第8章 MATLAB在高压直流输电及柔性输电中的仿真实例
Matlab中的电力系统仿真方法
Matlab中的电力系统仿真方法引言：随着电力系统的迅速发展和复杂性增加，电力系统仿真成为电力工程研究和设计的重要工具。
Matlab作为一种强大的数学计算工具，为电力系统仿真提供了丰富的功能和灵活性。
本文将探讨在Matlab中进行电力系统仿真的方法和技术，以及如何利用Matlab解决电力系统设计和优化的问题。
一、概述电力系统仿真是一种模拟电力系统运行和行为的技术，能够帮助分析和解决电力系统中的各种问题。
Matlab在电力系统仿真中具有广泛的应用，提供了强大的建模和计算功能。
利用Matlab进行电力系统仿真可以有效地模拟电力系统的运行和优化算法的性能，为电力系统的设计和运行提供重要参考。
二、电力系统建模在进行电力系统仿真之前，需要对电力系统进行准确的建模。
Matlab提供了各种建模工具和函数，可以用于描述电力系统中的各种元件和拓扑结构。
例如，可以使用Matlab的电路元件库模型化发电机、变压器、线路和负荷等元件，并使用节点和支路等数据结构描述电力系统的拓扑。
同时，Matlab还提供了用于构建电力系统模型的函数和工具箱，如Power System Toolbox和Simulink Power System Blockset。
这些工具提供了模型建立、参数设定和仿真运行等功能，方便用户创建和分析电力系统模型。
三、电力系统仿真技术1. 静态潮流计算静态潮流计算是电力系统仿真中常用的一种方法，用于研究电力系统的潮流分布和电压稳定性等问题。
Matlab提供了多种求解潮流计算的方法，例如基于牛顿-拉夫逊法的Power Flow Toolbox和基于改进迭代法的Fast-Decoupled Power Flow。
这些方法可以通过Matlab编程实现，计算电力系统中各节点的电压、相角和功率等参数。
利用这些计算结果，可以评估电力系统的稳定性、检测潮流拥挤和进行电力负荷分析等。
2. 动态稳定分析动态稳定分析是研究电力系统在暂态和稳态过程中的稳定性问题。
matlab电气仿真实例
matlab电气仿真实例MATLAB电气仿真实例在本文中，我们将探讨MATLAB在电气仿真领域中的应用。
通过一个具体的实例，我们将展示如何使用MATLAB进行电气系统的建模、分析和仿真。
1. 引言电气系统的建模和仿真对于设计和分析电路、控制系统、电力系统等具有重要意义。
传统的电气仿真方法需要手动编写大量的数学方程，并且计算过程繁琐。
而MATLAB提供了一种快速、简便且高效的方式来实现电气仿真。
2. 问题描述假设我们有一个简化的直流电机系统。
系统包括一个直流电机、一个电阻和一个电压源。
我们想要分析在给定电压下电机的转速以及电机周围的电压和电流的变化情况。
3. 建立电气系统模型首先，我们需要建立电气系统的数学模型。
在本例中，我们使用电路定律（基尔霍夫定律和欧姆定律）来建立模型。
根据基尔霍夫定律，我们可以得到电路的电流方程：I = \frac{V}{R}其中，I是电流，V是电压，R是电阻。
根据欧姆定律，我们可以得到电机的速度与电压之间的关系：\omega = \frac{V}{K}其中，ω是电机的角速度，V是电压，K是电机的转速常数。
基于这些方程，我们可以进一步建立系统的状态空间模型：\begin{bmatrix} \dot{\omega} \\ \dot{I} \end{bmatrix} =\begin{bmatrix} 0 & \frac{-1}{K} \\ 0 & \frac{-1}{R}\end{bmatrix} \begin{bmatrix} \omega \\ I \end{bmatrix} +\begin{bmatrix} \frac{1}{K} \\ 0 \end{bmatrix} V其中，\dot{\omega}和\dot{I}分别表示电机速度和电流的导数。
4. MATLAB仿真现在我们可以使用MATLAB进行仿真了。
首先，我们需要定义系统的参数和初始条件。
例如，我们可以选择电压源电压为12V，电阻为1Ω，转速常数为10。
第八章MATLAB在无功补偿的仿真实例
3. 静电电容器 (FC，Fixed Capacitor)
并联电容器的补偿原理是产生超前电流来补偿负
载产生的滞后电流。供给的无功功率QC值与所在节点
电压的平方成正比，即
QC=U 2/XC
• 优点：静电电容器的装设容量可大可小，既可集中使用， 又可分散安装。且投资费用较小，运行时功率损耗亦较小， 维护也较方便。
一、无功功率损耗
1．变压器的无功损耗
QLT
Q0
QT
U 2BT
S U
2
XT
I0% 100
SN
Uk %S 2 100SN
UN U
2
假定一台变压器的空载电流I0%=2.5，短路电压Uk%=10.5，
在额定满载下运行时，无功功率的消耗将达额定容量的13% 。如果从电源到用户需要经过好几级变压，则变压器中无 功功率损耗的数值是相当可观的。
SVC的无功功率输出 （单位p．u．），正 值为感性
图8-14 SVC模块功率数据参数设置对话框
图8-15 SVC模块控制参数设置对话框
图8-16 SVC控制系统框图
图8-17 具有并联补偿设备的简单系统
8.2.3 SVC系统的仿真模拟
1)0~0.2s时电压源幅值为1.0p.u.。 2)0.2~0.5s时电压源幅值为0.94p.u.。 3)0.5~0.8s时电压源幅值为1.06p.u.。 4)0.5~1.0s时电压源幅值为1.0p.u。
8.2.1 8.2.2 8.2.3
SVC的基本结构与工作原理 Simulink中的SVC模块介绍 SVC系统的仿真模拟
图8-11 SVC原理图
8.2.2 Simulink中的SVC模块介绍
1. SVC模块的基本功能 2. SVC模块的控制系统
高压直流输电系统的matlab仿真
