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Matlab中的电力系统仿真方法
Matlab中的电力系统仿真方法引言：随着电力系统的迅速发展和复杂性增加，电力系统仿真成为电力工程研究和设计的重要工具。
Matlab作为一种强大的数学计算工具，为电力系统仿真提供了丰富的功能和灵活性。
本文将探讨在Matlab中进行电力系统仿真的方法和技术，以及如何利用Matlab解决电力系统设计和优化的问题。
一、概述电力系统仿真是一种模拟电力系统运行和行为的技术，能够帮助分析和解决电力系统中的各种问题。
Matlab在电力系统仿真中具有广泛的应用，提供了强大的建模和计算功能。
利用Matlab进行电力系统仿真可以有效地模拟电力系统的运行和优化算法的性能，为电力系统的设计和运行提供重要参考。
二、电力系统建模在进行电力系统仿真之前，需要对电力系统进行准确的建模。
Matlab提供了各种建模工具和函数，可以用于描述电力系统中的各种元件和拓扑结构。
例如，可以使用Matlab的电路元件库模型化发电机、变压器、线路和负荷等元件，并使用节点和支路等数据结构描述电力系统的拓扑。
同时，Matlab还提供了用于构建电力系统模型的函数和工具箱，如Power System Toolbox和Simulink Power System Blockset。
这些工具提供了模型建立、参数设定和仿真运行等功能，方便用户创建和分析电力系统模型。
三、电力系统仿真技术1. 静态潮流计算静态潮流计算是电力系统仿真中常用的一种方法，用于研究电力系统的潮流分布和电压稳定性等问题。
Matlab提供了多种求解潮流计算的方法，例如基于牛顿-拉夫逊法的Power Flow Toolbox和基于改进迭代法的Fast-Decoupled Power Flow。
这些方法可以通过Matlab编程实现，计算电力系统中各节点的电压、相角和功率等参数。
利用这些计算结果，可以评估电力系统的稳定性、检测潮流拥挤和进行电力负荷分析等。
2. 动态稳定分析动态稳定分析是研究电力系统在暂态和稳态过程中的稳定性问题。
牵引供电系统与MATLAB仿真
牵引供电系统简况—供电方式 供电方式
直接供电方式
牵引电流通过电力机车后直接从钢轨或大地返回牵引变电 所。 结构简单，投资少，维护费用低， 结构简单，投资少，维护费用低，但对弱电系统的电磁干 扰较大。 扰较大。
直接供电方式示意图
牵引供电系统简况—供电方式 供电方式
BT供电方式 BT供电方式
为了减少直供方式对弱电系统的电磁干扰， 为了减少直供方式对弱电系统的电磁干扰，沿接触网架 设一条回流线， 在接触网和回流线中串入吸流变压器， 设一条回流线，并在接触网和回流线中串入吸流变压器，让 牵引电流通过电力机车后从回流线返回牵引变电所。 牵引电流通过电力机车后从回流线返回牵引变电所。 防干扰效果好，但供电臂阻抗大，电压损失大， 防干扰效果好，但供电臂阻抗大，电压损失大，牵引变 电所间距小。目前已基本不采用。 电所间距小。目前已基本不采用。
牵引供电系统电气原理示意图
牵引供电系统简况—系统构成 系统构成
牵引变电所
ss
牵引变电所
ss
AT所
分区所
AT所
AT供电 AT供电
牵引变电所
ss
牵引变电所 ss 分区所 分区所
牵引变电所
ss
T座 直接供电
电气化铁道牵引供电系统组成图
牵引供电系统简况—系统构成 系统构成
三大元件：牵引变电所、牵引网、 三大元件：牵引变电所、牵引网、电力机车的关系
牵引变压器
电网
变压器线圈
电分相 接触网 钢轨 单相变压器 V/V变压器 阻抗匹配平衡变压器 斯柯特变压器
各种牵引变压器接线原理示意图
牵引变压器 牵引变压器接线方式
A B C
A B C
我国京秦、 我国京秦、 大秦、 大秦、郑武 采用该方式
一种基于快扫描的牵引供电系统运行仿真方法
一种基于快扫描的牵引供电系统运行仿真方法郭红卫;卢西伟;客金坤;刘志刚【摘要】基于Matlab建立了一种城市轨道交通直流牵引供电系统的仿真方法,采用快扫描的方式不断地对仿真模型进行参数修改和调用,完成了对直流牵引供电系统的仿真.该方法不仅对牵引计算进行了统筹考虑,基于最快牵引策略进行了牵引计算,而且建立的牵引变电站的仿真模型是基于新型能馈式脉冲整流器,为城市轨道交通的新建和扩建提供了一种分析方法.【期刊名称】《电气化铁道》【年(卷),期】2010(000)003【总页数】5页(P1-5)【关键词】城市轨道交通;牵引计算;脉冲整流器;牵引网;仿真模型【作者】郭红卫;卢西伟;客金坤;刘志刚【作者单位】北京交通大学电气工程学院,北京,100044;长春客车厂;北京交通大学;北京交通大学研究生院【正文语种】中文【中图分类】U223.60 引言20世纪90年代国内开始了对直流牵引网的仿真研究。
