發(fā)電畢業(yè)設(shè)計(jì)

1、第1章 系統(tǒng)仿真概論1.1 概 述系統(tǒng)、模型與仿真系統(tǒng)一詞最早見著于古希臘原子論創(chuàng)始人得謨克里克特的著作世界大系統(tǒng)一書。該書論述了關(guān)于系統(tǒng)的含義，戈登在總結(jié)前人思想的基礎(chǔ)上，將系統(tǒng)定義為“按照某些規(guī)律結(jié)合起來，互相作用、互相依存的所有實(shí)體的集合或總和?，F(xiàn)代工程建立系統(tǒng)該尤為重要，通過為工程建立系統(tǒng)的模型使得該系統(tǒng)在具體實(shí)施之前有充分的、量化的依據(jù)，減少在工程在實(shí)施過程中的風(fēng)險(xiǎn)，防止重復(fù)建設(shè)，通過模型對(duì)系統(tǒng)的各項(xiàng)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)和技術(shù)指標(biāo)有充分的了解和認(rèn)識(shí)，使資金的風(fēng)險(xiǎn)降低和有效利用，使工程不受被研究系統(tǒng)的規(guī)模和復(fù)雜性的限制，保證被研究系統(tǒng)的安全，系統(tǒng)試驗(yàn)的經(jīng)濟(jì)性，可用于對(duì)未來系統(tǒng)的預(yù)測(cè)以及可持續(xù)發(fā)展以

2、及合理利用方面都有積極的意義。人們?cè)陂L(zhǎng)期的研究與應(yīng)用中，創(chuàng)造了適于不同對(duì)象研究分析要求的模型描述形式，Oren 進(jìn)行了總結(jié)，將模型形式加以分類如表1.1所示：模型描述變量的軌跡模型的時(shí)間集合模型形式變量范圍連續(xù)離散空間連續(xù)變化模型空間不連續(xù)變化模型連續(xù)時(shí)間模型偏微分方程Ö常微分方程Ö離散（變化）模型離散時(shí)間模型差分方程ÖÖ有限狀態(tài)機(jī)Ö馬爾可夫鏈Ö連續(xù)時(shí)間模型活動(dòng)掃描ÖÖ時(shí)間調(diào)度ÖÖ進(jìn)程交互ÖÖ表1.1模型分類“建模試驗(yàn)分析”的基礎(chǔ)上，提出了“仿真是一種基于模型的活動(dòng)”的定義，

3、被認(rèn)為是現(xiàn)代仿真技術(shù)的一個(gè)重要概念。實(shí)際上，隨著科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步，特別是信息技術(shù)的迅速發(fā)展，“仿真”的技術(shù)含義不斷的得以發(fā)展和完善。無論哪種定義，仿真基于模型這一基本觀點(diǎn)是共同的。綜上所述，“系統(tǒng)、模型、仿真”這三者之間有著密切的聯(lián)系。系統(tǒng)是研究的對(duì)象，模型是系統(tǒng)的抽象，仿真是通過對(duì)模型的試驗(yàn)以達(dá)到研究系統(tǒng)的目的。現(xiàn)代仿真技術(shù)均是在計(jì)算機(jī)支持下進(jìn)行的，因此，系統(tǒng)仿真也稱為計(jì)算機(jī)仿真。系統(tǒng)仿真有三個(gè)基本活動(dòng)，即系統(tǒng)建模、仿真建模和仿真實(shí)驗(yàn)，聯(lián)系這三個(gè)活動(dòng)的是系統(tǒng)仿真的三要素，即系統(tǒng)、模型、計(jì)算機(jī)（包括硬件和軟件）。關(guān)系如圖1.1所示。系 統(tǒng)計(jì)算機(jī)模 型系統(tǒng)建模仿真實(shí)驗(yàn)仿真建模圖1.1 系統(tǒng)、模型、

4、計(jì)算機(jī)的關(guān)系現(xiàn)代仿真技術(shù)的一個(gè)重要進(jìn)展是將仿真活動(dòng)擴(kuò)展到上述三個(gè)方面，并將其統(tǒng)一到同一個(gè)環(huán)境中。在系統(tǒng)建模方面，除了傳統(tǒng)的基于物理學(xué)、化學(xué)、生物學(xué)、社會(huì)學(xué)等基本定律及系統(tǒng)辨識(shí)方面等方法外，現(xiàn)代仿真技術(shù)提出了用仿真方法確定系統(tǒng)的模型。仿真建模方面，除了適應(yīng)計(jì)算機(jī)軟硬件環(huán)境的發(fā)展而不斷研究和開發(fā)出許多新算法和新軟件外，現(xiàn)代仿真技術(shù)采用模型與試驗(yàn)分離技術(shù)，即模型和數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)（data driven）。任何一個(gè)仿真問題可分為兩部分：模型與實(shí)驗(yàn)，這一點(diǎn)，現(xiàn)代仿真技術(shù)于傳統(tǒng)的仿真定義是相同的。在仿真實(shí)驗(yàn)方面，現(xiàn)代仿真技術(shù)將實(shí)驗(yàn)框架與仿真運(yùn)行控制區(qū)分開來。一個(gè)實(shí)驗(yàn)框架定義一組條件，包括：模型參數(shù)、輸入變量、觀

5、測(cè)變量、初始條件、終止條件、輸出說明。Oren將上述思想加以總結(jié)，提出了現(xiàn)代仿真技術(shù)的概念框架，如圖1.2所示：系統(tǒng)仿真的一般步驟如圖1.3所示： 仿真問題描述特定模型: 參數(shù)模型 參數(shù)值實(shí)驗(yàn):實(shí)驗(yàn)框架仿真運(yùn)行控制行為產(chǎn)生 模型行為及處理 模型行為(仿真數(shù)據(jù))軌跡行為結(jié)構(gòu)行為行為處理：分析、顯示現(xiàn)代仿真技術(shù)的概念框架 系統(tǒng)仿真的一般步驟圖1.2與 1.3 現(xiàn)代仿真技術(shù)的概念框架與系統(tǒng)仿真的一般步驟實(shí)際系統(tǒng)建模與形式化形式建模仿真建模程序設(shè)計(jì)仿真運(yùn)行仿真建模校驗(yàn)可信否?正確否?仿真結(jié)果分析正確否?結(jié)束系統(tǒng)仿真類型可以從不同的角度對(duì)系統(tǒng)仿真進(jìn)行分類。比較典型的分類方法是：根據(jù)模型的種類分類；更具仿

