1、4251 10011 0010 1010 1101 0001 0100 1011第4章：電力系統(tǒng)主要元件仿真模型本章內(nèi)容：simpowersystem仿真的基本方法同步發(fā)電機(jī)仿真模型變壓器仿真模型輸電線路模型常用負(fù)荷仿真模型4251 10011 0010 1010 1101 0001 0100 1011附：simpowersystem仿真的基本方法注意事項(xiàng)：線路連接方法仿真算法選擇與simulink之間的聯(lián)系4251 10011 0010 1010 1101 0001 0100 1011實(shí)例l1：三相交流異步電動(dòng)機(jī)直接啟動(dòng)性能觀測(cè)4251 10011 0010 1010 1101 0001 0

2、100 10114.1同步發(fā)電機(jī)模型 4.1.1同步電機(jī)等效電路勵(lì)磁繞組勵(lì)磁繞組定子繞阻定子繞阻d軸阻尼繞阻軸阻尼繞阻考慮渦流效應(yīng)時(shí)考慮渦流效應(yīng)時(shí)q軸阻尼繞阻軸阻尼繞阻q軸勵(lì)磁電感軸勵(lì)磁電感d軸勵(lì)磁電感軸勵(lì)磁電感d軸發(fā)電機(jī)軸發(fā)電機(jī)電勢(shì)電勢(shì)q軸發(fā)電機(jī)軸發(fā)電機(jī)電勢(shì)電勢(shì)4251 10011 0010 1010 1101 0001 0100 10114.1.2簡(jiǎn)化同步電機(jī)模塊國(guó)際單位制（國(guó)際單位制（si）標(biāo)么值形式標(biāo)么值形式（pu）輸入電機(jī)的輸入電機(jī)的機(jī)械功率機(jī)械功率電機(jī)內(nèi)部電電機(jī)內(nèi)部電壓源電壓壓源電壓忽略電樞反應(yīng)電感、勵(lì)磁和阻尼繞組的漏感,僅由理想電壓源串連rl線路組成。4251 10011 001

3、0 1010 1101 0001 0100 1011輸出信號(hào)端子：定子定子abc三相電流三相電流定子定子abc三相電壓三相電壓電機(jī)內(nèi)部電源電壓電機(jī)內(nèi)部電源電壓機(jī)械角度機(jī)械角度轉(zhuǎn)子速度轉(zhuǎn)子速度電磁功率電磁功率4251 10011 0010 1010 1101 0001 0100 1011 標(biāo)么值（pu）模塊參數(shù)設(shè)置三相額定視三相額定視在功率、額在功率、額定線電壓有定線電壓有效值、額定效值、額定頻率頻率慣性時(shí)間慣性時(shí)間常數(shù)常數(shù)h、阻、阻尼系數(shù)尼系數(shù)kd、極對(duì)數(shù)、極對(duì)數(shù)p內(nèi)部阻抗，內(nèi)部阻抗，r可等于可等于0，但，但x應(yīng)大于應(yīng)大于0初始條件：初始角初始條件：初始角速度偏移、轉(zhuǎn)子初速度偏移、轉(zhuǎn)子初始角位

4、移、線電流始角位移、線電流幅值、相角幅值、相角4251 10011 0010 1010 1101 0001 0100 1011國(guó)際單位制（si）模塊參數(shù)設(shè)置 標(biāo)么值（pu）模塊參數(shù)設(shè)置與國(guó)際單位制（si）模塊參數(shù)設(shè)置內(nèi)容除單位不一樣以外，其余完全一致。轉(zhuǎn)動(dòng)慣量j4251 10011 0010 1010 1101 0001 0100 1011 【例題4.1】 額定容量50mva，10.5kv的兩對(duì)極隱極同步發(fā)電機(jī)與10.5kv無(wú)窮大系統(tǒng)相連，電機(jī)電阻r0.005p.u.，電感l(wèi)0.9p.u.，發(fā)電機(jī)供給的電磁功率為0.8 p.u.，求穩(wěn)態(tài)運(yùn)行時(shí)的發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)速、功率角和電磁功率。4251 10011

5、 0010 1010 1101 0001 0100 1011解： （1）經(jīng)過(guò)理論計(jì)算，穩(wěn)態(tài)運(yùn)行發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)速 n=60f/p=1500r/min05.461*10.9*0.8arcsinevparcsinex功率角4251 10011 0010 1010 1101 0001 0100 1011(2)建立發(fā)電機(jī)系統(tǒng)仿真模型如下圖所示4251 10011 0010 1010 1101 0001 0100 1011設(shè)置仿真參數(shù)，運(yùn)行仿真模型得如下結(jié)果：4251 10011 0010 1010 1101 0001 0100 10114251 10011 0010 1010 1101 0001 0100 1

6、011【附例】si簡(jiǎn)化電機(jī)模塊仿真實(shí)例4251 10011 0010 1010 1101 0001 0100 1011仿真參數(shù)設(shè)置4251 10011 0010 1010 1101 0001 0100 1011運(yùn)行結(jié)果如下：4251 10011 0010 1010 1101 0001 0100 1011 4.1.3同步電機(jī)模塊 用于對(duì)三相隱極和凸極同步電機(jī)進(jìn)行動(dòng)態(tài)建模機(jī)械功率機(jī)械功率pe0,為發(fā)電機(jī)模式為發(fā)電機(jī)模式，pevmin時(shí)時(shí)，當(dāng)當(dāng)vvmin時(shí)時(shí)，上述公式取np=2，nq=2(為恒阻抗負(fù)載)4251 10011 0010 1010 1101 0001 0100 10114.4.3 異步電

