雷电波发生器的MATLAB仿真及参数选取sc
电力电子技术MatLab仿真
本文前言MATLAB的简介MATLAB是一种适用于工程应用的各领域分析设计与复杂计算的科学计算软件，由美国Mathworks公司于1984年正式推出，1988年退出3.X（DOS）版本，19992年推出4.X（Windows）版本；19997年腿5.1（Windows）版本，2000年下半年，Mathworks公司推出了他们的最新产品MATLAB6.0（R12）试用版，并于2001年初推出了正式版。
随着版本的升级，内容不断扩充，功能更加强大。
近几年来，Mathworks公司将推出MATLAB语言运用于系统仿真和实时运行等方面，取得了很多成绩，更扩大了它的应用前景。
MATLAB已成为美国和其他发达国家大学教学和科学研究中最常见而且必不可少的工具。
MATLAB是“矩阵实验室”（Matrix Laboratory）的缩写，它是一种以矩阵运算为基础的交互式程序语言，着重针对科学计算、工程计算和绘图的需要。
在MATLAB中，每个变量代表一个矩阵，可以有n*m个元素，每个元素都被看做复数摸索有的运算都对矩阵和复数有效，输入算式立即可得结果，无需编译。
MATLAB强大而简易的做图功能，能根据输入数据自动确定坐标绘图，能自定义多种坐标系（极坐标系、对数坐标系等），讷讷感绘制三维坐标中的曲线和曲面，可设置不同的颜色、线形、视角等。
如果数据齐全，MATLAB通常只需要一条命令即可做图，功能丰富，可扩展性强。
MATLAB软件包括基本部分和专业扩展部分，基本部分包括矩阵的运算和各种变换、代数和超越方程的求解、数据处理和傅立叶变换及数值积分风，可以满足大学理工科学生的计算需要，扩展部分称为工具箱，它实际上使用MATLAB的基本语句编成的各种子程序集，用于解决某一方面的问题，或实现某一类的新算法。
现在已经有控制系统、信号处理、图象处理、系统辨识、模糊集合、神经元网络及小波分析等多种工具箱，并且向公式推倒、系统仿真和实时运行等领域发展。
基于MATLAB的输电线路雷击与短路故障仿真及防雷分析
⑵普通短路故障情况下的仿真研究
①三相短路情况下的仿真研究
②单相短路接地情况下的仿真研究
③两相短路情况下的仿真研究
④两相短路接地情况下的仿真研究
⑤单相断路情况下的仿真研究
⑥两相断路情况下的仿真研究
⑶仿真结果分析
4、在分析实验数据的基础上，提出相应的输电线路防雷保护措施；
4.2预期目标
近年，国内外开展了应用氧化锌避雷器来降低雷击事故的研究，并已经成功的将避雷器应用到线路上，将复合外套避雷器安装到线路雷电活动强烈或者土壤电阻率和高、降低杆塔接地电阻有困难的线路，以提高线路的耐雷水平。运行经验表明，采用线路避雷器后，能够消除或者大大减少线路的雷击跳闸事故。广东韶关的张峰研究员撰文《浅析输电线路的防雷措施》，文中通过分析输电线路经常遭受雷击的原因，制定整改措施，根据整改的效果和总结在整改过程中的经验，得出降低全线路的接地电阻是防止输电线路雷击跳闸和防止输、变电设备遭雷击损坏的有效措旋。
具体思路及论文的大体框架如下：
1、熟悉MATLAB/SIMULINK的操作环境，特别是其环境下的PSB模型库；
2、建立输电线路遭受雷击时的电流模型；搭建线路仿真模型；[6]～[8]
3、在不同的情况下，实施具体的仿真实验，记录实验数据：[9]～[11]
⑴雷击情况下的线路电流响应仿真
①直击雷时的线路响应仿真
[5]李文斌，刘明波，高压输电线路防雷方法的探讨.广州：《广东输电与变电技术》2009年03期
[6]张猛，王晓峰，赵雷，MATLAB环境下的数字电路仿真[J].长春：《长春大学学报》2005年02期
[7]张丽娜，陈皓，输电线路雷电干扰暂态识别的仿真研究.成都：《四川电力技术》2009 32(3)
电力电子的matlab仿真实验指导书(改)
“电力电子”仿真实验指导书MATLAB仿真实验主要是在simulink环境下的进行的。
Simulink是运行在MATLAB环境下，用于建模、仿真和分析动态系统的软件包。
它支持连续、离散及两者混合的线性和非线性系统。
由于它具有直观、方便、灵活的特点，已经在学术界、工业界的建模及动态系统仿真领域中得到广泛的应用。
Simulink提供的图形用户界面可使用鼠标的拖放操作来创建模型。
Simulink本身包含sources、sinks、Discrete、math、Nonlinear和continuous 等模块库。
实验主要使用Sinks、Sources、Signals & System和Power System Blockset这四个模块库中的一些模块搭建电力电子课程中的典型电路进行仿真。
在搭建成功的电路中使用scope显示模块显示仿真的波形、验证电路原理分析结果。
这些典型电路包括：1)单相半波可控整流电路（阻性负载和阻感负载）2)单相全控桥式整流电路（阻性负载和阻感负载）3)三相全控桥式整流电路（双窄脉冲阻性负载和双窄脉冲阻感负载）4)降压斩波电路、升压斩波电路5)三相半波逆变电路、三相全波逆变电路。
