计算机仿真实验5 基于Simulink三相电路仿真

实验七 基于Simulink 的简单电力系统仿真实验一． 实验目的1) 熟悉Simulink 的工作环境及SimPowerSystems 功能模块库； 2) 掌握Simulink 的的powergui 模块的应用；3) 掌握发电机的工作原理及稳态电力系统的计算方法； 4）掌握开关电源的工作原理及其工作特点； 5）掌握PID 控制对系统输出特性的影响。

二．实验内容与要求单机无穷大电力系统如图7-1所示。

平衡节点电压044030 V V =∠︒ 。

负荷功率10L P kW =。

线路参数：电阻1l R =Ω；电感0.01l L H =。

发电机额定参数：额定功率100n P kW =；额定电压440 3 n V V =；额定励磁电流70 fn i A =；额定频率50n f Hz =。

发电机定子侧参数：0.26s R =Ω，1 1.14 L mH =，13.7 md L mH =，11 mq L mH =。

发电机转子侧参数：0.13f R =Ω，1 2.1 fd L mH =。

发电机阻尼绕组参数：0.0224kd R =Ω，1 1.4 kd L mH =，10.02kq R =Ω，11 1 kq L mH =。

发电机转动惯量和极对数分别为224.9 J kgm =和2p =。

发电机输出功率050 e P kW =时，系统运行达到稳态状态。

在发电机输出电磁功率分别为170 e P kW =和2100 e P kW =时，分析发电机、平衡节点电源和负载的电流、电磁功率变化曲线，以及发电机转速和功率角的变化曲线。

G 发电机节点V负荷lR l LLP图 7.1 单机无穷大系统结构图输电线路三．实验步骤1. 建立系统仿真模型同步电机模块有2个输入端子、1个输出端子和3个电气连接端子。

模块的第1个输入端子（Pm）为电机的机械功率。

当机械功率为正时，表示同步电机运行方式为发电机模式；当机械功率为负时，表示同步电机运行方式为电动机模式。

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：1.2.5 故障设置模块勾选故障相A、B、C，设置短路电阻0.00001Ω，设置0.02s—0.2s发生短路故障，参数设置如下图：1.2.6 示波器模块为了得到仿真结果准确数值，可将示波器模块的“Data History”栏设置为下图所示：1.3 无穷大功率电源供电系统仿真结果及分析得到以上的电力系统参数后，可以首先计算出在变压器低压母线发生三相短路故障时短路电流周期分量幅值和冲击电流的大小，短路电流周期分量的幅值为Im=10.63kA，时间常数Ta=0.0211s，则短路冲击电流为Iim=17.3kA。

课程设计--基于MATLABsimulink的三相交流异步电机正转和反转建模第一篇：课程设计--基于MATLABsimulink的三相交流异步电机正转和反转建模基于MATLAB/simulink的三相交流异步电机正转和反转建模与仿真姓名：李鹏程学号：031040525 专业：电气工程及其自动化完成日期：2012年12月18日[摘要] 在MATLAB/simulink环境下，设计和组合了三相交流异步电动机正转和反转的仿真模型。

仿真结果证明了控制方法的有效性，并且为其他交流异步电动机的设计提供了基本的设计理论的简单构型。

随着近年来电力电子工业和计算机科技的迅速发展，交流异步电动机赖于其结构简单，运行可靠，过载能力强，维护方便等优点逐渐应用于工业生产中的各个领域，并获得了广泛的接纳认可以及好评。

笔者仅仅基于简单的模块进行建模与仿真，从仿真模型中得出与实际理论相符合的情况，最终达到理论与实践相结合的目的。

一：三相交流电源模块设置以上为A项，相应的B、C两相相位分别改为120度、240度。

二：异步电动机参数设计设置转子以鼠笼式模块（squirrel-cage）进行连接，输出三相电流内部短路。

参考坐标系选用静止坐标系（stationary）。

异步电机的一切参数设置基于国家工频。

三：分路器设置其中包含：（1）定子三相电流：is-a、is-b。

is-c；（2）转子三相电流：ir-a、ir-b、ir-c；（3）转速n=wm/2pi;（4）转矩Te;这些量也是仿真中最后需要观察和分析的数据量。

四：完整的三相交流异步电机simulink模型异步电机simulink仿真模型1：仿真中必须有powergui模块。

其作用是：（1）：可以显示系统稳定状态的电流和电压以及电路以及所有的状态变量值；（2）：为了执行仿真，其可以允许修改初始状态值；（3）：可以执行负载的潮流计算，可以初始化包括三相电机在内的三相网络，三相电机的简化模型为同步电机或异步电机。

