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电力系统模块库-SimPowerSystems


电力系统模块库 电力系统模块库是专用于 RLC 电路,电力电子电路,电机传动控制和电力系统仿真模 块库。该模块库包含了各种交/直流电源,大量电气元器件和电工测量仪表以及分析工具等。 利用这些模块可以模拟电力系统运行和故障的各种状态,并进行仿真和分析。 电力系统模块库在树状结构窗口名为 SimPowerSystems, SimPowerSystems4.0 为例, 以 展开后如下图

所示,共含有 7 个可用子库和 1 个废弃的相量子库。SimPowerSystems4.0 中 还含有一个功能强大的图形用户分析工具 Powergui。

1.Electrical Sources——电源子库 2.Elements——元件子库 3.Machines——电机子库 4.Power Electronics——电力电子子库 5.Measurements——测量子库 6.Phasor Elements——相量子库 7.Application Libraries——应用子库 8.Extra Library——附加子库

1.Electrical Sources——电源子库 ——电源子库 ——
电源子库提供了 7 种电源模块,分别是单相交流电流源,单相交流电压源,单相受控电 流源和单相受控电压源,直流电压源,三相可编程电压源和三相电源模块。这些模块的图标 及功能简介参见附录

表 D-1 电源子库
模块名
AC Current Source AC Voltage Source Controlled Current Source Controlled Voltage Source DC Voltage Source 3-Phase Programmable Voltage Source 提供一个正弦交流电流源 提供一个正弦交流电压源 提供一个输出电流受输入信号控制的可控电流源 提供一个输出电压受输入信号控制的可控电压源 提供一个直流电压源 提供一个三相可调节电源信号,其中幅值、相角、频率和 谐波均可变 3-Phase Source 提供一个带有电阻和电感的三相电压源

用途

2.Elements——元件子库 ——元件子库 ——
元件子库提供了 29 种常用的电器元件模块, 其中有 9 种变压器模块 (包括耦合电路) ,7 种线路模型,5 种负荷模型,4 种断路器模块(包括避雷针模块) 个物理接口端子模块, ,1 1 个接地模块,1 个中性点模块,1 个三相滤波器模块。这些模块的图标及功能简介参见附 录

表 D-2 元件子库
模块名
Breaker Connection Port Distributed Parameters Line Ground Linear Transformer Multi-Winding Transformer Mutual Inductance Neutral Parallel RLC Branch Parallel RLC Load PI Section Line Saturable Transformer Series RLC Branch Series RLC Load Surge Arrester 3-Phase Breaker 3-Phase Dynamic Load 物理接口端子 分布参数线路模块 接地 三绕组线性变压器(单相) 多绕组变压器 三项耦合线圈 中性点 并联 RLC 支路 并联 RLC 负荷 分布电容、电感为 PI 型的传输导线 饱和变压器 串联 RLC 支路 串联 RLC 负荷 避雷针 三相断路器 有功功率和无功功率可调节的三相三绕组动态负 荷 3-Phase Fault 3-Phase Harmonic Filter 三项可变故障断路器 三相谐波滤波器

用途
断路器(模拟空气开关等)

3-Phase Mutual Inductance Z1-Z0 3-Phase Parallel RLC Branch 3-Phase Parallel RLC Load 3-Phase PI Section Line 3-Phase Series RLC Branch 3-Phase Series RLC Load Three-Phase Transformer(Three Windings) Three-Phase Transformer(Two Windings) 3-Phase Transformer 12-terminals Zigzag Phase-Shifting Transformer

用正序和零序参数表示的三项耦合电感 三相并联 RLC 支路 三相并联 RLC 负荷 三相 PI 型电路 三相串联 RLC 支路 三相串联 RLC 负荷 三相三绕组变压器 三相双绕组变压器 三个单项双绕组变压器组成的模块,所有端口可见 Z 形移相变压器

3.Machines——电机子库 ——电机子库 ——
电机子库提供了 16 种常用的电机模块,其中有 2 种简化的同步电机,3 种详细的同步 电机,2 种直流电机,2 种异步电机,1 个汽轮机及控制器,1 个永磁同步电机,2 种电力系 统稳定器,1 个电机信号分离模块,1 个励磁系统,1 个水力和蒸汽涡轮—调速系统模型。 电机参数的单位有标幺制和国际单位制两种。 电机模块既可以用作电动机, 也可以发发电机。 这些模块的图标及功能简介参见附录

表 D-3 电机子库
模块名
Asynchronous Machine pu Units Asynchronous Machine SI Units DC Machine Discrete DC_Machine Excitation System

