發(fā)電畢業(yè)設(shè)計(jì)

1、<p>　　第1章 系統(tǒng)仿真概論</p><p><b>　　1.1 概 述</b></p><p>　　1.1.1系統(tǒng)、模型與仿真</p><p>　　系統(tǒng)一詞最早見著于古希臘原子論創(chuàng)始人得謨克里克特的著作《世界大系統(tǒng)》一書。該書論述了關(guān)于系統(tǒng)的含義，戈登在總結(jié)前人思想的基礎(chǔ)上，將系統(tǒng)定義為“按照某些規(guī)律結(jié)合起來，互相作用、互相

2、依存的所有實(shí)體的集合或總和?，F(xiàn)代工程建立系統(tǒng)該尤為重要，通過為工程建立系統(tǒng)的模型使得該系統(tǒng)在具體實(shí)施之前有充分的、量化的依據(jù)，減少在工程在實(shí)施過程中的風(fēng)險，防止重復(fù)建設(shè)，通過模型對系統(tǒng)的各項(xiàng)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)和技術(shù)指標(biāo)有充分的了解和認(rèn)識，使資金的風(fēng)險降低和有效利用，使工程不受被研究系統(tǒng)的規(guī)模和復(fù)雜性的限制，保證被研究系統(tǒng)的安全，系統(tǒng)試驗(yàn)的經(jīng)濟(jì)性，可用于對未來系統(tǒng)的預(yù)測以及可持續(xù)發(fā)展以及合理利用方面都有積極的意義。</p><p

3、>　　人們在長期的研究與應(yīng)用中，創(chuàng)造了適于不同對象研究分析要求的模型描述形式，Oren 進(jìn)行了總結(jié)，將模型形式加以分類如表1.1所示：</p><p><b>　　表1.1模型分類</b></p><p>　　“建?！囼?yàn)——分析”的基礎(chǔ)上，提出了“仿真是一種基于模型的活動”的定義，被認(rèn)為是現(xiàn)代仿真技術(shù)的一個重要概念。實(shí)際上，隨著科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步，特別是信息技術(shù)

4、的迅速發(fā)展，“仿真”的技術(shù)含義不斷的得以發(fā)展和完善。無論哪種定義，仿真基于模型這一基本觀點(diǎn)是共同的。</p><p>　　綜上所述，“系統(tǒng)、模型、仿真”這三者之間有著密切的聯(lián)系。系統(tǒng)是研究的對象，模型是系統(tǒng)的抽象，仿真是通過對模型的試驗(yàn)以達(dá)到研究系統(tǒng)的目的。現(xiàn)代仿真技術(shù)均是在計(jì)算機(jī)支持下進(jìn)行的，因此，系統(tǒng)仿真也稱為計(jì)算機(jī)仿真。系統(tǒng)仿真有三個基本活動，即系統(tǒng)建模、仿真建模和仿真實(shí)驗(yàn)，聯(lián)系這三個活動的是系統(tǒng)仿真的三要

5、素，即系統(tǒng)、模型、計(jì)算機(jī)（包括硬件和軟件）。關(guān)系如圖1.1所示。</p><p>　　圖1.1 系統(tǒng)、模型、計(jì)算機(jī)的關(guān)系</p><p>　　現(xiàn)代仿真技術(shù)的一個重要進(jìn)展是將仿真活動擴(kuò)展到上述三個方面，并將其統(tǒng)一到同一個環(huán)境中。在系統(tǒng)建模方面，除了傳統(tǒng)的基于物理學(xué)、化學(xué)、生物學(xué)、社會學(xué)等基本定律及系統(tǒng)辨識方面等方法外，現(xiàn)代仿真技術(shù)提出了用仿真方法確定系統(tǒng)的模型。仿真建模方面，除了適應(yīng)計(jì)算機(jī)軟

6、硬件環(huán)境的發(fā)展而不斷研究和開發(fā)出許多新算法和新軟件外，現(xiàn)代仿真技術(shù)采用模型與試驗(yàn)分離技術(shù)，即模型和數(shù)據(jù)驅(qū)動（data driven）。任何一個仿真問題可分為兩部分：模型與實(shí)驗(yàn)，這一點(diǎn)，現(xiàn)代仿真技術(shù)于傳統(tǒng)的仿真定義是相同的。在仿真實(shí)驗(yàn)方面，現(xiàn)代仿真技術(shù)將實(shí)驗(yàn)框架與仿真運(yùn)行控制區(qū)分開來。一個實(shí)驗(yàn)框架定義一組條件，包括：模型參數(shù)、輸入變量、觀測變量、初始條件、終止條件、輸出說明。</p><p>　　Oren將上述思想

7、加以總結(jié)，提出了現(xiàn)代仿真技術(shù)的概念框架，如圖1.2所示：</p><p>　　系統(tǒng)仿真的一般步驟如圖1.3所示：</p><p>　　現(xiàn)代仿真技術(shù)的概念框架 系統(tǒng)仿真的一般步驟</p><p>　　圖1.2與 1.3 現(xiàn)代仿真技術(shù)的概念框架與系統(tǒng)仿真的一般步驟</p><p>　　1.1.2系統(tǒng)仿真類

8、型</p><p>　　可以從不同的角度對系統(tǒng)仿真進(jìn)行分類。比較典型的分類方法是：根據(jù)模型的種類分類；更具仿真所采用的計(jì)算機(jī)類型分類；根據(jù)仿真時鐘與實(shí)時時鐘的比例關(guān)系分類；根據(jù)系統(tǒng)模型的特性分類。</p><p><b>　　根據(jù)模型的種類分類</b></p><p>　　根據(jù)模型的種類不同，系統(tǒng)仿真可分為三種：物理仿真、數(shù)學(xué)仿真和半實(shí)物仿真。

9、按照真實(shí)系統(tǒng)的物理性質(zhì)構(gòu)造系統(tǒng)的物理模型，并在物理模型上進(jìn)行試驗(yàn)的過程稱為物理仿真。對實(shí)際系統(tǒng)進(jìn)行抽象，并將其特性用數(shù)學(xué)關(guān)系加以描述而得到的系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型，對數(shù)學(xué)模型進(jìn)行試驗(yàn)的過程稱為數(shù)學(xué)仿真。半實(shí)物仿真即將數(shù)學(xué)模型與物理模型甚至實(shí)物聯(lián)合起來進(jìn)行試驗(yàn)。仿真時將兩者連接起來完成整個系統(tǒng)的試驗(yàn)。</p><p>　　2、根據(jù)仿真計(jì)算機(jī)類型分類 </p><

10、;p>　　按所使用的仿真計(jì)算機(jī)類型也可將仿真分為三類：模擬計(jì)算機(jī)仿真、數(shù)字計(jì)算機(jī)仿真和數(shù)字模擬混合仿真。</p><p>　　本質(zhì)上，模擬計(jì)算機(jī)仿真是一種并行仿真，即仿真時，代表模型的各部件是并發(fā)執(zhí)行的。早期的數(shù)字計(jì)算機(jī)仿真是一種串行仿真。數(shù)字模擬混合仿真，即將系統(tǒng)模型分為兩部分，其中一部分放在模擬計(jì)算機(jī)上執(zhí)行，另一部分在數(shù)字計(jì)算機(jī)上運(yùn)行，兩個計(jì)算機(jī)之間利用模數(shù)和數(shù)模轉(zhuǎn)換裝置交換信息。隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展，

