MATLAB与电力系统仿真

5MATLAB与电力系统仿真5.1电力系统的数学模型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。5.1.1电力系统元件库

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（CommandWindow）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。直流电压源2．电力系统元件库简介与电力系统建模与仿真有关的一些元件：

1）电源元件（ElectricalSources）交流电压源交流电流源三相压电源受控电压源受控电流源三相可编程电压源三相电源参数设置：电源内部连接方式：Y：Y形连接，中性点不引出Yn：Y形连接，中性点引出，可以接外电路（如：中性点经电阻或消弧线圈接地）Yg：Y形连接，中性点直接接地。是否根据短路容量确定阻抗2）线路元件（Elements）（a）支路元件（Elements）三相串联RLC负载元件参数设置：（b）输配电线路元件（Lines）在电力系统设计和分析中，输配电线路一般用各种类型的等值电路来进行简化以便于简化分析。PI型等值电路（集中参数输电线路元件）在电力系统中，中等长度的线路一般采用PI型等值电路，忽略它们的分布参数特性。单相PI型模块模块参数设置：线路总长度PI型电路的段数单位长度正序、零序电阻单位长度正序、零序电感单位长度正序、零序电容线路长度，对于长度超过300km的线路，可用多个串联PI型模块三相PI型模块模块参数设置：分布参数输电线路元件在电力系统中，线路长度超过300公里的架空线路和超多100公里的电缆线路，就需要考虑它们的分布参数特性；此外，当分析线路的瞬变过程、线路的波过程以及进行更精确的分析时需要使用分布参数模块。分布参数模块参数设置：线路相数基波频率单位长度电阻，对于两相或三相连续换位线路，可输入正序或零序电阻[R1,R0],对于N相非对称线路，必须输入表示线路间相互关系的N×N阶电阻矩阵单位长度电感单位长度电容线路长度（c）断路器元件（CircuitBreakers）在电力系统中，断路器的作用是通断高压线路，断路器元件就是用来实现各种电路中的高压断路器。单相断路器模块参数设置：三相故障模块参数设置：0:Theselectedfaultbreakersopen1:Theselectedfaultbreakersclosed（d）变压器元件（Transformers）在电力系统中，电力变压器是非常重要的电气设备，其作用是进行能量的传输并改变电压的等级。3）其他元件在电力系统元件库中还有其他元件：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），这些元件都具有特定的功能，在这里就不作详细介绍。3．示例例1：交流电压源的叠加。设计两个单相交流电压源，叠加后作为线路的电源，分析线路首端电压的变化情况。设计的交流电路如下图所示，在此电路图中，交流电压源的幅值、频率、相位均不相同，可以通过仿真结果直接对各自电压源的输出和他们的叠加结果进行分析，这种分析方法简单、直接。是将三相abc坐标系下的变量ia、ib、ic变换成dq0坐标系下的变量id、iq、i0。5.1.3Park变换abc坐标系统变换为dq0坐标系统的变换公式如下：在MATLAB中，使用abc坐标系统转换为dq0坐标系统（abc_to_dq0Transformation）元件可以实现这种变换。abc_to_dq0Transformation在电力系统元件库（PowerLib）中的附加元件（Extras）下的测量元件（Measurements）中。dq0坐标系统变换为abc坐标系统的变换公式如下：在MATLAB中，使用dq0坐标系统转换为abc坐标系统（dq0_to_abcTransformation）软件可以实现这种变换。该元件也在电力系统元件库（PowerLib）中的附加元件（Extras）下的测量元件（Measurements）中。5.2.1电力系统不对称运行分析法——对称分量法电力系统正常运行时可以认为是三相对称的，即个元件三相阻抗相同，各处三相电压和电流对称，且具有正弦波形和正常相序。当电力系统发生不对称短路或个别地方一相或两相断开时，则对称运行方式遭到破坏，三相电压和电流将不对称，而且波形发生不同程度的畸变，即除基波外，还含有一系列谐波分量。一般，在电力系统分析种，对于不对称故障采用简单的对称分量法进行分析。5.2电力系统时域分析已知正序、负序、零序分量时，

对称分量法是指任意不对称的三相相量均可以分解为三组相序不同的对称分量：正序、负序、零序分量。它们之间的数学关系如下：《6的乘法口诀》目录CONTENTS01说教材分析02.说教学目标03.

