基于matlab的同步发电机组建模与仿真基于matlab的同步发电机组建模与仿真I 基于MATLAB 的同步发电机组建模与仿真摘要随着电网的规模越来越大，电力系统的运行也随之越来越复杂。
同步发电机及其控制系统作为电源是电力系统中的重要组成部分，其性能对电力系统有着极大的影响，直接关系到系统的稳定运行。
为了使电力系统安全而经济地运行，我们必须对同步发电机组特性进行深入的研究。
而同步发电机组运行是一个相当复杂的过程，其动态特性随着机组的运行状态而不断变化，所以建立机组的模型并进行仿真研究是掌握发电机动态特性，评价其各个控制系统性能的有效手段，并且对工作人员的培训和研究将起到很大的作用。
同步发电机组模型的建立将涉及到机组的机理分析，有利于从理论建模中引出新的设计方法，为优化设计提供理论依据。
本文将对同步发电机及其励磁系统、调速系统的数学模型进行研究，利用MATLAB/Simulink 搭建同步发电机组的仿真模型，建立单机无穷大系统，最后对模型进行仿真，并分析仿真结果。
关键词：
电力系统；单机无穷大系统；MATLAB/Simulink；仿真；同步发电机组华北电力大学本科毕业设计（论文）摘要II SYNCHRONOUS GENERATOR UNIT MODELING AND SIMULATION BASED ON MATLAB Abstract With the enlargement of the power grid scale, the operation of the power system is becoming more and more complex. As supply unit of the system, synchronous generator and its control system plays an important part in the power system. Their performance also imposes great influence to the power system and has a direct connection with the power system stability. In order to ensure the safe and economic operation of the power system, we shall do a profound research on the synchronous generator unit characteristics. However, the operation of the synchronous generator unit is a extremely complex process. Its dynamic characteristics are subject to the changing states of the unit operation. Therefore, it is efficient to build a unit model and do simulations research to acquire the dynamic characteristics of the unit, and evaluate the performance of each control system. This will also play a great role in the staff training and researches. The building of the synchronous generator unit model will involve the mechanic analysis of the unit, do favor to deduce new designing methods from theoretical model building
and provide theoretical basis to the optimization design. In this paper the mathematical model of the synchronous generator and its excitation system, speed regulating system will be researched; the simulation model of synchronous generator unit will be built based on MATLAB/Simulink; a single-unit infinite system will be established; finally simulate the model and verify the accuracy of the model. Key Words: Power System; Single-unit Infinite System; MATLAB/Simulink; Simulation; Synchronous Generator Unit 华北电力大学本科毕业设计（论文）目录i 目录摘要∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙I
Abstract∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙II 1 绪论∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙1 1.1 课题背景和意义∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙1 1.2 电力系统仿真发展现状∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙1 1.3 本课题所完成的主要工作∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙2 2 同步发电机组数学模型
∙∙∙∙∙∙4 2.1 同步发电机数学模型∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙4 2.1.1 同步发电机数学建模概述∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙4 2.1.2 同步发电机基本方程∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙4 2.1.3 同步发电机三阶模型∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙4 2.1.4 单机无穷大系统∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙7 2.2 励磁系统数学模型∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙8 2.2.1 同步发电机励磁自动控制系统概述∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙8 2.2.2 同步发电机励磁自动控制系统数学模型∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙8 2.3 调速系统数学模型∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙10 2.3.1 同步发电机组调速控制系统概述∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙10 2.3.2 同步发电机调速系统数学模型
于MATLAB 同步发电机组仿真∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙12 3.1 MATLAB 介绍∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙12 3.1.1 MATLAB/Simulink∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙12 3.1.2 常用Simulink 库模块∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙13 3.2 同步发电机组仿真的初值计算∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙14 3.3 同步发电机组仿真模型∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙15 3.3.1 同步发电机模型∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙16 3.3.2 同步发电机励磁自动控制系统仿真模型∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙17 3.3.3 同步发电机调速系统仿真模型∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙18 3.4 系统仿真及结果分析∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙18 3.4.1 稳定运行
∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙19 3.4.2 系统电压突增或突降∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙20 3.4.3 增加励磁系统给定电压∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙2 1 3.4.4 增加调速系统给定功率∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙2 3 华北电力大学本科毕业设计（论文）目录ii 3.4.5 三相突然短路∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙24 4 结论与展望∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙26 参考文献∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙27 致谢∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙28 华北电力大学本科毕业设计（论文）1 1 绪论1.1 课题背景和意义随着现代电力系统网络规模的不断扩大和电网电压等级的不断升高，电力系统规划、运行和控制的复杂性亦日益增加。
同步发电机及其控制系统作为电力系统的重要组成部分，其性能对电力系统有着极大的影响，直接关系到电力系
统运行的安全和稳定。
为了使电力系统安全而经济地运行，我们必须对同步发电机组特性进行深入的研究。
而同步发电机组运行是一个相当复杂的过程，其动态特性随着机组的运行状态而不断变化，所以建立机组的模型并进行仿真研究是掌握发电机动态特性，评价其各个控制系统性能的有效手段，并且对工作人员的培训和研究将起到很大的作用。
同步发电机组模型的建立将涉及到机组的机理分析，有利于从理论建模中引出新的设计方法，为优化设计提供理论依据。
1.2 电力系统仿真发展现状自20 世纪40 年代以来，用计算机方法去研究系统的特性成为科学发展的时尚。
仿真技术是一门多学科综合的应用技术科学，也是一门近年来发展迅速的新兴学科。
仿真就是建立系统的模型(数学模型、物理效应模型或数学—物理效应模型)并在模型上进行实验[1]。
随着电力系统发展的越来越庞大，电力系统的运行也随之越来越复杂，并且计算机应用技术发展迅速，电力系统的动态实时计算机仿真系统由于其精度高、改变参数方便、重复性好等优点，已经逐渐取代传统的物理仿真系统[2]。电力系统数字仿真是在计算机上为电力系统的物理过程
建立数学模型，用数学方法求解，以进行仿真研究的过程。电力系统数字仿真因具有不受原型系统规模和结构复杂性限制,能保证被研究系统的安全性, 且具有良好的经济性、方便性等优点,在电力系统各个领域中已获得了广泛应用。
目前，电力系统的仿真技术可以总结归纳如下[3]：
1) 电力系统离线仿真技术：
电力系统离线仿真是在数字计算机上为电力系统的物理过程建立数学模型，用数学方法求解，以进行仿真研究的过程。在建立数学模型时，往往忽略一些次要的因素，因而常常是一个简化的模型。
目前，电力系统离线仿真软件，对不同的动态过程采用不同的仿真方法，主要有电磁暂态过程仿真、机电暂态过程仿真和中长期动态过程仿真3 种。
2) 电力系统实时仿真技术：
电力系统实时仿真系统大概经历了三个历史阶段，基于相似理论的以实际旋转电机为代表的电力系统动态模拟仿真系统、数模混合式实时仿真系统、全数字实时仿真系统。我国电力系统实时仿真的发展历程基本跟踪了国际上电力系统实时仿真发展不同阶段的最新技术。
在同步发电机的建模与仿真研究方面，使用的仿真工具有多种。
它们在建立同步发华北电力大学本科毕业设计（论文）2
电机模型的方法上各有不同，在研究同步发电机不同问题上也是各有侧重与优势。
目前，关于同步发电机组的常用仿真软件可以总结如下：1) Saber 仿真软件[4] Saber 具有很大的通用模型库和较为精确的具体型号的器件模型，采取的是组合仿真方式。
在Saber 软件平台上对同步发电机进行建模和仿真既简捷又有效。
Saber 建模分两个步骤：
首先编写器件的模板，它是用Mast 语言编写的源程序,用于描述器件的工作性能；然后利用Saber 提供的Symbol Edit 为第一步编写的器件画出元件图，在该图属性列表中填入primitive 为模板名，实现该图与模板的连接。
在建立同步发电机组数学模型时，由于不要求电机方程的解析解,电机的数学模型就采用实际的电机模型,电压与磁链方程不必进行坐标变换。
2) Maxwell 2D 仿真软件[5] 随着计算机在数值计算领域的广泛应用，尤其是有限元法分析在电磁场中的应用，采用电磁场方法精确计算电机的动态问题已成为可能。
利用ANSOFT 公司的Maxwell 2D 软件提供的二维有限元仿真环境建立的同步发电机的二维有限元模型，可以直观地看到电机磁场的分布情况。
选择气隙中的一个点，可以计算气隙的磁密，并以表格形
式记录下来；可以看到静态下Bδ与Ff 的曲线；可以得到电机的空载特性。
3) PSPICE 仿真软件[6] SPICE 是世界著名的模拟电路仿真标准工具，PSPICE 是MicroSim 公司当今众多SPICE 不同分支中的一种，是用在PC 机上作电子线路设计模拟和仿真的软件包。
PSPICE 5.0 的特点是能够针对具体的电路模型，采取相应的无源器件、有源器件和电源模型进行描述，然后作出包括直流分析、交流分析和瞬态分析等相应的分析。
因此，利用PSPICE 5.0 对同步发电机进行数字仿真，研究其数学模型，并将其转换为相应的PSPICE 电路模型，获得发电机三相短路数据，解决了由于同步发电机内部结构及与之相应的数学模型所具有的独特复杂性, 电气设计人员一直为三相短路精确仿真问题所困扰的问题。
PSPICE 是根据电路输入文件完成相应的模拟，也就是通过PSPICE 的编程来描述同步发电机的数学模型，实现同步发电机的建模。
4) DSP(TMSF240)仿真软件[7] 基于DSP(TMSF240)的同步发电机实时仿真系统是系统集检测、分析、报警于一体，并可以方便地进行同步发电机的多种工况下的过渡过程和动态行为的实时仿真。
它能取代现实中的同步发电机组与待测励磁调节器构成
的闭环系统，从而检测出励磁调节器性能。
在建模与仿真的实现方法上，该系统需要设计软硬件，采用主从CPU 结构，由主控模块、仿真计算核心模块、输入输出模块和定时中断模块组成软件部分。
1.3 本课题所完成的主要工作本文是对同步发电机组进行建模与仿真，并分析所建模型的正确性。
本课题是在研华北电力大学本科毕业设计（论文）3 究同步发电机组的数学模型基础上，研究单机无穷大系统的状态方程组及励磁系统和调速系统的传递函数，在Matlab/Simulink 环境下搭建同步发电机组的单机对无穷大系统，分析仿真结果。
主要工作如下：
1) 在阅读和研究国内外关于发电机组建模和仿真的文献基础上，结合同步发电机组特点，构思出整体的同步发电机组的设计方案。
2) 研究同步发电机组数学模型，结合参考文献，得出单机对无穷大系统的状态方程，以及励磁系统和调速系统的传递函数。
3) 在Matlab/Simulink 环境下，搭建单机无穷大系统状态方程和励磁系统、调速系统传递函数，实现同步发电机组的仿真模型。
4) 研究仿真中的初始化问题，对本课题的仿真模型相关
变量进行初始化计算，并对模型相关参数进行设置，最后进行仿真，分析结果。
华北电力大学本科毕业设计（论文）4 2 同步发电机组数学模型 2.1 同步发电机数学模型 2.1.1 同步发电机数学建模概述同步发电机是电力系统非常重要的元件，它是一种集旋转与静止、电磁变化和机械运动于一体，实现电能与机械能变换的元件，其动态性能十分复杂，而其动态性能又对全电力系统的动态性能有极大的影响。
建立的同步发电机模型的类型、精度直接影响着暂态稳定数字仿真的效果，通常在建模之前，为了简化分析，一般均假设同步电机为理想同步电机[8]。
在分析电力系统暂态稳定中，同步电机实用模型最重要的简化假定是:忽略定子绕组暂态过程，从而令定子电压微分方程中,这样就把它化为代数方0 dq pp程。
另一假定是定子电压方程中,从而使方程线性化。
另外，对实际的同步电机还要1作必要的假定：
