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摘要：电力系统是一个完整的系统化工程，其自动化产品需要经过组屏后使用，因此其检验调试必须针对设备的整屏运行。为解决这一问题，建立针对电力系统自动化设备试验运行的仿真系统显得尤为重要。 因此本文主要就电力系统自动化设备仿真系统的研究与其应用进行探讨分析，并提出一些个人观点，以供参考。
关键词：电气工程自动化；matlab仿真；应用 ；
前言：电气工程及其自动化涉及面广，理论性强，且较难掌握。为了改善这些情况，可以利用MATLAB进行模拟仿真，从而在设计、开发电子产品等工作时，可以仿真计算以及计算机模拟自己所设计的电路，进一步的对参数和配置进行优化。
1 Matlab 概述
Matlab能够构建出一个高科技环境，在这个环境中可以实现高科技计算，具有更好的交互式友好界面，并且还可以实现一种交互式的程序设计。Matlab将各种强大的功能集成到一个可视化窗口中，在这种环境中不仅可以实现矩阵计算和数值分析，还能够进行非线性动态系统的建模与方针，将所应用的科学数据已可视化窗口的形式进行交互，使数据运算能够更为直观的展现出来，在工程设计以及科学研究领域实现数值运算与处理，是一套完整而全面的科学解决方案，并且不会受到诸如C、Fortran等程序语言在程序设计与编辑方面的的制约，是当前国际主流的计算软件。
2 Matlab 在电力系统仿真领域中的应用
基于负荷元件构成及特性和配电网络的Matlab建模技术，基于实际测量数据和特殊负荷模型参数辨识软件，对国家电网公司所属五大区域电网的负荷点特性进行了普查和详细调查，建立了我国负荷特性和Matlab模型参数库，为电网的仿真计算提供了技术依据。
实际工程中的电源不可能是理想的交流或直流电，电源经常会出现波动或突变，而这种波动或突变在有些情况下是不能被忽略的。在实际工程中，电力系统经常用到非交流性电源或直流电源，类如雷电冲击电流实验等。一些实验需要特殊的电源来测试，因些这些实验品具有许多特殊性能，如绝缘材料耐压性所需要用到缓慢递增电源。因此，电力系统需要考虑使用其它方法，来实际真正意义上能够满足要求的非线性电源。
2.1 控制系统中MATLAB的仿真与建模
在电气工程及自动化中，对系统进行自动控制的方式等进行设计和分析时可以运用MATLAB的仿真促使对设计和分析系统实现自动控制的各类方法、自动控制系统的工作原理以及控制器参数对于系统性能的影响等有一个充分的了解。
在控制系统中，我们可以用系统定性对仿真进行分析，对各参数、各环节对于系统性能的影响以及改进性能的方法做出阐述。下面就用一个实例来进行分析，下图所示的是弹簧-质量-阻尼器机械位移的系统以及动态系统Simulink的仿真模型，对在外力F（t）的影响下系统的反应进行分析，即质量块发生的位移。在这里，质量块的质量m为5 kg，阻尼系数f为0.5，弹性系数k为5，而且质量块的初始速度和初始位移都是0。在进行仿真模拟时，用户可以自己对外力进行定义，这样在不同作用下用户可以对系统的性能进行更深入的了解。
2.2 Matlab 在电气工程中的应用
以仿真的方式来对触发角以及负载的情况来对电力变换电路中的电压波形、电流波形及其它工作情况进行判定。 在对斩波电路进行分析的过程中，可以采用仿真来对扎波频率范围进行观察。
比如在一个降压斩波的模拟电路中，为了获得小纹波的输出电流，一般情况下开关的工作频率相对较高。在斩波频率为50Hz时，对电流io进行观察，可以发现其纹波较大；在电路中各种参数不发生变化的条件下，低频率所造成的结果是电流的不连续性；若斩波电流为1000Hz时，不难发现其输出电流io具有较小的纹波。降压斩波电路及原理如下图。
