基于Matlab并励直流发电机的自励过程分析
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的直流电动机启动的仿真研究
参考文献： ［１］ 张琛．直流无刷电动机原理及应用．第２版［Ｍ］． 北京：机械工业出版社，2006. ［２］ 贡俊，陆国林．无刷直流电机在工业中的应用和 发展［Ｊ］．微特电机，2000(5):15-19. ［３］ 童诗白，华成英．模拟电子技术基础［Ｍ］． 北京：高等教育出版社,2006. ［４］ 李传琦．电力电子技术计算机仿真实验［Ｍ］． 北京：电子工业出版社,2006. ［５］ 洪乃刚．电力电子和电力拖动控制系统的MATLAB 仿真［Ｍ］．北京：机械工业出版社，2006.
图３ 直流电动机串电阻启动仿真模型
组串入电阻值的计算非常重要，需要计算精确，本 文为了尽可能地降低起动电流和起动转矩，采用三 级串电阻计算方法。具体实现步骤如下［３］。
（１）将step模块２和３的阶跃信号发生时间设为 “0”，step1设为20s，使R1接入电枢回路，并初选 R'1的阻值。
（１）
（２）
R1= R'1－R'2=1Ω－0.482Ω （３）
８
电子技术研发 Electronics R & D
（２）重新设定R1和R2（R2＝R'2）并设step1的信号 发生时间为3.5s，设step2的信号发生时间为20s得到 仿真图形如图５所示。
Key words: DC motor; direct start; start of series resistance; simulation
０ 引言 直流电动机具有调速范围广、调速平稳、过载 能力强以及启动和制动转矩大等优点，在工农业生 产中得到了广泛的应用。对于小功率直流电动机在 工作时一般采用直接启动，省时又省力。但是对于 大功率的直流电动机，直接启动会出现大电流和大 转矩的情况，严重时会烧毁电机和损坏负载，因此 要采用降低电枢电压以及串入电枢电阻来降低启动 电流和启动转矩。本文研究了在电枢绕组中串入电 阻情况下的启动问题，并在MATLAB/SIMULINK中 进行了建模与仿真。
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。
直流电机的起动与调速matlab
.他励直流电机的matlab仿真建模一、实验目的与内容掌握matlab/simulink模块中构建他励直流电机开环控制系统的方法二、实验背景知识1、MATLAB提供动态系统仿真工具Simulink，有效的解决了仿真技术中建模困难的问题。
在Simulink 中，对系统进行建模变的非常简单，而且仿真过程是交互的，可以很随意的改变仿真参数，并且立即可以得到修改后的结果。
另外，使用MATLAB中的各种分析工具，还可以对仿真结果数据进行分析和可视化处理。
2、Simulink仿真模型的创建（1）建立空白模型文档：打开MATLAB软件，点击File->New->Model，创建一个新文件。
（2）从器件库选择元器件：点击工具栏的，打开元器件库查找新的元器件，电机常用元器件在SimPowerSystems中。
（3）直流电机的基本方程式：U a=E+ R a I a电磁转矩公式：T= C TΦI a 电动势公式：E= C EΦn三、仿真模型的建立1、元器件选取序号名称对应元器件库1 他励直流电机2可调压电枢电源3直流励磁电源4 示波器5 阶跃参数信号6 常数参数信号7 增益模块2、仿真模型四、参数设定（1）电机参数设定：参数设定参数符号数值励磁电压Uf 220V电枢电压Ua 160V励磁电阻Rf 146.7Ω电枢电阻Ra 1.27Ω励磁和电枢互感Laf 0.5107转动惯量J 0.2kgm2粘滞摩擦系数Bm 0库仑摩擦转矩Tf 0（2）电枢电压设定（实验共仿真12秒）调速：初始电枢电压为额定电压160V；6秒时调压调速，电枢电压降低为123.9V；制动：初始电枢电压为额定电压160V；6秒时能耗制动，电枢电压降低为0。
五、实验仿真与思考 1、调压调速仿真图1由图1得：（1）第6秒开始电枢电压减小，转速n 降低，一段时间后，电机趋于稳定。
实现改变 电枢电压调节转速。
（2）调速方向是往下调。
（3）调速的平滑性好，只要均匀地调节电枢电压就可以实现平滑的无级调速。
直流电动机机械特性曲线Matlab仿真
直流电动机机械特性曲线Matlab仿真1.选题目的与意义与交流电动机相比，直流电动机有良好的调速性能，它的调速范围较广；调速连续平滑；经济性好，设备投资较少，调速损耗较小，经济指标高；调速方法简便，工作可靠。
在许多工业部门，例如大型轧钢设备、大型精密机床、矿井卷扬机、电缆设备等对线速度一致性要求较高的地方，通常都采用直流电动机作为原动机来拖动工作机械。