1) 电机磁铁部分的磁导率为常数，既忽略磁滞、磁饱和的影响，也不计涡流及集肤作用的影响。
2) 对纵轴及横轴而言，电机转子在结构上是完全对称的。
3) 定子及转子的槽及通风沟等不影响电机转子及转子的电感，即认为电机的定子及转子是光滑的。
以上的假定在大多数情况下都能满足实际工程研究的需
要，下面给出的同步电机基本方程基于上述假定[9]。
2.1.2 同步发电机基本方程同步电机数学模型在abc 坐标下为8 阶模型。
由于转子的旋转和凸极效应，造成发电机原始方程的系数是随着转子位置的角度(也就是随着时间)而改变的，这些方程是属于所谓的变系数微分方程，使得方程的求解非常复杂困难，因此实际分析同步电机时很少采用abc 坐标。派克变换是最广泛应用的坐标变换之一，可以将同步电机含变系数的微分方程“改造”成为常系数的微分方程。
通过派克变换，可以在dq 旋转轴上分析研究电机的电磁现象，进而能很好地适应转子的旋转与凸极效应[2]。
经派克变换后得到的dq0 坐标下同步发电机微分方程，即派克方程(电压方程、磁链方程)，其中的电感参数均为定值，从而非常有利于同步电机动态分析与计算。
2.1.3 同步发电机三阶模型在建立同步发电机的数学模型时，详简不同的数学模型,其主要区别在于电机的转子绕组数[10]，如果转子 D 轴、Q 轴各有两个绕组，且每一个转子绕组有一个一阶微分方程，那么则称之为转子四阶模型，连同转子运动方程为两阶方程，则整个发电机方程组为六阶模型。
如果转子绕组数减少，则发电机方程组的阶数也相应减少。
不同阶的模型，可以在不同目的电力系统暂态数字仿真中使用[11]。
在实用电力系统动态分析中，当计及励磁系统动态时，最简单的模型就是三阶模型，由于它简单而又能计及励磁系统动态，因此广泛的应用于精度要求不十分高，但仍需计及励磁系统动态的电力系统分析中。
本文华北电力大学本科毕业设计（论文）5 中将只考虑机组 f 绕组的电磁暂态以及转子运动过程,不考虑转子阻尼绕组的暂态过程,即所建模型为三阶模型。
1) 等效实用变量的定义：
a) 定子励磁电动势Ef ：
(2-1) ad ff f X Eu r b) 电机q 轴空载电动势Eq(又称Xd后面的电动势): (2-2) qad f EX i c) 电机q 轴瞬变电动势(又称X′d后面的电动势): q E (2-3) q ad f f X E X
2) 置换用的变量表达式推导：
因为,所以00fff uir (2-4) 0000 ad ffad fq f X EuX iE r 由发电机基本电压方程可得: (2-5) 000000qda qqd da q ur iEX ir i(其中, ) 000dd dad f X iX i 由发电机基本磁链方程可知: (2-6) fad dff X iX i
将上式代入式(2-3): (2-7) 2 adad qfad f ff XX EX i XX
因为, ,所以我们可以得到: 2 ad dd f X XX X (2-8) () qqddd EEXXi根据式(2-5)和式(2-8)可
得: (2-9) 0000qqd da q uEX ir i用相量图可以表示,和之间的关系,如图(2-1):0q u 0q E 0q E 华北电力大学本科毕业设计（论文） 6 q i V I G I G V d u d i d S )0(x q 00fq EE q u ddI X 0q E ddI X qd E GqI jX 图2-1 ,和之间的相量关系0q u 0q E 0q E 3) 定子电压方程：
根据电压、磁链方程(派克方程)，消去、，得到：
d q (2-10) ddqa dq qa d upr iX ir i
(2-11) qqda qqd da q upr iEX ir i 4) 转子励磁绕组电压方程：
根据电压方程，两边同乘以，可得：
ffff upr i ad f X r (2-12) ad ffq f X pEE r 因为，所以：
0 f adad ffqd fff X XX ET rXr
doqfq d TEEE dt (2-13)fqddd EEXXi
其中，为励磁绕组时间常数。
0 f d f X T r 5) 转子运动方程：
() memd qq d d HPPPii dt mqd dqq qd PEX iiX ii 华北电力大学本科毕业设计（论文）7 (2-14) mq qdqd q PE iXXi i
(2-15)1 d dt 若计及转子的阻尼效应，则式(2-12)可以修改为：
(2-16) 1 mq qdqd q d HDPE iXXi i dt
其中，为发电机组阻尼系数。
D 式(2-13)、（2-14）和（2-15）即构成同步发电机的三阶模型。
2.1.4 单机无穷大系统如图2-2 所示单机无穷大系统: 同步发电机变压器T输电线路L VtVs 图2-2 单机-无穷大系统系统电压为Vs恒定不变，变压器和线路电抗为。
则可以求出：
l X (2-17) cos qs d d EV i X (2-18) sin s q q V i X 其中，, ；ddl XXX qql XXX 将式(2-17)、(2-18)代入式(2-13)，即得到单机无穷大系统的电压方程：
(2-19) 0 1 sin dd q fqqs dd XXdE EEEV dtTX
电磁功率方程： eqdqdq PEXXii cos sin qs s qdq dq EV V EXX XX
(2-20) 2 sin2 sin 2 sdq s q dqd VXX V E XXX 华北电力大学本科毕业设计（论文）8 2.2 励磁系统数学模型2.2.1 同步发电机励磁自动控制系统概述供给同步发电机励磁的装置称为励磁系统。
励磁系统是同步发电机组的重要组成部分，它由自动励
磁调节器和励磁功率单元组成。
自动励磁调节器分机电式励磁调节器、半导体励磁调节器和计算机励磁调节器。
励磁功率单元分为直流电源励磁和交流电源励磁。
直流电源励磁的电源为直流励磁机。
交流电源励磁包括交流电源和整流器两部分。
随着自动化技术的进步，励磁调节器经历了电磁式、模拟半导体式和数字式等几个发展阶段。
目前，电力系统中运行的励磁调节器种类很多、类型各异，但就控制规律而言，绝大多数属于比例式调节器。
励磁系统和发电机组成一个反馈自动控制系统——发电机励磁自动控制系统。
为保证同步电机的正常运行，励磁系统应能够稳定地提供同步电机从空载到满载以及过载时所需的励磁电流，励磁电流的改变会引起机端电压或无功功率的变化。
励磁自动控制系统按预定要求调节励磁电流，起到如下作用：
1) 电力系统正常运行时，维持发电机或系统某点电压水平；
2) 合理分配发电机间的无功负荷。
发电机的无功负荷与励磁电流有着密切的关系，励磁电流的自动调节，要影响发电机间无功负荷的分配，所以对励磁系统的调节特性有一定的要求；3) 在电力系统发生短路
故障时，按规定的要求强行励磁；4) 提高电力系统静稳定极限；5) 加快系统电压的恢复，改善系统工作条件。
为了使自动励磁控制系统充分发挥上述作用，装置应满足如下几点基本要求：
1) 在正常情况下，能根据机端电压的变化自动地改变励磁电流，维持发电机电压值在给定水平；2) 并列运行发电机上装有自动励磁调节器时，应能稳定分配机组间的无功负荷；3) 电力系统发生故障导致电压降低时，励磁系统应有很快的响应速度和足够大的强励顶值电压，以实现强行励磁的作用；4) 装置要简单可靠，动作要迅速，调节过程要稳定。
调节系统应无失灵区，以保证在人工稳定区内运行[12]。
为了研究励磁系统对电力系统稳定的影响，就必须设计合理的励磁调节器模型，通过仿真来深入了解不同参数下的励磁系统对改善电力系统稳定性的作用。
对励磁自动控制系统建立数学模型，需要根据建模的目的和控制系统的结构及其工作条件做出一些假设，这样建立的数学模型能够突出主要矛盾，使数学式简化、物理意义清楚。
因此，由同一个励磁系统所构成的发电机励磁自动控制系统用于不同目的时建立的数学模型是不相同的。
例如，用于电力系统稳定研究时一般都要进行较多的简
化，只剩下最能表达励磁系统本质特性的部分；用于研究励磁系统性能的数学模型就要较少简化，以使结果尽量精确[13]。
本文将所建模型属于前者。
2.2.2 同步发电机励磁自动控制系统数学模型实际电力系统中，励磁系统的种类繁多，各不相同，本文励磁系统是以下面的结构华北电力大学本科毕业设计（论文）9 来进行设计的。
电压测量单元综合放大单元适应单元励磁功率单元∑∑ ＋＋－－Ugd UGUZHUsEf 图2-3 励磁系统结构图1) 电压测量单元的传递函数电压测量单元包括测量变压器和 6 相桥式整流电路，作用是把发电机机端电压UG 变成与之成正比的直流电压。
在正常情况下，可以把电压测量单元看成是一个比例环节。
2) 综合放大单元的传递函数综合放大单元由由运算放大器及其附属电路组成，基本功能是综合放大调节器的各控制信号，整定系统的动态增益系数。
1 1 1 K TS p K
2 2 1 K T S＋＋Ugd UCH UZH 图2-4 综合放大单元的传递函数框图3) 适应单元的传递函数1 a a K T S UZHUs 图2-5 适应单元传递函数框图4) 励磁功率单元的传递函数本励磁系统的功率单元为