6、真所采用的計(jì)算機(jī)類型分類；根據(jù)仿真時(shí)鐘與實(shí)時(shí)時(shí)鐘的比例關(guān)系分類；根據(jù)系統(tǒng)模型的特性分類。1、 根據(jù)模型的種類分類根據(jù)模型的種類不同，系統(tǒng)仿真可分為三種：物理仿真、數(shù)學(xué)仿真和半實(shí)物仿真。按照真實(shí)系統(tǒng)的物理性質(zhì)構(gòu)造系統(tǒng)的物理模型，并在物理模型上進(jìn)行試驗(yàn)的過程稱為物理仿真。對(duì)實(shí)際系統(tǒng)進(jìn)行抽象，并將其特性用數(shù)學(xué)關(guān)系加以描述而得到的系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型，對(duì)數(shù)學(xué)模型進(jìn)行試驗(yàn)的過程稱為數(shù)學(xué)仿真。半實(shí)物仿真即將數(shù)學(xué)模型與物理模型甚至實(shí)物聯(lián)合起來進(jìn)行試驗(yàn)。仿真時(shí)將兩者連接起來完成整個(gè)系統(tǒng)的試驗(yàn)。2、根據(jù)仿真計(jì)算機(jī)類型分類 按所使用的仿真計(jì)算機(jī)類型也可將仿真分為三類：模擬計(jì)算機(jī)仿真、數(shù)字計(jì)算機(jī)仿真和數(shù)字模擬混合仿真。本

7、質(zhì)上，模擬計(jì)算機(jī)仿真是一種并行仿真，即仿真時(shí)，代表模型的各部件是并發(fā)執(zhí)行的。早期的數(shù)字計(jì)算機(jī)仿真是一種串行仿真。數(shù)字模擬混合仿真，即將系統(tǒng)模型分為兩部分，其中一部分放在模擬計(jì)算機(jī)上執(zhí)行，另一部分在數(shù)字計(jì)算機(jī)上運(yùn)行，兩個(gè)計(jì)算機(jī)之間利用模數(shù)和數(shù)模轉(zhuǎn)換裝置交換信息。隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展，今天的計(jì)算機(jī)仿真一般指的就是數(shù)字計(jì)算機(jī)仿真。3、 根據(jù)仿真時(shí)鐘與實(shí)際時(shí)鐘的比例關(guān)系分類實(shí)際動(dòng)態(tài)系統(tǒng)的時(shí)間基稱為實(shí)際時(shí)鐘，而系統(tǒng)仿真時(shí)模型所采用的時(shí)鐘稱為仿真時(shí)鐘。根據(jù)仿真時(shí)鐘與實(shí)際時(shí)鐘的比例關(guān)系，系統(tǒng)仿真分為實(shí)時(shí)仿真、亞實(shí)時(shí)仿真和超實(shí)時(shí)仿真。4、 根據(jù)系統(tǒng)模型的特性分類仿真基于模型，模型的特性直接影響著仿真的實(shí)現(xiàn)。從

8、仿真的角度來看，系統(tǒng)模型特性可分為兩大類，一類稱為連續(xù)系統(tǒng)，另一類稱為離散系統(tǒng)。由于這兩類系統(tǒng)固有運(yùn)動(dòng)規(guī)律的不同，因而描述其運(yùn)動(dòng)規(guī)律的模型形式就有很大的差別，相應(yīng)的，系統(tǒng)仿真技術(shù)也分為兩大類：連續(xù)系統(tǒng)仿真和離散系統(tǒng)。 仿真技術(shù)的應(yīng)用仿真技術(shù)作為一門獨(dú)立學(xué)科已經(jīng)有50多年的歷史，它不僅用于航天、航空、各種武器系統(tǒng)的研制部門，而且已經(jīng)廣泛的應(yīng)用于電力、交通運(yùn)輸、通信、化工、核能等各個(gè)領(lǐng)域。系統(tǒng)計(jì)算機(jī)仿真得以發(fā)展的重要原因在于它帶來的社會(huì)經(jīng)濟(jì)效益。系統(tǒng)仿真用于電力系統(tǒng)就稱之為電力系統(tǒng)計(jì)算機(jī)仿真。如對(duì)電力系統(tǒng)的性能測(cè)試、參數(shù)整定和設(shè)計(jì)方案的評(píng)估；對(duì)電力系統(tǒng)中電磁暫態(tài)的仿真、研究電磁暫態(tài)、電磁諧振、機(jī)電

9、振蕩、機(jī)組軸系扭振和由斷路器切換、雷電流沖擊引起的暫態(tài)過程；它還包括潮流計(jì)算、超高壓直流輸電換流器、控制系統(tǒng)和統(tǒng)計(jì)分析等內(nèi)容；電力系統(tǒng)中心調(diào)度所的在線計(jì)算機(jī)仿真，以輔助現(xiàn)場(chǎng)調(diào)度人員進(jìn)行經(jīng)濟(jì)調(diào)度、預(yù)測(cè)和分析電力系統(tǒng)的安全性，監(jiān)測(cè)電能管理軟件的性能，確定電能管理決策等。電力系統(tǒng)計(jì)算機(jī)仿真有如下優(yōu)點(diǎn)：1、不受被研究系統(tǒng)的規(guī)模和復(fù)雜性的限制。2、保證被研究系統(tǒng)的安全。3、系統(tǒng)試驗(yàn)的經(jīng)濟(jì)性。4、可用于對(duì)未來系統(tǒng)的預(yù)測(cè)。第2章MATLAB與Simulink簡(jiǎn)介 2.1 MATLAB語言簡(jiǎn)介 MATLAB語言的發(fā)展?fàn)顩rMATLAB語言的首創(chuàng)者Cleve Moler教授在數(shù)值分析，特別是數(shù)值線性代數(shù)的領(lǐng)域中很

10、有影響。1980年前后構(gòu)思并開發(fā)了MATLAB（即矩陣實(shí)驗(yàn)室），這一軟件利用了他研制的、在國際上頗有影響的EISPACK（基于特征值計(jì)算的軟件包）和LINPACK（線性代數(shù)軟件包）兩大軟包中可靠的子程序，用Fortran語言編寫了集命令翻譯、科學(xué)計(jì)算于一身的一套交互式軟件系統(tǒng)?，F(xiàn)在使用的較多的版本是Cleve Moler 和John Little等人成立的The MathWorks公司在1999年初推出的MATLAB5.3版以及新版本的最優(yōu)化工具箱和Simulink3.0。2000年10月，MATLAB6.0問世，在操作街面上有了很大改觀、同時(shí)還給出了程序發(fā)布窗口、歷史信息窗口和變量管理窗口等

11、，為用戶的使用提供了很大的方便；在計(jì)算機(jī)內(nèi)核上拋棄了其一直使用的LINPACK和EISPACK，而采用了更具優(yōu)勢(shì)的LAPACK軟件包和FFTW系統(tǒng)，速度變得更快，數(shù)值性能也更好；在用戶圖形界面設(shè)計(jì)上也更趨合理；與C語言接口及轉(zhuǎn)換的兼容性也更強(qiáng)；與之配套的Simulink4.0版的新功能也特別引人注目。2001年六月推出的MATLAB6.1版及Simulink4.1版本是目前的最新版，功能已經(jīng)是十分強(qiáng)大，其新的虛擬現(xiàn)實(shí)工具箱更給仿真結(jié)果三維視景下顯示帶來了新的解決方案。The MathWorks公司目前正致力于新版本的開發(fā)、測(cè)試，已經(jīng)于2002年6月推出MATLAB Release13，即MAT

