基于MATLAB的同步发电机仿真分析
基于Matlab Simulink的同步发电机励磁系统模型的研究
科技与创新┃Science and Technology &Innovation·148·2020年第17期文章编号：2095－6835（2020）17－0148－02基于Matlab Simulink 的同步发电机励磁系统模型的研究岳文超（连云港供电公司，江苏连云港222000）摘要：介绍了电力系统动态建模方法，对同步发电机励磁系统的构建进行了深入研究。
着眼电网的实际需求，探究使用Maltlab Simulink 模拟程序搭建电源励磁系统的数学模型，模拟获得符合实际情况的调节器设置参数，调整各参数，从而得出符合实际的励磁系统的数学模型和参数，验证了Maltlab 对电力系统进行研究的有效性和可行性。
关键词：Matlab Simulink ；励磁系统；仿真计算；数学模型中图分类号：TM31文献标识码：ADOI ：10.15913/ki.kjycx.2020.17.064随着电网的范围增大，网载负荷能力增强，电网安全也面临着挑战。
发电机的励磁控制系统可以稳定频率和电压的波动，改善动态品质，提高抗干扰能力，对防止电网事故扩大起着重要作用。
建立励磁系统模型进行研究，可以精确评估电网暂态稳定性，方便对电网进行事故预想。
以往的模型动态指标采用经验值或默认值，往往与实际不符，且软件复杂，不能满足一般工作人员的需求。
且Matlab 具有更好的兼容性和友好的人机互动，应用前景巨大。
所以，利用Matlab 对励磁系统模型进行分析，一方面，可以节省分析者的时间成本；另一方面，可以提升模拟分析的的精度和指导价值。
1励磁系统工作模型原理解析励磁系统由以下两部分构成：向发电机绕组提供可控直流电流，用于建立稳定的直流磁场，称之为励磁输出模块；在正常运行或发生事故时调节及励磁电流以满足相关需求，包括励磁调节、强励磁、强减磁和自灭磁等，称为励磁控制模块。
励磁调节器与发电机的电压、电流等状态量构建联系，以预先设置的调节参数对励磁功率模块发出控制信号，控制励磁功率模块的输出，从而控制整个发电系统。
基于matlab的同步发电机组建模与仿真
基于matlab的同步发电机组建模与仿真基于matlab的同步发电机组建模与仿真I 基于MATLAB 的同步发电机组建模与仿真摘要随着电网的规模越来越大，电力系统的运行也随之越来越复杂。
同步发电机及其控制系统作为电源是电力系统中的重要组成部分，其性能对电力系统有着极大的影响，直接关系到系统的稳定运行。
为了使电力系统安全而经济地运行，我们必须对同步发电机组特性进行深入的研究。
而同步发电机组运行是一个相当复杂的过程，其动态特性随着机组的运行状态而不断变化，所以建立机组的模型并进行仿真研究是掌握发电机动态特性，评价其各个控制系统性能的有效手段，并且对工作人员的培训和研究将起到很大的作用。
同步发电机组模型的建立将涉及到机组的机理分析，有利于从理论建模中引出新的设计方法，为优化设计提供理论依据。
本文将对同步发电机及其励磁系统、调速系统的数学模型进行研究，利用MATLAB/Simulink 搭建同步发电机组的仿真模型，建立单机无穷大系统，最后对模型进行仿真，并分析仿真结果。
关键词：电力系统；单机无穷大系统；MATLAB/Simulink；仿真；同步发电机组华北电力大学本科毕业设计（论文）摘要II SYNCHRONOUS GENERATOR UNIT MODELING AND SIMULATION BASED ON MATLAB Abstract With the enlargement of the power grid scale, the operation of the power system is becoming more and more complex. As supply unit of the system, synchronous generator and its control system plays an important part in the power system. Their performance also imposes great influence to the power system and has a direct connection with the power system stability. In order to ensure the safe and economic operation of the power system, we shall do a profound research on the synchronous generator unit characteristics. However, the operation of the synchronous generator unit is a extremely complex process. Its dynamic