1、二、实验内容如图所示为RLC串联电路。当元件参数满足条件L=1/(C)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1 RLC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
2、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3、掌握在Simulink的工作环境中建立简单电力系统的仿真模型。输电线路电路参数建模时采用电力系统分析中常用的型等值电路,搭建如图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。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
3、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cos=1、cos=0.8(感性)、cos=0.8(容性)负载条件下的仿真结果。cos=1时仿真结果:cos=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,cos=1、cos=0.8感性的电压正弦波上都出现了很大的杂波,而cos=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3、掌握在Simulink的工作环境中建立电力电子系统的仿真模型。降压斩波(Buck)电路是最基本的DC-DC变换电路之一
4、。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1 Buck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
5、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3、掌握在Simulink的工作环境中建立电机系统的仿真模型。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Bus Selector观测电机实时的功率角、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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