三相全控可控硅桥式整流电路，忽略换相电抗压降和可控硅管压降时励磁功率单元的传递函数可以认为是一个比例环节。
通过以上分析，我们可以得出线性化的同步发电机自并励励磁系统传递函数：
2 2 1 K T S 1 1 1 CH K K TS p K 1 a a K T S
SCR K Ugd UG －＋Ef 图2-6 线性化的同步发电机自并励励磁系统传递函数框图本文中，建立的模型参数都是标么值，所以对励磁控制系统也要用标么值表示。
除综合放大单元外，其余各环节用标么值表示的放大系数均为1[13]。
华北电力大学本科毕业设计（论文）10 2 1 1 T S 1 1 1 TS p K 1 1 a T S Ugd UG －＋Ef 图2-7 用标么值表示的发电机自并励自动控制系统传递函数框图其中，、——综合放大单元回路的时间常数；1 T 2 T ——比例放大电路的放大系数；p K ——适应单元的时间常数。
a T 2.3 调速系统数学模型2.3.1 同步发电机组调速控制系统概述我国电力系统额定电压为50Hz，在系统稳定运行被破坏，如频率，将对电力系统和电力系统用户造成很大的影响。
电力系统频率变化会引起异步电动机转速的变化，这会使得电动机所驱动的加工工业产品的机械的转速发生变化；
2023年度电力系统同步发电机励磁系统的建模与仿真 随着电力系统的快速发展和电力负荷的不断增加，同步 发电机在电力系统中的作用日益重要。在发电过程中，同 步发电机的励磁系统起着至关重要的作用，它不仅决定了 发电机的输出功率和电压稳定度，还直接影响到电力系统 的稳定性和安全性。 因此，对同步发电机励磁系统进行建模和仿真，分析其 特性及优化其性能具有十分重要的实用价值和工程应用前景。本文将针对电力系统同步发电机励磁系统的建模和仿真，从理论分析、实验研究和实际应用等角度进行探讨， 并提出相应的解决方案和建议。 一、同步发电机励磁系统的基本原理 同步发电机是电力系统中常用的发电设备之一，其工作 原理是通过励磁系统对转子产生恒定电磁势，使得电动机 的旋转速度与电网同步。励磁系统由调节回路和发电机励 磁机组成，前者用于调节励磁电流大小，后者用于产生励 磁电流。励磁机由交流电源供电，将电能转换为磁能，形 成恒定的磁场，以激励转子产生电势，并与电网同步。 二、同步发电机励磁系统的建模方法 同步发电机励磁系统建模方法通常采用开环和闭环两种 方法。开环方法着重考虑发电机励磁机的特性和参数，而 忽略负载和电力系统的影响；闭环方法则将发电机励磁系 统与负载和电力系统耦合起来，考虑更加全面的影响因素。基于此，可以利用MATLAB等软件对同步发电机励磁系统建 立模型并进行仿真。 三、同步发电机励磁系统的特性分析 同步发电机励磁系统特性分析是建模和仿真的重要内容，其目的是分析系统的性能和稳定性。特性分析主要包括励
磁电路特性分析、励磁系统数学模型建立、励磁机暂态过 程仿真等方面。 四、同步发电机励磁系统的优化 同步发电机励磁系统的优化可以通过改变发电机励磁电 路参数、控制环节参数等方式进行。其中，提高励磁机的 内部反馈控制效果，降低负载波动对励磁系统的影响，并 采用先进的励磁控制算法等方法，可以显著提升系统的质 量和性能。 五、同步发电机励磁系统仿真结果分析 通过对同步发电机励磁系统的仿真分析，可以建立电网 和发电机系统的各种工况和稳态性能参数，并提出相应的 改进措施和建议。这种方法可以极大地提高发电机的运行 效率和电力系统的稳定性和安全性。 六、结论 通过本文的探讨与分析，我们可以得出以下结论：同步 发电机励磁系统的建模和仿真是电力工程中的核心领域之一，对电力系统的稳定性和安全性具有关键性影响；目前，建立合理的同步发电机励磁系统数学模型，采用高效的仿 真分析方法，并通过优化控制参数等手段进行系统优化， 是提高电力系统稳定性和安全性的有效措施。
基于matlab的同步发电机组建模与仿真基于matlab的同步发电机组建模与仿真I 基于MATLAB 的同步发电机组建模与仿真摘要随着电网的规模越来越大，电力系统的运行也随之越来越复杂。 同步发电机及其控制系统作为电源是电力系统中的重要组成部分，其性能对电力系统有着极大的影响，直接关系到系统的稳定运行。 为了使电力系统安全而经济地运行，我们必须对同步发电机组特性进行深入的研究。 而同步发电机组运行是一个相当复杂的过程，其动态特性随着机组的运行状态而不断变化，所以建立机组的模型并进行仿真研究是掌握发电机动态特性，评价其各个控制系统性能的有效手段，并且对工作人员的培训和研究将起到很大的作用。 同步发电机组模型的建立将涉及到机组的机理分析，有利于从理论建模中引出新的设计方法，为优化设计提供理论依据。 本文将对同步发电机及其励磁系统、调速系统的数学模型进行研究，利用MATLAB/Simulink 搭建同步发电机组的仿真模型，建立单机无穷大系统，最后对模型进行仿真，并分析仿真结果。 关键词：
电力系统；单机无穷大系统；MATLAB/Simulink；仿真；同步发电机组华北电力大学本科毕业设计（论文）摘要II SYNCHRONOUS GENERATOR UNIT MODELING AND SIMULATION BASED ON MATLAB Abstract With the enlargement of the power grid scale, the operation of the power system is becoming more and more complex. As supply unit of the system, synchronous generator and its control system plays an important part in the power system. Their performance also imposes great influence to the power system and has a direct connection with the power system stability. In order to ensure the safe and economic operation of the power system, we shall do a profound research on the synchronous generator unit characteristics. However, the operation of the synchronous generator unit is a extremely complex process. Its dynamic characteristics are subject to the changing states of the unit operation. Therefore, it is efficient to build a unit model and do simulations research to acquire the dynamic characteristics of the unit, and evaluate the performance of each control system. This will also play a great role in the staff training and researches. The building of the synchronous generator unit model will involve the mechanic analysis of the unit, do favor to deduce new designing methods from theoretical model building
