電力系統(tǒng)的MATLABSIMULINK仿真與應用_第1章

1、教材：電力系統(tǒng)的MATLAB/Simulink仿真及應用王晶 翁國慶 張有兵理論教學：32學時上機教學：16學時,第1章 概述,1.1 電力系統(tǒng)常用仿真軟件簡介 1.2 MATLAB/SIMULINK概述 1.3 簡單電路演示 習題,1.1 電力系統(tǒng)常用仿真軟件簡介電力系統(tǒng)是一個大規(guī)模、時變的復雜系統(tǒng)，在國民經濟中有非常重要的作用。電力系統(tǒng)數字仿真已成為電力系統(tǒng)研究、規(guī)劃、運行、設計等各個方面不可或缺的工具，特別是電力系統(tǒng)新技術的開發(fā)研究、新裝置的設計、參數的確定更是需要通過仿真來確認。目前常用的電力系統(tǒng)仿真軟件有：(1) 邦納維爾電力局(Bonneville Power Administra

2、tion, BPA)開發(fā)的BPA 程序和EMTP( Electromagnetic Transients Program)程序,2) 曼尼托巴高壓直流輸電研究中心(Manitoba HVDC Research Center)開發(fā)的PSCAD /EMTDC (Power System Computer Aided Design/Electromagnetic Transients Program including Direct Current)程序；(3) 德國西門子公司研制的電力系統(tǒng)仿真軟件NETOMAC (Network Torsion Machine Control)；(4) 中國電力科

3、學研究院開發(fā)的電力系統(tǒng)分析綜合程序PSASP(Power System Analysis Software Package)；(5) MathWorks公司開發(fā)的科學與工程計算軟件MATLAB(Matrix Laboratory，矩陣實驗室,電力系統(tǒng)分析軟件除了以上幾種，還有美國加州大學伯克利分校研制的PSPICE ( Simulation Program with Integrated Circuit Emphasis)、美國PTI公司開發(fā)的PSS/E、美國EPRI公司開發(fā)的ETMSP、ABB公司開發(fā)的SYMPOW 程序和美國EDSA公司開發(fā)的電力系統(tǒng)分析軟件EDSA等。以上各個電力系統(tǒng)仿真

4、軟件的結構和功能不同，它們各自的應用領域也有所側重。EMTP主要用來進行電磁暫態(tài)過程數字仿真，PSCAD/EMTDC、NETOMAC主要用來進行電磁暫態(tài)和控制環(huán)節(jié)的仿真，BPA、PSASP主要用來進行潮流和機電暫態(tài)數字仿真,近年來，MATLAB由于其完整的專業(yè)體系和先進的設計開發(fā)思路，在多個領域都有廣泛的應用。在國際學術界，MATLAB已經被確認為準確、可靠的科學計算標準軟件。在許多國際一流學術刊物上(尤其是信息科學刊物)，都可以看到MATLAB的應用。在歐美大學里，諸如應用代數、數理統(tǒng)計、自動控制、數字信號處理、模擬與數字通信、時間序列分析、動態(tài)系統(tǒng)仿真等課程的教科書都把MATLAB作為授課

5、內容。這幾乎成了20世紀90年代教科書與舊版教科書的標志性區(qū)別。在這些學校里，MATLAB是攻讀學位的本科生、碩士生、博士生必須掌握的基本工具,在設計研究單位和工業(yè)部門，MATLAB被認為是進行高效研究和開發(fā)的首選軟件工具。如美國National Instruments公司的信號測量、分析軟件LabVIEW，Cadence公司的信號和通信分析設計軟件SPW等，它們直接建筑在MATLAB之上，或者以MATLAB為主要支撐。又如HP公司的VXI硬件，TM公司的DSP，Gage公司的各種硬卡、儀器等都接受MATLAB的支持。MATLAB在全球現在有超過50萬的企業(yè)用戶和上千萬的個人用戶，廣泛地分布在

