基于PSPICE的典型电路研究与仿真分析

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《电路课程设计》报告

——《基于PSPICE的典型电路研究与仿真分析》




业:自动化级:2:20091307名:从阳指导教师:任兆香

完成日期:2011413



三相电路Y-△系统的设计和分析

一.课程设计目的:
1.熟悉电路仿真PSPICE软件的功能,掌握该软件作业图形文件的编制方法及提交PSPICE进行分析的方法、步骤。
2.设计、分析三相电源和负载作不同连接时,在负载对称和不对称情况下,线、相电压和线、相电流之间的关系。
3.掌握PSPICE软件的数值输出方式,能据数值输出结果写出各相、线电压;各相、线电流的瞬时值表达式。
二.课程设计任务:
1.PSPICE软件自行设计三相电路系统。(电源侧线电压幅值为380V频率50HZ定:负载阻抗、线路阻抗必须为感性阻抗,其中负载阻抗的电阻值和电感值采用自己学号后三位。例如:学号20091868负载阻抗的电阻值选868Ω和电感值选868mH线路电阻在2~10Ω范围选值,线路电感在5~20mH内选值。
1)给出三相负载侧线、相电压和线、相电流的数值输出结果,并将其整理成瞬时值
表达式。
2)对所得结果进行小结。
2.改变负载参数使其不对称(参数的改变要在100倍以上,重复任务1。此时电路能否正常工作?为什么?如果忽略线路负载阻抗,该电路能否正常工作?)
3.若负载不对称,电路不能正常工作,设计解决方案电路,并给出三相负载侧线、相电压和线、相电流的数值输出结果,并将其整理成瞬时值表达式。该电路能否正常工作,为什么?4.提交设计报告
三.课程设计内容:
(对称电路的设计和分析
1.电路图:
IPRINT
VA
A107
0V
220Vac
10R1
10V
20mHL1
2
A207
0V
IPRINTR4
307IPRINT0V1
0V
IPRINT
VB
N107
220Vac
B107
0V
R7
1
10
0V
20mHL2
2
B207
2N207
L4307mH
R63070V
0V
0V2
0
0V
0V
IPRINT0V
L6307mH1
0V
0V
0V1
IPRINT
VC
C107
0V
220Vac
R3
1
10
0V
20mHL3
2
C207
R5307
0V
L5307mH2




2PSPICE的数值分析输出结果及整理出的瞬时值表达式:
电源侧数据:
电源侧线电压仿真数值分析输出结果:FREQVM(A107,B107VP(A107,B1075.000E+013.811E+023.000E+01
FREQVM(B107,C107VP(B107,C1075.000E+013.811E+02-9.000E+01
FREQVM(C107,A107VP(C107,A1075.000E+013.811E+021.500E+02其三相线电压瞬时值表达式:Uab=381.1cos(314t+30°Ubc=381.1cos(314t-90°Uca=381.1cos(314t+150°
电源侧相电压仿真数值分析输出结果:FREQVM(A107VP(A1075.000E+012.200E+020.000E+00FREQVM(B107VP(B1075.000E+012.200E+02-1.200E+02FREQVM(C107VP(C1075.000E+012.200E+021.200E+02其三相相电压瞬时值表达式:Ua=220cos(314t
Ub=220cos(314t-120°Uc=220cos(314t+120°
电源侧线(相)电流仿真数值分析输出结果:FREQIM(V_PRINT7IP(V_PRINT75.000E+011.853E+00-1.889E+01FREQIM(V_PRINT8IP(V_PRINT85.000E+011.853E+00-1.389E+02FREQIM(V_PRINT9IP(V_PRINT95.000E+011.853E+001.011E+02其三相线(相)电流瞬时值表达式:Ia=1.853cos(314t-18.89°Ib=1.853cos(314t-138.9°Ic=1.853cos(314t+101.1°负载侧数据:
负载侧线(相)电压仿真数值分析输出结果:FREQVM(A207,B207VP(A207,B2075.000E+013.443E+022.855E+01
FREQVM(B207,C207VP(B207,C207

