哈工大 计算机仿真技术实验报告 实验七 基于Simulink的简单电力系统仿真实验

实验七 基于Simulink 的简单电力系

统仿真实验

一、实验目的

１）掌握Simulink 的工作环境及SimPowerSystems 功能模块库的应用； ２）掌握Simulink 的powergui 模块的应用；

３）掌握发电机的工作原理及稳态电力系统的计算方法；

二、实验内容

单机无穷大电力系统如图7-1

所示。平衡节点电压0

0 V V =? 。负荷功率10L P kW =。线路参数：电阻1l R =Ω；电感0.01l L H =。发电机额定参数：额定功率100n P kW =

；额定电压n V V =；额定励磁电流70 fn i A =；额定频率50n f Hz =。发电机定子侧参数：0.26s R =Ω，1 1.14 L mH =，

13.7 md L mH =，11 mq L mH =。发电机转子侧参数：0.13f R =Ω，

1 2.1 fd L mH =。发电机阻尼绕组参数：0.0224kd R =Ω，1 1.4 kd L mH =，10.02kq R =Ω，11 1 kq L mH =。发电机转动惯量和极对数分别为224.9 J kgm =和2p =。发电机输出功率050 e P kW =时，系统运行达到稳态状态。在发电机输

出电磁功率分别为170 e P kW =和2100 e P kW =时，分析发电机、平衡节点电源和负载的电流、电磁功率变化曲线，以及发电机转速和功率角的变化曲线。

G

V

三、实验要求

（1）利用SimPowerSystems库中的发电机模型、三相负荷模型建立系统的仿真模型；

（2）利用powergui模块，对系统的稳态响应及发电机的初始值进行分析，并给发电机付初始值；

（3）利用Bus Selector模块分选出需要的发电机输出参数。利用Three-Phase V-I Measurement模块测量三相电压与电流参数。

（4）给出平衡节点电源和负载的电流、电磁功率变化曲线，以及发电机转速和功率角的变化曲线。

四、模型的建立方法以及参数设置

各模块参数设置参照实验课老师所用的PPT课件。

1、电机的选择与设定

（1）选择路径：Simulink Simpowersystems—>Machines—>Synchronous Machine SI Fundamental

（2）Synchronous Machine 参数设定如下图：

2、三项测量单元的选择与参数设定

（1）选择路径：Simulink Simpowersystems—>measurements—> Three-Phase V-I Measurement

（2）参数设定：

3、线路阻抗的选择与参数设定

（1）选择路径：Simulink Simpowersystems—>Elements—> Three-Phase Series RLC Branch

（2）参数设定：

4、10kw负载

（1）选择路径：Simulink Simpowersystems—>Elements—> Three-Phase Series RLC Load

（2）参数设置：

5、平衡节点—三相电压源

（1）选择路径：Simulink Simpowersystems—>Electrical Sources—> Three-Phase Programmable V oltage Source

（2）参数设定：

五、实验结果与分析

实验模型：

输出波形：

（1）输入功率为常值时的输出波形：

从图中可以看出，输出波形开始存在一定的振荡，在2s后趋近于稳定状态。而电流的峰值几乎不发生改变，是由于输入的功率不变。

（2）50000w经历阶跃跳变变为100000w的输出波形：

从图中可以看出，电流最初较小，加入阶跃信号之后先产生震荡，再逐渐稳定在一个较大的电流值上。这是因为最初的输入功率较小，电流较小，而加入阶跃信号之后的功率变为10KW，电流也随之变大。但是在电流达到最大值之前，由于有RC电路的作用，电流峰值会产生一定的震荡变化。而负载电流几乎不变，

是因为负载上的电压始终未10KW，并未发生改变。