6、航空航天、金融財務、機械化工、電信、教育等各個行業(yè),1998年MathWorks公司推出了MATLAB 5.2版本，針對電力系統(tǒng)設計了電力系統(tǒng)模塊集(Power System Block，PSB)。該模塊集包含大量電力系統(tǒng)的常用元器件，如變壓器、線路、電機和電力電子等，功能也比較全面，逐漸被電力系統(tǒng)的研究者接受，并將它作為高效的仿真分析軟件,clc; const=0; x=-5:0.05:5;y=-5:0.05:5;z=-5:0.05:5; x,y,z=meshgrid(x,y,z); f=(x.2 + (9/4)*y.2 + z.2 - 1).3 - x.2.*z.3 - (9/80)*y.

7、2.*z.3-const; p=patch(isosurface(x,y,z,f,0); set(p, FaceColor, red, EdgeColor, none); daspect(1 1 1) view(3) camlight; lighting phong,1.2 MATLAB/SIMULINK概述1.2.1 MATLAB/SIMULINK發(fā)展簡史1. MATLAB發(fā)展簡史20世紀70年代中期，Cleve Moler和他的同事們在美國國家科學基金的資助下研發(fā)了稱為LINPACK和EISPACK的FORTRAN子程序庫。LINPACK 是解決線性方程問題的FORTRAN子程序集合，EI

8、SPACK 是對特征值問題進行求解的子程序集合。它們一起代表了當時最具影響力的矩陣計算軟件,20世紀70年代后期，當時已經成為新墨西哥大學計算機科學系系主任的Cleve，希望在他的線性代數授課課程中使用LINPACK 和 EISPACK 軟件。但是他并不想增加學生的編程負擔，因此，設計了一組調用LINPACK和EISPACK庫程序的“通俗易用”的接口，并且命名為MATLAB，其基本的數據單元是一個維數不加限制的矩陣。在MATLAB下，矩陣的運算變得非常容易。因此，一兩年后，MATLAB在應用數學團體中流行起來,1983年的春天，Cleve到斯坦福大學進行訪問，MATLAB深深吸引住了身為工程師

9、的John Little。John Little敏銳地覺察到MATLAB在工程領域的廣闊前景，于是同年，他和Cleve Moler、Steve Bangert一起用C語言開發(fā)了第二代MATLAB專業(yè)版，由Steve Bangert主持開發(fā)編譯解釋程序；Steve Kleiman完成圖形功能的設計；John Little和Cleve Moler主持開發(fā)各類數學分析的子模塊，撰寫用戶指南和大部分的M文件,1984年，Cleve Moler和John Little成立了MathWorks公司，發(fā)行了MATLAB 1.0(基于DOS的版本)，正式把MATLAB推向市場。MATLAB的第一個商業(yè)化版本是

10、同年推出的基于DOS的MATLAB 3.0，該版本已經具有數值計算和數據圖示化的功能。通過不斷的改進，MATLAB逐步發(fā)展成為一個集數值處理、圖形處理、圖像處理、符號計算、文字處理、數學建模、實時控制、動態(tài)仿真、信號處理為一體的數學應用軟件。1990年推出的MATLAB 3.5版是第一個可以兼容在DOS和Windows下運行的版本，它可以在兩個窗口上分別顯示命令行計算結果和圖形結果,1992年，MATLAB的第一個完全意義上的Windows版本MATLAB 4.0問世，從此告別DOS版。MATLAB 4.x有了很大的改進，首先是推出了SIMULINK；此外，1993年，MathWorks公司從

11、加拿大滑鐵盧大學購得Maple的使用權，以Maple為“引擎”開發(fā)了Symbolic Math Toolbox 1.0。MathWorks公司此舉加快結束了國際上數值計算、符號計算孰優(yōu)孰劣的長期爭論，促成了兩種計算的互補發(fā)展新時代。同時，MathWorks公司瞄準應用范圍最廣的Word，運用DDE和OLE構造了Notebook，實現了MATLAB與Word的無縫連接，從而為專業(yè)科技工作者創(chuàng)造了融科學計算、圖形可視、文字處理于一體的高水準環(huán)境,1997年推出的MATLAB 5.0版本支持更多的數據結構，如單元數據、數據結構體、多維數組、對象與類等，使其成為一種更方便、更完美的編程語言。1999年

