雷电波发生器的MATLAB仿真及参数选取sc
利用MATLAB计算冲击电压发生器的参数
利用MATLAB计算冲击电压发生器的参数
张春红;郑永康;颜怀梁
【期刊名称】《西华大学学报（自然科学版）》
【年(卷),期】2003(022)002
【摘要】分析了冲击电压发生器二次回路在任意波形下的参数选择法,提出了一种采用MATLAB的数学计算功能进行冲击电压发生器在任意波形参数下的参数计算方法.并以1.2/50 μs标准波(按试验要求0.3 Um～0.9 Um直线为视在波头的标准波)下的二次放电回路为例,进行了理论分析与计算.
【总页数】4页(P41-43,46)
【作者】张春红;郑永康;颜怀梁
【作者单位】西华大学电子信息与电气工程系,四川,成都,610039;西华大学电子信息与电气工程系,四川,成都,610039;西华大学电子信息与电气工程系,四川,成
都,610039
【正文语种】中文
【中图分类】TM832
【相关文献】
1.冲击电压发生器波形和参数的计算模型与仿真 [J], 王国枝;田俊梅
2.GIS现场冲击耐压试验用冲击电压发生器电路参数分析和设计 [J], 吴旭涛;郭飞;马波;马云龙;安敬然;谭润泽;冯敬华;李军浩
3.冲击电压发生器计算机测控系统的开发 [J], 刘荣;刘洪林
4.冲击电压发生器计算机控制系统的研究 [J], 胡志忠;朱旭东;陈文针
5.3600kV冲击电压发生器的计算机测控系统 [J], 罗振侯;徐涛;陆伟群;罗建平因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。
电力电子技术MatLab仿真
本文前言MATLAB的简介MATLAB是一种适用于工程应用的各领域分析设计与复杂计算的科学计算软件，由美国Mathworks公司于1984年正式推出，1988年退出3.X（DOS）版本，19992年推出4.X（Windows）版本；19997年腿5.1（Windows）版本，2000年下半年，Mathworks公司推出了他们的最新产品MATLAB6.0（R12）试用版，并于2001年初推出了正式版。
随着版本的升级，内容不断扩充，功能更加强大。
近几年来，Mathworks公司将推出MATLAB语言运用于系统仿真和实时运行等方面，取得了很多成绩，更扩大了它的应用前景。
MATLAB已成为美国和其他发达国家大学教学和科学研究中最常见而且必不可少的工具。
MATLAB是“矩阵实验室”（Matrix Laboratory）的缩写，它是一种以矩阵运算为基础的交互式程序语言，着重针对科学计算、工程计算和绘图的需要。
在MATLAB中，每个变量代表一个矩阵，可以有n*m个元素，每个元素都被看做复数摸索有的运算都对矩阵和复数有效，输入算式立即可得结果，无需编译。
MATLAB强大而简易的做图功能，能根据输入数据自动确定坐标绘图，能自定义多种坐标系（极坐标系、对数坐标系等），讷讷感绘制三维坐标中的曲线和曲面，可设置不同的颜色、线形、视角等。
如果数据齐全，MATLAB通常只需要一条命令即可做图，功能丰富，可扩展性强。
MATLAB软件包括基本部分和专业扩展部分，基本部分包括矩阵的运算和各种变换、代数和超越方程的求解、数据处理和傅立叶变换及数值积分风，可以满足大学理工科学生的计算需要，扩展部分称为工具箱，它实际上使用MATLAB的基本语句编成的各种子程序集，用于解决某一方面的问题，或实现某一类的新算法。
现在已经有控制系统、信号处理、图象处理、系统辨识、模糊集合、神经元网络及小波分析等多种工具箱，并且向公式推倒、系统仿真和实时运行等领域发展。
雷电波发生器的MATLAB仿真及参数选取sc
雷电波冲击电流发生器的MATLAB/Simulink仿真及参数选取摘要：本文介绍了雷电波冲击电流发生器的工作原理，对冲击电流发生器的放电回路进行了理论分析。
介绍了一种在MATLAB/Simulink仿真环境下，通过模拟冲击电流发生器放电回路来进行电阻和电感等参数选取及冲击电流波形调试的方法，为实际检测中雷电波冲击电流发生器的波形调节提供理论依据及软件参考。