直流电动机作为原动机带动各种生产机械工作，想负载输出机械能。
在控制系统中，直流电机还有其它的用途，例如测速电机、伺服电机等。
直流电动机由于具有调速性能好、制动控制便利、启动转矩大的特点而在工业等领域广泛应用。
直流电动机主要分为四种，其中他励直流电动机的应用是最广泛的，故研究他励直流电动机的机械特性便更有一定的指导意义，也是我们选择这个课题的原因。
电动机的机械特性，即电动机的转速n随着转矩T而变化的特性，可表达成 n=f（T）的函数关系。
在特性曲线上，电机的转速与电磁转矩关系是瞬时的，电磁转矩的变化将引起转速瞬时变化。
若能更好地了解电动机的机械特性，就能在合适的场合使用更适合的电动机，同时也能更好把握其机械特性对于启动、调速、制动等方面的应用。
下面我们将通过Matlab软件对他励直流电动机的机械特性进行仿真分析，从而得出一些结论。
2.理论基础他励直流电机电路如下图所示：忽略电机电刷接触压降，可得电枢回路电势平衡方程式：U=Ea+IaRa (2-1) 其中Ra为电枢回路电阻，Ea为主磁场在电枢绕组中的感应电动势，称为电枢反应电势。
在直流电机中，电势是由电枢绕组切割磁感线产生的，根据电磁感应定律有：Ea=CeΦn (2-2) 其中Ce是由电机的结构决定的参数，称为电势常数。
在直流电机中，电磁转矩是由电枢电流和磁场相互作用产生的电磁力形成的，于是有：Te=CTΦIa (2-3) 其中，CT是由电机结构决定的常数，称为电势常数。
3.数学模型选题要求如下：一台他励直流电动机额定数据如：PN=12kW，UN=220V，IN=60A，nN=1500rpm，电枢回路总电阻（含电刷接触电阻）Ra=0.4Ω，采用MATLAB完成下列曲线的绘制：（1）电枢回路外串不同电阻时人工机械特性（2）改变电枢电压时的人工机械特性（3）弱磁调速时的人工机械特性查阅相关资料，得直流电机机械特性表达式：电枢回路所串电阻Rad阻值计算过程如下：当Rad等于零时，得到的直流电机机械特性，称之为直流电机的固有机械特性。
基于Matlab_Simulink的双馈感应风力发电机组建模和仿真研究
要控制机组的转速来实现最大风能捕获，可以
检测当前的风速并计算出最佳转速后进行转速控
制，这实际上是一种直接转速控制的方法，控制目标
明确，原理简单。但现场中风速的准确检测比较困
难，实现起来存在很多问题，风速检测的误差会降低
最大风能捕获的效果[14-15]。在实际应用中，可以通过
控制策略和控制方法的改进来避免风速的检测。这
2
2
P = 2
2 2
2
2
3 2
(ud2id2+uq2iq2)
2
2
2
P = 2
2 2
2
2
3 2
(uq2id2-ud2iq2)
（10）
清洁能源 Cle a n Ene rgy
第 26 卷 第 11 期
电网与清洁能源
97
式中，P1、Q1为定子侧向电网输出有功无功；P2、Q2为 转子侧从电网输入有功无功。
图2 风能利用系数-叶尖速比
从轮毂到发电机转子之间的机械传动部分在硬
度和阻尼系数被忽略时，可用一质量块的实用模型
来描述[6-7]，如式（4）所示。
Tgen-T'wtr=Jd
dΩgen dt
（4）
式中，Jd为等效转动惯量；T'wtr为等效风轮转矩；Tgen为 转子转矩；Ωgen为转子机械角速度。 1.2 双馈感应发电机数学模型
系：
u2 2
2 d1 2
22 2
u2 2
2 q1 2 22
= 2 2 u2 d2 2
22
u22 22
2 q2 2
-R1-L1P -ω1L1 -LmP -ωsLm
ω1L1 -R1-L1P
ωsLm -LmP
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。
基于MATLAB的直流电机调速系统
绪论直流调速是指人为地或自动地改变直流电动机的转速，以满足工作机械的要求。
从机械特性上看，就是通过改变电动机的参数或外加工电压等方法来改变电动机的机械特性，从而改变电动机机械特性和工作特性机械特性的交点，使电动机的稳定运转速度发生变化。
直流调速系统，特别是双闭环直流调速系统是工业生产过程中应用最广的电气传动装置之一。
广泛地应用于轧钢机、冶金、印刷、金属切削机床等许多领域的自动控制系统中。
它通常采用三相全控桥式整流电路对电动机进行供电，从而控制电动机的转速，传统的控制系统采用模拟元件，如晶体管、各种线性运算电路等，虽在一定程度上满足了生产要求，但是因为元件容易老化和在使用中易受外界干扰影响，并且线路复杂、通用性差，控制效果受到器件性能、温度等因素的影响，从而致使系统的运行特性也随之变化，故系统运行的可靠性及准确性得不到保证，甚至出现事故。