用途
异步电机(标幺值单位)模块 异步电机(国际单位)模块 直流电机模型,可用作电动机或发电机 离散直流电机 为交流同步机提供励磁控制的模块

Generic Power System Stabilizer Hydraulic Turbine and Governor Machines Measurement Demux

普通电力系统稳定器模块 水轮机和控制器模块,用以和同步发电机配套 电机测量单元,将各种电机模型输出的测量信号集分 离为单个信号输出

Muti-Band Power System Stabilizer Permanent Magnet Synchronous Machine Simplified Synchronous Machine pu Units Simplified Synchronous Machine SI Units Steam Turbine and Governor Synchronous Machine pu Fundamental Synchronous Machine pu Standard Synchronous Machine SI Fundamental

多频段电力系统稳定器模块 交流同步电机,转子为永磁体 同步电机简单模块(标幺值单位) 同步电机简单模块(国际单位) 汽轮机和控制器模块,用以和同步发电机配套 同步电机基本模块(标幺值单位) 同步电机标准模块(标幺值单位) 同步电机简单模块(国际单位)

4.Power Electronics——电力电子子库 ——电力电子子库 ——
电力电子子库提供了 9 种模块,分别是二极管,简化晶闸管,复杂晶闸管,GTO,理想 开关,MOSFET,IGBT,通用桥式电路和三电平桥式电路。这些模块的图标及功能简介参 见附录

表 D-4 电子电力子库
模块名
Detailed Thyristor Diode Gto Ideal Switch IGBT

用途
带 RC 缓冲电路的详细晶闸管模块 带 RC 缓冲电路的二极管模块 带 RC 缓冲电路的 GTO 模块 带 RC 缓冲电路的开关模块,开关状态由门极信号控制 带 RC 缓冲电路的 IGBT 模块

Mosfet Three-Level Bridge Thyristor Universal Bridge

带 RC 缓冲电路的 Mosfet 模块 三相桥式整流电路模块 带 RC 缓冲电路的晶闸管模块 通用桥模块,可设置为单相或三相桥,可以选择不同的电力电 子器件,并且可用以用作整流器或逆变器

5.Measurements——测量子库 ——测量子库 ——
测量子库中的模块有 5 种,分别是电压测量模块,电流测量模块,阻抗测量模块,三相 电压电流测量模块和万用表模块。这些模块的图标及功能简介参见附录

表 D-5 测量子库
模块名
Current Measurement Impedance Measurement Multimeter Three-Phase V-I Measurement

用途
用于检测电流,使用时串联在被测电路中 用于测量一个电路某两点之间的阻抗 多路测量仪,可同时检测系统中多点的多项电量参数 可测量三相电路中各相的电压、电流信号,使用时串联在被测电路 中

Voltage Measurement

用于检测电压,使用时并联在被测电路中

6.Phasor Elements——相量子库 ——相量子库 ——
相量子库已经被废弃,其中仅包括一个静止无功补偿器模块(Static Var Compensator) 。

7.Application Libraries——应用子库 ——应用子库 ——
应用子库中又包含了 3 个子库, 分别是 “分布式电源子库” , “特种电机子库” “FACTS 和 子库”“分布式电源子库”中目前只含有适合于普通风能发电系统的分布式能源模型; 。 “特 种电机子库”中含有特殊的直流,交流电机模块和轴系及减速器模型; “FACTS 子库”中含 有 HVDC 系统模型, 基于 FACTS 的电力电子模块和特种变压器。 这些模块相对都比较复杂, 可以在具体的应用时参看 SIMULINK 的帮助。

8.Extra Library——附加子库 ——附加子库 ——
附加子库中包含了上述模块库中没有的其他的电气元件模型, 使用这些模块可以使系统 的仿真功能更加强大。附加子库又包含了 7 个子模块库,其中“额外电机子库” (Additional Machines)和“三相模块库” ()已经废弃,剩余的 5 个模块子库分别涉及控制模块,离散 控制模块,离散测量模块,测量模块,相量模块等相关内容,包括 RMS 测量,有效和无功 功率计算,傅里叶分析 HVDC 控制,轴系变换,三相 V-I 测量,三相脉冲和信号发生,三 相序列分析,三相 PLL 和连续/离散同步 6/12 脉冲发生器等。 这些模块的图标及功能简介参见附录

表 D-6 附加子库
子库名 Control Blocks
1-phase PLL 1 -Order Filter 2 - Order Filter 3-phase PLL 3-phase Programmable Source Bistable Edge Detector
nd st

