【2019年整理】电力系统的MATLABSIMULINK仿真与应用5
电力系统的MATLABSIMULINK仿真与应用_第1章
电力系统的MATLABSIMULINK仿真与应用_第1章第1章概述教:电力系统的材ATMLB/ASmuiinl仿k及应真用王晶国翁庆有兵张西电子安科大技学版出社论理教学：0学3时上机教：1学学8第1章时概述第章概述111.电系力统用常真仿软简介1件2.MATLAB/ISMUILKN述1概3.简电单演路示习题第1章述概1.1电系力常统仿用真件软介简力系电是统一个规模、大变的时杂复统系在国，民济经有中非重常的作用要。
电力系统字仿数真成已为力电系研统、究规划、行、运设计各等方面不可个缺或的具，特工是电力别系统新术的技开研究发新、装置设的、计参数确的定更是需要过仿真来确认。
目通常前用的电力系统真软件仿有：(1邦纳)维尔力电局Bonn(vileleowePrdmAniirtaiton,BP)A开发的PA程B和EMT序P(ElcteroagnmetiTcaniretnProram)程序；g1章第概述()2尼托巴曼高直压输电研流究心(M中natioabHDCReVaechrCenet)开r的发PCSDAEM/DC(TPoerwySemCtmoputrAideedDein/glectEoramngticeTranient PrgrominacudilngDirceturrenC)t序程；(3)德西国子公门司制研的力系电仿统真件软NEOMTAC(NtweokrToroniacMhnieCnotrl)o;4)(中电力科学国研究院开的电发力系分统析合综程序PSASP(oPweryStmAneayliSftowaerPackage;)()5MatWhro公k司发开的科与学工程算软件计ATLMABMat(riL某barotoary矩，实验室阵。
)第1章述概电力统分析系软件了除以几上，还有美种国加大学州伯克利校分制研的PPSCIES(miulaiotnPogramwrithnItegaretCircdiuEmthapi)美国、TP 公司开发I的PSSE/美、EPRI公国司开的ETMS发P、BBA公司开发的YMSPO程W序美和国ESAD公开发的电司力统分析系软件DSAE等。
电力系统的MATLAB-SIMULINK仿真与应用
• 图5-4 二极管模块参数对话框
始电流值。通常将初始电流值设为0，表 示仿真开始时二极管为关断状态。设置 初始电流值大于0，表示仿真开始时二极 管为导通状态。如果初始电流值非0，则 必须设置该线性系统中所有状态变量的 初值。对电力电子变换器中的所有状态 变量设置初始值是很麻烦的事情，所以 该选项只适用于简单电路。
的二极管整流电路，观测整流效果。其 中电压源频率为50 Hz，幅值为100 V， 电阻R为1 Ω，二极管模块采用默认参数。 解：(1) 按图5-5搭建仿真电路模型， 选用的各模块的名称及提取路径见表5-1。
• 图5-5 例5.1的仿真电路图
表5-1 例5.1仿真电路模块的名称及提取路径
模 块 名 功率二极管模块 D1、D2、D3、D4 交流电压源 Vs 串联 RLC 支路 R 电压表模块 VR 电流表模块 IR 信号分离模块 Demux 示波器 Scope 提 取 路 径 SimPowerSystems/Power Electronics SimPowerSystems/Electrical Sources SimPowerSystems/Elements SimPowerSystems/Measurements SimPowerSystems/Measurements Simulink/Signal Routing Simulink/Sinks
• 图5-1 电力电子开关模块
开关逻辑和串联电路参数的不同，其中 开关逻辑决定了各种器件的开关特征； 模块的串联电阻Ron和直流电压源Vf分别 用来反映电力电子器件的导通电阻和导 通时的电压降；串联电感Lon限制了器件 开关过程中的电流升降速度，同时对器 件导通或关断时的变化过程进行模拟。
子开关模块中也并联了简单的RC串联缓 冲电路，缓冲电路的阻值和电容值可以 在参数对话框中设置，更复杂的缓冲电 路则需要另外建立。有的器件(如 MOSFET)模块内部还集成了寄生二极管， 在使用中需要加以注意。
simulink 电力系统仿真教材
simulink 电力系统仿真教材Simulink是一种基于MATLAB的仿真环境，可用于电力系统的建模和仿真。
它提供了电力系统各个组件的建模模块，以及连接这些模块的连线，使得用户可以通过简单的拖拽和连接来建立一个完整的电力系统仿真模型。
在Simulink中，用户可以设置各个组件的参数，并对整个系统进行仿真和分析。