关键词：冲击电流发生器，MATLAB，Simulink，仿真1. 引言在通信上为了考核电涌保护器和通信设备抗感应雷能力的测试，检测实验室需要具备模拟雷电流的设备——雷电波冲击电流发生器，根据GB18802.1-2002[1]《低压配电系统的电涌保护器》以及通信行业标准1235.2-2002[2]《通信局（站）低压配电系统用电涌保护器测试方法》的规定，8/20s标准雷电流是测试电涌保护器动作负载试验以及残压测试的规定波形。
标准中对8/20s波形图及其参数规定如图1所示：图1 冲击电流波形视在原点（O1）：通过冲击电流峰值的10%和90%所画直线与时间坐标轴的相交点；视在波头时间（T f）：其值等于冲击电流峰值的10%增加到90%（见图1）所需时间T的1.25倍；视在波尾（或半峰值）时间（T t）：冲击电流视在原点O1与电流下降到峰值一半的时间间隔。
容许偏差：峰值±10％波前时间T f ±10％半峰值时间T t ±10％在冲击峰值附近，允许小的过冲或振荡，但是单个幅值不应超过其峰值的5％。
当电流下降到零后，反极性的振荡幅值不应超过峰值的20％。
2. 冲击电流发生器的工作原理[3]冲击电流发生器的基本原理是：数台或数组大容量的电容器经由高压直流装置，以整流电压或恒流方式进行并联充电，然后通过间隙放电使试品上流过冲击大电流。
以信息产业防雷质量监督检验中心防雷实验室的冲击电流发生器为例，如图2所示，它包括充电回路和放电回路两部分。
基于MATLAB的输电线路雷击与短路故障仿真及防雷分析
⑵普通短路故障情况下的仿真研究
①三相短路情况下的仿真研究
②单相短路接地情况下的仿真研究
③两相短路情况下的仿真研究
④两相短路接地情况下的仿真研究
⑤单相断路情况下的仿真研究
⑥两相断路情况下的仿真研究
⑶仿真结果分析
4、在分析实验数据的基础上，提出相应的输电线路防雷保护措施；
4.2预期目标
近年，国内外开展了应用氧化锌避雷器来降低雷击事故的研究，并已经成功的将避雷器应用到线路上，将复合外套避雷器安装到线路雷电活动强烈或者土壤电阻率和高、降低杆塔接地电阻有困难的线路，以提高线路的耐雷水平。运行经验表明，采用线路避雷器后，能够消除或者大大减少线路的雷击跳闸事故。广东韶关的张峰研究员撰文《浅析输电线路的防雷措施》，文中通过分析输电线路经常遭受雷击的原因，制定整改措施，根据整改的效果和总结在整改过程中的经验，得出降低全线路的接地电阻是防止输电线路雷击跳闸和防止输、变电设备遭雷击损坏的有效措旋。
具体思路及论文的大体框架如下：
1、熟悉MATLAB/SIMULINK的操作环境，特别是其环境下的PSB模型库；
2、建立输电线路遭受雷击时的电流模型；搭建线路仿真模型；[6]～[8]
3、在不同的情况下，实施具体的仿真实验，记录实验数据：[9]～[11]
⑴雷击情况下的线路电流响应仿真
①直击雷时的线路响应仿真
[5]李文斌，刘明波，高压输电线路防雷方法的探讨.广州：《广东输电与变电技术》2009年03期
[6]张猛，王晓峰，赵雷，MATLAB环境下的数字电路仿真[J].长春：《长春大学学报》2005年02期
[7]张丽娜，陈皓，输电线路雷电干扰暂态识别的仿真研究.成都：《四川电力技术》2009 32(3)
电力电子的matlab仿真实验指导书(改)
“电力电子”仿真实验指导书MATLAB仿真实验主要是在simulink环境下的进行的。
Simulink是运行在MATLAB环境下，用于建模、仿真和分析动态系统的软件包。
它支持连续、离散及两者混合的线性和非线性系统。
由于它具有直观、方便、灵活的特点，已经在学术界、工业界的建模及动态系统仿真领域中得到广泛的应用。
Simulink提供的图形用户界面可使用鼠标的拖放操作来创建模型。
Simulink本身包含sources、sinks、Discrete、math、Nonlinear和continuous 等模块库。
实验主要使用Sinks、Sources、Signals & System和Power System Blockset这四个模块库中的一些模块搭建电力电子课程中的典型电路进行仿真。
在搭建成功的电路中使用scope显示模块显示仿真的波形、验证电路原理分析结果。
这些典型电路包括：1)单相半波可控整流电路（阻性负载和阻感负载）2)单相全控桥式整流电路（阻性负载和阻感负载）3)三相全控桥式整流电路（双窄脉冲阻性负载和双窄脉冲阻感负载）4)降压斩波电路、升压斩波电路5)三相半波逆变电路、三相全波逆变电路。
