MATLAB與電力系統(tǒng)仿真

5MATLAB與電力系統(tǒng)仿真5.1電力系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型電力系統(tǒng)一般由發(fā)電機(jī)、變壓器、電力線路和電力負(fù)荷構(gòu)成。電力系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型一般是由電力系統(tǒng)元件的數(shù)學(xué)模型組合構(gòu)成。MATLAB為電力系統(tǒng)的建模提供了簡潔的工具，通過電力系統(tǒng)的電路圖繪制，可以自動生成數(shù)學(xué)模型。5.1.1電力系統(tǒng)元件庫

1．啟動和退出電力系統(tǒng)元件庫

啟動電力系統(tǒng)元件庫的方法有幾種，下面介紹兩種最簡單的方法。

(1)利用指令窗口（CommandWindow）啟動：在指令窗口中鍵入powerlib單擊回車，則MATLAB軟件中彈出電力系統(tǒng)元件對話框（powerlib）。(2)利用開始（Start）導(dǎo)航區(qū)啟動：單擊開始按鈕，選擇仿真（Simulink）命令，再選擇電力系統(tǒng)仿真命令（SimPowerSystem）,在彈出的對話框中選擇電力系統(tǒng)元件庫（BlockLibrary）命令即可。直流電壓源2．電力系統(tǒng)元件庫簡介與電力系統(tǒng)建模與仿真有關(guān)的一些元件：

1）電源元件（ElectricalSources）交流電壓源交流電流源三相壓電源受控電壓源受控電流源三相可編程電壓源三相電源參數(shù)設(shè)置：電源內(nèi)部連接方式：Y：Y形連接，中性點(diǎn)不引出Yn：Y形連接，中性點(diǎn)引出，可以接外電路（如：中性點(diǎn)經(jīng)電阻或消弧線圈接地）Yg：Y形連接，中性點(diǎn)直接接地。是否根據(jù)短路容量確定阻抗2）線路元件（Elements）（a）支路元件（Elements）三相串聯(lián)RLC負(fù)載元件參數(shù)設(shè)置：（b）輸配電線路元件（Lines）在電力系統(tǒng)設(shè)計和分析中，輸配電線路一般用各種類型的等值電路來進(jìn)行簡化以便于簡化分析。PI型等值電路（集中參數(shù)輸電線路元件）在電力系統(tǒng)中，中等長度的線路一般采用PI型等值電路，忽略它們的分布參數(shù)特性。單相PI型模塊模塊參數(shù)設(shè)置：線路總長度PI型電路的段數(shù)單位長度正序、零序電阻單位長度正序、零序電感單位長度正序、零序電容線路長度，對于長度超過300km的線路，可用多個串聯(lián)PI型模塊三相PI型模塊模塊參數(shù)設(shè)置：分布參數(shù)輸電線路元件在電力系統(tǒng)中，線路長度超過300公里的架空線路和超多100公里的電纜線路，就需要考慮它們的分布參數(shù)特性；此外，當(dāng)分析線路的瞬變過程、線路的波過程以及進(jìn)行更精確的分析時需要使用分布參數(shù)模塊。