电力系统仿真可以帮助工程师们更好地理解和研究电力系统的运行和性能。
通过仿真，我们可以模拟各种工况下的电力系统运行情况，从而评估系统的稳定性、可靠性和安全性。
同时，仿真还能够辅助设计和优化电力系统，帮助我们更好地理解系统的动态行为和特性。
一本优秀的电力系统仿真教材应该包括以下内容：1.电力系统基础知识：教材应该首先介绍电力系统的基本概念和原理，包括电力系统的组成、拓扑结构和运行原理等。
这部分内容可以通过简单的文字和图表来阐述，以帮助读者理解电力系统的基本工作原理。
2. Simulink基础知识：由于Simulink是电力系统仿真的主要工具，教材还应该介绍Simulink的基本知识，包括如何安装和使用Simulink软件，以及Simulink的基本操作和组件库等。
教材可以通过简单的实例来演示Simulink的基本功能和特点。
3.电力系统建模和仿真：教材应该详细介绍如何在Simulink中建立电力系统的仿真模型，包括电网传输线、发电机、变压器、负载等各个组件的建模方法和参数设置。
教材可以通过具体的案例来演示建模的过程，以帮助读者理解如何将实际的电力系统转化为Simulink模型。
4.仿真结果分析：教材应该指导读者如何对仿真结果进行分析和评估，包括系统的稳定性、功率流分布、电压稳定性等方面的分析。
教材可以介绍一些常用的分析工具和方法，并通过具体的案例来演示分析的过程。
5.实际应用和案例：教材应该提供一些实际的电力系统案例，以帮助读者将仿真结果应用于实际工程中。
这些案例可以包括电力系统的稳态和暂态分析、电力系统的稳定控制和调度等方面的应用。
第4章电力系统的MATLABSIMULINK仿真与应用_
解：(1) 理论分析。由已知，得稳态运行时发电机的转
速n为
其中，f为系统频率，按我国标准取为50 Hz；p为隐极机的 极对数，此处为2。 电磁功率Pe = 0.8 p.u.，功率角δ为
60 f n = = 1500 r/min p
(4-1)
Pe X 0.8 0.9 arcsin arcsin 46.05 EV 1 1
第4章 电力系统主要元件等效模型
【例4.1】额定值为50 MVA、10.5 kV的两对极隐极同
步发电机与10.5 kV无穷大系统相连。隐极机的电阻R=0.005 p.u.，电感L = 0.9 p.u.，发电机供给的电磁功率为0.8 p.u.。 求稳态运行时的发电机的转速、功率角和电磁功率。
第4章 电力系统主要元件等效模型
第4章 电力系统主要元件等效模型
第4章 电力系统主要元件等效模型
4.1 同步发电机模型 4.2 电力变压器模型 4.3 输电线路模型
4.4 负荷模型
习题
第4章 电力系统主要元件等效模型
4.1 同步发电机模型
4.1.1 同步发电机等效电路 SimPowerSystems中同步发电机模型考虑了定子、励磁 和阻尼绕组的动态行为，经过Park变换后的等值电路如图41所示。
mq ， m d
Vq，Vd Δθ ωm Pe Δω θ Te δ Peo，Qeo
第4章 电力系统主要元件等效模型
通过“电机测量信号分离器”(Machines Measurement
Demux)模块可以将输出端子m中的各路信号分离出来，典 型接线如图4-10所示。
图4-1 同步发电机等效电路图
(a) d轴等效电路；(b) q轴等效电路
第4章 电力系统主要元件等效模型
Simulink在电子电路中的仿真和应用
求i3，U4，U7；
1. Simulink常用模块介绍 要熟练地使用Simulink进行仿真，首先要求能够熟练 使用Simlink 常用模块。在模块浏览器中的Simulink节点 下包含了搭建一个Simulink模块所需要的基本模块。本节 主要对其中的Sources模块库、Sinks 模块库、Math Operations库和Continuous模块库中的常用模块进行介 绍。 Sources 模块 阶跃函数，起始时间是第1秒而非0秒。双击step 模块，对仿真起始时间(step time)和阶跃值(Initial value, Final value)的大小进行设置。 信号发生器，可以产生给定频率和幅值的正 弦波(sine wave)、方波(square wave)和锯齿波 (sawtooth wave)，双击图标可以设置。
