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第五章Simulink模拟电路仿真武汉大学物理科学与技术学院微电子系常胜§5.1 电路仿真概要5.1.1 MATLAB仿真V.S. Simulink仿真利用MATLAB编写M文件和利用Simulink搭建仿真模型均可实现对电路的仿真，在实现电路仿真的过程中和仿真结果输出中，它们分别具有各自的优缺点。
武汉大学物理科学与技术学院微电子系常胜ex5_1.mclear;V=40;R=5;Ra=25;Rb=100;Rc=125;Rd=40;Re=37.5;R1=(Rb*Rc)/(Ra+Rb+Rc);R2=(Rc*Ra)/(Ra+Rb+Rc);R3=(Ra*Rb)/(Ra+Rb+Rc);Req=R+R1+1/(1/(R2+Re)+1/(R3+Rd));I=V/Req武汉大学物理科学与技术学院微电子系常胜ex5_1武汉大学物理科学与技术学院微电子系常胜武汉大学物理科学与技术学院微电子系常胜注意Simulink仿真中imeasurement模块/vmeasurement模块和Display模块/Scope模块的联合使用Series RLC Branch模块中R、C、L的确定方式R：Resistance设置为真实值Capacitance设置为inf（无穷大）Inductance设置为0C：Resistance设置为0 Capacitance设置为真实值Inductance设置为0L：Resistance设置为0Capacitance设置为inf Inductance设置为真实值武汉大学物理科学与技术学院微电子系常胜MATLAB方式：步骤：建立等效模型→模型数学化→编写M文件计算→得到运算结果优点：理论性强，易于构建算法、模型缺点：较复杂，对电路观测量更改时需更改M文件适用范围：大系统抽象和原理性建模Simulink方式：步骤：选取模块→组成电路→运行仿真→观测仿真结果 优点：直观性强，易于与实际电路对应，易于观察结果 缺点：理论性不强，对电路原理不能得到解析适用范围：具体电路仿真武汉大学物理科学与技术学院微电子系常胜5.1.2 Power System Blockset模块集及powerlib窗口Power System Blockset模块集是MATLAB中专用的电路仿真模块集，其中内含有Electrical Source、Elements等子模块库，而电路仿真常用的DC Voltage Source、Series RLC Branch、Current Measurement等模块都被包含在这个模块集中。
MATLAB-SIMULINK在电力系统工程仿真中的应用MATLAB/SIMULINK在电力系统工程仿真中的应用随着电力系统的规模日益庞大和复杂性的增加，为确保电力系统的安全可靠运行，电力系统工程仿真成为了工程设计和运维过程中的重要环节。
MATLAB/SIMULINK作为一种强大的仿真工具，可以有效地模拟电力系统的各种电路、设备与系统，为电力系统工程提供精确的仿真分析与设计。
电力系统工程仿真是一种通过计算机模拟的方法，用以预测和分析电力系统的运行状况和特性。
在传统的电力系统工程中，工程师们常常使用基于经验公式和简化模型的手工计算方法进行设计和评估。
然而，由于电力系统的复杂性和不确定性，采用手工计算方法不仅效率低下，而且容易出现误差。
相比之下，MATLAB/SIMULINK具有更高的仿真精度和灵活性，能够更准确地模拟电力系统的各个方面。
首先，MATLAB/SIMULINK可以用来模拟电力系统的电路和设备。
在电力系统中，包括变压器、发电机、电动机等各种电器设备都是电路连接的要素。
MATLAB/SIMULINK提供了丰富的电路模型和元件库，可以很方便地构建各种电路模型。
例如，我们可以根据电路拓扑结构和参数数据构建一个发电机的模型，通过输入不同的工作条件和控制信号，可以模拟发电机在各种负载情况下的工作状态。
其次，MATLAB/SIMULINK还可以用来模拟电力系统的控制策略。
在电力系统中，各种控制策略被用来保持电力系统的稳定运行。
例如，电力系统中常用的电压控制和频率控制都是通过调节发电机和变压器的控制信号来实现的。
在MATLAB/SIMULINK中，我们可以根据电力系统的实际控制策略，构建相应的控制模型，通过输入系统的状态量和反馈信号，并根据设计的控制逻辑进行仿真分析。
这使得工程师们可以在设计阶段对控制策略进行优化，以提高电力系统的稳定性和鲁棒性。
此外，MATLAB/SIMULINK还可以用于电力系统的故障分析和可靠性评估。
