【正文】 封裝子空間 一旦模塊的封裝里包含初始化命令或者定義了參數(shù)變量， Simulink 就為模塊建立一個(gè)全局的封裝工作空間。 被封裝的模塊不能訪問 MATLAB 的工作空間或者其它的封裝工作空間。封裝工作空間的內(nèi)容包括封裝參數(shù)和由初始化命令定義的變量，這些變量能被封裝的模塊訪問，如果是子系統(tǒng)，那它能被子系統(tǒng)的所有模塊訪問。 28 第 5 章 簡(jiǎn)單系統(tǒng)仿真 建立模型 設(shè)計(jì)電路圖 圖 電路圖 范例說(shuō)明 這個(gè)例子描述了電力系統(tǒng)圖形用戶界面的用途和阻抗測(cè)量模塊用于分析線性電路 的穩(wěn)態(tài)運(yùn)行過程。 該系統(tǒng)包括五次諧波過濾器 ，一個(gè)五次諧波電流源 ，一個(gè)感性電源， 阻感負(fù)載， 阻抗測(cè)量器，電壓表，電流表，示波器。 感性電源的頻率為 60HZ，幅值為 100V；五次諧波電源頻率為 300HZ，幅值為 1A。這個(gè)線行系統(tǒng)是由三個(gè)狀態(tài)和兩個(gè)輸入，兩個(gè)輸出組成的。三個(gè)狀態(tài)為：兩個(gè)感性電流和一個(gè)容性電壓；兩個(gè)輸出為電流和電壓測(cè)量裝置；兩個(gè)輸入為系統(tǒng)電壓和系統(tǒng)電流。一個(gè) 阻抗測(cè)量模塊用于計(jì) 算這個(gè)電路的變頻率阻抗。 用電力系統(tǒng)圖形用戶界面去找一個(gè)頻率為 60HZ 和 300HZ 的穩(wěn)態(tài)相電壓和相電流的組合。此時(shí)，三個(gè)狀態(tài)的值能夠從電力系統(tǒng)圖形用戶界面模塊中得到。 29 設(shè)計(jì)流程 （ 1）單相交流電壓源參數(shù)設(shè)置 在 Electrical Sources 模塊中選擇單相電源元件，復(fù)制后粘貼到電路圖中，參數(shù) 如下： 圖 5. 2 單相交流電源參數(shù)設(shè)置 此單相電源為 100V 電力網(wǎng)絡(luò)的等效模型，各參數(shù)的設(shè)置均應(yīng)經(jīng)過初步的潮流計(jì)算和分析 。步驟如下： ① 雙擊電源元件； ② 將電源的電壓設(shè)置為 100，初相角設(shè)置為 0； ③ 頻率設(shè)置為 60HZ； ④ 采樣時(shí)間為 0； ⑤ 單擊 OK 按扭完成對(duì)三相電源的參數(shù)設(shè)定。 (2) 五次諧波電流源參數(shù)設(shè)置 在 Electrical Sources 模塊中選擇電流源元件，復(fù)制后粘貼到電路圖中，參數(shù) 如下： 30 圖 五次諧波電流源參數(shù)設(shè)置 ① 參數(shù)設(shè)置如上圖所示； ② 峰值電流為 10A，頻率為 300HZ； ③ 初相角為 30； ④ 采樣時(shí)間為 0； ⑤ 測(cè)量選項(xiàng)為 Nove； ⑥ 單擊 OK 按鈕完成參 數(shù)設(shè)置。 (3) 阻抗測(cè)量模塊參數(shù)設(shè)置 圖 阻抗測(cè)量模塊參數(shù)設(shè)置 (4)阻感元件參數(shù)設(shè)置 31 在 Elements 元件中選擇阻感元件，參數(shù)設(shè)置如下圖所示： 圖 阻感負(fù)載參數(shù)設(shè)置 ① 參數(shù)設(shè)置如上圖所示； ② 電阻為 ； ③ 電感為 10e03H； ④ 電容為零； ⑤ 測(cè)量選相為 None； ⑥ 單擊 OK 按鈕完成參數(shù)設(shè)置。 （ 5）五次諧波過濾器參數(shù)設(shè)置 圖 五次諧波 過濾器參數(shù)設(shè)置 32 在 Elements 元件中選擇阻感元件，參數(shù)設(shè)置如上圖所示： ① 電阻為 ； ② 電感為 ； ③ 電容為 ； ④ 測(cè)量選相為 None； ⑤ 單擊 OK 按鈕完成參數(shù)設(shè)置。 （ 6）電流表參數(shù)設(shè)置 在測(cè)量元件庫(kù)中選擇電流表，參數(shù)設(shè)置如下圖所示： 圖 電流表參數(shù)設(shè)置 （ 7）電壓表參數(shù)設(shè)置 在測(cè)量元件庫(kù)中選擇電壓表，參數(shù)設(shè)置如下圖所示： 圖 電壓表參數(shù)設(shè)置 電路仿真分析 仿真參數(shù)設(shè)置 當(dāng)電路圖設(shè)計(jì)完成后，對(duì)其進(jìn)行仿真，已達(dá)到觀察電路動(dòng)態(tài)變化的目的。根據(jù)估算結(jié)果進(jìn)行有關(guān)參數(shù)設(shè)置，并在仿真過程中進(jìn)行調(diào)整。 （ 1） 在電路圖的菜單選項(xiàng)中，選擇仿真（ Simulation）菜單，激活仿參數(shù)（ Simulation 33 parameters）命令，如圖所示；即可彈出仿真參數(shù)（ Simulation parameters）對(duì)話框，如圖下所示； 根據(jù)對(duì)過程時(shí)間的估算，對(duì)仿真參數(shù)進(jìn)行如下設(shè)置。 開始時(shí)間 (Start time)選項(xiàng)： 停止時(shí)間（ Stop time）選項(xiàng)： . 求解程序類型選項(xiàng)：可變步長(zhǎng)為（ Variablestep） . Ode45 (DomandPrince ) 最大步長(zhǎng)選項(xiàng)：自動(dòng) 最小步長(zhǎng)選項(xiàng)：自動(dòng) 初始步長(zhǎng)選項(xiàng)：自動(dòng) 相對(duì)容差選項(xiàng)： 1e3 絕對(duì)容差選項(xiàng)： 1e6 圖 仿真參數(shù)設(shè)置 34 （ 2）設(shè)置示波器仿真參數(shù) ： 雙擊示波器彈出示波器對(duì)話框。仿真的示波器將在該對(duì)話框中顯示。單擊參數(shù)設(shè)置圖標(biāo)，彈出參數(shù)設(shè)置對(duì)話框，如圖所示： 圖 示波器仿真參數(shù)設(shè)置 對(duì)示波 器 SM 仿真參數(shù)進(jìn)行如下設(shè)置 ： 波形圖數(shù)目選項(xiàng)： 2 時(shí)間范圍選項(xiàng)： 位置標(biāo)志選項(xiàng)： bottom axis only。 采樣選項(xiàng)：抽取量 1 單擊 OK 按鈕完成示波器 SM 仿真參數(shù)設(shè)置。 （ 3）仿真結(jié)果分析 設(shè)置完電路圖和仿真參數(shù)后，下面進(jìn)行電路仿真。激活仿真按鈕，察看仿真波形圖。以下為穩(wěn)態(tài)運(yùn)行時(shí)流經(jīng)濾波器的電流和對(duì)地電壓仿真波形。 35 圖 波器的電流和對(duì)地電壓 仿真波形 由以上兩圖比較可以看出：電路穩(wěn)態(tài)運(yùn)行時(shí)電壓和電流的變化都為周期性變化，且電壓的頻率為 60HZ，電流的頻率為 300HZ。經(jīng)過 五次諧波過濾器后，只有五次諧波電流能夠形成通路。 電源圖形用戶界面模塊應(yīng)用 電源圖形用戶界面模塊是設(shè)置有關(guān)電路中各種時(shí)刻電壓，電流，功率等隨著時(shí)間的變化而變化的最好反映。從該模塊中可以很好的看出不同時(shí)刻時(shí)，各元件的值的變化，從而對(duì)于更好的了解電路起到幫助作用。 