（3） 输入输出信号来源形式的多样化。其输入信号可以是 各种信号发生器；也可以来自一个设定的记录文件；还可以 来自MATLAB的工作空间（workspace）.输出信号也类似， 这就扩大了仿真系统与各种外部软件和硬件的接口能力。 Simulink工具箱中含有大量的仿真模块集，例如Power System Blockset （PSB）,DSP Blockset ,Communication Blockset,CDMA Reference Blockset, Nonlinear Control Design Blockset 等专门领域 应用的仿真模块。 研究MATLAB在电路仿真中的应用，主要用到的是 Simulink节点下的Commonly used Blocks ,Sinks ,Sources 等模块以及在电路仿真中最长用的 Power System Blockset（DSP）模块。
Sinks模块
第五章-Simulink与电力系统仿真精选全文
这样，所有的数据都将显示，在所需显示的数据相对较
多时，需要计算机有较大的内存容量。
“save data to workshop”被选中时，可以将显示数据放
到工作空间去，以备MATLAB的绘图命令调用。与此相
关的项目有两个，“Variable name” 代表要保存的数据
名称；“Format”为数据的保存格式，共有三种，Array
的分析与设计的计算机程序，利用该模块进行系统的分
析与综合，比用MATLAB/Simulink更加方便快捷，已
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经成为国际上许多学校自动控制课程的教学辅助工具， 在MathWorks网站控制类工具箱下载中长期排名第一。
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5.2 Simulink的进入及内 容 1、Simulink的常见进入 方法 ①在MATLAB的命令窗口 下输入如下的命令：
将2024/9/28
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按采样间隔提取数据进行显示。
“floating scope”如被选中，则该示波器成为浮动示波器，
即没有输入接口，但可以接受其他模块发来的数据。
Data history选项卡：
“limit data points to last”为最后可以保存的用于显示的
数据的最多点数，默认值为5000点。也可以不选这一项，
已经远远地超出了“矩阵相关计算”这个狭小的范围。 由于MATLAB在其软件设计之初，其开发者Cleve Moler 教授就秉承开放性的理念，在1993年的Simulink1.0出现
以后，人们发现这是许多科学家和工程技术人员梦寐以 求的仿真形式，从此以后，许多领域的顶尖科研人员以
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MATLAB语言为依托，编写了自己所从事领域的 Simulink工具箱，如控制界最流行的控制系统工具箱 （Control System Toolbox），系统辩识工具箱（System Identification Toolbox），鲁棒控制工具箱（Robust Control Toolbox），神经网络工具箱（Neural Network Toolbox），模型预测控制工具箱（Model Predictive Control Toolbox），还有如航空宇宙模块集（Aerospace Blockset），机械系统仿真模块（SimMechanics），电 力系统仿真模块（SimPowerSystems）甚至如生物系统 仿真模块（SimBiology）等。这其中，也有一些杰出中 国学者的贡献，如东北大学薛定宇教授在Control Kit的 基础上开发的CtrlLAB工具箱是专门用于反馈控制系统
Matlab技术在电力系统仿真中的应用指南
Matlab技术在电力系统仿真中的应用指南I. 引言电力系统仿真是电力领域中重要的研究工具之一。
它能够帮助电力工程师、研究人员和决策者分析电力系统的运行情况，评估系统的稳定性和可靠性，并进行优化和规划。
在电力系统仿真中，Matlab技术被广泛应用，本文将探讨Matlab在电力系统仿真中的具体应用指南。
II. 电力系统建模与仿真在电力系统的仿真过程中，建模是关键。
Matlab提供了一系列强大的工具和函数，用于电力系统的建模和仿真。
电力系统通常可以分为三个主要的子系统：发电系统、输电系统和配电系统。
每个子系统都有其特定的建模需求。
1. 发电系统建模发电系统的建模包括发电机、励磁系统和稳定器的建模。
Matlab提供了多种建模方法，如传递函数模型、状态空间模型和非线性模型。
用户可以根据实际情况选择合适的建模方法，并使用Matlab的仿真工具进行系统稳定性和响应性能的评估。
2. 输电系统建模输电系统建模是电力系统仿真中的一个关键环节。
Matlab提供了强大的电力网络建模工具，可以用来建立输电线路、变压器和各种网络拓扑结构。
