三绕组变压器simulink仿真

三绕组配电变压器

simulink仿真

学院：电控学院

班级：电气0901班

一、实验目的

利用MATLAB的动态仿真软件Simulink搭建系统的仿真

模型，使用线性变压器来模拟三绕组配电变压器，模拟三绕

组配电变压器负载平衡和不平衡时电源有功功率和无功功

率变化的情况。

二、仿真模型图

仿真系统中供电主回路的电网采用单相电源模块（AC

Voltage Source）模拟；配电变压器采用线性变压器模块

（Linear Transformer）模拟；两个相同的感性负载和一个 容性负载采用单相并联RLC负载模块（Parallel RLC Load）

电压测量模块V prim（Voltage Measurement）用以测量主供电网电源电压；电流测量模块I prim（Current Measurement）用以测量变压器一次侧电流；功率测量模块（Active & Reative Power）用以测量电源有功和无功功率；电流测量模块I neutral用以测量配电变压器二次侧中点电流；示波器（Scope）用以观察测量值的变化情况。

三、模块参数及仿真参数的设置

模块参数设置为：

单相交流电源：电压有效值为14400V,相角为0°，频率60Hz。

线性变压器：标称功率75Kva，频率60Hz；绕组1电压有效值14400V，电阻0.01欧，电感0.03H；绕组2电压有效值120，电阻0.02欧，电感0；绕组3电压有效值120，电阻0.02欧，电感0；磁化电阻50Rm，磁化电抗50Lm。

单相并联RLC负载：Load1、Load2电压120V，频率60Hz，有功功率20000W,电感无功功率10000var，电容无功功率0；Load3电压240，频率60Hz，有功功率30000W，电感无功功率0，电容无功功率20000var。

断路器：电阻1e-5欧，初始状态为闭合，缓冲电阻为inf，缓冲电容为0，转换时间0.05.

仿真参数设置：

仿真时间为0.2s，变步长ode23tb，相对误差1e-4.其他

参数均使用默认值。

四、仿真结果

电源功率变化情况如图：

图1

横轴为时间轴，纵轴为功率大小，黄线代表电源有功功率，紫线代表电源无功功率。

变压器二次侧中点电流变化情况如图：

图2

横轴为时间轴，纵轴为电流大小。

由POWERGUI获得的初始电压电流稳态值以及变压器二次侧中点电流：

图3

将断路器初始状态改为打开状态后，由POWERGUI获得的初始电压电流以及变压器二次侧电流

：

图4

五、仿真结果分析及结论

在0。0s到0.05s的时间范围内，由图3可得到，由于变压器低压侧负载平衡，即感性无功功率负载对容性无功功率负载进行功率补偿，使得变压器一次侧电压和电流相位差很小，而存在的2.81°相角差是由于变压器的无功损耗引起的；变压器二次侧中点电流为0.

在0.05s到2s的时间范围内，断路器断开，由图1、图

2、图4可得到电源有功功率由70KW降到50KW，变压器二次侧中点电流由0变为正弦电流，变压器一次侧电压电流相角差为8.12°，其原因是在0.05s时，短路器断开，变压器二次侧负载由平衡状态变为不平衡状态，即负载无功功率增大了。

仿真实验结论：当变压器负载由平衡状态转变为不平衡状态时，由于负载无功功率的增大，导致电源必须为回路提供更大的无功功率，从而使电源有功功率在一定程度上有所降低，无功功率增大，从而维持系统的正常稳定工作。