5.000E+013.443E+02-9.145E+01
FREQVM(C207,A207VP(C207,A2075.000E+013.443E+021.486E+02其三相线(相)电压瞬时值表达式:Uab=344.3cos(314t+28.55°Ubc=344.3cos(314t-91.45°Uca=344.3cos(314t+148.6°
负载侧线电流仿真数值分析输出结果:FREQIM(V_PRINT7IP(V_PRINT75.000E+011.853E+00-1.889E+01FREQIM(V_PRINT8IP(V_PRINT85.000E+011.853E+00-1.389E+02FREQIM(V_PRINT9IP(V_PRINT95.000E+011.853E+001.011E+02其三相线电流瞬时值表达式:Ia=1.853cos(314t-18.89°Ib=1.853cos(314t-138.9°Ic=1.853cos(314t+101.1°
负载侧相电流仿真数值分析输出结果:FREQIM(V_PRINT13IP(V_PRINT135.000E+011.070E+001.111E+01
FREQIM(V_PRINT14IP(V_PRINT145.000E+011.070E+00-1.089E+02
FREQIM(V_PRINT15IP(V_PRINT155.000E+011.070E+001.311E+02其三相相电流瞬时值表达式:Iab=1.07cos(314t+11.11°Ibc=1.07cos(314t-108.9°Ica=1.07cos(314t+131.1°
3.小结:
由分析数据可知,在对称电路中:
1Y形联接的电源侧的线电压幅值是相电压幅值的根号3倍,且线电压的相位角超前于相电压30°;其相电流等于线电流。
2)△联接的相电压等于线电压;线电流的幅值是线电流的根号3倍,且线电流的相位角落后于相电流30°
3)相对应的电流和电压对称且相差120°(二)不对称电路的设计和分析1.电路图:

IPRINT
VA
A107
0V
220Vac
10R1
10V
20mHL1
2
A207
0V
IPRINTR4
307IPRINT0V1
0V
IPRINT
VB
N107
220Vac
B107
0V
R7
1
10
0V
20mHL2
2
B207
2N207
L4307mH
R6307000V
0V
0V2
0
0V
0V
IPRINT0V
L630700mH1
0V
0V
0V1
IPRINT
VC
C107
0V
220Vac
R3
1
10
0V
20mHL3
2
C207
R5307
0V
L5307mH2
2PSPICE的数值分析输出结果及整理出的瞬时值表达式:

电源侧数据:
电源侧线电压仿真数值分析输出结果:FREQVM(A107,B107VP(A107,B1075.000E+013.811E+023.000E+01
FREQVM(B107,C107VP(B107,C1075.000E+013.811E+02-9.000E+01
FREQVM(C107,A107VP(C107,A1075.000E+013.811E+021.500E+02其三相线电压瞬时值表达式:Uab=381.1cos(314t+30°Ubc=381.1cos(314t-90°Uca=381.1cos(314t+150°
电源侧相电压仿真数值分析输出结果:FREQVM(A107VP(A1075.000E+012.200E+020.000E+00FREQVM(B107VP(B1075.000E+012.200E+02-1.200E+02FREQVM(C107VP(C1075.000E+012.200E+021.200E+02其三相相电压瞬时值表达式:Ua=220cos(314t
Ub=220cos(314t-120°Uc=220cos(314t+120°
电源侧线(相)电流仿真数值分析输出结果:FREQIM(V_PRINT7IP(V_PRINT7


5.000E+011.102E+009.205E+00FREQIM(V_PRINT8IP(V_PRINT85.000E+011.853E+00-1.389E+02FREQIM(V_PRINT9IP(V_PRINT95.000E+011.087E+007.354E+01其三相线(相)电流瞬时值表达式:Ia=1.102cos(314t+9.205°Ib=1.853cos(314t-138.9°Ic=1.087cos(314t+73.54°负载侧数据:
负载侧线(相)电压仿真数值分析输出结果:FREQVM(A207,B207VP(A207,B2075.000E+013.528E+022.715E+01
FREQVM(B207,C207VP(B207,C2075.000E+013.478E+02-8.953E+01
FREQVM(C207,A207VP(C207,A2075.000E+013.677E+021.495E+02其三相线(相)电压瞬时值表达式:Uab=352.8cos(314t+27.15°Ubc=347.8cos(314t-89.53°Uca=367.7cos(314t+149.5°
负载侧线电流仿真数值分析输出结果:FREQIM(V_PRINT7IP(V_PRINT75.000E+011.102E+009.205E+00FREQIM(V_PRINT8IP(V_PRINT85.000E+011.853E+00-1.389E+02FREQIM(V_PRINT9IP(V_PRINT95.000E+011.087E+007.354E+01其三相线电流瞬时值表达式:Ia=1.102cos(314t+9.205°Ib=1.853cos(314t-138.9°Ic=1.087cos(314t+73.54°
负载侧相电流仿真数值分析输出结果:FREQIM(V_PRINT13IP(V_PRINT135.000E+011.096E+009.707E+00
FREQIM(V_PRINT14IP(V_PRINT145.000E+011.081E+00-1.070E+02
FREQIM(V_PRINT15IP(V_PRINT155.000E+011.143E-021.320E+02其三相相电流瞬时值表达式:Iab=1.096cos(314t+9.707°Ibc=1.081cos(314t-107°Ica=0.01143cos(314t+132°

