【文章內(nèi)容簡介】 控制模塊集，有 定時器和同步 6 脈沖發(fā)生器兩個模塊。 附加電機庫，有一個直流電機模塊。 圖 電力電子元件庫 圖 電機庫 12 圖 連線類子模塊集 圖 三相庫 圖 連接器類子模塊集如下圖所示 標幺值（ .） 13 下表給出了一些在電力系統(tǒng)中常用的國際單位制符號 通常我們在搭建系統(tǒng)時，為方便起見常使用標幺值系統(tǒng)，這一點在 MATLAB 中體現(xiàn)的比較突出。它可以使運算步驟簡化，數(shù)值簡明便于分析。 標幺值的一般表達式為： 使用標幺值有以下方便之處： （ 1） 使用標幺值時，相對參考值是一個線性比，便于比較。例如瞬時電壓達到 .說明，超過額定值的 42%。 物理量 單位 符號 時間 Second s 長度 Meter m 重量 kilogram kg 熱量 Joule J 電流 Ampere A 電壓 Volt V 有功功率 Watt W 視在功率 volt ampere VA 無功功率 Var var 電感 Ohm 電抗 Ohm 感應系數(shù) Henry H 電容 Farad F 磁鏈 volt second V. s 轉(zhuǎn)速 radians per second revolutions per minute rad/s rpm 轉(zhuǎn)矩 Newton meter 慣性 kilogram (meter)2 摩擦因數(shù) Newton meter second 14 （ 2） 使用標幺值表示電抗時，可以反映出電壓與電流的變化情況。 （ 3） 使用標幺值計算時，運算過程比較簡便。 簡單電子線路仿真 電路的仿真 我們知道，電路中最常有的元件是電阻、電容和電感，雙擊電力系統(tǒng)模塊中的 Elements圖標，則將得出如圖所示的子模塊集，其中即包含各種電阻、電容和電感元件，還包含各種變壓器元件， 另外還有一個三相元件子模塊集。 圖 電路元件子模塊 普通的電阻、電容和電感元件來看，有串聯(lián)的 RLC（電阻、電容、電感）分支和并 圖 串聯(lián)分支元件參數(shù)對話框 聯(lián)的 RLC 分支，以及他們的負載形式。雙擊 Series RLC Branch（串聯(lián) RLC 分支）元件，則將得出如圖所示的對話框，在這個對話框中適當?shù)妮斎腚娮?、電容和電感的參?shù)即可。 15 注意，和純數(shù)字仿真不同，這里填寫電路參數(shù)時應該注意其單位。遺憾的是這里不包含單個的電阻、電感和電容元件，可以 從串聯(lián)或并聯(lián)的分支來定義單獨的電路，但在串聯(lián)或并聯(lián)分支中直接刪除某個元件也不是太容易的事，例如在串聯(lián)分支中刪除電容，則不能將其數(shù)值填寫成 0，而需要寫成 inf。單個電阻、電感、電容元件的參數(shù)設置在并聯(lián)和串聯(lián)分支中是不同的，具體參見下表。為了搭建實驗的方便，也可以按該表拆分出單個元件，封裝起來。 表 單個電阻、電感、電容參數(shù)設置表 在一般電路中，除了前面介紹的一些元件以外，還需要一些連線類模塊，雙擊電力系統(tǒng)模塊集中的 Connectors 圖標則將打開如圖所示的連線類子模塊集。 給定電路圖如下所示，輸入的交流電壓源為 220V， 50Hz,其它參數(shù)值為 R1= , L 1=L2=， R2=， R3=， L3=。 完成了電路連接后，將終止的時間設為 ，則可以啟動仿真過程。開始仿真過程后，則將在 MATLAB 的命令窗口中 顯示如下的信息 圖 連接器類子模塊集 元件 串聯(lián) RLC 分支 并聯(lián) RLC 分支 類型 電阻數(shù)值 電感數(shù)值 電容數(shù)值 電阻數(shù)值 電感數(shù)值 電容數(shù)值 單個電阻 單個電感 單個電容 R 0 0 0 L 0 inf inf C R inf inf inf L inf 0 0 C 16 1 2 3 4 5 6ABCD654321DCBAT i t l eN um be r R e vi s i onS i z eBD a t e : 17 M a y 2021 S he e t of F i l e : C : \ 社科系 \ 畢業(yè)設計 \ 圖形 \ 電路仿真 .ddb D r a w n B y :交流電壓 VR1 L1L3L2 R2R3 圖 給定簡單電路圖 Power System Blockset processing dianlufangzhen ... Computing statespace representation of linear electrical circuit ()... (2 states 。 