基于MATLAB的RLC阻尼振荡电路的仿真与分析

本科毕业论文

题目：基于MATLAB 的RLC 阻尼振荡电路

仿真分析

姓 名： 张皖川

学 号： 1042051349

专 业： 电子信息工程

院 系： 电子通信工程学院

指导老师： 谈玲珑

职称学历： 讲师 ／硕士 完成时间：

2014年5月

教务处

安徽新华学院本科毕业论文（设计）独创承诺书

本人按照毕业论文（设计）进度计划积极开展实验（调查）研究活动，实事求是地做好实验（调查）记录，所呈交的毕业论文（设计）是我个人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成果。据我所知，除文中特别加以标注引用参考文献资料外，论文（设计）中所有数据均为自己研究成果，不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果。与我一同工作的同志对本研究所做的工作已在论文中作了明确说明并表示谢意。

毕业论文（设计）作者签名：

日期：

基于MATLAB的RLC阻尼振荡电路的仿真与分析

摘要

在电子科技技术日新月异的今天，人们对于电路的研究也更深入更广泛，电路分析中常常会碰到一些阻尼振荡的电路，由于这类电路许多重要的工业工程领域有着非常广泛的应用，所以对这一类电路的特性加以讨论研究具有重要意义，有助于我们对阻尼振荡电路的认识、熟悉、掌握和运用，论文首先介绍了使用MATLAB软件对RLC阻尼振荡电路进行仿真的优点以及对MATLAB的发展历程做了简述，然后先对RLC电路进行了简短的介绍，再对RLC二阶电路过渡过程进行分析并建立数学模型，利用频域中经典的拉普拉斯变换法和时域中传统的微分方程法对该电路进行分析; 最后借助于MATLAB 软件来对两类RLC 电路的过渡过程进行仿真分析，对产生的错误给出了解释，对产生的问题给出了一种解决的方法。

关键词：M ATLAB软件；R LC阻尼振荡电路；仿真分析；阻尼振荡

The simulation and analysis of RLC damped oscillation circuit

based on the MATLAB

Abstract

Nowadays, electronic science and technology changes with each passing today, people take the circuit study deeply and extensively and the circuit analysis often run into damped oscillation circuit.with this kind of circuit has been widely applied in industrial engineering,it is very significant to do further study of this circuit ,through this research we can recognise the damped oscillation circuit completely and carry out into practice. the paper firstly make a brief about the advantages of use of MA TLAB software in RLC damped oscillation circuit simulation and the development of MATLAB,then shortly introduce the RLC circuit and analyze the RLC second-order circuit transient process to establish the mathematical model,after that reuse the classic frequency domain Laplace transform method and the traditional differential equation in time domain method to analyze the circuit; Finally analyze transition process of RLC circuit about this two kinds of simulation base on MA TLAB software ,making an explanation of the error and also giving the method and steps to solve the problem to supplement the simulation analysis.

Key W ords：MATLAB Software;RLC Damped 0scillation Circuit ;Simulation Analysis ;Damped Oscillation

目录

1 绪论 (1)

1.1 MA TLAB简介及发展历程 (1)

1.2使用Matlab对RLC阻尼振荡电路仿真分析的优点 (4)

2 RLC阻尼振荡电路分析 (5)

2.1 RLC电路介绍 (6)

2.2 RLC二阶电路过渡过程的分析方法 (10)

2.3 RLC电路数学模型建立及求解 (11)

3 基于MATLAB的RLC阻尼振荡电路仿真分析 (14)

3.1 时域求解及仿真 (14)

3.2 复频域分析及仿真 (17)

3.3仿真小结 (20)

4 结论 (22)

致谢 (23)

参考文献 (24)

1 绪论

在电路分析中，仿真技术和系统建模技术已经渐渐成为现代理工科各专业领域进行系统可行性研究、科学探索分析、和工业创新设计不可缺少的重要环节和组成部分。传统的仿真技术主要基于汇编语言、C语言、java等计算机专业的编程工具，编程的工作量非常大，仿真程序的可用性、可读性、可靠性都很难满足大型复杂系统仿真分析的使用需要。研究工作者们迫切需要一种简单易用的仿真工具，以减少或摆脱繁杂的编程工作，将大部分时间和精力都集中到提出验证创新思想、解决科学问题、和优化算法上来。为满足这一仿真要求产生了MA TLAB 这一优秀仿真软件，并已逐渐成为全世界科研工作者共同的学术交流工具以及系统仿真界事实上的标准。我国尤其是在硬件设施有限、科研经费不足等各种限制的情况下，MATLAB仿真分析的普遍应用必将从很大程度上提升我国科教事业的发展和研究水平。MATLAB在RLC阻尼振荡电路仿真分析中使工作简单化，对分析提供了很大的帮助。

1.1 MATLAB简介及发展历程

MATLAB是由美国mathworks公司发布的主要面对科学计算、可视化以及交互式程序设计的高科技计算环境[4]。它将数值分析、矩阵计算、科学数据可视化以及非线性动态系统的建模和仿真等诸多强大功能集成在一个易于使用的视窗环境中，为科学研究、工程设计以及必须进行有效数值计算的众多科学领域提供了一种全面的解决方案，并在很大程度上摆脱了传统非交互式程序设计语言（如C、Fortran）的编辑模式，代表了当今国际科学计算软件的先进水平。

MATLAB和Mathematic、Maple并称为三大数学软件。它在数学类科技应用软件中在数值计算方面首屈一指。MATLAB可以进行矩阵运算、绘制函数和数据、实现算法、创建用户界面、连接其他编程语言的程序等如图1.1所示，主要应用于工程计算、控制设计、信号处理与通讯、图像处理、信号检测、金融建模设计与分析等领域[1]。

图1.1 MATLAB开发工作界面

MATLAB的基本数据单位是矩阵，它的指令表达式与数学、工程中常用的形式十分相似，故用MATLAB来解算问题要比用C，FORTRAN等语言完成相同的事情简捷得多，并且MATLAB也吸收了像Maple等软件的优点，使MA TLAB 成为一个强大的数学软件。在新的版本中也加入了对C，FORTRAN，C++，JAV A 的支持。可以直接调用，用户也可以将自己编写的实用程序导入到MATLAB函数库中方便自己以后调用，此外许多的MATLAB爱好者都编写了一些经典的程序，用户可以直接进行下载就可以用。

MATLAB 产品族可以用来进行以下各种工作：①数值分析②数值和符号计算③工程与科学绘图④控制系统的设计与仿真

在70年代中期，Cleve Moler博士和同事开发调用了EISPACK和LINPACK 的FORTRAN的子程序库。LINPACK是解线性方程的程序库，EISPACK是特征值求解的FOETRAN程序库，这两个程序库在当时处于领先水平。

70年代后期，美国大学教授Cleve Moler在给学生讲解线性代数课程时，想学习LINPACK和EISPACK程序库的使用，但Cleve Moler发现学生用FORTRAN 编写接口程序要花费很多时间，Cleve Moler利用业余时间为学生编写了LINPACK和EISPACK的接口程序。这个接口程序被命名为MATLAB，取名MATLAB (MATrix LABoratory)[5]。在紧接着的几年中，MA TLAB在许多大学之中作为教学辅助软件使用，并作为面向大众的免费软件广为流传。

1983年，John Little和Cleve Moler、Steve Bangert一起，由Steve Kleiman 完成图形功能的设计，Steve Bangert主持开发编译解释程序，数学分析的子模块

有John Little和Cleve Moler共同主持开发，同时撰写用户使用指南和大多数的M文件。根据C语言开发研制了MATLAB程序第二代专业版，也是第一个投入商用的版本，这时的MATLAB已经具备了数据图示化和数值计算的功能。自从第一版发行过后，就有很多的科研工作者加入到MATLAB的开发队伍中，为MATLAB系统的发展做出了很大的贡献。

1984年，John Little和Cleve Moler创立了Math Works公司，MA TLAB第1版(DoS版本1.0)成功上市。把MATLAB正式推向市场。同年推出的是3.0的DOS 版本是MATLAB的第一个商业化的版本。自从MATLAB以商品形式出现后，在短短的几年之中，就凭借其良好的运行可靠性和开放性，很快淘汰了许多封闭式软件包，如英国的UMIST，瑞典的LUND和SIMNON，德国的KEDDC，而改为以MATLAB为平台加以重建。

