“基于MATLAB的高压直流输电系统小扰动稳定性分析仿真”教学研究.pdf

本文档是一篇关于“基于MATLAB的高压直流输电系统小扰动稳定性分析仿真”教学研究的专业论文，由汪娟娟、叶运铭、黄星海三人撰写，发表于《实验技术与管理》杂志。论文探讨了在MATLAB软件中模拟高压直流输电系统小扰动稳定性分析的教学方法，对于电气工程及其自动化专业的教育具有重要意义。下面将详细展开文章中提及的关键知识点。 高压直流输电系统（HVDC）的小扰动稳定性分析是教学中的重要内容。由于此分析涉及到电路、数学和自动控制原理等多个学科，学生在理解系统数学模型的建立以及实现线性化的过程中会感到困难。文章强调了仿真教学在帮助学生理解小扰动分析法本质上的优势。 文章介绍了小扰动稳定性分析的概念。所谓小扰动稳定性分析，是指对电力系统在受到小的扰动后的稳定性状态进行研究。当电力系统受到小的扰动时，系统会通过调整自身工作状态来恢复稳定。但如果系统不能通过自身调整来稳定，则系统被认为是对该扰动不稳定的。小扰动稳定性分析是电力系统稳定性分析的一个重要方面，它在电力系统的规划、设计和运行中都具有重要作用。 文章中提到的MATLAB，是美国MathWorks公司开发的一套高性能数值计算和可视化软件。在电力系统仿真领域，MATLAB不仅提供了一个强大的数值计算平台，而且通过其附加的工具箱，比如Simulink、PowerSystems等，为电力系统仿真提供了方便的工具。通过在MATLAB中建立系统模型并进行仿真，学生可以直观地理解系统的动态行为。 文章的核心内容是介绍如何在MATLAB中建立高压直流整流侧系统的小干扰动态模型。这里涉及到了状态空间模型，状态空间模型是一种描述系统动态特性的重要数学模型，它通过一组状态方程来描述系统的输入、输出和内部状态之间的关系。在MATLAB中，可以利用控制系统工具箱进行状态空间模型的构建和仿真。 在实施小扰动稳定性分析的过程中，需要对系统的数学模型进行线性化处理。这是因为许多控制系统设计的方法和稳定性分析的理论，都是基于线性系统理论的。在实际操作中，将非线性系统通过泰勒级数展开，在平衡点附近进行一阶或高阶近似，从而得到一个线性模型。这个线性模型可以用来评估系统的稳定性，也可以应用线性系统理论中的多种分析和设计工具。 文章还提到传统教学方法中的问题，即只通过电磁仿真无法使学生透彻理解小扰动分析法的本质。电磁模型虽然有助于学生理解，但在分析高阶系统时，学生往往感到困难。文章指出，通过编程语言和仿真工具，如PSCAD/EMTDC，可以方便地构建出与实际模型具有相同代数关系的仿真模型。PSCAD/EMTDC是电力系统分析中常用的电磁暂态仿真软件，可以模拟电力系统在短时间内的动态响应。 论文通过华南理工大学电力学院的例子，阐述了该教学研究的实施细节和教学成果。通过实践表明，基于MATLAB的仿真教学可以有效帮助学生掌握高压直流输电系统小扰动稳定性分析的知识，并在理解复杂电力系统动态行为方面起到积极作用。 本文深入探讨了高压直流输电系统小扰动稳定性分析的重要性和教学难点，以及如何利用MATLAB软件进行系统建模、仿真和分析，为电气工程及其自动化专业的教学提供了有效的参考和指导。