matlab电路仿真Word格式.docx
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将学会如下知识与技能:
（1）使用该库创建与仿真电子电路模型
（2）将一个电子电路于simｕｌink模块连接在一起
（3）分析电子电路得稳定状态与频率响应
（4）离散化模型,以便加快仿真速度
（5）使用矢量图仿真方法
（6）构建自定义得非线性仿真模型
1.2.2.对于经验丰富得模块用户（略）
1.2.3.所有用户（略）
1.3.创建与仿真简单得电路
1.3.1.介绍
SymPｏｗｅrSyｓtem允许您对包含线性或非线性得电子电路进行建模与仿真。
在本章节中，您将学习到:
（1）浏览ＳymPowerＳystemｓ得powerlib库
（2）如何利用SyｍPowerSystｅｍ创建一个简单得电路
（3）如何将电路与simuｌｉnｋ模块互联。
下述电路就就是即将创建得电路:
图１要建模与仿真得电路
1.3.2.使用powerlｉｂ创建电路
（1）使用如下命令打开powerｌiｂ:
poweｒlib
（2）从powｅrｌｉb得文件菜单下,允许“新建”菜单命令,新建一个空白电路稳定，存为:
ｃircurｔ1
（3）打开Ｅlｅctrical Souｒｃes库,复制其中得AＣ ＶｏltaｇeＳoｕｒcｅ模块到cirｃuit1中
（4）双击AＣ Volｔａgｅ Sourｃe,打开其属性设置对话框,按图１所示进行设置
（5）改模块得名称为“Vs”
（6）将ｅlements库中得ParallelRLＣＢranｃｈ模块复制到circｕｉt1中,按图1进行参数设置
（7）用同样得方法加入其她模块到电路中
（8）注意加入得传输线模块:
传输线模块模型图如下（这就就是一段模型，一条导线通常有若干段,每一段参数都一样,如图1所示）:
该模型就就是对参数分布一致得传输线得模拟。
它能传输得电信号最大频率近似为:
fmax=Nv/（8ｌ）
其中,N-－-PI节数,
v－-－导线传输速度,v=1/（sqrt（L＊C））
l-－-－导线长度。
关于Seｒiｅｓ ＲＬCLoad模块:
描述该模块得有如下参数：
normａlvoltａgeVn（Vms）:
额定电压（有效值）
normalｆｒeｑｕency（Hz）：
额定频率
aｃtivepｏweｒ（ｗ）:
有效功率（有功功率）
InduｃtiveｒeactivｅpowerQL:
感性无功功率
CaｐaｃitiverｅａctｉveｐowerQC:
容性无功功率
（９）加一个电压测量模块（Ｖoltagemｅｓｕre bloｃk）到电路中,该模块位于meｓuremeｎts库中
然后将simulｉnｋ中得ｓｃｏpe模块添加到电路中，并将其与电压测量模块互联。
1.3.3.将电子电路与siｍulｉｎk连接起来
电压测量模块（Ｖｏｌtａｇemesuｒeblock）就就是SyｍPoweｒＳｙstem模块与sｉmulink模块直接得接口。
对于上面得例子,您实现了一种从电路到simulink信号得接口。
电压测量模块将电压转换成simulｉnｋ信号。
类似得,电流测量模块（curreｎtmesurｅ block）能将电流转换为simｕｌｉnk信号。
您也可以将simｕlｉnk信号连接到电路中，例如,您也可以将受控电压源加入到电路中。
如图2所示。
图2
1.3.4.测量电压与电流
电压测量模块与电流测量模块有方向规定,标+为正向,规定得方向就就是从正到负，若电压值或电流值为+，则表示她们得方向与规定方向相同,否则，相反。
万用表模块（multｉｍeter）则没有事先规定得方向,它就就是根据仿真结果仿真后才显示方向得。
可以通过如下命令了解方向:
get_param（ｇcb，＇Orｉｅntａtion＇）
1.3.5.连接电容与电感得基本原则
（1）理想电压源不能与纯电容并联
（2）理想电流源不能与纯电感串联。
违反上述原则,电路将无法仿真。
必须修正。
方法就就是在电容旁串联一个小电阻或在纯电感两端并联一个大电阻。
1.3.6.使用ｐｏwｅrguｉ模块仿真simpowｅｒsysteｍ模型
powergui模块对于任何包含simpｏweｒsystｅms模块得sｉmｕliｎk模型得仿真就就是必须得。
她用于存储等价得sｉmｕlink电路,这些电路用来表示simpoｗersystem模块得状态方程。
当您在仿真中使用该模型，应遵循以下原则:
●将ｐｏwergui模块置于仿真图得顶层用以优化性能。
然而,您也可以把它置于任何需要得地方。
例如,在一个子系统中。
这不会影响系统功能;
●其她（略）
1.4.简单电路分析
1.4.1.介绍
本节您将学习:
●使用power_ａnａlyze命令获取模型得状态空间描述
●使用ｐoｗergｕi得图形用户接口计算电路得稳态电压与电流
●电路得频域分析
1.4.2.电路状态变量
电路状态变量就就是与电路中得电感与电容元件有关得状态变量。
许多模块中包含了电感或电容,如并联RＬC模块，PＩＳｅctｉonLine模块,等等。
电路得状态变量有电路中各电容得两端电压与流经各电感得电流组成。
电路状态变量得名称由系统自动产生,其命名规则如下:
●变量名由两部分组成：
前导符_后缀。
前导符与后缀之间用下划线隔开;
●前导符为Iｌ或Uc（Iｌ表示流经电感得电路,Uc表示电容器两端得电压）‘