九十年代初期，在世界上三十几个数学类科技应用软件中，MATLAB软件在数值计算方面独领风骚，而Maple和Mathematica则分居符号计算软件的前两名。MATLAB已经成为国际控制界公认的标准计算软件。

1992年，MATLAB推出了4.0版本。

1993年，MATLAB推出了 4.1版。也是在这一年MathWorks公司从加拿大滑铁卢大学购得Maple的使用权后，以Maple为“引擎”开发了

Symbolic Math Toolbox 1.0。MathWorks公司这一举措加快结束了国际上符号计算、数值计算优劣比较的长期争论，促成了两种计算的优势互补发展新时代1994年，4.2版本扩充了4.0版本的功能，新的方法应用到图形界面设计方面。

1997年，MATLAB推出了5.0版，可以支持更多的数据结构，使其成为一种更方便编程的语言。

1999年，MATLAB推出5.3版，MATLAB 语言的功能在很多方面又进一步改进了。

MATLAB 5.X较MATLAB 4.X不论是在内容上还是界面上都有长足的进展，帮助信息采用PDF格式和超文本格式，使用Netscape 3.0或IE 4.0及以上版本，在Acrobat Reader中可以方便地浏览。

2000年10月推出了全新的 MATLAB 6.0正式版，改进了外部接口、核心数值算法、应用桌面、界面设计等许多方面。支持各种操作系统，并且可以运行在十几个操作平台上，其中比较常见的有基于Linux、Windows 9X/NT、OS/2、Unix、Macintosh、Sun、等平台的系统。现在的MA TLAB已经演变成为一种具有广泛应用前景的计算机高级编程语言了。其功能也越来越强大，不断根据科研需求提出更好的的解决方法。

2001年，MathWorks公司推出Matlab6.0版本，6.x版在继承和发展其原有功能，推出了SIMULINK，开通了Matlab进行实时数据处理、分析和硬件开发的道路。

2006年9月，正式发布MATLAB R2006b版本，此后，MathWorks公司将每年将进行两次新产品发布，时间将在每年的3月份和9月份，而且产品模块在每一次发布都会有所涉及。

1.2使用Matlab对RLC阻尼振荡电路仿真分析的优点

(1) 编程效率高

Matlab属于一个面向工程与科学计算得高级得语言程序，它可以以数学的形式去编写语言程序，且比C语言、Basic和Fortran等语言更能够接近我们习惯用的思维方式去计算，用Matlab来编写程序就像在纸上演算排列的公式去解决问题。所以，Matlab语言被叫成演算纸式的一种科学语言算法，因为它编写起来比较简单，因此编程效率非常高，很容易学习和掌握。

(2)用户使用方便

Matlab语言的执行方式是解释执行，调试程序的方法有很多，调试简单快捷，可以节约很多时间。使用任何一种语言调试程序和编写程序大致需要经过四个过程：编辑、编译、连接以及执行和调试。他们之间的关系是顺序关系，编程的过程就是在这几个过程中瀑布型的循环。与其它语言相比，Matlab语言较好地解决了以上问题，可以把编辑、编译、连接和执行融合在一起。它可以在同一界面上进行灵活操作快速排除书写错误、语法错误导致的语意错误，使用户编写、修改和调试程序的速度大大加快。

MATLAB运行过程中，直接在命令行输入MATLAB语句/命令，包括调用M 文件的语句，每输入一条语句就会对其进行处理，迅速完成编译、链接和运行的整个过程。将MATLAB源程序转换为M文件时，MATLAB的磁盘文件也是M 文件，编辑后的源文件就可以直接运行，而不需要进行编译和链接。若运行M 文件时出错，计算机窗口界面上会显示出详细的错误信息，经过用户经修改后再次执行，一直修改到正确为止[16]。所以说MATLAB语言不仅是一种程序语言，在广义上讲可以说是一种该语言的开发系统，也就是语言调试系统。

(3) 扩充能力强

进行复杂的数学运算时可以直接调用高版本Matlab丰富的库函数，而且Matlab的库函数和用户文件在形式上一样，因此用户文件也可以当做Matlab的库函数来调用。所以用户可以根据自己的需要快捷地建立和增加库函数，以便提高Matlab的使用效率以及扩充它的功能[15]。另外可以充分利用C语言、Fortran 等语言资源，包括用户自己编的Fortran、C语言程序，通过建立M文件的方法混合编程，可以非常方便地调用有关的Fortran、C语言的子程序。

(4)语句简单，内涵丰富

函数是Matlab语言中最基本最重要的组成部分，一般形式[a，b，c，...]=fun(d，e，f，...)，由输入变量d，e，f，...和输出变量a，b，c，...以及一个函数名组成，同一个函数名，数目不同的输入变量以及不同数目的输出变量，代表着各不相同的含义，这不仅使Matlab的库函数功能更加丰富，还大大减少了磁盘空间的占用，使Matlab编写的M文件短小、简单而高效。

(5)方便的绘图功能

使用MATLAB绘图非常方便，它拥有大量的绘图函数/命令，比如线性坐标、半对数坐标、对数坐标、以及极坐标，都只需要调用相应的绘图函数/命令，在图上标出图题、XY坐标轴，格/栅绘制也仅仅需要调用相应的命令就可以，简单易行。此外，若调用绘图函数的时候调整自变量可绘出不变颜色的多重线、复线、线或点[17]。这种为科学研究着想的设计是其它通用的编程语言做不到的。

2 RLC阻尼振荡电路分析

上述对MATLAB 仿真分析的优点进行了阐述，对RLC 电路进行了简单的介绍，下面对RLC 二阶电路过度的过程分析方法进行介绍，并建立数学模型进行分析，三种放电过程的判定及其通解

2.1 RLC 电路介绍

RLC 电路是一种由电阻（R ）、电感（L ）、电容（C ）组成的电路结构。LC 电路是其简单的例子。RLC 电路也被称为二阶电路（如图2.1），电路中的电压或者电流是一个二阶微分方程的解，而其系数是由电路结构决定[10]。若电路元件都视为线性元件时，一个RLC 电路可以被视作电子谐波振荡器。这种电路的固有频率一般表示为：（单位：赫兹Hz ）

c f = （2-1）

RLC 电路常用来作带通滤波器或带阻滤波器，其Q 因子可以由下式得到：

2=c c W f f L Q B R π== （2-2）

RLC 电路的组成结构一般有两种：分别是串联型及并联型。

(1) RLC 串联电路

图2.1 串联RLC 电路

在此电路中，V - 电源电压、I - 电路电流 、R - 电阻、L - 电感、C - 电容， 三个元件均与电压以串联方式连接[11]。其主要的微分方程可将三个元件的本构方程代入基尔霍夫电压定律（KVL ）获得。由基尔霍夫电压定律：

(t)R L C v v v v ++= （2-3） 其中分别为R 、L 、C 两端的电压，为随时间变化的电源的电压。将本构方程代入得到：

1(t)()d (t)t di Ri L i v dt C

τττ=-∞++?= （2-4） 在电源电压为常数的情况下，对上式求导，并且除以L ，得到以下二阶微分方程

22(t)(t)1(t)0d i R di i dt L dt LC

++= （2-5） 此方程可以写成更常用的形式：

2202(t)(t)2(t)0d i di i dt dt

αω++= （2-6） 称为“衰减量”，用于衡量当移除外部输入后，此电路的瞬态响应衰减的速度。为角共振频率。此二系数由下式给出：

0=,2R L αω= 阻尼系数是另一个常用的参数，定义为与

的比值： 0

αζω=

阻尼系数也可以由R 、L 、C 求得：

ζ=

①瞬态响应 根据不同的阻尼系数的值，该微分方程的解法有三种不同的情况，分别为：欠阻尼（

），过阻尼（），以及临界阻尼（）[12]。该微分方程的特征方

程为： 22020s s αω++= （2-7）

该方程的根为：

1s α=-

2s α=--

该微分方程的通解为两根指数函数的线性叠加： 1212(t)A s t s t i e A e =+ （2-8）

系数A1以及 A2由具体问题的边界条件给出。

②过阻尼响应 过阻尼响应（）为：

00(t (t 12(t)A i e A e ωζωζ--=+ （2-9）

过阻尼响应是一个瞬态电流无振荡的衰减。

③欠阻尼响应 欠阻尼响应（）为

32(t)B cos(t)B sin(t)t t d d i e e ααωω--=+ （2-10）

通过三角恒等式，这两个三角函数可用一个有相位的正弦函数表达：

3(t)B sin(t )t d i e αω?-=+ （2-11） 欠阻尼响应是一个频率为的衰减的振荡。B1 以及B2 （或第二种形式中

的 B3 以及相位差 ）为任意常数，由边界条件确定[13]。

频率由下式给出：

d ωω== （2-12）

④临界阻尼响应 临界阻尼响应（）为：

12

(t)t t i Dte D e αα--=+ (2-13) ⑤拉普拉斯域

可以利用拉普拉斯转换分析RLC 串联电路的交流暂态及稳态行为[8]。若上述

电压源产生的波形，在拉普拉斯转换后为V(s)（其中s 为复频率

），

则在拉普拉斯域中应用基尔霍夫电压定律：

1(s)I(s)(R Ls )V Cs

=++ (2-14) 其中I(s)为拉普拉斯转换后的电流，求解I(s)：

1

(s)(s)1I V R Ls Cs

=++ (2-15)