城市轨道交通直流牵引供电系统运行仿真主要包括2方面的内容，一是列车的牵引计算，即在额定电压下，推导单一列车从起点到终点的运行情况（主要是运行时间，速度，加速度，列车位置，能耗等相关信息）；二是供电系统网络的运行仿真，即以牵引计算的输出做输入，配合列车运行时刻表，经直流负载潮流分析，求出 N组列车同时在线路上运行时，线路上各指定点电压、电流及功率的变化。
但是该研究一般只包含列车的牵引计算部分或供电网络的运行仿真，并没有形成系统的研究，并且该研究大多是基于 C语言或其他高级语言进行复杂的程序编制或繁琐的算法迭代。
本文针对城市轨道交通运行的特点，基于最快牵引策略进行了牵引计算。
以牵引计算的输出为牵引供电系统网络仿真的输入，运用Matlab/Simulink建立了基于PWM整流器的牵引供电系统的仿真模型，通过外部程序对仿真模型的不断调用，以快扫描的方式完成了对直流牵引供电系统的仿真。
该方法灵活简单，仿真效果好。
1 牵引计算本文基于最快牵引策略制定牵引算法，让列车以最短的时间走完整个区段，尽可能发挥其牵引能力和制动能力。
牵引供电PPT课件
受电弓-接触网系统是高速列车获得动力的唯一途径
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一、牵引供电系统的组成与作用
G 电力系统(发电厂）
输电线地
电力机车
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电力 地铁
G
电力系统(发电厂）
输电线
主（降压）变电站
回流线
直流牵引变电所
馈电线
接触网
走行轨
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电动车辆
牵引供电系统组成示意图
×
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五、接触网的供电方式
1）单边供电：变电所从一边给供电臂供应电能。接触网的分 界点设有柱上隔离开关，当一个变电所故障时，实现越区供电 (同相电) 。
单线单边供电 A
C
C
B
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复线单边供电 1、复线单边末端并联供电
分区亭
2、复线单边全并联供电
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测试：
牵引供电
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项目一：认知电力牵引供电系统
任务二：认知牵引供电系统
•任务描述：
通过学生绘制电气化铁道牵引供电系统示意图，列表说明 牵引变电所引入线方式、接触网供电方式、牵引供电系统供电 方式等技能训练，使学生认知牵引供电系统相关知识，能根据 实际线路设计合理的牵引供电方式。
•成果展示：
牵引电力系统原理示意图 变电所一次侧的主接线方式列表 接触网的供电方式列表 牵引供电系统供电方式列表 识别**变电所引入线方式、**线路接触网供电方式、 牵引供电系统供电方式
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电力拖动自动控制系统Matlab仿真实验报告模板
电力拖动自动控制系统Matlab仿真实
验报告
电力拖动自动控制系统
---Matlab仿真实验报告
实验一二极管单相整流电路一．【实验目的】
1．经过对二极管单相整流电路的仿真，掌握由电路原理图转换成仿真电路的基本知识；
2．经过实验进一步加深理解二极管单向导通的特性。
图1-1 二极管单相整流电路仿真模型图
二．【实验步骤和内容】
1.仿真模型的建立
①打开模型编辑窗口；
②复制相关模块；
③修改模块参数；
④模块连接；
2.仿真模型的运行
①仿真过程的启动；
②仿真参数的设置；
3.观察整流输出电压、电流波形并作比较，如图1-2、1-3、1-4所示。
三．【实验总结】
由于负载为纯阻性，故输出电压与电流同相位，即波形相同，但幅值不等，如图1-4所示。
图1-2 整流电压输出波形图图1-3 整流电流输出波形图
图1-4 整形电压、电流输出波形图
实验二三相桥式半控整流电路
一．【实验目的】
1．经过对三相桥式半控整流电路的仿真，掌握由电路原理图转换成仿真电路的基本知识；
2．研究三相桥式半控整流电路整流的工作原理和全过程。
二．【实验步骤和内容】
1.仿真模型的建立：打开模型编辑窗口，复制相关模块，修改模块
参数，模块连接。
2.仿真模型的运行；仿真过程的启动，仿真参数的设置。
相应的参数设置：
（1）交流电压源参数U=100 V，f=25 Hz，三相电源相位依次延迟120°。
基于MATLAB的电力系统仿真讲解
基于MATLAB的电力系统仿真摘要：目前，随着科学技术的发展和电能需求量的日益增长，电力系统规模越来越庞大，超高压远距离输电、大容量发电机组、各种新型控制装置得到了广泛的应用，这对于合理利用能源，充分挖掘现有的输电潜力和保护环境都有重要意义。
