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MATLAB仿真院（系） 专 业 班 级 姓 名 学 号 时 间 Matlab作业1、 一个50Hz的简单电力系统如下图所示，试在Simulink中建立仿真模型研究该系统性能。系统建模要求如下：（1） 发电机G采用“Synchronous Machine pu Fundamental”模型，变压器T采用“Three-Phase Transformer (Two Windings)”模型，输电线路L采用“Three-Phase Series RLC Branch”模型，负荷LD1、LD2采用“Three-Phase Parelell RLC Load”模型。（2） 发电机模型参数：采用预设模型，其中学号末位数字为1的同学使用编号为01的模型参数，学号末位数字为2的同学使用编号为02的模型参数，学号末位数字为0的同学使用编号为10的模型参数。（3） 变压器模型采用默认参数，副边电压10kV，但需要注意与发电机模型相匹配参数的设置（原边电压、频率等），变压器容量设置为发电机额定功率的1.2倍；（4） 线路参数的设置原则：忽略电容，X/R=3，线路通过发电机额定功率时首末端压降约为0.05p.u.；（5） 负荷模型采用默认参数，但需要注意与整个系统模型相匹配参数的设置（电压、频率等），负荷LD1容量设置为发电机额定功率的5，LD2容量为发电机额定功率的30%，功率因数0.95。（6） 其他模块（如短路模拟、测量、示波、powergui等）的使用根据研究要求自行确定。性能研究要求：（1） 利用powergui计算该系统的稳态潮流情况；（2） 利用powergui将系统设置为零初始状态，仿真系统达到稳态的过程；（3） 利用powergui将系统设置为稳态，仿真k点发生三相短路、持续0.15秒后切除的系统过渡过程，要求输出短路电流的波形。作业形式要求：（1）根据题目要求进行理论分析，计算出发电机稳态时转速，短路电流周期分量以及冲击电流的大小。（2）进行上机建模、仿真，完成后将发电机、变压器、线路、负荷的参数，以及模型图、稳态潮流结果、仿真过程曲线等结果抓图打印粘贴在大作业报告中。仿真结果必须同理论分析结果基本保持一致。（3）对自己在建模和仿真过程中遇到的关键问题和收获、结论等进行阐述。（4）对抄袭作业者，不论原创者还是山寨盗版者，成绩一律判为零分！解：1、参数计算及截图（1）模型的搭建（2）选取06号p.u.基本同步电机（细图） 其余参数去默认值。 （3）变压器参数计算 容量； 原边电压，副边电压； 其余参数皆取默认值。（细图） （细图）（4）线路参数计算利用线路通过发电机额定功率时首末端压降约为0.05p.u.可以得到： （式1）额定电流为， 。又由已知得到： （式2）由（式1）和（式2）解得，.注意此时参数设置上是要求电感值，不是电抗值。电容是无穷大，即为inf。（5）负荷参数计算（默认负荷为感性负荷）负荷load1： ，。（细图）负荷load2：， ，。（细图）（6）三相故障模块时间设置设置如下：0.1S开始故障，0.25S故障切除，故障持续0.15S。其余参数采用默认值。（细图）2、仿真、理论分析及对比（1）利用powergui计算该系统的稳态潮流情况（细图）根据powergui计算得发电机潮流情况：，。理论分析的整个系统消耗：（忽略变压器和线路的有功损耗），两者相比较得： ，基本平衡。分析其原因可能是：1、不平衡，分析其原因主要是由于发电机的转速下降的问题，通过转速的波形图可以看到：发电机的转速从理论的额定值逐渐下降，最终稳定在1450r/min左右。而根据电力系统的有功功率频率静态特性可以看出：当频率降低时，发电机会多发出有功，而负荷吸收的有功会减少。最终二者在一个低于额定频率值下的频率平衡，而此时 2、基本平衡，是因为在仿真发电机潮流时是将发电机设为平衡节点,发电机端电压的大小和相位保持不变，发电机不能通过降低电压来少发无功，负荷也不能通过降低电压来少要无功。故发电机会自励磁保持机端电压且平衡系统无功。（2）利用powergui将系统设置为零初始状态，仿真系统达到稳态的过程 利用powergui将系统设置为零初始状态： Scope3系统电流仿真模拟：系统电流有个逐渐衰减至稳定的过程，产生这种情况的原因是由于发电机频率的下降，使得系统的有功在零初始状态至稳态的过程中随着频率的下降而下降，最终平衡，故系统电流曲线也在此过程中逐渐衰减并最终稳定。 Scope2系统电压仿真模拟：系统电压基本保持不变，产生这种情况的原因是由于设置发电机为平衡节点，发电机机端电压大小、相位保持不变，且系统无功基本平衡，故系统电压曲线基本保持稳定。（3）利用powergui将系统设置为稳态，仿真k点发生三相短路、持续0.15秒后切除的系统过渡过程，要求输出短路电流的波形。利用powergui将系统设置为稳态a、Scope3系统电流仿真模拟：从系统电流波形上得出：在短路设置的时间上0.1到0.25秒内系统电流瞬间扩大为冲击电流，大小为，而在0.25秒后故障切除，因而电流恢复到原来的水平。 b、短路电流周期分量及冲击电流大小的理论分析 设置统一的基准值，则， ， ， 所以短路电流周期分量：冲击电流： c、理论分析与实际仿真结果对比、分析、验证由上可见，相差较大。分析原因是：短路后发电机的机端电压有了个较大的降低。又短路冲击电流是取短路后周期时的电流幅值，此时所对应的实际电压幅值要比理论分析时所用的电压幅值小很多，故使得相差较大。这一点可从下图中看出。发电机端电压仿真模拟：由Scope1发电机端电压仿真模拟图可以看出，在短路后周期时，发电机端电压有较大的下降，具体根据该图知：则用再次理论分析得：短路电流周期分量：冲击电流：将新得到的理论分析冲击电流与实际仿真冲击电流对比，发现和基本一致。3、心得体会 通过本次Matlab的仿真作业，我对Matlab有了新的认识及了解，过程中我掌握了一些平时课程中未掌握的知识点，加上运