同步发电机励磁系统的建模及仿真

控制系统仿真结课作业同步发电机励磁系统的建模及仿真专业：电气工程及其自动化姓名：学号：指导教师：-1-同步发电机励磁系统的建模及仿真发电机的三分之一故障来自于同步发电机的励磁系统，所以研究同步发电机励磁系统对于电力系统有举足轻重的作用。所谓同步发电机励磁系统就是向励磁绕组供给励磁电流的整套装置。按照励磁功率产生的方式不同，同步发电机的励磁方式可以分为自励式和他励式两种。自励式是将发电机发出的交流电经过整流后输送到同步发电机的励磁侧，而他励式是同步发电机的励磁侧单独采用直流励磁机或交流励磁机作为电源供电。以单机―无穷大系统为模型进行研究。单机―无穷大系统模型是简单电力系统分析中最简单最常用的研究对象，其示意图如图1所示，该仿真系统由同步励磁发电机、变压器、双回路输电线和无穷大系统构成。其中，同步励磁发电机参数为200MVA、13800V、112.5r/min、50Hz,变压器参数为Y―Y型210MVA。图１单机―无穷大系统示意图建模及其仿真步骤如下。1.选择模块首先建立一个Simulink模型窗口，然后根据系统的描述选择合适的模块添加至模型窗口中，建立模型所需的模块如下：-2-1）选择Machines模块库下的SynchronousMachinepuStandard模块作为同步励磁发电机、ExcitationSystem模块作为励磁控制器。2)选择Elements模块库下的Three-PhaseTransformer(TwoWindings)模块作为三相升压变压器、Three-PhaseSeriesRLCLoad模块作为三相并联RLC负载接地、Three-PhaseFault模块作为任意相之间或者任意相与地之间的短路、Ground模块作为接地。3）选择ElectricalSource模块库下的Three-PhaseSource模块作为无穷大系统。4)选择Measurements模块库下的VoltageMeasurement模块作为电压测量。5）选择MathOperation模块库下的Gain模块。6）选择Sources模块库下的Constant模块。7）选择SignalRouting模块库下的BusSelector模块作为输出信号选择器。8）选择Sinks模块库下的Scope模块。2.搭建模块将模块放在合适的位置，将模块从输入端至输出端进行连接，搭建完的Simulink励磁系统模型如图2所示。图2Simulink励磁系统模型-3-3.模块参数设置（1）SynchronousMachinepuStandard模块参数设置双击SynchronousMachinepuStandard模块，弹出模块参数设置对话框如图3所示。其中，Presetmodel：用于选择点击型号。Rotortype：用于选择转子类型。Nompower,L―Lvolt，andfreq.[Pn(VA)Vn(Vrms)fn(Hz)]：用于设置点击的额度功率、额定电压、额度频率。Reactances[XdXd’Xd’’XqXq’’X1](pu)：用于设置点击电感量。daxistimeconstants：用于设置d坐标的时间常量。qaxistimeconstants：用于设置q坐标的时间常量。Timeconstants[Td’Td’’Tgo’’](s)：用于设置时间常量。StatorresistanceRs(p.u.)：用于设置电机定子电阻。模块的具体参数设置如图3所示。图3SynchronousMachinepuStandard模块参数设置对话框-4-（2）ExcitationSystem模块参数设置双击ExcitationSystem模块，弹出模块参数设置对话框。模块的具体参数设置如图4所示。图4ExcitationSystem模块参数设置对话框（3）Three-PhaseTransformer(TwoWindings)模块参数设置双击Three-PhaseTransformer(TwoWindings)模块，则弹出模块参数设置对话框。模块具体参数设置如图5所示。-5-图5Three-PhaseTransformer(TwoWindings)模块参数设置对话框（4）Three-PhaseSeriesRLCLoad模块参数设置分别双击Three-PhaseSeriesRLCLoad模块和Three-PhaseSeriesRLCLoad1模块，则弹出模块参数设置对话框。模块的具体参数设置如图6和7所示。图6Three-PhaseSeriesRLCLoad模块参数设置对话框图7Three-PhaseSeriesRLCLoad模块参数设置对话框（5）Three-PhaseFault模块参数设置-6-双击Three-PhaseFault模块，则弹出模块参数设置对话框。模块的具体参数设置如图8所示图8Three-PhaseFault模块参数设置对话框（6）Three-PhaseSource模块参数设置，模块的具体参数设置如图9所示。图9Three-PhaseSource模块参数设置对话框-7-（7）VoltageMeasurement模块参数设置，模块的具体参数设置如图10所示。图10VoltageMeasurement模块参数设置对话框（8）Gain模块参数设置，具体参数设置如图11所示。图11Gain模块参数设置对话框（9）Constant模块参数设置，设置Constant模块中的ConstantValue为1.0，设置Constant1模块中的ConstantValue为1.0。（10）BusSelector模块参数设置，具体参数设置如图12、13所示。-8-图12BusSelector模块参数设置对话框图13BusSelector模块参数设置对话框-9-4.仿真参数设置及其运行设置仿真参数的Starttime为0、Stoptime为10，Solveroptions的步长选择变步长Variable-step，解算方法Solve选择二阶隐式龙格-库塔解算器ode23tb，保存系统模型并仿真，仿真结果如图14~17所示。图14Scope显示的仿真结果图15Scope1显示的仿真结果-10-图16Scope2显示的仿真结果图17Scope3显示的仿真结果