电力系统过电压实验指导

电力系统过电压实验指导书

电气与电子工程学院高电压与绝缘技术专业

2011年9月

实验一MATLAB/SIMULINK软件应用基础

一．实验目的：

1．了解MATLAB/SIMULINK软件以及SimPowerSyetems库的特点。

2．熟练掌握SIMULINK模块的基本操作。

3．掌握振荡电路的暂态过程的仿真方法。

二．实验内容：

1．MATLAB/SIMULINK软件的特点：

MathWorks公司推出的MATLAB，具有优秀的数值计算能力和卓越的数据可视化能力，并以交互式程序设计的方式为科学研究、工程设计以及必须进行有效数值计算的众多科学领域提供了一种全面的科学计算环境。

SIMULINK是MATLAB中的一种基于框图设计思想的可视化仿真工具，它提供一个动态系统建模、仿真和综合分析的集成环境。在该环境中，无需大量书写程序，而只需要通过简单直观的鼠标操作，就可构造出复杂的系统，具有适应面广、结构和流程清晰及仿真精细、贴近实际、效率高、灵活等优点，已被广泛应用于控制理论、数字信号处理以及图像处理等领域中。

2．SimPowerSyetems库的特点：

SimPowerSystems库是SIMULINK中的一个专用模块库，是在SIMULINK环境下进行电力、电子系统建模和仿真的先进工具。它提供了一种类似电路建模的方式进行模型绘制，在仿真前自动将仿真系统图变化成状态方程描述的系统形式，然后在SIMULINK下进行

仿真分析，可为电路、电力电子系统、电机系统、发电系统、输变电系统和配电计算提供了强有力的解决方法。

3．SIMULINK模块的基本操作：

1)移动：

选中需要移动的模块后，按住鼠标左键不放，将其拖拽到所需位置即可。

2)改变大小：

选中需要改变大小的模块后，直接拖拽模块四角出现的4个黑色标记即可。

3)旋转：

选中需要旋转的模块，然后选择菜单命令“Format”中的“Rotate”，模块将顺时针方向旋转90度，而“FlipBlock”可将模块旋转180度。

4)复制：

选中需要复制的模块后，按住鼠标右键不放，将其拖拽到所需的位置即可，也可通过“Edit”菜单下的“Copy”和“Paste”命令来实现。

5)删除：

选中需要删除的模块，按Delete键可直接将其删除

6)选中多个模块：

当需要对多个模块同时进行操作时(如移动、复制和删除等)，可按住Shift键，并用鼠标单击想要选中的模块。

7)模块标签：

在标签的位置上双击鼠标，则模块标签进行编辑状态。编辑完标签后，在标签外的任意位置上单击鼠标，则出现新的合法标签。

8)参数设定：

在SIMULINK中，几乎所有模块的参数都允许用户自行设置，只要双击要设置的模块或在模块上按鼠标键，在弹出的快捷菜单中选择相应的模块参数设置命令，就会弹出参数模块参数设置对话框，利用此对话框就可实现模块参数的设置。

4．振荡电路的暂态过程的仿真电路图：

三．实验要求：

在振荡电路的暂态过程的仿真电路中，已知电阻R = 2kΩ，电容C = 2.5μF，电感L = 2H，电压源V s = 100sin(100πt+π/3)。试建立仿真电路，并观察电路中电流变化情况。

四．实验步骤：

1.搭建仿真系统图：

运行MATLAB后，可通过在命令窗口(如图1-1所示)中输入simulink 或是单击MATLAB工具栏中的Simulink图标，打开SIMULINK模块库浏览器主窗口(如图1-2所示)。

图1-1MATLAB命令窗口

点击图1-2菜单栏中的菜单项[File>New>Model](如图1-3所示)，打开一个名为untitled的空模型窗口，以文件名exam1存盘(如图1-4所示)。

图1-3创建新模型的菜单项

图1-2SIMULINK模块库浏览器主窗口图1-4创建的新模型文件

在图1-2中找到名为SimPowerSystems的模块库，双击该图标，以打开电力系统模块库如图1-5所示。

图1-5SimPowerSystems模块库

单击“ElectricalSources”图标，打开该模块库，选中交流电压源模块(ACVoltageSource)，鼠标左键按下，拖曳到文件exam1中，鼠标左键松开,将其添加到exam1模型文件中。

在该交流电压源模块的标签位置双击，则模块标签呈现编辑状态，输入新标签vs，则电压源模块的名称将变更为vs。双击vs模块，打开其参数对话框，并按照图1-6输入电压幅值、相角和频率，然后单击确定回到文件exam1窗口中。

图1-6交流电压源vs的参数设置对话框图1-7串联RLC支路的参数设置对话框

单击“Elements”图标，打开该模块库，选中串联RLC支路(SeriesRLCBranch)，拖曳到文件exam1中；并将该元件标签更改为Z_eq；双击该元件，打开参数设置对话框，并按照图1-7进行设置。同时，从“Elements”库中选择接地元件(Groundblock)，拖曳到exam1。

为了观测到回路电流的波形，模型总还需要添加两个元件：电流表和示波器。

单击“Measurements”图标，打开该模块库，选中电流表模块(CurrentMeasurement)，拖曳到文件exam1中；双击“Simulink”图标，选中“Sinks”模块库中的示波器(Scope)，拖曳到文件exam1中，从而完成电流表模块和示波器模块的添加，最后，重新排列各模块位置并连接，得到仿真电路如图1-8所示。

图1-8振荡电路的暂态过程的仿真电路

2.电路仿真：