11、今天的計(jì)算機(jī)仿真一般指的就是數(shù)字計(jì)算機(jī)仿真。</p><p>　　根據(jù)仿真時鐘與實(shí)際時鐘的比例關(guān)系分類</p><p>　　實(shí)際動態(tài)系統(tǒng)的時間基稱為實(shí)際時鐘，而系統(tǒng)仿真時模型所采用的時鐘稱為仿真時鐘。根據(jù)仿真時鐘與實(shí)際時鐘的比例關(guān)系，系統(tǒng)仿真分為實(shí)時仿真、亞實(shí)時仿真和超實(shí)時仿真。</p><p>　　根據(jù)系統(tǒng)模型的特性分類</p><p>　

12、　仿真基于模型，模型的特性直接影響著仿真的實(shí)現(xiàn)。從仿真的角度來看，系統(tǒng)模型特性可分為兩大類，一類稱為連續(xù)系統(tǒng)，另一類稱為離散系統(tǒng)。由于這兩類系統(tǒng)固有運(yùn)動規(guī)律的不同，因而描述其運(yùn)動規(guī)律的模型形式就有很大的差別，相應(yīng)的，系統(tǒng)仿真技術(shù)也分為兩大類：連續(xù)系統(tǒng)仿真和離散系統(tǒng)。</p><p>　　1.1.3 仿真技術(shù)的應(yīng)用</p><p>　　仿真技術(shù)作為一門獨(dú)立學(xué)科已經(jīng)有50多年的歷史，它不僅用于

13、航天、航空、各種武器系統(tǒng)的研制部門，而且已經(jīng)廣泛的應(yīng)用于電力、交通運(yùn)輸、通信、化工、核能等各個領(lǐng)域。</p><p>　　系統(tǒng)計(jì)算機(jī)仿真得以發(fā)展的重要原因在于它帶來的社會經(jīng)濟(jì)效益。系統(tǒng)仿真用于電力系統(tǒng)就稱之為電力系統(tǒng)計(jì)算機(jī)仿真。如對電力系統(tǒng)的性能測試、參數(shù)整定和設(shè)計(jì)方案的評估；對電力系統(tǒng)中電磁暫態(tài)的仿真、研究電磁暫態(tài)、電磁諧振、機(jī)電振蕩、機(jī)組軸系扭振和由斷路器切換、雷電流沖擊引起的暫態(tài)過程；它還包括潮流計(jì)算、超高

14、壓直流輸電換流器、控制系統(tǒng)和統(tǒng)計(jì)分析等內(nèi)容；電力系統(tǒng)中心調(diào)度所的在線計(jì)算機(jī)仿真，以輔助現(xiàn)場調(diào)度人員進(jìn)行經(jīng)濟(jì)調(diào)度、預(yù)測和分析電力系統(tǒng)的安全性，監(jiān)測電能管理軟件的性能，確定電能管理決策等。</p><p>　　電力系統(tǒng)計(jì)算機(jī)仿真有如下優(yōu)點(diǎn)：</p><p>　　1、不受被研究系統(tǒng)的規(guī)模和復(fù)雜性的限制。</p><p>　　2、保證被研究系統(tǒng)的安全。</p>

15、<p>　　3、系統(tǒng)試驗(yàn)的經(jīng)濟(jì)性。</p><p>　　4、可用于對未來系統(tǒng)的預(yù)測。</p><p>　　第2章 MATLAB與Simulink簡介 </p><p>　　2.1 MATLAB語言簡介</p><p>　　2.1.1 MATLAB語言的發(fā)展?fàn)顩r</p><p>　　MATLAB語言的首創(chuàng)

16、者Cleve Moler教授在數(shù)值分析，特別是數(shù)值線性代數(shù)的領(lǐng)域中很有影響。1980年前后構(gòu)思并開發(fā)了MATLAB（即矩陣實(shí)驗(yàn)室），這一軟件利用了他研制的、在國際上頗有影響的EISPACK（基于特征值計(jì)算的軟件包）和LINPACK（線性代數(shù)軟件包）兩大軟包中可靠的子程序，用Fortran語言編寫了集命令翻譯、科學(xué)計(jì)算于一身的一套交互式軟件系統(tǒng)。</p><p>　　現(xiàn)在使用的較多的版本是Cleve Moler 和

17、John Little等人成立的The MathWorks公司在1999年初推出的MATLAB5.3版以及新版本的最優(yōu)化工具箱和Simulink3.0。2000年10月，MATLAB6.0問世，在操作街面上有了很大改觀、同時還給出了程序發(fā)布窗口、歷史信息窗口和變量管理窗口等，為用戶的使用提供了很大的方便；在計(jì)算機(jī)內(nèi)核上拋棄了其一直使用的LINPACK和EISPACK，而采用了更具優(yōu)勢的LAPACK軟件包和FFTW系統(tǒng)，速度變得更快，數(shù)值

18、性能也更好；在用戶圖形界面設(shè)計(jì)上也更趨合理；與C語言接口及轉(zhuǎn)換的兼容性也更強(qiáng)；與之配套的Simulink4.0版的新功能也特別引人注目。2001年六月推出的MATLAB6.1版及Simulink4.1版本是目前的最新版，功能已經(jīng)是十分強(qiáng)大，其新的虛擬現(xiàn)實(shí)工具箱更給仿真結(jié)果三維視景下顯示帶來了新的解決方案。</p><p>　　The MathWorks公司目前正致力于新版本的開發(fā)、測試，已經(jīng)于2002年6月推出M

19、ATLAB Release13，即MATLAB6.5/Simulink5.0。</p><p>　　目前，MATLAB已經(jīng)成為國際上最流行的科學(xué)計(jì)算與工程計(jì)算的軟件工具，現(xiàn)在的MATLAB已經(jīng)不僅僅是一個“矩陣實(shí)驗(yàn)室”了，它已經(jīng)成為了一種具有廣泛應(yīng)用前景的、全新的計(jì)算機(jī)高級編程語言了，有人稱它為“第四代”計(jì)算機(jī)語言，它在國內(nèi)外高校和研究部門正扮演著重要的角色。</p><p>　　2.1.

20、2 MATLAB軟件系統(tǒng)的構(gòu)成</p><p>　　MATLAB軟件主要是由主包、Simulink和工具箱三大部分組成。</p><p>　　MATLAB語言是一種基于矩陣和數(shù)組的高級語言它具有流程控制語句、函數(shù)、數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)、輸入輸出，并且具有面向?qū)ο蟮某绦蛟O(shè)計(jì)特性。用MATLAB編寫程序就像在便簽上列公式和求解一樣簡單。</p><p>　　MATLAB工作環(huán)境集成

21、了許多工具和程序，用戶工作環(huán)境中提供的功能完成它們的工作。MATLAB工作環(huán)境給用戶提供了管理工作空間內(nèi)存放變量和輸入輸出數(shù)據(jù)的功能，并給用戶提供了不同的工具用以開發(fā)、管理、調(diào)試文件和MATLAB應(yīng)用程序。</p><p>　　MATLAB數(shù)學(xué)函數(shù)庫是數(shù)學(xué)算法的一個巨大集合。該函數(shù)庫既包括了諸如求和、余弦、復(fù)數(shù)運(yùn)算之類的簡單函數(shù)；也包含了矩陣、轉(zhuǎn)置、特征值、貝賽爾函數(shù)、快速傅里葉變換等復(fù)雜函數(shù)。</p>

22、;<p>　　MATLAB應(yīng)用程序接口（API）是一個MATLAB語言通C和Fortran等其它高級語言進(jìn)行交互的庫。包括從MATLAB調(diào)用其它程序（動態(tài)鏈接），把MATLAB作為計(jì)算引擎來調(diào)用，還包括寫MATLAB數(shù)據(jù)文件。</p><p>　　Simulink是用于動態(tài)系統(tǒng)仿真的交互式系統(tǒng)。Simulink允許用戶在屏幕上繪制框圖來模擬一個系統(tǒng)，并能夠動態(tài)的控制該系統(tǒng)。Simulink采用鼠標(biāo)驅(qū)