目录摘要 (I)Abstract (II)1绪论 (1)1.1选题背景及意义 (1)1.1.1国外的研究现状 (1)1.1.2国内的发展现状 (1)1.2课题设计目标 (1)1.2.1经济性 (1)1.2.2互联性 (1)1.2.3控制性 (2)1.3高压直流输电的缺点 (2)2高压直流输电控制基本原理 (3)2.1高压直流输电控制系统分层结构 (3)2.2高压直流输电控制原理 (4)2.3高压直流输电控制方式 (5)2.3.1换流器触发控制 (5)2.3.2换流变压器控制 (5)2.4高压直流输电控制系统基本组成 (5)2.4.1换流器触发控制基本组成 (5)2.4.2换流变压器分接头控制基本组成 (6)3高压直流输电基本构成和工作原理 (7)3.1直流输电系统的构成方式 (7)3.1.1单极系统 (7)3.1.2双极系统 (8)3.1.3背靠背直流系统 (9)3.2高压直流输电的基本结构与工作原理 (9)3.2.1高压直流输电的基本结构与工作原理 (9)3.2.2基于晶闸管的12脉动换流单元 (10)4高压直流输电仿真模型的建立与结果分析 (12)4.1高压直流输电仿真模型的建立 (12)4.1.1线路的参数 (12)4.1.2整流环节简介 (13)4.1.3逆变环节简介 (13)4.1.4滤波器子系统简介 (13)4.2仿真结果分析 (14)4.2.1稳态系统波形 (14)4.2.2 HDVC系统直流线路故障 (15)4.2.3 HDVC系统交流侧故障 (17)5结论 (19)参考文献 (20)致谢 (21)ContentsAbstract (II)1 Introduction (1)1.1 Background and significance (1)1.1.1 Foreign research (1)1.1.2 Domestic research (1)1.2 Advantages of HDVC (1)1.2.1 Economy (1)1.2.2 Connection (1)1.2.3 Control (1)1.3 Short of HDVC (2)2 Basic principle of HDVC control system (3)2.1 Hierarchical structure (3)2.2 Principle of HDVC control system (4)2.3 Methods of HDVC control (5)2.3.1 Converter trigger (5)2.3.2 Converter transformer (5)2.4Constitute of HDVC control system (5)2.4.1 Consititute of converter trigger (5)2.4.2 Consititute of converter transformer (6)3 Operational principle of HDVC system (7)3.1 Consititute of HDVC system (7)3.1.1 System of single-pole (7)3.1.2 System of double-pole (8)3.1.3 System of back-to-back (9)3.2Operational principle of HDVC system (9)3.2.1Operational principle of HDVC system (9)3.2.2 12 pulsation commutation units based on thyristor (10)4Foundation and analysis of simulation model (12)4.1 Foundation of simulation model (12)4.1.1 Parameter in lines (12)4.1.2 Rectifier (13)4.1.3 Inverter (13)4.1.4 Filter (13)4.2 Analysis of simulation model (14)4.2.1 Waveform of steady state system (14)4.2.2 Waveform of DC line fault (15)4.2.3 Waveform of AC line fault (17)5 Conclusion (19)Reference documentation (20)Appreciation (21)高压直流输电系统的MATLAB仿真摘要：HVDC就是高压直流输电的缩写，不同于传统的交流输电，采用高压直流输电具有许多交流输电不具备的特性。
基于MATLAB／Simulink的高压直流输电系统仿真研究
西 安 变遥 大 学 电 气工程 学 院 ． 西 西 安 燕 ７ Ｏ ４ ； 西 安高 压 电器 究所 ， 西 百 安 ＩＯ ． ２ ９ 陕 ７ ０７ ） １０ ７
摘 要 ：讨论 ＭＡ Ｌ ／ ｉ ｌ ｋ环 境下 电力 系 统 元件 模 型 建立 原 理 和 电 网 网络 方 程 求 解 方 法 ，介 绍 其 内 集 Ｔ ＡＢ Ｓｍｕｎ ｉ 成 电 力 系统 工 具 的 特 点 和 功能 。 用 这种 方 法 对 一 十 典 型 １ ２脉 冲桥 高 压 直 流 （ ￣Ｉ ）输 电 系统 交 直流 侧 １ ） ４ Ｃ 发 生故 障及 清除 过 程 的 仿 真 计算 结 果表 明 ，该 方 法能 较 准确 地 考 察 暂 态 过 程 中 高压 直 流 输 电 系 统 的 动 态
一
】 状 空 模 Ｌ ‘ 态 间 型
＿ Ｊ ： Ｌ 圃
：黜 ＿ － ｊ
个 典 型 ｌ 脉 冲 桥 ＨＶＤＣ 输 电 系 统 进 行 了 暂 稳 态 ２
故 障 情 况 下 系 统 的性 能 。
１ 仿 真原 理
电 力 系 统 暂 稳 态 仿 真 主 要 研 究 电 力 系统 网络 元
件 模 型 的 建 立 及 数 值 方 程 的 求 解 ， 目前 已 开 发 出 的
主 要 仿 真 方 法 有 状 态 变 量 法 、 节 点 分 析 法 及 修 正 节 点 分 析 法 等 。 些 方 法 已用 于 开 发 不 同 的 仿 真 软 件 ， 这 如 适 用 于 电 磁 暂 态 仿 真 的 ＥＭＴ 程 序 Ｐ （ 于 固定 时 基
Ｅ ＭＴ Ｐ很 适 台 没 有 换 流 器 的 大 型 电 力 网 络 ； Ｓ Ｉ Ｅ 而 ＰＣ
基于MATLAB的高压直流输电系统的仿真
尹晓钢
（山东农业大学机械与电子工程学院泰安271018）