characteristics are subject to the changing states of the unit operation. Therefore, it is efficient to build a unit model and do simulations research to acquire the dynamic characteristics of the unit, and evaluate the performance of each control system. This will also play a great role in the staff training and researches. The building of the synchronous generator unit model will involve the mechanic analysis of the unit, do favor to deduce new designing methods from theoretical model buildingand provide theoretical basis to the optimization design. In this paper the mathematical model of the synchronous generator and its excitation system, speed regulating system will be researched; the simulation model of synchronous generator unit will be built based on MATLAB/Simulink; a single-unit infinite system will be established; finally simulate the model and verify the accuracy of the model. Key Words: Power System; Single-unit Infinite System; MATLAB/Simulink; Simulation; Synchronous Generator Unit 华北电力大学本科毕业设计（论文）目录i 目录摘要∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙IAbstract∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙II 1 绪论∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙1 1.1 课题背景和意义∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙1 1.2 电力系统仿真发展现状∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙1 1.3 本课题所完成的主要工作∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙2 2 同步发电机组数学模型∙∙∙∙∙∙4 2.1 同步发电机数学模型∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙4 2.1.1 同步发电机数学建模概述∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙4 2.1.2 同步发电机基本方程∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙4 2.1.3 同步发电机三阶模型∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙4 2.1.4 单机无穷大系统∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙7 2.2 励磁系统数学模型∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙8 2.2.1 同步发电机励磁自动控制系统概述∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙8 2.2.2 同步发电机励磁自动控制系统数学模型∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙8 2.3 调速系统数学模型∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙10 2.3.1 