基于MATLAB的电力系统仿真 摘要：目前，随着科学技术的发展和电能需求量的日益增长，电力系统规模越来越庞大，超高压远距离输电、大容量发电机组、各种新型控制装置得到了广泛的应用，这对于合理利用能源，充分挖掘现有的输电潜力和保护环境都有重要意义。另一方面，随着国民经济的高速发展，以城市为中心的区域性用电增长越来越快，大电网负荷中心的用电容量越来越大，长距离重负荷输电的情况日益普遍，电力系统在人民的生活和工作中担任重要角色，电力系统的稳定运行直接影响的人们的日常生活。随着电力系统的飞速发展和电网的日益扩大以及自动化程度的不断提高，电力系统中许多计算和控制问题日益复杂，从技术和安全上考虑直接进行电力试验可能性很小，因此迫切要求运用电力仿真来解决这些问题。电力系统仿真是将电力系统的模型化、数学化来模拟实际的电力系统的运行，可以帮助人们通过计算机手段分析实际电力系统的各种运行情况,从而有效了解电力系统概况。 本文根据电力系统的特点，利用MA TLAB的动态仿真软件Simulink搭建了含发电机、变压器、输电线路、无穷大电源等的系统的仿真模型，得到了在该系统主供电线路电源端发生三相短路接地故障并由故障器自动跳闸隔离故障的仿真结果，并分析了这一暂态过程。通过仿真结果说明MA TIAB 电力系统工具箱是分析电力系统的有效工具。 关键词：电力系统；三相短路；故障分析；matlab仿真 Electric Power System Simulation Base on MATLAB Abstract：Now, with the development of science and techmology and the growing demand for eletrical energy, power systems get increasingly large and long-distance EHV power transmission, large capacity electric generating set, as well as the various new control devices have been widely used. This has important significance to rationally utilizing energy resources, making full use of the existing electric systems’ delivery potential and protecting the environment. On the other hand, with the fast growth of the national economy, city-centered regional power consumption is rising more and more rapidly, power demand in large electric system’laod centers is growing faster and faster, and long-distance and heavy-duty power transmission is more and more popular. Power system play an important part in people’s lives and work, power system and stable operation of a direct impact on the people’s daily life, with the rapid development of power systems and power grids is increasing with days and the degree of automation continuous improvement, many computing and control of the power system increasingly complex issues, it is impossioble to take a direct
(完整)基于matlab的风力发电机组的建模与仿真 编辑整理： 尊敬的读者朋友们： 这里是精品文档编辑中心，本文档内容是由我和我的同事精心编辑整理后发布的，发布之前我们对文中内容进行仔细校对，但是难免会有疏漏的地方，但是任然希望（(完整)基于matlab的风力发电机组的建模与仿真）的内容能够给您的工作和学习带来便利。同时也真诚的希望收到您的建议和反馈，这将是我们进步的源泉，前进的动力。 本文可编辑可修改，如果觉得对您有帮助请收藏以便随时查阅，最后祝您生活愉快业绩进步，以下为(完整)基于matlab的风力发电机组的建模与仿真的全部内容。
实验一 ：风力发电机组的建模与仿真 姓名： 学号： 一、实验目标: 1.能够对风力发电机组的系统结构有深入的了解。 2。能熟练的利用MATLAB 软件进行模块的搭建以及仿真。 3。对仿真结果进行研究并找出最优控制策略。 二、实验类容： 对风速模型、风力机模型、传动模型和发电机模型建模，并研究各自控制方法及控制策略;如对风力发电基本系统,包括风速、风轮、传动系统、各种发电机的数学模型进行全面分析，探索风力发电系统各个部风最通用的模型、包括了可供电网分析的各系统的简单数学模型，对各个数学模型，应用 MATLAB 软件进行了仿真。 三、实验原理： 风力发电系统的模型主要包括风速模型、传动系统模型、发电机模型和变桨距模型，下文将从以上几方面进行研究。 1、风速的设计 自然风是风力发电系统能量的来源，其在流动过程中，速度和方向是不断变化的，具有很强的随机性和突变性。本文不考虑风向问题，仅从其变化特点出发，着重描述其随机性和间歇性，认为其时空模型由以下四种成分构成：基本风速、阵风风速 、渐变风速 和噪声风速 。 即模拟风速的模型为： V=+++ （1—1） （1）。 基本风=8m/s 基本风仿真模块 （2）阵风风速 （1-2） 式中: （1-3) t 为时间，单位 s ；T 为阵风的周期，单位 s;，为阵风风速,单位m /s;为阵风开始时间,单位 s ；为阵风的最大值，单位 m/s. b V g V r V n V b V g V r V n V b V ? ????=00 cos v g V g g g g g g T t t T t t t t t +>+<<<1111??? ?????--=)(2cos 121max cos g g g T t T t G v πcos v g V g t 1max G
基于matlab风力发电系统的建模与仿真设计 一、介绍 在当今世界上，可再生能源已经成为人们关注的焦点之一。其中，风 力发电作为一种清洁能源方式，被广泛应用并受到了越来越多的关注。针对风力发电系统的建模与仿真设计，基于Matlab评台的应用是一 种常见的方法。本文将深入探讨基于Matlab的风力发电系统建模与 仿真设计，旨在帮助读者全面理解这一主题。 二、风力发电系统的基本原理 风力发电系统是将风能转化为电能的设备。其基本原理是通过风力驱 动风轮转动，通过风轮与发电机之间的转动装置，将机械能转化为电能。风力发电系统包括风力发电机组、变流器、电网连接等部分。在 设计和优化风力发电系统时，建模与仿真是非常重要的工具。 三、Matlab在风力发电系统建模中的应用 Matlab是一种功能强大的数学建模软件，广泛应用于工程、科学和数学领域。在风力发电系统的建模与仿真设计中，Matlab可以用于模拟风速、风向、风机性能、电网连接等多个方面。通过Matlab工具箱，可以实现对风力发电系统各个环节的建模和仿真分析。 四、基于Matlab的风力发电系统建模与仿真设计
在实际建模中，需要进行风速、风向、风机特性、变流器控制策略等多方面的建模工作。通过Matlab，可以建立风力机的数学模型，进行风能的模拟，并结合电网连接及功率控制策略进行仿真设计。通过建模和仿真，可以分析系统在不同工况下的性能表现，指导系统设计和运行。 五、对风力发电系统建模与仿真设计的个人观点和理解 在我看来，基于Matlab的风力发电系统建模与仿真设计是一种高效且可靠的方法。通过Matlab评台，可以更好地对风力发电系统进行综合性的分析和设计。Matlab提供了丰富的工具箱，能够支持复杂系统的建模和仿真工作。我认为Matlab在风力发电系统建模与仿真设计上具有很高的应用价值。 六、总结 通过本文的阐述，我们全面深入地探讨了基于Matlab的风力发电系统建模与仿真设计。从风力发电系统的基本原理开始，介绍了Matlab 在该领域的应用，并着重强调了建模与仿真的重要性。结合个人观点和理解，总结了Matlab在风力发电系统建模与仿真设计中的优势。希望通过本文的阐述，读者能够对这一主题有更深入、全面和灵活的理解。 这样一篇文章，结构清晰，内容全面，深入探讨了基于Matlab的风力发电系统建模与仿真设计，满足了深度和广度兼具的要求。风力发
基于MATLAB的单环有静差转速负反馈调节 一原理框图 途中Un*是给定电压，TG是测速发电机，Un是转速反馈电压。二自动控制的基本原理 三系统的建模和参数的设置
1．三相对称交流电压源的建模和参数设置： 三相交流电压源采用交流电压源进行建模。A相交流电源的参数设置为幅值220V、初相位为0°、频率50赫兹，B，C两相的参数设置为和A相位的初相位互差120°即可。 2．晶闸整流桥的建模和参数设置： 晶闸管整流桥选取“Univeral Bridge”模块进行的建模。桥弊设为3，电力电子原件选择晶闸管。参数设置原则是：如果是针对某个具体的交变设置进行参数设置，对话框中的各个参数如Ron等应去该装置中晶闸管元件的实际值；如果是一般情况，不针对某个具体的变流装置，这些参数可以取默认值进行仿真。若仿真结果理想，就可以认为这些参数可用，若不理想，则可通过仿真实验，不断进行优化，直到获得理想的仿真数据。这一参数的设置原则同样适用于其他缓解的参数设置。 3平波电抗器的建模和参数设置： Resistance R: (0) Ohms; Inductance L：5e—03（H）； Capacitance：inf（F）。 平波电抗器的点感值是通过仿真试验比较后得到的优化参数。 4直流电动机的建模和参数设置。 直流电动机选取“DC Machine”模块进行建模，电动机经TL端口接恒转矩负载，输出参数有转速w、电枢电流Ia，励磁电流If和电磁转矩Te，分别通过示波器模块进行观察和用out1模块仿真输出信息返回到MATLAB命名窗口，之后用绘图命令plot（tout，yout）在MATLAB命名窗口里绘出图形，电动机的默认设置：
