第1章 概 述
电力电子子库中含有二极管、简化/复杂晶闸管、GTO、 开关、MOSFET、IGBT和通用桥式电路模型。
第1章 概 述
附加子库中包含内容较多，主要和系统离散化、控制、计算 和测量有关，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。
第1章 概 述
(3) 德国西门子公司研制的电力系统仿真软件NETOMAC (Network Torsion Machine Control)；
德国西门子公司在上个世纪70年代开发的电力系统分析 软件，经过多年的发展，该软件不断完善，功能日益强大， 具有良好的开放性，可嵌入用户自行编制的 FORTRAN语言 子程序、数学表达式等，用户遍及世界各地。
第1章 概 述
此外，SimPowerSystems 4.0 中还含有一个功能强大的图形 用户分析工具Powergui和一个 废弃的“相量子库”(Phasor Elements)。这些模块可以与标 准的SIMULINK模块一起，建 立包含电气系统和控制回路的 模型，并且可以用附加的测量 模块对电路进行信号提取、傅 里叶分析和三相序分析。
以上各个电力系统仿真软件的结构和功能不同，它们各 自的应用领域也有所侧重。 EMTP主要用来进行电磁暂态过 程数字仿真，PSCAD/EMTDC、NETOMAC主要用来进行电 磁暂态和控制环节的仿真，BPA、PSASP主要用来进行潮流 和机电暂态数字仿真。
第1章 概 述
近年来，MATLAB由于其完整的专业体系和先进的设 计开发思路，在多个领域都有广泛的应用。
第1章 概 述
第1章 概 述
应用子库中含有适合于普通风能发电系统的分布式能源 模型、特种电机模型和FACTS模型。
注：柔性交流输电系统（FACTS）的英文表达为：Flexible Alternative Current Transmission Systems，是综合电力电子技术、微处理和微电子技术、 通信技术和控制技术而形成的用于灵活快速控制交流输电的新技术。
MATLAB的特点可概括为以下七点： (1) 提供了便利的开发环境。MATLAB提供了一组可供 用户操作函数和文件的具有图形用户界面的工具，包括 MATLAB主界面、命令窗口、历史命令、编辑和调试、在 线浏览帮助、工作空间、搜索路径设置等可视化工具窗口。
第1章 概 述
(2) 提供了强大的数学应用功能。MATLAB可进行包括 基本函数、复杂算法、更高级的矩阵运算等非常丰富的数学 应用功能，特别适合矩阵代数领域。它还具有许多高性能数 值计算的高级算法，库函数极其丰富，使用方便灵活。
目前常用的电力系统仿真软件有：
第1章 概 述
(1) 邦纳维尔电力局(Bonneville Power Administration, BPA)开发的 BPA 程序和EMTP( Electromagnetic Transients Program)程序； 中国版的BPA程序是由中国电力科学院引进、消化、吸收美国 BPA程序开发而成，是我国电力系统分析计算的重要工具之一。程 序中包括详细的发电机模型和各种励磁模型，主要由潮流和暂态稳 定程序构成，具有计算规模大、计算速度快、数值稳定性好、功能 强等特点。 EMTP是具有分析功能多、元件模型全和运算结果精确等优点, 对于电网的稳态和暂态都可做仿真分析，它的典型应用是预测电力 系统在某个扰动（如开关投切或故障）之后感兴趣的变量随时间变 化的规律。 ATP（The alternative Transients Program）是EMTP的免费独立 版本，是目前世界上电磁暂态分析程序最广泛使用的一个版本。
在国际学术界，MATLAB已经被确认为准确、可靠的 科学计算标准软件。在许多国际一流学术刊物上(尤其是信 息科学刊物)，都可以看到MATLAB的应用。
在欧美大学里，诸如应用代数、数理统计、自动控制、 数字信号处理、模拟与数字通信、时间序列分析、动态系统 仿真等课程的教科书都把MATLAB作为授课内容。这几乎 成了20世纪90年代教科书与旧版教科书的标志性区别。在这 些学校里，MATLAB是攻读学位的本科生、硕士生、博士 生必须掌握的基本工具。
这些模块，有些将在后面几章中进行介绍，但是大多数 模块还需要读者对照MATLAB提供的帮助文件进行学习。
第1章 概 述
1.2.2 MATLAB/SIMULINK的特点 1. MATLAB的特点 自从MathWorks公司推出MATLAB后，MATLAB以其
优秀的数值计算能力和卓越的数据可视化能力很快在数学软 件中脱颖而出。随着版本的不断升级，它在数值计算及符号 计算功能上得到了进一步完善。
第1章 概 述
(4) 中国电力科学研究院开发的电力系统分析综合程序PSASP(Power System Analysis Software Package)； 是一套历史长久、功能强大、使用方便的电力系统分析程序,它具有我 国自主知识产权，是资源共享，使用方便，高度集成和开放的大型软件 包