同步发电机组调速控制系统概述∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙10 2.3.2 同步发电机调速系统数学模型于MATLAB 同步发电机组仿真∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙12 3.1 MATLAB 介绍∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙12 3.1.1 MATLAB/Simulink∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙12 3.1.2 常用Simulink 库模块∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙13 3.2 同步发电机组仿真的初值计算∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙14 3.3 同步发电机组仿真模型∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙15 3.3.1 同步发电机模型∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙16 3.3.2 同步发电机励磁自动控制系统仿真模型∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙17 3.3.3 同步发电机调速系统仿真模型∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙18 3.4 系统仿真及结果分析∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙18 3.4.1 稳定运行∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙19 3.4.2 系统电压突增或突降∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙20 3.4.3 增加励磁系统给定电压∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙2 1 3.4.4 增加调速系统给定功率∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙2 3 华北电力大学本科毕业设计（论文）目录ii 3.4.5 三相突然短路∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙24 4 结论与展望∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙26 参考文献∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙27 致谢∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙28 华北电力大学本科毕业设计（论文）1 1 绪论1.1 课题背景和意义随着现代电力系统网络规模的不断扩大和电网电压等级的不断升高，电力系统规划、运行和控制的复杂性亦日益增加。
基于MATLAB的电机仿真分析
基于MATLAB的电机仿真分析一、电机仿真基础在进行电机仿真分析之前，我们首先需要了解电机的工作原理和基本参数。
电机是一种将电能转换为机械能的设备，根据其工作原理的不同，可以分为直流电机和交流电机。
在进行仿真分析时，需要考虑到电机的电气和机械特性，例如电压、电流、转速、转矩等参数。
电机仿真分析的基础是建立电机的数学模型，通常采用的是电路模型或者有限元模型。
电路模型适用于小功率电机，其基本原理是根据电机的电气特性建立等效电路，并通过电路方程进行仿真分析。
有限元模型适用于大功率电机，其基本原理是根据电机的物理结构建立有限元模型，并通过有限元分析进行仿真分析。
在MATLAB中，可以利用Simulink或者PDE Toolbox等工具进行电路模型和有限元模型的建模和仿真。
三、基于MATLAB的电机仿真应用1. 电机性能分析基于MATLAB的电机仿真分析可以帮助工程师了解电机的性能和特点，例如电流波形、转速响应、转矩曲线等参数。
通过仿真分析，可以优化电机设计和控制系统，提高电机的效率和可靠性。
2. 电机故障诊断基于MATLAB的电机仿真分析还可以用于电机的故障诊断，例如定子短路、转子断路、轴承故障等。
通过对电机的电气特性和机械特性进行仿真分析，可以检测和诊断电机的故障类型和位置，从而及时进行维修和保养。
3. 电机控制系统设计基于MATLAB的电机仿真分析还可以用于电机控制系统的设计和优化。