基于MATLAB的机电动力系统建模与仿真方法研究 机电动力系统是指由电力系统和机械系统组成的复杂系统，它涉及到 电力的生成与传输、机械运动的控制和能量转化等多个方面。对于机电动 力系统的建模与仿真，可以通过MATLAB软件来进行研究和实现。 一、机电动力系统建模方法 1. 电力系统建模：电力系统由发电机、变压器、电缆、断路器、负 载等组成，可以将其建模为电气网络。可以使用MATLAB的Simulink工具 箱来建立电力系统模型。在建立模型时，需要考虑发电机的动力学特性、 负载的特性以及电路的拓扑结构等，可以采用不同的电路元件进行建模， 如电阻、电感、电容等。 2. 机械系统建模：机械系统由电动机、传动装置、负载等组成，可 以将其建模为动力学系统。可以使用MATLAB的Simulink工具箱来建立机 械系统模型。在建立模型时，需要考虑电动机的转矩特性、传动装置的动 力学特性以及负载的特性等，可以采用不同的机械元件进行建模，如惯性 元件、摩擦元件等。 3. 机电耦合建模：机电动力系统是电力系统和机械系统的耦合系统，需要将电力系统和机械系统的模型进行耦合建模。可以使用MATLAB的Simulink工具箱来建立机电耦合模型。在建立模型时，需要考虑电力系 统和机械系统之间的能量转换和信息传递等关系，可以通过引入耦合元件 和耦合方程来实现机电耦合模型。 二、机电动力系统仿真方法
1.参数仿真：通过改变机电动力系统的参数来进行仿真分析。可以通过修改电力系统和机械系统的参数，如发电机的额定功率、电动机的额定电流等，来分析机电动力系统的性能指标，如功率因数、效率等。 2.稳态仿真：用于分析机电动力系统的稳定运行状态。可以根据机电动力系统的稳态方程，设置合适的边界条件，进行稳态仿真分析，包括功率平衡、电压稳定等。 3.动态仿真：用于分析机电动力系统的动态响应。可以通过给系统施加不同的输入信号，如负载变化、电压突变等，来研究机电动力系统的瞬态响应和稳定性能，如过电压、过电流等。 4.优化仿真：用于优化机电动力系统的性能指标。可以通过改变机电动力系统的结构和参数，来寻找最优的设计方案。可以使用MATLAB的优化工具箱，结合建模和仿真方法，进行机电动力系统的优化研究。 总结：基于MATLAB的机电动力系统建模与仿真方法可以通过Simulink工具箱来实现，可以建立电力系统模型、机械系统模型和机电耦合模型，进行参数仿真、稳态仿真、动态仿真和优化仿真等分析研究。这些方法可以帮助工程师和研究人员更好地理解和分析机电动力系统的性能和行为，优化机电系统的设计和控制策略。
基于MATLAB的发电机仿真实验 实验目的 1.学习运用matlab软件对发电机进行仿真短路试验。 2.对系统的稳态运行、单相短路、两相短路、三相短路进行比较分析。 3.对系统并网状态进行分析。 实验内容 用matlab软件搭建一个发电机与负荷小系统模型，仿真各种短路情况并对结果做进一步分析。 实验步骤 一、熟悉原件 熟悉matlab中simulink、simmechanics、simpowersystems 等要用到的主要模块。了解模块中的各个原件。 二、建立模型 单机系统仿真图
（并网前）（并网后）
三、选择模块 1.从simpowersystems-machines中找到发电机simplified synchronous machine si units元件并复制到电路图中，双击发电机元件，进行参数设置如下：
2.从simulink-sources选择常数发生器constant元件，并复制到电路图中，设置机械功率值为700e6，设置电压幅值为156e3。 3.从Simpowersystems-measurements选择三相电压-电流测量three-phase v-i measurement元件，并复制到电路图中，设置参数如下：
4.从Simpowersystems-elements中选择传输线路distributed parameters line元件，并复制到电路图中，设置参数如下：（线路1与线路2设置参数相同）
5.从Simpowersystems-elements中选择三相电路短路故障发生器three-phase fault元件，并复制到电路图中，参数设置如下：
电机模型MATLAB仿真 第1章引言 1.1引言 世界工业进步的一个重要因素是过去几十年中工厂自动化的不断完善。在上个世纪70年代初叶，席卷全球世界先进工业国家的石油危机，迫使他们投入大量人力和财力去研究高效高性能的交流调速系统，期望用它来节约能源。经过十年左右的努力，到了80年代大见成效，高性能交流调速系统应用的比例逐年上升，能源危机从而得以缓解。从此以后，高性能交流电机的研究从未再停止过。 而且众所周知，电机的数学模型是多变量、强耦合的非线性系统。对非线性系统中的混沌和分支现象的研究是当前非线性科学研究的热点，在理论上、计算机仿真以及实验上都有了一些研究成果，提出了一些方法。但要从理论上研究一个非线性动力系统，一般比较困难，我们往往希望在保持其动力学特性的基础上，将其简化。要简化一个动力系统，有两条途径：一是减少系统的维数；二是消除非线性[1]。 1.2同步电机概述 同步电机历来是以转速与电源频率严格保持同步而著称的，只要电源频率保持恒定，同步电动机的转速就绝对不变。小到电钟和记录仪表的定时旋转机构，大到大型同步电动机直流发电机组，无不利器转速恒定的特点。除此以外，同步电动机还有一个突出的优点，就是可以控制励磁来调节它的功率因数，可使功率因数高到1.0甚至超前。在一个工厂中只需要少数几台大容量恒转速的设备（例如水泵、空气压缩机等）采用同步电动机，就足以改善全厂的功率因数。由于同步电动机起动费事、重载有振荡以至于失步的危险，因此除了上述要求以外，一般的工业设备很少应用。 自从电力电子变频技术蓬勃发展以后，情况就完全改变了。采用电压频率协调控制后，同步电动机便和同步电动机一样成为调速电机大家庭的一员。原来阻碍同步电动机广泛应用的问题已经得到解决。例如起动问题，既然频率可以由低调到高，转速也就逐渐升高，不需要任何其他起动措施，甚至有些容量达数万千瓦的大型高速拖动电机，还专门配上变频装置
十二相同步发电机的电路模型及仿真 一、十二相同步发电机概述 十二相同步发电机是一种高效、高稳定性的发电机。由于采用十二相 进行发电，其输出波形更加平稳、纹波更小，输出电压更加稳定。本 文中，我们将介绍十二相同步发电机的电路模型及仿真。 二、十二相同步发电机的电路模型 1. 电路参数 十二相同步发电机的电路参数包括三个部分：电气参数、机械参数和 磁路参数。其中，电气参数包括绕组参数和交流电阻、机械参数包括 转子转动惯量和转子转动阻尼系数，而磁路参数包括励磁电感和磁阻 系数等。 2. 永磁同步发电机的电路模型 永磁同步发电机是利用永磁体产生的磁场来产生电能的一种发电机。 其电路模型与传统的同步发电机有所不同，主要由以下几个部分组成：永磁体、转子、定子、三相电源和电路控制部分。 3. 混合式同步发电机的电路模型 混合式同步发电机是一种结合磁通调节技术和电容补偿技术的发电机。其电路模型主要由旋转电机、转子极套、定子绕组、转子绕组、磁性 极等部分组成。其中，旋转电机是通过控制电容器的电流来达到磁通 调节的效果，转子极套则是用来实现定时的机械位置选择。
三、十二相同步发电机的仿真 基于Simulink和MATLAB开发的十二相同步发电机仿真系统，可以用于对十二相同步发电机进行建模、分析和控制。其仿真过程主要包括 以下步骤： 1. 设计电路模型：根据十二相同步发电机的电路参数和电路结构，设 计相应的电路模型。 2. 设计控制算法：根据预设的功率输出要求，设计控制器的控制算法，以达到最佳的发电效率和稳定性。 3. 进行仿真测试：将所设计的电路模型和控制算法输入Simulink和MATLAB进行仿真测试，以验证模型的正确性和稳定性。 4. 分析仿真结果：根据仿真结果进行数据分析和后续控制算法设计， 以探索更好的发电效率和稳定性。 总之，通过十二相同步发电机的电路模型和仿真，可以更好地了解这 种发电机的特点和性能，优化其发电效率和稳定性，为未来的发电技 术提供更好的借鉴和参考。
毕业设计 题目名称基于MATLAB/SIMULINK永磁同步电动机调速系统的建模与仿真 系别电气信息工程系 专业/班级电气工程及其自动化07102班学生 学号 指导教师 （职称）
摘要 在现代交流伺服系统中，矢量控制原理以及空间电压矢量脉宽调制（SVPWM）技术使得交流电机能够获得和直流电机相媲美的性能。永磁同步电机（PMSM）是一个复杂耦合的非线性系统。本文在Matlab/Simulink环境下，通过对PMSM本体、d/q坐标系向a/b/c坐标系转换等模块的建立与组合，构建了永磁同步电机控制系统仿真模型。仿真结果证明了该系统模型的有效性。 关键词：Matlab/Simulink;永磁同步电机;电压空间矢量脉宽调制;仿真