一、matlab、simulink基本操作多数学生在做这个实验是时候可能是第一次使用matlab中的simulink来仿真，因此下面首先介绍一下实验中要掌握得的一些基本操作（编写试验指导书时所使用的matlab6.1版本）。
若实验过程中使用matlab的版本不同这些基本操作可能会略有不同。
图0-1 matlab启动界面matlab的启动界面如图0-1所示，点击matlab左上方快捷键就可以进入simulink程序界面（在界面右侧的Command Window中输入simulink命令回车或者在Launch Pad窗口中点击simulink子菜单中Library Browser都可以进入simulink程序界面）如图0-2所示。
特高压变压器雷电冲击电压发生器设计虚拟仿真实验教学项目 -回复
特高压变压器雷电冲击电压发生器设计虚拟仿真实验教学项目-回复如何设计特高压变压器雷电冲击电压发生器的虚拟仿真实验教学项目。
第一步：项目背景介绍特高压变压器雷电冲击电压发生器是用于模拟变压器在雷电冲击下的电压响应情况，用于测试特高压变压器的抗雷击能力。
由于特高压变压器在实际操作中难以进行雷电冲击试验，因此虚拟仿真实验成为一种有效的方式。
本文将介绍如何设计特高压变压器雷电冲击电压发生器的虚拟仿真实验教学项目。
第二步：设定实验目标在设计实验前，我们需要设定实验的目标。
根据特高压变压器的特点和雷电冲击的影响因素，我们可以设定如下的实验目标：1. 模拟特高压变压器在雷电冲击下的电压响应情况。
2. 分析特高压变压器的抗雷击能力，提高其设计和维护技术。
3. 提供虚拟仿真实验平台，方便学生学习和实践。
第三步：确定实验内容和步骤根据实验目标，我们可以确定相应的实验内容和步骤。
在这里，我们可以列举以下几个重要环节：1. 特高压变压器的基本原理介绍。
2. 雷电冲击对特高压变压器的影响分析。
3. 设计特高压变压器雷电冲击电压发生器的虚拟仿真实验平台。
4. 确定实验参数和测试范围。
5. 进行仿真实验并记录实验数据。
6. 分析实验结果和验证仿真平台的有效性。
7. 提供实验报告和学习资料。
第四步：选择仿真软件和工具为了设计特高压变压器雷电冲击电压发生器的虚拟仿真实验项目，我们需要选择适用的仿真软件和工具。
常用的仿真软件包括MATLAB/Simulink、PSCAD等。
这些软件可模拟电力系统中的各种电气设备和电力故障，具有强大的建模和仿真能力，非常适合本实验的需求。
第五步：进行仿真模型设计和参数设定在设计过程中，我们需要进行仿真模型的设计和参数设定。
根据特高压变压器的电气特性和雷电冲击的电压波形，我们可以建立相应的模型，并设定合适的参数。
以MATLAB/Simulink为例，可以使用电路建模和电源模块构建特高压变压器雷电冲击电压发生器的仿真模型，并进行参数设定，包括变压器的阻抗、雷电冲击波形的幅值和时间间隔等。
基于MATLAB仿真的智能台区雷电冲击参数优化
基于MATLAB仿真的智能台区雷电冲击参数优化作者：宋杰张炳建于春雷顾小虎杨庆福张云来源：《电子技术与软件工程》2015年第05期摘 ;要智能台区建设是智能电网研究的重要组成部分，台区防雷问题是建设智能台区过程中的重要问题。
本文在介绍智能台区防雷技术的基础上，对雷电冲击电路模型进行分析，并且利用MATLAB软件对电路模型进行仿真和参数优化。
为智能台区防雷研究仿真及实验提供了很好的参考。
【关键词】智能台区防雷雷电冲击 MATLAB仿真1 引言随着计算机、网络和通信技术的发展及其在电力系统中的广泛应用，全球电力企业正面临着一次把电力体系效益最大化的建设智能电网的历史机遇。
智能台区的构建是智能电网建设中的重要支撑，其研究具有重大意义。
所谓智能台区，就是对现有的台区进行改造，使之在操作上实现自动化、在生产管理上实现信息化、在用户管理上实现互动化、在信息发布上实现可视化，并体现在生产管理、资产管理、用户管理及服务上，使台区的管理更加科学规范，并减少人工干预，实现全智能化。
狭义上，智能台区包含10kV高压进线、配电变压器、低压综合配电箱以及配套的开关设备、安装辅件和控制保护设备。
配电台区广泛应用于农村电网和城市配电网，是实现供电可靠性的重要基础设施。