通过搭建电机模型和控制系统模型，进行仿真分析和参数调节，可以得到最优的控制系统参数，提高电机的动态性能和稳定性。
四、结论基于MATLAB的电机仿真分析是一种有效的工具，可以帮助工程师更好地了解电机的性能和特点，优化电机设计和控制系统。
在实际工程中，可以根据电机的具体要求和情况选择合适的仿真方法和工具，进行仿真分析和应用研究。
随着MATLAB工具的不断更新和完善，电机仿真分析将得到更广泛的应用和发展。
基于MATLAB GUI的永磁同步发电机仿真平台
ｌ 仿 真 平台构成
ＧＵＩ 仿真平台界面， 由四个选择面板： 故障
类 型 、 护 措 施 、 型 参 数 修改和 坐 标显 示类 型 保 模
ｏ ｅ ｅ ｎ ｄ ｔ ｄ ｕ ｄ ｒｔ ｅ ｐ ａｆ ｒ ｗｈ ｃ ｓｕ ｅ ｕ ｐ ｎ ｄ ａ ｄ ｅ ｉ ｎ ｅ ｌｔｏ ｍ， ｉ ｈ ｗａ ｓ ｆ ｌ ｎ ｅ ｈ ｉ
Ｓ ｎＪ ａ ｚ ｏ ｇ Ｓ ａ ｇ Ｙ ｎ ｎ ｕ ｉｎ ｈ ｎ ｈ ｎ ａ ａ
Ｄａ ｉｎ Ｕｎ ｖ ｒ ｉ ｆ ｅ ｈ ｏ ｏ ｙ ｌａ ｉ ｅ ｓｔ ｏ ｃ ｎ ｌ ｇ ｙ Ｔ
摘
要： 基于ＭＡ Ｌ Ｔ ＡＢ的可视化编程 （ ＧＵＩ 技术 ， ）
ｌ ｋ 型 无关 。 ｉ 模 ｎ
ｔ ｅｆ ｌ ｓｏ ｔ ｅｔ ａ ｈ ｎ ， ｘ ｅ ｉ ｎ ｎ ｎ ｉ ｅ ｒｎ ． ｈ ｅ ｄ ｆ ｈ ｃ ｉ ｇ ｅ ｐ ｒｍｅ ｔ ｄｅ ｇ ｎ ｅ ｉｇ ｉ ｅ ａ
Ｋ ｅ ｗｏｒ ｓ：Ｍ ＡＴＬＡ Ｂ） ｙ－ ｄ ＇ Ｉ Ｐｅ ｍ ａ ｎｔＭ ａ ｎｅ ｙｎ－ ＧＵ ｒ ｎｅ ｇ ｔＳ
Ａｂｓ ｒ ｃ ：Ｐ ａ ｆ ｒ ｆ ｒｔ ｅ ｓ ｍｕ ａ ｉ ｎ ｏ ｅ ｍａ ｅ ｔ ｔ ａ ｔ ｌ ｔｏ ｍ ｏ ｈ ｉ ｌｔｏ ｆｐ ｒ ｎ ｎ
ｍ ａ ｎｅ ｙｎｃ ｒ ｎｏ ａ ｈｉ ｓｗ ａ ｓｇｎｅ ａ ｅ ｈｅ ｇ ｔｓ ｈ ｏ ｕｓ ｍ ｃ ｎｅ ｓ ｄｅ ｉ ｄ ｂ ｓ ｄ ｏｎ ｔ
并 能间接打开Ｓ ｍｕ ｉｋ 型和Ｆｇ ｒ窗 １以用于进 一步 ｉ ｌ 模 ｎ ｉｕ ｅ ５ １ 修改 编辑 ， 具有很 强的教学 、 实验 和工程研 究价值 。 关键词 ： ＴＬ ／ 永磁同步发 电机 ＭＡ ＡＢＧｕＩ
Байду номын сангаас真
基于matlab的永磁同步电机调速系统的仿真
摘要本文首先介绍了永磁同步电机的国内外发展状况，然后介绍了永磁同步电机的结构及原理，接着建立了永磁同步电机的数学模型，并在此基础上用MATLAB 进行了仿真，最后进行了仿真及仿真结果的分析。
永磁同步电机是具有非线性、强耦合性、时变性的系统，在运行过程中会受到负载扰动等多因素影响。
以往研究永磁同步电机的做法是在硬件上搭建一个平台进行模拟，但是这样在做实验中难免会造成一些损失，而且硬件上的反馈会比较长研究周期长。
目前在国内外关于永磁同步电机调速系统的研究现状上来讲，基于MATLAB环境下仿真模型的构建下进行研究，这可极大的缩短研究周期和研究成本。
在利用MATLAB仿真模型研究永磁同步电机时，我们可以把那些扰动因数做成模拟信号给予模型，这样可以准确的定性分析实验得出结论。
关键字：永磁同步电机，空间矢量调制，MATLAB仿真，数学模型。
ABSTRACTIn the first, this paper introduces the domestic and international development status of Permanent Magnet Synchronous Motor(PMSM), gives a explanation about its basictheory, structure. Then it builds a mathematical model, and uses MATLAB to simulate that model.The PMSM is a nonlinear, strong-coupling and time-varying system, so in the operation process, it will be influenced by many factors such asload disturbance. Therere, it is necessary to take action when researching the control method of PMSM. The former research method is setting up a platform on hardware to perform experimensbut it is undesirable, because it often cause some loss, and the feedback cycle is longer than research cycle. As fordomestic and international current situation on the research of