2015《电力系统自动化》实验报告1

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1、电气工程学院实验报告实验项目名称所属课程名称实验类型实验日期指导教师励磁控制系统的建模与仿真电力系统自动化上机实验2015-12-04班级学号姓名成绩、实验名称励磁控制系统的建模与仿真二、实验目的(1)掌握同步发电机励磁调节系统的组成及其各个部分原理。(2)掌握Matlab/Simulink建模与仿真方法、步骤。(3)利用Matlab/Simulink分析同步发电机励磁调节系统动态性能。三、实验原理励磁自动控制系统动态特性，是指在较小的或随机的干扰下，励磁自动控制系统的时间响应特性。对于励磁动控制系统来说，它必须保证发电机端电压的稳态值

2、基本不变，因此△t/。是它的基本输入量。它输出至发电机组的控制量也只有一个，即发电机的励磁电流A/EF。如果采用G(S)表示前向传递函数，H(S)表示反馈传递函数，则该系统的传递函数为UG(S)二G⑸l+G(S)H(S)为简化起见，忽略励磁机的饱和特性和放大器的饱和限制，则C(S)H(S)=l+rpkakg所以uc(s):KaKg(UTrs)uREE(S)(i+tas)(ke+r£s)(i+rjo5)(i+r/rv)+kakgkr四、实验内容(1)分析同步发电机励磁调节系统的组成及其各个部分原理，建立基于MATLAB的同步发电机及其励磁

3、调节系统仿真模型。(2)建立具有ESS的同步发电机励磁调节系统数学模型。(1)建立以P1D+ESS为励磁控制方式的同步发电机励磁调节系统数学模型。(1)利用Matlab命令求根轨迹曲线并判定系统的稳定性，利用Matlab指令求系统阶跃响应曲线。(2)在Simulink环境下分别对同步发电机励磁调节系统、具奋ESS的冋步发电机励磁调节系统和具有PID+ESS的同步发电机励磁调节系统仿真。五、实验过程及结果(含源代码)I例2-1

4、(1)根轨迹程序:num=32;den=[l236240];figure(l)，rlocus(num，den);

5、AoaiA««*)阁1

6、■例2-11的根轨迹(2)阶跃响应程序：numc=1280;denc=[l23621320];t=0:0.05:20;step(numc，denc,t);xlabel(‘t，s’)，grid图2［例2-1］的仿真框图Tr^111111111024631012141618t.»i.5«crd0阁3[例2-1]的频率偏差阶跃响应8$4-21flfi11oo[例2-2](1)阶跃响应程序：numc=128O*[l25];denc=[l48637687037000];t=0:0.02:3；step(numc,dene,t

7、),grid;xlabel(’t，sec.’)，titIe(.Terminalvoltagestepresponse');•I.AddTf»i5felFcn400056*1TransferFcn1Iran^FontScope了Ftnl01004ei*1图4［例2-2］的仿真框图阁5[例2-21的频率偏差阶跃响应[例2-31(1)阶跃响应程序：numc=1280*[0.1710.15];denc=[l240.61342232];(=0:0.01:10;step(numc，denc，t)，grid;图6［例2-3］的仿真框图图7I例2-3］

8、的频率偏差阶跃响应六、实验总结由图1可见，发电机，励磁机的时间常数所对应的极点都很靠近来标的原点,系统的动态性能不够理想，并且随着闭环回路增益的提高，其轨迹变化趋向转入右边平而，使系统失去稳定。由此分析可知，在发电机励磁控制系统中，需增加校正环节，才能适应稳定运行的要求。例2-2,引入电压速率反馈后，由于新增加了一对零点，把励磁系统的根轨迹引向左半平面，从而使控制系统的稳定性能大为改善。因此，在发电机的励磁控制系统中，一般附有励磁控制系统稳定器，作为改善发电机空载运行稳定性的重要部件。例2-3,加入PID控制器，改进响应的动态特性，并减

9、少或消除稳态误差。自动调节励磁系统的动态方程是一个三阶以上的方程式，因此，它有稳定性问题，也有其动态过程的质量问题。与对其他多阶系统的处理方式一样，励磁系统的动态响应特性一般也可用在其中起主导作用的二阶系统特性作为其整个系统的基本的合理的响应曲线。这当然只是一种近似关系，但是这种近似关系往往是人工有意造成的，通过设计、试验并反复修改之后，有意识地使一个多阶系统的传递函数趋向于出现两个“最小阻尼”极点。