一、matlab、simulink基本操作多数学生在做这个实验是时候可能是第一次使用matlab中的simulink来仿真，因此下面首先介绍一下实验中要掌握得的一些基本操作（编写试验指导书时所使用的matlab6.1版本）。
若实验过程中使用matlab的版本不同这些基本操作可能会略有不同。
图0-1 matlab启动界面matlab的启动界面如图0-1所示，点击matlab左上方快捷键就可以进入simulink程序界面（在界面右侧的Command Window中输入simulink命令回车或者在Launch Pad窗口中点击simulink子菜单中Library Browser都可以进入simulink程序界面）如图0-2所示。
matlab仿真电路的参数设置
一、概述Matlab作为一种功能强大的仿真软件，被广泛应用于电路仿真领域。
在进行电路仿真时，合理的参数设置对于模拟电路的仿真结果具有重要的影响。
本文将就Matlab仿真电路的参数设置进行详细的讨论，帮助读者更好地了解如何进行合理的参数设置，以获得准确和可靠的仿真结果。
二、仿真电路参数设置的重要性1. 电路参数对仿真结果的影响对于电路仿真来说，电阻、电容、电感等元件的参数设置直接影响到仿真结果的准确性。
合理的参数设置可以使得仿真结果更加接近实际电路中的情况，从而提高仿真结果的可靠性。
2. 参数设置对电路性能的分析通过合理的参数设置，可以方便地对电路的性能进行分析，比如电压、电流的波形、功率的分布等。
这对于电路设计者来说非常重要，可以帮助他们更好地了解电路的工作情况，从而进行进一步的优化和改进。
三、Matlab仿真电路参数设置的方法1. 参数设置前的准备工作在进行电路仿真之前，首先需要对电路进行建模，包括各个元件的连接方式、参数等。
建模的准确性对于仿真结果至关重要，因此需要在参数设置之前对电路的模型进行充分的验证和调试，确保模型的准确性。
2. 参数设置的流程在进行电路仿真时，需要对每个元件的参数进行合理的设置。
一般来说，可以按照以下步骤进行参数设置：(1) 选择合适的元件模型对于不同类型的元件，Matlab提供了多种模型可供选择，比如电阻可以选择理想电阻模型、非线性电阻模型等。
需要根据实际情况选择合适的模型。
(2) 设置元件的参数根据电路的实际情况，对每个元件的参数进行设置，包括电阻的阻值、电容的电容量、电感的电感值等。
需要根据实际情况进行合理的设置，避免出现参数设置不合理的情况。
(3) 设置仿真参数在进行仿真的时候，需要设置仿真的时间、步长等参数，以获得更加详细和准确的仿真结果。
3. 参数设置的注意事项在进行参数设置时，需要注意以下几点：(1) 参数的合理性参数的设置需要符合实际的电路情况，不能盲目地进行设置。
特高压变压器雷电冲击电压发生器设计虚拟仿真实验教学项目 -回复
特高压变压器雷电冲击电压发生器设计虚拟仿真实验教学项目-回复如何设计特高压变压器雷电冲击电压发生器的虚拟仿真实验教学项目。
第一步：项目背景介绍特高压变压器雷电冲击电压发生器是用于模拟变压器在雷电冲击下的电压响应情况，用于测试特高压变压器的抗雷击能力。
由于特高压变压器在实际操作中难以进行雷电冲击试验，因此虚拟仿真实验成为一种有效的方式。
本文将介绍如何设计特高压变压器雷电冲击电压发生器的虚拟仿真实验教学项目。
第二步：设定实验目标在设计实验前，我们需要设定实验的目标。
根据特高压变压器的特点和雷电冲击的影响因素，我们可以设定如下的实验目标：1. 模拟特高压变压器在雷电冲击下的电压响应情况。
2. 分析特高压变压器的抗雷击能力，提高其设计和维护技术。
3. 提供虚拟仿真实验平台，方便学生学习和实践。
第三步：确定实验内容和步骤根据实验目标，我们可以确定相应的实验内容和步骤。
在这里，我们可以列举以下几个重要环节：1. 特高压变压器的基本原理介绍。
2. 雷电冲击对特高压变压器的影响分析。
3. 设计特高压变压器雷电冲击电压发生器的虚拟仿真实验平台。
4. 确定实验参数和测试范围。
5. 进行仿真实验并记录实验数据。
6. 分析实验结果和验证仿真平台的有效性。
7. 提供实验报告和学习资料。
第四步：选择仿真软件和工具为了设计特高压变压器雷电冲击电压发生器的虚拟仿真实验项目，我们需要选择适用的仿真软件和工具。
常用的仿真软件包括MATLAB/Simulink、PSCAD等。
这些软件可模拟电力系统中的各种电气设备和电力故障，具有强大的建模和仿真能力，非常适合本实验的需求。
第五步：进行仿真模型设计和参数设定在设计过程中，我们需要进行仿真模型的设计和参数设定。
根据特高压变压器的电气特性和雷电冲击的电压波形，我们可以建立相应的模型，并设定合适的参数。
以MATLAB/Simulink为例，可以使用电路建模和电源模块构建特高压变压器雷电冲击电压发生器的仿真模型，并进行参数设定，包括变压器的阻抗、雷电冲击波形的幅值和时间间隔等。
基于MATLAB的发电机仿真实验
基于M A T L A B的发电机仿真实验实验目的1.学习运用matlab软件对发电机进行仿真短路试验。
