MATLAB/Simulink电力系统建模与仿真（第2版）

第2 版前言

第1 版前言

第1 章　MATLAB 基础知识 1

1. 1　MATLAB 简介 1

1. 1. 1　概述 1

1. 1. 2　MATLAB 安装与运行 2

1. 2　MATLAB 工作环境 3

1. 3　MATLAB 的通用命令 8

1. 4　MATLAB 的计算基础 10

1. 4. 1　MATLAB 的预定义变量 10

1. 4. 2　常用运算和基本数学函数 10

1. 4. 3　数值的输出格式 12

1. 5　基本赋值和运算 13

1. 6　MATLAB 程序设计基础 15

1. 7　MATLAB 的绘图功能 19

第2 章　Simulink 仿真入门 24

2. 1　Simulink 基本操作 24

2. 1. 1　运行Simulink 24

2. 1. 2　Simulink 模块库 26

2. 1. 3　Simulink 模块的操作 28

2. 2　运行仿真及参数设置简介 34

2. 2. 1　运行仿真 34

2. 2. 2　仿真参数设置简介 34

2. 3　创建模型的基本步骤及仿真算法

简介 38

2. 3. 1　创建模型的基本步骤 38

2. 3. 2　仿真算法简介 39

2. 4　子系统及其封装 40

2. 4. 1　创建子系统 40

2. 4. 2　封装子系统 41

第3 章　电力系统元件模型及模型库

介绍 47

3. 1　同步发电机数学模型 47

3. 1. 1　同步发电机电气部分数学模型 47

3. 1. 2　同步发电机机械部分数学模型 48

3. 1. 3　基于电气原理图的同步电机

数学模型 48

3. 2　变压器数学模型及基于电气

原理图的变压器数学模型 56

3. 2. 1　变压器数学模型 56

3. 2. 2　基于电气原理图的变压器

数学模型 56

3. 3　输电线路模型 59

3. 3. 1　输电线路的等效电路 59

3. 3. 2　基于电气原理图的输电线路

数学模型 60

3. 4　负荷模型 62

3. 4. 1　负荷的数学模型 63

3. 4. 2　基于电气原理图的负荷模型 64

3. 5　电力图形用户分析界面(Powergui)

模块 68

3. 5. 1　Powergui 模块主窗口介绍 68

3. 5. 2　稳态电压电流分析窗口 70

3. 5. 3　初始状态设置窗口 71

3. 5. 4　潮流计算和电机初始化窗口 72

3. 5. 5　LTI 视窗 73

3. 5. 6　阻抗依频特性测量视窗 73

3. 5. 7　FFT 分析窗口 75

3. 5. 8　报表生成窗口 76

3. 5. 9　磁滞特性设计工具窗口 76

3. 5. 10　计算RLC 线路参数窗口 78

第4 章　MATLAB 在电力系统潮流计算中

的应用实例 80

4. 1　MATPOWER 软件在电力系统潮流

计算中的应用实例 80

4. 1. 1　MATPOWER 的安装 80

4. 1. 2　MATPOWER 的主要技术规则 81

4. 1. 3　MATPOWER 应用举例 85

4. 2　Powergui 在简单电力系统潮流

计算中的应用实例 88

4. 2. 1　电力系统元件的模型选择 88

4. 2. 2　模型参数的计算及设置 90

4. 2. 3　计算结果及比较 92

第5 章　MATLAB 在电力系统故障分析中

的仿真实例 95

5. 1　无穷大功率电源供电系统

三相短路仿真 95

5. 1. 1　无穷大功率电源供电系统三相短路的

暂态过程 95

5. 1. 2　无穷大功率电源供电系统仿真模型

构建 96

5. 1. 3　仿真结果及分析 101

5. 2　同步发电机突然短路的暂态

过程仿真 103

5. 2. 1　同步发电机突然三相短路暂态

过程简介 103

5. 2. 2　同步发电机突然三相短路暂态

过程的数值计算与仿真方法 104

5. 3　小电流接地系统中的单相接地

仿真 110

5. 3. 1　小电流接地系统中的单相接地

故障特点简介 111

5. 3. 2　小电流接地系统仿真模型构建 111

5. 3. 3　仿真结果及分析 116

第6 章　MATLAB 在电力系统稳定性

分析中的应用实例 120

6. 1　简单电力系统的暂态稳定性

仿真分析 120

6. 1. 1　电力系统暂态稳定性简介 120

6. 1. 2　简单电力系统的暂态稳定性计算

与仿真 123

6. 2　简单电力系统的静态稳定性仿真

分析 131

6. 2. 1　电力系统静态稳定性简介 131

6. 2. 2　简单电力系统的静态稳定性

计算 132

6. 2. 3　简单电力系统的静态稳定性

仿真 133

第7 章　MATLAB 在微机继电保护中的

应用实例 140

7. 1　简单数字滤波器的MATLAB 辅助

设计实例 140

7. 1. 1　减法滤波器(差分滤波器)