7、動(dòng)機(jī)模塊 1 等效電路勵(lì)磁電感定子電阻及漏感轉(zhuǎn)子電阻及漏感4251 10011 0010 1010 1101 0001 0100 1011 異步電動(dòng)機(jī)四階狀態(tài)方程運(yùn)動(dòng)方程詳細(xì)內(nèi)容請(qǐng)參考matlab幫助及電機(jī)學(xué)教材4251 10011 0010 1010 1101 0001 0100 10112異步電動(dòng)機(jī)模塊輸入端子輸出端子信號(hào)測(cè)量端子負(fù)載轉(zhuǎn)矩輸入端子4251 10011 0010 1010 1101 0001 0100 1011輸出端子（m）內(nèi)容4251 10011 0010 1010 1101 0001 0100 10114251 10011 0010 1010 1101 0001 0100

8、 1011異步電機(jī)參數(shù)設(shè)置預(yù)設(shè)模式機(jī)械輸入轉(zhuǎn)子類型參考軸額定功率、線電壓有效值、頻率定、轉(zhuǎn)子電阻及漏感互感機(jī)械參數(shù)：si為轉(zhuǎn)動(dòng)慣量j、阻尼系數(shù)、機(jī)對(duì)數(shù)p。p.u.為慣性時(shí)間常數(shù)h、阻尼系數(shù)f、機(jī)對(duì)數(shù)p。初始條件：初始轉(zhuǎn)差率s，轉(zhuǎn)子初始角位移th，定子三相電流幅值和相角。4251 10011 0010 1010 1101 0001 0100 1011例題4-5 一臺(tái)三相四極鼠籠轉(zhuǎn)子異步電動(dòng)機(jī)，額定功率pn=10kw,額定電壓v1n=380v,額定轉(zhuǎn)速nn1455r/min，額定頻率fn=50hz,已知定子每相電阻rs=0.458,漏抗x1s=0.81,轉(zhuǎn)子每相電阻rr=0.349,漏抗x1r=1

9、.467,勵(lì)磁電抗xm=27.53定子每相電阻rs=0.458,漏抗x1s=0.81,求額定負(fù)載運(yùn)行下定子電流、轉(zhuǎn)速及電磁轉(zhuǎn)矩。 在t0.2s時(shí)，負(fù)載轉(zhuǎn)矩增大到100n.m。求變化后的定子電流，轉(zhuǎn)速和電磁力矩。4251 10011 0010 1010 1101 0001 0100 1011解(1)理論分析，經(jīng)求解， 電機(jī)轉(zhuǎn)差率s=0.03 同步轉(zhuǎn)速n11500r/min 定子額定向電流i=19.68a,相角-31.5度 此時(shí)輸入功率pi11044w。 對(duì)應(yīng)的電磁轉(zhuǎn)矩te=67.7n.m 當(dāng)負(fù)載轉(zhuǎn)矩增大到100m.m時(shí)， 定子相電流有效值i=28.7a.4251 10011 0010 1010

10、1101 0001 0100 1011 （2）建立交流異步電動(dòng)機(jī)仿真模型，如圖所示。4251 10011 0010 1010 1101 0001 0100 1011 （3）參數(shù)設(shè)置三相電源參數(shù)設(shè)置三相變壓器參數(shù)設(shè)置4251 10011 0010 1010 1101 0001 0100 1011電機(jī)參數(shù)設(shè)置負(fù)載轉(zhuǎn)矩設(shè)置4251 10011 0010 1010 1101 0001 0100 1011電機(jī)信號(hào)測(cè)量模塊參數(shù)設(shè)置4251 10011 0010 1010 1101 0001 0100 1011 （4）運(yùn)行仿真，觀測(cè)結(jié)果4251 10011 0010 1010 1101 0001 0100

11、10114.4.4 直流電機(jī)模塊 matlab提供的支路電機(jī)模塊如下圖所示4251 10011 0010 1010 1101 0001 0100 1011 直流電機(jī)輸出信號(hào)：4251 10011 0010 1010 1101 0001 0100 1011 直流電機(jī)參數(shù)設(shè)置：電樞電阻及電感勵(lì)磁電阻及電感電樞 和勵(lì)磁互感轉(zhuǎn)動(dòng)慣量粘性摩擦系數(shù)干摩擦力矩初始速度4251 10011 0010 1010 1101 0001 0100 1011例題4-6 一臺(tái)直流并勵(lì)電機(jī)，額定功率pn=17kw,額定電壓vn=220v,額定電流in88.9a。額定轉(zhuǎn)速nn3000r/min,電樞回路總電阻ra=0.087。勵(lì)磁回路總電阻rf=181.5.電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)慣量j=0.76kg.m2.試對(duì)該電動(dòng)機(jī)進(jìn)行仿真。4251 10011 0010 1010 1101 0001 0100 1011解：理論分析勵(lì)磁電流if1.21a電樞電感估計(jì)la0.0032h。轉(zhuǎn)矩常數(shù)ke0.676v.s。電樞互感l(wèi)af=0.56h額定負(fù)載轉(zhuǎn)矩tl60.1n.m。4251 10011 0010 1010 1101 0001 0100 1011（2）仿真建模4251 10011 0010 1010 1101 0001 0100 1011（3）參數(shù)設(shè)置4251 10011