23、動方式，能夠處理線性、非線性、連續(xù)、離散、多變量及多系統(tǒng)等問題。</p><p>　　工具箱是MATLAB用來解決各個領(lǐng)域特定問題的函數(shù)庫，它是開放式的，可以應(yīng)用，也可以根據(jù)自己的需要進(jìn)行擴(kuò)展。</p><p>　　MATLAB提供的工具箱為用戶提供了豐富而使用的資源，工具箱的內(nèi)容非常廣泛，涵蓋了科學(xué)研究的很多門類。目前，以涉及數(shù)學(xué)、控制、通信、信號處理、經(jīng)濟(jì)、地理等多種學(xué)科的二十多種MA

24、TLAB工具箱投入使用。應(yīng)用MATLAB的各種工具箱可以在很大程度上減少用戶編程的復(fù)雜程度。</p><p>　　2.2 Simulink 簡介</p><p>　　2.2.1 Simulink入門</p><p>　　Simulink 是MATLAB提供的實(shí)現(xiàn)動態(tài)系統(tǒng)建模和仿真的一個軟件包。他讓用戶把精力從編程轉(zhuǎn)向模型的構(gòu)造。Simulink 一個很大的優(yōu)點(diǎn)是為用

25、戶省去了許多重復(fù)的代碼編寫工作，用戶就不用一步步的從最底層開始編起。</p><p>　　Simulink 的最新版本是Simulink4.0（包含在MATLAB6.0里）,啟動Simulink 的方法有很多種,按照MATLAB 的傳統(tǒng)方式,之要在MATLAB 窗口輸入</p><p>　　>>Simulink </p><p>　　這樣,一個稱為Sim

26、ulink Library Browser 的窗口就會出現(xiàn)在桌面上,它的樣子如圖3-1所示。</p><p>　　圖2.1 Simulink Library Browser 的窗口</p><p>　　Simulink是一個用來對動態(tài)系統(tǒng)進(jìn)行建模、仿真、和分析的軟件包。它支持線性和非線性系統(tǒng)、連續(xù)和離散時間模型，或者是兩者的混合。對于建模，Simulink提供了一個圖形化的用戶界面（GUI

27、），可以用鼠標(biāo)點(diǎn)擊和拖拉模塊的圖標(biāo)建模。通過圖形界面，用戶可以像用鉛筆在紙上畫圖一樣簡單。定義完模型后，可以通過Simulink的菜單或者在MATLAB的命令窗口輸入命令對它進(jìn)行仿真，菜單對于交互式工作非常方便。使用Scope或其它顯示模塊可以在運(yùn)行仿真時觀察到仿真的結(jié)果，另外，還可以在仿真時改變參數(shù)，并且立即就可以看到有什么變化，對它進(jìn)行分析。</p><p>　　2.2.2 Simulink實(shí)時工作環(huán)境的作用

28、及其主要特點(diǎn)</p><p>　　Simulink時實(shí)工作環(huán)境（Real-Time Workshop）自動的直接從Simulink的模塊圖生成C語言代碼，這將允許連續(xù)、離散時間或者混合系統(tǒng)的模型可以運(yùn)行于各種計(jì)算機(jī)平臺，其中包括實(shí)時硬件，但Simulink是必不可少的。</p><p>　　一、Simulink實(shí)時工作環(huán)境的作用</p><p>　?、趴焖俳?

29、 作為一個快速建模工具，實(shí)時工作環(huán)境使得用戶可以快速實(shí)現(xiàn)自己的設(shè)計(jì)，而不用手工編寫長長的代碼然后進(jìn)行調(diào)試?？刂菩盘柼幚砗蛣討B(tài)系統(tǒng)的算法可以通過開發(fā)圖形化的Simulink模塊圖，并且自動生成C語言代碼來實(shí)現(xiàn)。 </p><p>　?、魄度胧綄?shí)時控制 義演一個系統(tǒng)已經(jīng)用Simulink設(shè)計(jì)出來，就可以生成實(shí)時控制器或數(shù)字信號處理器的代碼，然后可對代碼進(jìn)行編譯、鏈接，最后裝載到目標(biāo)處理器中，實(shí)施工作環(huán)境支持DS

30、P板，嵌入式控制系統(tǒng)，以及多種用戶和商業(yè)開發(fā)的硬件。</p><p>　?、菍?shí)時仿真 對循環(huán)中硬件仿真，可以為整個系統(tǒng)或指定的分系統(tǒng)創(chuàng)建和執(zhí)行代碼，典型的應(yīng)用包括訓(xùn)練仿真器，模型驗(yàn)證和測試。</p><p>　?、葐螜C(jī)仿真 單機(jī)仿真可以在你的主機(jī)上直接運(yùn)行或者傳送到另外的系統(tǒng)上以遠(yuǎn)程方式執(zhí)行。由于時間歷史數(shù)據(jù)被以二進(jìn)制或ASCII文件保存在MATLAB中，可以很容易的被裝入MA

31、TLAB中以進(jìn)一步的分析或圖形顯示。</p><p>　　二、實(shí)時工作環(huán)境的特點(diǎn)</p><p>　　實(shí)時工作環(huán)境具有一系列復(fù)雜的能力和特性以提供實(shí)現(xiàn)各種應(yīng)用的靈活性。</p><p>　　(1) 自動代碼生成以處理連續(xù)時間、離散時間和混合系統(tǒng)。</p><p>　　(2) 優(yōu)化代碼以保證快速執(zhí)行。</p><p>　

32、　(3) 控制框架結(jié)構(gòu)應(yīng)用程序接口（API）自動的使用定制的make文件來創(chuàng)建和下載object文件到目標(biāo)硬件上。</p><p>　　(4) 可移植的代碼使其應(yīng)用環(huán)境更加廣泛。</p><p>　　(5) 簡明、可讀并具有詳細(xì)注釋的代碼使得維護(hù)非常簡單。</p><p>　　(6) 從Simulink下載到外部硬件上的交互參數(shù)使系統(tǒng)在工作狀態(tài)下很容易調(diào)整。<

33、/p><p>　　(7) 一個菜單驅(qū)動的圖形用戶界面使得軟件的使用非常容易。</p><p>　　三、建立模型的一般步驟</p><p>　　在Simulink 環(huán)境下，編輯模型的一般過程是：首先打開一個空白的編輯窗口，然后將模塊庫中的模塊復(fù)制到編輯窗口，并依照給定的框圖修改編輯窗口中模型的參數(shù)，再將各個模塊按照給定的框圖連接起來，這樣就可以對整個模型進(jìn)行仿真了。<

34、;/p><p>　　在 Simulink 中打開一個空白的模型窗口有幾種方法：</p><p>　　·在MATLAB的命令窗口種選擇File|New|New Model菜單項(xiàng)；</p><p>　　·單擊Simulink工具欄中的“新建模型”圖標(biāo)；</p><p>　　·選中Simulink菜單系統(tǒng)中的File|Ne

35、w|New Model菜單項(xiàng)；</p><p>　　·還可以使用new_system命令來建立新模型。</p><p>　　無論采用那種方式，都漿自動打開一個空白窗口模型，在這個窗口下我們可以任意的編輯所需要的系統(tǒng)模型了。</p><p>　　第3章 電力系統(tǒng)模塊集與簡單電子線路仿真</p><p>　　3.1 電力系統(tǒng)模塊集簡介

