电力系统仿真实验

已知平面中两点距离的计算公式（p57，习题2-7），试编写求解距离的M文件。

目的： 熟悉Matlab工作环境，掌握编程语言的基本要素及流程控制，熟悉m文件的用命令文件和函数文件的形式。

要求：

1. 利用命令文件的形式，编写求解距离的M文件dis1.m;

2. 利用函数文件的形式，编写求解距离的M文件dis2.m;

3．给定三点坐标（2,3）（8,-5）和（9,5），分别调用命令文件和函数文件求解该三点组成的三角形的周长;

4. 在图形窗口绘制该三角形，并标出三点坐标。

实验2  PID模块封装及控制系统仿真

已知工程中PID控制器模块的标准数学模型（p91，习题3-8），试封装该模块，使用该模块作为控制器对二阶系统(单位反馈，)进行控制，并分析性能。

目的：熟悉Simulink模块库，掌握Simulink的基本操作，学会设置仿真参数的，能熟练使用示波器；了解P、I、D参数对系统性能的影响。

要求：

1.利用Simulink建立PID控制器模块的子系统模型，并进行封装，封装后的模块可设置各个参数；

2.在Simulink中搭建二阶系统的模型，并使用封装的PID模块作为控制器；

3.观察系统的阶跃响应曲线，分析不同的PID参数对系统性能的影响。

  实验3  RLC电路电流和电压波形仿真分析

已知感应电机的等效电路及各元件参数（p91，习题3-9），试分析电路的电流和电压波形。

目的：初步了解SimPowerSystems库，熟悉电路仿真图的搭建，学会电路元件（电阻、电感和电容）的参数设置。对仿真结果进行分析，并与理论计算值进行比较。

要求：1、通过理论计算给出电容、电阻和电感电压表达式，以及电流表达式；

2、画出原电路图和电路仿真图；

3、通过示波器观察并输出电容、电阻和电感电压波形以及电流波形，并与理论值进行比较；

4、给出仿真波形，仿真波形必须是打印的，其他内容必须手写。

实验4    变压器空载运行特性分析

目的：了解电力系统主要元件的等效电路，熟悉SimPowerSystems库，掌握电力系统仿真图的搭建，掌握参数设置的方法。

要求：1、按要求搭建仿真模型；

2、设置相应的参数，分别对空载合闸励磁涌流和短路电流进行分析和比较；

3、利用示波器观测波形，通过powergui模块中FFT Analysis对励磁涌流波形进行谐波分析，并给出其波形。

4、用plot命令画出仿真波形。

具体内容：

仿真模型如下

参数设置如下：

（1）电源EM

（2）电源EN：相角为10，其他参数与EM相同。

（3）变压器T:双侧绕组都是Y型接法。

（4）负荷（load和load1）：5MW,1MVar

（5）UN和UM是三相电压电流表，参数采用默认设置。

具体实验操作过程与要求：

（1）分析三相变压器空载合闸过程中，设置三相断路器模块QF1的切换时间为0s，仿真时间为0.5s，仿真算法为Ode23t。三相短路器模块QF2、故障模块Fault1和Fault2在仿真中均不动作（设置其切换时间大于仿真时间即可）。

（2）为了比较合闸时的励磁涌流与短路电流的大小，设置故障模块Fault1，使电路在0.25~0.45s间发生三相短路，运行仿真，并和空载合闸时的励磁涌流做比较。

（3）将变压器二次绕组改为“D11”接线方式时，电源EM的A相初相仍设为0，运行仿真，分析空载合闸后的三相励磁涌流。

实验5 三相桥式可控整流电路MATLAB分析

目的：了解电力电子模块的结构，熟悉各模块的应用，掌握电力电子电路仿真分析的方法。

要求：

1、按要求搭建仿真模型；

2、设置各个模块的参数，分别对控制角为和，不同负载是其负载电压和电流进行分析。

3、利用示波器观测波形，并用plot命令画出仿真波形。

具体实验操作过程及步骤：

（1）带纯电阻性负载：交流电压源参数，三相电源相位依次延迟

1200，晶闸管参数

负载参数，脉冲发生器的振幅为5V，周期为0.04s,脉冲宽度为2.当时，触发信号时延依次为0.0033s，0.0166s，0.0299s。当时，触发信号时延依次为0.01s，0.0233s，0.0366s。

（2）带电阻电感性负载的仿真与带纯电阻负载的仿真方法基本相同，只需要将RLC串联分支负载参数设置为。

（3）思考题：把仿真模型图中所有二极管全部换做晶闸管，就可得不同负载情况下相应的全控整流波形。尝试自己搭建仿真模型并完成仿真。具体参数设置为：

交流电压源参数，三相电源相位依次延迟1200，晶闸管参数、负载（带纯电阻和带电阻电感性负载）参数同上。同步6脉冲触发器，脉冲宽度为10s。

实验6  无穷大功率电源供电系统三相短路分析

目的：熟悉变压器、输电线路模块的设置方法，掌握电力系统电磁暂态仿真的方法。

要求：

1、按要求搭建仿真模型；

2、正确设置各个模块的参数，实现三相短路电流分析。

3、利用示波器观测波形，并用plot命令画出仿真波形。

仿真模型如下：

具体实验过程和参数设置：

（1）电源模块参数设置

（2）变压器参数设置(采用国际单位制)      变压器参数设置(采用标么制)

（3）输电线路参数设置

（4）UM是三相电压电流测量模块，参数为默认设置。负荷（load）为5MW。

（5）仿真算法为Ode23t，仿真结束时间为0.2s，其他参数采用默认。在三相线路故障模块中设置在0.02s时刻变压器低压母线发生三相短路故障，运行仿真，并通过示波器观测波形。

实验7（大作业） 电力系统稳态仿真分析

目的：熟悉电力系统各模块的设置方法，掌握电力系统稳态仿真的方法，了解powergui模块的功能，会使用powergui模块进行稳态分析。

要求：

1、按要求搭建仿真模型；

2、正确设置各个模块的参数，实现不同传输线情况下电力系统的稳态仿真分析。

3、通过powergui模块进行稳态电压和电流分析，并给出分析结果。

4、利用示波器观测电压、电流以及功率的波形，并用plot命令画出仿真波形。

具体仿真模型如下：

具体实验过程和参数设置：

（1）电源

（2）负荷

（3）pi型传输线

（4）RLC支路

（5）其他参数设置：把上图仿真模型中的pi型线路模型分别变更为：10段pi型等值电路和分布参数电路模块进行仿真分析，分部参数模型参数设置为：相数为1，频率为50Hz，单位长度的电阻值为，单位长度的电感值为

单位长度的电容值为，线路长度为200km。