实验六 基于Simulink 的简单电力系统仿真（一：实验目的(1)掌握Simulink 的工作环境及SimPowerSystems 功能模块库的应用； (2)掌握Simulink 的电力电子电路建模和仿真方法； (3)掌握Simulink 下数学模型的仿真方法；(4)掌握升压、降压斩波电路（Buck Chopper ）的工作原理及其工作特点； (5)掌握PID 控制对系统输出特性的影响。

二、实验原理通过降压斩波电路，电压发生降低，再通过桥式整流器将输入信号变为直流信号，再经过BWM 模块的作用，使输出波形变为三角波信号。

三：实验内容Buck 降压型电路原理图如图6-1所示。

图中，功率管VT 为MOSFET 开关调整组件，其导通与关断由控制脉冲决定；二极管VD 为续流二极管，开关管截止时可保持输出电流连续。

ref V 为输出电压给定参考量；L R 为负载电阻。

系统基本参数为：电源电压)314sin(100)(t t e =；变压器BT 为理想变压器，其变比为1:2=n ；PWM 频率为Hz f PWM 2000=；误差放大器放大倍数为1000=V K ；电阻Ω01.0C R ；整流滤波电容F C μ1000=，PWM 滤波电容F C o μ10=、电感H L 05.0=；负载电阻Ω=10L R 。

系统基本参数见表6.1。

分析Buck 变换器的工作特性。

表6.1 系统基本参数C R（Ω）C （F μ）o C（F μ）L（H）L R（Ω）V KnPWMf（Hz ）0.01 100010 0.05 10 10002:12000K误差放大器比较器refV 锯齿波+-inu Di ini si 1:2LR oC LC R C)(t e 图6.1 Buck 变换器电路图o u VTBTVD+-ou Li +-L u四：实验仿真结果及分析五、实验总结利用simulink进行电子电路系统的仿真，形象直观。

一般步骤为:1、做出电路图，明确问题中所给出的各物理量及其相应的初值问题。

实验五 三相电路的仿真实验一、 电路课程设计的目的（1）熟练掌握三相电路的特点以及电源和电压的三角形和星形变化之间的关系；（2）通过模拟实验验证二瓦特计法测量三相电路的有功功率，加深对于三项电路的理解和巩固如何测量三相电路的有功功率;（3）进一步强化学习Multisim 仿真软件的使用，锻炼自学能力，实践能力。

二、实验原理及实例 对称三相电路：由三相交流电源供电的电路。

简称三相电路。

3个频率相同、振幅相同、相位互差120°的正弦电压源所构成的三相电源供电并且负载也为对称三项负载的电路成为对称三相电路。

三相负载连接：星形连接时，线电流等于相电流，线电压是相电压的3倍，相位超前相电压︒30； 三角形连接时，线电压等于相电压，线电流是相电流的3倍，相位滞后相电流︒30。

二瓦特计法：在一个三相系统中,任何一相都可以成为另一相的参考点(或基准点)。

如果将三相中的某一相作为参考点，就可以用两只瓦特计测量整个三相系统的功率。

仿真实验原理电路：如右图，已知1W 的读数为219.915W,2W 的读数为308.065W,求电路中的有功功率。

理论计算过程：由题目及由图可知，错误！未找到引用源。

b I 作为基准点所在电流，为典型的二瓦特计法测功率，因为：W W W W 065.308,915.21921==则根据公式：980.527065.308915.21921=+=+=W W P 有功图5—1三、仿真设计步骤：1.根据要求设计电路；2.对设计出来的电路原理图进行理论分析和运算；3.对设计的电路用软件进行仿真模拟；4.观察仿真结果，与理论值进行比较；5.对结果进行分析，作出小结。

