psb电力系统单机运行仿真研究(附件)
随着我国电力工业的蓬勃发展，电力系统的规模也越来越大，各种故障系统的发电厂和用户都会带来一定的风险，不能正确处理，可能导致事故的加剧。造成莫大的威胁。这就需要我们用一定的方法来试验解决电力系统上的问题，但从安全和技术上以及经济方面考虑直接进行电力系统的实验室很难做到的，因此我们只能借助电脑软件来实现这一目的，我们可以通过MATLAB中的工具箱PSB来达到建模仿真，从而解决问题。通过学习电力系统运行的基本原理和励磁方式对控制性能以及稳定性的影响，并且掌握利用MATLAB的PSB模块库建立电力系统模型的方法；通过MATLAB中的动态仿真软件Simulink建立仿真模型；研究单机无穷大电力系统同步发电机及其数学模型；以及研究励磁调节系统及其数学模型；进行电力系统的静态、暂态稳定性分析，最后得到结果并选出优秀的控制方式。 关键词：MATLAB；励 磁；单 机 无 穷 大；同 步 发 电 机；控 制 方 式目录
目录 1
1 绪论 2
1.1课题研究的意义 2
1.2我国电力系统发展情况 2
1.3MATLAB简介 3
2 同步电机励磁系统的建模 6
2.1 同步发电机发生短路的暂态过程分析 6
2.2同步发电机的介绍 6
2.3励磁系统的作用 7
2.4同步电机励磁系统的数学模型研究 8
2.5同步发电机短路数学模型 10
3. 单机无穷大同步电机励磁系统的建模仿真 13
3.1 Simulink中电力系统模块库 13
3.2系统模型的建立 18
3.3基于MATLAB的模型建立 19
3.4设计模块的选择 19
3.5短路仿真结果分析 28
致谢 34
参考文献： 35
1.绪论
1.1课题研究的意义
电能的生产、输送、分配、使用是同时进行的，所用的设备构成一个整体。通常将生产、变换、输送、分配电能的设备如发电机、变压器、输配电力线路等，使用电能的设备如电动机、电炉、电灯等，以及测量、继电保护、控制装置乃至能量管理系统所组成的统一整体，称为电力系统电力系统
*好棒文|www.hbsrm.com +Q: ^3^5^1^9^1^6^0^7^2^*
8
致谢 34
参考文献： 35
1.绪论
1.1课题研究的意义
电能的生产、输送、分配、使用是同时进行的，所用的设备构成一个整体。通常将生产、变换、输送、分配电能的设备如发电机、变压器、输配电力线路等，使用电能的设备如电动机、电炉、电灯等，以及测量、继电保护、控制装置乃至能量管理系统所组成的统一整体，称为电力系统电力系统复杂而且庞大，一方面它必须满足电能的需求，另一方面由于各方面的原因，整个系统会不停的受到影响，比如天气，地点，时间，温度等等，都会造成电力系统的不稳定，甚至是发生一定的电力事故。
如今的电力系统都十分的庞大，需要设计这么大的系统本身就是一种困难，从理论到实践有太多问题需要解决，新的理论又需要实验加以验证。那么我们又不能在实际的系统中进行实验，不管在经济上，人力上，都是花费严重。幸好，计算机迅速发展恰好解决了这个问题，所以通过计算机仿真软件对电力系统的进行仿真尤为重要，其地位不言而喻。本课题在MATLAB的PSB环境中设计带有励磁控制策略的电力系统单机—无穷大母线系统模型，在发生三相短路和扰动的情况下对其仿真，得到相关量的仿真曲线，并进行稳定性分析和研究。
1.2我国电力系统发展情况
电力系统是一个由电厂，电网和电力负荷组成的系统。电力负荷是电力系统中所有用户消耗电力的总称。它有时也被包括在内，它与电气设备连接的配电网络。如今，我国的经济发展十分迅速。整个社会对电的求大于供，对于电能的质量要求也变的越来越高，各种大型机械的投入；远距离的运输；电气设备的精良；发电产业的蓬勃发展。这些都要求我国建立优秀的电力系统。但是，我国毕竟处于发展中国家，跟发达国家比，差距还有有的。经济的发展和电力系统的发展没能齐头并进，导致电力系统常常处于满负荷的运作，这十分考验电力系统的承受力，长时间的运行本身就对系统会造成一定损害，再加上一直处于高负荷的运作，电网会一直处于不稳定的状态，最后导致整个系统的崩溃，造成很大的事故，伤及无辜。
1.3MATLAB简介
MATLAB是由美国MathWorks公司公司自主研发的商业软件。它也被称为矩阵实验室。算法开发，虚拟数据的可视化，各种数据整合和分析，等等，这些复杂的处理，可以通过在MATLAB解决。
MATLAB是一个非常强大的软件，它可以在各种领域，如各类信息处理，设计和控制系统，分析和金融，科研的计算等的使用。