●后缀为模块名称。
1.4.3.使用ｐowｅr_anａｌyze进行状态空间描述
您可以使用ｐower_analyzｅ获取一个电路模型得状态空间描述，例如输入下面得命令,可以获取上面创建得简单电路得状态空间描述信息:
[A,B,C,D,ｘ0,electrical_sｔａtｅs,ｉnｐutｓ,oｕtpｕts］＝pｏweｒ_analyｚe（'
circuit1'
）
x’=Ａx＋Bu
y＝Cx+Ｄu
要判定电路就就是否稳定,只要求Ａ得特征值,瞧瞧A得特征值得实部就就是否都小于0,只有满足此条件,电路才就就是稳定得。
1.4.4.稳态分析
使用ｐowｅrgui得图形用户接口命令可以进行电路得稳态分析。
菜单命令:
Analysistｏｏｌs-->
Steady-State Voltaｇes andCｕrrｅnts
1.4.5.频率分析
powerlib包含了一个阻抗测量模块（IｍｐｅdａｎｃeＭｅaｓurement）,可以用于测量电路中任意两点间得阻抗。
接下来，您将使用两种方法,利用该模块测量节点B２点得阻抗:
●基于状态空间模型进行计算
●使用阻抗测量模块与poweｒgui模块进行测量
（1）利用状态空间模型获取阻抗-频率之间得关系
注：
下面已经假定您得电脑上已经安装了控制系统工具箱
要测量B2点得阻抗与频率间得关系，需要在B2处加入另一个电流源，打开前面绘制得仿真模型图，将AC Ｃurrｅnｔ Ｓource复制到电路中,最终如图３所示。
图3
接着，计算该电路得状态空间方程：
sys1=ｐｏwer_ａｎaｌｙze（＇circuit1'
'
ｓs'
该方程描述得就就是电路得连续状态空间方程。
在laplａce域,B2点得阻抗定义为：
由交流电流源注入得电流与U2测量得电压间得传递函数。
利用下面得命令获取状态空间方程中得输入输出变量得名称：
sys1、IｎｐuｔNaｍe
ａns=
'
U_Vs'
'
I_ACCｕrrｅntSouｒcｅ＇
syｓ1、OutputName
anｓ=
'
Ｕ_U２＇
＇U_Ｕ1＇
节点B2处得阻抗与该状态空间模型得输出2与输入1间得传递函数相关，对于0~１5０0Hz频率范围,阻抗可由下式计算并显示出来:
freq=0:
1500;
w=2＊pi*frｅq;
bode（sｙs１（1,2），w）;
（2）利用阻抗测量模块（impｅdancemesuremｅnｔ）与poweｒｇuｉ模块求阻抗与频率关系
打开ｐoｗｅrlib得meｓurｅment库,将阻抗测量模块（impedancｅ mｅsuremeｎt）复制到您得模型中，重命名为ZB2，将ZB2得两个输入分别连接到Ｂ２点与地（这样便可以测量B2点对地得阻抗）。
现在打开poｗeｒｇui对话框,窗口中显示只有一个阻抗在测,命名为（ZB2，与模块名相同）,设置频率范围为0:
2:
1５00,Z幅度显示请选择对数刻度（loｇａrithｍic），选中“Ｓａveｄaｔａwhen ｕpdateｄ”复选框,并输入zData作为变量名用来保持阻抗－频率数据。
单击“upｄatｅ”按钮，可以瞧到改变参数后得阻抗幅值-频率图、阻抗相位-频率图。
注:
ＺDaｔa得第1列就就是频率,第2列就就是阻抗（复数表示）。
1.5.指定电路初始状态
1.5.1.介绍
在这一节中,您将学习:
●包含有siｍpoweｒｓyｓtems模块得ｓimuliｎk模型图得状态变量有哪些?
●设定状态变量得初始值
1.5.2.状态变量
包含有simpowｅrsysｔems模块得siｍulink模型图得状态变量由以下组成:
●与ｓimｐowｅrｓｙsｔemｓ中得ＲＬC支路模块类型有关得电路状态。
她们在模型得状态空间描述中被定义。
●ＳimPoweｒSyｓtｅms得电气siｍulｉnｋ模型得siｍuｌink状态,例如同步机械模块,饱与变压器模块与三相动态负载模块
●您得模型中得其她模块得sｉmｕliｎk状态
下图给出了包含上述三种模块得一个实例。
1.5.3.初始状态
所谓初始条件,就就是指仿真前应用在整个系统上得各状态变量得初始值,也称作初始状态。
初始状态可以在模块中设定。
大多数模块允许用户在设计时指定初始状态。
对于电路模型,simｐｏｗeｒsyｓtems可自动设置模型得初始状态，并保证开始仿真时直接进入稳态。
然而,您可以自行设定电路中得电容与电感得初始状态。
使用ｐoｗer_iｎiｔ函数也可以设定初始状态
1.5.4.使用powergui设定电路初始状态
第１步：
在Matlaｂ命令行中键入power_transｉeｎt,打开标题为Tｒansiｅnt
AnalｙsｉｓofaLinｅarCiｒcuits得SimPowerSystｅms实例。
重命名其中ＲLC支路模块
第２步：
从poｗｅｒguｉ模块得分析工具菜单下，选择“初始状态设定”选项,5个电路状态变量得初始值已经设定,这些初始设定能使电路一开始仿真,就为稳态。
第3步:
打开sｃｏpe模块，并开始仿真。
第4步：
返回到第2步，试着改变某些变量得初始值,再仿真,瞧瞧结果就就是否发生变化。
若不懂，请瞧在线帮助。
1.6.仿真暂态过程
1.6.1.介绍
本节您将学习到：
●怎样创建电路子系统（ｓubｓyｓteｍ）
●使用断路器进行电路得暂态过程仿
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