四、仿真实验电路及仿真结果1、两表法侧功率的仿真电路图如下所示：图5—2如图，功率表1,3为两表法测三相电路电功率，功率表2测对称三相电路中一相的功率；三个功率表的读数分别如下：图5—31）量表法测出该电路的有功功率：WW P 451.1294083.661368.633=+=有功2）由功率表2的测量结果可得，电路的有功功率： WW P 987.1293329.4313=⨯=有功3）实验结果与误差分析： 在这次模拟实验中，通过测量三相电路的有功功率，验证了两表法测功率的准确性，从数据上来看，存在着±0.01的误差，但考虑到在数据处理过程中，对P 存在着“四舍五入”的化简情况，而且误差在允许范围之内，所以依然可以验证出二瓦特计法侧功率的正确性。

《系统仿真实验》实验报告目录一《电路》仿真实例 (3)2.1 简单电路问题 (3)2.1.1 Simulink中仿真 (3)2.1.2 Multisim中仿真 (4)2.2 三相电路相关问题 (5)二《自动控制原理》仿真实例 (7)1.1 Matlab绘图 (7)三《数字电路》仿真实例 (8)3.1 555定时器验证 (8)3.2 设计乘法器 (9)四实验总结 (11)一《电路》仿真实例2.1 简单电路问题课后题【2-11】如图所示电路，R0=R1=R3=4Ω，R2=2Ω,R4=R5=10Ω,直流电压源电压分别为10V、4V、6V，直流电流源电流大小为1A，求R5所在的支路的电流I。

（Page49）解：simulink和multisim都是功能很强大的仿真软件，下面就以这个简单的习题为例用这个两个软件分别仿真，进一步说明前者和后者的区别。

2.1.1 Simulink中仿真注意事项：由于simulink中并没有直接提供DC current source，只有AC current source，开始的时候我只是简单的把频率调到了0以为这就是直流电流源了，但是并没有得到正确的仿真结果。

后来问杨老师，在老师的帮助下发现AC current source的窗口Help中明确的说明了交流变直流的方法：A zero frequency and a 90 degree phase specify a DC current source.然后我把相角改成90度后终于得到了正确的仿真结果，Display显示I=0.125A，与课本上答案一致。

2.1.2 Multisim中仿真结果：I=125mA=0.125A(因为电流表探针电压电流比是1V/mA)。

2.2 三相电路相关问题【例】三相电路实际连接图如下所示，是通过功率表和电流的读数，验证课本上的相关结论。

解：Multisim中电路图连接如下所示：解：观察各支路的功率和功率因素，验证了以下几点结论：（1）只有纯阻性支路的功率因素为1；（2）纯感性或纯容性支路的功率因素为0，有功功率也为0；（3）混合支路的（容阻、感阻、容感阻）功率因素在0到1之间。

基于MATLAB/Simulink的电力系统故障分析10kv系统三相短路分析三相短路（以中性点不接地系统模型为类）模块搭建：三相短路各元件参数设置如下：三相短路仿真波形如下：如图1——a、b、c三相短路电流仿真波形图分析：正常运行时，a、b、c三相大小相等，相位相差120度。

发生三相短路时，a、b、c三相电压全如图2——线路1的零序电流分析：在没有故障时，没有零序电流，突然出现故障时，零序电流为故障电流的3倍，为3I。

如图3——线路1的零序电压分析：在没有故障时，没有零序电压，突然出现故障时，零。

序电流为故障电压的3倍，为3U如图4——线路1的故障相电压如图5——线路3的零序电流如图6——线路3的短路电流如图7——三相对称电源电压如图8——线路2的零序电流分析：在没有故障时，没有零序电流，突然出现故障时，零序电流为故障电流的3倍，为3I0。

如图9——三相对称电源电流如图10——三相对称电源零序电压如图11——一相短路电流10kv系统两相短路分析仿真模块搭建同三相短路，只有三相故障模块参数改变如下：注：a、b两相短路分析：两相短路原理同三相短路，两相短路复合序网图是无零序并联网，短路两相电压相等，电流互为相反数，非故障相电流为零。