双闭环直流调速系统是一个复杂的自动控制系统，在设计和调试的过程中有大量的参数需要计算和调整，运用传统的设计方法工作量大，系统调试困难，将SIMULINK 用于电机系统的仿真研究近几年逐渐成为人们研究的热点。
同时，MATLAB软件中还提供了新的控制系统模型输入与仿真工具SIMULINK，它具有构造模型简单、动态修改参数实现系统控制容易、界面友好、功能强大等优点，成为动态建模与仿真方面应用最广泛的软件包之一。
它可以利用鼠标器在模型窗口上“画”出所需的控制系统模型，然后利用SIMULINK提供的功能来对系统进行仿真或分析，从而使得一个复杂系统的输入变得相当容易且直观。
本文采用工程设计方法对转速、电流双闭环直流调速系统进行辅助设计，选择适当的调节器结构，进行参数计算和近似校验，并建立起制动、抗电网电压扰动和抗负载扰动的MATLAB/SIMULINK仿真模型，分析转速和仿真波形，并进行调试，使双闭环直流调速系统趋于完善、合理。
2MATLAB简介MATLAB是一门计算机编程语言，取名来源于Matrix Laboratory，本意是专门以矩阵的方式来处理计算机数据，它把数值计算和可视化环境集成到一起，非常直观，而且提供了大量的函数，使其越来越受到人们的喜爱，工具箱越来越多，应用范围也越来越广泛。
基于MATLAB和PSASP的水电机组励磁系统建模研究
华中科技大学硕士学位论文基于MATLAB和PSASP的水电机组励磁系统建模研究姓名：王俊申请学位级别：硕士专业：电力系统及其自动化指导教师：曹一家;文劲宇20060401摘要电力系统正步入大电网、高电压与大机组的时代。
随着电网规模的不断扩大，机组容量和电压的提高，对机组运行稳定性的要求也随之提高。
发电机励磁系统参数是电网运行四大参数之一，对电力系统的暂态稳定控制具有重要作用。
因此，有必要对发电机组的励磁系统进行研究分析，在仿真软件中建立励磁系统模型库，使运行调度人员可以在仿真时考虑励磁系统作用对电网进行稳定分析计算，使软件模拟的结果更接近实际情况，对于电网分析的准确性也有着重要的意义。
本文在水电机组励磁系统参数辨识及建模仿真领域进行了一系列理论与实践方面的研究。
对水轮机励磁系统广泛采用的自并励励磁方式的结构及模型以及PSASP中的自并励励磁模型做了详细介绍。
阐述了对实际系统进行参数辨识的具体步骤，分析了利用GA参数辨识方法的辨识流程及其初始化方法的优化，结合实际发电机组励磁系统进行了的GA参数辨识，即将励磁系统的原模型辨识成为仿真软件下的标准模型。
利用电力系统仿真软件PSASP的自定义建模功能对实际电厂励磁系统进行了建模仿真，然后分别用MATLAB和PSASP对辨识结果进行了仿真校验，并对辨识结果进行了频域稳定性分析，验证了辨识结果的正确性。
关键词：励磁系统参数辨识遗传算法初始化自并励 PSASPAbstractThe modern power system is coming into an age of big scale, high voltage, and large capacity. The requirement of the generator’s stability has become more and more important. The excitation system plays a very important role in power system transient stability controlling. It is needed to pay a particular research to the excitation system, and to establish the excitation system model library in the power system simulation software. The operators who in charge of the power network dispatching can use the simulation software with the library to do a precisely stability analyze.This thesis studied the parameter identification and modeling simulation of hydro- generator’s excitation system in theory and practical aspect. The configuration and model of self-parallel excitation that widely