12、初推出的MATLAB 5.3版在很多方面又進一步改進了MATLAB語言的功能，隨之推出的全新版本的最優(yōu)化工具箱和SIMULINK 3.0版達到了很高的檔次。MATLAB 5.x較MATLAB 4.x無論是界面還是內容都有長足的進展，其幫助信息采用超文本格式和PDF格式，在Netscape 3.0和IE 4.0及以上版本、Acrobat Reader中均可以方便地瀏覽,2000年10月底推出了全新的 MATLAB 6.0正式版(Release 12)，在操作界面上有了很大改觀，同時還給出了程序發(fā)布窗口、實時信息窗口和變量管理窗口等，為用戶的使用提供了很大的方便；在計算內核上拋棄了其一直使用的LI

13、NPACK和EISPACK，而采用了更具優(yōu)勢的LAPACK軟件包和FFTW系統(tǒng)，速度變得更快，數值性能也更好；在用戶圖形界面設計上也更趨合理；與C語言接口及轉換的兼容性也更強?，F在的MATLAB支持各種操作系統(tǒng)，它可以運行在十幾個操作平臺上，其中比較常見的有基于Windows 9X/NT、OS/2、Macintosh、Sun、UNIX、Linux等平臺的系統(tǒng),現在的MATLAB再也不是一個簡單的矩陣實驗室了，它已經演變成為一種具有廣泛應用前景的全新的計算機高級編程語言，其功能也越來越強大，并不斷地根據科研需求提出了新的解決方法。2006年9月，MATLAB R2006b正式發(fā)布。從這時開始，M

14、athWorks公司每年進行兩次產品發(fā)布，時間分別在每年的3月和9月，而且每一次發(fā)布都涵蓋產品家族中的所有模塊，包括產品的新特征、bug的修訂和新產品模塊的發(fā)布。例如，符號R2006b中，2006表示發(fā)布年度，b表示是每年的第2個版本(9月版)，每年的第1個版本(3月版)用a表示,現在因特網上有大量的MATLAB資源，比如Mathworks公司的主頁http:/www. MATLAB大觀園http:/、MATLAB國內代理公司恒潤科技 http:/等，讀者可以從這些網站上獲取更多版本更新信息,2. SIMULINK發(fā)展簡史SIMULINK是MathWorks公司開發(fā)的又一個產生重大影響的軟件產

15、品。為了準確地分析控制系統(tǒng)的復雜模型，1990年MathWorks公司為MATLAB提供了嶄新的控制系統(tǒng)模型圖形輸入與仿真工具，并命名為SIMULAB，它以工具庫的形式掛接在MATLAB 3.5版上。SIMULAB包括仿真平臺和系統(tǒng)仿真模型庫兩部分，主要用于仿真以數學函數和傳遞函數表達的系統(tǒng)，它是20世紀70年代開發(fā)的連續(xù)系統(tǒng)仿真程序包(CCS)的繼續(xù)。該軟件發(fā)布后很快就在控制領域得到了廣泛的使用。但是，因為其名字與著名的軟件SIMULA類似，所以1992年改名為SIMULINK (Simulation Link)，意思是仿真鏈接,該軟件有兩個特別明顯的功能：仿真與鏈接。也就是說，可以直接利用

16、鼠標在模型窗口中畫出所需要的控制系統(tǒng)模型，然后再利用該軟件提供的功能來對控制系統(tǒng)直接進行模擬。很明顯，這種做法使得一個原本很復雜的系統(tǒng)變得相當容易輸入。SIMULINK的出現，使得MATLAB在控制系統(tǒng)仿真以及電腦輔助設計(CAD)中的應用開創(chuàng)了嶄新的一頁,現在的SIMULINK都直接捆綁在MATLAB之上，版本也從1993年的MATLAB4.0/ Simulink 1.0版升級到了2007年的MATLAB 7.3/Simulink 6.6版，并且可以針對任何能夠用數學描述的系統(tǒng)進行建模，例如航空航天動力學系統(tǒng)、衛(wèi)星控制制導系統(tǒng)、通訊系統(tǒng)、船舶及汽車動力學系統(tǒng)等，其中包括連續(xù)、離散、條件執(zhí)行、