分布參數(shù)模塊參數(shù)設(shè)置：線路相數(shù)基波頻率單位長度電阻，對于兩相或三相連續(xù)換位線路，可輸入正序或零序電阻[R1,R0],對于N相非對稱線路，必須輸入表示線路間相互關(guān)系的N×N階電阻矩陣單位長度電感單位長度電容線路長度（c）斷路器元件（CircuitBreakers）在電力系統(tǒng)中，斷路器的作用是通斷高壓線路，斷路器元件就是用來實現(xiàn)各種電路中的高壓斷路器。單相斷路器模塊參數(shù)設(shè)置：三相故障模塊參數(shù)設(shè)置：0:Theselectedfaultbreakersopen1:Theselectedfaultbreakersclosed（d）變壓器元件（Transformers）在電力系統(tǒng)中，電力變壓器是非常重要的電氣設(shè)備，其作用是進(jìn)行能量的傳輸并改變電壓的等級。3）其他元件在電力系統(tǒng)元件庫中還有其他元件：電力電子元件（PowerElectronics）、電機(jī)元件（Machines）、連接器元件（Connectors）、電路測量儀器（Measurements）、附加元件（Extras），這些元件都具有特定的功能，在這里就不作詳細(xì)介紹。3．示例例1：交流電壓源的疊加。設(shè)計兩個單相交流電壓源，疊加后作為線路的電源，分析線路首端電壓的變化情況。設(shè)計的交流電路如下圖所示，在此電路圖中，交流電壓源的幅值、頻率、相位均不相同，可以通過仿真結(jié)果直接對各自電壓源的輸出和他們的疊加結(jié)果進(jìn)行分析，這種分析方法簡單、直接。是將三相abc坐標(biāo)系下的變量ia、ib、ic變換成dq0坐標(biāo)系下的變量id、iq、i0。5.1.3Park變換abc坐標(biāo)系統(tǒng)變換為dq0坐標(biāo)系統(tǒng)的變換公式如下：在MATLAB中，使用abc坐標(biāo)系統(tǒng)轉(zhuǎn)換為dq0坐標(biāo)系統(tǒng)（abc_to_dq0Transformation）元件可以實現(xiàn)這種變換。abc_to_dq0Transformation在電力系統(tǒng)元件庫（PowerLib）中的附加元件（Extras）下的測量元件（Measurements）中。dq0坐標(biāo)系統(tǒng)變換為abc坐標(biāo)系統(tǒng)的變換公式如下：在MATLAB中，使用dq0坐標(biāo)系統(tǒng)轉(zhuǎn)換為abc坐標(biāo)系統(tǒng)（dq0_to_abcTransformation）軟件可以實現(xiàn)這種變換。該元件也在電力系統(tǒng)元件庫（PowerLib）中的附加元件（Extras）下的測量元件（Measurements）中。5.2.1電力系統(tǒng)不對稱運(yùn)行分析法——對稱分量法電力系統(tǒng)正常運(yùn)行時可以認(rèn)為是三相對稱的，即個元件三相阻抗相同，各處三相電壓和電流對稱，且具有正弦波形和正常相序。當(dāng)電力系統(tǒng)發(fā)生不對稱短路或個別地方一相或兩相斷開時，則對稱運(yùn)行方式遭到破壞，三相電壓和電流將不對稱，而且波形發(fā)生不同程度的畸變，即除基波外，還含有一系列諧波分量。一般，在電力系統(tǒng)分析種，對于不對稱故障采用簡單的對稱分量法進(jìn)行分析。5.2電力系統(tǒng)時域分析已知正序、負(fù)序、零序分量時，