摘要：高压直流输电（HVDC）是具有传输过程中电能损耗量相对较少、电力线路造价成本低、传输稳定性好等优势的利用长距离线路进行大容量输电的一种输电技术。这种输电技术一般被应用在海底电缆输电以及长距离的大容量输电等领域。本篇论文对HVDC（高压直流输电）系统的概况以及基本结构做了比较系统的论述，并且利用MATLAB仿真软件中的Simulink模块库对HVDC系统进行了建模和系统仿真分析。利用仿真所得到的实验结果我们能够比较准确地观察HVDC系统的动态变化特性。
Keywords:HVDC system; MATLAB simulation; Simulink module library
1
1.1
电能是我们在日常生产生活之中必不可少的能源之一。在最开始的阶段我们使用的输电方式是直流输电，但随着时间的推移直流输电已经不能够满足人们对供电的需求，因此出现了交流输电。但是到了如今的世界，交流输电又暴露出了许多缺陷，于是直流输电又重新进入了人们的视野。
当前，电力电子技术正处于快速发展阶段，大功率可控硅材料的价格降低、稳定性提高，直流输电技术不断改善，电力系统之中肯定会更多的用到直流输电技术。直流输电技术的进步与众多科学技术的发展是紧密相关的，目前出现了一些新式的发电技术---太阳能电池发电、燃料电池发电、磁流体发电等，这些发电方式产生的电能都是直流电，因此要通过直流输电的方式进行传输，然后通过逆变器逆变后进入交流系统。在今后的输电过程中一定是直流、交流混合的方式。
第8章MATLAB在高压直流输电及柔性输电中的仿真实例
作用
Voltage Regulator
电压调节，计算触发角
Gamma Regulator
计算熄弧角
Current Regulator
电流调节，计算触发角
Voltage Dependent Current Ord 根据直流电压值改变参考电
er Limiter
流值
Low AC Voltage Detection
A
A
A
B
B
B
C
C
C
phi = 80 deg. 3rd harm.
aA bB cC Brect
A
+
B
C
-
Rectifier
AC filters 50 Hz
600 Mvar
0.5 H
Rectifier Control and Protection
? More info
Read the Model properties for initialisation details
图8-5 滤波器子系统结构
图8-6 直流系统调节特性
8.1.4 HVDC系统的起停和阶跃响应仿 真
1)晶闸管在0.02s时导通，电流开始增大，在0.3s时达到最小稳 态参考值0.1p.u.，同时直流线路开始充电，使得直流电压为1.0 p.u.，整流器和逆变器均为电流控制状态。 2)在0.4s时，参考电流从0.1p.u.斜线上升到1.0p.u.(2 kA), 0.58s时 直流电流到达稳定值，整流器为电流控制状态，逆变器为电压 控制状态，直流侧电压维持在1p.u.(500kV)。 3)在0.7s时，参考电流出现-0.2p.u.的变化，在0.8s时恢复到设定 值。 4)在1.0s时，参考电压出现-0.1p.u.的偏移，在1.1s时恢复到设定 值。 5)在1.4s时，触发信号关断，使得电流斜线下降到0.1p.u.。
基于MATLAB的高压直流系统直流线路故障仿真分析
１ 引 言
高压直流 输电具有很 多优 点，首先可 以应用在 电能传
２ Ｈ ＶＤ Ｃ系统 的基本 结 构和 工作 原 理
Ｈ Ｖ Ｄ Ｃ 系统的基本结构如图１ 所示，主要包括换流站、直 流输 电线路 、电抗器、交流滤波器 、变压器 以及无功补偿
装置等部分 。
输距离较远 的地方 ，还能够对有功功率进行调节 以适应负 荷 的需求 ，因此 能够在世界各 国地 区迅速流行起来 ，在功
的稳 态性 能和动 态调控 能 力明显增 强，所 以系统 的控 制方 式是 否合理会 直接 影响到 电力 系统的动 态响应特性 。本 文对 Ｈ Ｖ ＤＣ系统的基本结构、运行原理等 方面进行详细介绍 ，并对ＨＶ ＤＣ系统进行仿 真研 究，分析 系统的稳 态、动 态特性。响应
率较高相距较远 的领域 以及海底下 电缆输送 电能等运用十 分常见 ，其主要优 点表现在 以下几个方面 ［ １ ］ ：
（ １ ）由于 直流线路上 电压处处相等 ，所 以电容在 直
流线 路上 可 以忽略其 作用 ，而对 于交 流相 同时 ， 由于 电 容 的作用 ，线路 上 电压值 变得不 尽相 同 ，所 以在 交流输 电系统 中需要装 设 的 电抗 器在直 流 系统 中则不再 需要 ， 大大降低 了成本 。
—
—
￣ －Ｕ￣ ２
（ １ ）
ｌ １ ）
相联 网 ，将 巨大 的系 统分割 成相对 独立 的小 的系 统，不 但可 以有效 减少 短路是 系统 的容量 值 ，还可 使得整 个 电 力系统的运行稳定性得到 了大幅度 提升＿ ２ ］ 。 （ ４ ）对 于直流输 电而言 ，能够对 系统潮流进 行有效
Ｅ Ｌ Ｅ Ｃ Ｔ Ｒ Ｏ Ｎ Ｉ Ｃ Ｓ ＷＯ Ｒ Ｌ Ｄ・ 技术 交流
Matlab技术在电力系统分析中的应用案例
Matlab技术在电力系统分析中的应用案例电力系统是现代社会不可或缺的基础设施之一，其可靠性和稳定性对于保障正常生活和经济运行至关重要。
随着科技的发展，计算机技术在电力系统分析中扮演着越来越重要的角色。
Matlab作为一款功能强大的计算和分析工具，在电力系统分析中有着广泛的应用。
本文将通过几个具体的案例，探讨和介绍Matlab技术在电力系统分析中的应用。
一、电网负荷预测电网的负荷预测是电力系统运行和规划的关键环节之一。
准确地预测负荷可以帮助电力公司调整发电计划、优化用电调度，从而提高电网的运行效率和经济性。
Matlab中提供了强大的时间序列分析和预测工具，可以结合历史负荷数据进行负荷预测。
通过构建适当的模型和算法，可以利用Matlab对电力负荷进行长期、中期和短期的预测。
这些预测结果不仅可以用于电力系统规划和经济运行，还可以用于电力市场的交易和电力供需平衡的调度。
二、电力系统稳定分析电力系统稳定性是电力系统安全运行的前提。
任何系统运行中出现的不稳定现象都可能导致系统崩溃或停电，给社会和经济带来严重的损失。
Matlab中提供了强大的非线性系统数学建模和求解工具，可以实现电力系统的稳定性分析和仿真。