用户可以通过Matlab的图形用户界面或脚本语言来创建并配置电力网络模型，然后进行仿真分析。
3. 配电系统建模配电系统建模是电力系统仿真的最后一个环节。
Matlab提供了用于建立配电系统的工具和函数。
用户可以使用Matlab的电力系统模块来创建配电网络模型，并进行负载流、短路分析、电能质量评估等仿真计算。
这些模型和仿真分析结果可以帮助用户评估配电系统的可靠性和效益。
III. 电力系统模拟与分析在电力系统仿真中，模拟和分析是非常重要的步骤。
Matlab提供了各种仿真和分析工具，用户可以利用这些工具来模拟电力系统的运行情况，并评估系统的性能。
1. 稳定性分析电力系统的稳定性是电力系统仿真中的一个关键指标。
Matlab提供了用于稳定性分析的工具，可以帮助用户评估电力系统的电压稳定性和频率稳定性。
Matlab Simulink的仿真应用
Matlab/Simulink的仿真应用一、基于Matlab 的信号与系统仿真实验《信号与系统》是电气信息类专业的重要专业基础课，其理论性较强,概念抽象而难以理解，公式推导复杂、计算繁琐，系统分析时的时域图和频谱图都较难绘制。
该课程传统教学一直采用黑板式的单一教学方式，大量的数学计算使课堂教学枯燥沉闷，学生依靠做大量习题来巩固和理解教学内容，对课程中众多的应用性较强的内容不能实际动手设计、调试、分析，严重影响和制约了教学效果，直接造成理论教学课时不够，实践教学环节薄弱，学生学习负担加重的不良后果针对《信号与系统》课程内容的特点，利用MATLAB的信号处理工具箱和图形处理及数据可视化，将结论直接用图形来演示，具有让学生直观地认识抽象的概念、定理、结论，深入理解重要概念的作用。
● 1.1 MATLAB简介美国MathWorks 公司于1984 年推出一款面向工程和科学运算的MATLAB （MatrixLaboratory--矩阵实验室)高性能软件，被广泛应用于数值分析、自动控制、信号处理、信息通信、工程建筑金融分析及图像处理等众多领域，是目前国际上公认的最具影响力的科技应用软件，深受工程技术人员及科研工作者的欢迎。
目前，国内外很多高等院校已将MATLAB列为本科生、研究生必须掌握的基础工具软件之一。
它的主要特点包括: （1）高效的数值计算及符号计算功能，使用户摆脱了繁杂的数学运算分析；（2）完备的图形处理功能，实现计算结果和编程的可视化；（3）友好的用户界面及接近数学表达式的自然化语言，易于学习和掌握，编程效率极高；（4）开放性好，能与多种平台工具软件兼容；（5）功能丰富的应用工具箱，具有广泛解决各学科专业领域内复杂问题的能力。
● 1.2 MATLAB仿真实验应用MATLAB 强大的符号运算功能与图形处理功能，为实现信号的可视化及系统分析提供了强有力的工具。
工具箱函数可以分析连续信号、连续系统、离散信号、离散系统等，并可对信号进行时域和频域的各种计算、分解和变换，如相加、相乘、移位、反折、傅立叶变、拉氏变换、Z 变换和频谱分析等多种计算功能。
电力系统的MATLABSIMULINK仿真与应用
八、Simulink仿真环境 Simulink使用入门模型的创建连续系统的建模与仿真子系统的创建与封装及条件执行子系统用MATLAB命令创建和运行Simulink模型8.1 Simulink 使用入门Simulink是面向框图的仿真软件，具有以下特点：●用绘制方框图代替编写程序，结构和流程清晰；●智能化地建立和运行仿真，仿真精细、贴近实际，自动建立各环节的方程，自动地在给定精度要求下以最快速度进行系统仿真；●适应面广，包括线性、非线性系统，连续、离散及混合系统，单任务、多任务离散事件系统。
【例8－1】创建一个正弦信号的仿真模型。
(1) 在MATLAB的命令窗口运行simulink命令，或单击工具栏中的图标，就可以打开Simulink 模块库浏览器(Simulink Library Browser) 窗口。
模块库列表模块列表当前模块的文字说明关键字搜索菜单工具条(2) 单击工具栏上的图标或选择菜单“File”——“New”——“Model”，新建一个名为“untitled”的空白模型窗口。
8.1.1 Simulink入门(4) 用鼠标单击所需要的输入信号源模块“Sine Wave”(正弦信号)，将其拖放到空白的模型窗口“untitled”，则“Sine Wave”模块就被添加到untitled窗口；也可以用鼠标选中“Sine Wave”模块，单击鼠标右键，在快捷菜单中选择“add to …untitled‟”命令，就可以将“Sine Wave”模块添加到untitled窗口。
(5) 用同样的方法打开接收模块库“Sinks”，选择其中的“Scope”模块(示波器)拖放到“untitled”窗口中。
