Перевод справки пакета SimPowerSystems программы Matlab / powersysSmall

Discrete System (дискретная система)

Назначение: Дискретизируетмодель state-space (режим-пространство)

Power System Blockset схем.

Библиотека: powerlib

Описание: Блок Discrete System (дискретная система) используется, чтобы дискретизировать модель state-space (режим-пространство) Power System Blockset. Дискретные модели будутиспользоваться как для линейных элементов, так и для нелинейных блоков библиотек Elements (элементы),

Machines (машины), и Power Electronics (силовая электроника) powerlib.

Перетащите этотблок в окно верхнего уровня вашей модели, и определите sample-time (типовое время) дискретизации. Матрицы state-space (ре- жим-пространство) линейной части схемы будутдискретизированы с использованием Tustin метода интегрирования, который является эквивалентом метода интегрирования с фиксированным шагом с помощью трапеций.

Диалоговое окно ипараметры:

Sample time: Sample time (типовое время) используется в дискретизированной матрице state-space (режим-пространство) линейной части схемы. Установите параметр sample time (типовое время) больше нуля в дискретиззированных схемах. Значок отображаетзначение типового времени. Если Вы установите параметр sample time (типовое время) равное нулю, модель не будетдискретизированной и надпись «Continuous system» (непрерывная система) будетотображена на значке блока.

Ограничения:

Дискретизация схем, содержащих индивидуальные силовые коммутирующие приборы (GTO, IGBT, или MOSFET) не возможна. Если возможно, используйте вместо этого блок Universal Bridge, который позволяетдискретизацию блоков GTO, IGBT, и MOSFET.

Пример:

См. раздел 3 и 5, в главе «Обучающая программа», в которых представлены примеры, использования блока Discrete System (дискретная система).

242

Distributed Parameter Line (линия c распределенными параметрами)

Назначение: Моделирует N – фазную линию с распределенными параметрами с сосредоточенными потерями.

Библиотека: Elements (элементы)

Описание: Блок Distributed Parameter Line (линия c распределенными параметрами) моделируетN – фазную линию с распределенными параметрами с сосредоточенными потерями. Модель основана на Bergeron методе перемещения волны, используемом в соответствии с Electromagnetic Transient Program (электромагнитной переходной программой) (EMTP) [1]. Вэтой модели, распределенные потери LC линии, характеризуются двумя значе-

рость фазы v = 1 L C .

Модель использует тотфакт, что величина e+Zi, гдеe – напряжение линии, i – ток линии, войдя в один конец линии должна неизменно прибыть в

другой конец после транспортной задержки τ = d v , где d – длина линии. Ис-

пользуя инжекционный токовый метод Power System Blockset, принимая во внимание, что на концах линии сосредотачивается R/4, а по середине R/2, получена следующая четырехполюсная модель.

243

Для многофазных моделей линии, используется модальное преобразование, чтобы преобразовать переменные линии из фазных значений (линейные токи и напряжения) в модальные значения, независимые друг отдруга. Предыдущие расчеты сделаны для модальной области перед обратным преобразованием к фазным значениям.

По сравнению с моделью pi sections line (линии pi секций), распределенная линия представляетпроцессы распространения волны и отражения выхода линии с намного лучшей точностью. См. сравнение между двумя моделями в примере ниже.

Диалоговое окно ипараметры:

Number of phases N: Определяетчисло фаз модели. Изображение блока динамически изменяется согласно числу фаз, которые Вы определяете. Когда Вы применяете параметры или закрываете диалоговое окно, обновляется число входов и выходов. Для N < =3 на значке показаны индивидуальные проводники. Для N > 3, показан только один проводник.

244

Frequency used for RLC specifications: Определяетчастоту, которая ис-

пользуется для вычисления матриц модели линии модального сопротивления R, индуктивности L, и емкости C.

Resistance per unit length: Сопротивление R на единицу длины, матрица n×n в Омах на км (Ом/км).

Для симметричной линии, Вы можете определить матрицу n×n или ввести параметры последовательности: для двухфазной или трехфазной непрерывной линии электропередач, Вы можете вводить положительное сопротивление и сопротивление нулевой последовательности [R1 R0]. Длясимметричной шестифазной линии Вы можете вводить параметры последовательности плюс нулевую последовательность взаимного сопротивления [R1 R0 R0m].

Для несимметрических линий, Вы должны определить полную матрицу сопротивления n×n.

Inductance per unit length: Индуктивность L на единицу длины, матрица n×n в генри на км (Гн/км).

Для симметричной линии, Вы можете определить матрицу n×n или ввести параметры последовательности: для двухфазной или трехфазной непрерывной линии электропередач, Вы можете вводить положительную индуктивность и индуктивность нулевой последовательности [L1 L0]. Для симметричной шестифазной линии Вы можете вводить параметры последовательности плюс нулевую последовательность взаимной индуктивности [L1 L0 L0m].