17、事件驅動、單速率、多速率和混雜系統(tǒng)等。由于SIMULINK的仿真平臺使用方便、功能強大，因此后來拓展的其它模型庫也都共同使用這個仿真環(huán)境，成為了MATLAB仿真的公共平臺,3. SimPowerSystems庫發(fā)展簡史SimPowerSystems庫是SIMULINK下面的一個專用模塊庫，是在SIMULINK環(huán)境下進行電力、電子系統(tǒng)建模和仿真的先進工具。它建立在加拿大的Hydro-Quebec電力系統(tǒng)測試和仿真實驗室的實踐經驗基礎之上，并由Hydro-Quebec和TECSIM International 公司共同開發(fā)而成，功能非常強大。SimPowerSystems庫提供了一種類似電路建模的

18、方式進行模型繪制，在仿真前自動將仿真系統(tǒng)圖變化成狀態(tài)方程描述的系統(tǒng)形式，然后在SIMULINK下進行仿真分析。它為電路、電力電子系統(tǒng)、電機系統(tǒng)、發(fā)電、輸變電系統(tǒng)和配電計算提供了強有力的解決方法，尤其是當設計開發(fā)內容涉及控制系統(tǒng)設計時，優(yōu)勢更為突出,1998年，當時以Power System Blockset(PSB)命名的電力系統(tǒng)模塊集跟隨MATLAB 5.2一同推出。該模塊集中包含電力系統(tǒng)常見的元器件和設備，以直觀易用的圖形方式對電力系統(tǒng)進行模型描述，并可與其它SIMULINK模塊相連接，進行一體化的系統(tǒng)級動態(tài)分析。2002年，MATLAB推出了R13版本，將Power System Blo

19、ckset更名為SimPowerSystems，當年的版本號為2.3,2003年9月推出的SimPowerSystems 3.0有了較大的改進。它明確定義了SIMULINK端口與電力線路端子端口之間的區(qū)別，并專門為電力系統(tǒng)物理建模提供了相關端子端口，強調不得將電力端口連接到SIMULINK的輸入和輸出端口；規(guī)定SimPowerSystems 3.0中的模塊可以只有端子端口，也可以只有SIMULINK端口，還可同時兼有二者；對早期 SimPower Systems和Power System Blockset版本中的分析命令進行重新命名,2004年9月推出的SimPowerSystems 4.0對

20、SIMULINK進行了擴展，提供了可適合基本電子電路和具體電力系統(tǒng)的建模與仿真工具。這些工具可以對發(fā)電、輸電和配電以及機電能量轉換的過程進行高效建模。SimPowerSystems 4.0提供了新的應用程序庫，其中包括 電氣驅動模型、柔性交流輸電系統(tǒng)(FACTS)模型和適合普通風能發(fā)電系統(tǒng)的分布式能源模型。表1-1為MATLAB、SIMULINK和SimPowerSystems的版本號以及對應的發(fā)布時間,表1-1 MATLAB、SIMULINK和SimPowerSystems 的版本號以及對應的發(fā)布時間,1.2.2 MATLAB/SIMULINK產品分類1. MATLAB/SIMULINK產品

21、MATLAB產品家族可以用圖1-1表示,圖1-1 MATLAB產品家族,圖中，Compiler是一種編譯工具，它能夠將那些利用MATLAB提供的編程語言(M語言)編寫的函數文件編譯生成為函數庫、可執(zhí)行文件COM組件等。這樣就可以擴展MATLAB功能，使MATLAB能夠同其它高級編程語言，例如C/C+語言進行混合應用，取長補短，以提高程序的運行效率，豐富程序開發(fā)的手段。Stateflow是一個交互式的設計工具，它基于有限狀態(tài)機的理論，可以用來對復雜的事件驅動系統(tǒng)進行建模和仿真,Real-Time Workshop(RTW)和Coder是兩種主要的自動化代碼生成工具，這兩種代碼生成工具可以直接將S