利用Matlab的电力系统稳定性工具箱，可以模拟并分析系统在各种外部扰动和内部故障情况下的动态响应和稳定性。
根据仿真结果，可以针对电力系统的问题进行合理的优化和改进，提高电力系统的可靠性和稳定性。
三、电力系统优化调度电力系统的优化调度是指在满足供需平衡和一定约束条件的基础上，通过合理调度发电和输电资源，使得系统运行效率最大化。
Matlab提供了强大的优化算法和求解器，可以用于电力系统的优化调度问题。
通过建立电力系统的数学模型，在考虑系统的经济性、可靠性和环境等因素的基础上，应用Matlab中的优化算法进行求解，得到最优的发电和输电策略。
这些最优化调度策略可以帮助电力公司减少能源消耗、优化电网结构和提高发电效率，对于保障电力供应和节约能源具有重要意义。
柔性直流输电系统的MATLAB仿真研究
柔性直流输电系统的MATLAB仿真研究作者：吴杰徐钦来源：《硅谷》2011年第18期摘要：基于MATLAB搭建柔性直流输电（VSC-HVDC）仿真模型，研究VSC-HVDC的控制算法，仿真中采用双闭环矢量控制方式，使有功功率、无功功率分别独立控制，基于所搭建的仿真平台验证柔性直流输电的基本控制算法，同时该仿真中各模块具有一定的通用性，可作为各种控制算法研究的基础，也可作为基本试验平台的理论依据，为试验系统的设计提供理论基础，具有一定的实用价值。
关键词：直流；输电系统；MATLAB仿真中图分类号：TM743 文献标识码：A 文章编号：1671－7597（2011）0920082－010 引言随着电力电子技术及全控器件的不断发展，大功率电力电子变换器的应用也越来越广泛。
近年来，基于IGBT等全控型器件的VSC-HVDC系统得到了快速发展，VSC-HVDC通过控制正弦脉宽调制给定正弦信号的相位和调制度就可控制有功功率和无功功率的大小及传输方向，从而可实现有功功率、无功功率同时且相互独立、快速的调节[1]。
与HVDC系统相比，VSC-HVDC不仅不需要交流侧提供无功功率，而且能够根据需要动态补偿交流系统的无功功率，稳定所连交流系统母线的电压，从而提高系统的稳定性。
VSC-HVDC系统的控制策略通常有三种[1][2]定直流电压控制或定有功功率控制、定无功功率或交流电压控制、定频率控制和定交流电压幅值控制。
向无源网络供电一般采用最后一种方法。
另外两种通常用于两端都为有源网络的情况。
1 系统结构及控制原理柔性直流输电系统结构如图1所示[3]，两端变流器分别为VSC1，VSC2，均与有源系统US1，US2连接，并等效为理想电压源，忽略其等效电抗，L1，L2分别为两侧变流器的输入电抗，其等效电阻分别为R1，R2。
直流侧经电容C1，C2互连。
图1柔性直流输电系统结构图由于两端变流器VSC1与VSC2相互对称，因此以一端为例，设变流器输出电压为，电网输出为，T1-T6为IGBT器件，忽略谐波分量，可得变流器在两相同步旋转坐标系下的数学模型如式1所示：式中，分别为电网电压矢量在d，q轴分量，为变流器交流侧电压、电流在d，q分量，为电网电压角频率，L为变流器输入电抗，R为其等效电阻。
基于Matlab-Simulink超高压直流输电数值模拟研究
智能制造数码世界 P.268基于Matlab-Simulink超高压直流输电数值模拟研究焦建霖 西北工业大学摘要：随着经济社会发展和电力需求的增加，超高压直流输电在长距离和大容量传输中的优势日益凸显，高压直流输电在电力系统中的应用也越来越广泛。
由于控制系统是整个直流输电系统的灵魂，直流输电的快速可控性是由控制系统实现的，因此本文对高压直流输电控制系统做了重点分析，基于Matlab/Simulink 建立了超高压直流输电模型，结果显示，本文搭建的超高压直流输电模型的性能良好，能够安全可靠运行。
关键词：高压直流输电 稳态分析 控制策略引言随着直流输电的应用越来越广泛，对直流输电系统进行研究很有必要。
其中，控制系统是整个直流输电系统的关键，它决定了直流输电系统是否可以安全可靠运行。
我们都知道，HVDC 系统具有快速调控潮流的优点。
直流的频率为零，没有相角和功角，不存在稳定性问题。
因此，高压直流输电在交流系统交流稳定性方面具有独特优势。
值得一提的是，高压直流输电的控制系统是整个直流输电系统的灵魂，是整个输电系统安全稳定运行，具有良好运行性能的关键。
本文基于Matlab/Simulink 建立了超高压直流输电模型，由整流系统，逆变系统，交流滤波系统和控制系统组成，控制系统是整个模型的关键。
整流侧采用恒流控制方式，逆变侧采用恒压控制方式，恒流控制方式和恒熄弧角控制方式的协调控制策略，且两侧都配备了低压限流控制方式。
1 直流输电系统的基本控制原理及控制方式通过调节输电线路两端换流器的触发角度，可以实现对直流输电系统精确快速的控制和调节。
它不仅可以实现 HVDC 输电的各种输电方式，提高 HVDC 输电系统的运行性能，还可以改善两端交流系统的运行特性。
因此，控制系统是整个直流输电系统的灵魂，保证了直流输电系统的安全和可靠运行。
1.1直流输电系统的控制原理现通过一个单极联络线分析直流输电系统的控制原理来进行说明，其电压分布如图1所示：V cosαd o r V VdiV cosβdrd o i图1 HVDC 输电联络线电压分布显然，直流输电系统输送的功率为有功功率。
基于MATLAB的高压直流输电系统的仿真
Advances in Energy and Power Engineering 电力与能源进展, 2013, 1, 39-44 /10.12677/aepe.2013.12007Published Online June 2013 (/journal/aepe.html) The Simulation of HVDC Transmission System Based onMATLABYuanshuo FengSchool of Electrical and Electronic Engineering, Shandong University of Technology, ZiboEmail:************************Received: Mar.19th, 2013; revised: Apr. 11th, 2013; accepted: Apr. 28th, 2013Copyright © 2013 Yuanshuo Feng. This is an open access article distributed under the Creative Commons Attribution License, which permits unre-stricted use, distribution, and reproduction in any medium, provided the original work is properly cited.Abstract: HVDC (High V oltage Direct Current) transmission takes an increasingly important position in the long dis-tance and high-power transmission project, for its large power of transmission, low cost and good performance advan-tages of control. The research of high voltage dc transmission system has important significance. The principle of high- voltage direct current (HVDC) transmission system is introduced briefly. Then a simulation model of HVDC system using Matlab/Simulink is established. We can observe the dynamic performance of the high voltage dc transmission system accurately.Keywords: HVDC; Matlab/Simulink; Simulation基于MATLAB的高压直流输电系统的仿真冯媛硕山东理工大学电气与电子工程学院，淄博Email:************************收稿日期：2013年3月19日；修回日期：2013年4月11日；录用日期：2013年4月28日摘要：高压直流输电以其传输功率大、线路造价低、控制性能好等优点，在远距离、大功率输电中占有越来越重要的地位，对于高压直流输电系统的研究有重要意义。
MATLAB及其在电气工程中的应用教学课件ppt作者苏小林第八章
8.1.1 电源模块
在电源库Electrical Sources中，包含有直流电压源、交流电压源、 交流电流源、可控电压源、可控电流源、三相电源、三相可编程电压源 等模块。用户应熟悉各模块的功能、参数设置和使用方法。
1. 直流电压源(DC Voltage Source)模块
直流电压源模块是一个理想电压源，提供一个恒定的端电压，单位 为伏（V）。该模块具有两个端子，其中正极性端标有“+”。
在MATLAB桌面上，点击工具栏图标为的按钮，或者在命令窗中输入 并执行“simulink”命令，打开Simulink库浏览器Simulink Library Browser。在左侧的库列表中，选择SimPowerSystems，如图8-1所示。由 图可见，在电力系统仿真模块库中，包含有7个子库和1个电力图形用户 接口模块powergui。
压；us2电源的幅值为50V，初相位角为10，频率 为50Hz，采样时间为0（连续时间），不测量电 源电压。
从元件库Elements中，复制1个串联RLC模块， 即Series RLC Branch模块，并将模块名更名为 100 Ohms，在参数设置对话框的Branch type栏 中，选择电阻R，并在Resistance (Ohms)栏中输 入电阻值100。从测量库Measurements中，复制1 个Voltage Measurement模块，以实现电压电气 量转换为Simulink信号，将模块名更名为v_m。 从Simulink库的Sink子库中复制1个示波器Scope 模块，其Time range设置为0.5，并将模块名更 名为us1+us2。再将powergui模块复制到模型中。
基于MATLAB的高压直流输电系统的建模与仿真
高压电力系统运行管理基于MAT LAB的高压直流输电系统的建模与仿真Ξ黄绍平,彭 晓,浣喜明(湖南工程学院电气与信息工程系,湘潭411101)MODE L AN D SIMU LATION OF HV DC POWER TRANSMISSIONSYSTEM BASED ON MAT LABHuang Shaoping,Peng Xiao,Huan Ximing(Dept.of Elect.and Information Eng.,Hu’nan Institute of Engineering,Xiangtan411101,China)Abstract First,the basic structure and basic principle of HVDC power transmission system are introduced briefly. Then,using power system blockset(PSB)of MA TLAB,a simulation model for the typical6-pulse bridge HVDC power transmission system is built,and using MA TLAB/Simulink to simulate the transient processes of this system when the short circuit faults to ground occur on DC line.It is proved by simula2 tion result that model and the simulating method is validity and visual and saves time.K ey w ords HVDC power transmission system transient pro2 cesses MA TLAB power system blockset摘 要 介绍了高压直流输电(HVDC)系统的基本结构和工作原理。