2 智能台区防雷介绍我国是雷电多发国家，雷电一直是威胁电力系统安全稳定运行的因素，而且雷电是年年重复发生的自然现象，因此雷电灾害势必对电力的稳定发展和可靠供电造成一定的负面影响。
低压配电系统遭雷击的案例也时有发生，所以智能台区防雷不容忽视。
通常，雷电造成的危害可以分为直击雷害和感应雷害。
直击雷害是指由于闪电直接击中目标物而造成的破坏，如建筑物损坏、森林火灾、油库爆炸、人员伤亡等;感应雷害是指在雷电放电过程中，由于强大的雷击电磁脉冲对附近的电子设备、通讯设备等产生的破坏，这种灾害往往造成严重的经济损失，也是经济发达地区雷电灾害的主要形式。
智能台区防雷具体包括10kV柱上开关、配电变压器、低压配电箱和用户低压供电系统。
特高压变压器雷电冲击电压发生器设计虚拟仿真实验教学项目
内容。
本项目旨在通过虚拟仿真实验的方式，帮助学生深入理解特高压变压器雷电冲击电压发生器的工作原理和设计过程。
1. 引言特高压变压器雷电冲击电压发生器是电气领域中的重要实验设备，用于模拟雷电冲击电压对变压器的影响。
正确设计和使用这一设备对于保护变压器的正常运行至关重要。
因此，理解其设计原理和虚拟仿真实验过程显得尤为重要。
2. 设计原理特高压变压器雷电冲击电压发生器的设计原理基于雷电冲击电压的产生和传输原理。
通过充电、放电和限流等步骤，实现对特高压变压器的模拟冲击，从而观察其在不同冲击条件下的工作状态。
3. 设计过程设计特高压变压器雷电冲击电压发生器的过程主要包括以下几个步骤：步骤一：确定实验需求和目标，包括模拟的冲击电压峰值、频率等参数。
步骤二：选择适当的元器件和设备，如高压电容器、继电器和限流电阻等。
步骤三：根据设计需求和实验条件，进行电路图绘制和参数计算。
步骤四：进行电路仿真分析，验证设计的正确性。
步骤五：搭建实验平台，连接相应的电路元件和设备。
步骤六：进行虚拟仿真实验，观察和记录变压器在不同冲击条件下的工作状态。
步骤七：根据实验结果分析和总结，对设计进行改进和优化。
4. 实验教学项目本实验教学项目提供虚拟仿真实验的环境，并通过图表、动画等方式展示实验过程和结果。
学生可以在虚拟环境中进行实验操作，观察冲击电压对变压器的影响，并进行相关数据分析。
5. 结论通过特高压变压器雷电冲击电压发生器设计虚拟仿真实验教学项目，学生能够深入理解变压器受雷电冲击的情况，并掌握其设计和使用的要点。
同时，借助虚拟仿真技术，学生可以在安全、高效的环境中进行实验操作，提高实践能力和综合素质。
容。
希望本文能够对学生们的学习和实验有所帮助，使其能够更好地理解和应用相关知识。
感谢您的阅读！(注意：本文仅供参考，未经授权，禁止转载和使用。
)。
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雷电波冲击电流发生器的MATLAB/Simulink仿真及参数选取
摘要：本文介绍了雷电波冲击电流发生器的工作原理，对冲击电流发生器的放电回路进行了理论分析。
介绍了一种在MA TLAB/Simulink仿真环境下，通过模拟冲击电流发生器放电回路来进行电阻和电感等参数选取及冲击电流波形调试的方法，为实际检测中雷电波冲击电流发生器的波形调节提供理论依据及软件参考。
关键词：冲击电流发生器，MA TLAB，Simulink，仿真
1. 引言
在通信上为了考核电涌保护器和通信设备抗感应雷能力的测试，检测实验室需要具备模拟雷电流的设备——雷电波冲击电流发生器，根据GB18802.1-2002[1]《低压配电系统的电涌保护器》以及通信行业标准1235.2-2002[2]《通信局（站）低压配电系统用电涌保护器测试方法》的规定，8/20μs标准雷电流是测试电涌保护器动作负载试验以及残压测试的规定波形。
标准中对8/20μs波形图及其参数规定如图1所示：
图1 冲击电流波形
视在原点（O1）：通过冲击电流峰值的10%和90%所画直线与时间坐标轴的相交点；
视在波头时间（T f）：其值等于冲击电流峰值的10%增加到90%（见图1）所需时间T的1.25倍；
视在波尾（或半峰值）时间（T t）：冲击电流视在原点O1与电流下降到峰值一半的时间间隔。
容许偏差：
峰值±10％
波前时间T f ±10％
半峰值时间T t ±10％
在冲击峰值附近，允许小的过冲或振荡，但是单个幅值不应超过其峰值的5％。
当电流下降到零后，反极性的振荡幅值不应超过峰值的20％。