Abstract In today’s AC s ervo system, the vector control theory and SVPWM technique make the AC motor can achieve the performance as good as DC motor when designing the AC servo system. PMSM is a nonlinear system with significant coupling. This novel method for modeling and simulink of PMSM system in Matlab is proposed. In Matlab /Simulink, the isolated blocks, such as PMSM block, coordinate transformation from d/q to a/b/c block, etc, have been modeled. The reasonability and validity have been testified by the simulate result. Key words:Matlab/Simulink; PMSM; SVPWM; simulation
摘要 本文首先介绍了永磁同步电机的国内外发展状况，然后介绍了永磁同步电机的结构及原理，接着建立了永磁同步电机的数学模型，并在此基础上用MATLAB 进行了仿真，最后进行了仿真及仿真结果的分析。 永磁同步电机是具有非线性、强耦合性、时变性的系统，在运行过程中会受到负载扰动等多因素影响。以往研究永磁同步电机的做法是在硬件上搭建一个平台进行模拟，但是这样在做实验中难免会造成一些损失，而且硬件上的反馈会比较长研究周期长。目前在国内外关于永磁同步电机调速系统的研究现状上来讲，基于MATLAB环境下仿真模型的构建下进行研究，这可极大的缩短研究周期和研究成本。在利用MATLAB仿真模型研究永磁同步电机时，我们可以把那些扰动因数做成模拟信号给予模型，这样可以准确的定性分析实验得出结论。 关键字：永磁同步电机，空间矢量调制，MATLAB仿真，数学模型。
ABSTRACT In the first, this paper introduces the domestic and international development status of Permanent Magnet Synchronous Motor(PMSM), gives a explanation about its basictheory, structure. Then it builds a mathematical model, and uses MATLAB to simulate that model. The PMSM is a nonlinear, strong-coupling and time-varying system, so in the operation process, it will be influenced by many factors such asload disturbance. Therere, it is necessary to take action when researching the control method of PMSM. The former research method is setting up a platform on hardware to perform experimensbut it is undesirable, because it often cause some loss, and the feedback cycle is longer than research cycle. As fordomestic and international current situation on the research of PMSM, it is obvious that researching under the simulation model created by MATLAB could greatly reduce the cost and cycle of researchment. When using MATLAB to build simulation model on the research of PMSM, we can transform these disturbance factors into analog signal, making a qualitative analysis to draw conclusions from them. Keywords：PMSM, SVPWM, MATLAB simulation, mathmatical model
MATLAB/Simulink 电力系统建模与仿真 实验报告 姓名：****** 专业：电气工程及其自动化 班级：******************* 学号：*******************
实验一无穷大功率电源供电系统三相短路仿真 1.1 无穷大功率电源供电系统仿真模型构建 运行MATLAB软件，点击Simulink模型构建，根据电路原理图，添加下列模块： （1）无穷大功率电源模块（Three-phase source） （2）三相并联RLC负荷模块（Three-Phase Parallel RLC Load） （3）三相串联RLC支路模块（Three-Phase Series RLC Branch） （4）三相双绕组变压器模块（Three-Phase Transformer (Two Windings)） （5）三相电压电流测量模块（Three-Phase V-I Measurement） （6）三相故障设置模块（Three-Phase Fault） （7）示波器模块（Scope） （8）电力系统图形用户界面（Powergui） 按电路原理图连接线路得到仿真图如下： 1.2 无穷大功率电源供电系统仿真参数设置 1.2.1 电源模块 设置三相电压110kV，相角0°，频率50Hz，接线方式为中性点接地的Y形接法，电源电阻0.00529Ω，电源电感0.000140H，参数设置如下图：
1.2.2 变压器模块 变压器模块参数采用标幺值设置，功率20MVA，频率50Hz，一次测采用Y型连接，一次测电压110kV，二次侧采用Y型连接，二次侧电压11kV，经过标幺值折算后的绕组电阻为0.0033，绕组漏感为0.052，励磁电阻为909.09，励磁电感为106.3，参数设置如下图： 1.2.3 输电线路模块 根据给定参数计算输电线路参数为：电阻8.5Ω，电感0.064L，参数设置如下图： 1.2.4 三相电压电流测量模块 此模块将在变压器低压侧测量得到的电压、电流信号转变成Simulink信号，相当于电压、电流互感器的作用，勾选“使用标签（Use a label）”以便于示波器观察波形，设置电压标签“Vabc”，电流标签“Iabc”，参数设置如下图：
基于MATLAB语言的抽水蓄能电站机组 变频启动仿真建模研究 学生：付威 指导老师：朱建国 (三峡大学电气与新能源学院) 【摘要】用于抽水蓄能机组启动的静止变频器，整流逆变桥通常采用普通晶闸管。本文建立了抽水蓄能机组的同步电机以及静止变频器的数学模型。建模过程中对变频器逆变侧晶闸管的换流重叠角进行了简化处理，提出以定逆变侧控制角连续调节整流侧控制角实现调压调频的控制方案。采用MATLAB软件用数值方法对启动过程进行了数字仿真，仿真得出抽水蓄能机组静止变频启动系统各物理量的变化规律，特别是电流、电压波形及频率变化曲线，并对电流、电压波形进行了频谱分析。为进一步开发、研究抽水蓄能机组的相关保护提供了依据。 关键词抽水蓄能机组静止变频器变频启动数字仿真 Abstract:Pumped storage unit for the launch of the static inverter, rectifier thyristor inverter bridge is usually the ordinary. In this paper, a pumped-storage unit of the synchronous motor and the static inverter model. Modeling on the side thyristor converter inverter commutation overlap angle is simplified, proposed to be inverter side of the rectifier control angle continuously adjustable control horn to achieve voltage and variable frequency control scheme. Using MATLAB software, start the process by numerical techniques for digital simulation, simulation shows, static frequency converter pumped storage units of various physical changes of the system, especially the current and voltage waveforms and frequency curves, and current and voltage waveforms spectrum analysis. For the further development of pumped storage units provided the basis for the relevant protection. Keywords: pumped storage unit；static frequency converter； frequency starting；digital simulation；
