Simulink在电路系统仿真中的应用.docx

评 评 语 复 核 人 意 见 课程论文首页 院、系 (部) 学号 课程名称 论文题目 电子信息工程系 910706201 专业 姓名 电子信息工 程 XXX 计算机仿真技术 Simulink 在电路系统仿真中的应用 班级 任课教师 成绩 092 XXX 签字： 年 月 日 签字： 年 月 日 1 / 7 Simulink 在电路系统仿真中的应用 XXX 摘要： 运用 Matlab 提供的可视化仿真环境 Simulink 设计模块图的方法，通过建立电路的仿真 模型来直观地观察电路中的电流、电压和功率的波形。 关键字： Matlab Simulink 电路仿真 1 背景简介 电路理论中， 对电路的分析计算提出了各种方法。 但要用这些方法计算一些较为复杂的 电路， 传统的笔算方法不仅费时费力， 且容易出现错误。 因此， 有必要引进计算机辅助分析。 若用传统的计算机语言编写程序， 对编程者的计算机语言、 算法和数据结构等方面的知识要 求较高，而且这些语言的变量类型中没有复数，使得操作者很难直接应用。而利用 Matlab 的 M 文件求解电路方程，程序非常简洁，可读性强，且计算结果准确。同时 Matlab 提供的 Simulink 工具可以直接建立电路的仿真模型，可以非常直观地观察电路中的电流、电压和 功率的波形， 可以随意改变仿真参数且立即得到修改后的仿真结果， 进一步省去了编程的步 骤。 2 原理简介 在 Matlab 软件的 Simulink 仿真工具中，电路仿真元件库SimPowerSystems 的内部有 基本连接件(Connectors)、电源(Electrical Sources)、基本元器件(Elements)、特别 元件(Extra Library)、电机(Machines)、测量仪表(Measurements)和电力电子(Power Electronics) 7 个子库。下面分别介绍电路系统仿真中常用的电气元件。 2.1 电阻、电感和电容元件 在 Matlab 软件中，没有独立的电阻、电感和电容元件，三者是以复合元件的形式出现 在基本元器件(Elements)子库中，分别是并联RLC 支路、并联 RLC 负载、串联 RLC 支路和 串联 RLC 负载 4 种形式， 如图 1 所示。 通过设置 RLC 串联支路和 RLC 并联支路的参数可以获 得独立电阻、电感和电容，具体参数设置如表 1 所示。 2 / 7 图 1 RLC 复合元件的四种形式 表一 独立电阻、电感和电容参数设置 RLC RLC 并联支路 电阻参数 设置 R inf inf 电感参数 设置 inf L inf 电容参数 设置 0 0 C RLC 串联支路 电感参数 设置 0 L 0 MATLAB 库元 件 获得的独立 元件 独立电阻 独立电感 独立电容 电阻参数 设置 R 0 0 电容参数 设置 inf inf C 2.2 电源元件 在电源子库中有三相可编程电压源、 三相电源、 交流电流源、 交流电压源、 受控电流源、 受控电压源和直流电压源 7 个电源模块，如图 2 所示。 图 2 电源子库 在电源子库中，没有提供直流电流源，在实际仿真应用中，可利用以下两种方法实现： (1)使用数据库中的常数模块和受控电流源参数的合理设置来代替直流电流源。 (2)使用交流电流源，把其频率设为 0，相位设为 90 ，即可作为直流电流源。 2.3 测量元件 在测量元件子库中有电流表 (Current Measurement)、 电压表 (Voltage Measurement)、 阻抗表(Impedance Measurement)、万用表(Multimeter)以及三相电源伏安特性表 (Three-Phase V-I Measurement) 5 种测量模块，如图 3 所示。 3 / 7 图 3 测量子库 2.4 网孔电流法 网孔电流是一个假象沿着各自网孔内循环流动的电流。网孔电流法是以网孔电流作为电 路的变量， 利用基尔霍夫电压定律列写网孔电压方程， 进行网孔电流的求解， 即网孔电流法 是对各个网孔列写 KVL 方程。 3 实验内容和过程 如图 4 (a)所示电路，已知U = 3V， I = 2A ，求U 和I 。 s s AB 图 4 (a)电路原图