内容发布更新时间 : 2024/5/18 10:06:30星期一 下面是文章的全部内容请认真阅读。

Simulink的扩展模块库SimPowerSystems ——电力电子系统的建模和仿真工具

SimPowerSystems是在Simulink环境下进行电力电子系统建模和仿真先进 工具。SimPowerSystems是Simulink下面的一个专用模块库，包含电气网络中常见的元器件和设备，以直观易用的图形方式对电气系统进行模型描述。模型可与其它Simulink模块的相连接，进行一体化的系统级动态分析。 一、SimPowerSystems专用模块库的特点：

1. 使用标准电气符号进行电力系统的拓扑图形建模和仿真；

2. 标准的AC和DC电机模型模块；变压器；传输线；信号和脉冲发生器；HVDC控制；IGBT模块和大量设备模型，有断路器，二极管，IGBT，GTO，MOSFET和晶闸管；

3. 使用Simulink强有力的变步长积分器和零点穿越检测功能，给出高度精确的电力系统仿真计算结果

4. 为快速仿真和实时仿真提供了模型离散化方法；

5. 提供多种分析方法，可以计算电路的状态空间表达、计算电流和电压的稳态解、设定或恢复初始电流/电压状态、电力机械的潮流计算； 6. 提供了扩展的电气系统网络设备模块，如电力机械，功率电子元件，控制测量模块和3相元器件；

7. 提供36个功能演示模型，可直接运行仿真；

8. 提供详细的文档，完整的描述了各个模块和使用方法， 还有5个详细的案例。

二、SimPowerSystems专用模块库的强大功能： （一）SimPowerSystems中的模块

SimPowerSystems中模块的数学模型基于成熟的电磁和机电方程，用标准的电气符号表示。它们可以同标准的Simulink模块一起使用建立包含电气系统和控制回路的模型。连接通过与SimPowerSystems提供的测量模块实现。 SimPowerSystems拥有近100个模块，分别位于7个子模块库中。这些库模块涵盖了以下应用范围：

1. 电气网络（Electrical Sources & Elements）

RLC支路和负载，π型传输线，线性和饱和变压器，浪涌保护，电路分离器，互感，分布参数传输线，3相变压器（2个和3个绕组），AC和DC电压源，受控电压源和受控电流源。 2. 电力机械（Machines）

完整或是简化形式的异步电动机，同步电动机，永磁同步电动机，直流电动机，激磁系统和水轮机涡轮机/调速系统模型。 3. 电力电子（Power Electronics）

二极管，简化/复杂晶闸管，GTO，开关，MOSFET，IGBT和通用型桥接管模型。

4. 控制和测量模块（Measurements）

电压、电流和电抗测量，RMS测量，有功和无功功率计算，计时器，万用表，傅立叶分析，HVDC控制，总谐波失真，abc到dq0和dq0到abc轴系变换，3相V-I测量，3相脉冲和信号发生，3相序列分析，3相PLL和连续/离散同步6-，12-脉冲发生器。

5. 三相网络元器件（Electrical Sources & Elements）

3相RLC负载和支路，3相断路器，3相，3相电抗 ，π型传输线，AC电压源，6-脉冲二极管和晶闸桥管，整流二极管，Y-Δ/Y-Δ/Y-Δ/Y-Y-Δ可配置3相变压器。

（二）与Simulink和MATLAB集成在一起

SimPowerSystems与Simulink和MATLAB是无逢结合在一起的。仿真仍可使用Simulink强大的的变步长积分器——其中有一些专为刚性系统求解而设计来精确的计算电气系统模型。另外，Simulink的零点穿越检测功能，能以机器数据精度水平计算检测并求解不连续过程。

MATLAB 及其工具箱所提供的功能同样可以用来分析仿真结果，将其可视化，并进一步做整个完整系统的建摸，仿真和优化设计。 （三）交互式参数设定

使用SimPowerSystems提供的Powergui模块，用户可以修改模型的初始状态，从任何起始条件开始仿真分析。 Powergui交互式工具模块提供的工具可以：

显示稳态电压和电流；显示并修改初始状态量；计算潮流和初始化机电摸块；当模型中存在电抗测量模块时可显示电抗相对频率的变化；可使用控制系统工具箱的 LTI Viewer 工具，进行系统的时域、频域响应分析；生成稳态计算分析报告。 （四）仿真和分析