12、LAB6.5/Simulink5.0。目前，MATLAB已經(jīng)成為國際上最流行的科學(xué)計(jì)算與工程計(jì)算的軟件工具，現(xiàn)在的MATLAB已經(jīng)不僅僅是一個(gè)“矩陣實(shí)驗(yàn)室”了，它已經(jīng)成為了一種具有廣泛應(yīng)用前景的、全新的計(jì)算機(jī)高級(jí)編程語言了，有人稱它為“第四代”計(jì)算機(jī)語言，它在國內(nèi)外高校和研究部門正扮演著重要的角色。 MATLAB軟件系統(tǒng)的構(gòu)成MATLAB軟件主要是由主包、Simulink和工具箱三大部分組成。MATLAB語言是一種基于矩陣和數(shù)組的高級(jí)語言它具有流程控制語句、函數(shù)、數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)、輸入輸出，并且具有面向?qū)ο蟮某绦蛟O(shè)計(jì)特性。用MATLAB編寫程序就像在便簽上列公式和求解一樣簡(jiǎn)單。MATLAB工作環(huán)境集成

13、了許多工具和程序，用戶工作環(huán)境中提供的功能完成它們的工作。MATLAB工作環(huán)境給用戶提供了管理工作空間內(nèi)存放變量和輸入輸出數(shù)據(jù)的功能，并給用戶提供了不同的工具用以開發(fā)、管理、調(diào)試文件和MATLAB應(yīng)用程序。MATLAB數(shù)學(xué)函數(shù)庫是數(shù)學(xué)算法的一個(gè)巨大集合。該函數(shù)庫既包括了諸如求和、余弦、復(fù)數(shù)運(yùn)算之類的簡(jiǎn)單函數(shù)；也包含了矩陣、轉(zhuǎn)置、特征值、貝賽爾函數(shù)、快速傅里葉變換等復(fù)雜函數(shù)。MATLAB應(yīng)用程序接口（API）是一個(gè)MATLAB語言通C和Fortran等其它高級(jí)語言進(jìn)行交互的庫。包括從MATLAB調(diào)用其它程序（動(dòng)態(tài)鏈接），把MATLAB作為計(jì)算引擎來調(diào)用，還包括寫MATLAB數(shù)據(jù)文件。Simuli

14、nk是用于動(dòng)態(tài)系統(tǒng)仿真的交互式系統(tǒng)。Simulink允許用戶在屏幕上繪制框圖來模擬一個(gè)系統(tǒng)，并能夠動(dòng)態(tài)的控制該系統(tǒng)。Simulink采用鼠標(biāo)驅(qū)動(dòng)方式，能夠處理線性、非線性、連續(xù)、離散、多變量及多系統(tǒng)等問題。工具箱是MATLAB用來解決各個(gè)領(lǐng)域特定問題的函數(shù)庫，它是開放式的，可以應(yīng)用，也可以根據(jù)自己的需要進(jìn)行擴(kuò)展。MATLAB提供的工具箱為用戶提供了豐富而使用的資源，工具箱的內(nèi)容非常廣泛，涵蓋了科學(xué)研究的很多門類。目前，以涉及數(shù)學(xué)、控制、通信、信號(hào)處理、經(jīng)濟(jì)、地理等多種學(xué)科的二十多種MATLAB工具箱投入使用。應(yīng)用MATLAB的各種工具箱可以在很大程度上減少用戶編程的復(fù)雜程度。2.2 Simul

15、ink簡(jiǎn)介 Simulink入門Simulink 是MATLAB提供的實(shí)現(xiàn)動(dòng)態(tài)系統(tǒng)建模和仿真的一個(gè)軟件包。他讓用戶把精力從編程轉(zhuǎn)向模型的構(gòu)造。Simulink 一個(gè)很大的優(yōu)點(diǎn)是為用戶省去了許多重復(fù)的代碼編寫工作，用戶就不用一步步的從最底層開始編起。Simulink 的最新版本是Simulink4.0（包含在MATLAB6.0里）,啟動(dòng)Simulink 的方法有很多種,按照MATLAB 的傳統(tǒng)方式,之要在MATLAB 窗口輸入>>Simulink 這樣,一個(gè)稱為Simulink Library Browser 的窗口就會(huì)出現(xiàn)在桌面上,它的樣子如圖3-1所示。圖2.1 Simulink

16、 Library Browser 的窗口Simulink是一個(gè)用來對(duì)動(dòng)態(tài)系統(tǒng)進(jìn)行建模、仿真、和分析的軟件包。它支持線性和非線性系統(tǒng)、連續(xù)和離散時(shí)間模型，或者是兩者的混合。對(duì)于建模，Simulink提供了一個(gè)圖形化的用戶界面（GUI），可以用鼠標(biāo)點(diǎn)擊和拖拉模塊的圖標(biāo)建模。通過圖形界面，用戶可以像用鉛筆在紙上畫圖一樣簡(jiǎn)單。定義完模型后，可以通過Simulink的菜單或者在MATLAB的命令窗口輸入命令對(duì)它進(jìn)行仿真，菜單對(duì)于交互式工作非常方便。使用Scope或其它顯示模塊可以在運(yùn)行仿真時(shí)觀察到仿真的結(jié)果，另外，還可以在仿真時(shí)改變參數(shù)，并且立即就可以看到有什么變化，對(duì)它進(jìn)行分析。 Simulink實(shí)時(shí)

17、工作環(huán)境的作用及其主要特點(diǎn)Simulink時(shí)實(shí)工作環(huán)境（Real-Time Workshop）自動(dòng)的直接從Simulink的模塊圖生成C語言代碼，這將允許連續(xù)、離散時(shí)間或者混合系統(tǒng)的模型可以運(yùn)行于各種計(jì)算機(jī)平臺(tái)，其中包括實(shí)時(shí)硬件，但Simulink是必不可少的。一、Simulink實(shí)時(shí)工作環(huán)境的作用快速建模 作為一個(gè)快速建模工具，實(shí)時(shí)工作環(huán)境使得用戶可以快速實(shí)現(xiàn)自己的設(shè)計(jì)，而不用手工編寫長(zhǎng)長(zhǎng)的代碼然后進(jìn)行調(diào)試?？刂菩盘?hào)處理和動(dòng)態(tài)系統(tǒng)的算法可以通過開發(fā)圖形化的Simulink模塊圖，并且自動(dòng)生成C語言代碼來實(shí)現(xiàn)。 嵌入式實(shí)時(shí)控制 義演一個(gè)系統(tǒng)已經(jīng)用Simulink設(shè)計(jì)出來，就可以生成實(shí)時(shí)控制器或