36、</p><p>　　3.1.1電力系統(tǒng)模塊集簡介</p><p>　　Simulink中可以使用的電力系統(tǒng)仿真模塊集（Power Systems Blockset）主要是由加拿大的HydroQuebec和International公司共同開發(fā)的，其功能非常強(qiáng)大，可以用于電路、電力電子系統(tǒng)、電機(jī)系統(tǒng)、電力傳輸?shù)冗^程的仿真，它提供了一種類似電路建模的方式進(jìn)行模型繪制，在仿真前將自動將其變化成

37、狀態(tài)方程描述的系統(tǒng)形式，然后才能在Simulink下進(jìn)行仿真分析。</p><p>　　在MATLAB命令窗口中鍵入powerlib，則將得出如圖所示的模塊集。</p><p>　　圖3.1 電力系統(tǒng)模塊集</p><p>　　當(dāng)然，電力系統(tǒng)模塊集中的器件還可從Simulink模塊瀏覽窗口中直接啟動?？梢?，在該模塊集中還有很多子模塊集，雙擊每一個圖標(biāo)都將打開一個下級

38、子模塊集，例如雙擊Electrical sources圖標(biāo)將打開如圖所示的電源子模塊集，其中有直流和交流電源，以及各種受控電流源和電壓源等。若雙擊模塊集中的Measurements圖標(biāo)，則將的處如圖所示的子模塊集，其中有各種檢測端口，如電流表、電壓表和阻抗表，該組中還包括各種其他擴(kuò)展的子模塊集。</p><p>　　圖3.2電源子模塊集與檢測子模塊集</p><p>　　現(xiàn)將電力系統(tǒng)模塊集

39、中所包含的模塊作以簡介。電力系統(tǒng)模塊集包含的模塊有：Connectors(連接器庫)，Electrical Sources（電源庫），Elements(元件庫)，Extra Library(附加庫)，Machines(電機(jī)庫)，Measurements(儀表庫)，Power Electronics(電力電子元件庫)，Powergui(電源圖形用戶界面模塊)。</p><p>　?。?）電源模塊中的模塊有直流電壓源

40、、交流電壓源、交流電流源、可控電壓源、可控電流源五個模塊。</p><p>　?。?）元件庫中的模塊有：串聯(lián)RLC支路、串聯(lián)RLC負(fù)載、并聯(lián)RLC支路、并聯(lián)RLC負(fù)載、線性變壓器、飽和變壓器、互感器、電涌放電器、分布參數(shù)線路、短路器、π截面導(dǎo)線等十一個模塊。</p><p>　　（3）電力電子元件模塊庫中的模塊有：理想開關(guān)、金屬氧化物半導(dǎo)體場效應(yīng)管、門電路、二級管、可控硅等六個模塊。<

41、;/p><p>　　（4）儀表模塊庫中的模塊有：電壓測量模塊和電流測量模塊。</p><p>　?。?）連接器模塊庫中的模塊有：接地（輸入、輸出）兩個模塊，局部接地（輸入、輸出）兩個模塊，T形和L形連接器模塊，多進(jìn)多出（水平、垂直）連接器模塊、多進(jìn)多出（水平、垂直）薄連接器模塊。</p><p>　?。?）電機(jī)模塊庫中的模塊包括簡單同步電機(jī)三個模塊，永磁同步電機(jī)兩個模塊

42、，異步電機(jī)三個模塊，渦輪與調(diào)節(jié)器兩個模塊、同步電機(jī)四個模塊。</p><p>　?。?）電源庫附加模塊庫又包括測量模塊庫，三相模塊庫，控制模塊庫和附加電機(jī)模塊庫。</p><p><b>　　圖3.3 元件庫</b></p><p>　　測量模塊庫，有三個模塊。</p><p>　　三相模塊庫，有十五個模塊。</p

43、><p>　　控制模塊集，有定時器和同步6脈沖發(fā)生器兩個模塊。</p><p>　　附加電機(jī)庫，有一個直流電機(jī)模塊。</p><p>　　圖3.4 電力電子元件庫</p><p><b>　　圖3.5 電機(jī)庫</b></p><p>　　圖3.6 連線類子模塊集</p><p&g

44、t;<b>　　圖3.7 三相庫</b></p><p>　　圖3.8 連接器類子模塊集如下圖所示</p><p><b>　　標(biāo)幺值（p.u.）</b></p><p>　　下表給出了一些在電力系統(tǒng)中常用的國際單位制符號</p><p>　　通常我們在搭建系統(tǒng)時，為方便起見常使用標(biāo)幺值系統(tǒng)，這一點(diǎn)

45、在MATLAB中體現(xiàn)的比較突出。它可以使運(yùn)算步驟簡化，數(shù)值簡明便于分析。</p><p>　　標(biāo)幺值的一般表達(dá)式為：</p><p>　　使用標(biāo)幺值有以下方便之處：</p><p>　　使用標(biāo)幺值時，相對參考值是一個線性比，便于比較。例如瞬時電壓達(dá)到1.42P.U.說明，超過額定值的42%。</p><p>　　使用標(biāo)幺值表示電抗時，可以反映

46、出電壓與電流的變化情況。</p><p>　　使用標(biāo)幺值計(jì)算時，運(yùn)算過程比較簡便。</p><p>　　3.2 簡單電子線路仿真</p><p>　　3.2.1 電路的仿真</p><p>　　我們知道，電路中最常有的元件是電阻、電容和電感，雙擊電力系統(tǒng)模塊中的Elements圖標(biāo)，則將得出如圖所示的子模塊集，其中即包含各種電阻、電容和電感

47、元件，還包含各種變壓器元件，另外還有一個三相元件子模塊集。</p><p>　　圖3.12 電路元件子模塊</p><p>　　普通的電阻、電容和電感元件來看，有串聯(lián)的RLC（電阻、電容、電感）分支和并</p><p>　　圖3.13 串聯(lián)分支元件參數(shù)對話框</p><p>　　聯(lián)的RLC分支，以及他們的負(fù)載形式。雙擊Series RLC B

48、ranch（串聯(lián)RLC分支）元件，則將得出如圖所示的對話框，在這個對話框中適當(dāng)?shù)妮斎腚娮?、電容和電感的參?shù)即可。注意，和純數(shù)字仿真不同，這里填寫電路參數(shù)時應(yīng)該注意其單位。遺憾的是這里不包含單個的電阻、電感和電容元件，可以從串聯(lián)或并聯(lián)的分支來定義單獨(dú)的電路，但在串聯(lián)或并聯(lián)分支中直接刪除某個元件也不是太容易的事，例如在串聯(lián)分支中刪除電容，則不能將其數(shù)值填寫成0，而需要寫成inf。單個電阻、電感、電容元件的參數(shù)設(shè)置在并聯(lián)和串聯(lián)分支中是不同的，

49、具體參見下表。為了搭建實(shí)驗(yàn)的方便，也可以按該表拆分出單個元件，封裝起來。</p><p>　　表3.2 單個電阻、電感、電容參數(shù)設(shè)置表</p><p>　　在一般電路中，除了前面介紹的一些元件以外，還需要一些連線類模塊，雙擊電力系統(tǒng)模塊集中的Connectors圖標(biāo)則將打開如圖所示的連線類子模塊集。</p><p>　　給定電路圖如下所示，輸入的交流電壓源為220V

50、，50Hz,其它參數(shù)值為R1=0.428Ω, L 1=L2=1.926mH，R2=1.551Ω，R3=1.551Ω，L3=1.803Mh。</p><p>　　完成了電路連接后，將終止的時間設(shè)為0.1，則可以啟動仿真過程。開始仿真過程后，則將在MATLAB的命令窗口中顯示如下的信息</p><p>　　圖3.14 連接器類子模塊集</p><p>　　圖3.15 給

