МОДЕЛИРОВАНИЕ ЭЛЕКТРОТЕХНИЧЕСКИХ СИСТЕМ

В состав системы MATLAB входит пакет расширения Power System Blockset, позволяющий моделировать электротехнические и энергетические системы и устройства. Этот пакет ориентирован на моделирование технических устройств и систем вполне конкретного назначения и полностью совместим с пакетом Simulink.

Возможности пакета Power System Blockset прежде всего определяются компонентами входящих в него библиотек. Доступ к ним обычно осуществляется из среды Simulink (рис. 10.1). В окне браузера библиотек Simulink можно выбрать библиотеку Power System Blockset.

 

 

Рис. 10.1. Доступ к библиотекам Pоwer System Blockset

 

Можно также вызвать окно с разделами библиотеки, выполнив команду powerlib в командной строке MATLAB.

 

Состав библиотеки Pо wer System Blockset

 

Рис. 10.2. Состав библиотеки Pоwer System Blockset

 

В состав библиотеки Pоwer System Blockset входят библиотеки следующего направления:

· Electrical Sources – источники электрической энергии и сигналов;

· Elements – линейные и нелинейные компоненты электротехнических и электронных устройств;

· Power Electronics – устройства энергетической электроники;

· Machines – электрические машины;

· Connectors –подключающие устройства;

· Measurements – измерительные и контрольные устройства;

· Powerlib Extras – специальные энергетические устройства;

· Powergui – графический интерфейс пользователя пакета моделирования энергетических систем.

 

10.1.1. Состав библиотеки Electrical Sources

 

Пакет Pоwer System Blockset имеет модели источников, позволяющих имитировать реальные источники электроэнергии. Дважды щелкнув мышью по пиктограмме библиотеки Electrical Sources, можно открыть окно этой библиотеки (рис. 10.3).

Эти источники образуют функционально полный набор источников электрической энергии. Установка параметров источников электрической энергии производится в окне настройки элемента, для чего необходимо щелкнуть правой мышкой по элементу.

 

Рис. 10.3. Библиотека источников Electrical

Sources

 

В составе библиотеки представлено пять типов источников электрической энергии:

· AC Current Source – источник переменного тока;

· AC Voltage Source – источник переменного напряжения;

· DC Voltage Source – источник постоянного напряжения;

· Controlled Current Source – регулируемый источник тока;

· Controlled Voltage Source – регулируемый источник напряжения.

 

10.1.2. Соединительные элементы Connectors

Состав соединительных элементов представлен на рис. 10.4.

 

 

Рис. 10.4. Библиотека соединительных элементов

 

Большинство соединительных элементов имеют вполне очевидное назначение. Например, заземляющие элементы служат для подключения других элементов к общему проводу – земле (блок Ground). Эти элементы не имеют параметров.

10.1.3. Библиотека компонентов Elements

Основная библиотека компонентов (рис. 10.5) содержит ряд моделей, имеющих достаточно универсальный характер. С помощью одной модели можно создать модели нескольких компонентов.

 

 

Рис. 10.5. Окно библиотеки компонентов Elements

 

Эта библиотека содержит несколько характерных компонентов:

· Series RLC Branch – последовательная RLC-цепь;

· Series RLC Load – последовательная RLC-цепь с нагрузкой;

· Parallel RLC Branch – параллельная RLC-цепь;

· Parallel RLC Load – параллельная RLC-цепь с нагрузкой;

· Linear Transformer – линейный трансформатор;

· Saturable Transformer – нелинейный трансформатор;

· Mutual Inductance – блок взаимной индуктивности;

· Surge Arrester – ограничитель пиковых напряжений;

· Breaker – выключатель управляемый;

· PI Section Line – линия с сосредоточенными параметрами;

· Distributed Parameters Line – линия с распределенными параметрами.

В состав библиотеки входят две последовательные и две параллельные RLC-цепи. Эти цепи задаются тремя параметрами : сопротивлением R, идуктивностью L и емкостью C . У так называемых нагрузочных цепей дополнительно задаются допустимые мощности рассеяния: активная для резисторов и реактивные для индуктивности и конденсаторов.

Для ввода отдельных элементов (сопротивление R, идуктивность L и емкость C) можно использовать любую из RLC-цепей, задав параметрам значения, соответствующие отсутствию ненужных элементов. Например, если с помощью последовательной RLC-цепи нужно задать только резистор R, то надо задать L = 0 (индуктивность при этом исчезнет) и С = inf (inf означает бесконечное значение емкости, что превращает ее в проводник). Это правило модификации распространяется и на другие сложные компоненты.

