MATLAB电路仿真

5. 运行后得到输出结果。
采用Simulink可以直接搭建仿真模型。
5.1.2正弦稳态电路仿真
1.一般正弦稳态电路仿真 什么叫稳态电路？ 电路的工作状态分两种：一种是稳定状态、一种是暂 时状态或叫暂态。在具有电容、电感的电路中，当电 路的工作条件发生变化时，由于储能元件储的能量的 变化，电路将从原来的稳定状态经历一定时间变换到 新的稳定状态，这一变换过程称为过渡过程，电路的 过渡过程通常是很短的，所以又称暂态过程。 根据电路的激励（电路中发生电流、电压的起因） 通过对电路的暂态分析来得到电路的响应（受激励的 作用在电路中所引起的电流与电压称为响应），由于 激励和响应都是时间的函数，所以这种分析有叫时域 分析。
仿真结果如下：
5.1.3 Powergui模块在电路仿真中 的应用
模块的位置
Powergui模块功能
主要用于分析子模块的状态；
观测被测量电压或电流的恒稳态， 观测电路的状态变量（电感的电流或电
容的电压）
例4-7
Hide message during analysis
设置模型内的模块在
Measurements模块库：
Extras模块库：Simpower模块库的扩充模块
Demos链接：
Powergui模块：用户界面工具
用于分析仿真模型中所用Power System
Blockets模块库的子模块的状态。通过它 可以观察到被测电流和电压的恒稳态， 以及电路的状态变量（如电感的电流和 电容的电压）。
均可实现，在实现过程中和仿真结果输
出时，分别有各自的优缺点。 例4-1，
方法一、MATLAB仿真：
clear; V=40;R=5;Ra=25;Rb=100;Rc=125;Rd=4
0;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
4.2 一般电路仿真
4.2.1 动态电路仿真 例4-2. 分析：先是40V的电压源给电容反向充电， 然后开关动作后，用90V的电压源给电容 正向充电。
4.2 一般电路仿真
4.2.1 动态电路仿真
两个Break模块，0开，1关。
2.RLC电路的响应
直流电流源在模块中没有，用电压控制
电流源来代替直流电流源。
仿真分析时，是否隐 藏信息；
Phasor simulation
仿真的基准频率；
需与模型中某个电压
源或电流源模块频率 相符合，否则报错。
Hide message during analysis
设置模型内的模块在
仿真分析时，是否隐 藏信息；
Hide message during analysis
总结：
用M文件实现电路仿真的一般步骤：
1. 分析仿真对象； 2. 确定 根据模型写出仿真程序；
5. 运行后得到输出结果。
采用Simulink可以直接搭建仿真模型。
两者对比：
用MATLAB实现电路仿真较繁琐，但是
有助于深刻理解和深入研究电路系统。 用Simulink实现电路仿真非常直观、高效。 可以快速得到仿真结果。
Simulink电路仿真的方法； Powergui模块的使用方法；
5.2功率电子系统的仿真
本节主要介绍功率电子模块的应用
位于Power Electronics模块库中；
5.2.1 Diode模块
位于power electronics子模块库中；
它模拟了一个半导体器件，该器件由加
电源的参数设置；尤其注意频率的计算
公式； 电压测量模块的选中； Scope模块的选中及其参数设置； RLC Branch的正确选择； 仿真参数的调整0-20s的仿真时间。
例4-4利用Simulink直接搭建模型
仿真结果如下
2.含有受控源的正弦稳态电路
受控电流源或者受控电压源有现成的模
例4-4
已知：C1＝0.5F，R2＝R3＝2Ω，L4＝
1H，Us＝10cost，Is（t）＝5cos2t。求b d两点之间的电压。
若用编写M文件的方法；则严格按 照步骤来思考！
1. 分析仿真对象；
2. 确定仿真思路； 3. 建立仿真模型；
4. 根据模型写出仿真程序；
5. 运行后得到输出结果。
块； 控制信号的正确引入是关键和难点；
例4-5
仿真结果如下
3.带有磁耦合线圈的正弦稳态电路
见教材例4-6：
分析所需simulink模块： 此处需要磁耦合线圈的模型，即Mutual
Inductance模块；参数的正确配置是关键。 Ground模块的选择；
