同步发电机仿真开题的报告.doc

东南大学成贤学院毕业设计(论文)开题报告 电气工程 系 电气工程及其自动化 专业课题名称： 同步发电机的建模与仿真 学生姓名： 学 号： 起讫日期： . 设计地点： 指导教师： 专业签字： 毕业设计（论文）开题报告课 题 名 称同步发电机的建模与仿真一、选题背景与意义（300字左右）同步发电机是电力系统之中最常用的交流发电机,也是最复杂的元件，它的静态和暂态特性与其控制和保护直接相关。同步发电机建模和仿真是电力系统研究的重要手段之一。通过本课题，能够基本掌握同步发电机的电气参数特点、暂态和动态特定、励磁器和调速器的控制特点、故障分析等。随着MATLAB软件的推出与发展，该软件强大的计算能力和完善的电力系统模型使得同步发电机的建模与仿真问题变得简捷而准确，MATLAB中的SIMULINK的仿真模型能够满足实际电力系统研究的需要。通过建立同步发电机系统的MATLAB仿真模型，该模型层次分明，连接简洁，调试方便，同步发便于分析电机的各种静态、暂态特性，励磁器和调速器及其参数的设定对发电机的作用和影响，使电机结构和内部电磁关系变得清晰。同时，仿真结果对于同步发电机系统的参数设计、故障保护、设备运行可靠性等工作都具有重要意义。 二、课题关键问题及难点（300左右字）（1）熟悉和掌握电力系统暂态稳定性分析的基本理论、初步了解MATLAB7.8（2）掌握和了解电力系统暂态稳定性和分析发电机的暂态数学模型（3）对发电机、变压器、线路及负荷的数学模型进行分析并分类整理；确定用于机电暂态分析的模型；用MATLAB的Simulink建立用于暂态稳定性分析的模型；（4）学会使用MATLAB的simulink系统完成下列基本功能：1、同步发电机三相短路故障设置；2、对单机无限大容量系统的暂态稳定性分析；3、对双机系统的暂态稳定性分析（5）用用MATLAB的simulink完成同步发电机本身及其控制系统（励磁器、调速器）的完整动态模型及简化模型，内容包括描述方程式、等值电路、参数设置、分析方法及结果解读和应用；MATLAB以及Simulink应用。三、文献综述（或调研报告）（1200字左右） MATLAB是一种应用于计算技术的高性能语言。它将计算，可视化和编程结合在一个易于使用的环境中，此而将问题解决方案表示成我们所熟悉的数学符号，其典型的使用包括:：数学计算、运算法则的推导、.模型仿真和还原、数据分析，采集及可视化、科技和工程制图、开发软件，包括图形用户界面的建立。MATLAB是一个交互式系统，它的基本数据元素是矩阵，且不需要指定大小。通过它可以解决很多技术计算问题，尤其是带有矩阵和矢量公式推导的问题，有时还能写入非交互式语言如C和Fortran等。MATLAB的名字象征着矩阵库。MATLAB的一系列的特殊应用解决方案称为工具箱（toolboxes）。工具箱包含着M-file集，它使MATLAB可延展至解决特殊类的问题。在工具箱的范围内可以解决单个过程，控制系统，神经网络，模糊逻辑，小波，仿真及其他很多问题。它集数值分析、矩阵运算、信号处理和图形显示于一体，构成了一个方便的、界面友好的用户环境。其包含的SIMULINK是用于在MATLAB下建立系统框图和仿真环境的组件，其包含有大量的模块集，可以很方便的调取各种模块来搭建所构想的试验平台，同时SIMULINK还提供时域和频域分析工具，能够直接绘制系统的Bode图和Nyquist图。Simulink是用于仿真建模及分析动态系统的一组程序包，它支持线形和非线性系统，能在连续时间，离散时间或两者的复合情况下建模。系统也能采用复合速率，也就是用不同的部分用不同的速率来采样和更新。Simulink拥有全面的库，如接收器，信号源，线形及非线形组块和连接器。在定义了一个模型后，就可以进行仿真了，用综合方法的选择或用Simulink的菜单或MATLAB命令窗口的命令键入。使用scopes或其他显示模块就可在模拟运行时看到模拟结果。进一步，可以改变其中的参数同时可以立即看到结果的改变，仿真结果可以放到MATLAB工作空间来做后处理和可视化。同步发电机建模 对于具有阻尼条的凸极机，由于空气隙旋转磁场总可以分解为两个轴线与转子正，交轴重合的脉动磁场，因此模型得以建立。取定子各相绕组轴线及其磁链的的正方向，dq轴线的正方向，励磁绕组以及正交轴阻尼绕组磁链的正方向，如图（21）所示，定子各相绕组电流产生的磁通方向与各该相绕组轴线的正方向相反时，这些电流为正值。换言之，定子各相正值电流将产生各该相负值磁链。转子各绕组电流产生的磁通方向，与正轴或交轴正方向相同时，这些电流为正值。即，正值转子电流将产生正值转子绕组磁链。 br-axis bs-axiskq-axis ar-axis as-axisk d-axes cs-axis cr-axis 图21 定子、转子各相的旋转d，q坐标定位 按图21的电磁量取向即可列出如下的同步电机电压方程和磁链方程：电压方程： （2-1）其中，为求导算子，即=d/dt，v为各绕组电压，i为各绕组电流，r为各绕组电阻，为各绕组合成磁链， (2-2) (2-3)定义为电流，电压，磁链的共同变量，则有 (2-4)将abc模型转换为dq模型可更方便地研究，abc轴上的变量转变成dq轴上的转换如下：(2-5)定义，将（2-5-1）j（2-5-2）可得(2-6)同理， (2-7)定义 (2-8)其中，Ns，Nr分别为定子和转子的匝数则有(2-9)定子方程： (2-10)其中 (2-11)转子方程： (2-12)其中 (2-13)在大多数情况下，中枢电流不存在。这种情况下中性轴分量上的电压和恒等于0，解方程很容易，因此剩下的四个方程可以表示为一个矩阵2(2-14)以上即为同步电机数学模型。1 MATLAB Simulink使用手册，Maths Works公司，20102 李光琦编电力系统暂态分析M 北京：中国电力出版社19953 胡虔生、胡敏强、杜炎森合编电机学M 北京：中国电力出版社20014 李宏伟、梁军、黄海静等编基于MATLAB的多机电力系统建模与稳定性分析J 继电器，2004，32（15）：795 Power System Block set for Use with Simulink , Users Guide Version 1M 19986于永源、杨绮雯 编 电力系统分析 北京：中国电力出版社.2007四、方案（设计方案、研制方案、研究方案）论证（不少于100字）（1）熟悉和掌握同步发电机的参数、等值电路；掌握和了解同步发电机的基本方程、动态模型；了解同步发电机简化模型；（2）学习掌握和应用MATLAB中的Simulink,会建立两个基于MATLAB Simulink用于暂态稳定性分析的系统模型（单机、双机系统）（3）撰写一篇有关该系统模型的使用说明（内容包括建立系统接线图、录入数据、启动计算、输出结果、解读输出报告等）（4）撰写一篇应用研究论文四、工作计划（不少于300字）1.熟悉和掌握同步发电机的参数、等值电路；2.掌握和了解同步发电机的基本方程、动态模型；3.了解同步发电机简化模型；4.继续阅读有关课题的书籍及文献；5.翻译一篇与课题有关的英文文献；6.掌握励磁器、调速器数学模型；7.学习MATLAB SIMUL