used in hydro-generator’s excitation, and the model of self-parallel excitation in PSASP are introduced in detail. The integrated process of identifying parameter of practical system is presented, the parameter identification flow and the optimized initialization of the GA parameter identification is analyzed. A real hydro-generator’s excitation system is modeled based on the above research results and the identification results is evaluated with the MATLAB and PSASP, and the stability of identification result in frequency domain is analyzed, which proves the correction of identification result.Keywords:excitation systems parameter identification genetic algorithm initialization self-parallel excitation PSASP√独 创 性 声 明本人声明所呈交的学位论文是我个人在导师的指导下进行的研究工作及取得的研究成果。
他励直流电机MATLAB仿真
一、背景和目的直流电机是人类最早发明的电机。
直流电动机和交流电动机一样是实现电力拖动。
在交流电动机问世之前，直流电力拖动是当时唯一的拖动方式，到了19世纪末期以后，随着交流电动机的研制成功和推广应用，交、直流两种拖动方式便开始并存于各个生产领域中。
直流电机和交流电机相比较，直流电机由于以下几个方面制约了它的发展，直流电机的结构比较复杂、制造麻烦、维护困难、价格较贵制约了它的发展和应用，使得交流电力拖动逐渐成为电力拖动的主流。
但是，直流电机具有良好的启动性能、调速性能和制动性能，使得直流电力拖动在生产领域中仍占有一席之地。
如电力机车、无轨电车、轧钢机、高炉卷扬设备和大型机密机床仍然采用直流电力拖动。
从20世纪80年代中后期起，以晶闸管整流装置取代了以往的直流发电机电动机组及水银整流装置，使直流电气传动完成一次大的跃进。
同时，控制电路也实现了高度集成化、小型化、高可靠性及低成本。
以上技术的应用，使直流调速系统的性能指标大幅提高，应用范围不断扩大，直流调速技术不断发展。
随着微型计算机、超大规模集成电路、新型电子电力开关器件和新型传感器的出现，以及自动控制理论、电力电子技术、计算机控制技术的深入发展，直流电动机控制也装置不断向前发展。
微机的应用使直流电气传动控制系统趋向于数字化、智能化，极大地推动了电气传动的发展。
近年来，一些先进国家陆续推出并大量使用以微机为控制核心的直流电气传动装置，如西门子公司的SIMOREG K6RA24、ABB公司的PAD/PSD等等。
随着现代化步伐的加快，人们生活水平的不断提高，对自动化的需求也越来越高，直流电动机应用领域也不断扩大。
例如，军事和宇航方面的雷达天线，火炮瞄准，惯性导航，卫星姿态，飞船光电池对太阳得跟踪等控制；工业方面的各种加工中心，专用加工设备，数控机床，工业机器人，塑料机械，印刷机械，绕线机，纺织机械，工业缝纫机，泵和压缩机等设备的控制；计算机外围设备和办公设备中的各种磁盘驱动器，各种光盘驱动器，绘图仪，扫描仪，打印机，传真机，复印机等设备的控制；音像设备和家用电器中的录音机，录像机，数码相机，洗衣机，冰箱，电扇等的控制。
基于Matlab的直流电机电枢反应研究
基于Matlab的直流电机电枢反应研究（1.广西玉柴专用汽车有限公司，广西南宁530003；2.广西大学行健文理学院，广西南宁530005）考虑在电枢反应的情况下，建立直流电机机械特性数学模型，利用Matlab 软件进行仿真，分析电枢反应对直流电机机械特性的影响，主要分析了电枢电流的变化对电机转速和转矩的影响，对于电机在重载和过载情况下运行具有一定意义。
标签：电枢反应；直流电机；机械特性；Matlab0 前言直流电动机在负载运行时就会受到电枢反应的影响，尤其是在重载、过载的时电枢反应对电机的影响就会增加，这对于直流电机的稳定运行和使用寿命都由较大的影响。
