武汉理工大学基础强化训练说明书学 号： 0120711350109 基础强化训练学 院自动化专 业电气工程及其自动化班 级电气0701姓 名陈建龙指导教师许湘莲2009年09月04日基础强化训练任务书电路如图所示，交流电流源Ii=10A，C=4.42uF，L=13.16mH，R=70.92，建立仿真模型并分析电路节点电压波形（分别考虑储能元件的初始值为零时和不为零时的结果）要求：1用尽可能多的方法完成计算和仿真；2报告应对建模、参数设置、仿真模型搭建中使用的元器件所在的工具库、和仿真的过程进行详细说明（可截屏说明实现过程）；3将仿真结果保存至工作空间并用plot指令绘制相应曲线；4将仿真结果与理论计算进行对照，对仿真结果的正确性进行分析说明。目录1 建模 参数设置11.1建模11.2参数设置62仿真与plot画图82.1仿真82.1.1储能元件的初始值为零时的仿真结果82.1.2储能元件的初始值不为零时的仿真结果9 2.2 plot作图93综合分析13参考文献141建模、参数设置1.1建模 按照任务书中的电路图完成建模，在建模的过程中交流电流源在SimPowerSystem中的Electrical Souree选项中，元件在SimPowerSystem中的Elements选项中，电压源和电流源在SimPowerSystem中Measurements 选项中,示波器在Simlink中的Sinks选项中，如下面的图所示。图1 交流电流源所在位置图2 电阻 电容 电感所在位置图3 电流表 电压表所在位置图4 示波器所在位置图5 建模的模型1.2参数设置 根据任务书的要求把交流电流源的峰值电流设置为10，相位为0，频律为50 Hz，电容值为4.42e-6F,电阻值为70.92，电感值为13.16e-3H,设置情况分别如下面的图所示。图6 交流电流源参数图 7 电阻 电感参数图8 电容参数图9 示波器参数2仿真与plot画图2.1仿真利用matlab仿真软件可以对电路的组成进行检查，以免在连接实物后发现电路是否连接正确，用这种方法可以快速连接成正确的电路。路错误后造成元件的浪费，仿真后可以分析波当在电容两极板上加上电压后，两极板上分别聚集起等量的正负电荷，并在介质中建立电场而具有电场能量。将电源移去后，电荷可继续聚集在极板上，电场继续存在。电感元件是实际线圈的一种理想化模型，它反映了电流产生磁通和磁场储存这一物理现象，电感是以磁场能量的形式储存在磁场中。所以电感元件是一种储能元件。2.1.1储能元件的初始值为零时的仿真结果图11 储能元件初始值为零时的电容电感两端的电压2.1.2储能元件的初始值不为零时的仿真结果图12 储能元件的初始值为零时的电容电感两端的电压2.2 plot作图 当储能元件的初始值为零时，根据jl=j1003.1413.16e-3, 1/jc=1/j4.42e-6,电阻电感并联得到的阻抗值为(2.4+41.18j) 电容的阻抗值为-720.523j则电容两端的电压为-7205.23sin(x+90),电阻电感两端的电压为41.24sin(x+90) ，使用matlab中的plot函数画图,如下面的图所示。图13 通过plot做出的储能元件为零时的电容两端的电压图14 通过plot做出的储能元件为零时的电感两端的电压当储能元件的初始值不为零时不能直接计算，因为电容电感都为储能元件，电容两端的电压为u=u(t)+ idt,电感两端的电压为u=idi/dt 他们会放出能量，根据拉普拉斯定理可列出电容两端电压为3140/(s4.42e-6)/(s2+3142) 在matlab中利用拉普拉斯逆定理可求出电压的大小为13045537408927395/92676442226316787318784-13045537408927395/92676442226316787318784*cos(314*t)电感两端电压为s70.9213.16e-33140/(s13.16e-3+70.92)/(s2+3142)，输入matlab中的窗口可求出拉普拉斯的逆变换，可求出电感电阻两端的电压为32474540687400/788550282409*cos(314*t)+9460842922314/3942751412045*sin(314*t)-32474540687400/788550282409*exp(-1773000/329*t) 然后代入plot函数中，可画出下面的曲线。图15 通过plot做出的储能元件不为零时的电容两端的电压图16 通过plot做出的储能元件不为零时的电感两端的电压3综合分析通过计算可以看出与仿真的结果一样，由仿真结果可以看出电容两端的电压超前于电流，电感两端的电压滞后于电流。这与实际计算的结果一样。当电感电容两端的初始电压不为零时，因为他们都是储能元件，他们有着充放电的过程，通过拉普拉斯变换和仿真结果都可以看出电容两端的电压总是为正。由仿真曲线可以看出电容电感的充放电并不影响电压的大小。参考文献1电路基础 清华大学出版社 2邱关源 电路 高等教育出版社17