直流微电网的建模和仿真目录1 引言 (3)1.1 目的 (3)1.2 文档格式 (3)1.3 术语 (3)1.4 参考文献 (3)2 系统概述 (4)3直流微网的能量管理方法 (4)4系统建模 (5)4.1PV电池 (5)4.2 PV电池DCDC变换器建模 (8)4.3蓄电池双向DCDC1变换器建模 (9)4.4逆变器建模 (11)4.5负载建模 (12)4.6蓄电池建模 (13)5仿真验证 (13)6结论 (18)1 引言1.1 目的该文档针对独立智能供电及生活保障系统的需求，给出了提供智能供电的直流微电网系统框架，并根据这一框架搭建理论模型和仿真模型。
验证这一直流微电网系统的功能可行性。
1.2 文档格式本文档按以下要求和约定进行书写：（1）页面的左边距为2.5cm，右边距为2.0cm，装订线靠左，行距为最小值20磅。
（2）标题最多分三级，分别为黑体小三、黑体四号、黑体小四，标题均加粗。
（3）正文字体为宋体小四号，无特殊情况下，字体颜色均采用黑色。
（4）出现序号的段落不采用自动编号功能而采用人工编号，各级别的序号依次为（1）、1）、a)等，特殊情况另作规定。
1.3 术语1.4 参考文献2 系统概述图1 直流微网的系统框图图1为直流微网的系统框图，仿真系统包括以下几个部分：1)PV组件的特性模型2)蓄电池的模型3)PV组件后的DCDC拓扑模型和控制模型4)蓄电池后双向DCDC1的拓扑模型和控制模型5)逆变器包括：单相逆变器和三相逆变器的拓扑模型和控制模型6)交流负载模型7)直流负载模型8)超级电容模型（暂缺）9)超级电容后双向DCDC2的拓扑模型和控制模型（暂缺）10)柴油机模型（暂缺）11)智能控制器2与光伏智能控制器的协调控制模型（暂缺）3直流微网的能量管理方法能量管理思想：管理微网中各分布电源的能量流动，使得微网工作最优状态。
以下为结合我们项目的一个能量管理原则，有了这个管理原则，就可以明确各个分布电源的控制方法。
基于MATLAB/Simulink 的电力系统故障分析10kv 系统三相短路分析三相短路（以中性点不接地系统模型为类）模块搭建：三相短路各元件参数设置如下：g BlOCk Parameters: Th「ee・P hase SoUrCeThree-Phase SOllrCe (nask} ζlink；7hrGG-phas≡ VOItaZG SoUrCG in SGrieK With RL bxanch.Par>∑n ∙t ∙rsPhase—tO-PhaSG τ≡s volta≡G (V):110. 5e3Phase anrl⅛ Gf chase A (degreGs):lθFrtQutncy (HX):InternaI Conn.action: ∣ Y厂SPeCifr iaped&nce USXnS Sh^Xt V CirCUit IeVeISoUree resistance (Oh=Si:I O. 009SoUrCe inductance (H):116. 58e-5APPIr JOK Cancel Helpt∣∣ BlOCk Parameters; Linel-Three-Phase PZ SeCtion Lin已□a5⅛) (Iink)ThiB block inpleaents a thr«t-phi.i∙ PI section lin∙ to XePreS∙nt a thiGG-phasG transaision line. Thig block iGDresents OnIy OnG Pl section. TO Inplenenteyou si□Dlr need to CanneCt COPiea Qf this block in2>ore that One PI secti∙onjsexies・ParaaQtQTS ---------------------------------------------------------------------FreQUenCy Ueecl for RLC specification (Hz):F5PoIitiVe- Ind z⅜ro-seau⅜nce resiβtances (Ohas/ka) [ K： RO ]:I [ 0.01273 O. 3SG4：Positive* and Zero e SGauenc© inductances ⅛∙,lαι) [ LI LO ]:IT O. 9327e-3 4. 1264e-3]PCSitiV⅛- and ∑4ro∙-ssau4nee ca-pacitanees (FJka；IeICOI :I [12. 