1 inputs 。 1 outputs) Computing steadystate values of currents and voltages ... Build the Simulink equivalent circuit ... (Circuit stored inside dian lu fang zhen /Voltage Measurement block) Ready 圖 簡單電路仿真模型 圖 簡單電路仿真模型結(jié) 17 該信息表明系統(tǒng)自動完成并通過了從繪制的電路圖到狀態(tài)方程的轉(zhuǎn)換，開始自啟動狀態(tài)方程的仿真過程。還可以對仿真電路進行穩(wěn)態(tài)分析。將電力系統(tǒng)模塊集中的 powergui模塊復制到仿真框圖中，則雙擊該 模塊就可以對電路圖中的信號進行穩(wěn)態(tài)分析，得出下圖所示的分析結(jié)果。從得出的結(jié)果中可以看出所量測的信號穩(wěn)態(tài)曲線為幅值 ，初始相位為 （拖動滾動桿才能顯示出來）的正弦信號，亦即該信號的解析表達式在穩(wěn)態(tài)時趨近 (2п *176。 )。 圖 簡單電路仿真模型 圖 簡單電路仿真模型穩(wěn)態(tài)分析 另外，用電力系統(tǒng)工具箱中提供的 power2sys( )可以提取出從給定電源到輸出端子的狀態(tài)方程模型，根據(jù)次狀態(tài)方程模型就可以對整個電路進行頻域分析，如繪制其 Bode 圖等。Power2sys( )函數(shù)的調(diào)用格式為： [a， b， c， d]=power2sys(模型名 ) 其中 a， b， c， d 為系統(tǒng)的狀態(tài)方程矩陣，由 tf( )還可以得出系統(tǒng)的傳遞函數(shù)模型。 18 傳輸線路模型仿真 圖 分布參數(shù)模型子系統(tǒng) PI 形等值線路子系統(tǒng) 以上圖形是傳輸線路在電力系統(tǒng)中的兩種表現(xiàn)形式。輸電線路本身其實質(zhì)是分布參數(shù)網(wǎng)絡元件。當輸電線路較短，阻抗和導納分別比較集中，可以當作集中參數(shù)元件處理采用 П、Т或Г形等值電路來處理。 MATLAB 中采用 PI 形等值電路。當輸電線路較長 時，為使計算和仿真結(jié)果精確，應按輸電線路的分布參數(shù)特性，采用分布參數(shù)模型，考慮線路上的分布參數(shù)，以及線損等情況。 圖 傳輸線模型 圖 傳輸線路模型子系統(tǒng) 19 電機系統(tǒng)仿真 電力系統(tǒng)模塊集還提供了一些常用電機仿真模塊，雙擊該模塊集中的 Machine 圖標，則將打開如圖所示的子模塊集，從該模塊組中可以看出，包含了各種各樣的電機模型，包括直流機（ DC motors）、異步機（ Asynchronous motors）、同步機（ Synchronous motors）以及各種其他形 式。 圖 電機庫 電力系統(tǒng)工具箱中提供了兩個異步電動機模型，其圖標表示 如下。左側(cè)的為標幺值單位下的異步電動機（ .，即 per unit）模型，右側(cè)的為國際單位制（ SI）下的異步機模型。在此主要考慮國際單位制的異步電 動機模型。 圖 異步電動機模型 20 異步電動機模塊有 4 個輸入端子， 4 個輸出端子，前 3 個輸入端子（ A， B， C）為電機的定子電壓輸入，一般可直接接入三相電壓，可以由星形和三角形兩種解法，第 4輸入端一般接負載，為軸上的機械轉(zhuǎn) 矩，該端子可以直接接 Simulink 信號。模塊的前 3個輸入端子（ a， b， c）為轉(zhuǎn)子電壓輸出，一般短接在一起，或連接到其它附加的電路中。第 4 個輸出端為 m 端子，他返回一系列電機的內(nèi)部信號集，共有 21 路信號組成，其構(gòu)成如下： 第 1 到第 3 路：轉(zhuǎn)子電流 i`ra ， i`rb， i`rc 。 第 4 到第 9 路： dqn 坐標系下的轉(zhuǎn)子信號，依次為 q軸電流 i`qr ， d軸電流 i`dr ，q軸磁通 ψ `qr， d軸磁通 ψ `dr， q軸電壓 v`qr， d軸電壓 v`dr 。 第 10 到第 12 路：定子電流 isa ， isb ， isc 。 第 13 到第 12 路： qdn 坐標系下的定子信號，依次為 q軸電