2. 冲击电流发生器的工作原理[3]
冲击电流发生器的基本原理是：数台或数组大容量的电容器经由高压直流装置，以整流电压或恒流方式进行并联充电，然后通过间隙放电使试品上流过冲击大电流。
以信息产业防雷质量监督检验中心防雷实验室的冲击电流发生器为例，如图2所示，它包括充电回路和放电回路两部分。
图2 冲击电流发生器工作原理框图
图2中C 为并联电容器的电容总值，L 及R 为包括电容器、回路连线、分流器、球隙以及试品上火花在内的电感及电阻值，包括为了调波而增加的电感和电阻值，G 为点火球间隙，D 为高压硅堆，r 为保护电阻，T 为变充电试验变压器，EUT 为试品，S 为分流器。
工作时先由整流装置向电容器组充电至所需电压，送一触发脉冲到火球间隙G ，间隙击穿放电，于是电容器C 经L 、R 及试品放电。
根据充电电压的高低以及电阻、电感等回路参数的大小，产生不同大小的脉冲电流。
3. 放电回路的原理分析
由图2可以看出，冲击电流发生器实际上是个RLC 放电回路，冲击电流发生器靠改变回路参数来调节波形，靠升降电容器上的充电电压来调节电流。
根据电路原理，按照放电回路阻尼条件的不同，放电可以分为三种情况[4]。
1）过阻尼情况，即R ＞2C L /，亦即0ωα>放电回路产生的冲击电流波形是非振荡波。
令()L R 2=α，LC 1
0=ω，20
2ωαα-=d ，在这种情况下RLC 二阶放电回路的特征根为
d p αα+-=1，d p αα--=1 （1） 电流为 ()()[]()()2121/ex p ex p p p L t p t p U i c --= （2）
在电流到达最大值之前，电流不断增加，设到最大值的时刻为m T ，则
L
()()2112ln p p p p T m -= （3）
在式（1）中的t 值代之以m T ，就可以求出电流的最大值i m 。
2）欠阻尼情况，即R ＜2C L /，0ωα<放电回路产生的冲击电流波形是衰减振荡波，此种情况下RLC 二阶放电回路的特征根为一对共轭复数根
d j p ωα+-=1，d j p ωα--=1 （4） 式中220αωω-=
d ， 电流为
())L t t U i d d c ωωαsin ex p -= （5）
令()ωωβ0arcsin d =，则电流第一次到达最大值的时间为
d m T ωβ= （6） 电流最大值为
()C L U i d c m ωαβ
-=exp （7） 3）临界阻尼情况，即R=2C L /，0ωα=放电回路产生的冲击电流波形是临界阻尼振荡，这种情况下回路中的电流为
)ex p()(t t L U i c c α-= （8） 电流到达最大值的时间m T 为
LC T m =
（9）
电流的最大值i m 为
R U L C U i c c m 736.0)1exp(≈-= （10）
雷电波冲击电流发生器的放电回路所要求产生的波形为8/20μs 单次非振荡波，即在发生器的回路设计中仅考虑R ＞2C L /的情况。
但是根据标准的规定（反极性的振荡幅值不应超过峰值的20％），以及实际设计中往往从获得最大冲击电流波形幅值的角度出发，在冲击电流波形满足波头T f =8μs 、波尾T t =20μs 的要求时，尽量考虑使冲击电流波形的反极性振荡幅值不超过峰值的20％，
由上我们可以看到，在求解放电电路回路元件参数时存在两类问题。
第一类问题是：从给定的电流波形求回路的参数值；第二类问题是：根据已知的R 、L 、C 和充电电压确定求解产生的电流幅值及波形。
标准中对8/20μs 冲击电流的波前时间T f 和峰值时间T t 的定义比较复杂，在理论上难以直接确定它们与回路参数之间的关系。
用传统的图解法求解上述两类问题时，波形的选择不够直观，在实验室雷电波冲击电流发生器的调试中会出现多次、反复调试的问题。
为此提出应用MA TLAB/Simulink 来对冲击电流发生器放电回路进行仿真，探讨冲击电流发生器放电回路参数的选取方法。
4. 冲击电流发生器的Simulink 仿真及回路参数选取
如图3所示，利用MATLAB/Simulink 的电力系统仿真模块（SimPowerSystems ）中的powergui 模块模拟充电电容两端的电压，元件模块R 、L 分别表示放电回路中包括电容器、。