Перевод справки пакета SimPowerSystems программы Matlab / powersysSmall
.pdf
Входы и выходы:
Первый вход — мгновенное напряжение. Второй вход — мгновенный ток. Выход даетвектор [P, Q] активной и реактивной мощности.
Пример:
Схема psbtransfo.mdl моделируетраспределительный трансформатор с тремя обмотками, с номинальными данными 75 кВА– 14400/120/120 В. Первичная обмотка трансформатора соединена с источником высокого напряжения 14400 В(действующее). Две идентичные индуктивные нагрузки (20 кВт
– 10 кВАР) соединены с двумявторичными обмотками. Третья емкостная нагрузка(30 кВт– 20 кВАР) питается напряжением 240 В.
|
|
|
Active & Reactive |
P (W) |
Load 1 |
|
|
|
|
+ |
|
Power |
Q (vars) |
120V |
|
|
|
|
v |
V |
|
20kW 10kvar |
|
|
|
|
|
- |
|
PQ |
|
|
|
|
|
|
V prim |
I |
|
|
|
|
|
|
+ |
i |
|
|
|
|
|
|
|
- |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Load 3 |
|
I prim |
|
|
|
|
i |
I neutral (A) |
||
|
|
|
+ |
240V |
||||
|
|
|
|
|
|
|||
|
|
|
|
|
- |
|
||
|
|
|
|
|
|
|
30kW |
|
|
|
|
|
|
I neutral |
|
||
|
|
|
|
|
|
20kVar |
||
V s |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
14400 V |
|
Linear Transformer |
|
|
|
|
||
|
|
|
|
|
|
|
||
|
|
|
75kVA |
|
|
|
|
|
|
|
|
14400-120-120V |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Load 2 |
|
B reaker |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
120V |
|
|
|
|
|
|
|
|
20kW 10kvar |
|
|
|
Первоначально, выключатель, соединенный последовательно с нагрузкой 2, замкнут, следовательно, устройство симметрично. Когда выключатель размыкается, ток начинаеттечь в нейтрале в результате получается дисбаланс нагрузки.
Активная мощность, первичной обмотки измерена блоком Active & Reactive Power (активной и реактивной мощности).
201
Когда выключатель размыкается, происходитуменьшение активной мощности от70 кВтдо 50 кВт.
202
AC Voltage Source (источник переменного напряжения)
Назначение: Моделируетсинусоидальный источник напряжения. Библиотека: Electrical Sources (электрические источники)
Описание: Блок AC Voltage Source (источника переменного напряжения) моделирует идеальный источник переменного напряжения. Выход и вход блокасоответствуютсоответственно положительному и отрицательному выводам источника. Электродвижущая сила U описана следующим соотношением:
Для амплитуды и фазы допускаются отрицательные значения. Нулевая частота определяетисточник постоянного напряжения. Отрицательная частота не допускается, иначе Simulink выдаетошибку, и на блоке будетотображен знак вопроса. Вы можете изменять первые три параметра блока в любое время в течение моделирования.
Диалоговое окно ипараметры:
Peak amplitude: Амплитуда генерируемая источником напряжения, в вольтах (В).
Phase: Фаза в градусах (º).
Frequency: Частота источника в Герцах (Гц).
203
Sample time: Период типового времени в секундах (с). По умолчанию — 0, соответствуетнепрерывному источнику.
Measurements: Выберите Voltage (напряжение), чтобы измерить напряжение блока AC Voltage Source (источник переменного напряжения).
Добавьте блок Multimeter (мультиметр) в вашу модель для просмотра выбранных измерений моделирования. Вокне Available Measurement (доступные измерения) блока Multimeter, измерение будетидентифицировано меткой, сопровождаемой именем блока.
Измерение Метка
Напряжение Usrc:
Пример:
Два блокаAC Voltage Source (источник переменного напряжения), с различных частотами, соединены последовательно, параллельно резистору. Сумма этих двух напряжений подается на сопротивление. Эта схема доступ-
на в файле psbacvoltage.mdl.
U1
100 V
60 Hz
0 deg
100 Ohms |
+ |
v |
|
|
U2 |
- |
|
|
|
u tot |
U1 + U2 |
|||
50 V |
||||
|
|
|||
50 Hz |
|
|
|
|
10 deg |
|
|
|
|
См. также: Controlled Voltage Source (управляемый источник напря-
жения), DC Voltage Source (источник постоянного напряжения), Multimeter (мультиметр)
204
Asynchronous Machine (асинхронная машина)
Назначение: Моделируетдинамику трехфазной асинхронной машины, также известной как индукционная машина.