74e-9 7. 751e-9ΓLine SeetiOn IGnSth (ka√ :1130OK CanCeI KeIP Apply■OK CanCaI I EelD 厂 删 FUnCtiOn BIOCk Parameters; AddlCu s Acld c ∙r subtract XnPUtS- S^CIfT Cne Oi the fol.ovιng:a. string COntaining ∙ or - for each InPLt port, for SPaCer tetτem PortS (e. c.—・Db) SCaIar >≡ 】・ A value > 1 SUal all inputs: 1 SUnI ∙lts ⅜nts Of a tingle InPLt v ,∙ctorMain ∣ SifnftI data typaκICOn sha□e: ∣ re:t&ngulax▼]LISt Of KXeni:I 4**SaSDle t-n≡ βl for IEherXted):∣∙χ X I Cancel I HeID I Appl ∙BJ c5s3βN∕MUItimeterlHdPAaIbb Q ∖te ∂⅛ufementsU ∆Λ r βbr. LCAd3 LO a ∙133 Uan: TTbri VCΛ Lc&d3i U H : Ub Tht*∙Pb ⅛m F ⅛JlCl/fault. B» α>: IhrCQ-Pbazc fαulτl∕iαu^r C_l Cb- IHLeC ?hase Γa^lvl∕FAulV AI AT. Lo AdiIbU Lcαd3ICn GOad3lb: Ib"Q ∙7hα" I>αultl/fault Blb: Ih^ec _?hasc F aulVl∕Γau2V CUC lb: IhtraA ・7乃a=a FArJItI/FAult A—Σ-J Cown IR«rf)ve*f -IUPMe ⅝⅛∣ SOUrCe BIQCk Parameters; FromF∑o□Keceive SiEnaIC frσ≡ the GOtO block Irith the SDeClfiGd :as ・ If the tae is definedas r scoped , in the GOtO block, then a GOtO TaE ViSlbility bl ∙ock aust te used to definethe VieibiIity Of tht tac ・ After ： UPdat ∙ DiaCraa I the block icon displays theSeleCted tag nase >Local taes are encIOSed in brackets. .], and SeODed tag na=es areSneIOSed in braees ; J).L ΦQ 43 Lθft<13 ≥p∣e 匚IEd MeaSU Ξ小 PIOt SdAe ⅛<igpαg Ie wI PiCX制SOUrCe BlOCk Parameters; FrOm4 「町〕一Fro□----------------------------R<c∙iv∙ SdKnalS froa the Goto bl>ck With the specified tar- If tht tae is d<ιfi∏4dseoped, in the Go∙tc Mcelt then a GOtO 7ar Vigibility blσek ≡ust be USGCl to definethe block icon displays the the Vigibility Of the tag. After , Update DiaeraID JISeIeCted tag nazιe (IOCaI tags are enclosed in brackets. and SCQPed tag nazes axeenclose! in braces：：｝〉・OK Cancel I Help FUnCtiOn BlOCk Parameters: DiSCrete 3・PhaSe SeqUeflCe AnalyZer三相短路仿真波形如下：如图1——a、b、c 三相短路电流仿真波形图分析：正常运行时，a、b、c 三相大小相等，相位相差120 度。
基于Matlab_Simulink的数模混合电路仿真软件设计与实现摘要：本文介绍了一种基于Matlab_Simulink的数模混合电路仿真软件的设计与实现。