(6) 在“untitled”窗口中，用鼠标指向“Sine Wave”右侧的输出端，当光标变为十字符时，按住鼠标拖向“Scope”模块的输入端，松开鼠标按键，就完成了两个模块间的信号线连接，一个简单模型已经建成。
电力系统的matlabsimulink仿真及应用_0095-0141
库中还提供了其它一些变压器模块，如图4-40所示。这些模 块包括“单相线性变压器”(Linear Transformer)、“单相饱 和变压器”(Saturable Transformer)、“三相6端口变压 器”(Three-Phase Transformer 12 Terminals)、“移相变压 器”(Zigzag Phase-Shifting Transformer)。其基本参数均与三 相双绕组变压器相似，读者可以根据自己的需要进行选择。
长度不超过300 km的线路可用一个PI型电路来代替，对 于更长的线路，可用串级联接的多个PI型电路来模拟。PI型 电路限制了线路中电压、电流的频率变化范围，对于研究基 频下的电力系统以及电力系统与控制系统之间的相互关系， PI型电路可达到足够的精度，但是对于研究开关开合时的瞬 变过程等含高频暂态分量的问题时，就不能不考虑分布参数 的特性了，这时应该使用分布参数线路模块。
(4) “三次线圈自阻抗”(Winding 3 self impedance)文本 框：电阻(单位：Ω)和自感(单位：H)。
(5) “耦合阻抗”(Mutual impedance)文本框：耦合电阻 (单位：Ω)和互感(单位：H)。
第4章 电力系统主要元件等效模型
(6) “测量参数”(Measurements)下拉框：对以下变量进 行测量。
第4章 电力系统主要元件等效模型
图4-40 其它变压器模块图标
(a) 单相线性变压器；(b) 单相饱和变压器； (c) 三相6端口变压器；(d) 移相变压器
第4章 电力系统主要元件等效模型
4.3 输电线路模型
输电线路的参数指线路的电阻、电抗、电纳和电导。严 格来说，这些参数是均匀分布的，即使是极短的一段线路， 都有相应大小的电阻、电抗、电纳和电导，因此精确的建模 非常复杂。在输电线路不长且仅需分析线路端口状况，即两 端电压、电流、功率时，通常可不考虑线路的这种分布参数 特性，只是在个别情况下才需要用双曲函数研究具有均匀分 布参数的线路。
电力系统的MATLABSIMULINK仿真与应用
机器的浮点运算误差限 (若某变量的绝对值小于 eps，则为 0) 不定式(0/0 或 inf/inf 的结果) 存放最后一次的错误信息 存放最新的警告信息
第2章 MATLAB编程基础
2.2.2 赋值语句 MATLAB采用命令行形式旳体现式语言，每一种命令
行就是一条语句，其格式与书写旳数学体现式十分相近， 非常轻易掌握。顾客在命令窗口输入语句并按下回车键后， 该语句就由MATLAB系统解释运行，并给出运行成果。 MATLAB旳赋值语句有下面两种构造。
第2章 MATLAB编程基础
2.2.1 变量 变量是保留数据信息旳一种最基本旳数据类型。变量
旳命名应遵照如下规则： (1) 变量名必须以字母开头； (2) 变量名可以由字母、数字和下划线混合构成； (3) 变量名辨别字母大小写； (4) MATLAB保留了某些具有特定意义旳默认变量(见
表2-3)，顾客编程时可以直接使用，并尽量防止此外自定义。 例如，Long和My_long1均是有效旳变量名，Long和
返回变量列表和输入变量列表均可以由若干变量名构 成。若返回变量个数不小于1，则它们之间应当用逗号或空 格分隔；若输入变量个数不小于1，则它们之间只能用逗号 分隔。
第2章 MATLAB编程基础 【例2.3】通过调用size( )函数求取矩阵维数。 解：在MATLAB命令窗口中依次输入图2-7所示语句并 回车确认。
第2章 MATLAB编程基础
第2章 MATLAB编程基础
2.1 MATLAB旳工作环境 2.2 MATLAB语言旳基本元素 2.3 矩阵旳MATLAB运算 2.4 MATLAB旳程序流程控制 2.5 M文献旳编写 2.6 MATLAB旳图形绘制 2.7 MATLAB编程仿真与应用 习题
MATLAB在电力系统仿真与优化中的应用
MATLAB在电力系统仿真与优化中的应用摘要:本文主要探讨了MATLAB在电力系统仿真与优化中的应用。
电力系统是一个复杂的工程系统，需要准确的建模和可靠的仿真来进行优化设计，以确保系统的稳定运行和高效运转。
MATLAB作为一种强大的数学建模和仿真工具，在电力系统领域有着广泛的应用。
本文通过简要介绍MATLAB的基本功能和特点，然后详细讨论了它在电力系统建模、仿真和优化中的应用。
