雷电波发生器的MATLAB仿真及参数选取sc
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。
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。
雷电波发生器的MATLAB仿真及参数选取sc
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。
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。
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。
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
内容。
本项目旨在通过虚拟仿真实验的方式，帮助学生深入理解特高压变压器雷电冲击电压发生器的工作原理和设计过程。
1. 引言特高压变压器雷电冲击电压发生器是电气领域中的重要实验设备，用于模拟雷电冲击电压对变压器的影响。
正确设计和使用这一设备对于保护变压器的正常运行至关重要。
因此，理解其设计原理和虚拟仿真实验过程显得尤为重要。
2. 设计原理特高压变压器雷电冲击电压发生器的设计原理基于雷电冲击电压的产生和传输原理。
通过充电、放电和限流等步骤，实现对特高压变压器的模拟冲击，从而观察其在不同冲击条件下的工作状态。
3. 设计过程设计特高压变压器雷电冲击电压发生器的过程主要包括以下几个步骤：步骤一：确定实验需求和目标，包括模拟的冲击电压峰值、频率等参数。
步骤二：选择适当的元器件和设备，如高压电容器、继电器和限流电阻等。
步骤三：根据设计需求和实验条件，进行电路图绘制和参数计算。
步骤四：进行电路仿真分析，验证设计的正确性。
步骤五：搭建实验平台，连接相应的电路元件和设备。
步骤六：进行虚拟仿真实验，观察和记录变压器在不同冲击条件下的工作状态。
步骤七：根据实验结果分析和总结，对设计进行改进和优化。
4. 实验教学项目本实验教学项目提供虚拟仿真实验的环境，并通过图表、动画等方式展示实验过程和结果。
学生可以在虚拟环境中进行实验操作，观察冲击电压对变压器的影响，并进行相关数据分析。
5. 结论通过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，学生能够深入理解变压器受雷电冲击的情况，并掌握其设计和使用的要点。
同时，借助虚拟仿真技术，学生可以在安全、高效的环境中进行实验操作，提高实践能力和综合素质。
容。
希望本文能够对学生们的学习和实验有所帮助，使其能够更好地理解和应用相关知识。
感谢您的阅读！(注意：本文仅供参考，未经授权，禁止转载和使用。
)。
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。
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。
高频电子线路Matlab仿真实验
高频电子线路Matlab 仿真实验要求1. 仿真题目（1） 线性频谱搬移电路仿真根据线性频谱搬移原理，仿真普通调幅波。
基本要求：载波频率为8kHz ，调制信号频率为400Hz ，调幅度为0.3；画出调制信号、载波信号、已调信号波形，以及对应的频谱图。
扩展要求1：根据你的学号更改相应参数和代码完成仿真上述仿真；载波频率改为学号的后5位，调制信号改为学号后3位，调幅度设为最后1位/10。
（学号中为0的全部替换为1，例如学号2010101014，则载波为11114Hz ，调制信号频率为114，调幅度为0.4）。
扩展要求2：根据扩展要求1的条件，仿真设计相应滤波器，并获取DSB-SC 和SSB 的信号和频谱。
（2） 调频信号仿真根据调频原理，仿真调频波。
基本要求：载波频率为30KHz ，调制信号为1KHz ，调频灵敏度32310f k π=⨯⨯，仿真调制信号，瞬时角频率，瞬时相位偏移的波形。
扩展要求：调制信号改为1KHz 的方波，其它条件不变，完成上述仿真。
2. 说明（1） 仿真的基本要求每位同学都要完成，并且记入实验基本成绩。
（2） 扩展要求可以选择完成。
1.0>> ma = 0.3;>> omega_c = 2 * pi * 8000;>> omega = 2 * pi * 400;>> t = 0 : 5 / 400 / 1000 : 5 / 400;>> u_cm = 1;>> fc = cos(omega_c * t);>> fa = cos(omega * t);>> u_am = u_cm * (1 + fa).* fc;>> U_c =fft(fc,1024);>> U_o =fft(fa,1024);>> U_am =fft(u_am, 1024);>> figure(1);>> subplot(321);plot(t, fa, 'k');title('调制信号');grid;axis([0 2/400 -1.5 1.5]);>> subplot(323);plot(t, fc, 'k');title('高频载波');grid;axis([0 2/400 -1.5 1.5]);>> subplot(325);plot(t, u_am, 'k');title('已调信号');grid;axis([0 2/400 -3 3]);>> fs = 5000;>> w1 = (0:511)/512*(fs/2)/1000;>> subplot(322);plot(w1, abs([U_am(1:512)']),'k');title('调制信号频谱');grid;axis([0 0.7 0 500]); >> subplot(324);plot(w1, abs([U_c(1:512)']),'k');title('高频载波频谱');grid;axis([0 0.7 0 500]); >> subplot(326);plot(w1, abs([U_am(1:512)']),'k');title('已调信号频谱');grid;axis([0 0.7 0 500]);1.1>> ma = 0.8;>> omega_c = 2 * pi * 11138;>> omega = 2 * pi * 138;>> t = 0 : 5 / 400 / 1000 : 5 / 400;>> u_cm = 1;>> fc = cos(omega_c * t);>> fa = cos(omega * t);>> u_am = u_cm * (1 + fa).