在重新整理后，可以得到下式：

2(s)(s)

1(s S )

s I V R L L LC =++

(2-16) ⑥拉普拉斯导纳

求解拉普拉斯导纳Y(s)：

2(s)(s)1(s)(s S )I s

Y R V L L LC

==

++

(2-17) 可以利用以上章节定义的参数α及ωo 来简化上式，可得：

22

0(s)(s)(s)(s 2s )I s

Y V L αω==++

(2-18) ⑦极点和零点

Y(s) 的零点是使(s)0Y =的s ：

0s = 及 ||s →∞

Y(s) 的极点是使得(s)Y →∞的s ，求解二次方程，可得：

s α=-±

Y(s)

的极点即为前文中提到微分方程之特征方程的根及。

(2) RLC 并联电路

图2.2 RLC 串联电路

图 2.2中，V - 电源电压 、I - 电路电流R - 电阻 、L - 电感、C - 电容RLC 并联电路的特性可以利用电路的对偶性，将RLC 并联电路视为RLC 串联电路的对偶阻抗来处理，就可以用类似RLC 串联电路的分析方式来分析RLC 并联电路。

RLC 并联电路的衰减量可以用下式求得：

1=

2RC

α 而其阻尼系数为：

ζ= 若不考1/2的系数，RLC 并联电路的阻尼系数恰好是RLC 串联电路阻尼系数的倒数。将并联各元件的导纳相加，即为此电路的导纳：

111111L C R j C Z Z Z Z j L R

ωω=++=++ (2-19) 电容、电阻及电感并联后，在共振频率的阻抗为最大值，和电容、电阻及电感串联的情形恰好相反，RLC 并联电路是抗共振电路（antiresonator ）[2]。若用定电压驱动时，

电流的频率响应在共振频率0ω=处有最小值。若用定电流驱动，电压的频率响应在共振频率处有最大值，和RLC 串联电路中，电流的频率响应图形类似。

2.2 RLC 二阶电路过渡过程的分析方法

一阶电路的过渡过程，求解电路中的每一个响应通常采用电路三要素法。而对于二阶电路的过渡过程通常是在时域上直接列出并求解微分方程的方法来求解所求电路中的每一个响应。但是对二阶或者二阶以上的电路进行过渡过程进行分析时，则需要用到电路二阶或二阶以上的微分方程，如果通过手工计算这些微分方程特征方程的通解、根、特解难度非常大，尤其是确定他们的积分常数，更加的困难和繁琐[7]。若使用拉普拉斯变换法通过时域、频域的相互转换就会使得运算变得较为简捷易行。

2.3 RLC电路数学模型建立及求解

(1)建立数学模型

在图 2.3所示的电路中，在t = 0时刻进行切换，开关K的触头由a打向b，然后电路依靠电容上的初始电压uc(0-) = Us开始放电，进行电场能和磁场能之间相互交换的振荡过程[14]。为了可以定量地说明该电路的过渡过程，有必要建立数学模型进行分析。

图2.3 RLC串联放电电路

图2.4 t ≥0时放电电路

图 2.4为 t ≥0时 串联RLC 放电电路，依据基尔霍夫电压定律则有 :

(t)R u +(t)L u +(t)C u = 0 (2-20) R 、L 、C 元件的伏安特性关系分别为:(t)R u = R i( t) 、i( t) = C ()(t)

c du t

d 、uL( t) = L (t)(t)

di d 因为该电路是线性定常系统，所以在串联RLC 放电的微分方程中，常常是选取不能发生突变的量作为响应变量的储能元件，即为电容上的电压 uC( t) 或者是电感上的电流 iL( t) [3]。若 uC( t) 作为响应变量，则电阻和电感上的电路分别用 uC( t) 可表示为: uR(t) = Ri( t) = RC (t)c u dt

(2-21) uL( t) = (t)(t)

di d =LC 22(t)d u dt (2-22) 把 (2-21) (2-22)两式分别代入(2-20)式就可以得到以(t)c u 为响应变量的微分方程式: LC 22

(t)d u dt +RC (t)c u dt + (t)c u =0 (2-23) 因为R 、L 、C 均为常数，等号右边为零而且电路中有两种不同的储能元件，所以 (2-23) 式为二阶常系数线性齐次微分方程[9]

。要解求出该微分方程，一定要有 uC(0+) 和 u′C(0+) 两个初始条件基础。已知换路前两个储能元件的初始状态 uC(0-) = Us 和 iL(0-)= 0A 根据换路定律 iL(0+)= iL(0-)、uC(0+) = uC(0-) ，并结合电容元件的伏安特性关系可以得出：

u′c(0+) =(t)c u dt |t =0+=(t)i C |t =0+=(0)l i C +=(0)l i C - 根据大一高等数学的知识可以解出该二阶常系数线性齐次方程的通解为：

(t)c u = 1K 1s t e + 22s t K e ， t ≥ 0

其中 S1、S2是微分方程特征方程2S +

R S L +1LC = 0的根。

(2)三种放电过程的判定及其通解

依据上述微分方程的特征方程中可以得出12=S 2R L -

，设

21()2R L LC ?=-

① △ > 0时，即 R > 2 S1、S2。 (t)c u =1K 1s t e + 22s t K e ，由于这种情况下的电阻比较大，而且12S S 、

处在复平面左半平面实轴的不同位置上，性质不具有周期变化的特点，因此该放电过程拥有过阻尼非振荡性质。

② △ < 0时，即 12S S 、。(t)c u = 1K 1s t e + 22s t K e ，也可表示为(t)c u =1[cos ||t t],t e K 实部虚部+sin|虚部|因为这时电

阻比较小，而且12S S 、

处于复平面的左半平面内(不包括实轴 )，拥有周期变化的特性，因此该放电过程具有欠阻尼振荡性质[8]。

③△ = 0时，即 R 为临界阻尼电阻，此时为两个相等的负实根12S S 、。(t)c u =1K 1s t e + 22s t K e ，因为此时电路工作状态正好处于欠阻尼和过阻尼两种工作状态之间，而且12S S 、，是一个二阶极点，处于复平面左半平面实轴的同一位置上，不具有周期变化的特性，因此该放电过程具有临界阻尼非振荡性质。

3 基于MATLAB的RLC阻尼振荡电路仿真分析

以上都是建立在微分方程的基础上进行分析的，若通过手工计算的方式来绘出电路中各响应的波形是一件很麻烦的事，下面就分别建立在微分方程法和拉普拉斯变换法的基础上，利用MATLAB程序来实现上述2.3节的第②、③两种情况的仿真过程。

3.1时域求解及仿真

(1)时域法求解微分方程

在上述(2-4)式等号的两边同时除以LC 则变成 :

22(t)d u dt (t)1(t)0c c du R u L dt LC ++= (3-1) 微分方程特征方程210R S L LC +

+=

的根122R S L =-± 设2R L α=

、0ω=

、d ω=

=α决定放电过程中电压的衰减特性和电流的衰减特性，且α是正实数，所以α也被称为衰减因子;0ω是电路的固有振荡角频率，因此称为谐振角频率;d ω为阻尼振荡角频率，决定电路放电过程中电压衰减振荡和电流衰减振荡的特性[6]。于是(3-1)式可写成二阶微分方程的典型形式:

2202(t)(t)2(t)0c c c d u du u dt dt αω++= (3-2)

在初始条件为:(0)U c S u +=和'(0)(0)(0)L L c

i i u C C +-+==欠阻尼振荡的情况下 ，即当0αω<时，根据初始条件可以联立以下方

程 :

1201'01212012(t)e (K cos t K sin t)|(t)(0)(0)|(K cos t K sin t)e (K sin t K cos t)|{t c d d t t t c L

c t

d d d d d d t d u K du i u

e K K dt C

αααωωαωωωωωωαω-=+--=+=+=+=++==-++-+=-+=解得积分常数1K 、2K 分别为：1(0)c K u =+21d

K ω=(0)[(0)]L c i u C α+++ 12(0)1(t)e (K cos t K sin t)e {u (0)cos t [u (0)]sin t}t t L c d d c d c d d i u C

ααωωωαωω--+=+=++++ 0(0)(0)e s i n ()s i n

t t L c d d d d i u e t C ααωωθωωω--+=+++ 由于(0)0L i +=A 所以0(t)(0)e sin(),=arc tan t d c c d d u u αωωωθθωα

-=++其中 0(t)(t)i (t)C (0)[e sin(t )e cos(t )]t t c L c d d d d

du i C u dt ααωαωθωωθω--===-+++

开关电源《基于MatlabSimulink的BOOST电路仿真》

基于Matlab/Simulink 的BOOST电路仿真 姓名： 学号： 班级： 时间：2010年12月7日

1引言 BOOST 电路又称为升压型电路, 是一种直流- 直流变换电路, 其电路结构如图1 所示。此电路在开关电源领域内占有非常重要的地位, 长期以来广泛的应用于各种电源设备的设计中。对它工作过程的理解掌握关系到对整个开关电源领域各种电路工作过程的理解, 然而现有的书本上仅仅给出电路在理想情况下稳态工作过程的分析, 而没有提及电路从启动到稳定之间暂态的工作过程, 不利于读者理解电路的整个工作过程和升压原理。采用matlab仿真分析方法, 可直观、详细的描述BOOST 电路由启动到达稳态的工作过程, 并对其中各种现象进行细致深入的分析, 便于我们真正掌握BOO ST 电路的工作特性。 图1BOO ST 电路的结构 2电路的工作状态 BOO ST 电路的工作模式分为电感电流连续工作模式和电感电流断续工作模式。其中电流连续模式的电路工作状态如图2 (a) 和图2 (b) 所示, 电流断续模式的电路工作状态如图2 (a)、(b)、(c) 所示, 两种工作模式的前两个工作状态相同, 电流断续型模式比电流连续型模式多出一个电感电流为零的工作状态。 (a) 开关状态1 (S 闭合) (b) 开关状态2 (S 关断) (c) 开关状态3 (电感电流为零) 图2BOO ST 电路的工作状态

3matlab仿真分析 matlab 是一种功能强大的仿真软件, 它可以进行各种各样的模拟电路和数字电路仿真，并给出波形输出和数据输出, 无论对哪种器件和哪种电路进行仿真, 均可以得到精确的仿真结果。本文应用基于matlab软件对BOO ST 电路仿真, 仿真图如图3 所示,其中IGBT作为开关, 以脉冲发生器脉冲周期T=0.2ms,脉冲宽度为50%的通断来仿真图2 中开关S的通断过程。 图3BOO ST 电路的PSp ice 模型 3.1电路工作原理 在电路中IGBT导通时，电流由E经升压电感L和V形成回路，电感L储能；当IGBT关断时，电感产生的反电动势和直流电源电压方向相同互相叠加，从而在负载侧得到高于电源的电压，二极管的作用是阻断IGBT导通是，电容的放电回路。调节开关器件V的通断周期，可以调整负载侧输出电流和电压的大小。负载侧输出电压的平均值为: （3-1） 式（3-1）中T为开关周期, 为导通时间，为关断时间。

基于MATLAB的Boost电路仿真

知识就堤力量— 基于Matlab 的Boost 电路仿真 姓名: 学号: 班级:

知识就堤力量 1、前言 由于DC/DC开关电源具有高效率，高功率密度和高可靠性等优点，越来越广泛地应用于通信、计算机、工业设备和家用电器等领域。在近几十年里，开关电源技术得到了长足的发展。在很多场合下，需要从低压电源变换到高压电源，Boost变换器是最基本，也是最常用的一种变换器。 在电力电子系统的研究中，仿真研究由于其高效、高精度及高的经济性与可靠性而得到大量应用。近二十年来，仿真已逐渐成为电力电子技术研究的有力工具。Matlab语言的强大仿真功能和方便性受到广大使用者的广泛爱好。本文对Boost变换器电路进行简单的介绍，采用Matlab来完成建模和仿真。 2、Boost电路的工作状态 Boost变换器的电路结构如下图所示: iT. n Boost电路的结构 ⑻开关状态1 （S闭合）（b）开关状态2 （S关断）

3、Matlab 仿真分析 Matlab 是一种功能强大的仿真软件，它可以进行各种各样的模拟电路和数 字电路仿真，并给出波形输出和数据输出，无论对哪种器件和哪种电路进行仿真， 均可以得到精确的仿真结果。采用 Matlab 仿真分析方法，可直观、详细的描述 Boost 电路由启动到达稳态的工作过程，并对其中各种现象进行细致深入的分 析，便于我们真正掌握Boost 电路的工作特性。仿真图如下所示： 电路工作原理： 在电路中IGBT 导通时，电流由E 经升压电感L 和V 形成回路，电感L 储能; 当IGBT 关断时，电感产生的反电动势和直流电源电压方向相同互相叠加，从而 在负载侧得到高于电源的电压，二极管的作用是阻断 IGBT 导通是，电容的放电 回路。调节开关器件V 的通断周期，可以调整负载侧输出电流和电压的大小。 4- Vo |t\a ?E MeJsnuramQ Stfi?RLC Ewnch HR ltd g e Sours I ll c —— ScQpe (c)开关状态3 (电感电流为零) Scoptl V Current Measurement Diode KDT Cm rue nt Measuremehti C T

基于matlab的电路仿真

基于matlab的电路仿真 杨泽辉51130215 %基于matlab的电路仿真 %关键词: RC电路仿真, matlab, GUI设计 % 基于matlab的电路仿真 %功能：产生根据输入波形与电路的选择产生输出波形 close all;clear;clc; %清空 figure('position',[189 89 714 485]); %创建图形窗口，坐标（189，89），宽714，高485；Na=['输入波形[请选择]|输入波形:正弦波|',... '输入波形:方形波|输入波形:脉冲波'];%波形选择名称数组； Ns={'sin','square','pulse'}; %波形选择名称数组； R=2; % default parameters: resistance 电阻值 C=2; % default parameters: capacitance电容值 f=10; % default parameters: frequency 波形频率 TAU=R*C; tff=10; % length of time ts=1/f; % sampling length sys1=tf([1],[1,1]); % systems for integral circuit %传递函数； sys2=tf([1,0],[1,1]); % systems for differential circuit a1=axes('position',[0.1,0.6,0.3,0.3]); %创建坐标轴并获得句柄； po1=uicontrol(gcf,'style','popupmenu',... %在第一个界面的上方创建一个下拉菜单'unit','normalized','position',[0.15,0.9,0.2,0.08],... %位置 'string',Na,'fontsize',12,'callback',[]); %弹出菜单上的字符为数组Na，字体大小为12， set(po1,'callback',['KK=get(po1,''Value'');if KK>1;',... 'st=char(Ns(KK-1));[U,T]=gensig(st,R*C,tff,1/f);',... 'axes(a1);plot(T,U);ylim([min(U)-0.5,max(U)+0.5]);',... 'end;']); %pol触发事件：KK获取激发位置，st为当前触发位置的字符串，即所选择的波形类型； %[U,T]，gensing,产生信号，类型为st的值，周期为R*C，持续时间为tff， %采样周期为1/f，U为所产生的信号，T为时间； %创建坐标轴al；以T为x轴，U为y轴画波形，y轴范围。。。 Ma=['电路类型[请选择]|电路类型:积分型|电路类型:微分型']; %窗口2电路类型的选择数组； a2=axes('position',[0.5,0.6,0.3,0.3]);box on; %创建坐标轴2； set(gca,'xtick',[]);set(gca,'ytick',[]); %去掉坐标轴的刻度 po2=uicontrol(gcf,'style','popupmenu',... %在第二个窗口的位置创建一个下拉菜单，同1 'unit','normalized','position',[0.55,0.9,0.2,0.08],... 'string',Ma,'fontsize',12,'callback',[]); set(po2,'callback',['KQ=get(po2,''Value'');axes(a2);',... %po2属性设置，KQ为选择的电路类型，'if KQ==1;cla;elseif KQ==2;',... %1则清除坐标轴，2画积分电路，3画微分电路 'plot(0.14+0.8i+0.02*exp(i*[0:.02:8]),''k'');hold on;',... 'plot(0.14+0.2i+0.02*exp(i*[0:.02:8]),''k'');',... 'plot(0.84+0.2i+0.02*exp(i*[0:.02:8]),''k'');',... 'plot(0.84+0.8i+0.02*exp(i*[0:.02:8]),''k'');',... 'plot([0.16,0.82],[0.2,0.2],''k'');',... 'plot([0.16,0.3],[0.8,0.8],''k'');',... 'plot([3,4,4,3,3]/10,[76,76,84,84,76]/100,''k'');',... 'plot([0.4,0.82],[0.8,0.8],''k'');',... 'plot([0.6,0.6],[0.8,0.53],''k'');',... 'plot([0.6,0.6],[0.2,0.48],''k'');',... 'plot([0.55,0.65],[0.53,0.53],''k'');',... 'plot([0.55,0.65],[0.48,0.48],''k'');',... 'text(0.33,0.7,''R'');',...

