第五章 MATLAB与电力系统仿真教材课程.ppt

MATLAB应用技术 第五章 MATLAB与电力系统仿真 5.1 电力系统的数学模型 电力系统一般由发电机、变压器、电力线路和电力负荷构成。电力系统的数学模型一般是由电力系统元件的数学模型组合构成。MATLAB为电力系统的建模提供了简洁的工具，通过电力系统的电路图绘制，可以自动生成数学模型。电路图模型的主要特点是具有良好的人机界面，便于进行简单的操作，省去了利用程序建立电力系统模型的反复步骤。利用这种方式构成的数学模型相对于控制系统中的微分方程模型、状态方程模型、传递函数模型有着更直观和实用的优点。另外，在电路图模型建立以后，在MATLAB软件中，提供了power2sys函数作为短路模型的结构分析函数，可以利用power2sys函数将电力系统的电路图模型向状态方程模型和传递函数模型进行转换。 5.1.1 电力系统元件库1．启动和退出电力系统元件库 启动电力系统元件库的方法有几种，下面介绍两种最简单的方法。(1)利用指令窗口（Command Windows）启动：在指令窗口中键入powerlib单击回车，则MATLAB软件中弹出电力系统元件对话框（powerlib）。 (2)利用开始（Start）启动： 单击开始按钮，选择仿真（Simulink）命令，再选择电力系统仿真命令（SimPowerSystem）,在弹出的对话框中选择电力系统元件库（Block Library）命令即可。 2. 电力系统元件库简介 在电力系统元件库对话框中包含了10类库元件，分别是电源元件（Electrical Sources）、线路元件（Elements）、电力电子元件（Power Electronics）、电机元件（Machines）、连接器元件（Connectors）、电路测量仪器（Measurements）、附加元件（Extras）、演示教程（Demos）、电力图形用户接口（Powergui）、电力系统元件库模型（Powelib_models）。 1）电源元件 电源元件库包括7类元件，分别为：直流电压源元件（DC Voltage Source），交流电压源元件（AC Voltage Source），交流电流源元件（AC Current Source），受控电压源元件（Controlled Voltage Source），受控电流源元件（Controlled Current Source），三相电源元件（3-Phase Source），三相可编程电压源元件（3-Phase Programmable Voltage Source）。 （1）直流电压源元件（DC Voltage Source） 直流电压源元件在电力系统中可以用来实现一个直流的电压源，如操作电源等。MATLAB软件提供的直流电源为理想的直流电压源。 （2）交流电压源元件（AC Voltage Source） 交流电压源可以用来实现理想的单相正弦交流电压。 （3）交流电流源元件（AC Current Source） MATLAB软件提供的交流电流源为一理想电流源 。 （4）受控电压源元件（Controlled Voltage Source） MATLAB软件提供的受控电压源是由激励信号源控制的，激励源可以是交流激励源也可以是直流激励源。 （5）受控电流源元件（Controlled Current Source） （6）三相电源元件（3-Phase Source） 三相电源元件是电力系统设计中最常见的电路元件，也是最重要的元件，其运行特性对电力系统的运行状态起到决定性的作用。三相电源元件提供了带有串联RL支路的三相电源。 （7）三相可编程电压源元件（3-Phase Programmable Voltage Source） 三相可编程电压源是可以对其进行编程的三相电压源，它的幅值、相位、频率、谐波均可随时间进行变化，应用非常灵活。其主要作用是提供一个幅值、相位、频率、基频分量进行实时编程的三相电压源；此外，还可以提供两个谐波分量，作用于基频信号。 2）线路元件 线路元件库包括各种线性网络电路元件和非线性网络电路元件，线路元件共有4类，分别是：支路元件（Elements）、输配电线路元件（Lines）、断路器元件（Circuit Breakers）、变压器元件（Transformers）。 （1）支路元件（Elements） 支路元件用来实现各种串并联支路或者负载元件，它包括12种元件。 （2）输配电线路元件（Lines） 在电力系统设计和分析中，输配电线路一般用各种类型的等值电路来进行简化以便于简化分