仿真实验报告蔡旭阳.docx
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仿真实验报告蔡旭阳
实验五基于Simulink的电路系统仿真
一、实验目的
1、熟悉Simulink的工作环境；
2、掌握Simulink电力系统工具箱的使用；
3、掌握在Simulink的工作环境中建立电路系统的仿真模型。
二、实验内容
如图１所示为RLC串联电路。
当元件参数满足条件ωL=1/（ωC）时，电路发生串联谐振，其端口电压与电流同相位，对外呈现阻性。
在本实验中，电路元件参数如下：
，
，
，谐振频率大约在250Hz处，即该电路对5次谐波发生串联谐振。
图1RLC串联电路
在Simulink中建立RLC串联电路模型，并进行仿真：
用阻抗分析仪分析串联电路的频率特性：
分析仿真结果，假设要使电路对3、7次谐波分别发生串联谐振，L和C的参数如何选取。
经计算是电路对三次谐波发生串联谐振，需使f=150Hz即：
1/（2pi*sqrt（LC））=150,可取L=45e-6F,C=25e-3F.要使电路对七次谐波发生串联谐振，使f=350Hz即：
1/（2pi*sqrt（LC））=350,可取L=103e-6F,C=2e-3F.
当F=250HZ时，电路谐振，即对五次谐波发生串联谐振。
得到下图：
F=125Hz电流和电压波形：
实验六基于Simulink的简单电力系统仿真
一、实验目的
1、熟悉Simulink的工作环境；
2、掌握Simulink电力系统工具箱的使用；
3、掌握在Simulink的工作环境中建立简单电力系统的仿真模型。
二、实验内容
输电线路电路参数建模时采用电力系统分析中常用的π型等值电路，搭建如图１所示的一个简单交流单相电力系统，在仿真进行中，负载通过断路器切除并再次投入。
π型等值电路具体元件参数如下：
，
，
。
图1简单电力系统仿真示意图
在Simulink中建立简单交流单相电力系统模型，并进行仿真，观测负载电流和输电线路末端电压：
结合理论知识分析上述观测信号变化的原因：
传输线有电感电容等各种参数，不是纯电阻。
在断路器断开和闭合时，电压波形发生震荡和失真。
比较不同功率因数，如cosφ=1、cosφ=0.8（感性）、cosφ=0.8（容性）负载条件下的仿真结果。
cosφ=1时仿真结果：
cosφ=0.8（感性）时仿真结果：
cosφ=0.8（感性）时仿真结果：
通过以上对不同功率因数仿真发现，当电流为恒定值时，cosφ=1、cosφ=0.8感性的电压正弦波上都出现了很大的杂波，而cosφ=0.8容性的电压波形稳定，没有杂波产生。
实验七基于Simulink的电力电子系统仿真
一、实验目的
1、熟悉Simulink的工作环境；
2、掌握Simulink电力系统工具箱的使用；
3、掌握在Simulink的工作环境中建立电力电子系统的仿真模型。
二、实验内容
降压斩波（Buck）电路是最基本的DC-DC变换电路之一。
本实验以Buck电路为例，介绍如何对电力电子电路进行Simulink仿真。
如图１所示为Buck电路原理图及其工作模式。
元件和仿真参数设置如下：
，
，
，
，开关频率为20kHz，开关信号占空比D=50%。
图1Buck电路原理图及其工作模式
在Simulink中建立Buck电路模型，并进行仿真，同时观察开关脉冲、电感的电压和电流、二极管的电压和电流、电容的电流和负载电压等信号：
1）对BUCK电路的仿真波形：
2）对占空比D为25%和70%的条件下分别进行仿真，分析比较仿真结果：
占空比为25%：
占空比为75%：
从仿真结果可以看出当输入信号的占空比不同时，Buck电路开关脉冲高低电平时间、电感的电压和电流、二极管的电压和电流、电容的电流和负载电压波形上升、下降时间均不同。
3）调换Buck电路中器件的位置，实现升压斩波（Boost）电路的仿真。
实验八基于Simulink的电机系统仿真
一、实验目的
1、熟悉Simulink的工作环境；
2、掌握Simulink电力系统工具箱的使用；
3、掌握在Simulink的工作环境中建立电机系统的仿真模型。
二、实验内容
同步电机是一种常见的交流电机。
本节实验以Simulink的Simpowersystem自带的简单同步电机模型为例，如图１所示为常见的同步电机结构模型。
该电机的主要电气参数如下：
额定容量SN=1000MVA，额定电压UN=315kV，额定频率fN=50Hz，额定转速nN=1500r/m。
图1同步电机结构模型
1）在Simulink中，以并入单机无穷大系统的同步电机为对象，实现仿真：
2）运用多路选择模块BusSelector观测电机实时的功率角δ、转速n和电磁功率Pe等信号的仿真波形；
3）结合理论知识分析上述观测信号变化的原因，及其相互之间的联系。
初始时刻电机及空载，之后电机分两次增加负载，负载的功率因数和功率改变，同步电机转速发生两次微小变化后又稳定下来。
通过对仿真结果的分析看出，同步电机在负载功率和功率因数角改变时转速变化很小，仅有微小波动，有稳定的转速特性。
同时可以看出，同步电动机的电流在相位上是超前于电压的，即同步电动机是一个容性负载。
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