另一方面，随着国民经济的高速发展，以城市为中心的区域性用电增长越来越快，大电网负荷中心的用电容量越来越大，长距离重负荷输电的情况日益普遍，电力系统在人民的生活和工作中担任重要角色，电力系统的稳定运行直接影响的人们的日常生活。
随着电力系统的飞速发展和电网的日益扩大以及自动化程度的不断提高，电力系统中许多计算和控制问题日益复杂，从技术和安全上考虑直接进行电力试验可能性很小，因此迫切要求运用电力仿真来解决这些问题。
电力系统仿真是将电力系统的模型化、数学化来模拟实际的电力系统的运行，可以帮助人们通过计算机手段分析实际电力系统的各种运行情况,从而有效了解电力系统概况。
本文根据电力系统的特点，利用MA TLAB的动态仿真软件Simulink搭建了含发电机、变压器、输电线路、无穷大电源等的系统的仿真模型，得到了在该系统主供电线路电源端发生三相短路接地故障并由故障器自动跳闸隔离故障的仿真结果，并分析了这一暂态过程。
通过仿真结果说明MA TIAB 电力系统工具箱是分析电力系统的有效工具。
关键词：电力系统；三相短路；故障分析；matlab仿真Electric Power System Simulation Base on MATLABAbstract：Now, with the development of science and techmology and the growing demand for eletrical energy, power systems get increasingly large and long-distance EHV power transmission, large capacity electric generating set, as well as the various new control devices have been widely used. This has important significance to rationally utilizing energy resources, making full use of the existing electric systems’ delivery potential and protecting the environment. On the other hand, with the fast growth of the national economy, city-centered regional power consumption is rising more and more rapidly, power demand in large electric system’laod centers is growing faster and faster, and long-distance and heavy-duty power transmission is more and more popular. Power system play an important part in people’s lives and work, power system and stable operation of a direct impact on the people’s daily life, with the rapid development of power systems and power grids is increasing with days and the degree of automation continuous improvement, many computing and control of the power system increasingly complex issues, it is impossioble to take a directThis paper base on the characteristics of the power system, using the software MATAB simulink built with generators,transformers,power line,such as the infinite power system simulation model, and has a simulation result of three-phase short-circuit fault which happen in the main power-supply line and the fault automatic tripping isolation by the three-phase fault, and analysis of this transient. The simulation results show MATLAB power system toolbox of the power system is an effective tool.Key words: Power system ；Three-phase short-circuit ；Fault analysis ；MATLAB simulation第一章绪论1.1 我国电力系统情况简介电力系统是由发电厂、电力网和电力负荷组成的电能生产、传输和转化的系统。
