Matlab电气仿真设计
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大连海事大学
题目：电气系统的计算机辅助设计
姓名：
学号：
学院：轮机工程学院
专业班级：电气工程及其自动化（4）班指导老师：郑忠玖王宁
设计任务（一）
一、实验目的：
1、掌握Matlab/Simulink 电气仿真的基本步骤；
2、掌握Matlab/Simulink中SimPowerSystems 工具箱的基本建模方法；
3、利用Matlab/Simulink 在整流电路方面的仿真设计。
二、实验原理：
220V 50HZ交流电源经变压器降压，输出交流24V 50HZ是交流电。经单相桥式整流电路加LC滤波电路后，由于电感和电容的作
用，输出电压和电流无法突变，使输出电压波形在一定的电压附近形成正弦脉动。
三、实验内容：
1、单相桥式整流
（1）设计要求：
a)单相桥式整流加LC滤波电路，电源为220V,50Hz；
b)整流电路输入为24V；
c)负载为10Ω阻性负载；
d)滤波电感L=100mH，滤波电容C=200uF；
（2）设计电路图：
（3）仿真结果波形图：
（4） 仿真结果分析：
time
v o l t a g e /c u r r e n t
单项桥式整流加LC 滤波电路VT3输出波形
time
v o l t a g e /c u r r e n t
单项桥式整流加LC 滤波电路VT4输出
time
v o l t a g e
单相桥式整流加LC 滤波电路输出波形
1.在变压器输出正弦波的正半周期，二极管VT1和二极管VT4导通，
二极管VT2和二极管VT3被施以反压而截止；在变压器输出正弦波的负半周期，二极管VT2和二极管VT3导通，二极管VT1和二极管VT4施以反压而截止。由于电路中二极管的作用，负载两端的电压极性一定，达到整流的目的。
2.二极管导通时管压降理想为零，电流波形与负载输出电流波形保
持一致；二极管截止时，二极管承受反压，电压波形与变压器输出的负半周期的电压波形相一致，电流为零。
3.由于电感和电容的作用，输出电压和电流不能突变。使输出电压
波形形成正弦脉动。
设计任务（二）
一、实验目的
1、掌握Matlab/Simulink中SimPowerSystems 工具箱的基本建
模方法；
2、掌握Matlab/Simulink 电气仿真的基本步骤；
3、利用Matlab/Simulink 在一阶、二阶电路、变压器方面进行
仿真设计。
二、实验原理
1、通过对电感充电放电的过程，对一阶直流激励电路进行研究。
2、通过对电容、电感充电放电的过程，对二阶直流激励RLC电路进行研究。
3、二阶RLC交流激励下动态响应的研究。
4、变压器稳态运行的分析。
三、实验内容
1、一阶直流激励RL充放电电路的研究(学号尾数为双数) （1）设计要求：
a)自行设计电路，设计电路参数；
b)自行选择所需显示的曲线，结果；
c)根据仿真结果写出分析和结论；
（2）实验参数设置：
（3） 电路设计图：
（4） 仿真结果波形图：
（5）仿真结果分析：
由对理想开关的控制可知，在t=0.1s 时开关闭合给电感充电,
电感初始储能为0，电压迅速上升，其电压变化率最大，随着充电的进行，电感储能增加，电感中电压趋近U =12V 。当电感充满电之后，相当于短路，其两端电压为零，通过的电流最大。在放电过程中，电感两端电压逐渐减小，后趋于稳定值0V 。当电感放电过程中电流变化很快，放完电之后通过的电流为零。
负载两端的电压在电感充电和放电过程中分别呈现先快速上升再缓慢上升和先快速下降和缓慢下降的趋势最终趋于稳态分别为12V 和0V 。
c u r r e n t
v o l t a g e
time
v o l t a g
e
2、二阶RLC直流激励下动态响应的研究（1）设计要求：
a)自行设计电路，设计电路参数；
b)自行选择所需显示的曲线，结果；
c)根据仿真结果写出分析和结论；
d)过阻尼情况（学号尾数为双数）
（2）电路设计图
c u r r e n t
二阶RLC 直流激励下动态响应的研究（过阻尼）电感电流输出波形
v o l t a g e
c u r r e n t
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二阶RLC 直流激励下动态响应的研究（过阻尼）电感电压输出波形
v o l a t a g e
（3） 仿真波形图：
（4） 仿真结果分析：
由图可见，由于电路处于过阻尼状态，电感电压逐渐上升，无
震荡，最终趋于稳态。
二阶RLC 交流激励下动态响应的研究（全体学生） （1）
设计要求：
a) 自行设计电路，设计电路参数； b) 自行选择所需显示的曲线，结果； c)
根据仿真结果写出分析和结论；
（2）设计电路图：
（3）仿真波形图：
（4）仿真结果分析：
二阶RLC交流激励的动态响应电感两端电压，电流波形为正弦波，其中，电流滞后于电压；电容两端电压为正弦波，而通过的电流在起始时刻波动之后趋于稳定值为零。
4、变压器（无饱和，采用线性变压器模型）的稳态
分析