Matlab技术在电力系统仿真中的应用
Mat1ab技术在电力系统仿真中的应用一、引言电力系统是现代社会不可或缺的基础设施之一，它负责输送和分配电能，保障了各个行业的正常运转。
为了确保电力系统的安全稳定运行，减少故障风险，提高系统效益，”电力系统仿真''技术应运而生。
其中，MatIab作为一种强大的科学计算软件，在电力系统仿真中得到了广泛应用。
本文将详细介绍Ma11ab技术在电力系统仿真中的应用。
二、MatIab在电力系统仿真中的基本原理在电力系统仿真中，Mat1ab作为一种高效、灵活的仿真工具，可以帮助工程师们进行系统建模、稳态和暂态仿真、参数优化等工作。
其基本原理如下：1 .系统建模：MatIab提供了丰富的库函数和工具箱，可以用于电力系统的建模和模拟。
用户可以通过编写代码进行系统拓扑、设备参数设置等工作，构建出准确的电力系统模型。
2 .稳态和暂态仿真：通过MatIab的仿真工具，用户可以对电力系统进行稳态和暂态仿真，分析系统的电压、电流、功率等参数的变化情况。
这能够帮助工程师检测系统的稳定性和可靠性，并预测潜在的故障情况。
3 .参数优化：Mat1ab提供了各种优化算法和工具，可以用于电力系统中参数的优化。
通过调整系统的参数，如发电机的励磁控制参数、输电线路的电阻等，可以使系统的效率和稳定性得到改善。
三、Mat1ab在电力系统仿真中的应用案例1 .输电线路稳态分析在电力系统的运行中，输电线路是重要的组成部分。
利用Mauab进行输电线路稳态分析可以帮助工程师评估线路的电压稳定性、潮流分布等。
通过编写Mat1ab代码，可以计算出线路上每个节点的电压值和线路的潮流分布情况。
这对于确定输电线路的负荷能力和电压裕度等参数具有重要意义。
2 .发电机励磁控制优化发电机的励磁控制对于电网的稳定性和可靠性具有重要影响。
Mat1ab可以用于发电机励磁控制参数的优化。
通过建立发电机励磁控制模型，结合Mat1ab的优化算法，可以通过迭代计算得到最佳的励磁控制参数，使得发电机在不同负荷情况下的响应更加灵活和稳定。
第8章_MATLAB在高压直流输电及柔性输电中的仿真实例
图8-8 HVDC系统直流线路故障仿真波形图(续) b)逆变侧得到的相关波形
VdL (pu)
Id Idref lim(pu)
1.5 1
0.5
0
-0.5
0.6
0.7
0.8
0.9
1
3
2
1
0
0.6
0.7
0.8
0.9
1
200
100
0
0.6
0.7
0.8
0.9
1
6
4
2
0
0.6
0.7
0.8
0.9
1
t/s
1.1
图8-14 SVC模块功率数据参数设置对话框
图8-15 SVC模块控制参数设置对话框
图8-16 SVC控制系统框图
8.2.3 SVC系统的仿真模拟
1)0~0.2s时电压源幅值为1.0p.u.。 2)0.2~0.5s时电压源幅值为0.94p.u.。 3)0.5~0.8s时电压源幅值为1.06p.u.。 4)0.5~1.0s时电压源幅值为1.0p.u。
Inverter Protection
Low AC Voltage Detection
Commutation Failure Preventio n Control
交流侧故障检测
减弱电压跌落导致的换相失 败
12⁃Pulse Firing Control Gamma Measurement
产生同步的12个触发脉冲 熄弧角测量
8.1.1 HVDC系统的基本结构与工作原理
1)换流变压器，其一次绕组与交流电力系统相连，其作用是将 交流电压变为桥阀所需电压。 2)换流器C1、C2，由晶闸管组成，用做整流和逆变，实现交流 电与直流电之间的转换。 3)滤波器，交流侧滤波器一般装在换流变压器的交流侧母线上。 4)无功补偿装置，换流器在运行时需要从交流系统吸引大量无 功功率，在稳态时吸收的无功功率约为直流线路输送有功功率 的50%，因此，在换流器附近应有无功补偿装置为其提供无功 电源。
matlab 电力系统仿真 例程
matlab 电力系统仿真例程英文回答：MATLAB Power System Simulation Examples.MATLAB is a widely used software platform for power system simulation due to its robust capabilities and user-friendly interface. Here are a few common examples of power system simulations performed using MATLAB:Load flow analysis: This simulation helps determine the voltage and current distribution in a power system under steady-state conditions. It is used for planning, operation, and analysis of power systems.Transient stability simulation: This simulation assesses the dynamic behavior of a power system during sudden disturbances, such as faults or load changes. It helps ensure that the system remains stable after such events.Power flow optimization: This simulation optimizes the power flow through a power system to minimize losses, improve voltage stability, or reduce operating costs.Renewable energy integration: This simulation helps evaluate the impact of integrating renewable energy sources, such as solar and wind, into the power system.Microgrid modeling: This simulation investigates the performance and control of small-scale power systems, known as microgrids, which can provide localized and resilient power generation.MATLAB offers various toolboxes and capabilities for power system simulation, including:SimPowerSystems: A dedicated toolbox for modeling and simulating electrical power systems, including power generation, transmission, and distribution.Simulink: A powerful simulation environment formodeling dynamic systems, including power systems.Power System Blockset: A library of pre-built blocks for power system components, such as generators, transformers, and transmission lines.中文回答：MATLAB 电力系统仿真示例。
电力电子MatLab仿真学习例子
前言MATLAB的简介MATLAB是一种适用于工程应用的各领域分析设计与复杂计算的科学计算软件，由美国Mathworks公司于1984年正式推出，1988年退出3.X（DOS）版本，19992年推出4.X（Windows）版本；19997年腿5.1（Windows）版本，2000年下半年，Mathworks公司推出了他们的最新产品MATLAB6.0（R12）试用版，并于2001年初推出了正式版。
随着版本的升级，内容不断扩充，功能更加强大。
近几年来，Mathworks公司将推出MATLAB语言运用于系统仿真和实时运行等方面，取得了很多成绩，更扩大了它的应用前景。
MATLAB已成为美国和其他发达国家大学教学和科学研究中最常见而且必不可少的工具。
MATLAB是“矩阵实验室”（Matrix Laboratory）的缩写，它是一种以矩阵运算为基础的交互式程序语言，着重针对科学计算、工程计算和绘图的需要。
在MATLAB中，每个变量代表一个矩阵，可以有n*m个元素，每个元素都被看做复数摸索有的运算都对矩阵和复数有效，输入算式立即可得结果，无需编译。
MATLAB强大而简易的做图功能，能根据输入数据自动确定坐标绘图，能自定义多种坐标系（极坐标系、对数坐标系等），讷讷感绘制三维坐标中的曲线和曲面，可设置不同的颜色、线形、视角等。
如果数据齐全，MATLAB通常只需要一条命令即可做图，功能丰富，可扩展性强。
MATLAB软件包括基本部分和专业扩展部分，基本部分包括矩阵的运算和各种变换、代数和超越方程的求解、数据处理和傅立叶变换及数值积分风，可以满足大学理工科学生的计算需要，扩展部分称为工具箱，它实际上使用MATLAB的基本语句编成的各种子程序集，用于解决某一方面的问题，或实现某一类的新算法。
现在已经有控制系统、信号处理、图象处理、系统辨识、模糊集合、神经元网络及小波分析等多种工具箱，并且向公式推倒、系统仿真和实时运行等领域发展。
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第8章 MATLAB在高压直流输电及柔性输电中的仿真实例
（2）换流器C1、C2，由晶闸管组成，用作整流和逆变，实现交流电 与直流电之间的转换。换流器一般采用三相桥式（有单、双桥两类） 线路，每桥有6个桥臂（即6脉冲换流器），如天生桥—广州±500 kV HVDC系统晶闸管块的额定电压为8KV，用78个块串联组成阀体。
+
i -
idR
-KA->pu
Id_R
4 +
5 -
1 Py
1 Ay
2 By
3 Cy
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A
B -
C
Bridge Y
2 Pd
4 Ad
5 Bd
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A
B -
C
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7 pos
8 neg
第8章 MATLAB在高压直流输电及柔性输电中的仿真实例
3. 逆变环节简介 “逆变环节”（Inverter）子系统结构和“整流环
第8章 MATLAB在高压直流输电及柔性输电中的仿真实例
8.1 高压直流输电系统的仿真实例 8.1.1 HVDC系统的基本结构与工作原理
HVDC系统由换流站和直流线路组成。根据直流导线的正 负极性，HVDC分为单极系统、双极系统和同极系统。单 极大地回流直流输电系统的基本结构如图8-1所示，主要 组成设备有：
（4）无功补偿装置，换流器在运行时需要从交流系统吸引大量无功 功率，在稳态时吸收的无功功率约为直流线路输送有功功率的50%， 因此，在换流器附近应有无功补偿装置为其提供无功电源。通常由静 电电容器（包括滤波器电容器）、静止无功补偿器供给。
（5）直流平波电抗器，减小直流电压、电流的波动，受扰时抑制直 流电流的上升速度。
第8章 MATLAB在高压直流输电及柔性输电中的仿真实例
第8章 MATLAB在高压直流输电及柔性输电中的仿真实例
A B C A B C
EM: 500kV, 50 Hz 5000 MVA equivalent
A
A
A
B
B
B
C
C
C
phi = 80 deg. 3rd harm.