电力拖动自动控制系统Matlab仿真实验报告
电力拖动自动控制系统---Matlab仿真实验报告实验一二极管单相整流电路一．【实验目的】1．通过对二极管单相整流电路的仿真，掌握由电路原理图转换成仿真电路的基本知识；2．通过实验进一步加深理解二极管单向导通的特性。
图1-1二极管单相整流电路仿真模型图二．【实验步骤和内容】1.仿真模型的建立1打开模型编辑窗口；2复制相关模块；3修改模块参数；4模块连接；2.仿真模型的运行1仿真过程的启动；2仿真参数的设置；3.观察整流输出电压、电流波形并作比较，如图1-2、1-3、1-4所示。
三．【实验总结】由于负载为纯阻性，故输出电压与电流同相位，即波形相同，但幅值不等，如图1-4所示。
图1-2整流电压输出波形图图1-3整流电流输出波形图图1-4整形电压、电流输出波形图实验二三相桥式半控整流电路一．【实验目的】1．通过对三相桥式半控整流电路的仿真，掌握由电路原理图转换成仿真电路的基本知识；2．研究三相桥式半控整流电路整流的工作原理和全过程。
二．【实验步骤和内容】1.仿真模型的建立：打开模型编辑窗口，复制相关模块，修改模块参数，模块连接。
2.仿真模型的运行；仿真过程的启动，仿真参数的设置。
相应的参数设置：（1）交流电压源参数U=100V，f=25Hz，三相电源相位依次延迟120°。
（2）晶闸管参数Rn=0.001Ω，Lon=0.0001H，Vf=0V，Rs=50Ω，Cs=250e-6F。
（3）负载参数R=10Ω，L=0H，C=inf。
（4）脉冲发生器的振幅为5V，周期为0.04s（即频率为25Hz），脉冲宽度为2。
图2-1三相桥式半控整流电路仿真模型图当α=0°时，设为0.0033s，0.0166s，0.0299s。
图2-2α=0°整流输出电压等波形图当α=60°时，触发信号初相位依次设为0.01s，0.0233s，0.0366s。
图2-3α=60°整流输出电压等波形图三.【实验总结】三相可控整流电路中，最基本的是三相半波可控整流电路，应用最为广泛的是三相桥式全控整流电路、双反星形可控整流电路以及十二脉波可控整流电路等，均可在三相半波的基础上进行分析。
MATLAB 综合实验高铁牵引供电系统运行数据分析
实验名称：MATLAB 综合实验——高铁牵引供电系统运行数据分析实验目的：1. 理解MATLAB 在解决电气科学复杂工程问题中的应用；2. 掌握本实验复杂工程模型的建立、仿真与分析方法。
实验原理：1.基本原理综合运用教材书上的知识，以及本实验原理，对综合问题进行复杂工程模型的建立，仿真和分析。
2.谐波定义谐波(harmonic wave)，从严格的意义来讲，谐波是指电流中所含有的频率为基波的整数倍的电量，一般是指对周期性的非正弦电量进行傅里叶级数分解，其余大于基波频率的电流产生的电量。
3. 电能质量标准及电能质量计算方法[1]中华人民共和国国家标准. GB/T 14549-1993 电能质量公用电网谐波.1993.[2]中华人民共和国国家标准. GB/T 15543-2008 电能质量三相电压允许不平衡度. 2008.第h 次谐波电压含有率HRU h计算公式：HRUh=Uh/U1 ×100 %式中：U h 为第h 次谐波电压（方均根值）；U1 为基波电压（方均根值）。
第h 次谐波电流含有率HRI h计算公式：HRIh= Ih/I1 ×100 %式中：I h 为第h 次谐波电流（方均根值）；I1 为基波电流（方均根值）。
.谐波电压含量U H计算公式：谐波电流含量I H计算公式：电压总谐波畸变率THD u计算公式：THDU =UH/U1×100%电流总谐波畸变率THD i计算公式：THDi= Ih/I1×100%4．离散傅里叶变换与快速傅里叶变换1) 傅里叶变换：它可以将一个以时间t 为自变量的连续的信号x(t)转换为以频率为自变量的函数X(j f)，该函数是复数形式的2) 离散傅里叶变换：离散傅里叶变换，用于离散信号分析，是为适应于数字计算机计算的傅里叶DFT 处理信号的步骤可以简要归纳如下：①在得到一段信号后，首先得到的信息是该信号的时间长度 T。
②以一定的采样频率 Fs 进行采样，可以得到一个离散序列 x(n)，其长度为 N=T*Fs。