城市学院 本科毕业设计 题目基于Matlab的同步电动机异步起动过程仿真 系别电信系 专业电气工程及其自动化 班级电气601 学号06010268 学生姓名赵泽南 指导教师刘新正 2010年6月 I
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摘要 摘要 凸极同步电动机采用异步起动，起动转矩大、附属设备少、操作简单，在现代工矿企业中有很好地应用前景。 本文介绍了凸极同步电动机的基本运行原理，在分析了凸极同步电动机定、转子绕组及阻尼绕组的电磁关系的基础上，介绍了了凸极同步电动机异步起动的过渡过程。通过分析d－q轴系下的凸极同步电动机状态方程，建立了凸极同步电动机异步起动过渡过程的数学模型。利用Matlab编写程序，获得同步电动机异步起动系统动态仿真结果，实现了仿真曲线分析。 关键词：凸极同步电动机，励磁绕组，异步起动，数学模型 III
西安交通大学城市学院本科生毕业设计（论文）IV
ABSTRACT ABSTRACT Salient pole synchronous motor adopts asynchronous starter, starting torque and affiliated equipments, simple operation, in the modern industrial enterprises are very good application prospects. The paper introduces the basic salient pole synchronous motor operating principle, on the analysis of the salient pole synchronous motor rotor windings and damping and the electromagnetic winding, on the basis of the relationship between introduced saliency synchronous motor starting the transition process of asynchronous. Through the analysis of d - q axis of the salient pole synchronous motor under the state equation is established, salient pole synchronous motor starting asynchronous mathematical model of the transition process. Using Matlab program, synchronous motor starting system dynamic simulation results of asynchronous, realize the simulation analysis. Key words: Salient-pole Synchronous Motor, Exciting Windings, Asynchronous Starting，Mathematical model V
BI YE SHE JI （二零届） 基于MATLAB/SIMULINK的凸极同步电机建模与仿真---电源模块、abc/dq坐标转换器模块、控制系统模块设计 所在学院 专业班级电气工程及其自动化 学生姓名学号 指导教师职称 完成日期年月
摘要 众所周知，电机的数学模型是多变量、强耦合的非线性系统。对非线性系统中的混沌和分支现象的研究是当前非线性科学研究的热点，在理论上、计算机仿真以及实验上都有了一些研究成果，提出了一些方法。在开始本设计之前，首先对同步电机的工作原理以及MATLAB/SIMULINK工程软件建模的一般流程都能够熟练的掌握。本设计采用了同步电机中的凸极机，开始的时候，对仿真系统总体设计方案的确定，依次对电源模块，abc/dq坐标转换器模块以及控制系统模块进行设计。在不考虑一些使算法变得较为复杂的因素后，对其内部电流、电压、磁通及转矩的相互关系进行一系列的定量分析，并建立了简化的数学模型。在使用MATLAB中用于仿真模拟系统的SIMULINK对系统启动进行仿真，在经历了一开始的振荡后，会输出相对输出较稳定的时间响应。 关键词：同步电机，模块，MATLAB/SIMULINK，仿真。
Based on MATLAB/SIMULINK salient pole synchronous motor of modeling and simulation --- the power modules, abc/dq coordinates converter module, control system module design Abstract As is known to all, the mathematical model is more electrical variable, strongly coupled nonlinear system. In nonlinear system of the chaos and branch phenomenon is the current study hotspot in nonlinear science, in theory, computer simulation and experiment have some research results, this paper puts forward some methods. At the start of this design, first of synchronous motor before the working principle and MATLAB/SIMULINK engineering software modeling the general flow of can manipulate. The design has adopted the saliency machine synchronous motor, when beginning, overall design scheme of simulation system to determine the order, the power modules, abc/dq coordinates converter module and control system module design. Without considering some make algorithm are getting complicated factors, in their internal current, voltage, the flux and the torque mutual relations between the series of quantitative analysis, and established a simplified mathematical model. In the use of MATLAB simulation system used in the simulation of SIMULINK system startup, experienced in the beginning of the oscillation, will output a stable time relative output response. Keywords: synchronous machine，module, MATLAB/SIMULINK, simulation.