電氣仿真實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書

1、計(jì)算機(jī)仿真及應(yīng)用B實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書電氣與電子信息工程學(xué)院實(shí)驗(yàn)一 S函數(shù)實(shí)現(xiàn)單擺運(yùn)動(dòng)一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?掌握S函數(shù)的定義、功能模塊調(diào)用方法、工作原理及應(yīng)用場合。二、預(yù)習(xí)及思考1、S函數(shù)應(yīng)用于哪些場合？ 2、S函數(shù)的子程序是如何調(diào)用的？三、實(shí)驗(yàn)步驟在建立實(shí)際的S-函數(shù)時(shí)，可在該 模板必要的子程序中編寫程序并輸入?yún)?shù)便可。S-函數(shù)的模板程序位于toolbox/simulink/blocks目錄下，文件名為sfuntmpl.m，可以自己查看。在運(yùn)用S-函數(shù)進(jìn)行仿真前，應(yīng)當(dāng)自行編制S-函數(shù)程序，因此必須知道系統(tǒng)在不同時(shí)刻所需要的信息：（1）在系統(tǒng)開始進(jìn)行仿真時(shí)，應(yīng)先知道系統(tǒng)有多少狀態(tài)變量，其中哪些是連續(xù)變量，哪些是

2、離散變量，以及這些變量的初始條件等信息。這些信息可通過S-函數(shù)中設(shè)置flag=0獲取。（2）若系統(tǒng)是嚴(yán)格連續(xù)的，則在每一步仿真時(shí)所需要的信息為：通過flag=1獲得系統(tǒng)狀態(tài)導(dǎo)數(shù)；通過flag=3獲得系統(tǒng)輸出。（3）若系統(tǒng)是嚴(yán)格離散的，則通過flag=2獲得系統(tǒng)下一個(gè)離散狀態(tài)；通過flag=3獲得系統(tǒng)離散狀態(tài)的輸出。單擺示意圖：單擺的狀態(tài)方程從MATLAB的toolboxsimulinkblocks子目錄下，復(fù)制sfintempl.m，并把它改名為simpendzzy.m，再根據(jù)狀態(tài)方程對(duì)文件進(jìn)行修改，最后形成文件。構(gòu)成名為simpendzzy的S-函數(shù)模塊從simulink的“user-def

3、ined Function ”子庫中復(fù)制S-Function框架模塊到空白模型窗，如圖所示。雙擊S-Function框架模塊，彈出下圖所示對(duì)話窗； 在“S-Function name ”欄中填寫函數(shù)名simpendzzy；在“S-Function parameters”欄中填寫函數(shù)simpendzzy.m的第4、5、6、個(gè)輸入宗量名dampzzy,gngzzy(次序要對(duì))；再點(diǎn)擊【OK】，就得到單擺S-函數(shù)模塊，如圖所示。構(gòu)成觀察單擺事實(shí)運(yùn)動(dòng)的仿真模型exm1.mdl用信號(hào)發(fā)生器產(chǎn)生作用力：用示波器觀察擺角；構(gòu)成如圖所示的仿真模型。 信號(hào)發(fā)生器的參數(shù)設(shè)置：信號(hào)取square波形；幅值為1；頻率

4、為0.1rad/sec。示波器參數(shù)設(shè)置：Stop time 設(shè)置200。應(yīng)該保證simpendzzy.m在MATLAB搜索路徑上。在該exm_1.mdl運(yùn)行前，應(yīng)先對(duì)該模型運(yùn)行所需的3個(gè)參數(shù)dampzzy,gravzzy,angzzy進(jìn)行設(shè)置?？涉I入下列命令：cleardampzzy=0.8;gravzzy=2.45;angzzy=0;0;在參數(shù)設(shè)定后，啟動(dòng)仿真，就可得到單擺事實(shí)角運(yùn)動(dòng)曲線。引進(jìn)單擺擺動(dòng)模塊，生成exm-2.mdl。把exm-1.mdl。另存為exm-2.mdl。打開toolboxsimulinksimdemossimdemossimgeneral子目錄下的simppend.m