2.对系统的稳态运行、单相短路、两相短路、三相短路进行比较分析。
3.对系统并网状态进行分析。
实验内容用matlab软件搭建一个发电机与负荷小系统模型，仿真各种短路情况并对结果做进一步分析。
实验步骤一、熟悉原件熟悉matlab中simulink、simmechanics、simpowersystems等要用到的主要模块。
了解模块中的各个原件。
二、建立模型单机系统仿真图（并网前）（并网后）三、选择模块1.从simpowersystems-machines中找到发电机simplified synchronous machine si units元件并复制到电路图中，双击发电机元件，进行参数设置如下：2.从simulink-sources选择常数发生器constant元件，并复制到电路图中，设置机械功率值为700e6，设置电压幅值为156e3。
3.从Simpowersystems-measurements选择三相电压-电流测量three-phase v-i measurement元件，并复制到电路图中，设置参数如下：4.从Simpowersystems-elements中选择传输线路 distributed parameters line元件，并复制到电路图中，设置参数如下：（线路1与线路2设置参数相同）5.从Simpowersystems-elements中选择三相电路短路故障发生器three-phase fault元件，并复制到电路图中，参数设置如下：6.从Simpowersystems-elements中选择三相断路器three-phase breaker元件，并复制到电路图中，参数设置如下：7.从Simpowersystems-elements中选择三相变压器three-phase transformer(two windings)元件，并复制到电路图中，参数设置如下：8.从Simpowersystems-elements中选择三相串联rlc负载three-phase series rlc load元件，并复制到电路图中，参数设置如下：9.从Simpowersystems-measurements中选择multimeter，并将它们复制到电路图中。
电力电子技术MATLAB仿真报告
电力电子技术MATLAB仿真报告电力电子技术在现代电力系统中起着至关重要的作用，通过对电能的调节、变换和控制，实现能源的高效利用。
MATLAB作为一种强大的仿真工具，可以对电力电子系统进行建模和仿真，评估其性能和稳定性。
本文将对电力电子技术MATLAB仿真的基本原理、方法和应用进行介绍，并以其中一种电力电子系统为例，展示其仿真报告。
首先，电力电子技术MATLAB仿真的基本原理是建立电力电子系统的数学模型，利用MATLAB提供的数学运算和仿真功能，对系统进行仿真计算和结果分析。
在仿真过程中，需要确定系统的输入和输出参数，选择适当的模型和算法，并设置合理的仿真时间和步长，以获得准确和可靠的仿真结果。
其次，电力电子技术MATLAB仿真的方法包括建模、仿真计算和结果分析。
建模是指将电力电子系统抽象为数学模型，包括元件的电路模型、电压电流方程和控制算法等。
仿真计算是通过数学运算和差分方程求解，得出系统的动态响应和稳态工作点。
结果分析是对仿真结果进行可视化和统计分析，评估系统的性能、稳定性和失效机制等。
最后，以其中一种电力电子系统为例，展示电力电子技术MATLAB仿真报告。
假设我们要仿真一个直流调压器，控制电路使用的是PID控制算法。
仿真目的是评估系统的调节性能和稳定性，在不同的负载、输入电压和控制参数下，分析系统的输出电压和电流的动态响应和稳态误差。
首先，进行建模。
我们需要确定直流调压器的电路模型和控制算法。
电路模型由电源、开关元件、电容和负载组成，控制算法采用PID控制器。
然后，设置仿真参数，包括仿真时间、步长和初始条件等。
其次，进行仿真计算。
利用MATLAB提供的仿真工具，求解直流调压器的数学模型，得到系统的动态响应。
通过改变负载、输入电压和控制参数，对系统的性能和稳定性进行分析和比较。
可以绘制输出电压和电流的波形图，以及误差和响应时间的曲线。
最后，进行结果分析。
对仿真结果进行可视化和统计分析，评估直流调压器的性能和稳定性。
基于MATLAB仿真的智能台区雷电冲击参数优化
基于MATLAB仿真的智能台区雷电冲击参数优化作者：宋杰张炳建于春雷顾小虎杨庆福张云来源：《电子技术与软件工程》2015年第05期摘 ;要智能台区建设是智能电网研究的重要组成部分，台区防雷问题是建设智能台区过程中的重要问题。
本文在介绍智能台区防雷技术的基础上，对雷电冲击电路模型进行分析，并且利用MATLAB软件对电路模型进行仿真和参数优化。
为智能台区防雷研究仿真及实验提供了很好的参考。
【关键词】智能台区防雷雷电冲击 MATLAB仿真1 引言随着计算机、网络和通信技术的发展及其在电力系统中的广泛应用，全球电力企业正面临着一次把电力体系效益最大化的建设智能电网的历史机遇。
