Перевод справки пакета SimPowerSystems программы Matlab / powersysSmall
.pdfПримечание. Впреобразователе, построенном с помощью индивидуальных силовых приборов с принудительной коммутацией (GTO, MOSFET, IGBT), дискретизация модели не возможна. Смотри главу «Расширенные темы» для большего количества подробностей.
Пример:
Этотпример иллюстрирует использование двух блоков Universal Bridge (универсальный мост) в преобразователе переменного тока, состоящем из выпрямителя, питающего IGBT инвертор через связь постоянного тока. Инвертор, с широтно-импульсной модуляцией (PWM), производитпеременную частоту переменного трехфазного синусоидального напряжения на нагрузке. Вэтом примере инвертор с частотой переключений – 2000 Гц, частота модуляции – 50 Гц.
IGBT инвертор управляется в замкнутой системе с ПИрегулятором, чтобы сохранять напряжение 1 о.е. (380 Вдействующее, 50 Гц) на терминалах нагрузки.
Блок Multimeter (мультиметр) используется, чтобы наблюдать коммутации токов между диодами 1 и 3 в диодном мосту и между IGBT/Diodes приборами 1 и 2 в мосте IGBT.
Схема доступна в демонстрационном примере psbbridges.mdl.
451
|
|
|
|
|
|
+ |
v |
|
|
|
|
|
|
|
Vdc |
|
|
|
|
|
|
|
- |
|
|
+ |
v |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
V dc |
|
|
|
+ |
|
Vab inv erter |
|
|||
|
|
|
|
|
|
|
- |
|
|
|
v |
|
||||
|
|
|
|
|
|
|
PWM |
Vab _ i nv |
|
|
- |
Vab Load |
|
|||
|
|
|
Rec tif ier |
L1 |
|
I G BT Inv erter |
|
|
|
|
V ab_ l oad |
modulation index |
|
|||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Scope1 |
||
|
|
|
|
|
|
|
+ |
A |
A |
A |
A |
A |
|
|
|
|
|
A |
a |
A |
|
|
|
|
|
|
|
||||||
|
|
|
|
B |
|
|
|
|
||||||||
A |
+ |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
|
|
|
|
|
- |
B |
B |
B |
B |
C |
|
|
|
|
||
B |
B |
b |
B |
|
|
|
|
|
|
|
||||||
|
C |
|
|
|
|
|
|
Vabc |
|
|
|
|
||||
C |
|
|
|
- |
|
puls es |
C |
C |
C |
C |
Vabc |
|
4 |
|
||
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||
|
C |
c |
C |
|
|
I abc |
|
I D iodes 1 & 3 |
|
|||||||
25 kV , 60 Hz |
|
|
|
|
|
|
|
|
I abc |
|
|
|
||||
25kV / 600V |
|
|
|
|
|
|
LC Fi lt er |
M easure |
|
Mult im et er |
|
|||||
10 M VA |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
|
50 kVA |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
I I GBT 1 & 2 |
Scope2 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
A B C |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
50 kW |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
1 |
380 V rm s |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Vabc (pu) |
Vabc _inv |
Signal(s) Puls es |
|
50 Hz |
|
|
|
|||
|
|
|
|
|
|
z |
|
|
|
|
||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
1 |
Vd _ref (pu) |
m |
D iscrete |
|
|
|
|
Powergui |
|
||
|
|
|
|
|
Vref (pu) |
|
|
|
PW M G enerat or |
|
|
|
|
|
||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
-Di screte, |
|
|||
|
|
|
|
|
Vol tage Regul at or |
|
|
|
|
|
|
|
||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Ts= 2e-006 s. |
|
|||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
The 'PreLoadFcn' ofpsbbridges .m dl |
AC-DC-AC PWM converter |
autom atically sets 'Ts ' to 2e-6 in your Workspace. |
? : Double click here for more info |
Use the P owergui to display spectrum of Scope1 si gnal s stored i n the 'psbbridges_str'
structure
Запустите моделирование. После переходного периода приблизительно 70 мс, система достигаетустойчивого состояния. Посмотрите кривые напряжения на шине постоянного тока, выходе инвертора и нагрузке на Scope1 (измеритель 1). Гармоники, сгенерированные инвертором кратные 2 кГц отфильтрованы LC фильтром. Как ожидалось максимальное значение напряжения нагрузки – 537 В(380 Вдействующее).