5、dl模型；把其中“Animation Function”、“Pivot point for pendulum ”以及“x&theta”模塊復(fù)制到exm-2.mdl模型窗，進(jìn)行適當(dāng)?shù)倪B接，并對(duì)模塊進(jìn)行中文名稱標(biāo)識(shí)。啟動(dòng)模型，就可見到單擺擺動(dòng)畫面了。四、仿真結(jié)果實(shí)驗(yàn)二晶閘管三相橋式整流器的仿真一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康摹?掌握晶閘管三相橋式整流器構(gòu)成、 掌握晶閘管三相橋式整流器的仿真模型二、預(yù)習(xí)與思考1、三相電源如何設(shè)置？2、6脈沖觸發(fā)器模塊在哪個(gè)庫中？3、整流橋模塊在哪個(gè)庫中？三、仿真步驟通用橋臂模塊參數(shù)設(shè)置Number of bridge arms：橋臂數(shù)量，可以選擇1、2、3相橋臂，構(gòu)成不同形式的

6、整流器。Port configuration：端口形式設(shè)置。Snubber resistance Rs(ohms):緩沖電阻Rs。Snubber capacitance Cs(F):緩沖電容Cs。Resistance Ron（ohms）：晶閘管的內(nèi)電阻Ron，單位為。Inductance Lon（H）：晶閘管的內(nèi)電感Lon，單位為H，電感不能設(shè)置為0。Forward voltage Vf（v）:晶閘管元件的正向管壓降Vf，單位為V。Measurements：測量可以選擇5中形式，即無（None），裝置電壓（Device voltages），裝置電流（Device currents），三相線電壓

7、與輸出平均電壓（UAB UBC UCA UDC）或所有電壓電流（All voltages and currents）（2）同步脈沖觸發(fā)器同步脈沖觸發(fā)器用于觸發(fā)三相全控整流橋的6個(gè)晶閘管，同步6脈沖觸發(fā)器可以給出雙脈沖,雙脈沖間隔為60°,觸發(fā)器輸出的16號(hào)脈沖依次送給三相全控整流橋?qū)?yīng)編號(hào)的6個(gè)晶閘管.同步脈沖觸發(fā)器包括同步電源和六脈沖觸發(fā)器兩個(gè)部分alpha_deg：此端子為脈沖觸發(fā)角控制信號(hào)輸入；AB, BC, CA：三相電源的三相線電壓輸入即Vab, Vbc, and VBlock：觸發(fā)器控制端，輸入為“0”時(shí)開放觸發(fā)器，輸入大于零時(shí)封鎖觸發(fā)器；Pulses：6脈沖輸出信號(hào)。a

8、lpha_deg為30度時(shí)雙6脈沖同步觸發(fā)器的輸入輸出信號(hào)6脈沖同步觸發(fā)器參數(shù)設(shè)置Frequency of synchronization voltages(Hz)：同步電壓頻率（赫茲）；Pulse width(degrees) ：觸發(fā)脈沖寬度（角度）；Double pulsing：雙脈沖觸發(fā)選擇。三相線電壓具體實(shí)現(xiàn)是通過Voltage Measurement（電壓測量）模塊，電壓測量模塊可以將電路中兩個(gè)節(jié)點(diǎn)的電壓值，并提供其他電路或者用于輸出仿真算法選擇ode23tb算法,仿真時(shí)間為00.05 秒，其他參數(shù)為默認(rèn)值。四、仿真原理圖五、仿真結(jié)果1、電阻負(fù)載仿真結(jié)果（R=1，=0o, =30o,

