基于Simulink的简单电力系统仿真

实验目的

1) 熟悉Simulink的工作环境；

2) 掌握Simulink电力系统工具箱的使用；

3） 掌握在Simulink的工作环境中建立简单电力系统的仿真模型

实验内容

输电线路电路参数建模时采用电力系统分析中常用的π型等值电路，搭建如图１所示的一个简单交流单相电力系统，在仿真进行中，负载通过断路器切除并再次投入。π型等值电路具体元件参数如下：R5.2，L0.138H，C1C20.967F。

断路器+-ZY2Y2负载π型等值电路图1 简单电力系统仿真示意图

1) 在Simulink中建立简单交流单相电力系统模型，并进行仿真，观测负载电流和输电线路末端电压；

2) 结合理论知识分析上述观测信号变化的原因；

3) 比较不同功率因数，如cosφ=1、cosφ=0.8(感性)、cosφ=0.8(容性)负载条件下的仿真结果

实验原理与方法

1、系统的仿真电路图

实验步骤

根据所得建立模型，给定参数，得到仿真结果

cosφ=1

cosφ=0.8(感性)

cosφ=0.8(容性)

实验结果与分析

cosφ=1

cosφ=0.8(感性)

cosφ=0.8(容性)

仿真结果分析

（1）在纯阻性负载电路中，电压相位与电流相位相同；与感性负载相比，断路器重新闭合后电流没有额外的直流分量。

（2）在感性负载中，电压相位超前电流相位；断路器重新闭合时，交变的电流瞬间增加了一个直流分量，随后逐渐减小。

（3）在容性负载中，电压相位滞后于电流相位；断路器重新闭合时，电流瞬间突变至极大；与感性负载和纯阻性负载相比，断路器断开时的末端电压由于有电容放电作用，电压波形畸变很小。

（4）当断路器断开时，线路断路，电流突变为0，但电压行波仍在进行，因此在末端能够测量到连续的电压波形，但断路器断开对电压波形造成了影响，产生了畸变。这是由于能量是通过电磁场传递的，线路断开时电压继续向前传递。

总括：L和C对输出波形振荡的频率和幅度影响程度不同，当变化相同幅度时，电容对振荡频率和幅度的影响要比电感的大。

感想：Matlab中Simulik通过拖拉建模方式对电路进行仿真，具有快捷、方便、灵活的特点。Simulink的仿真电路简洁、参数调整方便。仿真结果直观。

通过本次实验，我认识到了建模与仿真的一般性方法，收获甚多，也更进一步了解了Matlab,Matlab不仅仅在平时的编程方面功能强大，在仿真方面也熠熠生辉。