1、a,1,MATLAB應(yīng)用技術(shù),清華大學(xué)出版社,王忠禮 段慧達(dá) 高玉峰編著,a,2,5 MATLAB與電力系統(tǒng)仿真,5.1電力系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型 電力系統(tǒng)一般由發(fā)電機(jī)、變壓器、電力線路和電力負(fù)荷構(gòu)成。電力系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型一般是由電力系統(tǒng)元件的數(shù)學(xué)模型組合構(gòu)成。MATLAB為電力系統(tǒng)的建模提供了簡(jiǎn)潔的工具，通過電力系統(tǒng)的電路圖繪制，可以自動(dòng)生成數(shù)學(xué)模型。,a,3,5.1.1電力系統(tǒng)元件庫(kù) 1啟動(dòng)和退出電力系統(tǒng)元件庫(kù) 啟動(dòng)電力系統(tǒng)元件庫(kù)的方法有幾種，下面介紹兩種最簡(jiǎn)單的方法。 (1)利用指令窗口（Command Window）啟動(dòng)：在指令窗口中鍵入powerlib單擊回車，則MATLAB軟件中彈出電力系統(tǒng)

2、元件對(duì)話框（powerlib）。,a,4,(2)利用開始（Start）導(dǎo)航區(qū)啟動(dòng)： 單擊開始按鈕，選擇仿真（Simulink）命令，再選擇電力系統(tǒng)仿真命令（SimPowerSystem）,在彈出的對(duì)話框中選擇電力系統(tǒng)元件庫(kù)（Block Library）命令即可。,a,5,直流電壓源,2電力系統(tǒng)元件庫(kù)簡(jiǎn)介 與電力系統(tǒng)建模與仿真有關(guān)的一些元件 ： 1）電源元件（Electrical Sources）,交流電壓源,交流電流源,三相壓電源,受控電壓源,受控電流源,三相可編程電壓源,a,6,三相電源參數(shù)設(shè)置：,電源內(nèi)部連接方式： Y：Y形連接，中性點(diǎn)不引出 Yn：Y形連接，中性點(diǎn)引出，可以接外電路（如：

3、中性點(diǎn)經(jīng)電阻或消弧線圈接地） Yg：Y形連接，中性點(diǎn)直接接地。,是否根據(jù)短路容量確定阻抗,a,7,2）線路元件（Elements）,a,8,（a）支路元件（Elements）,a,9,三相串聯(lián)RLC負(fù)載元件參數(shù)設(shè)置：,a,10,（b）輸配電線路元件（Lines） 在電力系統(tǒng)設(shè)計(jì)和分析中，輸配電線路一般用各種類型的等值電路來進(jìn)行簡(jiǎn)化以便于簡(jiǎn)化分析。,a,11,PI型等值電路（集中參數(shù)輸電線路元件） 在電力系統(tǒng)中，中等長(zhǎng)度的線路一般采用PI型等值電路，忽略它們的分布參數(shù)特性。,a,12,單相PI型模塊模塊參數(shù)設(shè)置：,線路總長(zhǎng)度,PI型電路的段數(shù),a,13,單位長(zhǎng)度正序、零序電阻,單位長(zhǎng)度正序、零序

4、電感,單位長(zhǎng)度正序、零序電容,線路長(zhǎng)度，對(duì)于長(zhǎng)度超過300km的線路，可用多個(gè)串聯(lián)PI型模塊,三相PI型模塊模塊參數(shù)設(shè)置：,a,14,分布參數(shù)輸電線路元件 在電力系統(tǒng)中，線路長(zhǎng)度超過300公里的架空線路和超多100公里的電纜線路，就需要考慮它們的分布參數(shù)特性；此外，當(dāng)分析線路的瞬變過程、線路的波過程以及進(jìn)行更精確的分析時(shí)需要使用分布參數(shù)模塊。,a,15,分布參數(shù)模塊參數(shù)設(shè)置：,線路相數(shù),基波頻率,單位長(zhǎng)度電阻，對(duì)于兩相或三相連續(xù)換位線路，可輸入正序或零序電阻R1,R0,對(duì)于N相非對(duì)稱線路，必須輸入表示線路間相互關(guān)系的NN階電阻矩陣,單位長(zhǎng)度電感,單位長(zhǎng)度電容,線路長(zhǎng)度,a,16,（c）斷路器元

