Моделирование в электроэнергетике Митрофанов С.В

А.2.5 Нейтраль – Neutral

Назначение: обеспечивает электрическое соединение между блоками с одина-

ковыми номерами узлов.

Параметры блока (рисунок А.2.9):

Node number – номер узла. Блок позволяет соединить между собой далеко от-

стоящие на схеме электрические узлы без видимых линий связи (проводов). Блок с номером узла, равным нулю, обеспечивает соединение с землей.

Рисунок A.2.9 – Окно настройки параметров блока Neutral

Примеры использования блока Neutral в моделях электрических цепей приве-

дены на рисунках A.2.6, A.2.8.

А.3 Элементы силовой электроники – Power Electronics

А.3.1 Идеальный ключ – Ideal Switch

Назначение: моделирует идеальный ключ, который осуществляет замыкание и размыкание цепей как постоянного, так и переменного тока. Устройство имеет встроенную искрогасящую RC-цепь, включенную параллельно контактам ключа.

Блок имеет следующие входы и выходы:

101

«1» и «2» – силовые контакты, между которыми происходит замыкание или размыкание цепи;

«g» – управляющий вход; «m» – измерительный выход.

Включение устройства происходит в случае, если на управляющий вход пода-

ется единичный положительный сигнал (g 1). Выключение – при уменьшении управляющего сигнала до нуля (g = 0). Измерительный выход формирует вектор, состоящий из двух сигналов, соответственно: тока, проходящего через силовые контакты (А) и напряжения между зажимами силовых контактов (В).

Параметры блока (рисунок А.3.1):

Internal Resistance Ron (Ohms) – сопротивление во включенном состоянии (Ом).

Initial state (0 for 'open', 1 for 'closed') – начальное состояние: 0 – разомкнут,

1 – замкнут. Следует отметить, что на пиктограмме блока ключ всегда разомкнут, независимо от установленного начального положения.

Snubber resistance Rs (Ohm) – сопротивление искрогасящей цепи (Ом). Snubber capacitance Cs (F) – емкость искрогасящей цепи (Ф).

Show measurement port – при установленном флажке на пиктограмме блока появляется выходной порт «m», на котором формируется векторный Simulinkсигнал из двух параметров: тока и напряжения ключа.

Рисунок A.3.1 – Окно настройки параметров блока Ideal Switch

102

На рисунке А.3.2 приведена модель, в которой отключение части нагрузки

(Series RLC Branch) от источника переменного напряжения (AC Voltage Source) про-

изводится при размыкании ключа (Ideal Switch). Управляющий сигнал на размыка-

ние ключа через 0,05 с формируется генератором ступенчатого сигнала (Step). На осциллографе (Scope) отображается график изменения тока в неразветвленной части цепи, измеренного с помощью блока Current Measurements.

Continuous

powergui

Рисунок A.3.2 – Модель исследования отключения части нагрузки в цепи переменного тока

Пример использования блока Ideal Switch для замыкания цепи представлен в модели на рисунке А.2.2.

А.4 Измерительные и контрольные устройства библиотек Measurements и

Extra Library

При моделировании электрических цепей и электротехнических устройств од-

ной из важнейших задач, является организация правильного измерения исследуемых параметров (величин). Для решения этой задачи в пакете SimPowerSystems преду-

смотрена специальная библиотека Measurements (измерители). Кроме того, в анало-

гичном разделе библиотеки Extra Library собраны дополнительные блоки, расширя-

ющие возможности исследователя.

103

А.4.1 Блоки библиотеки Measurements

А.4.1.1 Измеритель тока – Current Measurement и измеритель напряжения

– Voltage Measurement

Назначение: выполняет измерение мгновенного значения тока, протекающего через соединительную линию (провод). Выходным сигналом блока является обычный сигнал Simulink, который может использоваться любым Simulink-блоком.

Положительное направление тока задается знаками «+» и «-» на пиктограмме блока. При протекании тока от клеммы «+» к клемме «-» знак тока считается положительным.

Назначение: выполняет измерение мгновенного значения напряжения между двумя узлами схемы. Выходным сигналом блока является обычный сигнал Simulink, который может использоваться любым Simulink-блоком.

Положительное направление напряжения задается знаками «+» и «-» на пиктограмме блока. Знак напряжения считается положительным, если напряжение направлено от клеммы «+» к клемме «-».