22、IMULINK的模型框圖和Stateflow的狀態(tài)圖轉換成高效優(yōu)化的程序代碼。利用RTW生成的代碼簡潔、可靠、易讀。目前RTW支持生成標準的C語言代碼，并且具備了生成其它語言代碼的能力。整個代碼的生成、編譯以及相應的目標下載過程都可以自動完成，用戶需要做的僅僅是使用鼠標點擊幾個按鈕即可。MathWorks公司針對不同的實時或非實時操作系統(tǒng)平臺，開發(fā)了相應的目標選項，配合不同的軟硬件系統(tǒng)，可以完成快速控制原型(Rapid Control Prototype)開發(fā)、硬件在回路的實時仿真(Hardware-in-Loop)、產品代碼生成等工作,在MATLAB產品家族中，MATLAB工具箱是整個體系的

23、基座，它是一個語言編程型(M語言)開發(fā)平臺，提供了體系中其它工具所需要的集成環(huán)境(比如M語言的解釋器)。同時由于MATLAB對矩陣和線性代數的支持，使得工具箱本身也具有強大的數學計算能力。目前MATLAB 產品的工具箱有四十多個，分別涵蓋了數據采集、科學計算、控制系統(tǒng)設計與分析、數字信號處理、數字圖像處理、金融財務分析以及生物遺傳工程等專業(yè)領域。圖1-2所示為MATLAB/SIMULNK的主要產品及其相互關系,圖1-2 MATLAB/SIMULINK的主要產品及其相互關系,2. SimPowerSystems庫產品SimPowerSystems 4.0中含有130 多個模塊，分布在7個可用子庫

24、中。這7個子庫分別為“應用子庫(Application Libraries)”、“電源子庫(Electrical Sources)”、“元件子庫(Elements)”、“附加子庫(Extra Library)”、“電機子庫(Machines)”、“測量子庫(Measure-ments)”和“電力電子子庫(Power Electronics)”。此外，SimPowerSystems 4.0中還含有一個功能強大的圖形用戶分析工具Powergui和一個廢棄的“相量子庫”(Phasor Elements)。這些模塊可以與標準的SIMULINK模塊一起，建立包含電氣系統(tǒng)和控制回路的模型，并且可以用附加的

25、測量模塊對電路進行信號提取、傅里葉分析和三相序分析,應用子庫中含有適合于普通風能發(fā)電系統(tǒng)的分布式能源模型、特種電機模型和FACTS模型。電源子庫中含有交流電壓源、直流電壓源、受控電壓源和受控電流源模型。元件子庫中含有RLC支路和負載、線性和飽和變壓器、斷路器、傳輸線模型、物理端口模型。電機子庫中包含詳細或簡化形式的異步電機、同步電機、永磁同步電機、直流電機、勵磁系統(tǒng)、水力與蒸汽渦輪調速系統(tǒng)模型。電力電子子庫中含有二極管、簡化/復雜晶閘管、GTO、開關、MOSFET、IGBT和通用橋式電路模型。測量子庫中含有電壓、電流、電抗測量模塊，以及萬用表測量模塊,附加子庫中包含內容較多，主要和系統(tǒng)離散化、

26、控制、計算和測量有關，包括RMS測量、有效和無功功率計算、傅里葉分析、HVDC 控制、軸系變換、三相V-I測量、三相脈沖和信號發(fā)生、三相序列分析、三相 PLL 和連續(xù)/離散同步6/12脈沖發(fā)生器等。這些模塊，有些將在后面幾章中進行介紹，但是大多數模塊還需要讀者對照MATLAB提供的幫助文件進行學習,1.2.3 MATLAB/SIMULINK的特點1. MATLAB的特點自從MathWorks公司推出MATLAB后，MATLAB以其優(yōu)秀的數值計算能力和卓越的數據可視化能力很快在數學軟件中脫穎而出。隨著版本的不斷升級，它在數值計算及符號計算功能上得到了進一步完善。MATLAB的特點可概括為以下七點