智能台区的构建是智能电网建设中的重要支撑，其研究具有重大意义。
所谓智能台区，就是对现有的台区进行改造，使之在操作上实现自动化、在生产管理上实现信息化、在用户管理上实现互动化、在信息发布上实现可视化，并体现在生产管理、资产管理、用户管理及服务上，使台区的管理更加科学规范，并减少人工干预，实现全智能化。
狭义上，智能台区包含10kV高压进线、配电变压器、低压综合配电箱以及配套的开关设备、安装辅件和控制保护设备。
配电台区广泛应用于农村电网和城市配电网，是实现供电可靠性的重要基础设施。
2 智能台区防雷介绍我国是雷电多发国家，雷电一直是威胁电力系统安全稳定运行的因素，而且雷电是年年重复发生的自然现象，因此雷电灾害势必对电力的稳定发展和可靠供电造成一定的负面影响。
低压配电系统遭雷击的案例也时有发生，所以智能台区防雷不容忽视。
通常，雷电造成的危害可以分为直击雷害和感应雷害。
直击雷害是指由于闪电直接击中目标物而造成的破坏，如建筑物损坏、森林火灾、油库爆炸、人员伤亡等;感应雷害是指在雷电放电过程中，由于强大的雷击电磁脉冲对附近的电子设备、通讯设备等产生的破坏，这种灾害往往造成严重的经济损失，也是经济发达地区雷电灾害的主要形式。
智能台区防雷具体包括10kV柱上开关、配电变压器、低压配电箱和用户低压供电系统。
基于MATLAB的三种雷电流数学模型仿真对比分析
究雷 电流峰值电流及其波形具有重要意义 。通常选用 的三种数
图 ２是用 ＭＡＴＬＡＢ仿真得 到的基 于 Ｈｅｉｄｌｅｒ函数模 型的雷
学 模 型 有 ：双 指 数 函数 模 型 …、Ｈｅｉｄｌｅｒ函数 模 型［：１和 脉 冲 函 数 模 电流全波 、波头和半峰值 的波形 图。
型 。 １双 指 数 函 数 模 型
常数 ；ｎ一 电流陡度 因子 ，一般情况下取 ｎ＝２或 ｎ＝１０。矿一峰值电
的雷 电流全波 、波头 和半峰值 的波形图 。 其 中 ，ｌｏ＝２０ｋＡ， ｌ＝１ ，Ｔ２＝３５０／ＸＳ，￣＝Ｉ／Ｔ２，ｆｌ＝ｌ／ｒｌ
２Ｏ
１０
流修正因子 ， ＝（１－ｔ ） ，≠ ＝ ｌ／（ｒ ＋ｎ ｒ ），由（式 ３）可知 ，ｄｉ（ｔ）／ｄｔ 在 ｔ＝０时 为 ０。
减部分 ，ｅｘｐ（珊 ）决定 了其上 升沿 陡度 ；脉 冲 函数 和 Ｈｅｉｄｌｅｒ函 Ｔ１（ｎ×Ｔ２） ，Ｊｒ 一波 头时间常数 ， ｒ厂 波尾 时间常 数 ；ｎ一 电流 数对应 衰减 项相 同 ，指 数项 ｅｘｐ（一 ）决定 了其波形 的衰减 部
荟 俊． ．１５
科 技前 沿
科技风 ２０１６年 ７月下
一
２ｏ
系数 ； ＝ｅ 一ｅ 为 峰值 修正 因子 ； ＝１ｎ（ ）／（卢一ｄ）为 峰值 时
０
问。由（１）可知 ，ｄｉ（ｔ）／ｄｔ在 ｔ＝０时为无穷大 。
设 峰值 时间为 ，峰值为 ，半峰 Nhomakorabea 时 间为 ，对 （１）式 两
边求导并令
：—ｄ ｌ：，ｎ（
书ｃ－ ｅ
）：ｏ ，
得
：
：
１
“
Ｄ一“
４ｏ
雷电流数学模型MATLAB仿真分析
间为 Th ，对式（1）两边求导，令导数为零。即：
di dt
-βt
-αt
=I0（βe - αe ）=0
（1）雷电流峰值:典型值约为 2×104 A,变化范围为 2× 103～2×105 A。
得：Tp
=
1 β- α
ln
β α
（2）
（2）雷电流上升率:典型值约为 104 A·μs-1 ,变化范围
将式（2）代入式（1），得：
本文结合雷电流的特征，对以上提出的三种雷电流
代入半峰时间 Th，即有：
1 2
Im
-
=I0（e
αTh
-
-
e
） βTh
（4）
数学模型进行 Matlab 仿真，得出了不同模型间的特性差
再将式（3）代入式（4），可得：
2012 年第 1 期 安全与电磁兼容
·EMC SIMULATION·
-
e
α β- α
ln
荷密度、回击速度及回击过程中的先导电荷复合率。
带来了很大的困难，文献[6]把雷电流等效为静电电荷，文 献[7]将雷电流等效为恒流源，而这两种方法均不能准确 地用于雷电流特性的研究，通过专家学者不懈的观测和 研究，终于统计出了雷电流的几个特征参数[8]：
针对式（1），假设峰值时间为 Tp，峰值为 Im，半峰值时
为 电 流 修 正 因 子 ，η=exp [-
τ 1（n × τ2
τ
2
1
）n
τ
]，n
为电流陡度因子，τ1 为波头时间常数，τ2
为波
析，三个函数均采用首次雷击的雷电流参数（10/350 μs）， 依次得到雷电流数学模型的全波、波头和半峰值仿真对 比图，如图 1 所示。
基于Matlab的雷电波频谱分析
U/V U/V U/V
500
500
400
400
300 300
200 200
100 100
0
0 0.0060
0.0065
0.0070 t/s
0.0075
0.0080
0.0034 0.0036 0.0038 0.0040 0.0042 0.0044 0.0046 0.0048 t/s
图２ 雷电仿真波形
１）幅谱分析表明：三种雷电波的振幅在 ０ — ２ ０ ０ ｋ Ｈ ｚ 范围内随 息应用职业技术学院，研究方向：信号处理和过电压研究及教学；杨
