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1、MATLAB 在电气工程及其自动化中的应用在电气工程及其自动化中的应用论文论文所属课程名称所属课程名称 题题 目目 分分 院院 电电 信信 分分 院院 专业班级专业班级 学学 号号 学生姓名学生姓名 指导教师指导教师 MATLAB 在电气工程及其自动化中在电气工程及其自动化中 的应用的应用1.1 利用积分器实现微分方程求解实验要求：假设从实际自然界（力学、电学、生态等）或社会中，抽象出有初始状态为 0 的二阶微分方程 ， 是单位阶跃函数。本例演示如何用积分器直接构搭求解该微分方程的模型。二阶微分方程，的微分方0.20.40.2 ( )xxxu t程的模型如图 2 所示，经过运行之后可得出仿真结
2、果，如图 3 所示。图 2 微分方程的仿真模型 8 图 3 仿真结果1.2 三相桥全控整流电路的仿真在三相桥式全控整流电路中，设电源项电压为 220V，整流变压器输出电压为 100V（相电压） ，观察整流器在不同负载，不同触发角式整流器输出电压、电流波形，测量其平均值，并观察整流器交流侧电流波形和分析主要次谐波。 1.2.1 电阻负载（R 的值为 5 欧，=30）设置模型参数如下：电源参数设置：三相电源的电压峰值为 220*sqrt（2） ，频率为 50Hz，相位分别为 0，-120，-240。整流变压器参数设置：一次绕组联结（winding 1 connection）选择Delta（D11）
3、 ，线电压为 220*sqrt（3）=380V；二次绕组联结（winding 2 connection）选择 Y，线电压为 100*sqrt（3）=173V，在要求不高时变压器容量、互感等其他参数可以保持默认值不变。同步变压器参数设置：一次绕组联结（winding 1 connection）选择Delta（D11） ，线电压为 380V；二次绕组联结（winding 2 connection）选择 Y，线电压为 150V，其他参数可以保持默认值。三相晶闸管整流器参数设置：使用默认值。RLC 负载参数设置：R 的值为 5 欧，L 的值为 0，C 的值为 inf。脉冲发生器设置：频率为 50Hz，
4、脉冲宽度取 1，选择双脉冲触发方式。触发角设置：给定 alpha 设置为 30。 仿真并观察结果为：图 4 三相桥式整流电路的仿真模型设置参数如下：仿真时间为 0.06s，数值算法采用偶的 15。仿真参数设置完成后即可启动仿真，得到的仿真结果如下图所示。经整流器输出的电压为直流，且波形与三项输入电压波形相对应。整流平均值与计算值 Ud=2.34*100cos30，v=202.6V 相符。因为是电阻负载，整流后的电压和电力波形相同，但 Y 轴坐标不同。改变控制角可以观察在不同控制角下整流器的工作情况，并给出在 3 个不同控制角（自己给定）参数下的电压电流仿真波形，解释波形趋势。图 5 30时整流
5、器输入的三相电流波形1、2.2 阻感负载（R 的值为 5 欧，L 的值为 0.01H,=60）在仿真模型中修改负载 RLC 参数，R 的值为 5 欧，L 的值为 0.01H，C 的值为 inf，同时将触发角设置为 60。在仿真参数中设置仿真时间为 0.16s，重新启动仿真，即可得到阻感负载时整流器输出电压和电流，见下图。由于电感是储能元件，电感中电流有一上升过程，在启动仿真 0.08s 以后电流进入稳定状态。图 9 45时整流器输出的电压波形以及电阻负载时整流器输出的电流波形图 10 45时整流输出电压平均值图 11 =60时整流器输入的三相电流波形图 12 =60时整流器输出电压及输出电流1
6、.3 双环调速电流环调速系统仿真双环调速的电流环系统的方框图为图 14 所示，图中参数已给出。在 Simulink 集成环境下建立模型，在给定信号作用点处输入单位给定阶跃响应信号，0.3 秒后在扰动信号点输入单位阶跃响应信号。相应的响应曲线，如图15 所示。PID 调节器替代图中的比例积分调节器，如图 16 所示。图 17 为封装后模型。要求对加入的 PID 控制器封装成一个模块使用，如图 18 所示。图 19 为应用PID 后双环调速电流环系统的响应曲线。图 13 整流器输出电压平均值图 14 双环调速的电流环系统图 15 仿真后的响应曲线图 16 PID 调节器图 17 封装模型图 18 应用 PID 调节器后的双环调速器图 19 应用 PID 调节器后的响应曲线
