Matlab电路仿真软件包-simpowersystems
1.入门
1.1.SymPowerSystem是什么 1.1.1.介绍
在Matlab提供的simulink仿真环境下，与其他建模产品结合在一起，用于对电子、机械系统进行建模。要学会使用SymPowerSystem，应首先学会使用Simulink仿真。
1.1.2.设计中的仿真的作用（略） 1.1.3.SymPowerSystem仿真库
你可迅速将SymPowerSystem投入使用。该库包含了许多典型的功率设备模型，例如，变压器、导线、机械、能源电子等。这些仿真模型来源于产品手册，基于工程实际。 SymPowerSystem包含一个主要的库：powerlib。powerlib库显示了所有包含的模块和模块名称。
1.1.4.SymPowerSystem中的非线性模块（略） 1.1.5.仿真时需要的环境：
Maltab 和Simulink
1.2.如何使用该指南 1.2.1.对于新用户
将学会如下知识和技能：
（1） 使用该库创建和仿真电子电路模型
（2） 将一个电子电路于simulink模块连接在一起 （3） 分析电子电路的稳定状态和频率响应 （4） 离散化模型，以便加快仿真速度 （5） 使用矢量图仿真方法
（6） 构建自定义的非线性仿真模型
1.2.2.对于经验丰富的模块用户（略） 1.2.3.所有用户（略） 1.3.创建和仿真简单的电路 1.3.1.介绍
SymPowerSystem允许你对包含线性或非线性的电子电路进行建模和仿真。在本章节中，您将学习到：
（1） 浏览SymPowerSystems的powerlib库
（2） 如何利用SymPowerSystem创建一个简单的电路 （3） 如何将电路与simulink模块互联。 下述电路是即将创建的电路：
图1 要建模和仿真的电路
1.3.2.使用powerlib创建电路
（1） 使用如下命令打开powerlib：
powerlib
（2） 从powerlib的文件菜单下，允许“新建”菜单命令，新建一个空白电路稳定，
存为：circurt1
（3） 打开Electrical Sources库，复制其中的AC Voltage Source模块到circuit1中 （4） 双击AC Voltage Source，打开其属性设置对话框，按图1所示进行设置 （5） 改模块的名称为“Vs”
（6） 将elements库中的Parallel RLC Branch模块复制到circuit1中，按图1进行参数设置
（7） 用同样的方法加入其他模块到电路中
（8） 注意加入的传输线模块：传输线模块模型图如下（这是一段模型，一条导线通
常有若干段，每一段参数都一样，如图1所示）：
该模型是对参数分布一致的传输线的模拟。它能传输的电信号最大频率近似为：
fmax=Nv/(8l)
其中，N---PI节数，
v---导线传输速度，v=1/(sqrt(L*C)) l----导线长度。
关于Series RLC Load模块：
描述该模块的有如下参数：
normal voltage Vn(Vms):额定电压（有效值） normal frequency(Hz):额定频率 active power（w）：有效功率（有功功率）1
Inductive reactive power QL：感性无功功率 Capacitive reactive power QC：容性无功功率 （9）加一个电压测量模块（Voltage mesure block）到电路中，该模块位于mesurements库中 然后将simulink中的scope模块添加到电路中，并将其与电压测量模块互联。
1.3.3.将电子电路与simulink连接起来
电压测量模块（Voltage mesure block）是SymPowerSystem模块与simulink模块直接的接口。对于上面的例子，你实现了一种从电路到simulink信号的接口。电压测量模块将电压转换成simulink信号。
类似的，电流测量模块（current mesure block）能将电流转换为simulink信号。
你也可以将simulink信号连接到电路中，例如，你也可以将受控电压源加入到电路中。如图2所示。
1
电阻消耗的功率
图2
1.3.4.测量电压和电流
电压测量模块和电流测量模块有方向规定，标+为正向，规定的方向是从正到负，若电压值或电流值为+，则表示他们的方向与规定方向相同，否则，相反。
万用表模块（multimeter）则没有事先规定的方向，它是根据仿真结果仿真后才显示方向的。可以通过如下命令了解方向：
get_param(gcb,'Orientation')
1.3.5.连接电容和电感的基本原则
（1） 理想电压源不能与纯电容并联
（2） 理想电流源不能与纯电感串联。
违反上述原则，电路将无法仿真。必须修正。方法是在电容旁串联一个小电阻或在纯电感两端并联一个大电阻。
1.3.6.使用powergui模块仿真simpowersystem模型
powergui模块对于任何包含simpowersystems模块的simulink模型的仿真是必须的。他用于存储等价的simulink电路，这些电路用来表示simpowersystem模块的状态方程。当您在仿真中使用该模型，应遵循以下原则：
? 将powergui模块置于仿真图的顶层用以优化性能。然而，你也可以把它置于任何
?
需要的地方。例如，在一个子系统中。这不会影响系统功能； 其他（略）
1.4.简单电路分析 1.4.1.介绍
本节你将学习： ? ?
使用power_analyze命令获取模型的状态空间描述
使用powergui的图形用户接口计算电路的稳态电压和电流 ? 电路的频域分析
1.4.2.电路状态变量
电路状态变量是与电路中的电感和电容元件有关的状态变量。许多模块中包含了电感或电容，如并联RLC模块，PI SectionLine模块，等等。
电路的状态变量有电路中各电容的两端电压和流经各电感的电流组成。电路状态变量的名称由系统自动产生，其命名规则如下：
? ? ?
变量名由两部分组成：前导符_后缀。前导符和后缀之间用下划线隔开； 前导符为Il或Uc（Il表示流经电感的电路，Uc表示电容器两端的电压）‘ 后缀为模块名称。
1.4.3.使用power_analyze进行状态空间描述
你可以使用power_analyze获取一个电路模型的状态空间描述，例如输入下面的命令，可以获取上面创建的简单电路的状态空间描述信息：
[A,B,C,D,x0,electrical_states,inputs,outputs]=power_analyze('circuit1')
x’=Ax+Bu y=Cx+Du
要判定电路是否稳定，只要求A的特征值，看看A的特征值的实部是否都小于0，只有满足此条件，电路才是稳定的。
1.4.4.稳态分析
使用powergui的图形用户接口命令可以进行电路的稳态分析。 菜单命令：Analysis tools-->Steady-State Voltages and Currents
1.4.5.频率分析
powerlib包含了一个阻抗测量模块（Impedance Measurement），可以用于测量电路中任意两点间的阻抗。接下来，你将使用两种方法，利用该模块测量节点B2点的阻抗：
? ?
基于状态空间模型进行计算
使用阻抗测量模块和powergui模块进行测量