51、定簡單電路圖</p><p>　　Power System Blockset processing dianlufangzhen ...</p><p>　　Computing state-space representation of linear electrical circuit (V2.2)...</p><p>　　(2 states ; 1 input

52、s ; 1 outputs)</p><p>　　Computing steady-state values of currents and voltages ...</p><p>　　Build the Simulink equivalent circuit ...</p><p>　　(Circuit stored inside "dian lu f

53、ang zhen /Voltage Measurement" block)</p><p><b>　　Ready</b></p><p>　　圖3.16 簡單電路仿真模型</p><p>　　圖3.17 簡單電路仿真模型結(jié)</p><p>　　該信息表明系統(tǒng)自動完成并通過了從繪制的電路圖到狀態(tài)方程的轉(zhuǎn)換，開

54、始自啟動狀態(tài)方程的仿真過程。還可以對仿真電路進(jìn)行穩(wěn)態(tài)分析。將電力系統(tǒng)模塊集中的powergui模塊復(fù)制到仿真框圖中，則雙擊該模塊就可以對電路圖中的信號進(jìn)行穩(wěn)態(tài)分析，得出下圖所示的分析結(jié)果。從得出的結(jié)果中可以看出所量測的信號穩(wěn)態(tài)曲線為幅值95.27V，初始相位為-15.33º（拖動滾動桿才能顯示出來）的正弦信號，亦即該信號的解析表達(dá)式在穩(wěn)態(tài)時趨近95.27sin(2п*50t-15.33°)。</p>&

55、lt;p>　　圖3.18 簡單電路仿真模型</p><p>　　圖3.19 簡單電路仿真模型穩(wěn)態(tài)分析</p><p>　　另外，用電力系統(tǒng)工具箱中提供的power2sys( )可以提取出從給定電源到輸出端子的狀態(tài)方程模型，根據(jù)次狀態(tài)方程模型就可以對整個電路進(jìn)行頻域分析，如繪制其Bode圖等。Power2sys( )函數(shù)的調(diào)用格式為：</p><p>　　[a，

56、b，c，d]=power2sys(模型名)</p><p>　　其中a，b，c，d為系統(tǒng)的狀態(tài)方程矩陣，由tf( )還可以得出系統(tǒng)的傳遞函數(shù)模型。</p><p>　　3.2.2傳輸線路模型仿真</p><p>　　圖3.25分布參數(shù)模型子系統(tǒng) PI形等值線路子系統(tǒng)</p><p>　　以上圖形是傳輸線路在電力系統(tǒng)中的兩種表現(xiàn)形式。

57、輸電線路本身其實(shí)質(zhì)是分布參數(shù)網(wǎng)絡(luò)元件。當(dāng)輸電線路較短，阻抗和導(dǎo)納分別比較集中，可以當(dāng)作集中參數(shù)元件處理采用П、Т或Г形等值電路來處理。MATLAB中采用PI形等值電路。當(dāng)輸電線路較長時，為使計(jì)算和仿真結(jié)果精確，應(yīng)按輸電線路的分布參數(shù)特性，采用分布參數(shù)模型，考慮線路上的分布參數(shù)，以及線損等情況。</p><p>　　圖3.26 傳輸線模型</p><p>　　圖3.27 傳輸線路模型子系統(tǒng)&

58、lt;/p><p>　　3.2.3電機(jī)系統(tǒng)仿真</p><p>　　電力系統(tǒng)模塊集還提供了一些常用電機(jī)仿真模塊，雙擊該模塊集中的Machine圖標(biāo)，則將打開如圖所示的子模塊集，從該模塊組中可以看出，包含了各種各樣的電機(jī)模型，包括直流機(jī)（DC motors）、異步機(jī)（Asynchronous motors）、同步機(jī)（Synchronous motors）以及各種其他形式。</p>

59、<p><b>　　圖3.28電機(jī)庫</b></p><p>　　電力系統(tǒng)工具箱中提供了兩個異步電動機(jī)模型，其圖標(biāo)表示 如下。左側(cè)的為標(biāo)幺值單位下的異步電動機(jī)（p.u.，即per unit）模型，右側(cè)的為國際單位制（SI）下的異步機(jī)模型。在此主要考慮國際單位制的異步電 動機(jī)模型。</p><p>　　圖3.29 異步電動機(jī)模

60、型 </p><p>　　異步電動機(jī)模塊有4個輸入端子，4個輸出端子，前3個輸入端子（A，B，C）為電機(jī)的定子電壓輸入，一般可直接接入三相電壓，可以由星形和三角形兩種解法，第4輸入端一般接負(fù)載，為軸上的機(jī)械轉(zhuǎn)矩，該端子可以直接接Simulink信號。模塊的前3個輸入端子（a，b，c）為轉(zhuǎn)子電壓輸出，一般短接在一起，或連接到其它附加的電路中。第4個輸出端為m端子，他返回一系列電機(jī)的內(nèi)部信號集，共有21路信號組成

61、，其構(gòu)成如下： </p><p>　　·第1到第3路：轉(zhuǎn)子電流i`ra ，i`rb，i`rc ;</p><p>　　·第4到第9路：d-q-n坐標(biāo)系下的轉(zhuǎn)子信號，依次為q-軸電流i`qr ，d-軸電流i`dr ，q-軸磁通ψ`qr，d-軸磁通ψ`dr，q-軸電壓v`qr，d-軸電壓v`dr ;</p><p>　　·第10到第12路

62、：定子電流isa ，isb ，isc ;</p><p>　　·第13到第12路：q-d-n坐標(biāo)系下的定子信號，依次為q-軸電流iqs，d-電流ids，q-軸磁通ψqs，d-軸磁通ψds，q-軸電壓vqs，d-軸電壓vds；</p><p>　　·第19到第21路：電機(jī)轉(zhuǎn)速ωm，機(jī)械轉(zhuǎn)矩Tm，電機(jī)轉(zhuǎn)子角位移θm。</p><p>　　該路信號應(yīng)該

63、接電機(jī)測試信號分路器（Machines Measurement Demux）模塊將各路信號分離出來，以便直接接示波器或Simulink輸出端子進(jìn)行顯示。通常按照下圖連接模塊的輸出端。</p><p>　　圖3.30 異步電機(jī)典型接法</p><p>　　雙擊異步電動機(jī)模塊，將得到該模塊的參數(shù)對話框，在該對話框中需要輸入如下參數(shù)：</p><p>　　·繞組

64、類型（Rotor type）列表框：分為繞線式（wound）和鼠籠式（Squirrel-cage）兩種，后者將不顯示輸出端a，b，c，而直接將其在模塊內(nèi)部短接。</p><p>　　·額定參數(shù)：額定功率Pn（單位:kw），線電壓Vn（單位:v），頻率fn（單位:Hz）；</p><p>　　·定子電阻R`s（Stator）（單位:Ohms）和漏感（L`ls）（單位:H）

65、;</p><p>　　·轉(zhuǎn)子電阻Rr（Rotor）（單位:Ohms）和漏感（Lls）（單位:H）;</p><p>　　圖3.31 電機(jī)測量模塊參數(shù)設(shè)置</p><p>　　這些參數(shù)基本上都是電動機(jī)銘牌參數(shù)。例如已知電動機(jī)參數(shù)為：Pn =5.5kW，Vn=380V，fn=50Hz，R`s=0.0217，x`ls=0.039Ω，Rr=0.0329Ω，xlr

66、=0.0996Ω，Lm=3.649Ω，J=11.4㎏㎡，F(xiàn)=0，P=2。</p><p>　　該系統(tǒng)中的測量信號分路器直接使用也是由問題的，因?yàn)槠淠J(rèn)的分路是針對簡化的同步機(jī)（Simplified synchronous）輸出的，雙擊該模塊將得出下圖所示的對話框，在電機(jī)類型（Machine type）欄目中選擇異步機(jī)（Asynchronous），則得出信號列表，可以從該信號列表中選擇想輸出的信號。</p&g

