电力系统仿真实验

实验1 求两点距离的M文件编写

已知平面中两点距离的计算公式（p57，习题2-7），试编写求解距离的M文件。

目的：熟悉Matlab工作环境，掌握编程语言的基本要素及流程控制，熟悉m文件的用命令文件和函数文件的形式。

要求：

1. 利用命令文件的形式，编写求解距离的M文件dis1.m;

2. 利用函数文件的形式，编写求解距离的M文件dis2.m;

3．给定三点坐标（2,3）（8,-5）和（9,5），分别调用命令文件和函数文件求解该三点组成的三角形的周长;

4. 在图形窗口绘制该三角形，并标出三点坐标。

实验2PID模块封装及控制系统仿真

已知工程中PID控制器模块的标准数学模型（p91，习题3-8），试封装该模块，使用该

模块作为控制器对二阶系统(单位反馈，

5

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(20)

G s

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)进行控制，并分析性能。

目的：熟悉Simulink模块库，掌握Simulink的基本操作，学会设置仿真参数的，能熟练使用示波器；了解P、I、D参数对系统性能的影响。

要求：

1.利用Simulink建立PID控制器模块的子系统模型，并进行封装，封装后的模块可设

置各个参数；

2.在Simulink中搭建二阶系统的模型，并使用封装的PID模块作为控制器；

3.观察系统的阶跃响应曲线，分析不同的PID参数对系统性能的影响。

实验3 RLC电路电流和电压波形仿真分析

已知感应电机的等效电路及各元件参数（p91，习题3-9），试分析电路的电流和电压波形。

目的：初步了解SimPowerSystems库，熟悉电路仿真图的搭建，学会电路元件（电阻、电感和电容）的参数设置。对仿真结果进行分析，并与理论计算值进行比较。

要求：1、通过理论计算给出电容、电阻和电感电压表达式，以及电流表达式；

2、画出原电路图和电路仿真图；

3、通过示波器观察并输出电容、电阻和电感电压波形以及电流波形，并与理论值进行比较；

4、给出仿真波形，仿真波形必须是打印的，其他内容必须手写。

实验4 变压器空载运行特性分析

目的：了解电力系统主要元件的等效电路，熟悉SimPowerSystems库，掌握电力系统仿真图的搭建，掌握参数设置的方法。

要求：1、按要求搭建仿真模型；

2、设置相应的参数，分别对空载合闸励磁涌流和短路电流进行分析和比较；

3、利用示波器观测波形，通过powergui模块中FFT Analysis对励磁涌流波形进

行谐波分析，并给出其波形。

4、用plot命令画出仿真波形。

具体内容：

仿真模型如下

参数设置如下：

（1）电源EM

（2）电源EN：相角为10，其他参数与EM相同。

（3）变压器T:双侧绕组都是Y型接法。

（4）负荷（load和load1）：5MW,1MV ar

（5）UN和UM是三相电压电流表，参数采用默认设置。

具体实验操作过程与要求：

（1）分析三相变压器空载合闸过程中，设置三相断路器模块QF1的切换时间为0s，仿真时间为0.5s，仿真算法为Ode23t。三相短路器模块QF2、故障模块Fault1和Fault2在仿真中均不动作（设置其切换时间大于仿真时间即可）。

（2）为了比较合闸时的励磁涌流与短路电流的大小，设置故障模块Fault1，使电路在

0.25~0.45s间发生三相短路，运行仿真，并和空载合闸时的励磁涌流做比较。（3）将变压器二次绕组改为“D11”接线方式时，电源EM的A相初相仍设为0，运行仿真，分析空载合闸后的三相励磁涌流。

实验5 三相桥式可控整流电路MATLAB 分析

目的：了解电力电子模块的结构，熟悉各模块的应用，掌握电力电子电路仿真分析的方法。

要求：

1、按要求搭建仿真模型；

2、设置各个模块的参数，分别对控制角为00α=和060α=，不同负载是其负载电压和电流进行分析。

3、利用示波器观测波形，并用plot 命令画出仿真波形。

具体实验操作过程及步骤：

（1） 带纯电阻性负载：交流电压源参数100,25U V f Hz ==，三相电源相位依次延

迟

1200，晶闸管参数6

0.001,0.0001,0,50,250Rn Lon H Vf V Rs Cs e F -=Ω===Ω=⨯ 负载参数10R =Ω，脉冲发生器的振幅为5V ，周期为0.04s,脉冲宽度为2.当00α=时，触发信号时延依次为0.0033s ，0.0166s ，0.0299s 。当060α=时，触发信号时延依次为0.01s ，0.0233s ，0.0366s 。

（2） 带电阻电感性负载的仿真与带纯电阻负载的仿真方法基本相同，只需要将RLC

串联分支负载参数设置为0.01,0.08,inf R L H C =Ω==。

（3） 思考题：把仿真模型图中所有二极管全部换做晶闸管，就可得不同负载情况下相

应的全控整流波形。尝试自己搭建仿真模型并完成仿真。具体参数设置为：

交流电压源参数100,60U V f Hz ==，三相电源相位依次延迟1200，晶闸管参数、负载（带纯电阻和带电阻电感性负载）参数同上。同步6脉冲触发器60f Hz =，脉冲宽度为10s 。

实验6 无穷大功率电源供电系统三相短路分析

目的：熟悉变压器、输电线路模块的设置方法，掌握电力系统电磁暂态仿真的方法。 要求：

1、按要求搭建仿真模型；

2、正确设置各个模块的参数，实现三相短路电流分析。

3、利用示波器观测波形，并用plot 命令画出仿真波形。

仿真模型如下：

具体实验过程和参数设置：

（1） 电源模块参数设置