20世纪70年代中期，计算机技术的发展日新月异，美国人克里夫莫勒尔，和他的同事们通过不懈的努力，分别开发了两个新的程序，Linpack测试和EISPACK。这两个子程序是属于FORTRAN library.EISPACK相应的特征值问题，Linpack测试可以线性方程组解的库中的问题解决了。在那个时候，在两个子例程矩阵运算的最高水平。到了70年代末，计算机科学系在新墨西哥，克里夫莫雷尔的大学，在学生中发现的导演花了很多时间来使用FORTRAN编程，以减轻学生的负担，他开始帮助学生编写程序。克里夫莫雷尔将名为MATLAB程序，那么，许多高校都采用这种软件用于帮助课堂学习的学生，逐渐流行，也开始向公众开放。在国外，MATLAB已经测试了很多年，它已成为一个基本的教学工具，在所有的学科都是荣耀，同时也成为一名研究生，硕士，博士研究生必须掌握的一门技能
MATLAB是一款很强大软件，它的强大在于可以应用在各个领域，比如各类信息的处理，设计控制系统，分析与计算财务，科学的研究等等。
下面简单介绍一下MATLAB的主要特点。
①MATLAB的语言自由简单，可以灵活的使用，函数功能强大。MATLAB拥有的函数库可以解决相对复杂的编程，这大大简化了编程的困难度。
②MATLAB中拥有的运算符库丰富而庞大。
③MATLAB同 时拥有结 构化的控制语句。
④在MATLAB中，用户用不着预先定义的矩阵都是可以被使用。这点体现了它语法和程序设计的自由。
⑤MATLAB还是良好的便携性程序。在各种基本的计算机和操作系统上，它都能顺畅的运行。不需要在计算机和系统上做修改就可以使用。
⑥MATLAB拥有很强的图形编辑能力。
⑦MATLAB相比于其他高级计算机语言它的执行速度慢了不少。这是因为MATLAB编译无需预处理，就不会产生一个可执行文件的程序，该程序需要被解释，因此很慢。
⑧强大的工具箱是另一个重要的特性.MATLAB MATLAB是由两部分组成：核心部分和各种不同的备选工具箱。
⑨开放的源代码。MATLAB的开放性是造成它能如此流行的一大原因。可以根据自己的需求来更改文件程序，从而得到自己想要的工具箱，来完成研究。
电力系统仿真有5个步骤：
认识和熟悉所要研究的电力系统
建立研究对象的数学模型
将模型转化为算法然后再转化为仿真模型
利用计算机软件根据需要对仿真模型进行研究和实验
分析仿真结果，按照系统的实际要求调整
本次课题研究主要使用MATLAB进行仿真。Simulink在MATLAB中有能够完成仿真和建模，以框图为基础的仿真平台。
Simulink中有许多的仿真工具，其中模块库最为突出。模块库不断地被扩展，被深化，使得系统仿真越来越便利。
Simulink工具箱时候为系统仿真而建立起来的，它有着容易扩展深化，容易编程的特点。并且还可以轻松处理掉在MATLAB中变系数，非线性的问题。在一些离
目录 1
1 绪论 2
1.1课题研究的意义 2
1.2我国电力系统发展情况 2
1.3MATLAB简介 3
2 同步电机励磁系统的建模 6
2.1 同步发电机发生短路的暂态过程分析 6
2.2同步发电机的介绍 6
2.3励磁系统的作用 7
2.4同步电机励磁系统的数学模型研究 8
2.5同步发电机短路数学模型 10
3. 单机无穷大同步电机励磁系统的建模仿真 13
3.1 Simulink中电力系统模块库 13
3.2系统模型的建立 18
3.3基于MATLAB的模型建立 19
3.4设计模块的选择 19
3.5短路仿真结果分析 28
致谢 34
参考文献： 35
1.绪论
1.1课题研究的意义
电能的生产、输送、分配、使用是同时进行的，所用的设备构成一个整体。通常将生产、变换、输送、分配电能的设备如发电机、变压器、输配电力线路等，使用电能的设备如电动机、电炉、电灯等，以及测量、继电保护、控制装置乃至能量管理系统所组成的统一整体，称为电力系统电力系统
*好棒文|www.hbsrm.com +Q: ^3^5^1^9^1^6^0^7^2^*
8
致谢 34
参考文献： 35
1.绪论
1.1课题研究的意义
电能的生产、输送、分配、使用是同时进行的，所用的设备构成一个整体。通常将生产、变换、输送、分配电能的设备如发电机、变压器、输配电力线路等，使用电能的设备如电动机、电炉、电灯等，以及测量、继电保护、控制装置乃至能量管理系统所组成的统一整体，称为电力系统电力系统复杂而且庞大，一方面它必须满足电能的需求，另一方面由于各方面的原因，整个系统会不停的受到影响，比如天气，地点，时间，温度等等，都会造成电力系统的不稳定，甚至是发生一定的电力事故。