* fc;>> U_c =fft(fc,1024);>> U_o =fft(fa,1024);>> U_am =fft(u_am, 1024);>> figure(1);>> subplot(321);plot(t, fa, 'k');title('调制信号');grid;axis([0 2/400 -1.5 1.5]);>> subplot(323);plot(t, fc, 'k');title('高频载波');grid;axis([0 2/400 -1.5 1.5]);>> subplot(325);plot(t, u_am, 'k');title('已调信号');grid;axis([0 2/400 -3 3]);>> fs = 5000;>> w1 = (0:511)/512*(fs/2)/1000;>> subplot(322);plot(w1, abs([U_am(1:512)']),'k');title('调制信号频谱');grid;axis([0 0.7 0 500]); >> subplot(324);plot(w1, abs([U_c(1:512)']),'k');title('高频载波频谱');grid;axis([0 0.7 0 500]); >> subplot(326);plot(w1, abs([U_am(1:512)']),'k');title('已调信号频谱');grid;axis([0 0.7 0 500]);2>> kf = 2 * pi * 3000;>> omega_c = 2 * pi * 30000;>> omega = 2 * pi * 1000;>> t = -4*pi/omega : 1/30000/100 : 4*pi/omega;>> fx = cos(omega * t);>> dOmega = omega_c + kf * cos(omega * t);>> dFi = kf /(omega) * sin(omega * t);>> Ucm = 1;>> Ufm = Ucm * cos(omega_c * t + dFi);>> subplot(411);plot(t, fx, 'k');title('u_{\Omega}(t)');grid;axis([0 4*pi/omega -1.5 1.5]);>> subplot(412);plot(t, dOmega, 'k');title('\Omega(t)');grid;axis([0 4*pi/omega omega_c-1.1*kf omega_c+1.1*kf]);>> subplot(413);plot(t, dFi, 'k');title('\Delta\phi(t)');grid;axis([0 4*pi/omega -4 4]);>> subplot(414);plot(t, Ufm, 'k');title('u_{FM}(t)');grid;axis([0 4*pi/omega -1.5 1.5]);2.1kf = 2 * pi * 3000;omega_c = 2 * pi * 30000;omega = 2 * pi * 1000;t = -4*pi/omega : 1/30000/100 : 4*pi/omega;fx = square(omega * t);dOmega = omega_c + kf * fx;temp = sawtooth(omega * t, 0.5);dFi = kf /(omega) * temp;Ucm = 1;Ufm = Ucm * cos(omega_c * t + dFi);subplot(411);plot(t, fx, 'k');title('u_{\Omega}(t)');grid;axis([0 4*pi/omega -1.5 1.5]);subplot(412);plot(t, dOmega, 'k');title('\Omega(t)');grid;axis([0 4*pi/omega omega_c-1.1*kf omega_c+1.1*kf]);subplot(413);plot(t, dFi, 'k');title('\Delta\phi(t)');grid;axis([0 4*pi/omega -4 4]);subplot(414);plot(t, Ufm, 'k');title('u_{FM}(t)');grid;axis([04*pi/omega -1.5 1.5]);。
matlab雷克子波表达式
matlab雷克子波表达式
Matlab雷克子波表达式是一种用于描述雷克子波形状的数学模型。
它由一个指数函数和一个余弦函数组合而成，其公式为：
f(t) = A * exp(-B*t^2) * cos(C*t + D)
其中，A为振幅，B为雷克子波的带宽，C为频率，D为相位。
通过调整这四个参数的值，可以得到不同形状的雷克子波。
