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1、2007年2月安阳工学院学报Feb.2007第1期(总第25期)JournalofAnyangInstituteofTechnologyNo.1(Gen.No.25)MATLAB在电力系统仿真中的应用和研究1.23王辉衡卫华(1.平顶山工学院电气与电子工程系,河南平顶山467001;2.天津大学电气与自动化工程学院,天津300072;3.濮阳市供电公司,河南濮阳457000)摘要:介绍了Matlab/Simulink仿真工具在电力系统仿真中的应用方法,并利用其中的电力系统工具箱(PowerSystem
2、Tool-box)对电力系统进行了建模和数字传真。关键词:电力系统;数字仿真;电力系统工具箱;MATLAB语言中图分类号:TP391.9文献标识码:A文章编号:1673-2928(2007)01-0061-06现代电力系统是一个超高压、大容量、跨区域、自动化程度高的巨大联合动力系统。在这种现实情况下,许多大型电力科研实验条件难以满足,考虑到系统的安全运行有时也不允许进行实验(如系统短路等实验)。目前,电力系统稳定分析和新装置(如FACTS等)的研制,几乎都离不开仿真研究。电力系统仿真软件有很多,当今比
3、较流行的电力系统仿真软件主要有EMTP(ElectromagneticTransientsProgram)仿真程序,德国西门子公司开发的NETOMAC软件,美国电力公司(PTI)开发的PSS/E(PowerSystemSimulatorforEngineering),Mathworks公司开发的MATLAB中所包含的电力系统工具箱(PowerSystemToolbox),以及中国电力科学院开发的基于DOS系统的电力系统潮流、暂态稳定和短路电流计算的仿真软件PSASP。MATLAB以其强大的计算功能、友
4、好的动态仿真环境和丰富的工具箱越来越成为从事包括电力网络、电力电子和控制系统等的学习和研究的重要仿真工具。1MATLAB的电力系统工具箱(PowerSystemBlockset简称PSB)MATLAB是一个高级的数学分析与运算软件,可以用作动态系统的建模与仿真。正如其名(矩阵实验室),它非常适用于矩阵的分析与运算。MATLAB是一个开放的环境,在这个环境下,人们开发了许多具有特殊用途的工具箱软件,如控制系统、信号处理、最优控制、鲁棒控制及模糊控制工具箱等。其编程方便,并在图形显示、打印操作上亦很方便。
5、在MATLAB6.5提示符下键入powerlib命令,如图1所示。这个命令打开Simulink窗口,并且展示电力系统工具箱中的不同子模块工具箱。在Powerlib中几乎提供了组成电力系统的所有元件,如机电设备、电力电子元件、测量元件等。信号显示、模块连接等模块一般可以在Simulink工具箱中找到。双击图中任一模块将弹出一个仿真元件窗口,如双击电源模块(ElectricalSources)将弹出各种电源窗口,其中包括直流电压源(DCVoltageSource),交流电压源〔ACCurrentSourc
6、e),交流电流源(ACVoltageSource),三相电源(3-PhaseSource),三相可编程电压源(3-PhaseProgrammableVoltageSource),受控电压源(ControlledVoltageSource)及受控电流源(ControlledCurrentSource)等七种电源模型。2仿真元件使用简介MATLAB对电路进行仿真是基于图形仿真软件Simulink环境下,操作只需鼠标的拖放和设定元件的参数,然后连线即可进行仿真,使用很简单。电力系统工具箱中模块库及库中元件很
7、多,现仅对常用的电阻和电*收稿日期:2006-09-13作者简介:王辉(1969-),男,河南邓州人,天津大学电力系统及其自动化专业在职研究生,平顶山工学院教师,副教授,主要从事电力电子技术应用、电力传动及电力系统稳定性分析研究工作。·61·图1MATLAB的电力系统工具箱机简介如下。2.1电阻(电容、电感)的仿真电阻元件在Elements库中,双击Elements模块,弹出标题为Library:Powerlib/Elements的元件窗口,库中没有单独的电阻元件,而是电阻、电容及电感的串联或并联支路
8、(SeriesorParallelRLCBranch)。仿真时用鼠标把RLC串联支路拖放至标题为untitled的工作窗口,窗口中出现一个复制的RLC串联支路,然后双击此R串联元件,弹出R、L、C的参数设定窗口。如仅用电阻元件,则把L和C的参数设定栏改为0和inf,R的参数设定标准填入需要的值即可。R、L、C的单位分别为欧姆、亨利、法拉,图2分别是一个电阻(20Ω)及一个阻容串联元件(20Ω—1μF)图2电阻及阻容串联元件图3异步电机模型及测量环节2.2