PSASP是电力系统规划设计人员确定经济合理、技术可行的规划设 计方案的重要工具；是运行调度人员确定系统运行方式、分析系统事故、 寻求反事故措施的有效手段；是科研人员研究新设备、新元件投入系统 等新问题的得力助手；是高等院校用于教学和研究的软件设施。 PSASP基于电网基础数据库、固定模型库以及用户自定义模型库的支持， 可进行电力系统(输电、供电和配电系统)的各种计算分析。
第1章 概 述
(2) 曼尼托巴高压直流输电研究中心(Manitoba HVDC Research Center)开发的PSCAD /EMTDC (Power System Computer Aided Design/Electromagnetic Transients Program including Direct Current)程序； 是一种世 界各国广泛使用的电力系统仿真软件， PSCAD是 其用户界面，PSCAD的开发成功，使得用户能更方便地使 用EMTDC进行电力系统分析，使电力系统复杂部分可视化 成为可能，而且软件可以作为实时数字仿真器的前置端。可 模拟任意大小的交直流系统。
第1章 概 述
1998年MathWorks公司推出了MATLAB 5.2版本，针对 电力系统设计了电力系统模块集(Power System Block，PSB)。 该模块集包含大量电力系统的常用元器件，如变压器、线路、 电机和电力电子等，功能也比较全面，逐渐被电力系统的研 究者接受，并将它作为高效的仿真分析软件。
第1章 概 述
1.2 MATLAB/SIMULINK概述
1.2.1 MATLAB/SIMULINK 1. MATLAB
第1章 概 述
2. SIMULINK SIMULINK是MathWorks公司开发的又一个产生重大影 响的软件产品。起初是为了准确地分析控制系统的复杂模型， 包括仿真平台和系统仿真模型库两部分，主要用于仿真以数 学函数和传递函数表达的系统。该软件有两个特别明显的功 能：仿真与链接。也就是说，可以直接利用鼠标在模型窗口 中画出所需要的控制系统模型，然后再利用该软件提供的功 能来对控制系统直接进行模拟。SIMULINK的出现，使得 MATLAB在控制系统仿真以及电脑辅助设计(CAD)中的应用 开创了崭新的一页。
第1章 概 述
第1章 概 述
前言 1.1 电力系统常用仿真软件简介 1.2 MATLAB/SIMULINK概述 1.3 简单电路演示 习题
第1章 概 述
前言 现代电力系统是集发电、输电、配电和用电为一体 的复杂非线性网络系统。对其物理本质的研究涉及到短 至1μs到长至1h的动态过程。为了保证实际运行的电力系 统的安全稳定性，不便采用在线物理试验的方法对电力 系统的动态行为进行研究。
电力系统的仿真技术主要有三大类，即电力系统动态 模拟仿真技术、电力系统数模混合式仿真技术以及电力 系统全数字仿真技术。
第1章 概 述 动模实验室
第1章 概 述
实时仿真装置
ห้องสมุดไป่ตู้ 第1章 概 述
1.1 电力系统常用仿真软件简介
电力系统数字仿真已成为电力系统研究、规划、运行、 设计等各个方面不可或缺的工具，特别是电力系统新技术的 开发研究、新装置的设计、参数的确定更是需要通过仿真来 确认。
第1章 概 述
PSASP功能结构
第1章 概 述
PSASP操作界面
第1章 概 述
(5) MathWorks公司开发的科学与工程计算软件 MATLAB(Matrix Laboratory，矩阵实验室)。
第1章 概 述
电力系统分析软件除了以上几种，还有美国加州大学伯 克利分校研制的PSPICE ( Simulation Program with Integrated Circuit Emphasis)、美国PTI公司开发的PSS/E、美国EPRI公 司开发的ETMSP、ABB公司开发的SYMPOW 程序和美国 EDSA公司开发的电力系统分析软件EDSA等。
(3) 编程语言简易高效。MATLAB提供了和C语言几乎 一样多的运算符，灵活使用MATLAB的运算符将使程序变 得极为简短。 MATLAB既具有结构化的控制语句(如for循环、 while循环、break语句和if语句)，又有面向对象编程的特性。 MATLAB程序书写形式自由，利用丰富的库函数避开繁杂 的子程序编程任务，压缩了一切不必要的编程工作。程序限 制不严格，程序设计自由度大，并且有很强的用户自定义函 数的能力。
第1章 概 述
第1章 概 述
第1章 概 述
第1章 概 述 MATLAB/SIMULINK的主要产品及其相互关系
第1章 概 述
3. SimPowerSystems库发展简史 SimPowerSystems库是SIMULINK下面的一个专用模块 库，是在SIMULINK环境下进行电力、电子系统建模和仿真 的先进工具。 SimPowerSystems库提供了一种类似电路建模的方式进 行模型绘制，在仿真前自动将仿真系统图变化成状态方程描 述的系统形式，然后在SIMULINK下进行仿真分析。它为电 路、电力电子系统、电机系统、发电、输变电系统和配电计 算提供了强有力的解决方法，尤其是当设计开发内容涉及控 制系统设计时，优势更为突出。