频率增加快速下降到 １ ０ ％ ，之后变化趋于缓慢；
冬保，男，（１ ９ ６ ５ ——）江西丰城人，工程师，现任单位：新余气象
２）能谱分析结果：雷电波在 １０００Ｈｚ — １００ｋＨｚ 的频段内积聚了 局，研究方向：雷电防护。
图４ 雷电能谱图
四、陡度分析
雷电危害不仅取决于能量和幅值大小，而且与过电压的陡度息
[11]C.F. Wagner and G.D. McCann. Induced Voltages on Transmission Lines[J]. Trans.Amer.Inst.Elec.Engrs.,1942,61:916 — 930 [12]CCITT. The Protection of Telecommunication Lines and Equipment against Lightning Discharge.1975 [13]C.A.Nucci,F.Rachidi,M.Ianoz,andC.Mazzetti,"Lightning-
３ ） 雷电波的陡度对过电压影响较大，必须考虑。
基于MATLAB的输电线路雷击与短路故障仿真及防雷分析
在MATLAB的Simulink工具箱的PSB (电力系统工具箱)模块中对雷电波形进行仿真，对雷电原理有一个大致了解，建立无穷大系统，人为设置各种雷击和短路故障的仿真，用示波器观察各种测量值，了解各种短路情况的内在机理，并且由此对现实中输电线路雷击短路故障的原理有本质上的认识。
电力系统故障表现各异，但概括起来就是对称故障和不对称故障两种。对称故障一般指三相短路故障，不对称故障则包括不对称短路(单相短路接地、两相短路、两相短路接地)和非全相运行(单相断路、两相断路)两种。[4]实际生产中，人们也把系统中只有一处发生故障的情况称为简单故障，系统中同时有2处及以上发生不对称故障的情况称为复杂故障。MATLAB／Simulink环境下的PSB模型库提供了电力系统常用的元件和装置。Simulink具有强大的二次开发功能和丰富的工具箱，只需通过点击和拖放PSB库内的模型即可建立用户所需要的电力系统仿真原理图，并利用模型元件的对话框来设置相关参数，快速而准确地实现对电力系统的仿真和计算，是进行电力系统仿真分析和辅助设计的理想工具。
3研究的主要内容
随着地区电网的不断扩大与雷电活动复杂的大自然现象，目前没有哪种防雷措施能够起到绝对防雷作用，即使比较成熟的防雷措施。也只能是相对降低防雷概率，减少线路雷击跳闸次数。
对雷电电流和输电线路遭受雷击时电流的响应过程用MATLAB在电脑上进行仿真，使读者对雷击的原理有一个直观的认识。并且在此基础上找出输电线路跳闸的识别方法，例举或者提出一些降低输电线路遭受雷击概率行之有效的方法。
4研究方案
查阅与输电线路雷击故障的有关资料，以及MATLAB仿真方面的有关书籍，对雷电的波形以及输电线路遭受雷击产生故障这一过程的仿真有一个总体的概况，能够在具体实施仿真得出实验数据时知道如何操作。在得出正确的实验数据的基础上，能够提出一些输电线路防雷击的有效措施，并且能够阐明其防雷原理。
电力电子技术MATLAB仿真报告
斩波电路仿真一、降压斩波电路（Buck变换器）１可关断晶闸管（GTO）的仿真⑴可关断晶闸管模型与晶闸管类似，可关断晶闸管导通条件同传统晶闸管，但是可在门极信号为0的任意时刻关断，可关断晶闸管模型有两个输入端和两个输出端，第一个输入与输出是阳极媏（a）与阴极端（k），第二个输入（g）是门极控制信号端如图①，当勾选“Show measurement port”项时便显示第二个输出端（m）如图②，这是可关断晶闸管检测输出向量[I ak U ak]端，可连接仪表检测流经可关断晶闸管的电流（I ak）与正向压降（U ak），可关断晶闸管组件的符号和仿真模型图如图所示。
图①图②可关断晶闸管组件的符号和仿真模型⑵可关断晶闸管参数及其设置在模型结构图中，当鼠标双击模型时，则弹出晶闸管参数对话框，如下图所示由图可知，GTO的参数设置与晶闸管参数设置几乎完全相同，只是多了两项 “Current 10% fall time Tf(s)”：电流下降时间Tf。
“Current tail time Tt(s)”：电流拖尾时间Tt。
对于可关断晶闸管GTO模型的电路仿真时，同样宜采用Ode23tb与Oder15s算法。
二、 Buck变换器的仿真⑴电路图及工作原理在t=0时刻驱动GTO导通，电源E向负载供电，由于电感L的存在，负载电流i缓慢上升（电流不能突变），当t=t1时刻，控制GTO关断负载电流经二极管续流，电感L释放电能，负载电流i下降，至一个周期结束再驱动GTO导通重复上一个周期过程，当电路工作于稳态时，负载电流在一个周期的初值和终值相等，此时负载电压平均值为U0=ton*E/（ton+tof）=αE降压斩波电路（阻感负载）原理图⑵建立仿真模型根据原理图用matalb软件画出正确的仿真电路图，整体模型如图所示仿真参数：选择ode23tb算法，将相对误差设置为1e-3，开始仿真时间设置为0，停止仿真时间设置为0.003。