PMSM, it is obvious that researching under the simulation model created by MATLAB could greatly reduce the cost and cycle of researchment. When using MATLAB to build simulation model on the research of PMSM, we can transform these disturbance factors into analog signal, making a qualitative analysis to draw conclusions from them.Keywords：PMSM, SVPWM, MATLAB simulation, mathmatical model目录摘要 (I)ABSTRACT .............................................. I I 目录............................................... I II 第一章绪论 (1)1.1 研究背景及意义 (1)1.1.1 研究背景 (1)1.1.2 研究的目的及意义 (1)1.2 国内外研究现状 (2)1.2.1 国内研究历史及现状 (2)1.2.2 国外研究现状及趋势 (2)1.3 本文的主要内容 (3)第二章永磁同步电机调速系统的结构和数学模型 (5)2.1 引言 (5)2.2 永磁同步电机调速系统的结构 (5)2.3 永磁同步电机调速系统的数学模型 (6)2.3.1 PMSM在ABC坐标系下的磁链和电压方程 (6)坐标系下的磁链和电压方程 (8)2.3.2 PMSM在02.3.3 PMSM在dq0坐标系下的磁链和电压方程 (9)2.4 永磁同步电机的控制策略 (11)2.5 本章小节 (12)第三章永磁同步电机矢量控制及空间矢量脉宽调制 (14)3.1 引言 (14)3.2 永磁同步电动机的矢量控制 (14)3.3 空间矢量脉宽调制概念 (15)3.4 SVPWM模块的建立 (17)3.5 本章小结 (23)第四章基于Matlab的永磁同步调速系统仿真模型的建立 (24)4.1 引言 (24)4.2 MATLAB软件的介绍 (24)4.3永磁同步电机调速系统整体模型的建立 (25)4.4仿真参数调试及结果分析 (28)4.5本章小结 (29)第五章总结与展望 (30)5.1全文总结 (30)参考文献 (31)致谢 (33)第一章绪论1.1 研究背景及意义1.1.1 研究背景随着电力电子技术、微电子技术和现代电机控制理论的发展，交流调速系统逐步具备了宽调速范围、高稳速精度、快速动态响应及四象限运行等良好的技术性能，交流调速系统应用越来越广泛。
matlab中关于永磁同步电机的仿真例子
matlab中关于永磁同步电机的仿真例子摘要：一、Matlab中永磁同步电机仿真概述二、永磁同步电机仿真模型建立1.参数设置2.控制器设计3.仿真结果分析三、SVPWM算法在永磁同步电机仿真中的应用四、案例演示：基于DSP28035的永磁同步电机伺服系统MATLAB仿真五、总结与展望正文：一、Matlab中永磁同步电机仿真概述Matlab是一款强大的数学软件，其在电机领域仿真中的应用广泛。
永磁同步电机（PMSM）作为一种高效、高性能的电机，其控制策略和性能分析在Matlab中得到了充分的体现。
利用Matlab进行永磁同步电机仿真，可以有效验证控制策略的正确性，优化电机参数，提高系统性能。
二、永磁同步电机仿真模型建立1.参数设置：在建立永磁同步电机仿真模型时，首先需要设定电机的各项参数，如电阻、电感、永磁体磁链等。
这些参数可以根据实际电机的设计值进行设置，以保证模型与实际电机的特性一致。
2.控制器设计：控制器的设计是电机仿真模型的核心部分。
常见的控制器设计包括矢量控制（也称为场导向控制，Field-Oriented Control, FOC）、直接转矩控制（Direct Torque Control, DTC）等。
在Matlab中，可以利用现有的工具箱（如PMSM T oolbox）方便地进行控制器的设计和仿真。
3.仿真结果分析：在完成控制器设计后，进行仿真实验。
通过观察电机的转速、电流、转矩等参数的变化，可以评估控制器的性能。
同时，可以利用Matlab的图像绘制功能，将仿真结果以图表的形式展示，便于进一步分析。
三、SVPWM算法在永磁同步电机仿真中的应用SVPWM（Space Vector Pulse Width Modulation）是一种用于控制永磁同步电机的有效方法。
通过在Matlab中实现SVPWM算法，可以方便地对比不同控制策略的性能。
在仿真过程中，可以观察到SVPWM算法能够有效提高电机的转矩波动抑制能力，减小电流谐波含量，从而提高电机的运行效率。
MATLAB的同步发电机故障运行仿真分析
