基于matlab的电力系统新型元件的仿真建模及分析

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1、基于MATLAB的电力系统新型元件的仿真建模及分析作者：汤亚芳施怀瑾杨赢摘要：提出了利用MATLAB来建立用户自定义模型的两种方法，并用方法二建立了新型静止无功补偿器(ASVG)的仿真模型。对一个含有ASVG的简单的电力系统进行了仿真分析，取得了满意的仿真结果。关键词：电力系统；仿真；建模；MATLAB；新型静止无功补偿器(ASVG)引言电力系统动态仿真已成为电力系统研究、规划、运行、设计等各个方面不可缺的工具，特别是电力系统新技术的开发研究、新装置设计、参数确定更是需要仿真来进行确认。目前常用的电力系统的仿真软件有EMTP、N

2、ETOMAC、PSASP等。1998年Mathworks公司推出MATLABVersion5.2，它增加的powersystemblock(PSB)是针对电力系统而设计的仿真软件模块，它的元件模型比较多，功能也比较全面，目前许多电力系统的研究工作已开始用它作为仿真分析软件，见文献[4]、[5]。MATLAB具有较强的开放性，用户可以利用它设计全新的元件(包括元件的图形显示、所需参数、内部算法等)。2000年MATLABVersion5.3推出，PSB得到了一定的完善，本文主要介绍利用MATLABVersion5.3来建立新型静止

3、无功补偿器(Advantagestaticvargenerator:ASVG)的仿真模型，并对一个含有ASVG的电力系统进行了仿真研究，同时指出了在利用MATLAB进行电力系统仿真时应注意的问题。1在MATLAB中建立电力系统新元件模型的方法在MATLAB中建立电力系统新元件模型可归纳为以下两种方法：(1)物理建模方法：利用MATLABPSB中固有元件模型(如电阻、电感、，电力电子器件等)构建新元件的物理模型。模型构建完毕后，可以直接利用“Createsubsystem”建立模块，并利用“Editmask”对该模块进行参数设定、

4、模型图形显示的编辑。如果该仿真研究的目的是探讨元件的内部性能，即器件级的仿真，一般可采用这种方法建模。但是使用该建模方法有一个前提条件：构成新元件模型的元器件必须是MATLABPSB中已提供的元件模型。(2)数学建模方法：利用MATLABSIMULINK中的控制函数模块来构建新元件的数学模型。如果仿真的目标是研究元件的外部特性，即系统级的仿真，则一般可采用这种方法来建模。值得注意的是：利用SIMULINK建立的自定义元件的数学模型不能直接与PSB中的元件模型同时使用，必须在数学模型后连接一个控制电流源(controlledcur

5、rentsource)或控制电压源(controlledvoltagesource)模块，该元件数学模型才能转变为PSB中的元件模型。2新型静止无功补偿器(ASVG)模型的建立2．1ASVG简介ASVG是FACTS元件的一种，它主要是利用大功率门极可关断晶闸管(GTO)构成的逆变桥为主电路,并通过其控制系统达到对电力系统的电压、无功、暂态稳定等控制作用。ASVG的运行原理图见图1.图1ASVG的运行原理图ASVG的数学模型为：中ω0为d-q坐标系的旋转角频率，与三相系统电压角频率相同；K为逆变器调制比；R,L分别为ASVG的等值

6、电阻和电感；C为ASVG直流侧电容值；δ为ASVG输出电压与系统电压之间的相角差，Us为系统电压，Udc为直流电容电压。由于ASVG必须具备多种功能，因此ASVG控制器的控制算法应该有多种，可根据需要选择使用。有电压控制算法，无功功率控制算法、PSS算法、神经网络算法等。图2为ASVG的一种非线性PI电压控制算法传递函数框图。图2PI逆系统电压控制框图2．2ASVG仿真模型的建立实际的ASVG是由许多子系统构成的，将ASVG所有子系统的物理模型全都建立起来是相当复杂的，而且在研究ASVG对系统的控制作用及动态特性的影响时，即做A

7、SVG系统级的仿真时，不用按实际的ASVG接线来建模，此时可根据ASVG的数学模型来建立ASVG的仿真模块。也就是按照数学建模方法来建立ASVG的仿真模型。按照数学建模构建的控制系统(如图2所示)的仿真模型如图3，可利用SIMULINK的封装功能将图3所有的模块封装成一个控制模块。其输入为ASVG接入点处系统三相电压，输出为δ角及电压瞬时有效值Us.图3在MATLAB中构建的ASVG的控制系统对用数学模型表示的ASVG,可以利用SIMULINK中的S—函数编写数学模型的内部算法，然后再利用SIMULINK的封装产生一个S函数文件

8、相对应的对话框和模块图标，建立一个能和SIMULINK模块库中的模块一起使用的新模块。该仿真模型的输入为系统电压的瞬时有效值Us和δ，输出为ASVG的三相电流。为将该模块与电力系统连接起来，必须在三相输出电流后连接三个“controlledcurrentsour