基于MATLAB的整流电路仿真分析

密级：公开 科学技术学院 NANCHANG UNIVERSITY COLLEGE OF SCIENCE AND TECHNOLOGY 学士学位论文 THESIS OF BACHELOR （2008—2012年） 题目基于MATLAB的整流电路仿真分析 学科部： 专业： 班级： 学号： 学生姓名： 指导教师： 起讫日期：

目录 摘要 ............................................................................................................... Ⅰ矚慫润厲钐瘗睞枥庑赖。Abstract . (Ⅱ) 第一章三相桥式全控整流电路的仿真....................................................... 0聞創沟燴鐺險爱氇谴净。 1.1 电路的构成及工作特点.................................................................. 0残骛楼諍锩瀨濟溆塹籟。 1.2 建模及仿真...................................................................................... 1酽锕极額閉镇桧猪訣锥。 1.3参数设置及仿真............................................................................... 2彈贸摄尔霁毙攬砖卤庑。 1.4 故障分析.......................................................................................... 3謀荞抟箧飆鐸怼类蒋薔。 1.5 小结.................................................................................................. 4厦礴恳蹒骈時盡继價骚。第二章基于MATLAB的单相桥式整流电路仿真分析................................. 5茕桢广鳓鯡选块网羈泪。 2.1单相桥式半控整流电路................................................................ 5鹅娅尽損鹌惨歷茏鴛賴。 2.2 单相桥式半控整流电路带纯电阻性负载情况............................ 7籟丛妈羥为贍偾蛏练淨。 2.3 单相桥式全控整流电路.............................................................. 12預頌圣鉉儐歲龈讶骅籴。 2.4 单相桥式全控整流电路带纯电阻性负载情况.......................... 14渗釤呛俨匀谔鱉调硯錦。 2.5 单相桥式全控整流电路带电阻电感性负载情况...................... 16铙誅卧泻噦圣骋贶頂廡。结论 .............................................................................................................. 18擁締凤袜备訊顎轮烂蔷。参考文献：................................................................................................... 19贓熱俣阃歲匱阊邺镓騷。致谢 .............................................................................................................. 20坛摶乡囂忏蒌鍥铃氈淚。

基于MATLAB的Boost电路仿真

基于Matlab的Boost 电路仿真 姓名： 学号： 班级：

1、前言 由于DC/DC开关电源具有高效率，高功率密度和高可靠性等优点，越来越广泛地应用于通信、计算机、工业设备和家用电器等领域。在近几十年里，开关电源技术得到了长足的发展。在很多场合下，需要从低压电源变换到高压电源，Boost变换器是最基本，也是最常用的一种变换器。 在电力电子系统的研究中，仿真研究由于其高效、高精度及高的经济性与可靠性而得到大量应用。近二十年来，仿真已逐渐成为电力电子技术研究的有力工具。Matlab语言的强大仿真功能和方便性受到广大使用者的广泛爱好。本文对Boost变换器电路进行简单的介绍，采用Matlab来完成建模和仿真。 2、Boost电路的工作状态 Boost变换器的电路结构如下图所示： Boost 电路的结构 (a) 开关状态1 (S 闭合) (b) 开关状态2 (S 关断)

(c) 开关状态3 (电感电流为零) 3、Matlab仿真分析 Matlab 是一种功能强大的仿真软件，它可以进行各种各样的模拟电路和数字电路仿真，并给出波形输出和数据输出，无论对哪种器件和哪种电路进行仿真，均可以得到精确的仿真结果。采用Matlab仿真分析方法，可直观、详细的描述Boost 电路由启动到达稳态的工作过程，并对其中各种现象进行细致深入的分析，便于我们真正掌握Boost电路的工作特性。仿真图如下所示： 电路工作原理： 在电路中IGBT导通时，电流由E经升压电感L和V形成回路，电感L储能；当IGBT关断时，电感产生的反电动势和直流电源电压方向相同互相叠加，从而在负载侧得到高于电源的电压，二极管的作用是阻断IGBT导通是，电容的放电回路。调节开关器件V的通断周期，可以调整负载侧输出电流和电压的大小。

基于MATLAB的电力系统仿真

《电力系统设计》报告 题目: 基于MATLAB的电力系统仿学院：电子信息与电气工程学院 班级: 13级电气 1 班 姓名:田震 学号: 20131090124 日期：2015年12月6日

基于MATLAB的电力系统仿真 摘要：目前，随着科学技术的发展和电能需求量的日益增长，电力系统规模越来越庞大，超高压远距离输电、大容量发电机组、各种新型控制装置得到了广泛的应用，这对于合理利用能源，充分挖掘现有的输电潜力和保护环境都有重要意义。另一方面，随着国民经济的高速发展，以城市为中心的区域性用电增长越来越快，大电网负荷中心的用电容量越来越大，长距离重负荷输电的情况日益普遍，电力系统在人们的生活和工作中担任重要角色，电力系统的稳定运行直接影响着人们的日常生活。从技术和安全上考虑直接进行电力试验可能性很小，因此迫切要求运用电力仿真来解决这些问题。 电力系统仿真是将电力系统的模型化、数学化来模拟实际的电力系统的运行，可以帮助人们通过计算机手段分析实际电力系统的各种运行情况，从而有效的了解电力系统概况。本文根据电力系统的特点，利用MATLAB的动态仿真软件Simulink搭建了无穷大电源的系统仿真模型，得到了在该系统主供电线路电源端发生三相短路接地故障并由故障器自动跳闸隔离故障的仿真结果，并分析了这一暂态过程。通过仿真结果说明MATLAB电力系统工具箱是分析电力系统的有效工具。 关键词：电力系统；三相短路；故障分析；MATLAB仿真

目录 一．前言 (4) 二．无穷大功率电源供电系统仿真模型构建 (5) 1.总电路图的设计 (5) 2.各个元件的参数设定 (6) 2.1供电模块的参数设定 (6) 2.2变压器模块的参数设置 (6) 2.3输电线路模块的参数设置 (7) 2.4三相电压电流测量模块 (8) 2.5三相线路故障模块参数设置 (8) 2.6三相并联RLC负荷模块参数设置 (9) 3.仿真结果 (9)