⑶模型参数简介与设置①直流电压源“Amplitude”：直流电压幅值，单位V.测量“measurements”选择是否测量电压设置A=100V，“measurements”选None（不测量电压），如右图所示②二极管“Resistance Ron(Ohms)”：晶闸管导通电阻Ron（Ω）。
基于MATLAB的三种雷电流数学模型仿真对比分析
基于MATLAB的三种雷电流数学模型仿真对比分析作者：刘东东范凯彬张一博来源：《科技风》2016年第14期摘要：利用MATLAB软件仿真得到雷电流的三种常用数学函数模型的雷电流全波、波头和半峰值的波形图研究雷电，为进一步雷电研究提供参考依据。
关键词：雷电流；MATLAB；函数模型；对比分析雷电流的高峰值电流是造成雷电灾害的重要原因，因此研究雷电流峰值电流及其波形具有重要意义。
通常选用的三种数学模型有：双指数函数模型[ 1 ]、Heidler 函数模型[ 2 ]和脉冲函数模型[ 3 ]。
1双指数函数模型由此可以看出，Im不仅与I0有关，而且与α和β也关系密切。
同样，Tp、Th也与α和β等参量有关。
对于（式1），只要给定I0、α和β便可以唯一确定雷电流波形图。
图1是用MATLAB软件仿真得到的基于双指数函数模型的雷电流全波、波头和半峰值的波形图。
参考文献：[1] C.E.R.BruceandR.H.Golde The lightning discharge[J].J.Inst.Elect.Engrs，1941（88）：487-505.[2] IEC1312-1，Protection against lightning electromagnetic impulse-PartⅠ[S]. General principles， 1995.[3] 张飞舟，陈亚洲，魏明，刘尚合.雷电电流的脉冲函数表示[J].电波科学学报，2002，17 （2）：51 - 53.[4] K.Berger，R.B.Anderson，R.H.Kroninge.Parameters of Lighting Flashes[J].Electra ，1975： 23- 37.作者简介：刘东东，男，就职于河北省廊坊市气象局。
毕业于南京信息工程大学雷电防护科学与技术专业，本科，现从事雷电防护设计和雷电灾害风险评估工作。
Matlab 在电力系统仿真中的应用
Matlab 在电力系统仿真中的应用摘要Matlab在电力系统仿真研究中应用范围越来越广泛，为电力系统自动化分析带来了极大方便。
利用电力系统仿真模块系统，可以方便地实现各种要求的非线性电源运用到电力网自动化控制中，拓宽了PSB活用范围。
运用实例仿真，该方法能够分析正确，使用便捷，在实际仿真过程中经检验切实可行。
关健词Matlab；仿真；电力系统；非线性电源电源在电力系统分析和设计中是必不可少的组成部分，每个仿真模型都对电源有着不同的要求。
一般而言，大多数仿真模型使用都是通过交流电或直流电源来实现的。
但根据实际工程实践情况来看，理想的交流或直流电源，有时候也是不能很好地模拟出实际工程情况的，需要通过仿真来实现。
通过以下几个方面，来阐述Matlab 在电力系统仿真领域中的应用。
1）实际工程中的电源不可能是理想的交流或直流电，电源经常会出现波动或突变，而这种波动或突变在有些情况下是不能被忽略的。
2）在实际工程中，电力系统经常用到非交流性电源或直流电源，类如雷电冲击电流实验等。
一些实验需要特殊的电源来测试，因些这些实验品具有许多特殊性能，如：绝缘材料耐压性所需要用到缓慢递增电源。
因此，电力系统需要考虑使用其它方法，来实际真正意义上能够满足要求的非线性电源。
1可按电压、电流源的应用到电力系统中在PSB系统模型库中，提供了一个可控电源，该电源除了有和普通电源一样的输入、输出信号端口外，还有一个普通电源不具备的端口，即“S-端口”。
该端口作为一个控制信号输入端口，可控电源输出的电压、电流波形，就是基于该控制信号作用的。
1.1可控电源在仿真模型中的连接可控电源有三个端口，其中的“+”“-”端口和普通电源端口是一致的，可以和普通电源一样直接连接在仿真模型电路中。
其中的“+”端口相当于电源的正极，而“-”端口相当于电源的负极。
但这样的连接是没有电信号的，需要在可控电源的特殊端口处，即“S”端口输入一个可控制信号，根据仿真结果来看，输出电压波形和该控制信号波形是一致的，也就是说，可控制电源信号变换成仿真模型中的电信号。
利用MATLAB计算冲击电压发生器的参数
利用MATLAB计算冲击电压发生器的参数
张春红;郑永康;颜怀梁
【期刊名称】《西华大学学报（自然科学版）》
【年(卷),期】2003(022)002
【摘要】分析了冲击电压发生器二次回路在任意波形下的参数选择法,提出了一种采用MATLAB的数学计算功能进行冲击电压发生器在任意波形参数下的参数计算方法.并以1.2/50 μs标准波(按试验要求0.3 Um～0.9 Um直线为视在波头的标准波)下的二次放电回路为例,进行了理论分析与计算.