该软件采用了Matlab_Simulink作为仿真环境，结合数学建模和电路模拟技术，能够对复杂的电路系统进行准确的仿真和分析。
通过构建电路模型、添加电路元件、设置仿真参数等操作，用户可以快速搭建并仿真各种电路系统，并获得电路的各种性能指标，从而提高电路设计的效率和准确性。
关键词：Matlab_Simulink；数模混合；电路仿真；软件设计1. 引言电路仿真在电子电路设计中起着至关重要的作用。
传统的电路仿真软件大多采用SPICE（Simulation Program with Integrated Circuit Emphasis）等模拟电路仿真工具，能够精确地模拟电路的性能，但对于复杂的系统仿真较为繁琐。
为了提高电路仿真的效率和准确性，本文设计了一种基于Matlab_Simulink的数模混合电路仿真软件。
2. 软件设计2.1 软件框架本软件采用了Matlab_Simulink作为仿真环境，通过搭建数模混合电路仿真模型，实现了对电路系统的仿真和分析。
软件界面友好，操作简便，适用于各种电路系统的仿真。
2.2 电路建模用户可以通过软件界面，选择所需电路系统的建模方式。
软件提供了电路元件库，用户可以根据需要从库中选择并添加电路元件。
用户还可以自定义元件参数，灵活地构建电路模型。
2.3 仿真参数设置用户可以设置仿真参数，如仿真时间、采样步长等。
软件还提供了多种仿真方法，如欧拉法、龙格-库塔法等，用户可以根据需要选择适合的仿真方法。
2.4 仿真结果分析仿真完成后，软件将生成仿真结果图表，显示电路的各种性能指标，如电压、电流、功率等。
用户可以根据仿真结果对电路进行分析和评估，从而优化电路设计。
3. 软件实现本软件基于Matlab_Simulink开发，使用Matlab的GUI （Graphical User Interface）工具箱设计软件界面。
MATLAB/Simulink 电力系统建模与仿真实验报告姓名：******专业：电气工程及其自动化班级：*******************学号：*******************实验一无穷大功率电源供电系统三相短路仿真1.1 无穷大功率电源供电系统仿真模型构建运行MATLAB软件，点击Simulink模型构建，根据电路原理图，添加下列模块：（1）无穷大功率电源模块（Three-phase source）（2）三相并联RLC负荷模块（Three-Phase Parallel RLC Load）（3）三相串联RLC支路模块（Three-Phase Series RLC Branch）（4）三相双绕组变压器模块（Three-Phase Transformer (Two Windings)）（5）三相电压电流测量模块（Three-Phase V-I Measurement）（6）三相故障设置模块（Three-Phase Fault）（7）示波器模块（Scope）（8）电力系统图形用户界面（Powergui）按电路原理图连接线路得到仿真图如下：1.2 无穷大功率电源供电系统仿真参数设置1.2.1 电源模块设置三相电压110kV，相角0°，频率50Hz，接线方式为中性点接地的Y形接法，电源电阻0.00529Ω，电源电感0.000140H，参数设置如下图：1.2.2 变压器模块变压器模块参数采用标幺值设置，功率20MVA，频率50Hz，一次测采用Y型连接，一次测电压110kV，二次侧采用Y型连接，二次侧电压11kV，经过标幺值折算后的绕组电阻为0.0033，绕组漏感为0.052，励磁电阻为909.09，励磁电感为106.3，参数设置如下图：1.2.3 输电线路模块根据给定参数计算输电线路参数为：电阻8.5Ω，电感0.064L，参数设置如下图：1.2.4 三相电压电流测量模块此模块将在变压器低压侧测量得到的电压、电流信号转变成Simulink信号，相当于电压、电流互感器的作用，勾选“使用标签（Use a label）”以便于示波器观察波形，设置电压标签“Vabc”，电流标签“Iabc”，参数设置如下图：1.2.5 故障设置模块勾选故障相A、B、C，设置短路电阻0.00001Ω，设置0.02s—0.2s发生短路故障，参数设置如下图：1.2.6 示波器模块为了得到仿真结果准确数值，可将示波器模块的“Data History”栏设置为下图所示：1.3 无穷大功率电源供电系统仿真结果及分析得到以上的电力系统参数后，可以首先计算出在变压器低压母线发生三相短路故障时短路电流周期分量幅值和冲击电流的大小，短路电流周期分量的幅值为Im=10.63kA，时间常数Ta=0.0211s，则短路冲击电流为Iim=17.3kA。