Библиотека: Machines (машины)
Описание: Блок Asynchronous Machine (асинхронная машина) работает в генераторном или двигательном режиме. Режим работы определяется знаком механического вращающего момента (положительным для двигательного режима, отрицательным для генераторного режима). Электрическая часть машины представлена моделью state-space (режим-пространство) четвертого порядка, механическая часть моделью второго порядка. Все электрические переменные и параметры приведены к статору. Это показывается знаком (') в уравнениях машины, представленных ниже. Все статорные и роторные координаты находятся в произвольной двух координатной системе отсчета (dq система). Используемые переменные определены следующим образом:
d: d ось координат
q: q ось координат
r: роторные координаты
s: статорные координаты
l: индуктивность тока утечки
m: индуктивность намагничивания
205
Электрическая часть
Механическая часть
Параметры блока Asynchronous Machine (асинхронная машина) определены следующим образом (все переменные приведены к статору):
9Rs, Lls: сопротивление статора и индуктивность тока утечки
9R'r, L'lr: сопротивление ротора и индуктивность тока утечки
9Lm: индуктивность намагничивания
9Ls, L'r: полная индуктивность статора и ротора
9Vqs, iqs: напряжение и ток статора q оси
9V'qr, i'qr: напряжение и ток ротора q оси
9Vds, ids: напряжение и ток статора d оси
9V'dr, i'dr: напряжение и ток ротора d оси
206
9φqs, φds: потоки статора оси q и d
9φ'qr, φ'dr: потоки ротора оси q и d
9ωm : угловая скорость ротора
9θm: угол поворота ротора
9p: число пар полюсов
9ωr: электрическая угловая скорость (ωm · p)
9θr: электрический угол поворота ротора (θm · p)
9Te: электромагнитный вращающий момент
9Tm : механический вращающий моментвала
9J: объединенная инерция ротора и нагрузки (бесконечность моделирует заторможенный ротор)
9H: объединенная инерция ротора и нагрузки (бесконечность моделирует заторможенный ротор)
9F: объединенный коэффициентвязкого трения ротора и нагрузки
Диалоговое окно ипараметры:
207
Reference Frame (система отсчета): Определяетсистему отсчета, которая будетиспользоваться, чтобы преобразовать входные напряжения (abc система координат) в dq систему координати выходные токи (dq система координат) в abc систему координат. Вы можете выбрать между следующими системами отсчета:
¾Rotor (ротор) (Park-преобразование)
¾Stationary (постоянная) (Clarke или αβ преобразование)
¾Synchronous (синхронная)
Следующие соотношения описываютabc в dq преобразование систем отсчета, применительно к входным напряжениям блока Asynchronous Machine (асинхронная машина).
Ввышеупомянутых уравнениях, θ – угол поворота системы отсчета, где β=θ – θr разность между углом положения ротора и электрическим углом положения ротора. Так как обмотки машины соединены в звезду, нетникакой униполярной (нулевой) составляющей. Это также оправдываетфакт, что два линейных входных напряжения используются вместо трех фазных напряжений. Следующие соотношения описываютпреобразование dq в abc систему отсчета, применительно к токам на выходе блока Asynchronous Machine (асинхронная машина).
208
Следующая таблица показываетзначения, принятые для θ и β в каждой системе отсчета (θe - положение синхронно вращающейся системы отсчета).
Система отсчета |
θ |
β |
Rotor (ротор) |
θr |
0 |
Stationary (постоянная) |
0 |
-θr |
Synchronous (синхронная) |
θe |
θe-θr |
Выбор системы отсчета затронеткривые всех dq переменных. Это также затронетскорость моделирования и в некоторых случаях точность результатов. Следующие руководящие принципы предложены в [1]:
Используйте stationary (постоянную) систему отсчета, если напряжения статора являются или неуравновешенными или прерывистыми, а напряжение ротора симметрично (или ноль).
Используйте rotor (ротор) систему отсчета, если напряжения ротора являются или неуравновешенными или прерывистыми, а напряжение статора симметрично.
Используйте stationary (постоянную) или synchronous (синхронную) систему отсчета, если всенапряжения симметричны и непрерывны.
209
Nominal: Номинальная активная мощность Pn (ВА), действующее линейное напряжение Vn (В), и частота fn (Гц).
Stator: Сопротивление статора Rs (Ом) и индуктивность тока утечки Lls
(Гн).
Rotor: Сопротивление ротора R'r (Ом) и индуктивность тока утечки L'lr (Гн), оба приведенные к статору.
Magnetizing inductance: Индуктивность намагничивания Lm (Гн).
Mechanical: Суммарная инерции двигателя и нагрузки J (кг·м2), суммарный коэффициентвязкого трения F (Н·м·с), и число пар полюсов p.
Initial conditions: Начальное скольжение s, электрический угол θe (º), амплитуда тока статора (А) и углы сдвигафаз (º).Все можно вычислить с помощью утилиты load flow (потокораспределение) блока Powergui.
Диалоговое окно для Per Unit (относительных единиц)
210