搭建Simulink仿真模型
建立模型是关键

w=[1,2]; %按输入信号的频率将信号分类 Us=[10,0]; %cost和cos2t输入电压峰值分别为10v,0v Is=[0,5]; %cost和cos2t输入电流峰值分别为0v,5v Z1=1./(0.5*w*j); %电容在不同频率的输入信号下产生的对应阻抗 Z4=1*w*j; %电感在不同频率的输入信号下产生的对应阻抗 Z2=[2,2]; %电阻2在不同频率的输入信号下产生的对应阻抗 Z3=[2,2]; %电阻3在不同频率的输入信号下产生的对应阻抗 Uoc=(Z2./(Z1+Z2)-Z4./(Z3+Z4)).*Us; %电压源在bd点产生的等 效电压 Zeq=Z3.*Z4./(Z3+Z4)+Z1.*Z2./(Z1+Z2); %计算等效电阻 U=Is.*Zeq+Uoc %bd两点间电压值 disp(' w Um phi') %显示结果 disp([w',abs(U'),angle(U')*180/pi])
设置模型内的模块在
仿真分析时，是否隐 藏信息；
Hide message during analysis
设置模型内的模块在
仿真分析时，是否隐 藏信息；
Hide message during analysis
设置模型内的模块在
仿真分析时，是否隐 藏信息；
用户对话框
阶段小结
M文件仿真的一般步骤；
于其两端的电压值及通过其的电流值控 制。
参数设置
例4-8 含有二极管的电路仿真
5.2.2 IGBT模块
绝缘栅型双极性三极管；
该器件由由一个门信号进行控制； C为信号输入端；g为控制信号输入端；E
为信号输出端；m端是通过IGBT的电流 Ic和IGBT模块两端的电压值Vce；
如果C和E之间电压为正，且大于Vf，则当g的输入 信号为正时，IGBT模块导通；当g的输入信号为0 时，IGBT模块关闭。 如果C和E之间的电压为负，则IGBT处于关闭状态； 许多实际的IGBT具有方向阻挡电流的能力，因此 在反向导通时，它们常常当做反平行二极管。
参数设置
仿真结果
模拟电路仿真总结：
利用M文件仿真的方法；
利用模型文件仿真的方法； Powergui模块的使用方法；
Diode和IGBT模块的使用方法；
Um
phi
3.1623 -18.4349
写出U（t）的表达式为： 2.0000 7.0711 -8.1301
Ut=3.1623*cos(t-18.4349)+7.0711*cos(2*t-
8.1301)
例4-4利用Simulink直接搭建模型
难点在于查找对应的模块和参数设置； 分析电路的结构与元器件；
3. 减少复杂电路的计算量；
4. 使用参数变量实现理想的解决方法。
单相桥式整流电路仿真模型图
带有电磁场的图像转换器 模型。 仿真结果显示了几何体附 近的电场E。目的是为了 去保护开放的区域（圆形 域）免受外部大于20V/m 的电场E的影响。
4.1 用MATLAB和Simulink分别进行电 路仿真
4.1.2 Power System Block 模块集 及powerlib窗口
Powerlib窗口：
Electrical Sources模块库：
Elements模块库：四类24个模块，线性及 非线性电路网络元件模块。
Power Electronics模块：2类
Machines模块：四类
Connectors模块库：2类10个模块。
w 1.0000
Um
phi
3.1623 -18.4349
w 1.0000
Um
phi
3.1623 -18.4349
写出U（t）的表达式为： 2.0000 7.0711 -8.1301
Ut=3.1623cos(t-18.4349)+7.0711cos(2t-
8.1301) ?????
w 1.0000
叠加定理
定理内容：在任何由线性电阻、线性受控 源及独立源组成的电路中。每一元件的 分流或电压可以看做成每一独立源单独 作用于电路时，在该元件上所产生的电 流和电压的代数和。
上次课内容回顾
用M文件实现电路仿真的一般步骤：
1. 分析仿真对象； 2. 确定仿真思路；
3. 建立仿真模型；
4. 根据模型写出仿真程序；
第4章 模拟电路仿真分析与应用
主要内容： MATLAB及Simulink电路仿真 Power System Blockset模块集 一般电路仿真 电子功率系统仿真
4.1 电路仿真概要