零点漂移轨迹的验证一理论分析对于以下简单的中性点不接地系统，当其发生单相接地故障时，各量之间满足以下关系：其中，分别表示A、B、C三相对O’点的导纳则用复数形式可表示为其相量关系如下图：则可得所以，可以推出中性点不接地系统发生单相接地故障后，不同接地电阻下，对应的零点漂移轨迹为接地相右半圆.二matalab仿真模型搭建类似单相短路电源参数设置消弧线圈参数设置其它参数设置类似单相接地短路短路，但是接下来不知该怎么把它的参数通过图形描述出来，以此证明中性点不接地系统发生单相接地故障后，不同接地电阻下，对应的零点漂移轨迹为接地相右半圆.如下图：。

基于Matlab-Simulink的三相光伏发电并网系统的仿真————————————————————————————————作者：————————————————————————————————日期：题目：基于Matlab/ Simulink的三相光伏发电并网系统的仿真院系：姓名：学号：导师：目录一、背景与目的 (3)二、实验原理 (3)1.并网逆变器的状态空间及数学模型 (3)1.1主电路拓扑 (4)1.2三相并网逆变器dq坐标系下数学模型 (4)1.3基于电流双环控制的原理分析 (5)2.L CL型滤波器的原理 (6)三、实验设计 (8)1.LCL型滤波器设计 (8)1.1LCL滤波器参数设计的约束条件81.2LCL滤波器参数计算81.3LCL滤波器参数设计实例92.双闭环控制系统的设计 (10)2.1网侧电感电流外环控制器的设计 (10)2.2电容电流内环控制器的设计 (11)2.3控制器参数计算 (11)四、实验仿真及分析 (12)五、实验结论 (16)一、背景与目的伴随着传统化石能源的紧缺，石油价格的飞涨以及生态环境的不断恶化，这些问题促使了可再生能源的开发利用。

而太阳能光伏发电的诸多优点，使其研究开发、产业化制造技术以及市场开拓已经成为令世界各国，特别是发达国家激烈竞争的主要热点。

近年来世界太阳能发电一直保持着快速发展，九十年代后期世界光伏电池市场更是出现供不应求的局面，进一步促进了发展速度。

目前太阳能利用主要有光热利用，光伏利用和光化学利用等三种主要形式，而光伏发电具有以下明显的优点：1. 无污染：绝对零排放－没有任何物质及声、光、电、磁、机械噪音等“排放”；2. 可再生：资源无限，可直接输出高质量电能，具有理想的可持续发展属性；3. 资源的普遍性：基本上不受地域限制，只是地区之间是否丰富之分；4. 通用性、可存储性：电能可以方便地通过输电线路传输、使用和存储；5. 分布式电力系统：将提高整个能源系统的安全性和可靠性，特别是从抗御自然灾害和战备的角度看，它更具有明显的意义；6. 资源、发电、用电同一地域：可望大幅度节省远程输变电设备的投资费用；7. 灵活、简单化：发电系统可按需要以模块化集成，容量可大可小，扩容方便，保持系统运转仅需要很少的维护，系统为组件，安装快速化，没有磨损、损坏的活动部件；8. 光伏建筑集成（BIPV-Building Integrated Photovoltaic）：节省发电基地使用的土地面积和费用，是目前国际上研究及发展的前沿，也是相关领域科技界最热门的话题之一。

目录第一章绪论 (3)1.1超导体闭合回路磁链守恒原理以及同步电机电枢反应原理: 31.2等效阻尼绕组的电流 (4)1.3三相短路计算的简化假设 (5)1.4发生短路故障时可能产生以下后果： (5)第二章Matlab简介 (6)2.1 MATLAB (6)2.2SimPowerSystem介绍 (7)第三章同步发电机突然短路的暂态过程仿真 (7)3.1同步发电机突然三相短路暂态过程简介 (8)3.2同步发电机突然三相短路的暂态过程的数值计算与仿真方法10 第四章有关暂态仿真实验图示 (12)第一章绪论在电源电压的幅值和频率保持恒定的情况下，三相电路发生三项短路的情形。