基于MATLAB的电路模型仿真应用

基于MATLAB的电路模型仿真应用实验指导书 一、实验目的 1、掌握采用M文件及SIMULINK对电路进行仿真的方法。 2、熟悉POWERSYSTEM BLOCKSET 模块集的调用、设置方法。 3．进一步熟悉M脚本文件编写的方法和技巧。 二、实验原理 1、通过M文件实现电路仿真的一般仿真步骤为： (1)分析仿真对象——电路； (2)确定仿真思路——电路分析的方法； (3)建立仿真模型——方程； (4)根据模型编写出仿真程序； (5)运行后得到仿真结果。 2、采用SIMULINK仿真模型进行电路仿真 可以根据电路图利用SIMULINK中已有的电子元件模型直接搭建仿真模块，仿真运行得到结果。 通过SIMULINK仿真模型实现仿真为仿真者带来不少便利，它免除了仿真者在使用M文件实现电路仿真时需要进行理论分析的繁重负担，能更快更直接地得到所需的最后仿真结果。但当需要对仿真模型进行一定理论分析时，MATLAB的M 语言编程就有了更大用武之地。它可以更令灵活地反映仿真者研究电路的思路，可更加灵活地将自身

想法在仿真环境中加以验证，促进理论分析的发展。因此，可根据自己的实际需要，进行相应的选择：采用SINMULIN模块搭建电路模型实现仿真非常直观高效，对迫切需要得到仿真结果的用户非常适用；当用户需要深刻理解及深入研究理论的用户来说，则选择编写M文件的方式进行仿真。 注意：本节实验的电路SINMULINK仿真原理，本节实验主要是应用提供的电路仿真元件搭建仿真模型，类似于传统仿真软件PSPICE 的电路仿真方法。采用SIMULINK进行电路仿真时元器件模型主要位于仿真模型窗口中SimPowerSystems节点下。其中本次实验可能用到的模块如下： ●“DC Voltage Source” 模块：位于SimPowerSystems 节点下的 “Electrical Sources”模块库中，代表一个理想的直流电压源； ●“Series RLC Branch” 模块：位于SimPowerSystems 节点下的 “Elements”模块库内，代表一条串联RLC 支路。通过对其参数的设置，可以将其变为代表单独的或电阻、或电容、或电感的支路。如设定：电 阻值Resistance=5，电感值Inductance＝0，电容值Capacitance=inf，则表示一个电阻值为5 欧姆的纯电阻元件。 ●“Parallel RLC Branch”模块：位于SimPowerSystems 节点下的 “Elements”模块库内，代表一条并联RLC 支路。通过对其参数的设置，可以将其变为或电阻、或电容、或电感并联的支路。 ●“Current Measurement” 模块：位于SimPowerSystems 节点下下的 “Measurements”模块库内，用于测量所在支路的电流值。 ●“Voltage Measurement” 模块：位于SimPowerSystems 节点下下的 “Measurements”模块库内，用于测量电压值。 ●“Display” 模块：位于Simulink 节点下的“Sinks”模块库内，用于 输出所测信号的

基于Matlab的电力系统自动重合闸建模与仿真讲解

实践课程设计报告 课程名称：Matlab上机 题目：基于MATLAB的电力系统自动重合闸 所在学院： 学科专业： 学号： 学生姓名： 指导教师： 二零一五年四

摘要 分析了单相自动重合闸的工作特性，并利用MATLAB软件搭建了220kv电力系统的自动重合闸的仿真模型，模拟系统发生单相接地、三相相间短路故障，断路器跳闸后自动重合闸的工作过程。 关键词：电力系统自动重合闸MATLAB 短路故障

目录 1 引言 (1) 2 模型中主要模块的选择和参数 (2) 2.1同步发电机模块 (2) 2.2 变压器模块 (2) 2.3 输电线路模块 (3) 2.3.1 150km线路模块 (3) 2.3.2 100km线路模块 (4) 2.1 电源模块 (5) 2.3 负载模块 (6) 2.3.1 三相串联RLC负载Load1 (6) 2.3.2 三相串联RLC负载Load4 (7) 2.4 断路器模块 (8) 2.5 测量模块 (9) 2.6 显示模块 (9) 2.7 其他模块 (9) 2.8 仿真参数设置 (10) 3 仿真结果及波形分析 (10) 3.1 线路单相重合闸 (10) 3.2 线路三相重合闸 (12) 总结 (13) 参考文献 (14)

基于Matlab的电力系统自动重合闸 1 引言 随着技术的发展，电力系统的规模越来越复杂。从实际条件与安全角度考虑，不太可能进行电力系统科研实验，因而电力系统数字仿真成为了电力系统研究、规划和设计的重要手段。电力系统仿真软件如BPA，EMTP，PSCAD/ EMTDC ，NETOMAC，PSASP，MATLAB等，正向着多功能，具有更高的可移植性方向发展。其中在MATLAB 中，电力系统模型可以在Simulink环境下直接搭建，Simulink电力系统元件库中有多种多样的电气模块，电力系统大多数元件都包含。其中，可以直接调用。电力系统大部分故障是瞬时性故障，因此采用自动重合闸后，电力系统发生瞬时性故障时供电的连续性、系统的稳定性得到很大的提高。此外，自动重合闸有效纠正由于断路器或继电保护误动作引起的误跳闸。 本文以MATLAB为工具，对简单系统的线路单相重合闸和线路三相重合闸进行分析与研究。 1.1 仿真模型的设计和实现 电力系统正常运行时可以认为是三相对称的，即电压、电流对称，且具有正弦波形。下图为理想情况下220kv电力系统的模型。 图 1 220kv电力系统模型

基于Matlab的交交变频电路仿真研究

摘要：本文首先以三相输入单相输出的交交变频电路为例介绍了交交变频电路的工作原理，接着以余弦交点法为例详细分析了交交变频电路的触发控制方法，最后用Matlab7.0 仿真软件对交交变频电路进行了建模和仿真研究。 关键词：交交变频；余弦交点法；Matlab仿真 Abstract: The principium of the AC-AC frequency converter with three phases input and one phase output is introduced in the first place．The control method of the AC-AC frequency converter is particularly analysed through discussing cosine-cross method in the second place. The AC-AC frequency converter’s simulation model is builded by the Matlab7.0 at last． Key words:AC-AC frequency converter; cosine-cross method; Matlab simulation 1、引言[1] 20世纪30年代交交变频电路就已经出现，当时采用的是水银整流器，曾经有装置用在电力机车上，由于原件性能的限制，没能得到推广。到20世纪70年代，随着晶闸管的问世交交变频电路曾经广泛应用于电机的变频调速。20世纪80年代随着全控器件的广泛应用，交交变频电路逐渐被交直交变频电路取代。近年来随着现代工业生产及社会发展的需要推动了交交变频技术的飞速发展，现代电力电子器件的发展和应用、现代控制理论和控制器件的发展和应用、微机控制技术及大规模集成电路的发展和应用为交流变频技术的发展和应用创造了新的物质和技术条件，交交变频电路又逐渐成为研究的热点。 2、交-交变频电路的工作原理[2][3] 交交变频电路的工作原理与相控整流器的工作原理基本相同，现在以三相输入单相输出的交交变频电路为例详细分析其工作原理。

基于MATLAB的电力系统仿真

《电力系统设计》报告题目: 基于MATLAB的电力系统仿 学院：电子信息与电气工程学院 班级: 13级电气 1 班 姓名:田震 学号: 日期：2015年12月6日 基于MATLAB的电力系统仿真 摘要：目前，随着科学技术的发展和电能需求量的日益增长，电力系统规模越来 越庞大，超高压远距离输电、大容量发电机组、各种新型控制装置得到了广泛的应用，这对于合理利用能源，充分挖掘现有的输电潜力和保护环境都有重要意义。另一方面，随着国民经济的高速发展，以城市为中心的区域性用电增长越来越快，大电网负荷中心的用电容量越来越大，长距离重负荷输电的情况日益普遍，电力系统在人们的生活和工作中担任重要角色，电力系统的稳定运行直接影响着人们的日常生活。从技术和安全上考虑直接进行电力试验可能性很小，因此迫切要求运用电力仿真来解决这些问题。 电力系统仿真是将电力系统的模型化、数学化来模拟实际的电力系统的运行，可以帮助人们通过计算机手段分析实际电力系统的各种运行情况，从而有效的了解电力系统概况。本文根据电力系统的特点，利用MATLAB的动态仿真软件Simulink搭建了无穷大电源的系统仿真模型，得到了在该系统主供电线路电源端发生三相短路接地故障并由故障器自动跳闸隔离故障的仿真结果，并分析了这一暂态过程。通过仿真结果说明MATLAB 电力系统工具箱是分析电力系统的有效工具。 关键词：电力系统；三相短路；故障分析；MATLAB仿真 目录 一．前言.............................................. 二．无穷大功率电源供电系统仿真模型构建............... 1.总电路图的设计......................................