67、t;<p>　　常用的異步電動機(jī)接法一般有星形和三角形接法，分別如下圖所示。</p><p>　　在星形結(jié)構(gòu)下，3路輸入信號的初始相位應(yīng)該分別設(shè)置為0，120，和</p><p>　　圖3.32 星形連接方式</p><p>　　圖3.33 三角形連接方式</p><p>　　240。在繪制三角形接法時，下面的交流電壓源和異步機(jī)

68、的c端口都是“輸入”端子，可以用連線器中的器件將其連接起來。事實(shí)上，在純電力系統(tǒng)工具箱模塊構(gòu)成的系統(tǒng)模型中，信號是沒有方向的，所以這樣構(gòu)造的模型能正確進(jìn)行仿真運(yùn)算。 </p><p>　　這樣可以繪制出異步機(jī)仿真框圖，這里電源采用了星形接法，可以將這三個交流電壓源的電壓值設(shè)置成相電壓220V，A，B，C三相的相位分別填寫為0，120，240。</p><p>

69、　　在該模型中有一個空閑的電流測試元件（Current Measurement）,這是電力系統(tǒng)工具箱所要求的，應(yīng)為它要求至少有一個測量元件。另外還需要從輸出的信號中使用Selector</p><p>　　元件提取所需的淡路信號，這樣示波器中同時輸出4路信號，a相轉(zhuǎn)子電流i`ar，a相定子電流i`as，轉(zhuǎn)速ω和輸出轉(zhuǎn)矩T，設(shè)置仿真終止時間為3秒，并選擇仿真算法為ode15，就可以進(jìn)行系統(tǒng)仿真。</p>

70、<p>　　將A，B兩相換序，亦即將A和B相的相位移分別改成120和0，則在進(jìn)行仿真將得到另一種仿真結(jié)果?？梢钥闯?，A，B兩相換序講使得電機(jī)反轉(zhuǎn)?？梢酝ㄟ^這樣的方法對各種電機(jī)進(jìn)行仿真分析。</p><p>　　下圖3.34異步機(jī)仿真</p><p>　　圖3.35 異步電機(jī)參數(shù)設(shè)置</p><p>　　圖3.36 仿真結(jié)果波形</p>&

71、lt;p>　　圖3.37A B相換序后的仿真波形</p><p>　　第4章 Simulink建模</p><p><b>　　4.1 子系統(tǒng)</b></p><p>　　4.1 1創(chuàng)建子系統(tǒng)</p><p>　　隨著模型的大小和復(fù)雜性的增加，可以將它的模塊分成不同的組成若干子系統(tǒng)，以達(dá)到簡化模型的目的。

72、使用子系統(tǒng)有如下幾個方面的優(yōu)點(diǎn)：</p><p>　　可以減少模型窗口中顯示的模塊數(shù)量。</p><p>　　可以將功能上有關(guān)聯(lián)的模塊放在一起。</p><p>　　可以建立一個層次結(jié)構(gòu)的模塊圖，子系統(tǒng)模塊位于一層，組成子系統(tǒng)的各模塊的位于另外一層。</p><p>　　創(chuàng)建子系統(tǒng)一般有兩種途徑：第一，在模型中加入子系統(tǒng)模塊，然后打開該子系統(tǒng)

73、模塊，并且在子系統(tǒng)窗口中加入它所包含的模塊；第二，加入組成子系統(tǒng)的模塊，然后將這些模塊組成一個子系統(tǒng)。</p><p>　　一、通過加入子系統(tǒng)模板創(chuàng)建子系統(tǒng)</p><p>　　要在子系統(tǒng)中加入它所包含的模塊之前創(chuàng)建子系統(tǒng)，現(xiàn)在模型中加進(jìn)一個Subsystem模塊，然后加入組成該子系統(tǒng)的模塊，其過程如下：</p><p>　　從Simulink的信號與系統(tǒng)（Sign

74、als&Systems）庫中拷貝 Subsystem模塊到模型中。</p><p>　　雙擊該子系統(tǒng)模塊，打開它。</p><p>　　在孔的子系統(tǒng)(Subsystem)窗口中，創(chuàng)建子系統(tǒng)，使用輸入（Inport）模塊代表該子系統(tǒng)從外部的輸入，使用輸出（Outportt）模塊代表該子系統(tǒng)的輸出。</p><p>　　二、通過將一些已有的模塊組織在一起創(chuàng)建子系

75、統(tǒng)</p><p>　　如果模型中，已經(jīng)包含了組成子系統(tǒng)的模塊，可以通過將這些模塊組織在一起來創(chuàng)建子系統(tǒng)。其過程如下：</p><p>　　將子系統(tǒng)需要包含的所有模塊和連線用一個邊界框包括起來。不能通過單個的選取每一個組成子系統(tǒng)的模塊或通過使用Select All命令來選取它們。</p><p>　　從Edit菜單下選擇Create Subsystem 菜單項(xiàng)，Si

76、mulink將用一個Subsystem模塊替代被選取得所有模塊。</p><p>　　4.2 模塊封裝技術(shù)</p><p>　　4.2.1 封裝方法</p><p>　　所謂模塊封裝(masking)，就是將其對應(yīng)的子系統(tǒng)內(nèi)部結(jié)構(gòu)隱含起來，以方便訪問該模塊時只出現(xiàn)一個參數(shù)對話框，將模塊中所需的參數(shù)用這個對話框來輸入。其實(shí)Simulink中大多數(shù)的模塊多時由更底層的

77、模塊封裝起來的，例如傳遞函數(shù)模塊，其內(nèi)部結(jié)構(gòu)是不可見的，他只允許雙擊打開一個參數(shù)輸入對話框來讀入傳遞函數(shù)的分子和分母參數(shù)。</p><p>　　如果想封裝一個用戶自建模型，首先應(yīng)該用建立子系統(tǒng)的方式將其轉(zhuǎn)換為子系統(tǒng)模塊，選中該子系統(tǒng)模塊的圖標(biāo)，再選擇Edit|Mask Subsystem子菜單項(xiàng)，則可以得出如圖所示的模塊封裝程序界面，在該對話框中，有若干項(xiàng)重要內(nèi)容需要用戶自己填寫，例如：</p>&

78、lt;p>　　·Mask type（封裝種類）編輯框的內(nèi)容可以任意填寫，在其中填寫一個您認(rèn)為合適的字符串即可。這些編輯框都是可以接受中文的。</p><p>　　·Drawing commands（繪圖命令）編輯框允許給該模塊圖標(biāo)上繪制圖形，例如可以使用MATLAB的plot( )函數(shù)畫出現(xiàn)狀的圖形，也可以使用disp( )函數(shù)在圖標(biāo)上寫字符串名，還允許用image( )函數(shù)來繪制圖像。

79、</p><p>　　·Icon frame(圖標(biāo)邊框)選項(xiàng)可以為Visible（可見的）和Invisible（隱含的），其中前者為默認(rèn)狀態(tài)，大多數(shù)Simulink模塊均帶有可見的變框。</p><p>　　·Icon transparency（圖標(biāo)透明與否）屬性有兩種選擇，Opaque（不透明的，為默認(rèn)屬性）和Transparent(透明的)。如果采用默認(rèn)的選項(xiàng)，則模