应用仿真不仅能够对稳态情况进行分析，同时还能实现从初始电路到稳态电路的过程直观的呈现出来。因为在电阻负载中，并没有能够进行储能的电器元件，这也表明其并没有过渡过程。不过，阻感负载则不然，通过波形能够分析出电路中存在的电感，电压需要经过一段时间后才能够到达稳态，直到当电流输出具有连续性时，才能够实现电压的稳定。
2.3 MATLAB在电力拖动系统中的建模与仿真
电力拖动系统是生产过程中，以电动机作为原动机来带动生产机械，并按所给定的规律运动的电气设备。电力拖动装置由电动机及其自动控制装置组成。自动控制装置通过对电动机起动、制动的控制，对电动机转速调节的控制，对电动机转矩的控制以及对某些物理参量按一定规律变化的控制等，可实现对机械设备的自动化控制。主要内容包括闭环控制的直流调速，转速、电流双闭环直流调速调节器的设计，脉宽调制，交流调速等等。
2.4 MATLAB在其他典型系统中的应用
实际中，工作人员一般是利用MATLAB进行一些准备建设的典型系统进行建模仿真后，获得最佳参数，比如说，近年来，柔性交直流输电技术在电力系统中的应用越来越重要。利用MATLAB建立合适的柔性交直流输电和系统电网的模型，利用它来研究系统的动态特性，具有实时、准确、方便等多种优点；电力电子技术和运动控制联合系统应用得特变广泛，它涵盖了电子电路、电机拖动、自动控制、微机原理等多学科领域，是综合性、实践性和应用性很强的研究对象。由于电力电子器件自身的开关非线性，给电路和系统的分析带来一定的困难，一般常用波形分析和分段线性处理的方法来研究电力电子电路。MATLAB仿真软件为电力电子技术和运动控制联合系统的仿真分析提供了崭新的方法与平台。
3 做雷击试验来建立冲击仿真模型库
这是由于信号源与可控电源连接后，作为电源时，频谱与普通电源是有一定区别的，而高频含量主要集中在仿真前四分之一周期内。因此，在特定条件，该高频时段会很明显的表现出来，这就给仿真的准确性和真实性所带来了影响。为了保证仿真的准确性和真实性，可以用下面两种方面避免和修正高频振动：
（1）根据仿真模型的具体要求，合理选择采样方式和采样频率，这样可以避免高频信号对仿真结果的影响。 
（2）由于高频主要集中在开始的四分之一周期内，可以适当延迟一段时间，这样就避免了高频出现的时间，从而避免了高频对仿真结果的影响。
根据上述分析，可以认为可控电源，可以通过适当的调整采样方式和频率，或是避开起始点，从而来替代普通电源。因此，对于不能通过普通电源实现的非线性电源，也可以使用可控电源很好地实现。为了更清楚的体现可控电源的非线性应用，我们相应地建立起仿真模型，通过做雷击试验来建立冲击仿真模型。
结束语：
从电力行业的角度来进行分析，在进行工程实践的过程中，亟需一种更趋完善并具有仿真功能的强大软件，而Matlab正好满足了这种需求，辅之以电力仿真系统方面的工具箱，使得这款软件能够更好的被应用与电气工程和自动化中，为电力行业的发展奠定了一定的基础。
参考文献：
[1] 郭文彬，桑林.通信原理――基于MATLAB的计算机仿真[M].北京：北京邮电大学出版社，2006.
[2] 赵静.基于MATLAB的通信系统仿真[M].北京：北京航空航天大学出版社，2007.
[3]廖云伢.基于Java与Matlab集成的数字通信原理虚拟实验平台的设计与实现[D].长沙：中南大学，2007：12-14.
论文作者:曹国良
论文发表刊物:《电力设备》2017年第35期
论文发表时间:2018/5/10
标签：系统论文; 电源论文; 电路论文; 电力论文; 电流论文; 电力系统论文; 进行分析论文; 《电力设备》2017年第35期论文;