2022年2022年计算机仿真期末考试 .pdf

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1、计算机仿真期末考试班级：姓名：学号：教师：名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 1 页，共 8 页 - - - - - - - - - 高频隔离型AC-DC 电源系统仿真高频隔离型AC-DC 电源系统的技术指标如下：（1）输入电源：三相AC380V ，50Hz （2）输出电压： DC 100300V （3）输出电流： DC 10100A （4）输出电压纹波：0.5% （5）输入电流谐波总畸变率（THD ） ： 20% （6）输入级： 12 脉波二极管不控整流（7）DC-DC

2、 变换级：隔离型全桥DC-DC 变换器（8）开关频率： 15kHz 一、题目 ：完成主电路参数设计与模型搭建根据电源系统的技术指标，按下图所示拓扑，完成主电路参数设计并在Simulink 中搭建仿真模型， 其中：T1 为工频隔离变压器，DB1、DB2 为三相二极管整流桥，RL 为负载电阻，L1=L2=1mH ， C1=3300uF，T2 的变比为1： 1：1。全桥电路采用硬开关PWM 控制方式，S1 和 S4 共用一路脉冲，S2和 S3共用一路脉冲。请计算T1、L3、C2 的参数，并说明设计依据和设计过程。拓扑图如下图：AC 380VT1Yyd11DB1DB2L1L2C1S1S2S3S4T2D

3、1D2L3C2RL答：在 Simulink 中搭建仿真模型搭建图如下图：名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 2 页，共 8 页 - - - - - - - - - 参数的计算：T1的计算：一次侧电压为220V，若选取输出电压为100-300V 之间，则二次侧电压为85.47-256.41V 。C2 的计算： C2 的作用是用来滤除输出电压U0 的高次谐波。若C2 越小，输出电压U0的 THD 就越大；若C2 越大，输出电压U0 的 THD 就越小，但DC/AC 逆变器无功

4、电流分量增大，从而增大了变流器的体积和成本，不经济适用。所以一般选取IC2=0.5I0MAX，因此滤波电容C2 值应满足C2。电感电流ilf 必须能跟踪上给定电流ig 的变化 ,即|diif/dt|dig/dt| 。否则输出电压的失真度就会变大，严重时甚至导致系统异常工作。因此L3 不能过大，应该满足L3 。其中 Um 为输出电压峰值，计算后便可得到L3。经计算，选取L3=1mH,C2=200pF 二、题目：主电路开环仿真分别仿真电源系统在以下工作状态时的情况：（1）最高输出电压、最大输出电流（2）最高输出电压、最小输出电流（3）最低输出电压、最大输出电流名师资料总结 - - -精品资料欢迎下

5、载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 3 页，共 8 页 - - - - - - - - - （4）最低输出电压、最小输出电流记录直流电压波形，根据仿真结果计算输出电压纹波，并与要求的指标进行比较。计算交流输入电流谐波总畸变率，与要求的指标进行比较。答：分别仿真电源系统在以下工作状态时的情况：（1）最高输出电压300V、最大输出电流100A （2）最高输出电压300V、最小输出电流100A 参数同上，已经是最接近的了，难以将输出直流电压和脉冲再优化。名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - -

6、- - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 4 页，共 8 页 - - - - - - - - - （3）最低输出电压100V、最大输出电流100A 名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 5 页，共 8 页 - - - - - - - - - （4）最低输出电压100V、最小输出电流10A 记录直流电压波形，根据仿真结果计算输出电压纹波，并与要求的指标进行比较。计算交流输入电流谐波总畸变率，与要求的指标进行比较。名师资料

7、总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 6 页，共 8 页 - - - - - - - - - 总畸变率为百分之11，小于百分之20，与指标相符合。分析：造成电压与指标不符合的原因有很多种，比如负载改变后的分流分压作用改变，电路中滤波LC 的数值的选择，变压器的变比设置等等。三、题目：设计控制电路以 L3 电流、 C2 电压为反馈量，构建电流内环、电压外环的双闭环控制电路，控制器均采用 PI 调节器。在电源系统工作在稳态情况下，输出电流为最大值时，使输出电压指令由 300V 阶跃为

8、100V，对电源系统的动态过程进行仿真。说明PI 调节器设计依据，给出过渡过程仿真波形，并计算超调量和过渡过程时间。报告中应给出各个参数的设计过程、所用Simulink 模块的参数设置、仿真模型、仿真波形及对仿真结果的分析等内容。设计思路：设置电流调节器与电压调节器，都采用PI 调节器，如下图进行判断，当电流为100A，电压为300V 时，进行控制，将整流器转为二极管整流桥运行，此时则可控制电压的变化。名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 7 页，共 8 页 - - - -

9、 - - - - - 由图可得：超调量：3.3% 过渡过程时间：0.025s 四、实验建议：（1）由于上机实验时，参加实验的人很多，而机房中又有许多不参加实验的同学不愿意离开，所以导致了实验的同学找不到上机的机位，无法正常地进行实验。希望老师能够提前把不参加实验的同学请出机房，以便实验的顺利进行。（2）希望老师能够多增添一些助教来帮助同学的答疑，因为有的同学问题比较多，总是和助教交谈很长时间，其他的同学无法向助教提出问题并得到解答，望老师和助教能够在实验室中多走走。五、实验总结: 通过实验和本次的考试，不仅使我对计算机仿真技术这门课程有了更加深入的了解，同时也熟练掌握了simulink 软件，并会进行了数据的分析，将自己所学的理论知识与实践相集合，更加强化了我对知识的理解和掌握，大大提高了自己的动手能力。通过实践，证明了simulink 软件在计算机仿真中的广泛应用，尤其在数值计算应用最广泛的电气信息类学科中，熟练掌握simulink 软件可以大大提高分析研究的效率，是理工科学生应该熟练掌握的一门技术。名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 8 页，共 8 页 - - - - - - - - -