27、：(1) 提供了便利的開發(fā)環(huán)境。MATLAB提供了一組可供用戶操作函數和文件的具有圖形用戶界面的工具，包括MATLAB主界面、命令窗口、歷史命令、編輯和調試、在線瀏覽幫助、工作空間、搜索路徑設置等可視化工具窗口,2) 提供了強大的數學應用功能。MATLAB可進行包括基本函數、復雜算法、更高級的矩陣運算等非常豐富的數學應用功能，特別適合矩陣代數領域。它還具有許多高性能數值計算的高級算法，庫函數極其豐富，使用方便靈活。(3) 編程語言簡易高效。MATLAB提供了和C語言幾乎一樣多的運算符，靈活使用MATLAB的運算符將使程序變得極為簡短。MATLAB既具有結構化的控制語句(如for循環(huán)、while

28、循環(huán)、break語句和if語句)，又有面向對象編程的特性。MATLAB程序書寫形式自由，利用豐富的庫函數避開繁雜的子程序編程任務，壓縮了一切不必要的編程工作。程序限制不嚴格，程序設計自由度大，并且有很強的用戶自定義函數的能力,4) 圖形功能強大。在如FORTRAN和C等一般編程語言里，繪圖都很不容易。但MATLAB提供了豐富的繪圖函數命令，使得用戶數據的可視化非常簡單。MATLAB還具有較強的編輯圖形界面的能力，用戶可方便地在可視化環(huán)境下進行個性化圖形編輯和設置,5) 提供了功能強大的工具箱。MATLAB包含兩個部分：核心部分和各種可選的工具箱。核心部分中有數百個核心內部函數。工具箱又分為兩類

29、：功能性工具箱和學科性工具箱。功能性工具箱主要用來擴充其符號計算功能、圖示建模仿真功能、文字處理功能以及與硬件實時交互功能。功能性工具箱用于多種學科。學科性工具箱專業(yè)性比較強，如control、signal processing、commumnication、powersys toolbox等。這些工具箱都是由相關領域內的專家編寫的，所以用戶無需編寫自己學科范圍內的基礎程序，直接可以進行高、精、尖的研究,6) 應用程序接口功能強大。MATLAB提供了方便的應用程序接口，用戶可以使用C或FORTRAN等語言編程，實現與MATLAB程序的混合編程調用。(7) MATLAB的缺點。和其它高級程序相比

30、，MATLAB程序的執(zhí)行速度較慢。由于MATLAB的程序不用編譯等預處理，也不生成可執(zhí)行文件，程序為解釋執(zhí)行，因此速度較慢,2. SIMULINK的特點SIMULINK是一種強有力的仿真工具，它能讓使用者在圖形方式下以最小的代價來模擬真實動態(tài)系統(tǒng)的運行。SIMULINK準備有數百種預定義系統(tǒng)環(huán)節(jié)模型、最先進有效的積分算法和直觀的圖示化工具。依托SIMULINK強健的仿真能力，用戶在原型機制造之前就可建立系統(tǒng)的模型，從而評估設計并修補瑕疵。SIMULINK具有如下特點：(1) 建立動態(tài)系統(tǒng)的模型并進行仿真。SIMULINK是一種圖形化的仿真工具，用于對動態(tài)系統(tǒng)建模和控制規(guī)律的研究制定。由于支持線

31、性、非線性、連續(xù)、離散、多變量和混合式系統(tǒng)結構，SIMULINK幾乎可分析任何一種類型的真實動態(tài)系統(tǒng),2) 以直觀的方式建模。利用SIMULINK可視化的建模方式，可迅速地建立動態(tài)系統(tǒng)的框圖模型。只需在SIMULINK元件庫中選出合適的模塊并拖放到SIMULINK建模窗口，鼠標點擊連接就可以了。SIMULINK標準庫擁有的模塊超過150種，可用于構成各種不同種類的動態(tài)系統(tǒng)。模塊包括輸入信號源、動力學元件、代數函數和非線性函數、數據顯示模塊等。SIMULINK模塊可以被設定為觸發(fā)和使能的，能用于模擬大模型系統(tǒng)中存在條件作用的子模型的行為,3) 增添定制模塊元件和用戶代碼。SIMULINK模塊庫是

