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matlab电力系统仿真元件.doc

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(CommandWindows)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(ElectricalSources)、基本元器件(Elements)、电力电子元件(PowerElectronics)、电机元件(Machines)、电路测量仪器(Measurements)、应用元件库(ApplicationLibraries)、附加元件库(ExtrasLibrary)、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。GSGL1L2L3无穷大系统图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(SimplifiedSynchronousMachinepuUnits)。其可调节参数为连接形式(Connectiontype)，额定功率、额定电压、额定频率(Nom.power,L-Lvolt,andfreq)，惯性分量、阻尼因素、极对数(Inertia,dampingfactorandpairsofpoles)，内部阻抗(Internalimpedance)，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。5.4.2RLC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-PhaseSeriesRLCLoad)，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(Nominalphase-to-phasevoltage)、额定频率(Nominalfrequency)、有功功率(Activepower)、感性无功功率(Inductivereactivepower)、容性无功功率(Capactivereactivepower)、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-PhaseTranser(TwoWindings))，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1D(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(Winding1/2connection)，额定功率、频率(Nominalpowerandfrequency)，绕组电压、两个绕组的电阻和漏抗(Winding1/2parameters)，以及激磁电阻(Magnetizationresistance)和激磁电感(Magnetizationreactance)。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(Saturablecore)。当选定了“Saturablecore”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“Saturationcharacteristic”,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“Simulatehysteresis”和“Specifyinitialfluxes”,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-phaseFault)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(Groundresistance)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：①如果三相故障模块被设置为外部控制(Externalcontrol)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(Initialstatusoffault)。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)。②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(Transitiontimes)和故障时过渡状态(Transitionstatus)，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(Snubbersresistance)和缓冲电容(SnubbersCapacitance)。5.4.5三相电压源模块三相电源(3-PhaseSource)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-phasermsvoltage)，A相相角(PhaseangleofphaseA)，频率(Frequency)，内部连接方式(Internalconnection)，电压基准之下的三相短路功率(3-phaseshort-circuitlevelatbasevoltage)，电压基准值(Basevoltage)，功率因数(X/Rratio)。