MATLABSimulink电力系统建模与仿真 课件 第3章 电力系统元件模型及模型库介绍.pptx

第3章电力系统元件模型及模型库介绍3.1同步发电机数学模型3.1.1同步电机电气部分模型在dq0坐标系下，当从发电机的定子侧看进去时，同步发电机等值电路如图3-1所示。a）a）d轴等值电路b）q轴等值电路

第3章电力系统元件模型及模型库介绍当采用五阶模型模拟同步发电机电气部分时，其电压方程如下：

第3章电力系统元件模型及模型库介绍磁链方程为：

第3章电力系统元件模型及模型库介绍3.1.2同步发电机机械部分数学模型同步发电机机械系统的方程为：

第3章电力系统元件模型及模型库介绍3.1.3基于电气原理图的同步电机数学模型在MATLAB中，发电机模型位于SimPowerSystems工具箱下machines库中。共有简化的同步电机模型和详细的同步电机模型两大类。1.简化同步电机模块在简化同步电机模型中，电机电气部分采用忽略电枢反应电感、励磁绕组和阻尼绕组漏感，仅由理想电压源串联RL线路组成的电路模拟，其中R值和L值分别为电机的内阻抗。这是一个只计及转子动态的二阶模型，同时忽略了暂态凸机效应。

a）标幺制下的简化同步电机模型b）国际单位制下的简化同步电机模型

m端子为包含12个信号的矢量。在仿真库中，可利用电机测量信号分离器对12个信号进行分离。这些信号的组成如表3-1所示

第3章电力系统元件模型及模型库介绍图3-3简化同步电机模块参数对话框图3-3简化同步电机模块参数对话框

第3章电力系统元件模型及模型库介绍

第3章电力系统元件模型及模型库介绍2.同步电机模块在Simulink中同步电机模块模拟了隐极或凸极同步电机的动态模型。它可通过机械功率的设置实现同步电机的发电机运行状态或电动机运行状态（发电机运行模式时机械功率为正值、电动机运行模式时机械功率为负值）。同步电机的电气部分用式（3-1）~式（3-2）五阶状态方程表示，机械系统的模型与简化模型相同。

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第3章电力系统元件模型及模型库介绍图3-5标幺制下的同步电机模块参数对话框a）Configuration选项b）Parameter选项a）

第3章电力系统元件模型及模型库介绍图3-5标幺制下的同步电机模块参数对话框c）Configuration选项d）Parameter选项

第3章电力系统元件模型及模型库介绍3.各类模块的应用比较简化的同步电机模块是只计及转子动态的二阶模型，由于其模型简单，机网接口方便，因而在大规模电力系统分析中得到了广泛的应用。一般在研究远离扰动发生地点的发电机转子动态特性时可由选此模型；在系统很大，而精度要求不高时，也优先采用二阶模型，以节省机时及人力。由于简化同步电机模块认为励磁系统足够强，并能在暂态过程中维持暂态电势恒定。对于快速响应、高顶值倍数的励磁系统，若发电机采用二阶模型，暂态稳定分析结果往往偏保守；相反，对于慢响应、低顶值倍数的励磁系统，采用二阶模型结果可能偏乐观。在基本同步电机模块中，忽略了定子绕组暂态，但考虑了励磁绕组、阻尼绕组的动态特性。常常用于可忽略转子绕组超瞬变过程但又考虑转子绕组瞬变过程的问题分析。在标准同步电机模块中，它忽略了定子绕组暂态，但考虑了励磁绕组、阻尼绕组的暂态和转子绕组动态特性，并考虑了电机的凸极效应。因此，它可用于对电力系统暂态稳定分析的精度要求较高的情况。a）

第3章电力系统元件模型及模型库介绍3.2变压器数学模型3.2.1变压器数学模型电力系统中的变压器大多数做成三相，容量大的也有做成单相的，但是使用时总是结成三相变压器，包括双绕组和三绕组变压器。图3-9变压器的单相等值电路a）双绕组变压器b）三绕组变压器

第3章电力系统元件模型及模型库介绍3.2.2基于电气原理图的变压器数学模型在SimPowerSystem库中，提供的三相双绕组和三相三绕组变压器模块如图所示。a）

第3章电力系统元件模型及模型库介绍变压器模块的端子ABC、abc分别为变压器三个绕组的端子。变压器绕组的连接方式有：Y型连接：3个电气连接端口（A、B、C或a、b、c）；Yn型连接：4个电气连接端口（A、B、C、N或a、b、c、n），绕组中线可见；Yg型连接：3个电气连接端口（A、B、C或a、b、c），模块内部绕组接地；Δ（D1）型连接：3个电气连接端口（A、B、C或a、b、c），Δ绕组滞后Y30°；Δ（D11）型连接：3个电气连接端口（A、B、C或a、b、c），Δ绕组超前Y30°。a）

第3章电力系统元件模型及模型库介绍a）

第3章电力系统元件模型及模型库介绍四种典型连接方式的双绕组三相变压器图标，分别为Yg-Y、Δ-Yg、Δ-Δ和Y-Δ型连接变压器。