18、數(shù)字信號(hào)處理器的代碼，然后可對(duì)代碼進(jìn)行編譯、鏈接，最后裝載到目標(biāo)處理器中，實(shí)施工作環(huán)境支持DSP板，嵌入式控制系統(tǒng)，以及多種用戶和商業(yè)開發(fā)的硬件。實(shí)時(shí)仿真 對(duì)循環(huán)中硬件仿真，可以為整個(gè)系統(tǒng)或指定的分系統(tǒng)創(chuàng)建和執(zhí)行代碼，典型的應(yīng)用包括訓(xùn)練仿真器，模型驗(yàn)證和測(cè)試。單機(jī)仿真 單機(jī)仿真可以在你的主機(jī)上直接運(yùn)行或者傳送到另外的系統(tǒng)上以遠(yuǎn)程方式執(zhí)行。由于時(shí)間歷史數(shù)據(jù)被以二進(jìn)制或ASCII文件保存在MATLAB中，可以很容易的被裝入MATLAB中以進(jìn)一步的分析或圖形顯示。二、實(shí)時(shí)工作環(huán)境的特點(diǎn)實(shí)時(shí)工作環(huán)境具有一系列復(fù)雜的能力和特性以提供實(shí)現(xiàn)各種應(yīng)用的靈活性。(1) 自動(dòng)代碼生成以處理連續(xù)時(shí)間、離散時(shí)間和混合

19、系統(tǒng)。(2) 優(yōu)化代碼以保證快速執(zhí)行。(3) 控制框架結(jié)構(gòu)應(yīng)用程序接口（API）自動(dòng)的使用定制的make文件來創(chuàng)建和下載object文件到目標(biāo)硬件上。(4) 可移植的代碼使其應(yīng)用環(huán)境更加廣泛。(5) 簡(jiǎn)明、可讀并具有詳細(xì)注釋的代碼使得維護(hù)非常簡(jiǎn)單。(6) 從Simulink下載到外部硬件上的交互參數(shù)使系統(tǒng)在工作狀態(tài)下很容易調(diào)整。(7) 一個(gè)菜單驅(qū)動(dòng)的圖形用戶界面使得軟件的使用非常容易。三、建立模型的一般步驟在Simulink 環(huán)境下，編輯模型的一般過程是：首先打開一個(gè)空白的編輯窗口，然后將模塊庫中的模塊復(fù)制到編輯窗口，并依照給定的框圖修改編輯窗口中模型的參數(shù)，再將各個(gè)模塊按照給定的框圖連接起來

20、，這樣就可以對(duì)整個(gè)模型進(jìn)行仿真了。在 Simulink 中打開一個(gè)空白的模型窗口有幾種方法：·在MATLAB的命令窗口種選擇File|New|New Model菜單項(xiàng)；·單擊Simulink工具欄中的“新建模型”圖標(biāo)；·選中Simulink菜單系統(tǒng)中的File|New|New Model菜單項(xiàng)；·還可以使用new_system命令來建立新模型。無論采用那種方式，都漿自動(dòng)打開一個(gè)空白窗口模型，在這個(gè)窗口下我們可以任意的編輯所需要的系統(tǒng)模型了。第3章 電力系統(tǒng)模塊集與簡(jiǎn)單電子線路仿真3.1 電力系統(tǒng)模塊集簡(jiǎn)介電力系統(tǒng)模塊集簡(jiǎn)介Simulink中可以使用的電力

21、系統(tǒng)仿真模塊集（Power Systems Blockset）主要是由加拿大的HydroQuebec和International公司共同開發(fā)的，其功能非常強(qiáng)大，可以用于電路、電力電子系統(tǒng)、電機(jī)系統(tǒng)、電力傳輸?shù)冗^程的仿真，它提供了一種類似電路建模的方式進(jìn)行模型繪制，在仿真前將自動(dòng)將其變化成狀態(tài)方程描述的系統(tǒng)形式，然后才能在Simulink下進(jìn)行仿真分析。在MATLAB命令窗口中鍵入powerlib，則將得出如圖所示的模塊集。圖3.1 電力系統(tǒng)模塊集當(dāng)然，電力系統(tǒng)模塊集中的器件還可從Simulink模塊瀏覽窗口中直接啟動(dòng)?？梢?，在該模塊集中還有很多子模塊集，雙擊每一個(gè)圖標(biāo)都將打開一個(gè)下級(jí)子模塊集，

22、例如雙擊Electrical sources圖標(biāo)將打開如圖所示的電源子模塊集，其中有直流和交流電源，以及各種受控電流源和電壓源等。若雙擊模塊集中的Measurements圖標(biāo)，則將的處如圖所示的子模塊集，其中有各種檢測(cè)端口，如電流表、電壓表和阻抗表，該組中還包括各種其他擴(kuò)展的子模塊集。圖3.2電源子模塊集與檢測(cè)子模塊集現(xiàn)將電力系統(tǒng)模塊集中所包含的模塊作以簡(jiǎn)介。電力系統(tǒng)模塊集包含的模塊有：Connectors(連接器庫)，Electrical Sources（電源庫），Elements(元件庫)，Extra Library(附加庫)，Machines(電機(jī)庫)，Measurements(儀表庫)

23、，Power Electronics(電力電子元件庫)，Powergui(電源圖形用戶界面模塊)。（1）電源模塊中的模塊有直流電壓源、交流電壓源、交流電流源、可控電壓源、可控電流源五個(gè)模塊。（2）元件庫中的模塊有：串聯(lián)RLC支路、串聯(lián)RLC負(fù)載、并聯(lián)RLC支路、并聯(lián)RLC負(fù)載、線性變壓器、飽和變壓器、互感器、電涌放電器、分布參數(shù)線路、短路器、截面導(dǎo)線等十一個(gè)模塊。（3）電力電子元件模塊庫中的模塊有：理想開關(guān)、金屬氧化物半導(dǎo)體場(chǎng)效應(yīng)管、門電路、二級(jí)管、可控硅等六個(gè)模塊。（4）儀表模塊庫中的模塊有：電壓測(cè)量模塊和電流測(cè)量模塊。（5）連接器模塊庫中的模塊有：接地（輸入、輸出）兩個(gè)模塊，局部接地（輸入