9、 =60o, =90o）；2、電阻電感負(fù)載仿真結(jié)果（R=1，L=0.001H，=0o, =30o, =60o, =90o）；實(shí)驗(yàn)三 晶閘管單相交流調(diào)壓器的仿真一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?、加深理解單相交流調(diào)壓電路的工作原理。2、加深理解單相交流調(diào)壓電路帶電感性負(fù)載對(duì)脈沖及移相范圍的要求。3、掌握單相交流調(diào)壓電路matlab的仿真方法，會(huì)設(shè)置各模塊的參數(shù)。二、預(yù)習(xí)與思考1、移相控制角如何設(shè)置？2、電阻負(fù)載和電感負(fù)載的輸出電壓波形為什么不同？三、實(shí)驗(yàn)步驟1.電阻性負(fù)載的交流調(diào)壓器2.電阻電感性負(fù)載的交流調(diào)壓器主要模塊參數(shù)設(shè)置：交流峰值電壓為100V、初相位為0、頻率為50HZ；晶閘管參數(shù)進(jìn)行設(shè)置：Ron=0.0

10、01；Lon=0H；Vf=0；Rs=20；Cs=4e-6F；負(fù)載RLC分支，電阻性負(fù)載時(shí)，R=2，L=0H，C =inf；脈沖發(fā)生器：Pulse 和Pulse1模塊中的脈沖周期為0.02s,脈沖寬度設(shè)置為脈寬的確10%，脈沖高度為12，脈沖移相角通過“相位角延遲”對(duì)話框進(jìn)行設(shè)置。 仿真算法選擇為ode23tb算法，仿真時(shí)間設(shè)置為0-0.03s，開始仿真。給出移相控制角等于60°和120°時(shí)帶電阻負(fù)載和電感負(fù)載時(shí)，負(fù)載上的電流、電壓波形以及觸發(fā)脈沖波形。 四、仿真結(jié)果電阻性負(fù)載控制角為60° 電阻性負(fù)載控制角為120°電阻性負(fù)載控制角為120°電

11、阻電感性負(fù)載控制角為60° 電阻電感性負(fù)載控制角為120°.實(shí)驗(yàn)四 直流單閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)仿真一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?、了解單閉環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)的原理、組成及各主要單元部件的原理。2、掌握晶閘管直流調(diào)速系統(tǒng)的一般調(diào)試過程。二、預(yù)習(xí)及思考1、預(yù)習(xí)電力電子相控整流2、圖中采用了途徑調(diào)節(jié)方式？三、實(shí)驗(yàn)步驟1、單閉環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)的原理框圖2、系統(tǒng)的建模和模型參數(shù)的設(shè)置限幅器的上、下限值為130，0，平波電搞器的電感值為5e-3H.電機(jī)參數(shù)為：Ra=0.6, La=0.012H, Rf=240, Lf=120H, Laf=1.8H, J=1kg.m2, initial speed=1rad/s. 勵(lì)

12、磁電壓220V。四、仿真結(jié)果及分析實(shí)驗(yàn)五直流雙閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)仿真一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?、掌握直流雙閉環(huán)控制系統(tǒng)原理、掌握直流雙閉環(huán)控制系統(tǒng)工程設(shè)計(jì)、掌握直流雙閉環(huán)控制系統(tǒng)仿真二、預(yù)習(xí)與思考1、電流調(diào)節(jié)器、速度調(diào)節(jié)器可以使用什么模塊實(shí)現(xiàn)？2、給定信號(hào)使用什么模塊實(shí)現(xiàn)？三、實(shí)驗(yàn)原理控制系統(tǒng)啟動(dòng)時(shí)，加入給定電壓，“速度調(diào)節(jié)器器”和“電流調(diào)節(jié)器”以飽和限幅值輸出，使電動(dòng)機(jī)以限定的最大啟動(dòng)電流加速啟動(dòng)，直到電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速達(dá)到給定轉(zhuǎn)速，并在出現(xiàn)超調(diào)后，“速度調(diào)節(jié)器器”和“電流調(diào)節(jié)器”退出飽和，最后穩(wěn)定在略低于給定值下運(yùn)行。四、仿真原理圖<五、仿真結(jié)果1、給出轉(zhuǎn)速、電流、轉(zhuǎn)矩的仿真波形2、給出三相電源和脈沖的波形實(shí)驗(yàn)

