計(jì)算機(jī)仿真期末考試

1、計(jì)算機(jī)仿真期末考試班級(jí)：姓名：學(xué)號(hào)：教師：高頻隔離型AC-DC電源系統(tǒng)仿真高頻隔離型AC-DC電源系統(tǒng)的技術(shù)指標(biāo)如下：（1） 輸入電源：三相AC380V，50Hz（2） 輸出電壓：DC 100300V（3） 輸出電流：DC 10100A（4） 輸出電壓紋波：0.5%（5） 輸入電流諧波總畸變率（THD）：20%（6） 輸入級(jí)：12脈波二極管不控整流（7） DC-DC變換級(jí)：隔離型全橋DC-DC變換器（8） 開關(guān)頻率：15kHz一、題目：完成主電路參數(shù)設(shè)計(jì)與模型搭建根據(jù)電源系統(tǒng)的技術(shù)指標(biāo)，按下圖所示拓?fù)?，完成主電路參?shù)設(shè)計(jì)并在Simulink中搭建仿真模型，其中：T1為工頻隔離變壓器，DB1、D

2、B2為三相二極管整流橋，RL為負(fù)載電阻，L1=L2=1mH，C1=3300uF，T2的變比為1：1：1。全橋電路采用硬開關(guān)PWM控制方式，S1和S4共用一路脈沖，S2和S3共用一路脈沖。請計(jì)算T1、L3、C2的參數(shù)，并說明設(shè)計(jì)依據(jù)和設(shè)計(jì)過程。拓?fù)鋱D如下圖：答：在Simulink中搭建仿真模型搭建圖如下圖：參數(shù)的計(jì)算：T1的計(jì)算：一次側(cè)電壓為220V，若選取輸出電壓為100-300V之間，則二次側(cè)電壓為85.47-256.41V。C2的計(jì)算：C2的作用是用來濾除輸出電壓U0的高次諧波。若C2越小，輸出電壓U0的THD就越大；若C2越大，輸出電壓U0的THD就越小，但DC/AC逆變器無功電流分量增

3、大，從而增大了變流器的體積和成本，不經(jīng)濟(jì)適用。所以一般選取IC2<=0.5I0MAX，因此濾波電容C2值應(yīng)滿足C2<=。L3的計(jì)算：對(duì)L3的要求是應(yīng)盡可能濾除調(diào)制波的高次諧波分量，提高輸出電壓波形質(zhì)量，濾波的電感的高頻阻抗和濾波電容的高頻阻抗相比不能過低，即濾波電感的感值不能太小。為滿足輸出電壓波形質(zhì)量，要求一個(gè)采樣周期中，電感電流的最大變化量小于允許的電感電流紋波Ilfmax。在U0=0是，電流紋波最大，此時(shí)有 L3>。電感電流ilf必須能跟蹤上給定電流ig的變化,即|diif/dt|>|dig/dt|。否則輸出電壓的失真度就會(huì)變大，嚴(yán)重時(shí)甚至導(dǎo)致系統(tǒng)異常工作。因此L

4、3不能過大，應(yīng)該滿足 L3< 。其中Um為輸出電壓峰值，計(jì)算后便可得到L3。經(jīng)計(jì)算，選取L3=1mH,C2=200pF二、題目：主電路開環(huán)仿真分別仿真電源系統(tǒng)在以下工作狀態(tài)時(shí)的情況：（1） 最高輸出電壓、最大輸出電流（2） 最高輸出電壓、最小輸出電流（3） 最低輸出電壓、最大輸出電流（4） 最低輸出電壓、最小輸出電流記錄直流電壓波形，根據(jù)仿真結(jié)果計(jì)算輸出電壓紋波，并與要求的指標(biāo)進(jìn)行比較。計(jì)算交流輸入電流諧波總畸變率，與要求的指標(biāo)進(jìn)行比較。答：分別仿真電源系統(tǒng)在以下工作狀態(tài)時(shí)的情況：（1） 最高輸出電壓300V、最大輸出電流100A（2） 最高輸出電壓300V、最小輸出電流100A參數(shù)同上

5、，已經(jīng)是最接近的了，難以將輸出直流電壓和脈沖再優(yōu)化。 （3） 最低輸出電壓100V、最大輸出電流100A （4） 最低輸出電壓100V、最小輸出電流10A 記錄直流電壓波形，根據(jù)仿真結(jié)果計(jì)算輸出電壓紋波，并與要求的指標(biāo)進(jìn)行比較。計(jì)算交流輸入電流諧波總畸變率，與要求的指標(biāo)進(jìn)行比較?？偦兟蕿榘俜种?1，小于百分之20，與指標(biāo)相符合。分析：造成電壓與指標(biāo)不符合的原因有很多種，比如負(fù)載改變后的分流分壓作用改變，電路中濾波LC的數(shù)值的選擇，變壓器的變比設(shè)置等等。三、題目：設(shè)計(jì)控制電路以L3電流、C2電壓為反饋量，構(gòu)建電流內(nèi)環(huán)、電壓外環(huán)的雙閉環(huán)控制電路，控制器均采用PI調(diào)節(jié)器。在電源系統(tǒng)工作在穩(wěn)態(tài)情況下

6、，輸出電流為最大值時(shí)，使輸出電壓指令由300V階躍為100V，對(duì)電源系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)過程進(jìn)行仿真。說明PI調(diào)節(jié)器設(shè)計(jì)依據(jù)，給出過渡過程仿真波形，并計(jì)算超調(diào)量和過渡過程時(shí)間。報(bào)告中應(yīng)給出各個(gè)參數(shù)的設(shè)計(jì)過程、所用Simulink模塊的參數(shù)設(shè)置、仿真模型、仿真波形及對(duì)仿真結(jié)果的分析等內(nèi)容。設(shè)計(jì)思路：設(shè)置電流調(diào)節(jié)器與電壓調(diào)節(jié)器，都采用PI調(diào)節(jié)器，如下圖進(jìn)行判斷，當(dāng)電流為100A，電壓為300V時(shí)，進(jìn)行控制，將整流器轉(zhuǎn)為二極管整流橋運(yùn)行，此時(shí)則可控制電壓的變化。由圖可得：超調(diào)量： 3.3% 過渡過程時(shí)間：0.025s四、實(shí)驗(yàn)建議：（1）由于上機(jī)實(shí)驗(yàn)時(shí)，參加實(shí)驗(yàn)的人很多，而機(jī)房中又有許多不參加實(shí)驗(yàn)的同學(xué)不愿意離開，所以導(dǎo)致了實(shí)驗(yàn)的同學(xué)找不到上機(jī)的機(jī)位，無法正常地進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。希望老師能夠提前把不參加實(shí)驗(yàn)的同學(xué)請出機(jī)房，以便實(shí)驗(yàn)的順利進(jìn)行。（2）希望老師能夠多增添一些助教來幫助同學(xué)的答疑，因?yàn)橛械耐瑢W(xué)問題比較多，總是和助教交談很長時(shí)間，其他的同學(xué)無法向助教提出問題并得到解答，望老師和助教能夠在實(shí)驗(yàn)室中多走走。五、實(shí)驗(yàn)總結(jié):通過實(shí)驗(yàn)和本次的考試，不僅使我對(duì)計(jì)算機(jī)仿真技術(shù)這門課程有了更加深入的了解，同時(shí)也熟練掌握了simulink軟件，并會(huì)進(jìn)行了數(shù)據(jù)的分析，將自己所學(xué)的理論知識(shí)與實(shí)踐相集合，更加強(qiáng)化了我對(duì)知識(shí)的理解和掌握，大大提高