24、、輸出）兩個(gè)模塊，T形和L形連接器模塊，多進(jìn)多出（水平、垂直）連接器模塊、多進(jìn)多出（水平、垂直）薄連接器模塊。（6）電機(jī)模塊庫中的模塊包括簡(jiǎn)單同步電機(jī)三個(gè)模塊，永磁同步電機(jī)兩個(gè)模塊，異步電機(jī)三個(gè)模塊，渦輪與調(diào)節(jié)器兩個(gè)模塊、同步電機(jī)四個(gè)模塊。（7）電源庫附加模塊庫又包括測(cè)量模塊庫，三相模塊庫，控制模塊庫和附加電機(jī)模塊庫。圖3.3 元件庫測(cè)量模塊庫，有三個(gè)模塊。三相模塊庫，有十五個(gè)模塊?？刂颇K集，有定時(shí)器和同步6脈沖發(fā)生器兩個(gè)模塊。附加電機(jī)庫，有一個(gè)直流電機(jī)模塊。圖3.4 電力電子元件庫圖3.5 電機(jī)庫圖3.6 連線類子模塊集圖3.7 三相庫圖3.8 連接器類子模塊集如下圖所示3.1.2 標(biāo)幺值

25、（p.u.）下表給出了一些在電力系統(tǒng)中常用的國際單位制符號(hào)物理量單位符號(hào)時(shí)間Seconds長(zhǎng)度Meterm重量kilogramkg熱量JouleJ電流AmpereA電壓VoltV有功功率WattW視在功率volt ampereVA無功功率Varvar電感Ohm電抗Ohm感應(yīng)系數(shù)HenryH電容FaradF磁鏈volt secondV. s轉(zhuǎn)速radians per secondrevolutions per minuterad/srpm轉(zhuǎn)矩Newton meterN.m慣性kilogram (meter)2kg.m2摩擦因數(shù)Newton meter second通常我們?cè)诖罱ㄏ到y(tǒng)時(shí)，為方便起見

26、常使用標(biāo)幺值系統(tǒng)，這一點(diǎn)在MATLAB中體現(xiàn)的比較突出。它可以使運(yùn)算步驟簡(jiǎn)化，數(shù)值簡(jiǎn)明便于分析。標(biāo)幺值的一般表達(dá)式為：使用標(biāo)幺值有以下方便之處：（1） 使用標(biāo)幺值時(shí)，相對(duì)參考值是一個(gè)線性比，便于比較。例如瞬時(shí)電壓達(dá)到1.42P.U.說明，超過額定值的42%。（2） 使用標(biāo)幺值表示電抗時(shí)，可以反映出電壓與電流的變化情況。（3） 使用標(biāo)幺值計(jì)算時(shí)，運(yùn)算過程比較簡(jiǎn)便。3.2 簡(jiǎn)單電子線路仿真電路的仿真我們知道，電路中最常有的元件是電阻、電容和電感，雙擊電力系統(tǒng)模塊中的Elements圖標(biāo)，則將得出如圖所示的子模塊集，其中即包含各種電阻、電容和電感元件，還包含各種變壓器元件，另外還有一個(gè)三相元件子模塊

27、集。圖3.12 電路元件子模塊普通的電阻、電容和電感元件來看，有串聯(lián)的RLC（電阻、電容、電感）分支和并 圖3.13 串聯(lián)分支元件參數(shù)對(duì)話框聯(lián)的RLC分支，以及他們的負(fù)載形式。雙擊Series RLC Branch（串聯(lián)RLC分支）元件，則將得出如圖所示的對(duì)話框，在這個(gè)對(duì)話框中適當(dāng)?shù)妮斎腚娮?、電容和電感的參?shù)即可。注意，和純數(shù)字仿真不同，這里填寫電路參數(shù)時(shí)應(yīng)該注意其單位。遺憾的是這里不包含單個(gè)的電阻、電感和電容元件，可以從串聯(lián)或并聯(lián)的分支來定義單獨(dú)的電路，但在串聯(lián)或并聯(lián)分支中直接刪除某個(gè)元件也不是太容易的事，例如在串聯(lián)分支中刪除電容，則不能將其數(shù)值填寫成0，而需要寫成inf。單個(gè)電阻、電感、電

28、容元件的參數(shù)設(shè)置在并聯(lián)和串聯(lián)分支中是不同的，具體參見下表。為了搭建實(shí)驗(yàn)的方便，也可以按該表拆分出單個(gè)元件，封裝起來。元件串聯(lián)RLC分支并聯(lián)RLC分支類型電阻數(shù)值電感數(shù)值電容數(shù)值電阻數(shù)值電感數(shù)值電容數(shù)值單個(gè)電阻單個(gè)電感單個(gè)電容R000L0infinfCRinfinfinfLinf00C表3.2 單個(gè)電阻、電感、電容參數(shù)設(shè)置表在一般電路中，除了前面介紹的一些元件以外，還需要一些連線類模塊，雙擊電力系統(tǒng)模塊集中的Connectors圖標(biāo)則將打開如圖所示的連線類子模塊集。給定電路圖如下所示，輸入的交流電壓源為220V，50Hz,其它參數(shù)值為R1=0.428, L 1=L2=1.926mH，R2=1.5

29、51，R3=1.551，L3=1.803Mh。完成了電路連接后，將終止的時(shí)間設(shè)為0.1，則可以啟動(dòng)仿真過程。開始仿真過程后，則將在MATLAB的命令窗口中顯示如下的信息圖3.14 連接器類子模塊集圖3.15 給定簡(jiǎn)單電路圖Power System Blockset processing dianlufangzhen .Computing state-space representation of linear electrical circuit (V2.2).(2 states ; 1 inputs ; 1 outputs)Computing steady-state values of c

30、urrents and voltages .Build the Simulink equivalent circuit .(Circuit stored inside "dian lu fang zhen /Voltage Measurement" block)Ready圖3.16 簡(jiǎn)單電路仿真模型圖3.17 簡(jiǎn)單電路仿真模型結(jié)該信息表明系統(tǒng)自動(dòng)完成并通過了從繪制的電路圖到狀態(tài)方程的轉(zhuǎn)換，開始自啟動(dòng)狀態(tài)方程的仿真過程。還可以對(duì)仿真電路進(jìn)行穩(wěn)態(tài)分析。將電力系統(tǒng)模塊集中的powergui模塊復(fù)制到仿真框圖中，則雙擊該模塊就可以對(duì)電路圖中的信號(hào)進(jìn)行穩(wěn)態(tài)分析，得出下圖所示的分析結(jié)果

31、。從得出的結(jié)果中可以看出所量測(cè)的信號(hào)穩(wěn)態(tài)曲線為幅值95.27V，初始相位為-15.33º（拖動(dòng)滾動(dòng)桿才能顯示出來）的正弦信號(hào)，亦即該信號(hào)的解析表達(dá)式在穩(wěn)態(tài)時(shí)趨近95.27sin(2*50t-15.33°)。圖3.18 簡(jiǎn)單電路仿真模型圖3.19 簡(jiǎn)單電路仿真模型穩(wěn)態(tài)分析另外，用電力系統(tǒng)工具箱中提供的power2sys( )可以提取出從給定電源到輸出端子的狀態(tài)方程模型，根據(jù)次狀態(tài)方程模型就可以對(duì)整個(gè)電路進(jìn)行頻域分析，如繪制其Bode圖等。Power2sys( )函數(shù)的調(diào)用格式為：a，b，c，d=power2sys(模型名)其中a，b，c，d為系統(tǒng)的狀態(tài)方程矩陣，由tf( )還