本文利用matlab软件，通过建立数学模型，利用计算机进行辅助分析、仿真，从而得出电枢反应对直流电机运行特性的影响。
1 基本思想由于电机磁化曲线的非线性，在分析电机电枢反应的去磁效应时，需要查电机铁磁材料的磁化曲线从而获得磁场强度与磁感应强度的关系，如图1所示。
（1）首先查找相关的电机手册，计算出电机的电动势常数Ce，再根据电机的额定数据由电枢电动势的公式EαU-IαRα，计算出电枢的额定电动势EαN，从而由EαN 、Ce 、nN 的关系EαNCeΦiNnN 得到电机额定运行时的额定磁通ΦiN。
（2）通过电机手册查找电机的电枢直径D 和电枢的长度L 以及主磁极极对数P，这时可以估算出电机的极距τ，则每级磁通的截面积为SτL。
由B 得到额定的磁感应强度BN，再通过查磁化曲线可以得到额定条件下主磁极的磁场强度HN。
（3）当电枢中有电流通过时，电枢绕组也会产生磁通，电枢磁通势必然会影响到励磁磁通产生的磁场，这就是电枢反应。
电枢反应表现为半个磁极范围内磁场增强，而另半个磁极范围的磁场减弱。
因此，在建模时，额定的磁场强度Hα分别加减电枢磁场强度，即H1HN+Hα，H2HN-Hα。
再通过查磁化曲线得到相应的磁感应强度B1，B2，整个磁极范围的磁感应强度为B（B1+B1）/2。
基于MATLAB的同步发电机PSS与励磁系统仿真
Ｋ ｙ Ｗ ｏ ｄ Ｍ ＡＴＬ ｅ ｒｓ ＡＢ，ｓ ｎ ｈ ｏ ｏ ｓｇ ｎ ｒ ｔ ｒ ，ｅ ｃｔ ｔ ｎ ｃ ｎ ｒ ｌｓ ｓ ｅ ，ＰＳ ｙ ｃ ｒ ｎ ｕ ｅ ｅ ａ ｏ ｓ ｘ ｉ ｉ ｏ ｔ ｏ ｙ ｔ ｍ ａｏ Ｓ
Ａｂ ｔ ａ ｔ Ｔｈ ａ ｅ ｔ ｄ ｈ ｏ ｒｓ ｓ ｅ ｓ ａ ｉ ｚ ｒ Ｐ Ｓ）ｆ ｒｔ ｅ ａ ｘ ｌ ｒ ｏ ｔｏ ｆｔ ｅ ｓ ｎ ｈ ｏ ｏ ｓｇ ｎ ｒ ｔ ｒｅ ｓ ｒ ｃ ｅ ｐ ｐ ｒ ｓ ｕ ｙ ｔ ｅ ｐ ｗｅ ｙ ｔ ｍ ｔ ｂ ｌ ｅ （ Ｓ ｉ ｏ ｈ ｕ ｉ ａ ｙ ｃ ｎ ｒ ｌ ｈ ｙ ｃ ｒ ｎ ｕ ｅ ｅ ａ ｏ ｘ ｉ ｏ ｃｔ ｔｏ ｏ ｔｏ ｎ ｔ ｅ ｂ ｓ ｆ ｈ ｎ ｌ ｓｓｏ ｙ ｃ ｒ ｎ ｕ ｅ ｅ ａ ｏ ｘ ｉ ｔ ｎ ｃ ｎ ｒ ｌ ｙ ｔｍ ｄ １ ｉ ｉ ｎ ｃ ｎ ｒ ｌ ｈ ａ ｅｏ ｅ ａ ａｙ ｉ ｆｓ ｎ ｈ ｏ ｏ ｓ ｇ ｎ ｒ ｔ ｒｅ ｃ ｔ ｉ ｏ ｔｏ ｓ ｅ ｍｏ ｅ ．Ａｎ ｈ ｘ ｉ ｔ ｎ ｃ ｎ ａ ｏ ｔ ａ ｏ ｓ ｄ ｔ ｅ ｅ ｃｔ ｉ ｏ — ａ ｏ
总第 ２ ２期 ６ ２ １ 年第 ８ ０１ 期
计算机 与数 字工 程
Ｃｏ ｕ ｅ ｍｐ ｔｒ＆． ｇｔｌＥｎ ｉｅ ｒｎ Ｄｉｉ ｇｎ ｅ ｉｇ ａ
Ｖｏ ． ９ Ｎ Ｌ Ｔ ＡＢ 的 同步 电机 Ｐ Ｓ与 励 磁 系 统 仿 真 发 Ｓ
张 伟” 余 莉” 刘玉 娟 ” 周 浩南 ”
Ｓｙ ｈｒ ｎｏ ｎｅ ａ ｏ ｃ ｔ ｔｏ ｙ ｔ ｍ ｎｃ ｏ ｕｓ Ｇｅ ｒ ｔ ｒ Ｅｘ ｉａ ｉ ｎ Ｓ ｓ ｅ
ｗ ｉｈ ＰＳＳ Ｓｉ ｕｌ ｉ ｎ Ｂａ ｅ ｎ Ｍ ＡＴＬＡＢ ｔ ｍ ａｔｏ ｓ ｄ ｏ
基于MATLAB_Simulink风电机组并网运行特性分析毕业设计论文
山东科技大学本科毕业设计论文题目基于MATLAB/Simulink风电机组并网运行特性分析学院名称信息与电气工程学院专业班级电气工程及其自动化09-2班学生姓名罗阳百学号200901100818指导教师曹娜2013年6月13日摘要近年来，风能作为一种可再生绿色能源，受到了广泛关注。
随着我国风电产业的持续发展，风电场规模不断扩大，风电场并网运行对电网造成的影响也越来越大。
因此深入分析风电场并网对电力系统的影响，成为进一步开发风能所迫切需要解决的问题。
本文首先分析了国内外风力发电的发展和现状，阐述了风力发电的基本原理。
通过对我国目前应用比较广泛的双馈异步风力发电机和直驱永磁同步电机进行比较，可以看出双馈异步风力发电系统具有明显的优越性。
然后，本文建立了双馈型异步风力发电系统的数学模型。
通过模型的建立，在MATLAB/Simulink仿真环境下实现了风力发电系统的动态仿真，分析了风电场并网的运行特性，探讨了并网风电场与电网之间的相互影响，特别是对输出功率和电压质量的影响。