最后，展望了未来MATLAB在电力系统领域可能的发展方向。
第一部分: MATLAB的基本功能和特点1.1 MATLAB的概述MATLAB是一种数学建模和仿真软件，最早于1970年由美国MathWorks公司推出。
它具有强大的数学计算和图形绘制功能，可以用于数值计算、符号计算、数据可视化等方面。
MATLAB的主要特点包括用户友好的界面、丰富的工具箱、庞大的用户社区等。
1.2 MATLAB在电力系统仿真中的优势MATLAB具有广泛的应用领域，电力系统仿真是其中之一。
相比于其他仿真工具，MATLAB在电力系统仿真中具有以下优势：(1) 灵活性和可扩展性: MATLAB提供了丰富的工具箱和开发包，使得用户可以根据具体需求自定义建模和仿真模块，具有较高的灵活性和可扩展性。
(2) 全面的数学和信号处理功能: 电力系统仿真需要进行复杂的数学计算和信号处理，MATLAB提供了丰富的数学和信号处理函数，方便用户进行各种复杂计算。
(3) 直观的图形绘制功能: MATLAB具有强大的图形绘制功能，可以直观地展示电力系统的仿真结果，帮助用户进行结果分析和决策。
(4) 丰富的仿真工具箱: MATLAB提供了许多专门用于电力系统仿真的工具箱，如Power System Toolbox、SimPowerSystems等，简化了复杂的电力系统建模和仿真过程。
第二部分: MATLAB在电力系统建模中的应用2.1 电力系统建模的重要性电力系统是由发电机、变压器、输电线路等组成的复杂系统，准确的建模是优化系统设计和运行的基础。
电力系统的matlab simulink仿真及应用
第1章 概 述
(2) 曼尼托巴高压直流输电研究中心(Manitoba HVDC Research Center)开发的PSCAD /EMTDC (Power System Computer Aided Design/Electromagnetic Transients Program including Direct Current)程序；
第1章 概 述
现在的SIMULINK都直接捆绑在MATLAB之上，版本也 从1993年的MATLAB4.0/ Simulink 1.0版升级到了2007年的 MATLAB 7.3/Simulink 6.6版，并且可以针对任何能够用数 学描述的系统进行建模，例如航空航天动力学系统、卫星控 制制导系统、通讯系统、船舶及汽车动力学系统等，其中包 括连续、离散、条件执行、事件驱动、单速率、多速率和混 杂系统等。由于SIMULINK的仿真平台使用方便、功能强大， 因此后来拓展的其它模型库也都共同使用这个仿真环境，成 为了MATLAB仿真的公共平台。
第1章 概 述
1983年的春天，Cleve到斯坦福大学进行访问， MATLAB深深吸引住了身为工程师的John Little。John Little 敏锐地觉察到MATLAB在工程领域的广阔前景，于是同年， 他和Cleve Moler、Steve Bangert一起用C语言开发了第二代 MATLAB专业版，由Steve Bangert主持开发编译解释程序； Steve Kleiman完成图形功能的设计；John Little和Cleve Moler主持开发各类数学分析的子模块，撰写用户指南和大 部分的M文件。
电力系统中MATLABSIMULINK仿真与应用介绍
第6章 电力系统稳态与暂态仿真
(11) “更新电路和测量结果”(Update Circuit &
Measurements)按键：更新电机列表，更新电压相量和电流 相量，更新“电机潮流分布”列表框中的功率分布。其中的 电机电流是最近一次潮流计算的结果。该电流值储存在电机 模块的“初始状态参数”(Initial conditions)文本框中。 (12) “更新潮流分布”(Update Load Flow)按键：根据给 定的参数进行潮流计算。
第6章 电力系统稳态与暂态仿真
4) “LTI视窗”(Use LTI Viewer)按键
打开窗口，使用“控制系统工具箱”(Control System Toolbox)的LTI视窗。 5) “阻抗依频特性测量”(Impedance vs. Frequency Measurement)按键 打开窗口，如果模型文件中含阻抗测量模块，该窗口中 将显示阻抗依频特性图。 6) “FFT分析”(FFT Analysis)按键 打开FFT分析窗口。 7) “报表生成”(Generate Report)按键 打开窗口，产生稳态计算的报表。
(2) 改变仿真初始状态； (3) 进行潮流计算并对包含三相电机的电路进行初始化
设置；
(4) 显示阻抗的依频特性图；
第6章 电力系统稳态与暂态仿真
