”子模块中添加控件，在“Commonly used Blocks”子模块中添加控件，在“Ports&Subsytems”子模块中添加控件

最后仿真运行选择菜单“Simulink”→“Start”或单击工具栏中的

按钮来启动仿真。

以上是充放电模型建立的全部具体操作和步骤。

六：通过运行仿真电路得到的实验结果是：

七：参考文献

1，《MATLAB从入门到精通》人民教育出版社周建兴主编2，《蓄电池技术（第二版）》北京机械工业出版社朱松然主编3，《电化学基本原理及其应用》北京师范大学出版社沈慕昭主编