第五章Simulink模拟电路仿真武汉大学物理科学与技术学院微电子系常胜§5.1 电路仿真概要5.1.1 MATLAB仿真V.S. Simulink仿真利用MATLAB编写M文件和利用Simulink搭建仿真模型均可实现对电路的仿真，在实现电路仿真的过程中和仿真结果输出中，它们分别具有各自的优缺点。
武汉大学物理科学与技术学院微电子系常胜ex5_1.mclear;V=40;R=5;Ra=25;Rb=100;Rc=125;Rd=40;Re=37.5;R1=(Rb*Rc)/(Ra+Rb+Rc);R2=(Rc*Ra)/(Ra+Rb+Rc);R3=(Ra*Rb)/(Ra+Rb+Rc);Req=R+R1+1/(1/(R2+Re)+1/(R3+Rd));I=V/Req武汉大学物理科学与技术学院微电子系常胜ex5_1武汉大学物理科学与技术学院微电子系常胜武汉大学物理科学与技术学院微电子系常胜注意Simulink仿真中imeasurement模块/vmeasurement模块和Display模块/Scope模块的联合使用Series RLC Branch模块中R、C、L的确定方式R：Resistance设置为真实值Capacitance设置为inf（无穷大）Inductance设置为0C：Resistance设置为0 Capacitance设置为真实值Inductance设置为0L：Resistance设置为0Capacitance设置为inf Inductance设置为真实值武汉大学物理科学与技术学院微电子系常胜MATLAB方式：步骤：建立等效模型→模型数学化→编写M文件计算→得到运算结果优点：理论性强，易于构建算法、模型缺点：较复杂，对电路观测量更改时需更改M文件适用范围：大系统抽象和原理性建模Simulink方式：步骤：选取模块→组成电路→运行仿真→观测仿真结果 优点：直观性强，易于与实际电路对应，易于观察结果 缺点：理论性不强，对电路原理不能得到解析适用范围：具体电路仿真武汉大学物理科学与技术学院微电子系常胜5.1.2 Power System Blockset模块集及powerlib窗口Power System Blockset模块集是MATLAB中专用的电路仿真模块集，其中内含有Electrical Source、Elements等子模块库，而电路仿真常用的DC Voltage Source、Series RLC Branch、Current Measurement等模块都被包含在这个模块集中。
基于Matlab/ Simulink的电力电子系统的建模与仿真丁良龙辅修电气工程及其自动化[摘要]:使用MATLAB/SIMULINK}对电力电子系统进行建模和仿真作了简要论述，并对几种常见的电力整流滤波电路进行了仿真分析.[关键词]:MATLAB/SIMULINK;仿真;整流;滤波0 引言Matlab是当今最流行的科学技术软件，其良好的开放性使得它能够紧跟科技发展的前沿，进而为科技发展提供有力的工具 . Simulink 软件包是Matlab环境下的仿真工具，其形象、便捷的建模与仿真功能深受用户欢迎.特别是新版Matlab/Simulink提供的电力电子系统建模与仿真工具，既保留了Matlab/ Simulink的统一风格，又突出了电力电子的学科特点，为电力电子技术的研究与应用提供了理想的工具.本文简介了使用Matlab/Simulink对电力电子系统建模与仿真的工作要点和应用体会，并对常用的几种整流滤波电路进行仿真研究.1模块库的特点在Matlab命令窗口键入simulink命令便打开SIMULINK的库浏览窗口.选中并展开其中的Power System Blockset模块包，可见到七个子模块包，分别是Connectors, Electrical sources, Elemerns, Fxtralibrary, Machines, Measurements, Pc、二electronics.其中的Extra library又细分为六个子模块包，进一步选中并展开各个子模块包可得到进行电力电子系统建模与仿真所需的各种模块.关于模块库，注意其以下几个特点对应是有帮助的.1)综合性器件模块库看起来非常简洁，一个重要原因是，性质类似和拓扑结构相近的一类元器件已被综合成用一个模块表示.通过设置模块参数可变化一系列具有特定性质的不同元器件.如一个并联RLC模块(Parallel RLC Blcxek)通过设置模块参数可得到具有不同数值的单个R,L, C和它们的任意并联组合.