matlab在電氣工程中的應(yīng)用(共8頁(yè))

1、精選優(yōu)質(zhì)文檔-傾情為你奉上MATLAB在電氣中的應(yīng)用前言Malab的概述MATLAB是矩陣實(shí)驗(yàn)室（Matrix Laboratory）的簡(jiǎn)稱，和Mathematica、Maple并稱為三大數(shù)學(xué)軟件。它在數(shù)學(xué)類科技應(yīng)用軟件中在數(shù)值計(jì)算方面首屈一指。MATLAB可以進(jìn)行矩陣運(yùn)算、繪制函數(shù)和數(shù)據(jù)、實(shí)現(xiàn)算法、創(chuàng)建用戶界面、連接其他編程語(yǔ)言的程序等，主要應(yīng)用于工程計(jì)算、控制設(shè)計(jì)、信號(hào)處理與通訊、圖像處理、信號(hào)檢測(cè)、金融建模設(shè)計(jì)與分析等領(lǐng)域。其功能特點(diǎn)如下：此高級(jí)語(yǔ)言可用于技術(shù)計(jì)算 此開(kāi)發(fā)環(huán)境可對(duì)代碼、文件和數(shù)據(jù)進(jìn)行管理交互式工具可以按迭代的方式探查、設(shè)計(jì)及求解問(wèn)題 數(shù)學(xué)函數(shù)可用于線性代數(shù)、統(tǒng)計(jì)、傅立葉分

2、析、篩選、優(yōu)化以及數(shù)值積分等 二維和三維圖形函數(shù)可用于可視化數(shù)據(jù) 各種工具可用于構(gòu)建自定義的圖形用戶界面 各種函數(shù)可將基于MATLAB的算法與外部應(yīng)用程序和語(yǔ)言（如 C、C+、Fortran、Java、COM 以及 Microsoft Excel）集成MATLAB是重要的電氣仿真軟件，其功能十分強(qiáng)大，可以應(yīng)用于電力電子、電力拖動(dòng)控制系統(tǒng)、電力系統(tǒng)等課程中實(shí)際問(wèn)題的仿真。 SIMULINK基礎(chǔ)1.1 利用積分器實(shí)現(xiàn)微分方程求解實(shí)驗(yàn)要求：假設(shè)從實(shí)際自然界（力學(xué)、電學(xué)、生態(tài)等）或社會(huì)中，抽象出有初始狀態(tài)為0的二階微分方程 ， 是單位階躍函數(shù)。本例演示如何用積分器直接構(gòu)搭求解該微分方程的模型。二階微分

3、方程，的微分方程的模型如圖2所示，經(jīng)過(guò)運(yùn)行之后可得出仿真結(jié)果，如圖3所示。圖2 微分方程的仿真模型 圖3 仿真結(jié)果1.2 三相橋全控整流電路的仿真在三相橋式全控整流電路中，設(shè)電源項(xiàng)電壓為220V，整流變壓器輸出電壓為100V（相電壓），觀察整流器在不同負(fù)載，不同觸發(fā)角式整流器輸出電壓、電流波形，測(cè)量其平均值，并觀察整流器交流側(cè)電流波形和分析主要次諧波。 1.2.1電阻負(fù)載（R的值為5歐，=30°）設(shè)置模型參數(shù)如下：電源參數(shù)設(shè)置：三相電源的電壓峰值為220*sqrt（2），頻率為50Hz，相位分別為0°，-120°，-240°。整流變壓器參數(shù)設(shè)置：一次繞組

4、聯(lián)結(jié)（winding 1 connection）選擇Delta（D11），線電壓為220*sqrt（3）=380V；二次繞組聯(lián)結(jié)（winding 2 connection）選擇Y，線電壓為100*sqrt（3）=173V，在要求不高時(shí)變壓器容量、互感等其他參數(shù)可以保持默認(rèn)值不變。同步變壓器參數(shù)設(shè)置：一次繞組聯(lián)結(jié)（winding 1 connection）選擇Delta（D11），線電壓為380V；二次繞組聯(lián)結(jié)（winding 2 connection）選擇Y，線電壓為150V，其他參數(shù)可以保持默認(rèn)值。圖4 三相橋式整流電路的仿真模型三相晶閘管整流器參數(shù)設(shè)置：使用默認(rèn)值。RLC負(fù)載參數(shù)設(shè)置：R的

5、值為5歐，L的值為0，C的值為inf。脈沖發(fā)生器設(shè)置：頻率為50Hz，脈沖寬度取1°，選擇雙脈沖觸發(fā)方式。觸發(fā)角設(shè)置：給定alpha設(shè)置為30°。仿真并觀察結(jié)果為：設(shè)置參數(shù)如下：仿真時(shí)間為0.06s，數(shù)值算法采用偶的15。仿真參數(shù)設(shè)置完成后即可啟動(dòng)仿真，得到的仿真結(jié)果如下圖所示。經(jīng)整流器輸出的電壓為直流，且波形與三項(xiàng)輸入電壓波形相對(duì)應(yīng)。整流平均值與計(jì)算值Ud=2.34*100cos30°，v=202.6V相符。因?yàn)槭请娮柝?fù)載，整流后的電壓和電力波形相同，但Y軸坐標(biāo)不同。改變控制角可以觀察在不同控制角下整流器的工作情況，并給出在3個(gè)不同控制角（自己給定）參數(shù)下的電壓

6、電流仿真波形，解釋波形趨勢(shì)。圖5 30°時(shí)整流器輸入的三相電流波形圖6 30°時(shí)整流器輸出的電壓波形以及電阻負(fù)載時(shí)整流器輸出的電流波形圖7 30°時(shí)時(shí)整流輸出電壓平均值圖8 45°時(shí)整流器輸入的三相線電流波形圖9 45°時(shí)整流器輸出的電壓波形以及電阻負(fù)載時(shí)整流器輸出的電流波形圖10 45°時(shí)整流輸出電壓平均值 1、2.2阻感負(fù)載（R的值為5歐，L的值為0.01H,=60°）在仿真模型中修改負(fù)載RLC參數(shù)，R的值為5歐，L的值為0.01H，C的值為inf，同時(shí)將觸發(fā)角設(shè)置為60°。在仿真參數(shù)中設(shè)置仿真時(shí)間為0.16s

7、，重新啟動(dòng)仿真，即可得到阻感負(fù)載時(shí)整流器輸出電壓和電流，見(jiàn)下圖。由于電感是儲(chǔ)能元件，電感中電流有一上升過(guò)程，在啟動(dòng)仿真0.08s以后電流進(jìn)入穩(wěn)定狀態(tài)。圖12 =60°時(shí)整流器輸出電壓及輸出電流圖11 =60°時(shí)整流器輸入的三相電流波形圖13整流器輸出電壓平均值 1.3 雙環(huán)調(diào)速電流環(huán)調(diào)速系統(tǒng)仿真雙環(huán)調(diào)速的電流環(huán)系統(tǒng)的方框圖為圖14所示，圖中參數(shù)已給出。在Simulink集成環(huán)境下建立模型，在給定信號(hào)作用點(diǎn)處輸入單位給定階躍響應(yīng)信號(hào)，0.3秒后在擾動(dòng)信號(hào)點(diǎn)輸入單位階躍響應(yīng)信號(hào)。相應(yīng)的響應(yīng)曲線，如圖15所示。PID調(diào)節(jié)器替代圖中的比例積分調(diào)節(jié)器，如圖16所示。圖17為封裝后模型。要求對(duì)加入的PID控制器封裝成一個(gè)模塊使用，如圖18所示。圖1