模块名
Synchronized 12-Pulse Generator 单相锁相环 一阶滤波器 二阶滤波器 三相锁相环

用途
12 脉冲逆变器晶闸管同步触发模型

三项可变电源发生器 SR 型双稳态电路模块 边缘检测模块

Monostable On/Off Delay PWM Generator Sample & Hold Synchronized 6-Pulse Generator Timer &

单稳态电路模块 输入信号变化时的延时 脉宽调制信号发生器 采样保持模块 6 脉冲逆变器晶闸管同步触发模型 在指定的时间改变信号 三星瞬时有功、无功功率测量仪

Discrete Measurements

3-phase

Instantaneous

Active

Reactive Power abc_to_dq0 Transformation Discrete 3-phase PLL-Driven Positive Sequence Active &Reactive Power Discrete 3-phase PLL-Driven Positive Sequence Fundamental Value Discrete 3-phase Positive Sequence 离散三相正序有功、无功功率 Active &Reactive Power Discrete 3-phase Positive Sequence 离散三相正序基频分量 离散三相正序基频分量 将 abc 系统内的信号变换到 dq0 系统中 离散三相正序有功、无功功率计算

Fundamental Value Discrete 3-phase Sequence Analyzer Discrete 3-phase Total Power Discrete Active &Reactive Power Discrete Fourier Discrete Mean value Discrete PLL-Driven Fundamental Value Discrete RMS Value Discrete Total Harmonic Distortion Discrete Variable Frequency Mean value dq0-based Active &Reactive Power 离散三相序分量分析仪 离散三相总有功功率 计算有功功率和无功功率 离散傅里叶变换 离散均值计算 计算输入信号的基频值 离散均方根值计算 离散总谐波畸变率计算 计算输入信号的均值 dq0 系统中的有功、无功功率测量仪 将 dq0 系统内的信号变换到 abc 系统中 傅里叶变换 离散的锁相环模型 离散的二阶滤波器模型 离散的二阶可调谐滤波器 离散的三相锁相环 离散的三相可变电源发生器 离散的三相 PWM 发生器 离散的 SR 型双稳态电路模型 离散的边缘检测模型 离散的对比系数检测器 离散的超前—滞后模型 离散的单稳态电路模型 离散的输入信号延时模型 离散的 PI 控制器模型 离散的 PID 控制器模型

dq0_to_abc Transformation FFT Discrete Control Blocks
Discrete 1-phase PLL Discrete 2 - Order Filter Discrete 2nd- Order Variable-Tuned Filter Discrete 3-phase PLL Discrete 3-phase Programmable Source Discrete 3-phase PWM Generator Discrete Bistable Discrete Edge Detector Discrete Gamma Measurement Discrete Lead-Lag Discrete Monostable Discrete On/Off Delay Discrete PI Controller Discrete PID Controller
nd

Discrete PWM Generator Discrete Rate Limiter Discrete Simple & Hold Discrete Generator Discrete Synchronized 6-Pulse Generator Discrete Variable Transport Delay Discrete Virtual PLL Timer Synchronized 12-Pulse

离散的脉宽调制信号发生器模型 离散的比率限制器模型 离散的采样与保持器模型 离散的同步 12 脉冲发生器 离散的同步 6 脉冲发生器 离散的可变传输延时器 离散的虚拟锁相环模型 可编程阶跃信号,在设定的时间上,使输 出发生阶跃变化(0 或 1) ,常用于理想开 关和断路器的控制 & 三项瞬时有功、无功功率测量仪

Measurements

3-Phase

Instantaneous

Active

Reactive Power 3-Phase Sequence Analyzer abc_to_dq0 Transformation Active & Reactive Power dq0_based Active & Reactive Power dq0_to_abc Transformation Fourier RMS Total Harmonic Distorsion 3-Phase Active & Reactive Power (Phasor Type) Active & Reactive Power(Phasor Type) Sequence Analyzer(Phasor Type) Static Var Compensator(Phasor Type) 相量域的有功和无功功率测量仪 相量域的序分析仪 相量域的静止无功补偿器 输出三相不平衡信号的正、负、零序分量 将 abc 系统内的信号变换到 dq0 系统中 有功、无功功率测量仪 dq0 系统中的有功、无功功率测量仪 将 dq0 系统内的信号变换到 abc 系统中 傅里叶变换 求均方根值 计算总谐波畸变率 相量域的三相有功和无功功率测量仪

Phasor Library


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