又如，一个普适电桥(Universal Bridge)模块，通过设置模块参数，可得到由不同器件(二极管，晶闸管，GTO, MOSFET, IGBT和理想开关)构成的具有各种臂数(单桥臂，双桥臂或三桥臂)的整流桥. 2)灵活多样的控制模块与一般电子线路仿真模块不同，电力电子系统的运行模式决定于对功率开关器件的控制方式.SIIVIULINK提供了一整套脉冲序列发生器，为仿真系统提供控制信号.这包括可用于触发由各种可控器件构成的单相或三相变换电路的PWNI发生器，可用于触发各种功率开关器件的脉冲发生器.3)虚拟测量仪表SIMULINK提供的虚拟测量仪表，使仿真输出灵便、直观.除了常用的电流表、电压表、万用表和阻抗表外，还有电力电子技术中特有的有效值表、谐波总畸变测量仪、傅立叶分析仪、有功和无功功率测量仪、三相序列分析、三相电流电压测量仪、坐标变换仪等.4)多种仿真输出手段SIMULINK提供了多种选择以便对仿真结果进行显示和处理.除了示波器、X、记录仪和数字显示器这些虚拟仪表外，仿真结果也可以直接传送到工作空间(Workspac劝作即时处理，也可以存储到硬盘文件以备后用.此外，模块库还提供了为构建电力电子系统及相应控制电路所需的各种辅助模块，如各种连线模块，各种滤波器，PID控制器以及其他数字和模拟器件.如果需要，SIMULINK提供的Power blockest以外的大量其他模块也是可用的.而且由于MATLAB的开放性，读者自己还可以生成各种特殊用途的用户模块.2建模与仿真要点利用SIMULINK}建模非常方便，只要把所需的模块一一拖入建模窗口，设置好合适的参数，用适当的连线把它们连接好即可.但在具体操作中需要注意，在连线过程中一定要使连接点的单箭头变成粗黑箭头.若电源与变换器之间没有变压器隔离，则要注意确定两者各自的公共连接点，以免出现短路，利用接地模块和总线模块可以实现这一点若系统中有暂时不用的输入端子和输出端子，应该分别用接地(Ground)模块和终止(TerminatOr}模块将其封闭，以免仿真时在命令窗口出现不必要的警告提示.构建一个系统模型与搭建一个实际电路有时会存在很大差别，主要原因在于对电路器件等效参数的正确考虑.例如，实际电路中，将电源电压用二极管全桥整流接大电容滤波虽然会引起大的电流冲击，但仍然是可行的.可是构建系统仿真模型时，如果不在回路中串入适当的电阻或电感元件扼流，理论上将出现无穷大的冲击电流而使仿真无法进行下去.仿真成功的关键是设置好仿真参数，这包括仿真的起始和终止时间，仿真算法，最大相对误差和最大绝对误差，变步长或固定步长等.参数的设置要根据模型的性质和仿真的需要而定，尤其是仿真算法的选取，在很大程度上决定了仿真的正确性和仿真时间.例如，当仿真具有高频电源的系统时，如果在设置仿真参数时简单地选择变步长算法，高频电源的波形就会发生失真，仿真结果自然也不会正确.正确的做法应该是选取固定步长算法并配以适当的步长，或者仍选择变步长但设置最大步长限制.3仿真实例我们对单相半波整流电感滤波、电容滤波和电感电容滤波三种电路以及三相半整流电感滤波电路进行了实例性建模和仿真分析.图1一图s分别示出了模型电路和对应的仿真波型.模型电路中，单相电源为含有内阻的理想正弦波，三相电源则考虑了分布电感.二极管模块并联了阻容缓冲支路，它的一个附加输出端(E或者M)为二极管电流和端电压的测量端子.电压表和电流表的测量结果接示波器输出，示波器根据需要可以设置成多路和(或)多踪的.在三相半波整流电路模型中，使用了信号选择开关(selector)和信号分解( demux)及信号合成(mux)模块，实现了在示波器的第三路同时显示通过DIODE2和DIODE3的电流波形，而在示波器的第四路显示出DIODE3两端的电压波形.4结束语用SIMULINI}建立电力电子系统模型与搭建原理电路的过程相似，简单、直接、解决了象整流二极管这样的非线性器件的建模问题[2]，建模和仿真的关键是正确设置模块参数并选取合适的仿真算法.尤其是，SIMULINK在仿真复杂的具有各种控制战略的电力电子系统方面具有很大潜力.在实践中我们发现，为了准确仿真具有大冲击电流的暂态过程，有时会耗用较长计算时间，甚至占用过大的内存.此外，SIIVIULINK不能直接解决具有不同电路初始状态的仿真问题，这需要我们进一步的探讨.[参考文献]:[ 1]王沫然MATLAB科学计算[ M]北京:电子工业出版社，2001. 9 [ 2]郑亚民，蒋保臣基于Matlab/ Simulink的整流滤波电路的建模与仿真[Jl电子技术，2002. 29 ( 4) : 53- 55。
