1、MATLAB PSB简介
Matlab PSB(SimPowerSystems)以Simulink为运行环境,涵盖了电路、电力电子、电气传动和电力系统等电气学科中常用的基本元件和系统仿真模型,它主要由6个子模块库组成。
(1)电源模块库:包括直流电压源、交流电压源、交流电流源、可控电压源、可控电流源、三相电源、三相可编程电压源;
(2)基本元件模块库:串联(并联)RLC/负载/支路、变压器(单相、三相等)、断路器和三相故障部分;
(3)电力电子模块库:二极管、晶闸管、GTO、IGBT、MOSFET、理想开关以及各种电力电子控制模块;
(4)电机模块库:励磁装置、异步电动机、同步电动机、直流电动机以及配套的电机测量部件;
(5)测量仪器库:电流测量和电压测量等;
通过以上模块可以完成各种基本的电力电子电路、电力系统电路和电气传动电路,还可以通过其他模块的配合完成更高层次的建模,如风力发电系统、机器人控制系统等等。
2、仿真模型的设计和实现
在三相电力系统中,大多数故障都是由于短路故障引起的,在发生短路故障的情况下,电力系统从一种状态剧烈变化到另一种状态,产生复杂的暂态现象。在三相系统中,可能发生的短路有:三相短路、两相短路、两相短路接地和单相接地短路。下图为理想情况下小型电力系统的模型。
图1 小型电力系统模型
模型中主要模块的选择和参数:
(1)电源模块:理想三相电压源元件(3-Phase Source),
相电压有效值:25e3V;
A相相角:0°;
频率:60Hz;
内部连接方式:Y型(表示三相电源Y型连接,中性点不接地);
三相电源电阻:0.321欧姆;
三相电源电感:6.63e-3H;
(2)输电线路模块:输电线路元件(Distributed Parameters Line):Line1、Line2,
线路相数:3;
频率:60Hz;
单位长度电阻:[0.01273 0.3864];
单位长度电感:[0.9377e-3 4.1264e-3];
单位长度电容:[12.74e-9 7.751e-9];
线路长度:100km;
测量:选择不测量电气量;
(3)故障模块:三相电路短路故障发生器元件(3-Phase Fault),
故障点电阻:0.001欧姆;
故障点接地电阻:0.001欧姆;
转换状态:[1 0];
转换时间[0.01 0.04];
内部计时器的采样时间:0;
缓冲电阻:1e6;
缓冲电容:inf;
测量:选择测量故障点支路电压和支路电流;
(4)显示模块:从SIMULINK元件库SINKS目录下选择示波器(SCOPE),分别改名为,
V-I:用于电压源出口处三相电流和电压的显示,输入轴为2;
Vf-If:用于故障点三相电流和电压的显示。输入轴为1;
A-Phase Sequence:用于故障点A相电流和电压的正序、负序和零序显示,输入轴为2;
(5)测量模块:从电路测量一起哭中选择万用表元件(MULTIMETER)和三相序分量分析(3-Phase Sequence Analyzer),
万用表元件:将相应待测量加入万用表的测量量中;
三相序分量分析:基频频率:60Hz;谐波次数:1(基频);序量选择:所有序分量(Positive,Negative and Zero);
(6)其他模块:相应的接地元件、节点等,以及电力系统分析工具。
(7)仿真参数设置:当电路图设计完成后,对其进行仿真,以达到观察短路接地电路中暂态变化情况,
开始时间:0s;
停止时间:0.06s;
求解程序类型选项:可变步长,ode15s(stiff/NDF);
最大步长、最小步长、初始步长:auto;
相对容差:1e-3;
绝对容差:auto;
3、仿真结果及波形分析
(1)三相短路:
将三相电路短路故障发生器中的故障相选择三相故障都选择,并选择故障相接地选项,万用表中选择A相。
1、MATLAB PSB简介
Matlab PSB(SimPowerSystems)以Simulink为运行环境,涵盖了电路、电力电子、电气传动和电力系统等电气学科中常用的基本元件和系统仿真模型,它主要由6个子模块库组成。
(1)电源模块库:包括直流电压源、交流电压源、交流电流源、可控电压源、可控电流源、三相电源、三相可编程电压源;
(2)基本元件模块库:串联(并联)RLC/负载/支路、变压器(单相、三相等)、断路器和三相故障部分;
(3)电力电子模块库:二极管、晶闸管、GTO、IGBT、MOSFET、理想开关以及各种电力电子控制模块;
(4)电机模块库:励磁装置、异步电动机、同步电动机、直流电动机以及配套的电机测量部件;
(5)测量仪器库:电流测量和电压测量等;
通过以上模块可以完成各种基本的电力电子电路、电力系统电路和电气传动电路,还可以通过其他模块的配合完成更高层次的建模,如风力发电系统、机器人控制系统等等。
2、仿真模型的设计和实现
在三相电力系统中,大多数故障都是由于短路故障引起的,在发生短路故障的情况下,电力系统从一种状态剧烈变化到另一种状态,产生复杂的暂态现象。在三相系统中,可能发生的短路有:三相短路、两相短路、两相短路接地和单相接地短路。下图为理想情况下小型电力系统的模型。
图1 小型电力系统模型
模型中主要模块的选择和参数:
(1)电源模块:理想三相电压源元件(3-Phase Source),
相电压有效值:25e3V;
A相相角:0°;
频率:60Hz;
内部连接方式:Y型(表示三相电源Y型连接,中性点不接地);
三相电源电阻:0.321欧姆;
三相电源电感:6.63e-3H;
(2)输电线路模块:输电线路元件(Distributed Parameters Line):Line1、Line2,
线路相数:3;
频率:60Hz;
单位长度电阻:[0.01273 0.3864];
单位长度电感:[0.9377e-3 4.1264e-3];
单位长度电容:[12.74e-9 7.751e-9];
线路长度:100km;
测量:选择不测量电气量;
(3)故障模块:三相电路短路故障发生器元件(3-Phase Fault),
故障点电阻:0.001欧姆;
故障点接地电阻:0.001欧姆;
转换状态:[1 0];
转换时间[0.01 0.04];
内部计时器的采样时间:0;
缓冲电阻:1e6;
缓冲电容:inf;
测量:选择测量故障点支路电压和支路电流;
(4)显示模块:从SIMULINK元件库SINKS目录下选择示波器(SCOPE),分别改名为,
V-I:用于电压源出口处三相电流和电压的显示,输入轴为2;
Vf-If:用于故障点三相电流和电压的显示。输入轴为1;
A-Phase Sequence:用于故障点A相电流和电压的正序、负序和零序显示,输入轴为2;
(5)测量模块:从电路测量一起哭中选择万用表元件(MULTIMETER)和三相序分量分析(3-Phase Sequence Analyzer),
万用表元件:将相应待测量加入万用表的测量量中;
三相序分量分析:基频频率:60Hz;谐波次数:1(基频);序量选择:所有序分量(Positive,Negative and Zero);
(6)其他模块:相应的接地元件、节点等,以及电力系统分析工具。
(7)仿真参数设置:当电路图设计完成后,对其进行仿真,以达到观察短路接地电路中暂态变化情况,
开始时间:0s;
停止时间:0.06s;
求解程序类型选项:可变步长,ode15s(stiff/NDF);
最大步长、最小步长、初始步长:auto;
相对容差:1e-3;
绝对容差:auto;
3、仿真结果及波形分析
(1)三相短路:
将三相电路短路故障发生器中的故障相选择三相故障都选择,并选择故障相接地选项,万用表中选择A相。
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