简介 140

7. 1. 2　减法滤波器设计分析举例 141

7. 2　微机继电保护算法的MATLAB

辅助设计 144

7. 2. 1　基于正弦函数模型的微机继电

保护算法 144

7. 2. 2　全波傅里叶算法 147

7. 3　输电线路距离保护的建模与

仿真 152

7. 3. 1　方向阻抗继电器的数学模型 153

7. 3. 2　方向阻抗继电器的仿真模型 155

7. 3. 3　仿真结果 158

7. 4　Simulink 在变压器微机继电保护中

的应用举例 159

7. 4. 1　变压器仿真模型构建 160

7. 4. 2　变压器空载合闸时励磁涌流的

仿真 162

7. 4. 3　变压器保护区内、外故障时比率

制动的仿真 165

7. 4. 4　变压器绕组内部故障的简单

仿真 167

7. 5　输电线路故障行波仿真举例 168

7. 5. 1　行波的基本概念 169

7. 5. 2　输电线路故障行波仿真模型的

构建 171

7. 5. 3　输电线路故障行波的提取 171

7. 5. 4　仿真结果 173

第8 章　MATLAB 在高压直流输电及

柔性输电中的仿真实例 176

8. 1　高压直流输电系统的仿真

实例 177

Ⅵ　MATLAB / Simulink 电力系统建模与仿真　第2 版

8. 1. 1　HVDC 系统的基本结构与工作

原理 177

8. 1. 2　HVDC 系统的仿真模型描述 178

8. 1. 3　HVDC 系统的调节特性 182

8. 1. 4　HVDC 系统的起停和阶跃响应

仿真 183

8. 1. 5　HVDC 系统直流线路故障仿真 185

8. 1. 6　HVDC 系统交流侧线路故障

仿真 186

8. 2　静止无功补偿器(SVC) 的仿真

实例 188

8. 2. 1　SVC 的基本结构与工作原理 189

8. 2. 2　Simulink 中的SVC 模块介绍 190

8. 2. 3　SVC 系统的仿真模拟 192

8. 3　晶闸管控制串联电容器(TCSC) 的

仿真实例 195

8. 3. 1　TCSC 的基本原理与数学模型

简介 195

8. 3. 2　Simulink 中的TCSC 模块介绍 196

8. 3. 3　利用TCSC 提高系统输电容量的

仿真模拟 198

8. 3. 4　TCSC 对系统暂态稳定性影响的

仿真模拟 199

第9 章　MATLAB 在风力发电技术中的

应用仿真 206

9. 1　定速风电机组的仿真实例 207

9. 1. 1　定速风电机组的工作原理 207

9. 1. 2　定速风电机组的模型仿真 208

9. 2　双馈变速风电机组的仿真实例 214

9. 2. 1　基于双馈感应发电机的变速风电机组

的工作原理 215

9. 2. 2　双馈变速风电机组的模型仿真 215

参考文献 2242100433B

本书共9章，第1章为MATLAB基础知识；第2章为Simulink仿真入门；第3章为电力系统元件模型及模型库介绍；第4章为MATLAB在电力系统潮流计算中的应用实例；第5章为MATLAB在电力系统故障分析中的仿真实例；第6章为MATLAB在电力系统稳定性分析中的应用实例；第7章为MATLAB在微机继电保护中的应用实例；第8章为MATLAB在高压直流输电及柔性输电中的仿真实例；第9章为MATLAB在风力发电技术中的应用仿真。

这是一本针对电气工程及其自动化专业的MATI,AB/Simulink仿真入门教材。《MATLAB/Simulink电力系统建模与仿真》涵盖了电力系统稳态分析、电力系统暂态分析、电力系统继电保护、高压直流输电、柔性输电以及风力发电等主干课程。《MATLAB/Simulink电力系统建模与仿真》各仿真例程都是相关课程的主要知识点，并为读者提供仿真源程序，以帮助读者在学习MATLAB的过程中巩固专业知识，较快地进入电力系统仿真这一领域。《MATLAB/Simulink电力系统建模与仿真》共9章，第1章为MATLAB基础知识；第2章为Simulink仿真入门；第3章为电力系统元件模型及模型库介绍；第4章为MATLAB在电力系统潮流计算中的应用实例；第5章为MATLAB在电力系统故障分析中的仿真实例；第6章为。MATLAB在电力系统稳定性分析中的应用实例；第7章为MATLAB在微机继电保护中的应用实例；第8章为MAT[AB在高压直流输电及柔性输电中的仿真实例；第9章为MATLAB在风力发电技术中的应用仿真。《MATLAB/Simulink电力系统建模与仿真》可作为高等院校电气工程及其自动化专业的本科、专科教材，也可作为电气工程相关专业研究生、电力系统工程技术人员的参考书。

本书将MATLAB工具与电力系统理论知识相结合，对MATLAB/SIMULINK在电力系统中的仿真与应用做了详细介绍。全书共分8章。第1章对MATLAB/SIMULINK进行了概述。第2章介绍了MATLAB的程序设计基础。第3章对SIMULINK的应用基础进行了阐述。第4章和第5章分别通过大量详尽的实例对电力系统主要元件和电力电子电路进行了说明。第6章和第7章讨论了利用MATLAB/SIMULINK构建复杂电力系统并进行稳态、暂态仿真，以及高压电力系统电力装置仿真的具体方法。第8章对利用模块集成和S函数编程两种定制非线性模块的方法进行了介绍。

本书可作为高等院校电气工程专业高年级本科生教材，也可作为电气工程专业研究生、电力工程技术人员和FACTS领域广大科研工作者的参考书。