计算机仿真技术-Chapter1

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1、计算机仿真技术ComputerSimulation1教师简介姓名：牛利勇系所：新能源研究所办公室：电气工程楼613室电话：51683907邮箱：lyniu@bjtu.edu.cn2课程内容绪论电气系统建模与常微分方程解法Simulink的基本使用Simpowersystems模块库的使用相控整流电路的计算机仿真DCDC电路的计算机仿真电压型逆变电路的计算机仿真交流调速系统的计算机仿真课程简介34月9日4月12日4月16日4月23日4月28日5月7日、14日5月21日5月28日课程内容总结起来讲，包括三个方

2、面的内容：计算机仿真技术基础知识Matlab/Simulink的使用电力电子与电力传动系统的计算机仿真课程简介4教学形式课堂讲授上机实践课后作业成绩评定作业+论文：60%+40%作业提交：电子版，学号-1（2，3）命名文件参考教材林飞，杜欣.电力电子应用技术的MATLAB仿真。中国电力出版社洪乃刚.电力电子和电力拖动控制系统的MATLAB仿真。机械工业出版社课程简介56第一章绪论一、仿真科学与技术二、系统、模型与仿真三、电气工程常见仿真四、电力电子仿真技术五、常用仿真软件仿真科学与技术以建模与仿真理论为基

3、础建立并利用模型以计算机系统、物理效应设备及/或仿真器为工具对研究对象进行分析、设计、运行和评估仿真科学与技术是一门综合性、交叉性的学科仿真科学与技术7有理论、有方法、有工具、有结果——仿真科学与技术也是一门独立的知识体系仿真科学与技术8与理论研究、实验研究并重，广泛应用于：航空、航天工业、能源经济、社会教育、科研武器、军事交通、商业发展历史与趋势仿真科学与技术920世纪40年代至70年代传统系统仿真主要面向工程系统仿真80年代至21世纪初复杂系统仿真主要面向社会、经济、生态等非工程系统21世纪分布式交互

4、仿真面向对象仿真可视化、多媒体和虚拟现实仿真仿真科学与技术可以简单归结为系统、模型与仿真三者之间的互动系统、模型与仿真10系统模型仿真系统是指具有某些特定功能、按照某些规律结合起来、互相作用、互相依存的所有物体的集合或总和。系统、模型与仿真11实体1……实体n实体2边界环境环境环境输出输入系统、模型与仿真实体：确定了系统的构成，也确定了系统边界属性：也称为描述变量，描述每一实体的特征活动：定义了系统内部实体之间的相互作用，从而确定了系统内部发生的变化过程系统系统三要素12系统、模型与仿真实体属性活动系统状

5、态系统的描述连续系统离散系统13系统、模型与仿真系统通过抽象、近似、代替等方法实物模型按实物比例缩小的模型数学模型以方程式或逻辑表达式表示的模型图标模型以图、图形表示的模型语言模型以语言描述的模型系统的模型14仿真的定义系统、模型与仿真15仿真意指在实际系统尚不存在的情况下，对系统或活动本质的实现用能代表所研究系统的模型作实验所有支持模型建立及模型分析的活动即为仿真活动仿真是基于模型的活动系统、模型与仿真物理仿真利用实物模型进行试验半实物仿真利用数学模型与实物模型（甚至实物）联合起来进行试验数学仿真利用数

6、学模型，使用计算机进行试验仿真的类型16系统、模型与仿真亚实时仿真实时仿真超实时仿真仿真的类型17系统、模型与仿真分析实际系统建立系统模型仿真建模程序设计仿真运行仿真结果分析反馈校验结束计算机仿真的一般步骤18线性电路类仿真：模拟电路、放大电路、控制系统数字电路类仿真：EDA设计、微机系统与接口电力电子类仿真：开关电源、电机调速电力系统类仿真：潮流计算、电网稳定性、防雷场论类仿真：电磁场混合仿真：模拟/数字/功率、跨学科混合电气工程常见仿真电气工程学科常见仿真19在电气工程学科起到的作用：电气工程常见仿真

7、20原理性分析和验证设计参数的分析和校验稳态与动态性能分析极限情况分析故障影响模式分析（FEMA）电力电子仿真技术电力电子系统电力电子装置电力电子器件电力电子仿真的基础，可分为工艺模型、物理模型、电学模型。电能变换单元及负载，研究组成部分之间的相互关系和自身的开环动、静态特性包含输入及扰动、电力电子装置、控制单元等，研究系统的闭环动、静态特性电力电子仿真的层次结构21电力电子电路的非线性电力电子仿真技术开关器件的非线性其他元件的非线性（变压器铁心等）控制系统的非线性负荷的非线性（电动机等）电力电子仿真的特

8、点非线性方程求解困难，需要采用特殊的求解方法。22电力电子装置的混合性电力电子仿真技术包括了开关器件、线性元件、数字电路、机械系统、热学系统、化学系统等电力电子仿真的特点各系统遵循不同的定律法则，通用仿真难度大23电力电子装置模型的病态电力电子仿真技术开关过程的时间常数与其他系统的时间常数相差巨大电力电子仿真的特点容易出现求解不收敛问题24多层次建模思想：根据不同仿真目的，建立不同仿真模型电力电子仿真技术电力电子仿真技术精确的