1、MATLAB 仿真学号： 20082616班级: 2008022姓名： *2011 年 12 月 23 日MATLAB 作业1、 编写 Matlab 函数命令 M 文件，完成下列功能，要求程序语句尽可能简洁：（1） 函数输入参数为正整数 n，要求 3n10，如果输入的参数不符合 3n10，则给出提示。（2） 生成 n 阶随机矩阵 A；（3） 生成 n 阶矩阵 B，B 的每个元素是对应位置上 A 矩阵元素的自然对数；（4） 求矩阵 B 的所有对角线元素之和 m。（5） 返回值为矩阵 B 和 m。（6） 要求：进行上机编程，调试完成后将程序书写在大作业报告中、并加以注释，将调试结果抓图打印粘贴在大
2、作业报告中。解：1、M 文件的编写：2、调试结果：2、 一个 50Hz 的简单电力系统如下图所示，试在 Simulink 中建立仿真模型研究该系统性能。 k1GT LD2LLD1系统建模要求如下：（1） 发电机 G 采用“Synchronous Machine pu Fundamental”模型，变压器 T 采用“Three-Phase Transformer (Two Windings)”模型，输电线路 L 采用“Three-Phase Series RLC Branch”模型，负荷 LD1、LD2 采用“Three-Phase Parelell RLC Load”模型。（2） 发电机模型参
3、数：采用预设模型，其中学号末位数字为 1 的同学使用编号为 01 的模型参数，学号末位数字为 2 的同学使用编号为 02 的模型参数，学号末位数字为 0 的同学使用编号为 10 的模型参数。（3） 变压器模型采用默认参数，副边电压 10kV，但需要注意与发电机模型相匹配参数的设置（原边电压、频率等） ，变压器容量设置为发电机额定功率的 1.2 倍；（4） 线路参数的设置原则：忽略电容，X/R=3，线路通过发电机额定功率时首末端压降约为0.05p.u.；（5） 负荷模型采用默认参数，但需要注意与整个系统模型相匹配参数的设置（电压、频率等） ，负荷 LD1 容量设置为发电机额定功率的 5，LD2
4、容量为发电机额定功率的 30%，功率因数 0.95。（6） 其他模块（如短路模拟、测量、示波、powergui 等）的使用根据研究要求自行确定。性能研究要求：（1） 利用 powergui 计算该系统的稳态潮流情况；（2） 利用 powergui 将系统设置为零初始状态，仿真系统达到稳态的过程；（3） 利用 powergui 将系统设置为稳态，仿真 k 点发生三相短路、持续 0.15 秒后切除的系统过渡过程，要求输出短路电流的波形。解：1、参数计算及截图（1）模型的搭建（2）选取 06 号 p.u.基本同步电机其余参数去默认值。（3）变压器参数计算容量 ；)(10285*.KVASn原边电压
5、，副边电压 ；UN41 KVUN102其余参数皆取默认值。（4）线路参数计算利用线路通过发电机额定功率时首末端压降约为 0.05p.u.可以得到：（式 1）VU501*0.线 路 上 的 电 压 降 为额定电流为 ，AI5810。23.Z那 么又由已知得到： （式 2）RX由（式 1）和（式 2）解得 ， .6.18856.1*3RX注意此时参数设置上是要求电感值，不是电抗值。电容是无穷大，即为 inf。（5）负荷参数计算（默认负荷为感性负荷）负荷 load1： WSPG4095.*80%59.0*5，由 于 功 率 因 素 为， 。VarQL1327arC取负荷 load2： ，WSPG 2
6、4095.*80%395.0*3， 。VarrQL 762.4tanrQC取（6）三相故障模块时间设置设置如下：0.1S 开始故障，0.25S 故障切除，故障持续 0.15S。其余参数采用默认值。2、仿真、理论分析及对比（1）利用 powergui 计算该系统的稳态潮流情况根据 powergui 计算得发电机潮流情况：， 。WPG27394实 际 发 出 VarQG03941实 际 发 出理论分析的整个系统消耗：（忽略变压器和线路的有功损耗） ，WPLD28021理 论 消 耗 VararVrVarQLDT 16.058796)1*026.1*3(10794327)( 322 理 论 消 耗两