32、可定制的，能夠擴展以包容用戶自定義的系統(tǒng)環(huán)節(jié)模塊。用戶也可以修改已有模塊的圖標，重新設定對話框，甚至換用其它形式的彈出菜單和復選框。SIMULINK允許用戶把自己編寫的C、FORTRAN、Ada代碼直接植入SIMULINK模型中,4) 快速、準確地進行設計模擬。SIMULINK優(yōu)秀的積分算法給非線性系統(tǒng)仿真帶來了極高的精度。先進的常微分方程求解器可用于求解剛性的和非剛性的系統(tǒng)、具有事件觸發(fā)或不連續(xù)狀態(tài)的系統(tǒng)和具有代數環(huán)的系統(tǒng)。SIMULINK的求解器能確保連續(xù)系統(tǒng)或離散系統(tǒng)的仿真高速、準確的進行。同時，SIMULINK還為用戶準備了一個圖形化的調試工具，以輔助用戶進行系統(tǒng)開發(fā),5) 分層次地表

33、達復雜系統(tǒng)。SIMULINK的分級建模能力使得體積龐大、結構復雜的模型構建也簡便易行。根據需要，各種模塊可以組織成若干子系統(tǒng)。在此基礎上，整個系統(tǒng)可以按照自頂向下或自底向上的方式搭建。子模型的層次數量完全取決于所構建的系統(tǒng)，不受軟件本身的限制。為方便大型復雜結構系統(tǒng)的操作，SIMULINK還提供了模型結構瀏覽的功能,6) 交互式的仿真分析。SIMULINK的示波器可以動畫和圖形顯示數據，運行中可調整模型參數進行What-if分析，能夠在仿真運算進行時監(jiān)視仿真結果。這種交互式的特征可幫助用戶快速評估不同的算法，進行參數優(yōu)化。由于SIMULINK完全集成于MATLAB，在SIMULINK下計算的結

34、果可保存到MATLAB的工作空間中，因而就能使用MATLAB所具有的眾多分析、可視化及工具箱工具操作數據,3. SimPowerSystems庫的特點SimPowerSystem庫具有如下特點：(1) 使用標準電氣符號進行電力系統(tǒng)的拓撲圖形建模和仿真。(2) 標準的AC和DC電機模型模塊、變壓器、輸電線路、信號和脈沖發(fā)生器、 HVDC 控制、IGBT 模塊和大量設備模型。(3) 使用SIMULINK強有力的變步長積分器和零點穿越檢測功能，給出高度精確的電力系統(tǒng)仿真計算結果,4) 利用定步長梯形積分算法進行離散仿真計算，為快速仿真和實時仿真提供模型離散化方法。這一特性能夠顯著提高仿真計算的速度尤

35、其是那些帶有電力電子設備的模型。另外，由于模型被離散化，因此可用Real-Time Workshop生成模型的代碼，進一步提高仿真的速度。(5) 利用Powergui交互式工具模塊可以修改模型的初始狀態(tài)，從任何起始條件開始進行仿真分析，例如計算電路的狀態(tài)空間表達、計算電流和電壓的穩(wěn)態(tài)解、設定或恢復初始電流/電壓狀態(tài)、電力系統(tǒng)的潮流計算等,6) 提供了擴展的電力系統(tǒng)設備模塊，如電力機械、功率電子元件、控制測量模塊和三相元器件。(7) 提供大量功能演示模型，可直接運行仿真或進行案例學習,1.3 簡單電路演示下面用一個簡單的例子，說明利用SIMULINK進行電力系統(tǒng)仿真的最基本方法。對于初入門的讀者而言，可以按本節(jié)步驟搭建系統(tǒng)，也可以不進行搭建，僅