aA bB cC Brect
第8章 MATLAB在高压直流输电及柔性输电中的仿真实例 8.1.3 HVDC系统的调节特性
第8章 MATLAB在高压直流输电及柔性输电中的仿真实例
VdL (pu)
Id Idref lim(pu)
8.1.4 HVDC系统的起停和阶跃响应仿真
Id Idref lim(pu) VdL Vdref (pu)
节”子系统结构相似。逆变器的控制和保护由 “逆变器控制和保护”（Inverter Control and Protection）子系统。
第8章 MATLAB在高压直流输电及柔性输电中的仿真实例
第8章 MATLAB在高压直流输电及柔性输电中的仿真实例
第8章 MATLAB在高压直流输电及柔性输电中的仿真实例
A
+
B
-
Rectifier
AC filters 50 Hz
600 Mvar
0.5 H
Rectifier Control and Protection
DC line 300 km DC Fault
Master Control Master Control
0.5 H
+
A
Aa
B
Bb
-
C
Cc
Inverter
Read the Model properties for initialisation details
Open this block to visualize
recorded signals
Data Acquisition
HVDC 12-pulse Transmission System 1000 MW (500kV-2kA) 50 Hz
alphaord (deg)
Control Mode
1.5
1
0.5
0
-0.5
0
Binv
AC filters 50 Hz
600 Mvar
Inverter Control and Protection
EN: 345kV, 50 Hz, 10,000 MVA equivalent
A
A
A
B
B
B
C
C
C
phi = 80 deg. 3rd harm. A-G Fault
? More info
Discrete, Ts = 5e-005 s.
第8章 MATLAB在高压直流输电及柔性输电中的仿真实例
2. 整流环节简介
[Pu l se sY_ R]
[Pu l se sD_ R]
a2
1
A
b2
A
c2
2
B
a3
B
b3
3
C
c3
C
1200 MVA
Py
Pd
pos
Ay
By
Cy
Ad
Bd
neg
Cd
Re cti fi e r
第8章 MATLAB在高压直流输电及柔性输电中的仿真实例
8.1.2 HVDC系统的仿真模型描述 根据图8-1中直流输电系统的基本结构图以及参考
MATLAB的例程power_hvdc12pulse，本节建立了一 个单极12脉冲的HVDC仿真模型，如图8-2所示。 在图8-2的仿真模型中，通过1000MW（500kV， 2kA）的直流输电线路从一个500 kV、5000MVA、 50 Hz 的电力系统 向另一个345 kV、10000 MVA 、 50 Hz的电力系统 输送电力。整流桥和逆变桥均由 两个通用6脉冲桥搭建而成。交流滤波器直接接在 交流母线上，它包括11次、13次和更高次谐波等 单调支路，总共提供600Mvar的容量。
（3）滤波器，交流侧滤波器一般装在换流变压器的交流侧母线上。 对单桥用单调谐滤波器吸收5 、7 、11次( 次) 谐波，用高通滤波器吸 收高次谐波；对双桥用11 、13次( 次) 谐波滤波器及高通滤波器。直流 侧滤波器一般装在直流线路两端，用有源滤波器广频谱消除谐波，单 桥时吸收 次谐波，双桥时吸收 次谐波。
1.5 1
0.5
0
-0.5
0
0.2
0.4
0.6
0.8
1
1.2
1.4
1.6
1.8
2
1.5 1
0.5
0
-0.5
0
0.2
0.4
0.6
0.8
1
1.2
1.4
1.6
1.8
2
200
100
0
0
0.2
0.4
0.6
0.8
1
1.2
1.4
1.6
1.8
2
6
4
2
0
0
0.2
0.4
0.6
0.8
1
1.2
1.4
1.6
1.8
2
t/s
gamma