計算機仿真期末考試

1、計算機仿真期末考試班級：姓名：學號：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)的技術指標如下：（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：12脈波二極管不控整流（7） DC-DC變換級：隔離型全橋DC-DC變換器（8） 開關頻率：15kHz一、題目：完成主電路參數(shù)設計與模型搭建根據(jù)電源系統(tǒng)的技術指標，按下圖所示拓撲，完成主電路參數(shù)設計并在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。請計算T1、L3、C2的參數(shù)，并說明設計依據(jù)和設計過程。拓撲圖如下圖：答：在Simulink中搭建仿真模型搭建圖如下圖：參數(shù)的計算：T1的計算：一次側電壓為220V，若選取輸出電壓為100-300V之間，則二次側電壓為85.47-256.41V。C2的計算：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)濟適用。所以一般選取IC2<=0.5I0MAX，因此濾波電容C2值應滿足C2<=。L3的計算：對L3的要求是應盡可能濾除調制波的高次諧波分量，提高輸出電壓波形質量，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量，要求一個采樣周期中，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變大，嚴重時甚至導致系統(tǒng)異常工作。因此L

4、3不能過大，應該滿足 L3< 。其中Um為輸出電壓峰值，計算后便可得到L3。經(jīng)計算，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)仿真結果計算輸出電壓紋波，并與要求的指標進行比較。計算交流輸入電流諧波總畸變率，與要求的指標進行比較。答：分別仿真電源系統(tǒng)在以下工作狀態(tài)時的情況：（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)仿真結果計算輸出電壓紋波，并與要求的指標進行比較。計算交流輸入電流諧波總畸變率，與要求的指標進行比較。總畸變率為百分之11，小于百分之20，與指標相符合。分析：造成電壓與指標不符合的原因有很多種，比如負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，變壓器的變比設置等等。三、題目：設計控制電路以L3電流、C2電壓為反饋量，構建電流內環(huán)、電壓外環(huán)的雙閉環(huán)控制電路，控制器均采用PI調節(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，使輸出電壓指令由300V階躍為100V，對電源系統(tǒng)的動態(tài)過程進行仿真。說明PI調節(jié)器設計依據(jù)，給出過渡過程仿真波形，并計算超調量和過渡過程時間。報告中應給出各個參數(shù)的設計過程、所用Simulink模塊的參數(shù)設置、仿真模型、仿真波形及對仿真結果的分析等內容。設計思路：設置電流調節(jié)器與電壓調節(jié)器，都采用PI調節(jié)器，如下圖進行判斷，當電流為100A，電壓為300V時，進行控制，將整流器轉為二極管整流橋運行，此時則可控制電壓的變化。由圖可得：超調量： 3.3% 過渡過程時間：0.025s四、實驗建議：（1）由于上機實驗時，參加實驗的人很多，而機房中又有許多不參加實驗的同學不愿意離開，所以導致了實驗的同學找不到上機的機位，無法正常地進行實驗。希望老師能夠提前把不參加實驗的同學請出機房，以便實驗的順利進行。（2）希望老師能夠多增添一些助教來幫助同學的答疑，因為有的同學問題比較多，總是和助教交談很長時間，其他的同學無法向助教提出問題并得到解答，望老師和助教能夠在實驗室中多走走。五、實驗總結:通過實驗和本次的考試，不僅使我對計算機仿真技術這門課程有了更加深入的了解，同時也熟練掌握了simulink軟件，并會進行了數(shù)據(jù)的分析，將自己所學的理論知識與實踐相集合，更加強化了我對知識的理解和掌握，大大提高