80、塊端口的信息將被圖標(biāo)上的圖形完全覆蓋，所以如果想顯示端口名稱，則應(yīng)該采用Transparent選項(xiàng)。</p><p>　　·Icon rotation(圖標(biāo)是否翻轉(zhuǎn))屬性有兩種選擇，F(xiàn)ixed(固定的，默認(rèn)選項(xiàng))和Rotates（旋轉(zhuǎn)），后者在旋轉(zhuǎn)或翻轉(zhuǎn)模塊時，也將旋轉(zhuǎn)該模塊的圖標(biāo)。</p><p>　　·Drawing coordinates(繪圖坐標(biāo)系)屬性有三種選

81、項(xiàng)，Pixels(像素點(diǎn))、Autoscale（自動定標(biāo)，默認(rèn)選項(xiàng)）和Normalized（歸一化的）。</p><p>　　封裝模塊的另一個關(guān)鍵的步驟是建立其封裝的模塊內(nèi)部變量和封裝對話框之間的聯(lián)系。封裝對話框的特性可以改變的形式包括：</p><p><b>　　參數(shù)控件的外觀</b></p><p><b>　　參數(shù)控件的使能狀

82、態(tài)</b></p><p><b>　　參數(shù)值</b></p><p>　　建立一個封裝對話框必須將封裝編輯器和Simulink set_param 命令結(jié)合起來用，具體的說，首先，要在封裝編輯框定義所有的對話框參數(shù)，包括動態(tài)的和靜止的。接著，在MATLAB命令使用Simulink的set_param命令，來制定定義對框?qū)斎腠憫?yīng)回掉函數(shù)（callback

83、 functions）。最后就可以保存包含被封裝的子系統(tǒng)的模型或者庫來完成動態(tài)封裝對話框的建立。</p><p>　　4.2.2初始化命令（Initialization Commands）</p><p>　　初始化命令用與定義駐留在模塊的封裝工作空間的變量，這些變量通常不希望模塊使用這修改它，但它又是必須的。在初始化命令里定義的變量能被子系統(tǒng)內(nèi)的模塊訪問，也能被其它的初始化命令訪問，還能

84、被制作圖標(biāo)命令訪問?？傊头庋b的參數(shù)變量每什么區(qū)別。初始化命令在以下幾種時候被執(zhí)行：</p><p><b>　　模型被導(dǎo)入。</b></p><p>　　開始仿真，或者是模型的圖標(biāo)被更新。</p><p>　　被封裝的模塊被旋轉(zhuǎn)。</p><p>　　模塊的圖標(biāo)被重畫并且畫圖命令用到在initialization c

85、ommands定義的變量。</p><p>　　4.2.3 封裝子空間</p><p>　　一旦模塊的封裝里包含初始化命令或者定義了參數(shù)變量，Simulink 就為模塊建立一個全局的封裝工作空間。</p><p>　　被封裝的模塊不能訪問MATLAB的工作空間或者其它的封裝工作空間。封裝工作空間的內(nèi)容包括封裝參數(shù)和由初始化命令定義的變量，這些變量能被封裝的模塊訪問，

86、如果是子系統(tǒng)，那它能被子系統(tǒng)的所有模塊訪問。</p><p>　　第5章 簡單系統(tǒng)仿真</p><p><b>　　5.1 建立模型</b></p><p>　　5.1.1設(shè)計(jì)電路圖</p><p>　　圖 5.1 電路圖</p><p>　　5.1.2 范例說明</p>&l

87、t;p>　　這個例子描述了電力系統(tǒng)圖形用戶界面的用途和阻抗測量模塊用于分析線性電路</p><p><b>　　的穩(wěn)態(tài)運(yùn)行過程。 </b></p><p>　　該系統(tǒng)包括五次諧波過濾器 ，一個五次諧波電流源 ，一個感性電源， 阻感負(fù)載， 阻抗測量器，電壓表，電流表，示波器。 </p><p>　　感性電源的頻率為60HZ，幅值為100V；

88、五次諧波電源頻率為300HZ，幅值為1A。這個線行系統(tǒng)是由三個狀態(tài)和兩個輸入，兩個輸出組成的。三個狀態(tài)為：兩個感性電流和一個容性電壓；兩個輸出為電流和電壓測量裝置；兩個輸入為系統(tǒng)電壓和系統(tǒng)電流。一個 阻抗測量模塊用于計(jì)算這個電路的變頻率阻抗。</p><p>　　用電力系統(tǒng)圖形用戶界面去找一個頻率為60HZ和300HZ的穩(wěn)態(tài)相電壓和相電流的組合。此時，三個狀態(tài)的值能夠從電力系統(tǒng)圖形用戶界面模塊中得到。</p

89、><p>　　5.1.3 設(shè)計(jì)流程</p><p>　　（1）單相交流電壓源參數(shù)設(shè)置</p><p>　　在Electrical Sources模塊中選擇單相電源元件，復(fù)制后粘貼到電路圖中，參數(shù)如下： </p><p>　　圖5. 2單相交流電源參數(shù)設(shè)置</p><p>　　此單相電源為100V電力網(wǎng)絡(luò)的等效模型，各參數(shù)的

90、設(shè)置均應(yīng)經(jīng)過初步的潮流計(jì)算和分析。步驟如下：</p><p><b>　　①雙擊電源元件；</b></p><p>　　②將電源的電壓設(shè)置為100，初相角設(shè)置為0；</p><p>　?、垲l率設(shè)置為60HZ；</p><p><b>　?、懿蓸訒r間為0；</b></p><p&g

91、t;　?、輪螕鬙K按扭完成對三相電源的參數(shù)設(shè)定。</p><p>　　(2) 五次諧波電流源參數(shù)設(shè)置</p><p>　　在Electrical Sources模塊中選擇電流源元件，復(fù)制后粘貼到電路圖中，參數(shù)如下：</p><p>　　圖5.3五次諧波電流源參數(shù)設(shè)置</p><p>　?、賲?shù)設(shè)置如上圖所示；</p><p

92、>　　②峰值電流為10A，頻率為300HZ；</p><p><b>　?、鄢跸嘟菫?30；</b></p><p><b>　?、懿蓸訒r間為0；</b></p><p>　?、轀y量選項(xiàng)為Nove；</p><p>　?、迒螕鬙K按鈕完成參數(shù)設(shè)置。</p><p>　　

93、(3) 阻抗測量模塊參數(shù)設(shè)置</p><p>　　圖5.4阻抗測量模塊參數(shù)設(shè)置</p><p>　　(4)阻感元件參數(shù)設(shè)置</p><p>　　在Elements 元件中選擇阻感元件，參數(shù)設(shè)置如下圖所示：</p><p>　　圖 5.5阻感負(fù)載參數(shù)設(shè)置</p><p>　?、賲?shù)設(shè)置如上圖所示；</p>

94、<p>　?、陔娮铻?7.7Ohms；</p><p>　?、垭姼袨?0e-03H；</p><p><b>　?、茈娙轂榱?；</b></p><p>　?、轀y量選相為None；</p><p>　?、迒螕鬙K按鈕完成參數(shù)設(shè)置。</p><p>　?。?）五次諧波過濾器參數(shù)設(shè)置<

95、/p><p>　　圖 5.6五次諧波過濾器參數(shù)設(shè)置</p><p>　　在Elements 元件中選擇阻感元件，參數(shù)設(shè)置如上圖所示：</p><p>　?、匐娮铻?.27Ohms；</p><p>　?、陔姼袨?07.42e-03H；</p><p>　?、垭娙轂?.62e-06F；</p><p&g

96、t;　　④測量選相為None；</p><p>　?、輪螕鬙K按鈕完成參數(shù)設(shè)置。</p><p>　?。?）電流表參數(shù)設(shè)置</p><p>　　在測量元件庫中選擇電流表，參數(shù)設(shè)置如下圖所示：</p><p>　　圖 5.7電流表參數(shù)設(shè)置</p><p>　　（7）電壓表參數(shù)設(shè)置</p><p>