关键词：双馈异步风力发电机、MATLAB/Simulink仿真、风速、动态仿真ABSTRACTWind power as a kind of renewable green power resources has been received extensive attention in recent years. With the development of wind industry in China and the expansion of the scale of wind farms, the influence brought by large wind farms connected to power systems has become greater and greater. Therefore，the research on the impact of wind farms connected to power systems is an important issue that should be solved urgently.Firstly, the development and recent status of wind power in the world and in China, the characteristics and some technical problems of wind power are analyzed in this paper. The principle of wind power is studied. The operating characteristics of doubly-fed induction motors and direct-drive permanent magnet synchronous motor used in our country are compared in. Through the comparison, we can see that the wind power system with DFIG shows the obvious superiority. Secondly, a series of dynamic mathematics models of wind turbine generator based on the doubly-fed induction wind power system are set. Through Which, the Simulation is developed using MATLAB/Simulink tools by the dynamic mathematics models. The function characteristics of large grid-connected wind farm are analyzed and the interactions of wind power and the grid，especially to the power output and voltage quality，are researched. Key words: Doubly-fed induction wind turbine, MATLAB/Simulink Simulation, Wind speed, Dynamic simulation目录1 绪论 (1)1.1 选题背景及意义 (1)1.2 国内外风力发电的发展和现状 (2)1.3 风电并网对电力系统的影响情况 (4)1.4 论文的主要工作 (7)2 双馈风力发电机组的运行理论 (9)2.1 引言 (9)2.2 风力发电系统类型 (9)2.3 双馈风力发电机组变速恒频运行的基本原理 (11)2.4 双馈风力发电机系统的基本结构 (13)2.5 双馈风力发电机的等效电路 (14)2.6 双馈风力发电机的功率关系 (15)3 双馈风力发电系统的数学模型 (18)3.1 引言 (18)3.2 风速模型 (18)3.3 风力机模型 (21)3.4 传动装置模型 (23)3.5 桨距角控制模型 (25)3.6 双馈异步发电机及其控制系统模型 (26)3.7 变流器模型 (33)3.8 本章小结 (34)4 风电场并网对系统影响仿真分析 (35)4.1 引言 (35)4.2 MATLAB仿真软件的概述 (35)4.3 仿真模型及系统描述 (38)4.4 仿真结果及分析 (39)4.5 本章小结 (50)5 总结 (52)参考文献 (53)致谢 (55)附录（外文文献及翻译） (56)1 绪论1.1 选题背景及意义随着工业的快速发展，世界能源日益枯竭，环境不断恶化。
直流电动机的MATLAB仿真设计
-- .2）直流电动机直接起动仿真直流电动机直接起动时，起动电流很大，可以达到额定电流的10-20倍，由此产生很大的冲击转矩。
适用Simulink对直流电动机的直接起动过程建立仿真模型，通过仿真获得直流电动机的直接起动电流和电磁转矩的变化过程。
