第5章MATLAB与电力系统仿真(12级)讲解

第5章 MATLAB与电力系统仿真 5.1 电力系统的数学模型 电力系统一般由发电机、变压器、电力线路、电力负荷构成。 电力系统的数学模型一般是由电力系统元件的数学模型组合构成。 (1)直流电压源元件(DC Voltage Source) 直流电压源元件在电力系统中可以用来实现一 个直流的电压源，如操作电源等。MATLAB软件 提供的直流电源为理想的直流电压源。 (2)交流电压源元件(AC Voltage Source) 交流电压源可以用来实现理想的单相正弦交流电 压。 (3)交流电流源元件(AC Current Source) MATLAB软件提供的交流电流源为一理想电流源 (7)三相可编程电压源元件 (3-Phase Programmable Voltage Source) 三相可编程电压源是可以对其进行编程的三相电压源，它的幅值、相位、频率、谐波均可随时间进行变化，应用非常灵活。其主要作用是提供一 个幅值、相位、频率、基频分量进行实时变性编程的三相电压源；此外，还可以提供两个谐波分量，作用于基频信号。 5．1．3 Park变换 只是一个坐标变换而已，从abc坐标变换到dq0坐标，ua,ub,uc,ia,ib,ic,磁链a,磁链b,磁链c这些量都变换到dq0坐标中 例如，同步电机abc定子三相绕组中的电流分别表示如下： Park变换后电流的表示方式如下： (1)abc坐标系统变换为dq0坐标系统的变换公式如下： 在MATLAB中，使用abc坐标系统转换为dq0坐 标系统(abc_to_dq0 Transformation)元件可 以实现这种变换。 abc_to_dq0 Transformation 在Simpowersystems→Extras library →Discrete Measurements (2) dq0坐标系统变换为abc坐标系统的变换公式如下： 例：利用park变换模块将三相电压从abc 坐标系转换为dq0坐标系。 5 . 2 电力系统时域分析 5．2．1 电力系统不对称运行分析法－对称分量法 对称分量法是指任意不对称的三相相量均可以分解为三组相序不同的对称分量：正序、负序、零序分量。它们之间的数学关系如下 已知正序、负序、零序分量时， 三相故障模块 三相故障模块是由三个独立的断路器组成的、 能对相—相故障和相—地故障进行模拟的模块。 该模块的等效电路如图所示。 外部控制方式和内部控制方式下的三相故障模块图标如图所示。 在该对话框中含有以下参数： (1) Phase A Fault：选中该复选框后表示允许A相断路器动作，否则A相断路器将保持初始状态 (2) Phase B Fault：选中该复选框后表示允许B相断路器动作，否则B相断路器将保持初始状态。 (3) Phase C Fault：选中该复选框后表示允许C相断路器动作，否则C相断路器将保持初始状态。 (4) Fault resistances Ron：断路器投合时的内部电阻。故障电阻不能为0。 (5) Ground Fault：选中该复选框后表示允许接地故障。(6) Ground resistance Rg：接地故障时的大地电阻。(7) External control of fault timing：选中该复选框，三相故障模块上将增加一个外部控制信号输入端。开关时间由外部逻辑信号(0或1)控制。 　(8) Transition status：设置断路器的开关状态，1表示闭合，0表示断开　 (9) Transition times：设置断路器的动作时间，断路器按照该文本框设置的时间进行切换。 (10) Initial status of fault：设置断路器的初始状态。采用外部控制方式时，该文本框可见。　　 通过Powergui模块，可以对系统进行可变步长连续系统仿真、定步长离散系统仿真和相量法仿真，并实现以下功能：　　(1) 显示测量电压、测量电流和所有状态变量的稳态值；　　(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； (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