电力系统电机电力电子等方面应用MATLAB仿真

MATLAB应用技术1.simulink仿真技术2.电力电子与MATLAB应用技术4.MATLAB与电力系统仿真3.MATLAB与交直流调速系统仿真S-函数(续)sfundemosS-函数演示%S函数timesn.m，其输出是输入的n倍%*************************************************function[sys,x0,str,ts]=timesn(t,x,u,flag,n)switchflag,case0%初始化[sys,x0,str,ts]=mdlInitializeSizes;case3%计算输出量sys=mdlOutputs(t,x,u,n);case{1,2,4,9}%未使用的flag值sys=[];otherwise%出错处理error(['Unhandleflag=',num2str(flag)]);end%*************************************************%mdlInitializeSizes：当flag为0时进行整个系统的初始化%*************************************************%*************************************************function[sys,x0,str,ts]=mdlInitializeSizes(T)%调用函数simsizes以创建结构体sizessizes=simsizes;%用初始化信息填充结构体sizessizes.NumContStates=0;%无连续状态sizes.NumDiscStates=0;%无离散状态sizes.NumOutputs=1;%有一个输出量sizes.NumInputs=1;%有一个输入信号sizes.DirFeedthrough=1;%输出量中含有输入量sizes.NumSampleTimes=1;%单个采样周期%根据上面的设置设定系统初始化参数sys=simsizes(sizes);%给其他返回参数赋值。x0=[];%设置初始状态为零状态str=[];%将str变量设置为空字符串ts=[-1,0];%假定继承输入信号的采样周期%初始化子程序结束%*************************************************%mdlOutputs：当flag值为3时，计算输出量%*************************************************functionsys=mdlOutputs(t,x,u,n)sys=n*u;dblcart1右图所示的模型用来模拟双质量－弹簧系统在光simulink模型演示－弹簧系统在光滑平面上受一个周期力情况下的运动状态，其中周期力只作用在左边的质量块上。Thisdemonstrationusescountercircuitstocontrasttheexecutionofblocksinenabledsubsystemsandtriggeredsubsystemsforthesamecontrolsignal.Afterrunningthesimulation,thescopeshowsthreeplots.sldemo_counters.mdlpower_FullWaveRectifier.mdl2.电力电子与MATLAB应用技术电力二极管在MATLAB中实现电力二极管仿真模型：由一个电阻Ron、一个电感Lon、一个直流电压源Vf和一个开关串联组成模块有两个输出（k、m端子）和一个输入（a端子），分别电力二极管的阴极和测量信号输出端子以及二极管的阳极端子。参数设置界面ResistanceRon：电力二极管元件内电阻InductanceLon：电力二极管元件内电感ForwardvoltageVf：电力二极管元件正向管压降VfInitialcurrentIc：初始电流SnubberresistanceRs：缓冲电阻SnubbercapacitanceCs：缓冲电容电力二极管元件的仿真举例单相半波整流器晶闸管仿真举例单相半波整流器模型α=0°单相半波整流桥仿真结果可关断晶闸管元件的建模和仿真应用实例单相半波整流器仿真模型参数设置：交流电压源幅值5V，频率为50HZ，LRC分支参数R=1Ω，L=0.01H，C＝inf仿真算法选择ode23tb算法，将相对误差设置为1e-3仿真开始时间为0，停止时间设置为0.1。α=30°GTO单相半波整流器仿真结果晶闸管三相桥式整流器及其仿真晶闸管三相桥式整流器构成晶闸管三相桥式整流器的仿真模型仿真算法选择ode23s算法,仿真时间为0－0.05秒，其他参数为默认值。在负载选择R＝1欧、L＝1mH，反电动势V＝－5V时进行仿真。基于PWM技术逆变器及其仿真PWM技术逆变器原理22基于PWM技术逆变器仿真（5）仿真设置与结果输出参照模型图进行电气连线完成模型的建立，仿真算法选择ode15s算法，仿真时间为0-0.05秒，其他参数为默认值。3.MATLAB与交直流调速系统仿真直流调速双闭环控制系统仿真1、闭环直流调速控制系统介绍2、电流、转速双闭环直流调速控制系统LiU3~ASRACRMTG*iUnU*nUctUnASRACR)(*sUi)(*sUnctUiU11sTfn11sTfi1sTkSs1/1sTRl_sTRmeC11sTfi)(SIdL_nU1sTfnE电流环（二）双闭环直流调速系统工程设计举例%5i%5nnom已知直流调速系统I，实际生产工艺要求如下：系统无静差；电流超调量为在额定负载下，启动至额定转速的超调量1.