Для несимметрических линий, Вы должны определить полную матрицу сопротивления n×n.

Capacitance per unit length: Емкость C на единицу длины, матрица n×n

в фарадах на км (Ф/км).

Для симметричной линии, Вы можете определить матрицу n×n или ввести параметры последовательности: для двухфазной или трехфазной непрерывной линии электропередач, Вы можете вводить положительную индуктивность и индуктивность нулевой последовательности [C1 C0]. Длясимметричной шестифазной линии Вы можете вводить параметры последовательности плюс нулевую последовательность взаимной индуктивности [C1 C0 C0m].

Для несимметрических линий, Вы должны определить полную матрицу сопротивления n×n.

Line length: Длина линии, в км.

245

Measurements: Выберите Phase-to-ground voltages (фазное напряже-

ние), чтобы измерить напряжения на входе и выходе линии для каждой фазы модели.

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

Фазное напряжение на входе

Us_ph1_gnd:, Us_ph2_gnd:,

Us_ph3_gnd:, etc.

Фазное напряжение на выходе

Ur_ph1_gnd:, Ur_ph2_gnd:,

Ur_ph3_gnd:, etc.

Ограничения:

Эта модель не представляет точную частотную зависимость R L C параметров линий отактивной мощности. Действительно, из-за поверхностных эффектов в проводниках и заземлении, R и L матрицы показываютсильную частотную зависимость, влияя на коэффициентослабления высоких частот.

Пример:

200-километровая линия соединена с 1 кВ60 Гц источником бесконечной мощности. Вначале линия обесточена, затем после 2 периодов подается питание. Моделирование выполнено для блока Distributed Parameter Line (линия c распределенными параметрами) и блока pi sections line (линии pi секций). Эта схема доступна в файле psbmonophaseline.mdl.

246

Падение напряжения на выходе, полученное с помощью блока Distributed Parameter Line (линия c распределенными параметрами) сравнивается с напряжением на выходе блока pi sections line (линии pi секций) (2 секции).

247

Откройте powergui. Вменю Tools (инструменты) выберите Impedance vs Frequency Measurement (измерение полного сопротивления в функции частоты). Появится новое окно, в котором в поле Measurement (измерения) отображены названия двух блоков Impedance Measurement (измеритель полного сопротивления), соединенных с вашей схемой. Установите параметры powergui для вычисления полного сопротивления в диапазоне 0:2000 Гц. Нажмите на кнопку Display. Двазависимости полного сопротивления отображены на одном графике.

Обратите внимание на то, что линия с распределенными параметрами показываетпоследовательность полюсов и нолей, одинаково отстающих на

486 Гц. Первый полюс – 243 Гц, соответствуетчастоте f = 1(4 T) где

T = время перемещения= 1 L C = 200 2.137e − 3 12.37e − 9 =1.028 мс

Pi sections line (линии pi секций) показывает только два полюса, потому что она состоитиз двух pi секций. Сравнение полного сопротивления показывает, что pi линия с двумясекциями даетхорошее приближение распределенной линии для диапазона 0-350 Гц.

Литература

[1] Dommel, H, “Digital Computer Solution of Electromagnetic Transients in Single and Multiple Networks,” IEEE Transactions on Power Apparatus and Systems”, Vol PAS-88, No. 4, April 1969

248

См. также: PI Section Line (линии pi секций), Multimeter (мультиметр)

249

dq0_to_abc Transformation (dq0_to_abc преобразование)

Назначение: Park-преобразование из dq0 системы координатв abc систему координат.

Библиотека: powerlib_extras/Measurements (силовая библиотека_ до-

полнения/измерение)

Описание: Этотблок выполняетобратное преобразование из так называемого Park-преобразования, которое обычно используется в трехфазных электрических моделях машин. Оно преобразовываеттри переменные (прямая ось, перпендикулярная ось и нулевая последовательность) системы отсчета с двумя осями, назадк фазным переменным. Используется следующее преобразование.

где ω– скорость вращение (рад/с) системы координат

Это уравнения для напряжения. То жесамо преобразование для трехфазного тока, но с переменными Ia Ib Ic иId Iq I0.

Вслучае синхронной машины, переменные статора приводятся к ротору. Park–преобразование тогда устраняетизменяющуюся во времени индуктивность, приводя статорные и роторные переменные к неподвижным или вращающимся системам отсчета. Токи Id и Iq представляютдва постоянных тока, текущие в двух эквивалентных обмотках ротора (d – обмотка на той же самой оси, что и обмотка возбуждения, q – перпендикулярная обмотка) создающие тотже самый поток, что и статорные токи Ia, Ib иIc.

250