说教学重难点04.说教学法06.说教学过程07.说作业设计08.说板书设计05.说学情分析《6的乘法口诀》是人教版课标教材二年级上册第四单元的内容。这一课内容是在学生已经初步理解乘法的意义，掌握1至5乘法口诀基础上进行学习的。该课可使学生对乘法口诀进一步的认识，为后面学习除法、多位数乘、除法打好基础。教材由易到难，由整数5的乘法口诀，数字较小的2、3、4的乘法口诀过渡到6的乘法口诀，十分合理。教材的安排贴近学生的认知特点，而且非常注重情境的创设。教材在教学6的乘法口诀时，也是通过了与生活实际豌豆荚相结合推导出来。一．说教材分析：1．知识与技能目标:掌握6的乘法口诀，能正确计算两个数的积，培养学生的计算能力。2．过程与方法目标:经历观察、讨论、小组合作交流等过程，掌握6的乘法口诀编制的方法，培养学生的数据收集、整理、分析的能力。3．情感态度与价值观目标:学生在小组合作整理6的乘法口诀的过程中，感受探究的乐趣，进一步培养学生的推理能力、思维能力（逆向思维）。二.说教学目标：教学重点：熟记6的乘法口诀。教学难点：掌握6的乘法口诀编制的方法。三．说教学重难点教法：情境教学法，讲解法、发现教学法学法：自主探究、小组讨论、合作交流四．说教学法本课的教学对象是二年级的学生，天真可爱，但注意力不稳定。低年级儿童以形象思维为主，而口诀教学比较单一，要上好本节课，最需要的是创设生动的情境，采用有趣的小游戏，焕发学生的学习热情，并为学生提供大量的探究空间，充分感受学习的快乐，让学生在快乐中成长。五．说学情分析六．说教学过程第一个环节：创设情境，导入新知第二个环节：观察比较，探究新知第三个环节：巩固练习，学以致用第四个环节：总结提升，升华课堂创设“小白兔买豌豆遇到难题”的情境引导学生观察豌豆荚，说一说共同特点得出：每一个豌豆荚都有6颗豌豆发现规律，完成表格提出问题，列式解答改写成6的乘法算式引出课题：6的乘法口诀第一个环节：创设情境，导入新知完成表格观察表格，发现规律写出关于6的乘法算式以开火车的方式汇报，再一起来读一读回忆起编口诀时要注意什么引导学生明白两个乘法算式对应同一个口诀教师教读，学生领读，抽背，分享记背的方法一边想联系，一边背第二个环节：观察比较，探究新知1个豆荚里的豌豆数是62个豆荚里的豆荚数是6+63个豆荚里的豆荚数是6+6+64个豆荚里的豆荚数是6+6+6+65个豆荚里的豆荚数是6+6+6+6+66个豆荚里的豆荚数是6+6+6+6+6+6+6“对口令”的小游戏背一背2、3、4、5、6的口诀做61页的6题以口诀的形式汇报听口诀写算式扔骰子说口诀第三个环节：巩固练习，学以致用说一说本节课的收获评一评自己的课堂表现根据学生的回答总结全课评价学生第四个环节：总结提升，升华课堂60页第1题：根据口诀写算式，巩固一个口诀可以写出两个乘法算式的知识61页第1题：回顾口诀之间的联系，后一个口诀的得数是前一个口诀的得数加662页第7题：先找规律，再根据算式说口诀，复习编口诀的过程。七．说作业设计豆荚数123456豌豆数61218245036八．说板书设计1×6=66×1=6

一六得六2×6=126×2=12二六十二3×6=186×3=18三六十八4×6=246×4=24四六二十四5×6=306×5=30五六三十6×6=36

六六三十六6的乘法口诀6+6+6+6+6=30三相序分量分析（3-PhaseSequenceAnalyzer）元件位置：电力系统元件库（PowerLib）中的附加元件（Extras）下的测量元件（Measurements）中。用来指定进行序分量分析的谐波用来设置三相输入信号的基频频率用来选择显示的序分量例2：设计给定的电路图模型（P173），分析A相接地后，其电压、电流的正序、负序、零序变换情况。MATLAB软件提供