32、可以得出系統(tǒng)的傳遞函數(shù)模型。傳輸線路模型仿真圖3.25分布參數(shù)模型子系統(tǒng) PI形等值線路子系統(tǒng)以上圖形是傳輸線路在電力系統(tǒng)中的兩種表現(xiàn)形式。輸電線路本身其實(shí)質(zhì)是分布參數(shù)網(wǎng)絡(luò)元件。當(dāng)輸電線路較短，阻抗和導(dǎo)納分別比較集中，可以當(dāng)作集中參數(shù)元件處理采用、或形等值電路來處理。MATLAB中采用PI形等值電路。當(dāng)輸電線路較長(zhǎng)時(shí)，為使計(jì)算和仿真結(jié)果精確，應(yīng)按輸電線路的分布參數(shù)特性，采用分布參數(shù)模型，考慮線路上的分布參數(shù)，以及線損等情況。圖3.26 傳輸線模型圖3.27 傳輸線路模型子系統(tǒng)電機(jī)系統(tǒng)仿真電力系統(tǒng)模塊集還提供了一些常用電機(jī)仿真模塊，雙擊該模塊集中的Machine圖標(biāo)，則將打開如圖所示的子模塊集，

33、從該模塊組中可以看出，包含了各種各樣的電機(jī)模型，包括直流機(jī)（DC motors）、異步機(jī)（Asynchronous motors）、同步機(jī)（Synchronous motors）以及各種其他形式。圖3.28電機(jī)庫電力系統(tǒng)工具箱中提供了兩個(gè)異步電動(dòng)機(jī)模型，其圖標(biāo)表示 如下。左側(cè)的為標(biāo)幺值單位下的異步電動(dòng)機(jī)（p.u.，即per unit）模型，右側(cè)的為國際單位制（SI）下的異步機(jī)模型。在此主要考慮國際單位制的異步電 動(dòng)機(jī)模型。圖3.29 異步電動(dòng)機(jī)模型 異步電動(dòng)機(jī)模塊有4個(gè)輸入端子，4個(gè)輸出端子，前3個(gè)輸入端子（A，B，C）為電機(jī)的定子電壓輸入，一般可直接接入三相電壓，可以由星形和三角形兩種解法，

34、第4輸入端一般接負(fù)載，為軸上的機(jī)械轉(zhuǎn)矩，該端子可以直接接Simulink信號(hào)。模塊的前3個(gè)輸入端子（a，b，c）為轉(zhuǎn)子電壓輸出，一般短接在一起，或連接到其它附加的電路中。第4個(gè)輸出端為m端子，他返回一系列電機(jī)的內(nèi)部信號(hào)集，共有21路信號(hào)組成，其構(gòu)成如下： ·第1到第3路：轉(zhuǎn)子電流ira ，irb，irc ;·第4到第9路：d-q-n坐標(biāo)系下的轉(zhuǎn)子信號(hào)，依次為q-軸電流iqr ，d-軸電流idr ，q-軸磁通qr，d-軸磁通dr，q-軸電壓vqr，d-軸電壓vdr;·第10到第12路：定子電流isa ，isb ，isc ;·第13到第12路：q-d-n坐標(biāo)

35、系下的定子信號(hào)，依次為q-軸電流iqs，d-電流ids，q-軸磁通qs，d-軸磁通ds，q-軸電壓vqs，d-軸電壓vds；·第19到第21路：電機(jī)轉(zhuǎn)速m，機(jī)械轉(zhuǎn)矩Tm，電機(jī)轉(zhuǎn)子角位移m。該路信號(hào)應(yīng)該接電機(jī)測(cè)試信號(hào)分路器（Machines Measurement Demux）模塊將各路信號(hào)分離出來，以便直接接示波器或Simulink輸出端子進(jìn)行顯示。通常按照下圖連接模塊的輸出端。圖3.30 異步電機(jī)典型接法雙擊異步電動(dòng)機(jī)模塊，將得到該模塊的參數(shù)對(duì)話框，在該對(duì)話框中需要輸入如下參數(shù)：·繞組類型（Rotor type）列表框：分為繞線式（wound）和鼠籠式（Squirrel-

36、cage）兩種，后者將不顯示輸出端a，b，c，而直接將其在模塊內(nèi)部短接。·額定參數(shù)：額定功率Pn（單位:kw），線電壓Vn（單位:v），頻率fn（單位:Hz）；·定子電阻Rs（Stator）（單位:Ohms）和漏感（Lls）（單位:H）;·轉(zhuǎn)子電阻Rr（Rotor）（單位:Ohms）和漏感（Lls）（單位:H）;圖3.31 電機(jī)測(cè)量模塊參數(shù)設(shè)置這些參數(shù)基本上都是電動(dòng)機(jī)銘牌參數(shù)。例如已知電動(dòng)機(jī)參數(shù)為：Pn =5.5kW，Vn=380V，fn=50Hz，Rs=0.0217，xls=0.039，Rr=0.0329，xlr=0.0996，Lm=3.649，J=11.4，F(xiàn)

37、=0，P=2。該系統(tǒng)中的測(cè)量信號(hào)分路器直接使用也是由問題的，因?yàn)槠淠J(rèn)的分路是針對(duì)簡(jiǎn)化的同步機(jī)（Simplified synchronous）輸出的，雙擊該模塊將得出下圖所示的對(duì)話框，在電機(jī)類型（Machine type）欄目中選擇異步機(jī)（Asynchronous），則得出信號(hào)列表，可以從該信號(hào)列表中選擇想輸出的信號(hào)。常用的異步電動(dòng)機(jī)接法一般有星形和三角形接法，分別如下圖所示。在星形結(jié)構(gòu)下，3路輸入信號(hào)的初始相位應(yīng)該分別設(shè)置為0，120，和圖3.32 星形連接方式圖3.33 三角形連接方式240。在繪制三角形接法時(shí)，下面的交流電壓源和異步機(jī)的c端口都是“輸入”端子，可以用連線器中的器件將其連接

38、起來。事實(shí)上，在純電力系統(tǒng)工具箱模塊構(gòu)成的系統(tǒng)模型中，信號(hào)是沒有方向的，所以這樣構(gòu)造的模型能正確進(jìn)行仿真運(yùn)算。這樣可以繪制出異步機(jī)仿真框圖，這里電源采用了星形接法，可以將這三個(gè)交流電壓源的電壓值設(shè)置成相電壓220V，A，B，C三相的相位分別填寫為0，120，240。在該模型中有一個(gè)空閑的電流測(cè)試元件（Current Measurement）,這是電力系統(tǒng)工具箱所要求的，應(yīng)為它要求至少有一個(gè)測(cè)量元件。另外還需要從輸出的信號(hào)中使用Selector元件提取所需的淡路信號(hào)，這樣示波器中同時(shí)輸出4路信號(hào)，a相轉(zhuǎn)子電流iar，a相定子電流ias，轉(zhuǎn)速和輸出轉(zhuǎn)矩T，設(shè)置仿真終止時(shí)間為3秒，并選擇仿真算法為o