【总页数】4页(P41-43,46)
【作者】张春红;郑永康;颜怀梁
【作者单位】西华大学电子信息与电气工程系,四川,成都,610039;西华大学电子信息与电气工程系,四川,成都,610039;西华大学电子信息与电气工程系,四川,成
都,610039
【正文语种】中文
【中图分类】TM832
【相关文献】
1.冲击电压发生器波形和参数的计算模型与仿真 [J], 王国枝;田俊梅
2.GIS现场冲击耐压试验用冲击电压发生器电路参数分析和设计 [J], 吴旭涛;郭飞;马波;马云龙;安敬然;谭润泽;冯敬华;李军浩
3.冲击电压发生器计算机测控系统的开发 [J], 刘荣;刘洪林
4.冲击电压发生器计算机控制系统的研究 [J], 胡志忠;朱旭东;陈文针
5.3600kV冲击电压发生器的计算机测控系统 [J], 罗振侯;徐涛;陆伟群;罗建平因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。
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雷电波冲击电流发生器的MATLAB/Simulink仿真及参数选取摘要：本文介绍了雷电波冲击电流发生器的工作原理，对冲击电流发生器的放电回路进行了理论分析。
介绍了一种在MATLAB/Simulink仿真环境下，通过模拟冲击电流发生器放电回路来进行电阻和电感等参数选取及冲击电流波形调试的方法，为实际检测中雷电波冲击电流发生器的波形调节提供理论依据及软件参考。
关键词：冲击电流发生器，MATLAB，Simulink，仿真1. 引言在通信上为了考核电涌保护器和通信设备抗感应雷能力的测试，检测实验室需要具备模拟雷电流的设备——雷电波冲击电流发生器，根据GB18802.1-2002[1]《低压配电系统的电涌保护器》以及通信行业标准1235.2-2002[2]《通信局（站）低压配电系统用电涌保护器测试方法》的规定，8/20s标准雷电流是测试电涌保护器动作负载试验以及残压测试的规定波形。
标准中对8/20s波形图及其参数规定如图1所示：图1 冲击电流波形视在原点（O1）：通过冲击电流峰值的10%和90%所画直线与时间坐标轴的相交点；视在波头时间（T f）：其值等于冲击电流峰值的10%增加到90%（见图1）所需时间T的1.25倍；视在波尾（或半峰值）时间（T t）：冲击电流视在原点O1与电流下降到峰值一半的时间间隔。
容许偏差：峰值±10％波前时间T f ±10％半峰值时间T t ±10％在冲击峰值附近，允许小的过冲或振荡，但是单个幅值不应超过其峰值的5％。
当电流下降到零后，反极性的振荡幅值不应超过峰值的20％。
2. 冲击电流发生器的工作原理[3]冲击电流发生器的基本原理是：数台或数组大容量的电容器经由高压直流装置，以整流电压或恒流方式进行并联充电，然后通过间隙放电使试品上流过冲击大电流。
以信息产业防雷质量监督检验中心防雷实验室的冲击电流发生器为例，如图2所示，它包括充电回路和放电回路两部分。
图2 冲击电流发生器工作原理框图图2中C 为并联电容器的电容总值，L 及R 为包括电容器、回路连线、分流器、球隙以及试品上火花在内的电感及电阻值，包括为了调波而增加的电感和电阻值，G 为点火球间隙，D 为高压硅堆，r 为保护电阻，T 为变充电试验变压器，EUT 为试品，S 为分流器。
工作时先由整流装置向电容器组充电至所需电压，送一触发脉冲到火球间隙G ，间隙击穿放电，于是电容器C 经L 、R 及试品放电。
根据充电电压的高低以及电阻、电感等回路参数的大小，产生不同大小的脉冲电流。
3. 放电回路的原理分析由图2可以看出，冲击电流发生器实际上是个RLC 放电回路，冲击电流发生器靠改变回路参数来调节波形，靠升降电容器上的充电电压来调节电流。
根据电路原理，按照放电回路阻尼条件的不同，放电可以分为三种情况[4]。
1）过阻尼情况，即R ＞2C L /，亦即0ωα>放电回路产生的冲击电流波形是非振荡波。
令()L R 2=α，LC 10=ω，202ωαα-=d ，在这种情况下RLC 二阶放电回路的特征根为d p αα+-=1，d p αα--=1 （1）电流为 ()()[]()()2121/ex p ex p p p L t p t p U i c --= （2）在电流到达最大值之前，电流不断增加，设到最大值的时刻为m T，则L()()2112ln p p p p T m -= （3）在式（1）中的t 值代之以m T ，就可以求出电流的最大值i m 。
2）欠阻尼情况，即R ＜2C L /，0ωα<放电回路产生的冲击电流波形是衰减振荡波，此种情况下RLC 二阶放电回路的特征根为一对共轭复数根d j p ωα+-=1，d j p ωα--=1 （4） 式中220αωω-=d ， 电流为()()L t t U i d d c ωωαsin ex p -= （5） 令()ωωβ0arcsin d =，则电流第一次到达最大值的时间为d m T ωβ= （6） 电流最大值为()C L U i d c m ωαβ-=exp （7） 3）临界阻尼情况，即R=2C L /，0ωα=放电回路产生的冲击电流波形是临界阻尼振荡，这种情况下回路中的电流为)ex p()(t t L U i c c α-= （8） 电流到达最大值的时间m T 为LC T m =（9）电流的最大值i m 为R U L C U i c c m 736.0)1exp(≈-= （10）雷电波冲击电流发生器的放电回路所要求产生的波形为8/20s 单次非振荡波，即在发生器的回路设计中仅考虑R ＞2C L /的情况。