 

10.1.4. Состав библиотеки Power Electronics

 

Библиотека рассматриваемого пакета включает достаточно представительный набор блоков коммутирующих устройств. Активизация пиктограммы Power Electronics открывает окно с пиктограммами моделей управляемых ключей (рис. 10.6).

Рис. 10.6.Состав библиотеки компонентов

 энергетической электроники

Представлены следующие типы ключей:

· Ideal Switсh – идеальный управляемый ключ;

· Mosfet – полевой транзистор с изолированными;

· Gto –запираемый транзистор (Gate turn off);

· Diode – полупроводниковый диод;

· Tryristor – упрощенная модель тиристора;

· Detailed thyristor – уточненная модель тиристора;

· IGBT – силовой биполярно-полевой модуль типа JGBT;

· Universal Bridge – универсальный модуль моста.

 

10.1.5. Блоки измерений Measurements

Эти блоки показаны на рис. 10.7. Блоки Voltage Measurements, Current Measurements предназначены для соединений измерительных блоков библиотеки Simulink c блоками пакета Pоwer System Blockset. Блок Impedance Measurement позволяет измерить частотную зависимость полного сопротивления между двумя точками исследуемой схемы.

Рис. 10.7. Библиотека Measurements

 

Особый интерес представляет блок Multimeter. Этот блок позволяет измерить электрические переменные исследуемой схемы, в которой установлены измерительные приборы Voltage Measurement, Current Measurement, Impedance Measurement. Окно настройки этого блока содержит два поля. В левом поле после нажатия кнопки Refresh появляются измеряемые пременные. Все или часть из них могут быть переведены во второе (правое) поле с помощью кнопки Select для измерения и регистрации результатов. Блок Multimeter своим выходом может быть подключен к внешним измерителям. Флажок Dishlay signals fn simulation stop позволяет вывести измеряемые сигналы в виде переменных зависимостей.

 

10.1.6. Библиотека электрических машин Machines

Эта библиотека (рис. 10.8) содержит синхронные, асинхронные машины и машины постоянного тока. Все машины могут быть представлены как в абсолютных, так и относительных единицах. Универсальный блок Measurement demultiplexer позволяет измерить требуемые переменные состояния машины.

 

Рис. 10.8. Библиотека Machines

 

На рис. 10.9 в качестве примера показана панель настройки асинхронной машины.

В полях окна настройки задаются:

· в первом поле – тип ротора: короткозамкнутый или фазный;

· во втором поле – координатная система отсчета;

 

 

Рис. 10.9. Окно настройки асинхронного электродвигателя

 

· в третьем поле – мощность, действующее линейное напряжение и частота;

· в четвертом, пятом и шестом полях – параметры классической схемы замещения;

· в седьмом поле – момент инерции ротора, коэффициент трения и число пар полюсов;

· в последнем поле – начальные условия.

Универсальный блок измерения Machines Measurements Demax позволяет измерять выбранные в окне настройки этого блока перменные состояния электрической машины (рис. 10.10).

 

 

Рис. 10.10. Окно настройки блока Machines Measurements Demax

 

10.1.7 . Расширенная библиотека Powerlib Extras

Библиотека Powerlib Extras представлена на рис. 10.11. Эта библиотека содержит шесть дополнительных библиотек:

· Measurement – библиотека дополнительных блоков измерения;

· Discrete Measurement – дискретные блоки измерений;

· Control Blocks – блоки управления;

· Discrete Control Blocks – дискретные блоки управления;

· Three-Phase Library – библиотеки трехфазных цепей;

· Additional Mfchines – библиотека дополнительных машин.

Рис. 10.11. Библиотека Powerlib Extras

 

Многие дополнительные библиотеки содержат блоки, раширяющие возможности основной библиотеки Power System Blockset. Особый интерес представляет блок Three-Phase Library, содержащий трехфазнае цепи различного назначения (рис. 10.12).

 

 

Рис. 10.12. Библиотека Three-Phase Library

В этой библиотеке имеется набор последовательных и параллельных трехфазных нагрузок, заданных либо пассивными параметрами, либо значениями активной и реактивной мощности; блок источника питания; трехфазная индуктивно-связанная цепь; трехфазный трансформатор; блок, моделирующий повреждения в трехфазной сети ( блок 3-Phase Fault).

 

---

Дата добавления: 2019-11-25; просмотров: 360; Мы поможем в написании вашей работы!

Поделиться с друзьями:

---

---

Мы поможем в написании ваших работ!