(5) 显示FFT分析结果；
(6) 生成状态—空间模型并打开“线性时不变系 统”(LTI)时域和频域的视窗界面； (7) 生成报表，该报表中包含测量模块、电源、非线性 模块和电路状态变量的稳态值，并以后缀名.rep保存； (8) 设计饱和变压器模块的磁滞特性。 6.1.1 主窗口功能简介 MATLAB提供的Powergui模块在SimPowerSystems库中， 图标如图6-1所示。
matlab在电力系统线路故障仿真中的应用
一、概述1. 电力系统在现代社会中扮演着至关重要的角色，而线路故障是影响电力系统稳定性和可靠性的重要因素之一。
2. 仿真技术在电力系统线路故障研究中起着至关重要的作用，而matlab作为一种强大的数学工具，被广泛应用于电力系统仿真中。
二、matlab在电力系统仿真中的基本原理1. matlab作为一种数学建模与仿真工具，在电力系统仿真中可利用其强大的计算和可视化功能。
2. 电力系统仿真中的基本原理包括系统建模、参数设置、仿真算法选择等。
三、matlab在电力系统线路故障仿真中的具体应用1. matlab上线路故障模拟中的原理与方法1.1 研究线路故障对电力系统的影响需要进行故障模拟，而matlab可通过建立系统模型来模拟不同类型的线路故障。
1.2 matlab可通过编程实现故障过程中的系统参数变化、电压电流波形变化等仿真过程。
2. matlab上线路故障分析中的应用2.1 通过matlab进行线路故障仿真后，可利用其数据分析和可视化功能对故障过程进行分析，包括电压、电流、功率等参数的变化规律。
2.2 matlab可绘制出故障瞬态过程中的波形图、相量图等，为故障分析提供直观的数据支持。
3. matlab上线路故障处理与优化中的应用3.1 通过matlab仿真分析线路故障后，可对电力系统的保护装置和故障处理方案进行优化，提高系统的可靠性和稳定性。
3.2 matlab可通过仿真结果对系统的故障处理方案进行验证和优化，为现场操作提供科学依据。
四、matlab在电力系统线路故障仿真中的发展趋势1. 面向大规模电力系统的仿真1.1 matlab在电力系统仿真中的应用已经逐渐向着大规模和复杂系统发展，如超高压输电系统的仿真研究。
2. 面向多元化仿真需求2.1 随着电力系统技术的不断创新，matlab在电力系统线路故障仿真中的应用也将面临更多元化的仿真需求，如新能源系统的仿真研究。
五、结论1. matlab作为一种强大的数学工具，在电力系统线路故障仿真中发挥着重要作用。
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第5章 电力电子电路仿真分析
SimPowerSystems库提供的二极管模块图标如图5-3所示。
图5-3 二极管模块图标
第5章 电力电子电路仿真分析
2. 外部接口
二极管模块有2个电气接口和1个输出接口。2个电气接 口(a，k)分别对应于二极管的阳极和阴极。输出接口(m)输 出二极管的电流和电压测量值[Iak，Vak]，其中电流单位为A， 电压单位为V。 3. 参数设置 双击二极管模块，弹出该模块的参数对话框，如图5-4 所示。在该对话框中含有如下参数： (1) “导通电阻”(Resistance Ron)文本框：单位为Ω，当 电感值为0时，电阻值不能为0。 (2) “电感”(Inductance Lon)文本框：单位为H，当电阻
第5章 电力电子电路仿真分析
(5) “缓冲电路阻值”(Snubber resistance Rs)文本框：并
联缓冲电路中的电阻值，单位为Ω。缓冲电阻值设为inf时将 取消缓冲电阻。 (6) “缓冲电路电容值”(Snubber capacitance Cs)文本框： 并联缓冲电路中的电容值，单位为F。缓冲电容值设为0时， 将取消缓冲电容；缓冲电容值设为inf时，缓冲电路为纯电 阻性电路。 (7) “测量输出端”(Show measurement port)复选框：选 中该复选框，出现测量输出接口m，可以观测二极管的电流 和电压值。
第5章 电力电子电路仿真分析
【例5.1】如图5-5所示，构建简单的二极管整流电路，
观测整流效果。其中电压源频率为50 Hz，幅值为100 V，电 阻R为1 Ω，二极管模块采用默认参数。 解：(1) 按图5-5搭建仿真电路模型，选用的各模块的名 称及提取路径见表5-1。
第5章 电力电子电路仿真分析
第5章 电力电子电路仿真分析
由于电力电子器件在使用时一般都并联有缓冲电路，因
此MATLAB电力电子开关模块中也并联了简单的RC串联缓 冲电路，缓冲电路的阻值和电容值可以在参数对话框中设置， 更复杂的缓冲电路则需要另外建立。有的器件(如MOSFET) 模块内部还集成了寄生二极管，在使用中需要加以注意。