對稱分量法是指任意不對稱的三相相量均可以分解為三組相序不同的對稱分量：正序、負(fù)序、零序分量。它們之間的數(shù)學(xué)關(guān)系如下：《6的乘法口訣》目錄CONTENTS01說教材分析02.說教學(xué)目標(biāo)03.

說教學(xué)重難點(diǎn)04.說教學(xué)法06.說教學(xué)過程07.說作業(yè)設(shè)計08.說板書設(shè)計05.說學(xué)情分析《6的乘法口訣》是人教版課標(biāo)教材二年級上冊第四單元的內(nèi)容。這一課內(nèi)容是在學(xué)生已經(jīng)初步理解乘法的意義，掌握1至5乘法口訣基礎(chǔ)上進(jìn)行學(xué)習(xí)的。該課可使學(xué)生對乘法口訣進(jìn)一步的認(rèn)識，為后面學(xué)習(xí)除法、多位數(shù)乘、除法打好基礎(chǔ)。教材由易到難，由整數(shù)5的乘法口訣，數(shù)字較小的2、3、4的乘法口訣過渡到6的乘法口訣，十分合理。教材的安排貼近學(xué)生的認(rèn)知特點(diǎn)，而且非常注重情境的創(chuàng)設(shè)。教材在教學(xué)6的乘法口訣時，也是通過了與生活實際豌豆莢相結(jié)合推導(dǎo)出來。一．說教材分析：1．知識與技能目標(biāo):掌握6的乘法口訣，能正確計算兩個數(shù)的積，培養(yǎng)學(xué)生的計算能力。2．過程與方法目標(biāo):經(jīng)歷觀察、討論、小組合作交流等過程，掌握6的乘法口訣編制的方法，培養(yǎng)學(xué)生的數(shù)據(jù)收集、整理、分析的能力。3．情感態(tài)度與價值觀目標(biāo):學(xué)生在小組合作整理6的乘法口訣的過程中，感受探究的樂趣，進(jìn)一步培養(yǎng)學(xué)生的推理能力、思維能力（逆向思維）。二.說教學(xué)目標(biāo)：教學(xué)重點(diǎn)：熟記6的乘法口訣。教學(xué)難點(diǎn)：掌握6的乘法口訣編制的方法。三．說教學(xué)重難點(diǎn)教法：情境教學(xué)法，講解法、發(fā)現(xiàn)教學(xué)法學(xué)法：自主探究、小組討論、合作交流四．說教學(xué)法本課的教學(xué)對象是二年級的學(xué)生，天真可愛，但注意力不穩(wěn)定。低年級兒童以形象思維為主，而口訣教學(xué)比較單一，要上好本節(jié)課，最需要的是創(chuàng)設(shè)生動的情境，采用有趣的小游戲，煥發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)熱情，并為學(xué)生提供大量的探究空間，充分感受學(xué)習(xí)的快樂，讓學(xué)生在快樂中成長。五．說學(xué)情分析六．說教學(xué)過程第一個環(huán)節(jié)：創(chuàng)設(shè)情境，導(dǎo)入新知第二個環(huán)節(jié)：觀察比較，探究新知第三個環(huán)節(jié)：鞏固練習(xí)，學(xué)以致用第四個環(huán)節(jié)：總結(jié)提升，升華課堂創(chuàng)設(shè)“小白兔買豌豆遇到難題”的情境引導(dǎo)學(xué)生觀察豌豆莢，說一說共同特點(diǎn)得出：每一個豌豆莢都有6顆豌豆發(fā)現(xiàn)規(guī)律，完成表格提出問題，列式解答改寫成6的乘法算式引出課題：6的乘法口訣第一個環(huán)節(jié)：創(chuàng)設(shè)情境，導(dǎo)入新知完成表格觀察表格，發(fā)現(xiàn)規(guī)律寫出關(guān)于6的乘法算式以開火車的方式匯報，再一起來讀一讀回憶起編口訣時要注意什么引導(dǎo)學(xué)生明白兩個乘法算式對應(yīng)同一個口訣教師教讀，學(xué)生領(lǐng)讀，抽背，分享記背的方法一邊想聯(lián)系，一邊背第二個環(huán)節(jié)：觀察比較，探究新知1個豆莢里的豌豆數(shù)是62個豆莢里的豆莢數(shù)是6+63個豆莢里的豆莢數(shù)是6+6+64個豆莢里的豆莢數(shù)是6+6+6+65個豆莢里的豆莢數(shù)是6+6+6+6+66個豆莢里的豆莢數(shù)是6+6+6+6+6+6+6“對口令”的小游戲背一背2、3、4、5、6的口訣做61頁的6題以口訣的形式匯報聽口訣寫算式扔骰子說口訣第三個環(huán)節(jié)：鞏固練習(xí)，學(xué)以致用說一說本節(jié)課的收獲評一評自己的課堂表現(xiàn)根據(jù)學(xué)生的回答總結(jié)全課評價學(xué)生第四個環(huán)節(jié)：總結(jié)提升，升華課堂60頁第1題：根據(jù)口訣寫算式，鞏固一個口訣可以寫出兩個乘法算式的知識61頁第1題：回顧口訣之間的聯(lián)系，后一個口訣的得數(shù)是前一個口訣的得數(shù)加662頁第7題：先找規(guī)律，再根據(jù)算式說口訣，復(fù)習(xí)編口訣的過程。七．說作業(yè)設(shè)計豆莢數(shù)123456豌豆數(shù)61218245036八．說板書設(shè)計1×6=66×1=6

一六得六2×6=126×2=12二六十二3×6=186×3=18三六十八4×6=246×4=24四六二十四5×6=306×5=30五六三十6×6=36

六六三十六6的乘法口訣6+6+6+6+6=30三相序分量分析（3-PhaseSequenceAnalyzer）元件位置：電力系統(tǒng)元件庫（PowerLib）中的附加元件（Extras）下的測量元件（Measurements）中。用來指定進(jìn)行序分量分析的諧波用來設(shè)置三相輸入信號的基頻頻率用來選擇顯示的序分量例2：設(shè)計給定的電路圖模型（P173），分析A相接地后，其電壓、電流的正序、負(fù)序、零序變換情況。MATLAB軟件提供