闸装 置 ， 障发生后切 除故障线路 ， 在故 待消失后 实验 ： ２ 秒时有功功率 的输 入 由 ０ ７ ５ 在 ０ ． ８ 增到 ０ 自动重新将这线 路投 入 ， 以提高供 电的可靠性 ， ０ ， ． 则电压及 电流如 图： ８ 成功率很 高。 上述 两种 方法 ， 多用在从系统方面消除故 障。 ２ ３强行励磁和 陕速关 闭汽 门 这是两种从 自动调节 系统人手 ，借减少 功 率或能量 的差 额提高暂态稳 定性的措施 。非常 经济有效 。 （） １快速关 闭汽门。所谓快 速关闭 汽门 ， 按 目前技术水平 可 以达到 的指标大致指油 动机时 电 间常数不 大 于 Ｑ 秒 ， １ 汽容时 间常数 也不 大于 １ 。其 中 ， 秒 以汽容 时间常数 更难 减小 ， 限制了快速关闭汽 门的效果 。所以 改 为强行励磁 是 目 比较有 效且能 实施 前
中计算和控 制问题等也 日 益复杂在 进行 电力试 验 时直接从技术 和安全上考 虑可能性很小 。因 此 运 用 电力仿 真来解 决这些 问题非常迫切 。本 文 作 者主要 通过 Ｍ Ｔ Ａ Ａ Ｌ Ｂ对 发 电厂单机 并 网 后 ，在发 电厂 的同步发 电机 发生小扰动及 短路 故 障 隋况下应 如何使发 电机 及系统重新 回到稳 定状态进行 了模拟 ，同时就 发 电机在故 障情况 下 应如何进行处理进行 了分析。 １ ．设备选择及参数汁 １ 同步发 电机与 电网的拄 如附图 １ ． １ 线 ：
好 的效 果 。
关 键词 ： 同步发 电机 ； 真 ； 障运行 ； 仿 故 处理
中 图 分 类 号 ： Ｍ７ ３ Ｔ ４ 文献 标 识码 ： Ａ
前言 ２ ２自动重合 闸的采用 重新 回到稳定状态 。 由于 系统 中的故 障 ，特别是超 高压输 电线 （） ２当输入功 率增大时 ， 系统在 发生三 相短 随着 电力 系统的快速发展 和电网的 日益扩 绝 采用 自动重合 路后 ， 不增加励磁则系统不能 回到稳定状 态。 大 以及 自动化系统程度的不断提 高＇ 电力系统 路 的故障 ， 大多数是短路 故障 ， 在 若
基于MATLAB的电力系统仿真讲解
基于MATLAB的电力系统仿真摘要：目前，随着科学技术的发展和电能需求量的日益增长，电力系统规模越来越庞大，超高压远距离输电、大容量发电机组、各种新型控制装置得到了广泛的应用，这对于合理利用能源，充分挖掘现有的输电潜力和保护环境都有重要意义。
另一方面，随着国民经济的高速发展，以城市为中心的区域性用电增长越来越快，大电网负荷中心的用电容量越来越大，长距离重负荷输电的情况日益普遍，电力系统在人民的生活和工作中担任重要角色，电力系统的稳定运行直接影响的人们的日常生活。
随着电力系统的飞速发展和电网的日益扩大以及自动化程度的不断提高，电力系统中许多计算和控制问题日益复杂，从技术和安全上考虑直接进行电力试验可能性很小，因此迫切要求运用电力仿真来解决这些问题。
电力系统仿真是将电力系统的模型化、数学化来模拟实际的电力系统的运行，可以帮助人们通过计算机手段分析实际电力系统的各种运行情况,从而有效了解电力系统概况。
本文根据电力系统的特点，利用MA TLAB的动态仿真软件Simulink搭建了含发电机、变压器、输电线路、无穷大电源等的系统的仿真模型，得到了在该系统主供电线路电源端发生三相短路接地故障并由故障器自动跳闸隔离故障的仿真结果，并分析了这一暂态过程。
通过仿真结果说明MA TIAB 电力系统工具箱是分析电力系统的有效工具。
关键词：电力系统；三相短路；故障分析；matlab仿真Electric Power System Simulation Base on MATLABAbstract：Now, with the development of science and techmology and the growing demand for eletrical energy, power systems get increasingly large and long-distance EHV power transmission, large capacity electric generating set, as well as the various new control devices have been widely used. This has important significance to rationally utilizing energy resources, making full use of the existing electric systems’ delivery potential and protecting the environment. On the other hand, with the fast growth of the national economy, city-centered regional power consumption is rising more and