matlab电力系统仿真元件

-5.2电力系统元件库5.2.1启动电力系统元件库启动电力系统元件库的方法有几种，下面介绍两种最简单的方法。利用指令窗口(Command Windows)启动：在指令窗口中键入powerlib单击回车，则Matlab软件中弹出电力系统元件对话框。5.2.2电力系统元件库的简介在电力系统元件库对话框中包含了8类库元件，分别是电源元件(Electrical Sources)、基本元器件(Elements)、电力电子元件(Power Electronics)、电机元件(Machines)、电路测量仪器(Measurements) 、应用元件库(Application Libraries)、附加元件库(Extras Library)、电力图形用户接口(Powergui)。5.3同步发电机系统短路算例图为了排除一些干扰，在仿真中得到理想的数据及波形，在本篇论文中，选择了最具有代表性的典型的电力系统单机无穷大系统。该系统认为功率无穷大，频率恒定，电压恒定，即对现实进行近似处理，以简化模型，更有利于得出结论，简化计算过程。设计电力系统算例图如下图5.1所示。图5.1 电力系统的算例图5.4选用模块5.4.1同步电机模块在电机元件库中，同步电机的模型有五个，即两个简化模型、一个实名制下的原理模型、一个标幺值下的原理模型和一个标幺值下的标准模型。我选用的是标幺值下的简化的同步电机单元(Simplified Synchronous Machine pu Units)。其可调节参数为连接形式（Connection type），额定功率、额定电压、额定频率（Nom.power,L-L volt,and freq），惯性分量、阻尼因素、极对数（Inertia,damping factor and pairs of poles），内部阻抗（Internal impedance），初始状态（Init.cond.）。同步电机的输出端包括了三相输出端子（A、B、C）和测量端子（m）.通过测量端子，可以观测到同步电机的电压、电流、功率、转子等22个数值。5.4.2 RLC负荷模块电阻、电感和电容元件在基本元器件(Elements)子库中，在Matlab软件中，没有独立的电阻、电感和电容元件，三者是以复合元件的形式出现的，分别是串联RLC负载、并联RLC负载、串联RLC支路、并联RLC支路4中形式。我选用串联RLC负载模块（Three-Phase Series RLC Load），它提供了一个由电阻、电感、电容串联连接构成的功能模块，其可调节参数为结构设置（Configuration）、额定相间电压（Nominal phase-to-phase voltage）、额定频率（Nominal frequency）、有功功率（Active power）、感性无功功率（Inductive reactive power）、容性无功功率（Capactive reactive power）、电路测量仪器的设置（Measurements）。如果设计时需要一个纯电阻，那么需要把感性无功功率和容性无功功率参数设为0；同理，如果需要一个感性阻抗元件，那么需要把容性无功功率参数设为0，以此类推。5.4.3变压器模块变压器模块是变换交流电压、电流和阻抗的器件，当初级绕组中通有交流电流时，铁心（或磁心）中便产生交流磁通，使次级线圈中感应出电压（或电流）。变压器由铁心（或磁心）和绕组组成，绕组有两个或两个以上的绕组，其中接电源的绕组叫初级绕组，其余的绕组叫次级绕组。按电源相数来分，变压器单相、三相和多相几种形式。我选用双绕组三相变压器（Three-Phase Transformer(Two Windings)），其两个绕组可以接成多种形式，如星形Y、带中性线的星形Yn、星形接地Yg、三角形（超前星形30），它们都可以通过该功能模块实现。双绕组三相变压器可调节的主要参数有：变压器两个绕组各自的连接形式(Winding 1/2 connection)，额定功率、频率（Nominal power and frequency），绕组电压、两个绕组的电阻和漏抗(Winding 1/2 parameters)，以及激磁电阻 (Magnetization resistance)和激磁电感(Magnetization reactance)。在该功能模块的属性参数对话框中，还有是否考虑铁芯饱和情况(Saturable core)。当选定了“Saturable core”选项时，该属性参数对话框中便会自动增加一栏饱和特性参数设置栏“Saturation characteristic”,用于设置该变压器模块的饱和特性。同时还会出现两个复选框“Simulate hysteresis”和“Specify initial fluxes”,前者用于决定是否进行磁滞饱和仿真，后者则用于设置初始磁通。5.4.4三相故障模块三相故障模块（3-phase Fault）提供了一种可编程的相间（phase-to-phase）和（phase-to-ground）故障断路器。三相故障模块使用了三个独立的断路器，用来模拟各种对地或者相间故障模型。三相故障模块中的断路器的开通和关断时间可以由一个Simulink 外部信号（外部控制模式）或者内部控制定时器（内部控制模式）来控制。如果不设计接地故障，接地电阻（Ground resistance）Rg自动被设置为10。举例说明如下：当设置一个A、B相间短路故障模型时，只需要设置A相故障和B相故障属性参数；当设置一个A相接地故障模型时，只需要同时设置A相故障和接地故障属性参数，并且要指定一个小的接地电阻值。需要注意的是： 如果三相故障模块被设置为外部控制（External control）模式时，在模块的参数设置图表中就会出现一个初始故障的状态输入（Initial status of fault）。连接到这个输入端的控制信号必须是0或者1之类的脉冲信号（其中0表示断开断路器，1表示闭合断路器）。 当三相故障模块被设置为内部控制模式时，即不选中外部控制选项，其故障过渡时间（Transition times）和故障时过渡状态（Transition status），均在该模块的属性参数对话框中进行设置，另外还有缓冲电阻（Snubbers resistance）和缓冲电容（Snubbers Capacitance）。5.4.5三相电压源模块三相电源（3-Phase Source）是电路设计中常见的电路元件。三相电源是电路中最重要的元件，它的运行特性对电力系统的运行状态起决定性的影响。三相电源元件提供了带有串联RL支路的三相电源。它的可调参数有相电压（Phase-to-phase rms voltage），A相相角（Phase angle of ph