基于MatlabSimulink的电力变换电路仿真论文2

基于Matlab/Simulink的电力 变换电路仿真 【摘要】MATLAB是一种科学计算软件，它是一种以矩阵为基础的交互式程序计算语言。SIMULINK是基于框图的仿真平台，它挂接在MATLAB环境上，以MATLAB的强大计算功能为 基础，以直观的模块框图进行仿真和计算。 本文主要以MATLAB/SIMULINK仿真软件为基础，完成了对整流电路、斩波电路和交流调压电路的建模与仿真，并且给出了仿真结果波形，同时根据仿真结果进行了分析和计算。证实了该方法的简便直观、高效快捷和真实准确性。 本研究还设计并建立了图形用户界面（GUI），以方便打开各个仿真模型。 【关键词】：Matlab/Simulink；建模；仿真；整流电路；斩波电路；交流调压电路

目录 第1章前言 1.1MATLAB/SIMULIKE仿真的目的与意义1.2本课题的研究内容 1.3本课题的研究意义 第2章直流斩波电路的仿真 2.1 降压斩波电路 2.2 升压斩波电路 第3章结论 参考文献

前言 第1章前言 1.1 MATLAB/SIMULINK仿真的目的与意义 在电力电子电路如变流装置的设计过程中，需要对设计出来的初步方案(电路)及有关元件参数选择是否合理，效果如何进行验证。如果通过实验来检验，就要将设计的系统用元件安装出来再进行调试和试验，不能满足要求时，要更换元件甚至要重新设计、安装、调试，往往要反复多次才能得到满意的结果。这样将耗费大量的人力和物力，且使设计效率低下、耗资大、周期长。 采用计算机进行仿真试验，则可大大地节约开支，提高设计效率，缩短设计周期。但是用其它计算机高级语言(如 C语言，BASIC语言或仿真语言)编程实现，对电力变流电路来说，由于大功率开关器件开关转换电流换相动态过程十分复杂，过渡过程一个接一个，一个未完，新的一个又开始了要分析输出电压、电流(带感性负载时)波形，特别是如大功率开关管关断时承受的尖峰电压大小形状，即阻容保护电路的保护效果如何，就要建立等效电路的数学模型。而这样的数学模型是很复杂的，即使建立起来了，用计算机编程实现得到真实的仿真结果也需要花大量的时间精力来编程和调试。然而采 MATLAB/SIMULINK可视化图形化仿真环境来对电力电子电路进行建模仿真则可使之变得直观，简单易行，效率高，真实准确[1]。 1.2 本课题的研究内容 本课题主要研究的是利用MATLAB/SIMULINK建立电力电子电路仿真模型并进行仿真。现将仿真的主要内容加以介绍： 三相整流电路主要研究其半波可控和桥式全控整流电路，分别建立其Simulink仿真模型，进行系统仿真，对其仿真波形进行对比分析，并与理论结果进行对比。 1.3 本课题的研究意义 利用Simulink中的模块库建立三相整流、电力变换电路，进行仿真后，对仿真波形进行比较分析。证实了该方法的简便直观、高效快捷和真实准确性。由于计算机中修改参数方便，可以通过改变方针参数就可观察各种现象，加深了对其电路原理的理解。 通过对本课题的研究最终能够熟悉并掌握Matlab /Simulink的应用环境，熟练应用Simulink模块库中模块建立电力电子电路的系统仿真模型，设定系统仿真参数，进行系统仿真。

matlab电路仿真

Matlab电路仿真软件包-simpowersystems 1.入门 1.1.SymPowerSystem是什么 1.1.1.介绍 在Matlab提供的simulink仿真环境下，与其他建模产品结合在一起，用于对电子、机械系统进行建模。要学会使用SymPowerSystem，应首先学会使用Simulink仿真。1.1.2.设计中的仿真的作用（略） 1.1.3.SymPowerSystem仿真库 你可迅速将SymPowerSystem投入使用。该库包含了许多典型的功率设备模型，例如，变压器、导线、机械、能源电子等。这些仿真模型来源于产品手册，基于工程实际。 SymPowerSystem包含一个主要的库：powerlib。powerlib库显示了所有包含的模块和模块名称。 1.1.4.SymPowerSystem中的非线性模块（略） 1.1.5.仿真时需要的环境： Maltab 和Simulink

1.2.如何使用该指南 1.2.1.对于新用户 将学会如下知识和技能： （1）使用该库创建和仿真电子电路模型 （2）将一个电子电路于simulink模块连接在一起 （3）分析电子电路的稳定状态和频率响应 （4）离散化模型，以便加快仿真速度 （5）使用矢量图仿真方法 （6）构建自定义的非线性仿真模型 1.2.2.对于经验丰富的模块用户（略） 1.2.3.所有用户（略） 1.3.创建和仿真简单的电路 1.3.1.介绍 SymPowerSystem允许你对包含线性或非线性的电子电路进行建模和仿真。在本章节中，您将学习到： （1）浏览SymPowerSystems的powerlib库 （2）如何利用SymPowerSystem创建一个简单的电路 （3）如何将电路与simulink模块互联。 下述电路是即将创建的电路：

MATLAB电路仿真实例

题14.14 图(a)所示电路，已知 V )2cos(15S t u =二端口网络阻抗参数矩阵 Ω?? ????=46j 6j 10Z 求ab 端戴维南等效电路并计算电压o u 。 u -+o u 图题14.14 (一)手动求解： 将网络N 用T 型电路等效，如图(b)所示 S U +-o U 等效阻抗 Ω=-+-?+ -=4.6j615j6j6)15(6j 6j 4i Z 开路电压 V 2j302 15j6j6105j6OC =?∠?+-+=U V 1482 18.3j46.42j3j4j4Z j4OC o ?∠=+?=?+=U U i

所以 )1482cos(18.3o ?+=t u V (二)Matlab 仿真： ⒈分析：本次仿真需输入各阻抗Zl 、Z1、Z2、Z3、Z4以及激励源Us 的参数值，仿真结果需输出开路电压Uoc 、等效阻抗Zi 以及电感两端电压U0的幅值和相位信息，并绘制Uoc ，U0的值随时间变化的波形曲线。其中各元件与原图的对应关系如下图所示： ⒉编辑M 文件的源程序如下： clear %清空自定义变量 z1=4-6j;z2=6j;z3=10-6j;z4=5;us=15*exp(j*0);zl=4j;%输入各元件参数 zi=z1+(z2*(z3+z4)/(z2+z3+z4));%等效阻抗zi 的计算表达式uoc=us*z2/(z2+z3+z4);%开路电压uoc 的计算表达式u0=zl/(zi+zl)*uoc;%电感两端电压uo 的计算表达式disp('The magnitude of zi is'); %在屏幕上显示“The magnitude of zi is ”disp(abs(zi)) %显示等效阻抗zi 的模disp('The phase of zi is'); %在屏幕上显示“The phase of zi is ”disp(angle(zi)*180/pi)%显示等效阻抗zi 的辐角 disp('The magnitude of uoc is'); %在屏幕上显示“The magnitude of uoc is ” disp(abs(uoc))%显示开路电压uoc 的模

基于-MATLAB仿真的触发电路

触发电路可控的simulink仿真实验 ——单项全控触发电路 学院：水利电力学院 专业：电气工程及其自动化（1）班 组员：林超、林丽蓉、江思颖、马智明 李立、马丹、曲樱倩、祁凯凯 学号：1100302001、1100302003、1100302004、1100302006、1100302008、1100302021、1100302022、1100302038

基于MATLAB仿真的触发电路 一、触发电路 晶闸管相控电路，习惯称为触发电路，即通过控制触发角a的大小（控制触发脉冲起始相位）来控制输出电压的大小。在晶闸管装置中，触发电路的基本作用是在确定的时刻向对应的晶闸管提供控制极电流使其导通。 触发信号可以是交流，直流或脉冲，但触发信号只能在它使控制极为正，阴极为负时起作用。由于晶闸管在触发导通后控制极就失去控制作用，为减少控制极损耗，一般采用脉冲形式 二、相控整流电路的触发装置 在各种相控变流电路中，晶闸管触发脉冲的前沿对应的控制角是以晶闸管的自然换相点为计量起点的角度。自然换相点则决定于加在晶闸管两端的交流电源电压。因此，为保证正确的相位关系，实现同步触发控制，在触发电路中必须引入与电网电压严格同步的基准信号，成为同步信号。主电路电源电压经同步变压器降压，再经阻容移相，便可获得符合要求的同步信号。 为了保证整流电路按正常规律工作，相控触发电路必须满足以下要求： 1、触发信号要有足够的功率 为使晶闸管可靠触发，触发电路提供的触发电压和触发电流必须大于晶闸管产品参数提供的门极触发电压与触发电流值，即必须保证

