实验1 电力系统实验汇总

实验1 基础实验

姓名：昨日恰似风中雪学号：2015XXXXXX 学院：XXXXXX

一、实验目的

1、熟悉MATLAB/SIMULINK及PSB，会用他们建立电力系统仿真模型。

2、熟悉并理解对称分量法

3、理解掌握Park变换

4、理解掌握三相同步发电机空载建立电压过程中励磁电流的变化规律

二、实验设备

MATLAB/SIMULINK/PSB

三、实验原理

1. SIMULINK模块库

（1）SIMULINK简介

SIMULINK提供了许多微分方程的解法。绝大多数解法是数值积分研究中的最新成果。在进行仿真之前必须合理地设置算法和精度。算法和精度选择的不适合，将使仿真结果偏离理论与实际，出现仿真图像不连续或者发散的情况，很可能令仿真难以进行，甚至被系统自动中断。如果模型全部是离散的，定步长和变步长都采用DISCRETE算法，如果含有连续状态，对于定步长和变步长供选择的算法是不同的。一般来说，使用变步长的自适应算法是较好的选择。这类算法会依照给定的精确度在各积分段内自适应地寻找各自的最大步长进行积分，从而使得效率最高。SIMULINK的变步长解法能够把积分段分得足够细以得到满足精度要求得解。

（2）Model中的重要设置

①进入MATLAB界面

双击桌面的MA TLAB图标,进入MATLAB界面,如图所示。

②建立一个模型

在File（文件）下拉菜单中选种New（新建），在New（新建）下拉菜单中选中Model（模型），便进入Model，如图所示，其名称为untitled(未命名)。

③保存文件

在图中，单击按钮，便弹出保存路径下的work文件，如图所示，单击保存就行了。

④仿真时间设置

在Simulation的下拉菜单中选中Configuration Parameters,便可设置仿真时间，如图所示。

开始时间设为0.0s,终止时间可根据不同情况进行设置。Solver options/Type一般选取Variable-step , Solver options/Solver一般选取ode15s(stiff/NDF)。Solver options/Relative tolerance为仿真精度。

⑤进入SIMULINK

单击按钮，便进入SIMULINK模块库，如图所示。SIMULINK中有很多后续实验所要用到的模块，如示波器、终端、输出端等。

2. PSB模块

（1）PSB简介

Power System Block（以下简称PSB）在SIMULINK环境下使用，它为电气工作者提供了一个现代化的设计工具，不但电路模型能够快速建立起来，而且与之相联系的机械、热力、控制系统及其他设备的分

析均包含在其中。

PSB库提供了电力系统仿真通用的元件和装置，包括RLC支路和负载、变压器、传输线、避雷器、电机、电力电子装置等。只需通过点击和拖放PSB库内的模型即可建立用户所需要的电力系统仿真原理图，并利用模型元件的对话框来设置相关参数。使用SIMULINK提供的示波器模型,可显示观测点处的仿真结果及其波形。

电力系统模块库以SIMULINK为运算环境，涵盖了电路、电力电子、电气传动和电力系统等电工学科中常用的基本元件和系统的仿真模型。它由以下7个子模块库组成：

（1）电源模块库:包含直流电压源、交流电压源、交流电流源、可控电压源和可控电流源等。

（2)线路元件模块库:包含4种线路元件，分别是支路元件、输配电线路元件、断路器元件和变压器元件。

（3)电力电子模块库:包含二极管、晶闸管、GTO，MOSFET，IGBT和理想开关等。为满足不同仿真目的的要求并提高仿真速度，还有晶闸管简化模型。

（4)电机模块库:包括励磁装置、水轮机及其调节器、异步电动机、同步电动机及其简化模型和永磁同步电动机等。

（5)连接模块库:包括在不同条件下用于互相联接的元件。

（6)电路测量模块库:包含各种电流测量元件和电压测量元件。

（7)附加元件模块库:包含了三相模块、特殊的测量设备以及控制模块。

在这些基本模块库的基础上，根据需要，可以组合封装出常用的更为复杂的模块，添加到所需模块库中去。在建成模型结构后，就可以启动系统仿真功能来分析系统的动态特性。启动仿真后，SIMULINK通过鼠标操作就可以实现在线修改参数、改变仿真算法、暂停、继续或停止仿真，不需其它复杂的操作。

（2）进入PSB

单击按钮，便可找到PSB模块，如图所示。

在PSB模块中，后续实验主要用到以下模块：

ⅰ）电源模块

在电源模块中，主要用到三相电源模块。

ⅱ）元件模块

在元件模块中用到三相线路模块，三相断路器模块，三相故障模块，三相负荷模块，双绕组变压器模块。

ⅲ）机械模块

在机械模块中主要用到同步发电机模块

ⅳ）测量模块

在测量模块中主要用到电流测量模块，电压测量模块，三相电压电流测量模块。

四、实验内容

本次实验共包含4个小实验，具体如下：

1、仿真参数的设置

问题：对系统

5(),25

()

2(),25

u t t

y t

u t t

<

⎧

=⎨

≥

⎩

进行仿真，其中，u(t)为系统输入，y(t)为系统输出。当u(t)=sint

时，求系统在0~100s的输出波形。

系统仿真结束后发现输出曲线很不平滑，而对系统进行分析可知，系统输出应该为光滑曲线。问题出在哪里呢？

这是由于没有设置合适的仿真步长而使用默认仿真步长所造成的。此系统的仿真开始时间是0s，结束时间为100s，本例默认仿真步长为2，这是造成系统仿真输出曲线不光滑的原因所在。

因此可对仿真步长进行适当设置后重新仿真。在仿真参数设置对话框的[Solver]选项卡中把[Max Step Size]设置为0.1（即强制仿真步长不超过0.1)，重新启动仿真，示波器模块中将获得光滑曲线。