3.小结:
在负载不对称的情况下,1)电源侧线、相电压与线、相电流的关系不变;电源侧的线电压幅值是相电压幅值的根号3被,且线电压的相位角超前于相电压30°;其相电流等于线电流。
2)负载侧线、相电压和对称负载相比基本不变,每条支路基本互不影响,电路可正常运行。
3)增大阻抗的支路相电流减小;其他支路基本保持不变。
4)增大阻抗的支路所对应的两条支路的线电流和对称负载相比减小,另外一条支路线电流基本不变;线、相电流不满足对称时的关系。
(三)若负载不对称,解决方案电路的的设计和分析
1.电路图:
IPRINT
VA
A107
0V
220Vac
R110
10V
L1
2
20mH
A207
0V
IPRINT
R4
1
300.98
0V
L4
2
300.98mH
IPRINT
VB
N107
0V
220Vac
0V
B107
0V
R210
10V
L2
2
20mH
0VB207
IPRINT
R5
1
0V
3.0098
0V
L5
2N207
0
3.0098mH
0V
IPRINT
VC
C107
0V
220Vac
0V
0V
R310
10V
L3
2
20mH
C207
IPRINT
R6
1
0V
300.98
0V
L6
2
300.98mH
IPRINT
R7
1
0V
0V
5
0V
10mHL7
2
0V
2PSPICE的数值分析输出结果及整理出的瞬时值表达式:
电源侧数据:
电源侧线电压仿真数值分析输出结果:FREQVM(A107,B107VP(A107,B1075.000E+013.811E+02-1.500E+02
FREQVM(B107,C107VP(B107,C1075.000E+013.811E+029.000E+01
FREQVM(C107,A107VP(C107,A1075.000E+013.811E+02-3.000E+01其三相线电压瞬时值表达式:Uab=381.1cos(314t-150°Ubc=381.1cos(314t+90°Uca=381.1cos(314t-30°
电源侧相电压仿真数值分析输出结果:FREQVM(A107VP(A1075.000E+012.200E+021.800E+02


FREQVM(B107VP(B1075.000E+012.200E+026.000E+01FREQVM(C107VP(C1075.000E+012.200E+02-6.000E+01其三相相电压瞬时值表达式:Ua=220cos(314t+180°Ub=220cos(314t+60°Uc=220cos(314t-60°
电源侧线(相)电流仿真数值分析输出结果:FREQIM(V_PRINT28IP(V_PRINT285.000E+017.743E-011.737E+02
FREQIM(V_PRINT29IP(V_PRINT295.000E+011.087E+013.046E+01
FREQIM(V_PRINT30IP(V_PRINT305.000E+017.806E-01-8.921E+01其三相线(相)电流瞬时值表达式:Ia=0.7743cos(314t+173.7°Ib=10.87cos(314t+30.46°Ic=0.7806cos(314t-89.21°
负载侧数据:
负载侧线电压仿真数值分析输出结果:FREQVM(A207,B207VP(A207,B2075.000E+012.725E+02-1.646E+02
FREQVM(B207,C207VP(B207,C2075.000E+012.649E+021.018E+02
FREQVM(C207,A207VP(C207,A2075.000E+013.677E+02-3.053E+01其三相线电压瞬时值表达式:Uab=272.5cos(314t-164.6°Ubc=264.9cos(314t+101.8°Uca=367.7cos(314t-30.53°
负载侧相电压仿真数值分析输出结果:FREQVM(A207VP(A2075.000E+012.118E+021.789E+02FREQVM(B207VP(B2075.000E+019.195E+015.637E+01FREQVM(C207VP(C2075.000E+012.108E+02-6.013E+01其三相相电压瞬时值表达式:Ua=211.8cos(314t+178.9°Ub=91.95cos(314t+56.37°Uc=210.8cos(314t-60.13°

负载侧线(相)电流仿真数值分析输出结果:FREQIM(V_PRINT31IP(V_PRINT315.000E+017.743E-011.737E+02
FREQIM(V_PRINT32IP(V_PRINT325.000E+011.087E+013.046E+01
FREQIM(V_PRINT33IP(V_PRINT335.000E+017.806E-01-8.921E+01其三相线(相)电流瞬时值表达式:Ia=0.7743cos(314t+173.7°Ib=10.87cos(314t+30.46°Ic=0.7806cos(314t-89.21°
中线电压仿真数值分析输出结果:
FREQVM(N207VP(N2075.000E+015.825E+016.135E+01其电压瞬时值表达式:
Un=58.25cos(314t+61.35°
中线电流仿真数值分析输出结果:
FREQIM(V_PRINT34IP(V_PRINT345.000E+019.865E+00-1.508E+02其电流瞬时值表达式:
In=9.865cos(314t-150.8°3.小结:
1)将负载侧换成Y型连接并且加上中线避免中性点位移,所以能正常工作。2)每一个支路工作相互独立,互不影响。
3)电源侧还满足对称时的关系,电源侧的线电压幅值是相电压幅值的根号3倍,且线电压的相位角超前于相电压30°


基于PSPICE的典型电路研究与仿真分析

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