他励直流电动机直接起动仿真模型原理图- - 考试直流电动机模块参数设置图直流电源模块参数设置图定时模块参数设置图开关模块参数设置图他励直流电动机直接起动转速—电流关系仿真结果他励直流电动机直接起动仿真结果3）直流电动机电枢串联电阻启动仿真建立他励直流电动机电枢串联三级电阻起动的仿真模型，仿真分析其串联电阻起动过程，获得起动过程的电枢电流.转速和电磁转矩的变化曲线。
他励直流电动机串起电阻启动仿真模型原理图他励直流电动机串起电阻仿真他励直流电动机串起电阻起动的转速—电流关系仿真结果4）直流电动机能耗制动仿真能耗制动时，电枢通过电阻Rb短接，使用Simulink建立直流电动机的能耗制动仿真模型，仿真分析获得转速。
电枢电流和电磁转矩的暂态过程曲线。
他励直流电动机能耗制动仿真模型原理图他励直流电动机能耗制动仿真结果5）直流电动机反接制动仿真直流电动机的反接制动分为电压反向的反接制动和倒拉反接制动。
电压反向反接制动作用用于电动机的快速停机，而倒拉反接制动用于低速下放位能负载。
使用Simulink建立直流电动机的电压反向反接制动的仿真模型，仿真分析获得转速。
电枢电流和电磁转矩的暂态过程曲线。
他励直流电动机电压反向反接制动仿真模型原理图他励直流电动机电压反向反接制动仿真结果6）直流电动机改变电枢电压调速仿真使用Simulink建立直流电动机的改变电枢电压的仿真模型，仿真分析获得转速。
电枢电流和电磁转矩的暂态过程曲线。
他励直流电动机改变电枢电压调速仿真模型原理图他励直流电动机改变电枢电压调速仿真结果他励直流电动机改变励磁电压仿真模型原理图第三章MALTAB基本操作一、目的：1.掌握MATLAB的基本操作、常用命令。
基于Matlab并励直流发电机的自励过程分析
基于Matlab并励直流发电机的自励过程分析摘要：并励直流发电机，是实现直流电能与机械能相互转换的一种旋转电机.其将机械能转化为电能，其励磁方式是自励式，并且励磁绕组和电枢绕组并联构成并励式。
本文通过使用Matlab软件平台，对其自励过程进行模拟仿真，从而进一步对并励直流发电机的自励过程的自励条件，空载运行，外特性等相关问题的分析。
关键词：并励直流发电机；自励；Matlab仿真0 绪论与交流电机相比，直流电机结构复杂、成本高、维护麻烦，但直流电动机具有良好的调速性能、较大的启动转矩和过载能力强等优点，广泛应用于轧钢机、电力机车、大型机床拖动系统中。
并励直流发电机，是实现直流电能与机械能相互转换的一种旋转电机.其将机械能转化为电能，其励磁方式是自励式，并且励磁绕组和电枢绕组并联构成并励式。
通过使用Matlab软件平台，对其自励过程进行模拟仿真，从而进一步对并励直流发电机的自励过程的自励条件，空载运行，外特性等相关问题的分析。
1 并励发电机的自励并励发电机的励磁绕组与电枢并联，正常工作时，并励发电机的励磁电流由电枢发出的电流来供给，但是开始时发电机的电压是如何建立的呢？并励发电机要自励和建立电压，电机的磁路中必须要有剩磁。
电构在剩磁磁场内旋转时，将产生剩磁电动势Eor。
剩磁电动势由电枢端点回授到励磁绕组，产生一个很小的励磁电流，其磁动势方向既可能与剩磁方向相同而形成正反馈，也可能与剩磁方向相反而形成负反馈。
负反馈时，剩磁磁场被抑制，电压就建立不起来；正反馈时，气隙磁场加强，使电枢的感应电动势升高，从而使励磁电流和气隙磁场进一步加强。
如此往复，发电机的端电压就逐步建立起来。
2 MATLAB的部分编程与运行结果并励直流发电机的自励过程3 结论通过仿真可以清楚地了解完成这个自励过程需要满足三个条件：①电机的主磁通有剩磁；②励磁绕组连接极性要正确；③励磁回路的总电阻小于临界电阻。
参考文献：[1]汤蕴璆.电机学[M].北京：机械工业出版社，2011（05）.[2]辜承林，陈乔夫，熊永前.电机学[M].武汉：华中科技大学出版社.[3]MATLAB控制系统仿真与实例详解[M].人民邮电出版社.[4]MATLAB控制系统动态仿真实例教程[M].化学工业出版社.[5]MATLAB控制系统设计[M].仿真应用，中国电力出版社.。
用MATLAB 分析电机机械特性
4 .改变频率
三．直流电机
1.他励
自然特性
人为特性（改变串接电阻）
人为特性（改变端电压）
人为特性（改变励磁调速）
2.串励
自然特性
人为特性（电枢串接电阻）
人为特性（改变端电压）
人为特性（改变励磁电流与电枢电流比值）
直流电机自然特性人为特性改变串接电阻人为特性改变端电压人为特性改变励磁调速自然特性人为特性电枢串接电阻人为特性改变端电压人为特性改变励磁电流与电枢电流比值
用MATLAB分析电机机械特性
姓名：伍翔学号：20111650
一．同步电机（变频调速）
图片二．异步电机Fra bibliotek1固有机械特性
2.人为特性