系统参数计算固有参数电势常数：)/(185.0100005.07002201mimrVnRIUCnomanomnome1000nnom转矩常数：mAkgCCeM.18.003.1185.003.1电磁时间常数：sRLTddd025.008.01023机电时间常数：sCCRGDTemdm8.0182.018.037508.01253752smfTs0017.05062121晶闸管整流装置滞后时间常数：2310220*05.1*05.10kmnomkmdsUUUUK预置参数VUkm10选取转速输出限幅值：，可以计算得到晶闸管装置放大系数：AIInomdm10507005.15.1启动电流：VUim10U10选取转速调节器输出限幅值：，可以得到002.0fiTVUnm10*AVIUdmim/0095.0105010电流反馈系数：选取电流反馈滤波时间常数：选取转速最大给定值：得到转速反馈系数：)min./(01.01000101*rVnUnomnm取转速反馈滤波时间常数：sTfn01.0ASRACR)(*sUinU)(*sUnctUiU101.01s11sTfi10017.023s1025.008.0/1s_s8.008.0185.011002.00095.0s)(SIdLEn(s)_101.001.0s系统I动态结构图ssKWiiiACR12系统设计（1）电流调节器设计电流调节器采用PI调节器根据典型I系统设计可以得到sTTTfisi0037.0002.00017.0根据典型I系统设计可以得到sTli025.024.10037.0230095.0208.0025.02isliTKRTKssKWnnnASR1（2）转速调节器设计转速的超调与动态速降均可由抗扰指标衡量，而抗扰指标以典型II系统为佳，因此转速调节器采用PI调节器，按典型II系统设计，取h＝5。设，转速调节器为：IInsTTTfnin0174.001.00037.022sTnn087.00174.055根据典型II系统设计可以得到6.600174.008.001.0528.0185.00095.0621nmenTRTChhK（三）双闭环直流调速控制系统仿真1、基于数学模型的双闭环直流调速控制系统仿真仿真参数选择，ode23;仿真时间Starttime设为0，Stoptime设为10，其他设置可以参考开环系统仿真设置。电枢电流和电机转速输出曲线2、基于电气原理图的双闭环直流调速控制系统仿真晶闸管整流器参数设置主要的仿真参数设定包括，转速调节器比例系数常数为60，积分系数11.5;电流调节器比例系数1.24，积分系数为40。仿真算法选择ode15s。基于电气原理图的双闭环系统仿真结果4.MATLAB与电力系统仿真电力系统一般由发电机、变压器、电力线路和电力负荷构成。电力系统的数学模型一般是由电力系统元件的数学模型组合构成。MATLAB为电力系统的建模提供了简洁的工具，通过电力系统的电路图绘制，可以自动生成数学模型。电路图模型的主要特点是具有良好的人机界面，便于进行简单的操作，省去了利用程序建立电力系统模型的反覆步骤。利用这种方式电力系统的数学模型去了利用程序建立电力系统模型的反覆步骤。利用这种方式构成的数学模型相对于控制系统中的微分方程模型、状态方程模型、传递函数模型有着更直观和实用的优点。另外，在电路图模型建立以后，在MATLAB软件中，提供了power2sys函数作为短路模型的结构分析函数，可以利用power2sys函数将电力系统的电路图模型向状态方程模型和传递函数模型进行转换。1．启动和退出电力系统元件库启动电力系统元件库的方法有几种，下面介绍两种最简单的方法。(1)利用指令窗口（CommandWindows）启动：在指令窗口中键入powerlib单击回车，则MATLAB软件中弹出电力系统元件对话电力系统元件库框（powerlib）(2)利用开始（Start）导航区启动：单击开始按钮，选择仿真（Simulink）命令，再选择电力系统仿真命令（SimPowerSystem）,在弹出的对话框中选择电力系统元件库（BlockLibrary）命令即可2．电力系统元件库简介在电力系统元件库对话框中包含了10类库元件，分别是电源元件（ElectricalSources）、线路元件（Elements）、电力电子元件（PowerElectronics）、电机元件（Machines）、连接器元件（Connectors）、电路测量仪器（Measurements）、附加元件（Extras）、演示教程（Demos）、电力图形用户接口（Powergui）、电力系统元件库模型（Powelib_models）。1）电源元件电源元件库包括7类元件，分别为：直流电压源元件（DCVoltageSource），交流电压源元件（ACVoltageSource），交流电流源元件（ACCurrentSource），受控电压源元件（ControlledVoltageSource），受控电流源元件（ControlledCurrentSource），三相电源元件（3-PhaseSource），三相可编程电压源元件（3-PhaseProgrammableVoltageSource）。（1）直流电压源元件（DCVoltageSource）直流电压源元件在电力系统中可以用来实现一个直流的电压源，如操作电源等。MATLAB软件提供的直流电源为理想的直流电压源。（2）交流电压源元件（ACVoltageSource）交流电压源可以用来实现理想的单相正弦交流电压。（3）交流电流源元件（ACCurrentSource）MATLAB软件提供的交流电流源为一理想电流源（4）受控电压源元件（ControlledVoltageSource）MATLAB软件提供的受控电压源是由激励信号源控制的，激励源可以是交流激励源也可以是直流激励源。（5）受控电流源元件（ControlledCurrentSo