97、;　　在測量元件庫中選擇電壓表，參數(shù)設(shè)置如下圖所示：</p><p>　　圖 5.8電壓表參數(shù)設(shè)置</p><p>　　5.2 電路仿真分析 </p><p>　　5.2.1仿真參數(shù)設(shè)置</p><p>　　當(dāng)電路圖設(shè)計(jì)完成后，對其進(jìn)行仿真，已達(dá)到觀察電路動態(tài)變化的目的。根據(jù)估算結(jié)果進(jìn)行有關(guān)參數(shù)設(shè)置，并在仿真過程中進(jìn)行調(diào)整。</p&

98、gt;<p>　　在電路圖的菜單選項(xiàng)中，選擇仿真（Simulation）菜單，激活仿參數(shù)（Simulation parameters）命令，如圖所示；即可彈出仿真參數(shù)（Simulation parameters）對話框，如圖下所示；</p><p>　　根據(jù)對過程時間的估算，對仿真參數(shù)進(jìn)行如下設(shè)置。</p><p>　　開始時間(Start time)選項(xiàng)：0.0</p

99、><p>　　停止時間（Stop time）選項(xiàng)：0.1s.</p><p>　　求解程序類型選項(xiàng)：可變步長為（Variable-step）. Ode45 (Domand-Prince )</p><p><b>　　最大步長選項(xiàng)：自動</b></p><p><b>　　最小步長選項(xiàng)：自動</b>&l

100、t;/p><p><b>　　初始步長選項(xiàng)：自動</b></p><p>　　相對容差選項(xiàng)：1e-3</p><p>　　絕對容差選項(xiàng)：1e-6</p><p>　　圖 5.9仿真參數(shù)設(shè)置</p><p>　?。?）設(shè)置示波器仿真參數(shù)：</p><p>　　雙擊示波器彈出示波

101、器對話框。仿真的示波器將在該對話框中顯示。單擊參數(shù)設(shè)置圖標(biāo)，彈出參數(shù)設(shè)置對話框，如圖所示：</p><p>　　圖 5.10示波器仿真參數(shù)設(shè)置</p><p>　　對示波器SM仿真參數(shù)進(jìn)行如下設(shè)置：</p><p><b>　　波形圖數(shù)目選項(xiàng)：2</b></p><p>　　時間范圍選項(xiàng)：0.1</p>

102、<p>　　位置標(biāo)志選項(xiàng)：bottom axis only;</p><p>　　采樣選項(xiàng)：抽取量 1</p><p>　　單擊OK按鈕完成示波器SM 仿真參數(shù)設(shè)置。</p><p><b>　?。?）仿真結(jié)果分析</b></p><p>　　設(shè)置完電路圖和仿真參數(shù)后，下面進(jìn)行電路仿真。激活仿真按鈕，察看仿真波

103、形圖。以下為穩(wěn)態(tài)運(yùn)行時流經(jīng)濾波器的電流和對地電壓仿真波形。</p><p>　　圖 5.11波器的電流和對地電壓仿真波形</p><p>　　由以上兩圖比較可以看出：電路穩(wěn)態(tài)運(yùn)行時電壓和電流的變化都為周期性變化，且電壓的頻率為60HZ，電流的頻率為300HZ。經(jīng)過五次諧波過濾器后，只有五次諧波電流能夠形成通路。</p><p>　　5.3 電源圖形用戶界面模塊應(yīng)

104、用</p><p>　　電源圖形用戶界面模塊是設(shè)置有關(guān)電路中各種時刻電壓，電流，功率等隨著時間的變化而變化的最好反映。從該模塊中可以很好的看出不同時刻時，各元件的值的變化，從而對于更好的了解電路起到幫助作用。</p><p>　　在圖4.21中可以看到穩(wěn)態(tài)電壓和穩(wěn)態(tài)電流按扭、系統(tǒng)初始狀態(tài)、潮流等按扭，通過點(diǎn)擊這些按扭可我們可以很簡潔的獲得系統(tǒng)在達(dá)到穩(wěn)態(tài)后各個元件的實(shí)際參數(shù)，從而減少了大量分

105、析和計(jì)算，使得系統(tǒng)的穩(wěn)定性、可靠性分析有準(zhǔn)確的量化。</p><p>　　圖 5.12電源圖形用戶界面</p><p>　　圖5.13穩(wěn)態(tài)電壓和電流數(shù)值分析</p><p>　　在上圖中可以看到五次諧波濾波器的對地電壓和流經(jīng)它的電流等參數(shù)。由于Powergui的應(yīng)用使得數(shù)據(jù)很容易的就可以得到。</p><p><b>　　后

106、記</b></p><p>　　本次設(shè)計(jì)的課題是《電力系統(tǒng)暫態(tài)穩(wěn)定性仿真分析》，因此，在設(shè)計(jì)的過程中，我更多的著眼于如何使用MATLAB/Simulink軟件中的Power System Blockset部分。包括Power System Blockset下個功能模塊的用法以及如何使用這些模塊并拼接在一起，搭建成一個完整的電力系統(tǒng)，調(diào)試通過、并能夠正常仿真運(yùn)行。達(dá)到仿真模擬的目的。而在其它方面則較少的

107、考慮。</p><p>　　MATLAB本身作為一種發(fā)展比較成熟，且在各種領(lǐng)域得到較高評價的軟件，經(jīng)過了許多科學(xué)家傾注了無數(shù)的心血而成的結(jié)晶。我們在學(xué)習(xí)和使用它的時候也僅僅只能夠從自身所從事的領(lǐng)域方面去熟悉它，認(rèn)識它，了解它，掌握它。</p><p>　　2002年6月，The MathWorks 公司已經(jīng)推出MATLAB RELEASE13即MATLAB6.5/Simulink5.0。在

108、內(nèi)容上，它已經(jīng)不僅僅是一個“矩陣實(shí)驗(yàn)室”那么單一了。它正在高校和研究部門扮演者及其重要的角色。</p><p>　　市場上雖然有許多介紹MATLB/Simulink應(yīng)用方面的書籍，但對Power System Blockset方面的介紹幾乎為零。許多東西只能依靠從互聯(lián)網(wǎng)上尋找的一些電子版全英文手冊。如果教研室日后開設(shè)本門課程，定要找一位專業(yè)英語水平較強(qiáng)，在數(shù)學(xué)尤其是線性代數(shù)方面基本功較扎實(shí)，在自動控制領(lǐng)域和通信領(lǐng)

109、域都比較熟悉的老師，同時一定要一邊教授，一邊演示。當(dāng)然，學(xué)生自己要多上級時間來加深印象，鞏固理解。</p><p>　　在本次設(shè)計(jì)中,特別感謝我們的指導(dǎo)老師丁光彬, 以及佘娜老師的指導(dǎo)。設(shè)計(jì)過程中丁老師和佘老師對我們的畢業(yè)設(shè)計(jì)提出了寶貴的意見，還要感謝系里各位老師和圖書館的各位老師的大力幫助。</p><p><b>　　參 考 文 獻(xiàn)</b></p>

110、<p>　　1. 《MATLAB電力系統(tǒng)設(shè)計(jì)與分析》 吳天明 謝小竹 彭彬 國防出版社 2001.4</p><p>　　2. 《控制系統(tǒng)仿真與計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)》 薛定宇 機(jī)械工業(yè)出版社 2004.11</p><p>　　3. 《電力系統(tǒng)暫態(tài)分析》 西安交通大學(xué) 李光琦 中國電力出版社 1995.11</p><p>　　4. 《電力系統(tǒng)穩(wěn)