在圖 中可以看到穩(wěn)態(tài)電壓和穩(wěn)態(tài)電流按扭、系統(tǒng)初始狀態(tài)、潮流等按扭，通過點(diǎn)擊這些按扭可我們可以很簡(jiǎn)潔的獲得系統(tǒng)在達(dá)到穩(wěn)態(tài)后各個(gè)元件的實(shí)際參數(shù)，從而減少了大量分析和計(jì)算，使得系統(tǒng)的穩(wěn)定性、可靠性分析有準(zhǔn)確的量 化。 36 圖 電源圖形用戶界面 37 圖 穩(wěn)態(tài)電壓和電流數(shù)值分析 在上圖中可以看到五次諧波濾波器的對(duì)地電壓和流經(jīng)它的電流等參數(shù)。由于 Powergui的應(yīng)用使得數(shù)據(jù)很容易的就可以得到。 38 后 記 本次設(shè)計(jì)的課題是《電力系統(tǒng)暫態(tài)穩(wěn)定性仿真分析》，因此 ， 在設(shè)計(jì)的過程中，我更多的著眼于如何使用 MATLAB/Simulink軟件中的 Power System Blockset 部分。包括 Power System Blockset 下個(gè)功能模塊的用法以及如何使用這些模塊并拼接在一起，搭建成一個(gè)完整的電力系統(tǒng)，調(diào)試通過、并能夠正常仿真運(yùn)行。達(dá)到仿真模擬的目的。而在其它方面則較少的考慮。 MATLAB 本身作為一種發(fā)展比較成熟，且在各種領(lǐng)域得到較高評(píng)價(jià)的軟件，經(jīng)過了許多科學(xué)家傾注了無(wú)數(shù)的心血而成的結(jié)晶。我們?cè)趯W(xué)習(xí)和使用它的時(shí)候也僅僅只能夠從自身所從事的領(lǐng)域方面去熟悉它，認(rèn)識(shí)它，了解它，掌握它。 2021 年 6 月， The MathWorks 公司已經(jīng)推出 MATLAB RELEASE13 即。在 內(nèi)容上，它已經(jīng)不僅僅是一個(gè)“矩陣實(shí)驗(yàn)室”那么單一了。它正在高校和研究部門扮演者及其重要的角色。 市場(chǎng)上雖然有許多介紹 MATLB/Simulink 應(yīng)用方面的書籍，但對(duì) Power System Blockset 方面的介紹幾乎為零。許多東西只能依靠從互聯(lián)網(wǎng)上尋找的一些電子版全英文手冊(cè)。如果教研室日后開設(shè)本門課程，定要找一位專業(yè)英語(yǔ)水平較強(qiáng)，在數(shù)學(xué)尤其是線性代數(shù)方面基本功較扎實(shí)，在自動(dòng)控制領(lǐng)域和通信領(lǐng)域都比較熟悉的老師，同時(shí)一定要一邊教授，一邊演示。當(dāng)然，學(xué)生自己要多上級(jí)時(shí)間來(lái)加深印象，鞏固理解。 在本次設(shè)計(jì)中 ,特 別感謝我們的指導(dǎo)老師丁光彬 , 以及佘娜老師的指導(dǎo)。設(shè)計(jì)過程中丁老師和佘老師對(duì)我們的畢業(yè)設(shè)計(jì)提出了寶貴的意見，還要感謝系里各位老師和圖書館的各位老師的大力幫助。 39 參 考 文 獻(xiàn) 1. 《 MATLAB 電力系統(tǒng)設(shè)計(jì)與分析》 吳天明 謝小竹 彭彬 國(guó)防出版社 2. 《控制系統(tǒng)仿真與計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)》 薛定宇 機(jī)械工業(yè)出版社 3. 《電力系統(tǒng)暫態(tài)分析》 西安交通大學(xué) 李光琦 中國(guó)電力出版社 4. 《電力系統(tǒng)穩(wěn)態(tài)分析》 東南大學(xué) 陳珩 中國(guó)電力出版社 5. 《電力系統(tǒng)分析》 張 煒 主編 中國(guó)水利電力出版社 6. 《電路》 邱關(guān)源 主編 高等教育出版社