1.改变定子电压
2．改变定子回路串接电阻
MATLAB在直流电动机设计中的应用
MATLAB在直流电动机设计中的应用【摘要】通过具体的设计实例简要介绍了MATLAB软件在直流电动机设计中的应用，说明利用该软件求解电机设计问题非常方便，设计数据精确，效率高，有很大的优越性，在电机设计教学中可推广MATLAB软件。
【关键词】直流电动机设计；MATLAB从1831年迈克尔·法拉第（Michael Faraday）发明的第一台盘式直流电机开始，到19世纪70年代托马斯.爱迪生（Thomas Edison）以商业为目的研制直流发电机，以及目前电机大量运用于各类生活必需品和各种加工企业的生产设备，以及各种设备、机车和伺服机械之中，对电机的工作性能及工作效率的研究和设计也越发变得重要。
MATLAB软件是一个功能十分强大的工程计算及数值分析软件，利用MATLAB的优化工具箱，可以求解线性和非线性关系的问题，在电机的设计过程中引入MATLAB软件进行分析，可简化计算过程，降低分析计算强度，且保证足够的精度，以提高电机的运行性能。
本文主要以直流电动机的设计为例简述直流电机的设计过程及MATLAB软件在电机设计中的具体应用。
直流电动机被广泛应用于变速驱动要求高的场合，如电动车辆的驱动、钢厂轧钢机等大功率驱动系统等。
全美电气制造者协会（NEMA，National Electrical Manufacturers Association）的MG-1标准中对直流电机的标记、分类、额定值以及包装等做出了规定，这些规定又分为铭牌数据、工作环境、和机械尺寸三个栏目，直流电动机的设计也需符合此标准。
直流电动机的设计主要包括最初的容量及尺寸的确定、电枢设计、磁极设计以及最后的设计调整等内容，具体设计步骤及其相互关系可参看直流电动机设计的逻辑流程图，如图1所示：由直流电动机设计流程图可见一台电机的设计过程之繁锁，涉及到了电机各种参数的计算及电机各种特性的分析。
采用传统的手工设计方法已无法达到精度和效率的要求，因MATLAB软件强大的功能，采用MATLAB软件编程的方法，将这一系列的计算过程输入计算机完成电机的设计，每次只需将不同的设计要求更改便可得到良好的设计结果，有效的解决了设计难的问题。
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基于Matlab并励直流发电机的自励过程分析
摘要：并励直流发电机，是实现直流电能与机械能相互转换的一种旋转电机.其将机械能转化为电能，其励磁方式是自励式，并且励磁绕组和电枢绕组并联构成并励式。
本文通过使用Matlab软件平台，对其自励过程进行模拟仿真，从而进一步对并励直流发电机的自励过程的自励条件，空载运行，外特性等相关问题的分析。
关键词：并励直流发电机；自励；Matlab仿真
0 绪论
与交流电机相比，直流电机结构复杂、成本高、维护麻烦，但直流电动机具有良好的调速性能、较大的启动转矩和过载能力强等优点，广泛应用于轧钢机、电力机车、大型机床拖动系统中。
并励直流发电机，是实现直流电能与机械能相互转换的一种旋转电机.其将机械能转化为电能，其励磁方式是自励式，并且励磁绕组和电枢绕组并联构成并励式。
通过使用Matlab软件平台，对其自励过程进行模拟仿真，从而进一步对并励直流发电机的自励过程的自励条件，空载运行，外特性等相关问题的分析。
1 并励发电机的自励
并励发电机的励磁绕组与电枢并联，正常工作时，并励发电机的励磁电流由电枢发出的电流来供给，但是开始时发电机的电压是如何建立的呢？
并励发电机要自励和建立电压，电机的磁路中必须要有剩磁。
电构在剩磁磁场内旋转时，将产生剩磁电动势Eor。
剩磁电动势由电枢端点回授到励磁绕组，产生一个很小的励磁电流，其磁动势方向既可能与剩磁方向相同而形成正反馈，也可能与剩磁方向相反而形成负反馈。
负反馈时，剩磁磁场被抑制，电压就建立不起来；正反馈时，气隙磁场加强，使电枢的感应电动势升高，从而使励磁电流和气隙磁场进一步加强。
如此往复，发电机的端电压就逐步建立起来。
2 MATLAB的部分编程与运行结果
并励直流发电机的自励过程
3 结论
通过仿真可以清楚地了解完成这个自励过程需要满足三个条件：
①电机的主磁通有剩磁；
②励磁绕组连接极性要正确；
③励磁回路的总电阻小于临界电阻。
参考文献：
[1]汤蕴璆.电机学[M].北京：机械工业出版社，2011（05）.
[2]辜承林，陈乔夫，熊永前.电机学[M].武汉：华中科技大学出版社.
[3]MATLAB控制系统仿真与实例详解[M].人民邮电出版社.
[4]MATLAB控制系统动态仿真实例教程[M].化学工业出版社.
[5]MATLAB控制系统设计[M].仿真应用，中国电力出版社.。