more rapidly, power demand in large electric system’laod centers is growing faster and faster, and long-distance and heavy-duty power transmission is more and more popular. Power system play an important part in people’s lives and work, power system and stable operation of a direct impact on the people’s daily life, with the rapid development of power systems and power grids is increasing with days and the degree of automation continuous improvement, many computing and control of the power system increasingly complex issues, it is impossioble to take a directThis paper base on the characteristics of the power system, using the software MATAB simulink built with generators,transformers,power line,such as the infinite power system simulation model, and has a simulation result of three-phase short-circuit fault which happen in the main power-supply line and the fault automatic tripping isolation by the three-phase fault, and analysis of this transient. The simulation results show MATLAB power system toolbox of the power system is an effective tool.Key words: Power system ；Three-phase short-circuit ；Fault analysis ；MATLAB simulation第一章绪论1.1 我国电力系统情况简介电力系统是由发电厂、电力网和电力负荷组成的电能生产、传输和转化的系统。
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基于MATLAB的同步发电机仿真分析
摘要：在发电机的系统中带有整流的在建模以及求解是非常复杂的，因此，文章采用了sps模块库进行了电器元件的模块建立，带有发电机整流负载的同步仿真模型，这种matlab式的模型能够在系统的有效运行下进行准确的仿真分析，并且分析的形式为动态的，可以将实验的结果同分析相互的对比，这就为整流的负载同步系统在参数设计以及故障的维修和保护上做出理论研究提供基础工作。
关键词：仿真分析；同步发电机；整流；模型
引言
目前在电站以及舰船和飞机这些供电系统中，大多都是独立的带有整流负载的同步发电系统，因此对其计算和仿真分析技术在此领域受到了越来越多的学者专家的关注，但是不得不提到的是，电机在整流桥的数学模型建立的基础上是十分的复杂和难以求解的，这就在研究分析上带来了一定的困难。
而matlab的推出以及软件的应用的推广发展使得这种同步的发电机在建模仿真分析的问题上得到了很好的结局，这也是依仗了这种软件在计算能力上的强大能力，使得带整流的负载同步系统在进行模拟上不但快捷简便同时也变得准确。
本文主要就这种发电机在matlab的仿真建模上的系统动态各个过程的情况，并在此基础上将仿真结果同试验结果相互对比，用以证明在仿真模型的建立上matlab仿真模型基本可以在电力系统的实际研究中满足试验的需
要，这个在结果上较为理想。
另外，仿真结果不但在系统设计参数时具有重要意义，在保护故障时以及运行设备的可靠性保障时都有着重要的意义。
1 建立系统模型
1.1 数学动态模型的建立
在对同步发电机进行数学模型的动态分析时，应当在分析同步发电机动态数学模型时，假设如下：首先要保证发电机的参数是恒定的；其次，对磁滞以及磁饱和和涡流的影响不计算在内；然后要求定子需要三相对称；最后则要求对高次谐波进行忽略。
同步电机在组成上主要由转子和定子构成，而又由abc三个绕组共同组成了定子，转子则是由两个阻尼绕组以及一个励磁绕组组成，这六个绕组之间相互耦合，存在着电磁关系。
根据电路kvl定律，发电机六个绕组可以建立如下六个回路电压平衡方程：