实际上，发生短路时，作为电源的发电机的内部也发生暂态过程，并不能保持其端电压和频率不变，一般讲，由于发电机转子的惯性较大，在分析短路电流时可以近似地认为转子保持同步转速，即频率保持恒定，但通常应计及发电机的电磁暂态过程。

三项短路虽然很少发生，但情况比較严重，且三相短路时电力系统仍是对称的，称为对称故障，故本次分析三项短路故障。

1.1超导体闭合回路磁链守恒原理以及同步电机电枢反应原理:（1）电机转子在结构上对直轴和交轴完全对称，定子三相绕组完全对称，在空间互差120°电角度。

（2）定子电流在气隙中产生正弦分布的磁动势，转子绕组和定子绕组间的互感磁通也在气隙中按正弦规律分布。

（3）定子及转子的槽和通风沟不影响定子及转子绕组的电感，即认为电机的定子及转子具有光滑的表面。

此外，假设:（1）在暂态过程期间同步发电机转子保持同步转速，即只考虑电磁暂态过程，而不计机械暂态过程。

（2）电机铁芯部分的导磁系数为常数，忽略磁路饱和的影响，在分析中可以应用叠加原理。

（3）发生短路后励磁电压始终保持不变，不考虑短路后发电机端电压降低引起的强行励磁。

（4）短路发生在发电机定子出线端口。

如果短路发生在出线端外，可以把外电路的阻抗合并至定子绕组的电阻和漏抗上，只要定子总回路的电阻交电抗仍小得多，则短路后的物理过程和出线端口短路是一样的。

计算机仿真实验报告专业：电气工程及其自动化班级：09电牵一班学号：22姓名：饶坚指导老师：叶满园实验日期：2012年3月26日一、实验名称三相桥式逆变电路仿真二、目的及要求1.了解并掌握三相逆变电路的工作原理；2.进一步熟悉MA TLAB中对Simulink的使用；3.学会用simulink中的模块构建三相逆变电路并设置参数；4.掌握在Figure中显示图形的程序编写和对图形的修改。

三、实验原理与步骤、电路图1、实验原理图2、电路原理图中，T1、T2、T3、T4、T5、T6均为IGBT，D1、D2、D3、D4、D5、D6为二极管，a、b、c为输出，接Y型三相对称负载。

T1、T4为一半桥，T3、T6为一半桥，T5、T2为一半桥，每个桥臂的导电角度为180°，同一半桥上下两个臂交替导电，各半桥开始导电的角度依次相差120°。

这样，在任一瞬间，都有三个桥臂同时导通，且为上面一个臂与下面两个臂同时导通或上面两个臂与下面一个臂同时导通。

3、实验步骤⑴、建立MATLAB仿真模型三相逆变电路的MATLAB仿真模型如上图所示。

在MATLAB的Simulink中选择相应的模块构建好三相逆变电路的仿真模型，选择的模块有：Scope、Neutral、DC V oltage Source、Diode、Pulse Generator、IGBT、V oltage Measurement、Series RLC Branch。

⑵、各模块参数设置模块名称参数设置Pluse1 Amplitude: 1 ;Period(secs): 0.02 ;Pulse Width(% of period): 50 ;Phase delay: 0Pluse2 Amplitude: 1 ;Period(secs): 0.02 ;Pulse Width(% of period): 50 ;Phase delay: 60*0.02/360Pluse3 Amplitude: 1 ;Period(secs): 0.02 ;Pulse Width(% of period): 50 ;Phase delay: -240*0.02/360Pluse4 Amplitude: 1 ;Period(secs): 0.02 ;Pulse Width(% of period): 50 ;Phase delay: 180*0.02/360Pluse5 Amplitude: 1 ;Period(secs): 0.02 ;Pulse Width(% of period): 50 ;Phase delay:-120*0.02/360Pluse6 Amplitude: 1 ;Period(secs): 0.02 ;Pulse Width(% of period): 50 ;Phase delay: -60*0.02/360R1、R2、R3 Resistance(Ohms): 1 ;Inductance(H): 0 ;Capacitance(F): infE1、E2 Amplitude(V): 10在Simulation time中将Stop time设为0.04。