13、六基于轉(zhuǎn)速負(fù)反饋控制異步電機(jī)調(diào)速系統(tǒng)的仿真一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?、掌握異步電機(jī)工作原理、掌握異步電機(jī)控制系統(tǒng)工程設(shè)計(jì)、掌握異步電機(jī)調(diào)速控制系統(tǒng)仿真二、預(yù)習(xí)與思考1、原理圖中PID調(diào)節(jié)器用哪些模塊實(shí)現(xiàn)的？給出PID調(diào)節(jié)器的仿真圖。2、給出原理圖中產(chǎn)生脈沖的模塊內(nèi)部結(jié)構(gòu)。三、仿真步驟系統(tǒng)主要包括速度閉環(huán)，脈沖觸發(fā)器、三相調(diào)壓器，被控交流異步電動(dòng)機(jī)等組成。三相調(diào)壓器由三對(duì)并聯(lián)的晶閘管元件組成，采用相位控制方式，利用三相交流電源自然環(huán)流實(shí)現(xiàn)關(guān)斷。觸發(fā)脈沖的順序?yàn)閂1V2V3V4V5V6，其中V1V3V5之間和V4V6V2之間互差120度，V1V4之間、V3V6之間、V5V2之間互差180度。異步電機(jī)調(diào)壓調(diào)速系統(tǒng)

14、仿真模型其中主要參數(shù)設(shè)置：轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器Kp為40，Ki為200；反饋參數(shù)K選擇為：20；限幅器限幅值：150-30；仿真參數(shù)設(shè)置：仿真算法選擇為ode23tb，仿真時(shí)間05秒，其他為默認(rèn)值。四、實(shí)驗(yàn)原理五、仿真結(jié)果1、給出轉(zhuǎn)速、電流、轉(zhuǎn)矩的仿真波形2、給出三相電源和脈沖的波形實(shí)驗(yàn)七矢量控制變頻調(diào)速仿真一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?、掌握交流異步矢量控制變頻調(diào)速系統(tǒng)原理、掌握交流異步矢量控制變頻調(diào)速系統(tǒng)仿真二、預(yù)習(xí)與思考1、原理圖中封裝模塊的外觀是如何實(shí)現(xiàn)的？2、數(shù)據(jù)類型轉(zhuǎn)換模塊在哪個(gè)庫中？三、仿真步驟、Calculation子模塊、DQABC子模塊、Teat Calculation子模塊、-子模塊、Calcula

15、tion子模塊、Current Regulator 子模塊、ASR子模塊異步電機(jī)參數(shù)：線電壓380；額定頻率5；;定子內(nèi)阻0.087;定子漏感0.8；轉(zhuǎn)子內(nèi)阻0.228；轉(zhuǎn)子漏感0.8；定、轉(zhuǎn)子漏感34.7；極對(duì)數(shù)為4。為逆變器直流電源Vdc設(shè)為780V。仿真方法選擇為ode23tb。仿真時(shí)間設(shè)為03秒四、仿真原理五、仿真結(jié)果1、給出轉(zhuǎn)速、電流、轉(zhuǎn)矩的仿真波形2、給出三相電源和脈沖的波形實(shí)驗(yàn)八電力系統(tǒng)仿真一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?、掌握電力系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型、掌握電力系統(tǒng)庫元件的使用、掌握電力系統(tǒng)時(shí)域分析法二、預(yù)習(xí)與思考、原理圖中發(fā)電機(jī)模塊在哪個(gè)庫中？、重合閘是如何實(shí)現(xiàn)的？三、仿真步驟、啟動(dòng)和退出電力系統(tǒng)元件庫 啟動(dòng)電力系統(tǒng)元件庫的方法，利用指令窗口（Command Windows）啟動(dòng)：在指令窗口中鍵入powerlib單擊回車，則MATLAB軟件中彈出電力系統(tǒng)元件對(duì)話框（powerlib）。