机数值仿真很方便。为了真实再现实际电路的物理状态，
MATLAB对几种常用电力电子开关元件的开关特性分别进 行了建模，这些开关模型采用统一电力电子电路仿真分析
图5-1 电力电子开关模块
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图5-1中，开关元件主要由理想开关SW、电阻Ron、
电感Lon、直流电压源Vf组成的串联电路和开关逻辑单元来 描述。电力电子元件开关特性的区别在于开关逻辑和串联电 路参数的不同，其中开关逻辑决定了各种器件的开关特征； 模块的串联电阻Ron和直流电压源Vf分别用来反映电力电子 器件的导通电阻和导通时的电压降；串联电感Lon限制了器 件开关过程中的电流升降速度，同时对器件导通或关断时的 变化过程进行模拟。
第5章 电力电子电路仿真分析
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5.1 电力电子开关模块
5.2 桥式电路模块
5.3 驱动电路模块 习题
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5.1 电力电子开关模块
SIMULINK的SimPowerSystems库提供了常用的电力电 子开关模块，各种整流、逆变电路模块以及时序逻辑驱动模 块。SIMULINK库中的各种信号源可以直接驱动这些开关单 元和模块，因此使用这些元件组建电力电子电路并进行计算
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(2) 设置参数和仿真参数。二极管模块采用图5-4所示的
图5-5 例5.1的仿真电路图
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表5-1 例5.1仿真电路模块的名称及提取路径
模 块 名 功率二极管模块 D1、D2、D3、D4 交流电压源 Vs 串联 RLC 支路 R 电压表模块 VR 电流表模块 IR 信号分离模块 Demux 示波器 Scope 提 取 路 径 SimPowerSystems/Power Electronics SimPowerSystems/Electrical Sources SimPowerSystems/Elements SimPowerSystems/Measurements SimPowerSystems/Measurements Simulink/Signal Routing Simulink/Sinks
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由于MATLAB的电力电子开关模块中含有电感，因此
有电流源的性质，在没有连接缓冲电路时不能直接与电感或 电流源连接，也不能开路工作。含电力电子模块的电路或系 统仿真时，仿真算法一般采用刚性积分算法，如ode23tb、 ode15s，这样可以得到较快的仿真速度。如果需要离散化电 路，必须将电感值设为0。 电力电子开关模块一般都带有一个测量输出端m，通过 它可以输出器件上的电压和电流值，不仅观测方便，而且可 以为选择器件的耐压性能和电流提供依据。
值为0时，电感值不能为0。
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图5-4 二极管模块参数对话框
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(3) “正向电压”(Forward voltage Vf)文本框：单位为V，
当二极管正向电压大于Vf后，二极管导通。 (4) “初始电流”(Initial current Ic)文本框：单位为A，设 置仿真开始时的初始电流值。通常将初始电流值设为0，表 示仿真开始时二极管为关断状态。设置初始电流值大于0， 表示仿真开始时二极管为导通状态。如果初始电流值非0， 则必须设置该线性系统中所有状态变量的初值。对电力电子 变换器中的所有状态变量设置初始值是很麻烦的事情，所以 该选项只适用于简单电路。
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5.1.1 二极管模块
1. 原理与图标 图5-2所示为二极管模块的电路符号和静态伏安特性。 当二极管正向电压Vak大于门槛电压Vf时，二极管导通；当 二极管两端加以反向电压或流过管子的电流降到0时，二极 管关断。
图5-2 功率二极管模块的电路符号和静态伏安特性 (a) 电路符号；(b) 静态伏安特性