具有足够的触发功率，同时要求脉冲功率不超过允许瞬时最大功率限制线和平均功率限制线，以防止因门极过热而造成元件损坏。 2、触发脉冲必须与主回路电源电压保持同步 为了保证电路的品质及可靠性，要求晶闸管在每个周期都在相同的相位上触发。因此，晶闸管的触发电压必须与其主回路的电源电压保持某种固定的相位关系，即实现同步。实现同步的方法通常是选择触发电路的同步电压，使其与晶闸管主电路电压之间满足一定的相位关系。 3、触发脉冲要有一定的宽度，前沿要陡 为使被触发的晶闸管能保持住导通状态，晶闸管的阳极电流在触发脉冲消失前必须达到擎住电流，因此，要求触发脉冲应具有一定的宽度，不能过窄。特别是当负载为电感性负载时，因其中电流不能突变，更需要较宽的触发脉冲，才可使元件可靠导通。 桥式全控整流电路采用单脉冲触发时，脉宽应为60°—120°，而采用双脉冲时，脉宽取10°即可，最后可通过实验决定。对较宽的脉冲信号，也可采用脉冲序列的形式代替。 4、触发电路的触发信号必须在晶闸管的门极伏安特性的可靠触发区，以保证变流装置的主电路元件的互换性，且触发脉冲应保证变流电路的对称性。相控触发电路应采取电磁兼容的技术措施，防止因各方面的电磁干扰而出现失控。 5、触发脉冲的移相范围应能满足主电路的要求 触发脉冲的移相范围与主电路的型式、负载性质及变流装置的用

matlab电路仿真

SHANDONG ＵＮＩＶＥＲＳＩＴＹ ＯＦ ＴＥＣＨＮＯＬＯＧＹ 数学 软件结业 论文 题目： 电路仿真方法研究 学 院： 电气与电子工程学院 专 业： 电气工程及其自动化 学生姓名： 武奥 学 号： 14110302044 指导教师： 周世祥 2015年11 月

目录 摘要 (Ⅰ) 目录 (Ⅲ) 第一章引言 (1) 1.1课题的背景和意义 (1) 1.2深度学习的前世今生 (2) 第二章自编码器模型构建 (4) 2.1入门 (4) 1.1. 2.2 SymPowerSyste是什么5 2.引言 2.1.1.1 课题的背景和意义 随着计算机技术和互联网的发展，人类开始步入大数据时代，我们需要从海量的数据中找到自己感兴趣或者对自己有用的信息，这就要求计算机能在短时间内检索出满意的结果。伴随着搜索引擎的发展我们在文字检索方面已经取得了值得骄傲的成就，但是在更加直观，更加方便的图片检索方面仍然有待发展。试想一下，如果我们能通过图片检索到自己想要的信息我们的生活将会更加便利，我们只要对着自己感兴趣的东西扫一扫就能获得我们需要的信息。 要实现上述目标就要求计算机能像人的视觉系统一样能识别图片、对图片进行分类处理。然而，每幅图片的信息量就很大，要从海量的图片中进行识别处理数据量可想而知，而且并不是图片中的所有信息都是有用的。 -III-

这就需要我们对图片进行降维处理和特征提取。虽然已有的降维方法在理论支持上很成熟，但是基于线性的方法并不适合图像识别而且实际效果也不尽人意。深度学习算法是2006年提出的一种新的方法，虽然缺乏理论支持但在实际应用中取得良好效果。 深度学习算法在计算机视觉、图像识别方面已经开始普遍使用，相对于以前的方法准确率大大提高。除了在图像识别领域，深度学习在语音识别、自然语言处理等方面也有突破性进展：2012年11月，在中国天津举行的“21世纪的计算机大会”上微软公开演示了一个全自动同声传译系统，微软首席研究员的英文演讲被后台的计算机自动识别、翻译、合成并转换成和演讲者音色相近的中文发音，这背后的关键技术就是深度学习算法。深度学习研究的日益成熟和完美应用一定可以给我们的生活带来极大的便利和智能化。 -IV-

Matlab电气仿真

大连海事大学 题目:电气系统的计算机辅助设计 姓名: 学号: 学院:轮机工程学院 专业班级:电气工程及其自动化(4)班 指导老师:郑忠玖王宁 设计任务(一) 一、实验目的: 1、掌握Matlab/Simulink 电气仿真的基本步骤; 2、掌握Matlab/Simulink中SimPowerSystems 工具箱的基本建模方法; 3、利用Matlab/Simulink 在整流电路方面的仿真设计。 二、实验原理: 220V 50HZ交流电源经变压器降压,输出交流24V 50HZ就是交流电。经单相桥式整流电路加LC滤波电路后,由于电感与电容的作用,输出电压与电流无法突变,使输出电压波形在一定的电压附近形成正弦脉动。

三、实验内容: 1、单相桥式整流 （1）设计要求: a)单相桥式整流加LC滤波电路,电源为220V,50Hz; b)整流电路输入为24V; c)负载为10Ω阻性负载; d)滤波电感L=100mH,滤波电容C=200uF; （2）设计电路图: （3）仿真结果波形图:

time v o l t a g e /c u r r e n t 单项桥式整流加LC 滤波电路VT3输出波形 00.0050.010.0150.020.025 0.030.0350.040.0450.05-35-30 -25 -20 -15-10-5 5 time v o l t a g e /c u r r e n t 单项桥式整流加LC 滤波电路VT4输出 （4） 仿真结果分析: 1. 在变压器输出正弦波的正半周期,二极管VT1与二极管VT4导通, 二极管VT2与二极管VT3被施以反压而截止; 在变压器输出正弦波 time v o l t a g e 单相桥式整流加LC 滤波电路输出波形

基于MATLAB的串并联谐振电路仿真..

基于MATLAB的串并联谐振电路仿真 信息工程学院电信1206班杨茜 摘要 MATLAB（矩阵实验室）是Matrix Laboratory的缩写，是一款由美国The Mathworks公司出品的商业数学软件。MATLAB是一种用于算法开发、数据可视化、数据分析以及数值计算的高级技术计算语言和交互式环境。除了矩阵运算、绘制函数/数据图像等常用功能外，MATLAB还可以用来创建用户界面及与调用其它语言（包括C，C++和FORTRAN）编写的程序。 MATLAB拥有丰富的功能，其功能涉及到了数学、信号处理、通信电子等多个领域，是一款极其强大的软件。串并联谐振电路是高频电子线路课程中十分基础同时也是十分重要的一部分，其中并联回路在实际电路中用途广泛，且二者之间具有一定的对偶关系，本次设计即是利用MATLAB的强大的计算绘图、图像处理功能，分析并联回路及串联回路的各自的特性及基本电路参数, 建立较为完善的信号模型，采用函数化编程方式完成功能性模拟，实现信号的有效输入输出与定性分析 关键词：MATLAB 谐振电路高频电子线路

Abstract MATLAB is a multi-paradigm numerical computing environment and fourth-generation programming language. Developed by MathWorks ,M- -ATLAB allows matrix manipulations,plotting of functionsand data, implementation of algorithms, creation of user interfaces, and interfacing with programs written in other languages, including C,C++, java ,and Fortran. MATLAB has a lot of function, its function involves mathematics, signal processing, communications electronics and other fields, is a very powerful software.Series-parallel resonant circuit is very basic in high frequency electronic circuit course is also a very important part of the parallel circuit widely used in the actual circuit, and, the duality relation between them has certain of this design is the use of MATLAB powerful computational graphics, image processing and analysis of the parallel circuit and the respective characteristic and basic circuit of series connection circuit parameters, to establish a relatively perfect signal model, the functional programming approach to complete the functional simulation, realize the effective input and output signal and qualitative analysis Keywords：MATLAB Resonant circuit High-Frenquency Ele ctronic Circuit