39、de15，就可以進(jìn)行系統(tǒng)仿真。將A，B兩相換序，亦即將A和B相的相位移分別改成120和0，則在進(jìn)行仿真將得到另一種仿真結(jié)果。可以看出，A，B兩相換序講使得電機(jī)反轉(zhuǎn)?？梢酝ㄟ^這樣的方法對(duì)各種電機(jī)進(jìn)行仿真分析。下圖3.34異步機(jī)仿真圖3.35異步電機(jī)參數(shù)設(shè)置圖3.36 仿真結(jié)果波形圖3.37A B相換序后的仿真波形第4章 Simulink建模4.1 子系統(tǒng)4.1 1創(chuàng)建子系統(tǒng)隨著模型的大小和復(fù)雜性的增加，可以將它的模塊分成不同的組成若干子系統(tǒng)，以達(dá)到簡(jiǎn)化模型的目的。使用子系統(tǒng)有如下幾個(gè)方面的優(yōu)點(diǎn)：1） 可以減少模型窗口中顯示的模塊數(shù)量。2） 可以將功能上有關(guān)聯(lián)的模塊放在一起。3） 可以建立一個(gè)層次

40、結(jié)構(gòu)的模塊圖，子系統(tǒng)模塊位于一層，組成子系統(tǒng)的各模塊的位于另外一層。創(chuàng)建子系統(tǒng)一般有兩種途徑：第一，在模型中加入子系統(tǒng)模塊，然后打開該子系統(tǒng)模塊，并且在子系統(tǒng)窗口中加入它所包含的模塊；第二，加入組成子系統(tǒng)的模塊，然后將這些模塊組成一個(gè)子系統(tǒng)。一、通過加入子系統(tǒng)模板創(chuàng)建子系統(tǒng)要在子系統(tǒng)中加入它所包含的模塊之前創(chuàng)建子系統(tǒng)，現(xiàn)在模型中加進(jìn)一個(gè)Subsystem模塊，然后加入組成該子系統(tǒng)的模塊，其過程如下：（1） 從Simulink的信號(hào)與系統(tǒng)（Signals&Systems）庫中拷貝 Subsystem模塊到模型中。（2） 雙擊該子系統(tǒng)模塊，打開它。（3） 在孔的子系統(tǒng)(Subsystem)

41、窗口中，創(chuàng)建子系統(tǒng)，使用輸入（Inport）模塊代表該子系統(tǒng)從外部的輸入，使用輸出（Outportt）模塊代表該子系統(tǒng)的輸出。二、通過將一些已有的模塊組織在一起創(chuàng)建子系統(tǒng)如果模型中，已經(jīng)包含了組成子系統(tǒng)的模塊，可以通過將這些模塊組織在一起來創(chuàng)建子系統(tǒng)。其過程如下：（1） 將子系統(tǒng)需要包含的所有模塊和連線用一個(gè)邊界框包括起來。不能通過單個(gè)的選取每一個(gè)組成子系統(tǒng)的模塊或通過使用Select All命令來選取它們。（2） 從Edit菜單下選擇Create Subsystem 菜單項(xiàng)，Simulink將用一個(gè)Subsystem模塊替代被選取得所有模塊。4.2 模塊封裝技術(shù) 封裝方法所謂模塊封裝(mas

42、king)，就是將其對(duì)應(yīng)的子系統(tǒng)內(nèi)部結(jié)構(gòu)隱含起來，以方便訪問該模塊時(shí)只出現(xiàn)一個(gè)參數(shù)對(duì)話框，將模塊中所需的參數(shù)用這個(gè)對(duì)話框來輸入。其實(shí)Simulink中大多數(shù)的模塊多時(shí)由更底層的模塊封裝起來的，例如傳遞函數(shù)模塊，其內(nèi)部結(jié)構(gòu)是不可見的，他只允許雙擊打開一個(gè)參數(shù)輸入對(duì)話框來讀入傳遞函數(shù)的分子和分母參數(shù)。如果想封裝一個(gè)用戶自建模型，首先應(yīng)該用建立子系統(tǒng)的方式將其轉(zhuǎn)換為子系統(tǒng)模塊，選中該子系統(tǒng)模塊的圖標(biāo)，再選擇Edit|Mask Subsystem子菜單項(xiàng)，則可以得出如圖所示的模塊封裝程序界面，在該對(duì)話框中，有若干項(xiàng)重要內(nèi)容需要用戶自己填寫，例如：·Mask type（封裝種類）編輯框的內(nèi)容可

43、以任意填寫，在其中填寫一個(gè)您認(rèn)為合適的字符串即可。這些編輯框都是可以接受中文的。·Drawing commands（繪圖命令）編輯框允許給該模塊圖標(biāo)上繪制圖形，例如可以使用MATLAB的plot( )函數(shù)畫出現(xiàn)狀的圖形，也可以使用disp( )函數(shù)在圖標(biāo)上寫字符串名，還允許用image( )函數(shù)來繪制圖像。·Icon frame(圖標(biāo)邊框)選項(xiàng)可以為Visible（可見的）和Invisible（隱含的），其中前者為默認(rèn)狀態(tài)，大多數(shù)Simulink模塊均帶有可見的變框。·Icon transparency（圖標(biāo)透明與否）屬性有兩種選擇，Opaque（不透明的，為默認(rèn)

44、屬性）和Transparent(透明的)。如果采用默認(rèn)的選項(xiàng)，則模塊端口的信息將被圖標(biāo)上的圖形完全覆蓋，所以如果想顯示端口名稱，則應(yīng)該采用Transparent選項(xiàng)。·Icon rotation(圖標(biāo)是否翻轉(zhuǎn))屬性有兩種選擇，F(xiàn)ixed(固定的，默認(rèn)選項(xiàng))和Rotates（旋轉(zhuǎn)），后者在旋轉(zhuǎn)或翻轉(zhuǎn)模塊時(shí)，也將旋轉(zhuǎn)該模塊的圖標(biāo)。·Drawing coordinates(繪圖坐標(biāo)系)屬性有三種選項(xiàng)，Pixels(像素點(diǎn))、Autoscale（自動(dòng)定標(biāo)，默認(rèn)選項(xiàng)）和Normalized（歸一化的）。封裝模塊的另一個(gè)關(guān)鍵的步驟是建立其封裝的模塊內(nèi)部變量和封裝對(duì)話框之間的聯(lián)系。封裝對(duì)