5、件（Circuit Breakers） 在電力系統(tǒng)中，斷路器的作用是通斷高壓線路，斷路器元件就是用來實(shí)現(xiàn)各種電路中的高壓斷路器。,a,17,單相斷路器模塊參數(shù)設(shè)置：,a,18,三相故障模塊參數(shù)設(shè)置：,0: The selected fault breakers open 1: The selected fault breakers closed,a,19,（d）變壓器元件（Transformers） 在電力系統(tǒng)中，電力變壓器是非常重要的電氣設(shè)備，其作用是進(jìn)行能量的傳輸并改變電壓的等級(jí)。,a,20,3）其他元件,在電力系統(tǒng)元件庫(kù)中還有其他元件：電力電子元件（Power Electronics）、

6、電機(jī)元件（Machines）、連接器元件（Connectors）、電路測(cè)量?jī)x器（Measurements）、附加元件（Extras），這些元件都具有特定的功能 ，在這里就不作詳細(xì)介紹。,a,21,3示例,例1：交流電壓源的疊加。設(shè)計(jì)兩個(gè)單相交流電壓源，疊加后作為線路的電源，分析線路首端電壓的變化情況。 設(shè)計(jì)的交流電路如下圖所示，在此電路圖中，交流電壓源的幅值、頻率、相位均不相同，可以通過仿真結(jié)果直接對(duì)各自電壓源的輸出和他們的疊加結(jié)果進(jìn)行分析，這種分析方法簡(jiǎn)單、直接。,a,22,是將三相abc坐標(biāo)系下的變量ia、ib、ic變換成dq0坐標(biāo)系下的變量id、iq、i0。,5.1.3 Park變換,a

7、,23,abc坐標(biāo)系統(tǒng)變換為dq0坐標(biāo)系統(tǒng)的變換公式如下： 在MATLAB中，使用abc坐標(biāo)系統(tǒng)轉(zhuǎn)換為dq0坐標(biāo)系統(tǒng)（abc_to_dq0 Transformation）元件可以實(shí)現(xiàn)這種變換。 abc_to_dq0 Transformation在電力系統(tǒng)元件庫(kù)（PowerLib）中的附加元件（Extras）下的測(cè)量元件（Measurements）中。,a,24,a,25,dq0坐標(biāo)系統(tǒng)變換為abc坐標(biāo)系統(tǒng)的變換公式如下： 在MATLAB中，使用dq0坐標(biāo)系統(tǒng)轉(zhuǎn)換為abc坐標(biāo)系統(tǒng)（dq0_to_abc Transformation）軟件可以實(shí)現(xiàn)這種變換。 該元件也在電力系統(tǒng)元件庫(kù)（PowerLi

8、b）中的附加元件（Extras）下的測(cè)量元件（Measurements）中。,a,26,a,27,5.2.1 電力系統(tǒng)不對(duì)稱運(yùn)行分析法對(duì)稱分量法 電力系統(tǒng)正常運(yùn)行時(shí)可以認(rèn)為是三相對(duì)稱的，即個(gè)元件三相阻抗相同，各處三相電壓和電流對(duì)稱，且具有正弦波形和正常相序。 當(dāng)電力系統(tǒng)發(fā)生不對(duì)稱短路或個(gè)別地方一相或兩相斷開時(shí)，則對(duì)稱運(yùn)行方式遭到破壞，三相電壓和電流將不對(duì)稱，而且波形發(fā)生不同程度的畸變，即除基波外，還含有一系列諧波分量。 一般，在電力系統(tǒng)分析種，對(duì)于不對(duì)稱故障采用簡(jiǎn)單的對(duì)稱分量法進(jìn)行分析。,5.2電力系統(tǒng)時(shí)域分析,a,28,已知正序、負(fù)序、零序分量時(shí)，,對(duì)稱分量法是指任意不對(duì)稱的三相相量均可以分

9、解為三組相序不同的對(duì)稱分量：正序、負(fù)序、零序分量。它們之間的數(shù)學(xué)關(guān)系如下：,a,29,三相序分量分析（3-Phase Sequence Analyzer）元件,位置：電力系統(tǒng)元件庫(kù)（PowerLib）中的附加元件（Extras）下的測(cè)量元件（Measurements）中。,用來指定進(jìn)行序分量分析的諧波,用來設(shè)置三相輸入信號(hào)的基頻頻率,用來選擇顯示的序分量,a,30,例2：設(shè)計(jì)給定的電路圖模型（P173），分析A相接地后，其電壓、電流的正序、負(fù)序、零序變換情況。,a,31,MATLAB軟件提供了一個(gè)對(duì)電力系統(tǒng)和電路進(jìn)行分析的用戶界面工具（powergui）。,5.2.2 電力系統(tǒng)時(shí)域分析工具,a,32,穩(wěn)態(tài)電壓和電流,初始狀態(tài)設(shè)置,潮流和電機(jī)初始化,線性時(shí)變觀察器,