7、者相比较得： ， 基本平衡。理 论 消 耗实 际 发 出 PG理 论 消 耗实 际 发 出 和 QG分析其原因可能是：1、 不平衡，分析其原因主要是由于发电机的转速下降的问题，通过转速的理 论 消 耗实 际 发 出 和P波形图可以看到：发电机的转速从理论的额定值 逐渐下降，min/150in/250*6*60rrPfnN极 对 数最终稳定在 1450r/min 左右。而根据电力系统的有功功率频率静态特性可以看出：fP发电机负荷当频率降低时，发电机会多发出有功，而负荷吸收的有功会减少。最终二者在一个低于额定频率值下的频率平衡，而此时 理 论 消 耗实 际 消 耗实 际 发 出 PPG2、 基本平
8、衡，是因为在仿真发电机潮流时是将发电机设为平衡节点,发电机端理 论 消 耗实 际 发 出 和 QG电压的大小和相位保持不变，发电机不能通过降低电压来少发无功，负荷也不能通过降低电压来少要无功。故发电机会自励磁保持机端电压且平衡系统无功。（2）利用 powergui 将系统设置为零初始状态，仿真系统达到稳态的过程利用 powergui 将系统设置为零初始状态：Scope3 系统电流仿真模拟：系统电流有个逐渐衰减至稳定的过程，产生这种情况的原因是由于发电机频率的下降，使得系统的有功在零初始状态至稳态的过程中随着频率的下降而下降，最终平衡，故系统电流曲线也在此过程中逐渐衰减并最终稳定。Scope2
9、系统电压仿真模拟：系统电压基本保持不变，产生这种情况的原因是由于设置发电机为平衡节点，发电机机端电压大小、相位保持不变，且系统无功基本平衡，故系统电压曲线基本保持稳定。（3）利用 powergui 将系统设置为稳态，仿真 k 点发生三相短路、持续 0.15 秒后切除的系统过渡过程，要求输出短路电流的波形。利用 powergui 将系统设置为稳态a、Scope3 系统电流仿真模拟：从系统电流波形上得出：在短路设置的时间上 0.1 到 0.25 秒内系统电流瞬间扩大为冲击电流，大小为 ，而在 0.25 秒后故障切除，因而电流恢复到原来的水平。Aimp4.27实 际b、短路电流周期分量及冲击电流大小
10、的理论分析设置统一的基准值 ，KVSB85avB则 ，AIB67410*3，067.1285*8. TBpuTSX，0432.1*.6.1*33232. avBpuLV014pupuTXR所以短路电流周期分量： AIXI BpuTpuLpuLpm 489.367.*)0.432.0(1.*3)(*32 222. 理 论冲击电流： A AIRi pmTLLmp 8.5649.3*7.601 489.3)10*28.56.0ex1(*)10.ex( ）（ 理 论 c、理论分析与实际仿真结果对比、分析、验证由上可见， 相差较大。分析原因是：短路后发电机的机端电压有了个较大的降低。实 际理 论 与 i
11、mpip又短路冲击电流是取短路后 周期时的电流幅值，此时所对应的实际电压幅值要比理论分析时所2T用的电压幅值小很多，故使得 相差较大。这一点可从下图中看出。实 际理 论 与 impip发电机端电压仿真模拟：由 Scope1 发电机端电压仿真模拟图可以看出，在短路后 周期时，发电机端电压有较大的下降，2T具体根据该图知： 4.01.puGU则用 再次理论分析得：puG.短路电流周期分量： AIXRI BpuTpuLpuLGpm 90.1674.*)06.432.(01.*)( 2222 理 论冲击电流： Aimp 83.279.16*47.0）（理 论将新得到的理论分析冲击电流与实际仿真冲击电流 对比，发现 和 基Aimp4.27实 际 1理 论imp实 际ip本一致。3、心得体会这次作业中第一个程序的设计很简单，只是题目有点让人误解，所有对角线上的元素是只有主对角上的元素还是包括副对角线上的元素，这里有点让人误解。我设计的程序是即包括主对角线也包括副对角线上的元素，这里就需要技巧把中间那个重复加起来的元素减掉。详情请见程序。第二个作业是 matlab 在电力系统分析方面的应用。这一部分参数在设置的时候一定要看清楚参数的要求是标幺值还是实名值。虽然这一部分较为繁琐，但是让我对于使用 matlab 在电力系统方面的建模有了很大的帮助，同时也温习、巩固了电力系统的相关知识。收获很大。