45、話框的特性可以改變的形式包括：（1） 參數(shù)控件的外觀（2） 參數(shù)控件的使能狀態(tài)（3） 參數(shù)值建立一個(gè)封裝對(duì)話框必須將封裝編輯器和Simulink set_param 命令結(jié)合起來用，具體的說，首先，要在封裝編輯框定義所有的對(duì)話框參數(shù)，包括動(dòng)態(tài)的和靜止的。接著，在MATLAB命令使用Simulink的set_param命令，來制定定義對(duì)框?qū)斎腠憫?yīng)回掉函數(shù)（callback functions）。最后就可以保存包含被封裝的子系統(tǒng)的模型或者庫來完成動(dòng)態(tài)封裝對(duì)話框的建立。初始化命令（Initialization Commands）初始化命令用與定義駐留在模塊的封裝工作空間的變量，這些變量通常不希望模

46、塊使用這修改它，但它又是必須的。在初始化命令里定義的變量能被子系統(tǒng)內(nèi)的模塊訪問，也能被其它的初始化命令訪問，還能被制作圖標(biāo)命令訪問?？傊?，和封裝的參數(shù)變量每什么區(qū)別。初始化命令在以下幾種時(shí)候被執(zhí)行：（1） 模型被導(dǎo)入。（2） 開始仿真，或者是模型的圖標(biāo)被更新。（3） 被封裝的模塊被旋轉(zhuǎn)。（4） 模塊的圖標(biāo)被重畫并且畫圖命令用到在initialization commands定義的變量。 封裝子空間一旦模塊的封裝里包含初始化命令或者定義了參數(shù)變量，Simulink 就為模塊建立一個(gè)全局的封裝工作空間。被封裝的模塊不能訪問MATLAB的工作空間或者其它的封裝工作空間。封裝工作空間的內(nèi)容包括封裝參數(shù)

47、和由初始化命令定義的變量，這些變量能被封裝的模塊訪問，如果是子系統(tǒng)，那它能被子系統(tǒng)的所有模塊訪問。第5章 簡(jiǎn)單系統(tǒng)仿真5.1 建立模型設(shè)計(jì)電路圖圖 5.1 電路圖 范例說明這個(gè)例子描述了電力系統(tǒng)圖形用戶界面的用途和阻抗測(cè)量模塊用于分析線性電路的穩(wěn)態(tài)運(yùn)行過程。 該系統(tǒng)包括五次諧波過濾器 ，一個(gè)五次諧波電流源 ，一個(gè)感性電源， 阻感負(fù)載， 阻抗測(cè)量器，電壓表，電流表，示波器。 感性電源的頻率為60HZ，幅值為100V；五次諧波電源頻率為300HZ，幅值為1A。這個(gè)線行系統(tǒng)是由三個(gè)狀態(tài)和兩個(gè)輸入，兩個(gè)輸出組成的。三個(gè)狀態(tài)為：兩個(gè)感性電流和一個(gè)容性電壓；兩個(gè)輸出為電流和電壓測(cè)量裝置；兩個(gè)輸入為系統(tǒng)電壓

48、和系統(tǒng)電流。一個(gè) 阻抗測(cè)量模塊用于計(jì)算這個(gè)電路的變頻率阻抗。 用電力系統(tǒng)圖形用戶界面去找一個(gè)頻率為60HZ和300HZ的穩(wěn)態(tài)相電壓和相電流的組合。此時(shí)，三個(gè)狀態(tài)的值能夠從電力系統(tǒng)圖形用戶界面模塊中得到。 設(shè)計(jì)流程（1）單相交流電壓源參數(shù)設(shè)置 在Electrical Sources模塊中選擇單相電源元件，復(fù)制后粘貼到電路圖中，參數(shù)如下： 圖5. 2單相交流電源參數(shù)設(shè)置此單相電源為100V電力網(wǎng)絡(luò)的等效模型，各參數(shù)的設(shè)置均應(yīng)經(jīng)過初步的潮流計(jì)算和分析。步驟如下：雙擊電源元件；將電源的電壓設(shè)置為100，初相角設(shè)置為0；頻率設(shè)置為60HZ；采樣時(shí)間為0；單擊OK按扭完成對(duì)三相電源的參數(shù)設(shè)定。(2) 五次

49、諧波電流源參數(shù)設(shè)置在Electrical Sources模塊中選擇電流源元件，復(fù)制后粘貼到電路圖中，參數(shù)如下：圖5.3五次諧波電流源參數(shù)設(shè)置參數(shù)設(shè)置如上圖所示；峰值電流為10A，頻率為300HZ；初相角為-30；采樣時(shí)間為0；測(cè)量選項(xiàng)為Nove；單擊OK按鈕完成參數(shù)設(shè)置。(3) 阻抗測(cè)量模塊參數(shù)設(shè)置圖5.4阻抗測(cè)量模塊參數(shù)設(shè)置(4)阻感元件參數(shù)設(shè)置在Elements 元件中選擇阻感元件，參數(shù)設(shè)置如下圖所示：圖 5.5阻感負(fù)載參數(shù)設(shè)置參數(shù)設(shè)置如上圖所示；電阻為37.7Ohms；電感為10e-03H；電容為零；測(cè)量選相為None；單擊OK按鈕完成參數(shù)設(shè)置。（5）五次諧波過濾器參數(shù)設(shè)置圖 5.6五次

50、諧波過濾器參數(shù)設(shè)置在Elements 元件中選擇阻感元件，參數(shù)設(shè)置如上圖所示：電阻為1.27Ohms；電感為107.42e-03H；電容為2.62e-06F；測(cè)量選相為None；單擊OK按鈕完成參數(shù)設(shè)置。（6）電流表參數(shù)設(shè)置在測(cè)量元件庫中選擇電流表，參數(shù)設(shè)置如下圖所示：圖 5.7電流表參數(shù)設(shè)置（7）電壓表參數(shù)設(shè)置 在測(cè)量元件庫中選擇電壓表，參數(shù)設(shè)置如下圖所示：圖 5.8電壓表參數(shù)設(shè)置5.2 電路仿真分析 仿真參數(shù)設(shè)置 當(dāng)電路圖設(shè)計(jì)完成后，對(duì)其進(jìn)行仿真，已達(dá)到觀察電路動(dòng)態(tài)變化的目的。根據(jù)估算結(jié)果進(jìn)行有關(guān)參數(shù)設(shè)置，并在仿真過程中進(jìn)行調(diào)整。（1） 在電路圖的菜單選項(xiàng)中，選擇仿真（Simulation）菜單，激活仿參數(shù)（Simulation parameters）命令，如圖所示；即可彈出仿真參數(shù)（Simulation parameters）對(duì)話框，如圖下所示；根據(jù)對(duì)過程時(shí)間的估算，對(duì)仿真參數(shù)進(jìn)行如下設(shè)置。開始時(shí)間(Start time)選項(xiàng)：0.0停止時(shí)間（Stop time）選項(xiàng)：0.1s.求