但是根据标准的规定（反极性的振荡幅值不应超过峰值的20％），以及实际设计中往往从获得最大冲击电流波形幅值的角度出发，在冲击电流波形满足波头T f =8s 、波尾T t =20s 的要求时，尽量考虑使冲击电流波形的反极性振荡幅值不超过峰值的20％，由上我们可以看到，在求解放电电路回路元件参数时存在两类问题。
第一类问题是：从给定的电流波形求回路的参数值；第二类问题是：根据已知的R 、L 、C 和充电电压确定求解产生的电流幅值及波形。
标准中对8/20s 冲击电流的波前时间T f 和峰值时间T t 的定义比较复杂，在理论上难以直接确定它们与回路参数之间的关系。
用传统的图解法求解上述两类问题时，波形的选择不够直观，在实验室雷电波冲击电流发生器的调试中会出现多次、反复调试的问题。
为此提出应用MATLAB/Simulink 来对冲击电流发生器放电回路进行仿真，探讨冲击电流发生器放电回路参数的选取方法。
4. 冲击电流发生器的Simulink 仿真及回路参数选取如图3所示，利用MATLAB/Simulink 的电力系统仿真模块（SimPowerSystems ）中的powergui 模块模拟充电电容两端的电压，元件模块R 、L 分别表示放电回路中包括电容器、分流器及连接线等器件的总电阻和总电感，R1和L1为模拟调波电阻和调波电感。
图3冲击电流发生器Smulink仿真图1）对于第一类问题，双击仿真模块，直接输入R、L、C、R1、L1的值，运行即可读出冲击电流的幅值i m、T f和T t的值。
以实验室的大容量8/20s雷电波冲击电流发生器为例，C=24.496F，R=0.401Ω，L=2.59H，电容器充电电压为60kV，仿真结果如图4所示，该波形为符合标准规定的8/20s 冲击电流波形，波头T f=8.0s，波尾T t =20.0s，峰值为90kA。
图5为实验室冲击电流发生器通过软件截取的波形，由图形可以看到仿真波形是可以模拟实际波形的。
图4 大容量冲击电流仿真波形图5 软件截取波形图2）对于第二类问题，可以根据传统的图解法或者相关参考书[4]提供的T f和T t与回路参数之间的关系，计算出回路中R或者L的参数值。
表1是由张仁豫老师等人编写的《高电压试验技术》[4]摘录过来的非阻尼状态下的三种标准雷电波冲击电流波下的α，d ω 及C L R 值。
表1 三种标准雷电波冲击电流波下的α，d ω 及C L R 值T f ，T t /s α/s d ω/（rad/s ） C L R4,10 0.0832 0.240 0.6658,20 0.0416 0.120 0.66530,800.0138 0.0285 0.872 根据表1以及相关公式，已知RLC 三个参数中的一个参数后，就可以求出其他两个参数。
以实验室的另外一台小容量8/20s 冲击电流发生器为例，主电容为40F ，那么上文所述公式2220d ωωω+= （11）根据表1s rad μω/01613.012.0416.02220=+= （12）再根据上文提到的计算式可得()H C L μω55.1120=⨯=，Ω==129.02αL R （13） 由于根据上述计算方法得到的R 、L 值是欠阻尼状态下的R 、L 值，波头波尾满足标准的要求，但是反冲击振荡超过了标准规定的20%。
因此要产生标准规定的8/20s 冲击电流波形，还需要进一步的参数调节及波形调试。
在确定了RLC 的大概值以后，可以分别固定U C 、R 和L 中的两个值，改变另外一个值进行仿真，直到仿真结果与给定参数的差异满足要求为止。
笔者在进行波形仿真时发现冲击电流波形峰值i m 、波头T f 、波尾T t 与电阻R 、电感L 与的关系如表2所示。
表2 Im 、T f 、T t 与R 、L 关系表波头T f 波尾T t 峰值 振荡 电阻R↑↓ ↑ ↓ ↓ 电阻R↓↑ ↓ ↑ ↑ 电感L↑↑ ↑ ↑ ↓ 电感L↓ ↓ ↓ ↓ ↑注：表2中↑表示增大，↓表示减小根据计算值以及表2中列出的关系进行仿真调试，经过调试最终得到的冲击电流发生器放电仿真波形如图5所示，在电容两端施加10kV电压，放电回路的电阻R=0.236Ω、电感L=1.158。
得到的冲击电流波形波头T f=8.0s，波尾T t=20.0s，峰值i m=20kA。
图6为实验室冲击电流发生器通过软件截取的波形图。
在实际调试中根据升压电流与放电电流比例的关系以及需要升到的电流值，即可算出电容器两端的升压电压。
图5 小容量冲击电流仿真波形图6 软件截取波形图5．结论本文通过实例说明了应用MATLAB/Simulink电力系统仿真模块仿真求解冲击电流发生器的放电回路参数是比较可行的。
雷电波冲击电流发生器的放电回路的仿真结果比传统的图解法更加的直观，在实际高电压实验室对冲击电流发生器进行调试时，也节省了大量的调试时间，减少了设备的损耗，借助于MATLAB/Simulink的仿真更加有利于实验室应用中的现场调试。
笔者还对实验室的1.2/50s 8/20s组合波发生器及10/350s雷电波冲击电流发生器进行了模拟仿真调试，发现借助于MATLAB/Simulink的仿真，对于雷电波冲击电流发生器的参数选取以及放电波形调试有很大的指导意义。
参考文献[1] 中国国家标准.低压配电系统的电涌保护器（SPD）第1部分：性能要求和试验方法.GB18802.1-2002.北京.中国标准出版社，2004[2] 通信行业标准.通信局（站）低压配电系统用电涌保护器测试方法.YD/T1235.2-2002.北京.中国标准出版社，2003[3] 金山.刘吉克.石宇海.智能化大容量雷电波冲击电流发生器的研究-邮电设计技术2007（增刊）[4] 张仁豫.陈昌渔.王昌长.高电压试验技术（第3版）.北京.清华大学出版社，2009（注：可编辑下载，若有不当之处，请指正，谢谢!）。