如今的电力系统都十分的庞大，需要设计这么大的系统本身就是一种困难，从理论到实践有太多问题需要解决，新的理论又需要实验加以验证。那么我们又不能在实际的系统中进行实验，不管在经济上，人力上，都是花费严重。幸好，计算机迅速发展恰好解决了这个问题，所以通过计算机仿真软件对电力系统的进行仿真尤为重要，其地位不言而喻。本课题在MATLAB的PSB环境中设计带有励磁控制策略的电力系统单机—无穷大母线系统模型，在发生三相短路和扰动的情况下对其仿真，得到相关量的仿真曲线，并进行稳定性分析和研究。
1.2我国电力系统发展情况
电力系统是一个由电厂，电网和电力负荷组成的系统。电力负荷是电力系统中所有用户消耗电力的总称。它有时也被包括在内，它与电气设备连接的配电网络。如今，我国的经济发展十分迅速。整个社会对电的求大于供，对于电能的质量要求也变的越来越高，各种大型机械的投入；远距离的运输；电气设备的精良；发电产业的蓬勃发展。这些都要求我国建立优秀的电力系统。但是，我国毕竟处于发展中国家，跟发达国家比，差距还有有的。经济的发展和电力系统的发展没能齐头并进，导致电力系统常常处于满负荷的运作，这十分考验电力系统的承受力，长时间的运行本身就对系统会造成一定损害，再加上一直处于高负荷的运作，电网会一直处于不稳定的状态，最后导致整个系统的崩溃，造成很大的事故，伤及无辜。
1.3MATLAB简介
MATLAB是由美国MathWorks公司公司自主研发的商业软件。它也被称为矩阵实验室。算法开发，虚拟数据的可视化，各种数据整合和分析，等等，这些复杂的处理，可以通过在MATLAB解决。
MATLAB是一个非常强大的软件，它可以在各种领域，如各类信息处理，设计和控制系统，分析和金融，科研的计算等的使用。
20世纪70年代中期，计算机技术的发展日新月异，美国人克里夫莫勒尔，和他的同事们通过不懈的努力，分别开发了两个新的程序，Linpack测试和EISPACK。这两个子程序是属于FORTRAN library.EISPACK相应的特征值问题，Linpack测试可以线性方程组解的库中的问题解决了。在那个时候，在两个子例程矩阵运算的最高水平。到了70年代末，计算机科学系在新墨西哥，克里夫莫雷尔的大学，在学生中发现的导演花了很多时间来使用FORTRAN编程，以减轻学生的负担，他开始帮助学生编写程序。克里夫莫雷尔将名为MATLAB程序，那么，许多高校都采用这种软件用于帮助课堂学习的学生，逐渐流行，也开始向公众开放。在国外，MATLAB已经测试了很多年，它已成为一个基本的教学工具，在所有的学科都是荣耀，同时也成为一名研究生，硕士，博士研究生必须掌握的一门技能
MATLAB是一款很强大软件，它的强大在于可以应用在各个领域，比如各类信息的处理，设计控制系统，分析与计算财务，科学的研究等等。
下面简单介绍一下MATLAB的主要特点。
①MATLAB的语言自由简单，可以灵活的使用，函数功能强大。MATLAB拥有的函数库可以解决相对复杂的编程，这大大简化了编程的困难度。
②MATLAB中拥有的运算符库丰富而庞大。
③MATLAB同 时拥有结 构化的控制语句。
④在MATLAB中，用户用不着预先定义的矩阵都是可以被使用。这点体现了它语法和程序设计的自由。
⑤MATLAB还是良好的便携性程序。在各种基本的计算机和操作系统上，它都能顺畅的运行。不需要在计算机和系统上做修改就可以使用。
⑥MATLAB拥有很强的图形编辑能力。
⑦MATLAB相比于其他高级计算机语言它的执行速度慢了不少。这是因为MATLAB编译无需预处理，就不会产生一个可执行文件的程序，该程序需要被解释，因此很慢。
⑧强大的工具箱是另一个重要的特性.MATLAB MATLAB是由两部分组成：核心部分和各种不同的备选工具箱。
⑨开放的源代码。MATLAB的开放性是造成它能如此流行的一大原因。可以根据自己的需求来更改文件程序，从而得到自己想要的工具箱，来完成研究。
电力系统仿真有5个步骤：
认识和熟悉所要研究的电力系统
建立研究对象的数学模型
将模型转化为算法然后再转化为仿真模型
利用计算机软件根据需要对仿真模型进行研究和实验
分析仿真结果，按照系统的实际要求调整
本次课题研究主要使用MATLAB进行仿真。Simulink在MATLAB中有能够完成仿真和建模，以框图为基础的仿真平台。
Simulink中有许多的仿真工具，其中模块库最为突出。模块库不断地被扩展，被深化，使得系统仿真越来越便利。
Simulink工具箱时候为系统仿真而建立起来的，它有着容易扩展深化，容易编程的特点。并且还可以轻松处理掉在MATLAB中变系数，非线性的问题。在一些离
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