Параметры блоков (рисунок А.4.1). Блоки Current Measurement и Voltage Measurement имеют один параметр настройки:

Output signal – вид выходного сигнала блока. Выбор значения параметра возможен только, если в блоке Powergui в разделе Configure parameters на вкладке Solver в поле Simulation type выбран метод Phasor. В этом случае значение параметра выбирается из списка:

–Complex – комплексный сигнал;

–Real-Imag – вектор, состоящий из двух элементов: действительная и

мнимая составляющие сигнала;

– Magnitude-Angle – вектор, состоящий из двух элементов: амплитуда и аргумент (начальная фаза) сигнала;

– Magnitude – амплитуда (скалярный сигнал).

104

>> – добавить выделенную переменную в список измеряемых;

Up – передвинуть вверх выделенную переменную в списке измеряемых; Down – передвинуть вниз выделенную переменную в списке измеряемых; Remove – удалить выделенную переменную из списка измеряемых;

+ / - – изменить знак выделенной переменной.

Output type – вид выходного сигнала блока. Выбор значения параметра возможен только, если в блоке Powergui в разделе Configure parameters на вкладке Solver в поле Simulation type выбран метод Phasor. В этом случае значение параметра выбирается из списка:

–Complex – комплексный сигнал;

–Real-Imag – вектор, состоящий из двух элементов: действительная и

мнимая составляющие сигнала;

– Magnitude-Angle – вектор, состоящий из двух элементов: амплитуды и аргумента сигнала;

– Magnitude – амплитуда (скалярный сигнал).

Plot selected measurements – показать измерительные величины. При установленном флажке по окончанию моделирования сразу же открывается окно с осциллограммами измеряемых величин.

Рисунок A.4.2 – Окно настройки параметров блока Multimeter

Варианты использования блока мультиметр в моделях представлены на ри-

сунках A.1.2, A.1.4, А.1.6, А.2.6.

106

А.4.1.3 Трехфазный измеритель – Three-Phase V-I Measurement

Назначение: трехфазный измеритель выполняет измерение напряжений и то-

ков в трехфазных цепях. Выходными сигналами блока являются векторы сигналов измеряемых переменных.

Параметры блока (рисунок А.4.3):

Voltage Measurement – измерение напряжений. В данном поле производится выбор измеряемого напряжения:

–no – напряжения не измеряются;

–рhаsе-tо-grоund – измерение фазного напряжения;

–phase-to-phase – измерение линейного (межфазного) напряжения.

Use а label – использовать метку. При установке флажка сигнал будет переда-

ваться к блоку From. Параметр Goto tag блока From должен соответствовать имени метки, заданной в поле Signal label.

Signal label – метка сигнала.

Voltages in p.u. – измерение напряжений в относительных единицах. При установке флажка измеренные напряжения будут преобразованы в соответствии с выражением:

где U б – базисное напряжение, задаваемое в поле Base voltage.

Base voltage (Vrms phase-phase) – базисное напряжение (действующее значе-

ние линейного напряжения).

107

Current measurement – измерение токов. В данном поле производится выбор измерения токов:

–no – токи не измеряются;

–yes – токи измеряются.

Use a label – использовать метку. При установке флажка сигнал будет переда-

ваться к блоку From. Параметр Goto tag блока From должен соответствовать имени метки, заданной в поле Signal label.

Signal label – метка сигнала.

Currents in p.u. – измерение токов в относительных единицах. При установке флажка измеренные токи будут преобразованы в соответствии с выражением:

I* SбI2 ,

U б 3

где Sб – базисная мощность, задаваемая в поле Base power.

Base power (VА 3 phase) – базисная мощность. Полная мощность трех фаз.

Output signal – вид выходного сигнала блока. Выбор значения параметра воз-

можен только, если в блоке Powergui в разделе Configure parameters на вкладке

Solver в поле Simulation type выбран метод Phasor. В этом случае значение парамет-

ра выбирается из списка:

–Complex – комплексный сигнал;

–Real-Imag – вектор, состоящий из двух элементов: действительная и

мнимая составляющие сигнала;

– Magnitude-Angle – вектор, состоящий из двух элементов: амплитуда и аргумент сигнала;

– Magnitude – амплитуда (скалярный сигнал).

108