（1）（2）
（3）（4）
（5）（6）
式中记号说明：d、q：直轴、交轴分量；r、s：转子、定子分量；l、m：漏感、自感；f、k：励磁绕组分量、阻尼绕组分量；根据六个绕组之间的磁链耦合关系，按照右手螺旋定则，可以得到发电机数学模型的六个磁链方程如下：
（7）（8）
（9）（10）
（11）（12）
1.2 整流桥的数学模型
整流桥是由三相全波整流电路组成。
整流桥的桥臂可由二极管、晶闸管、gto、mosfet、igbt等多种形式构成。
每种管子的数学模型都是由导通电阻、导通电感和前向压降串联构成。
管子的数学模型如下式：
vak=（ron+xon）i+vf（13）
式中，ron：导通电阻；xon：导通电抗；vf：前向压降
1.3 整流系统模型的建立
根据上面建立的同步发电机和整流桥的仿真模型，本文建立了同步发电机整流系统的仿真模型，在直流侧并联了滤波电容c和电阻。
仿真中，同步发电机的输入功率pm，励磁电压vf及初始状态的设定可根据负载需要由powergui模块来给出。
powergui模块是matlab6.5电力系统仿真中功能很强大的一个模块。
2 仿真与试验分析
系统仿真中的发电机、整流桥、负载的参数均由试验测量确定。
同步发电机为5kva/380v，1500r/min恒定电压源励磁同步电机（无励磁调节装置），整流桥为380v/300a三相二极管不可控整流桥，滤波电容为100μf，负载为4.2？赘电阻。
下面对同步电机带整流负载的突加负载、突卸负载和突然短路动态过程进行仿真分析。
2.1 整流系统突加负载仿真分析
实验中的整流负载具有较小的额定功率，因此在仿真结果的实验进行对比结果时往往会对输出电压的有效值进行设定，在这里一般都会设定成42v。
同步发电机在单台系统上进行突加负载，整流桥就会产生uz波形的输出电压，而在负载两端就会产生usc波形的电压。
发电机贼空载时候，uz电压在整流桥处的输出约是56v，而闭合开关之后，因为不具有励磁调节，因此需要一个短暂的过渡时间电压才会降到18v。
本文以检验上述matlab的仿真结果是否正确，对同步发电机进行了整流负载的实验以同仿真参数结果进行同步的比较。
在实验中选择的是ltg1直流调速柜55kw的直流电动机对同步电机的转速进行控制，而电机的励磁则是由恒定的电压电源进行提供。
结果会以波形的形式通过wavestar for oscilloscopes的软件进行录入，录入通过示波器tds220。
2.2 负载突卸的仿真分析
这种负载突卸的状态实则是一个过渡的过程，这种典型的过渡是同步电机在整个运行状况中整流负载的一个基本现象。
文章通过使用仿真模型对这一过程进行了高仿真的分析。
输出uz波形电压对于整个整流桥处，而在负载两端则是usc波形电压。
开关断开之后整流桥处的电压uz会迅速升高，达到50v，之后大约会出现三秒的收敛时间达到空载的稳态56v。
而usc则会在断开开关之后降至0。
上述实验就可以看出，在同步电机进行负载到空载过程汇总，整流桥处会输出uz波形的电压，而在负载两端则会产生usc型的电压。
仿真结果同试验吻合程度相当的高。
2.3 短路的整流系统分析
在电力系统中整流系统的短路故障是很常见的，但是短路会出现短路电流，而短路电流由于其电流的巨大，会对电力系统造成极大的威胁，因此在电路的设计上会对系统进行保护性的设计。
短路电流会在设计时通过系统保护装置，对短路电流的大小进行控制。
这是具有很大的意义的，而仿真模型的建立其实在一定的程度简化了这一设计过程。
在整流的整体系统中，直流侧出现短路的现象较为复杂，可以看成是交流侧的三相对称性质的短路现象。
但是对于直流侧，短路的最大电流的峰值却是能够达到280a的。
而对于电机以及短路电流之间的参数关系研究，本文通过对电机的其他参数设定不变来进行假设性的试验，对最大短路的峰值电流进行探讨降低方式。
通过对直轴的电抗xd的超瞬变从0.073变成0.15，对直流侧的短路电流进行仿真性模拟，通过实验，得出最大的峰值电流会随着xd增加而降低。
而在研究中，发现tdo对于短路电流的数值还会造成一定的影响，同样是对发电器的其他参数设定固定值，将tdo从0.0701s改变至0.01s，就会发现tdo变小后短路电流的峰值出现了明显降低的现象。
3 结束语
（1）对于实验中仿真结果以及实验结果的波形对比，证实了在准确性上仿真模型具有高可信度特点。
（2）通过对于整流的整体系统的仿真模拟的研究实验，在直轴的电抗xd以及顺变电驴卡鲁的tdo短路时间常数出现变化时，系统中的短路电流的峰值数值会出现较大的变化。
（3）根据实际的控制需求，对于短路电流在系统的设计中可以设计和选择电机的同步参数，从而对设备的故障保护进行及时的安全保证。
参考文献
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[3]张晓锋等.带整流负载的同步发电机的电路模型.清华大学学报.1997
[4]李岩等.同步发电机整流桥负载系统动态的仿真与试验研究.测控技术.2000。