除此之外，Matlab还提供了多种函数用于生成雷克子波，方便用户应用。
而雷克子波在信号处理中有着广泛的应用，例如在地震勘探中常常用于模拟地震波形。
因此，掌握Matlab雷克子波表达式的使用方法，对于信号处理工程师和地球物理学家都非常重要。
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雷击浪涌发生器的仿真实现
雷击浪涌发生器的仿真实现摘要：设计了雷击浪涌发生器的等效电路，列出了回路的状态方程，并应用Matlab语言对雷击浪涌发生器进行了仿真，生成了满足IEEE/ANSI C62.41和IEC61000-4-5标准的8/20us的雷电流波形和1.2/50us的电压波形，雷击浪涌发生器的模拟仿真可以为雷电和雷电防护的理论分析、实验研究提供可靠手段。
关键词: 雷击浪涌发生器波形仿真数值模拟促进了试验的发展，对试验方案的科学制定、试验过程中测点的最佳位置、仪表量程的最终确定提供更可靠的理论指导。
雷电的发生随机性和捕捉难度都很大，用捕捉到的雷电流进行后续的试验难度更是可想而知。
市场上的雷击浪涌发生器，由于费用昂贵，很难普及到每个研究者手中，并且在试验中还存在着一定的危险。
用软件仿真方法实现雷击浪涌发生器的功用，可以替代危险、昂贵的甚至是难于实现的试验，而且模拟仿真可以重复的拷贝、移植，重复利用，并且可以适当修改而满足不同情况的需求，因此雷击浪涌发生器的模拟仿真可以为雷电和雷电防护的理论分析、试验研究提供可靠的手段。
雷击浪涌发生器的特性需要满足IEEE/ANSI C62.41和IEC61000-4-5[1]标准的需求，本文只对IEEE/ANSI C62.41和IEC61000-4-5标准中的1.2/50us电压波和8/20us的电流波进行模拟。
1模拟发生器的等效电路及求解方程为了便于计算机的分析和模拟，需要掌握雷击浪涌发生器的等效电路，如图1所示。
这个等效电路是根据制造商Noise Laboratory Co.Jap的Noiseken LSS6230雷击浪涌发生器得出的。
作为脉冲源的C1电容器初始放点电压可设置成0.1KV-6.6KV的范围，步长为100V。
为了与上述的IEC和IEEE标准匹配，模型参数可由制造商给出，如图1所示。
3总结利用Matlab仿真方法，生成了满足IEEE/ANSI C62.41和IEC61000-4-5标准要求的电压波与电流波形。
雷电冲击电压波形图像的仿真
雷电冲击电压波形图像的仿真为了确定图像，先确定雷电冲击波的视在波前时间T1和视在半峰值时间T2。
T1为IEC和我国国家标准规定，定值为1.2μs，容许偏差为±30%，在此取标准值1.2μs；T2也为IEC和我国国家标准规定，定值为50μs，容许偏差为±20%，在此取标准值50μs。
根据冲击电压波形的定义和原理，已知T1，T2，根据T1与τ2、T2与τ1的关系，求出τ1、τ2。
根据双指数函数冲击电压波形的函数表达式来画出图像。
A只是一个倍数，待定，先取值为1；所画出的图像的极大值的倒数就是A的值。
求出导数为0的极大值点的t坐标，将该t坐标代入u(t)函数，求出极大值，极大值的倒数就是A的值。
然后再根据A的值正式画出标准雷电冲击电压波形，最后画出函数图像。
MATLAB程序代码如下：1.clear;T1=1.2e-6;T2=50e-6;tau1=tau1(T2);tau2=tau2(T1);syms t;A=1;u=@(t)A*(exp(-t./tau1)-exp(-t./tau2));du=diff(u(t));t_umax=solve(du);umax=double(u(t_umax));A=1/umax;u=@(t)A*(exp(-t./tau1)-exp(-t./tau2));figurefplot(u, [0,6e-5], 2e-5);2.function tau1=tau1(T2)tau1=T2/double(log(2));end3.function tau2=tau2(T1)tau2=0.6*T1/double(log(7));end最后得到雷电冲击电压波形的图像：0123456x 10-500.10.20.30.40.50.60.70.80.91。
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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MA TLAB/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，MA TLAB，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，8/20μs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8/20μs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 1
0=ω，20
2ωαα-=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8/20μs 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 =8μs 、波尾T t =20μs 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8/20μs 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MA TLAB/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、。