Вустойчивом состоянии среднее значение индекса модуляции - m=0.77,
исреднее значение постоянного напряжения – 780 В. Фундаментальная компонента напряжения 50 Гц, скрыта в прерывистом напряжении инвертора – поэтому:
Vab = 780 В· 0.612 · 0.80 = 382 Вдействующее
Посмотрите токи диода на графике 1 Scope2 (измерителя 2), их коммутацию отдиода 1 на диод 3. Такжепосмотрите на графике 2 токи приборов 1 и 2 из моста IGBT/Diode (верхние и нижние приборы, соединенные с фазой A). Эти два тока дополнительны. Положительный ток - ток, текущий в IGBT, отрицательный ток – ток, текущий в анти параллельном диоде.
452
Scope 1 (измеритель 1)
453
Scope 2 (измеритель 2)
См. также: Diode (диод), GTO (запираемый тиристор), Ideal Switch (идеальный выключатель), IGBT (биполярный транзистор с изолированным затвором), MOSFET (канальный полевой униполярный МОП– транзистор),
Thyristor (тиристор)
454
Voltage Measurement (измеритель напряжения)
Назначение: Измерение напряжения в цепях.
Библиотека: Measurements (измерение)
Описание: Блок Voltage Measurement (измеритель напряжения) измеряетмгновенное напряжение между двумя электрическими узлами. Выход выдаетSimulink сигнал, который можно использовать другими Simulink блоками.
Диалоговое окно:
Пример:
Следующий пример использует три блока Voltage Measurement (измеритель напряжения), чтобы измерить напряжения. Этот пример доступен в файле psbvoltmeasure.mdl.
10
+ |
v |
|
- |
|
|
|
v1 |
|
R1 10 Ohms |
|
|
+- v
v2
5 Ohms
5 uF
Scope1
Scope2
120 v
20
5Ohms 5 uF1
10
+
- v
v3
Scope3
20
См. также: Current Measurement (измеритель тока)
455
456
Глава 5: Команды Power System............................................................... |
457 |
circ2ss .......................................................................................... |
459 |
power2sys..................................................................................... |
477 |
powerinit ...................................................................................... |
483 |
457
Эта таблица включаетзадачи, выполняемые командами, описанными в этой главе. Команды в этой главе рассматриваются в алфавитном порядке.
Задачи |
Команда |
|
Вычислите линейную модель state-space (режим пространство) |
circ2ss |
|
электрической схемы |
|
|
Анализируетэлектрическую схему, построенную с помощью |
power2sys |
|
Power System Blockset |
||
|
||
Устанавливаетначальные значения состояний электрической |
powerinit |
|
схемы |
||
|
458
circ2ss
Назначение: Вычислите линейную модель state-space (режим пространство) электрической схемы.
Краткий обзор: Вы должны вызывать функцию circ2ss, минимумом с семью входными параметрами.
[A,B,C,D,states,x0,x0sw,rlsw,u,x,y,freq,Asw,Bsw,Csw,Dsw,Hlin]= circ2ss(rlc,switches,source,line_dist,yout,y_type,unit)
Вы можете также определить дополнительные параметры. Чтобы использовать опции, номер входных параметров должен быть 12, 13, 14 или 16.
[A,B,C,D,states,x0,x0sw,rlsw,u,x,y,freq,Asw,Bsw,Csw,Dsw,Hlin] = circ2ss(rlc,switches,source,line_dist,yout,y_type,unit,net_arg1, net_arg2,net_arg3,...
netsim_flag,fid_outfile,freq_sys,ref_node,vary_name,vary_val)
Описание: Вычисляетмодель state-space (режим пространство) линейной электрической схемы, выраженной как
x& = A x + B uy = C x + D u
где x – вектор переменных матрицы state-space (режим пространство) (токи катушки индуктивности и напряжения конденсатора), u – вектор входных напряжений и токов, и y – вектор выходных напряжений и токов.
Когда Вы строите схему с помощью блоков Power System Blockset библиотеки powerlib , функция circ2ss автоматически вызывается функцией power2sys. Функцию circ2ss сделали доступной для опытных пользователей. Она позволяет Вам получать модели state-space (режим пространство) без использования графического интерфейса пользователя Power System Blockset и обращаться к опциям, которые не доступны через powerlib. Например, Вы можете определить трансформаторы и взаимную индуктивность с больше чем тремя обмотками.
Линейная схема можетсодержать любую комбинацию источников напряжения и тока, RLC ветвей, мульти обмоточных трансформаторов, взаимно соединенных индуктивностей и выключателей. Переменные состояния – токи катушки индуктивности и напряжения конденсатора.
Модель state-space (режим пространство) (матрицы A, B, C, D и вектор x0) вычисленная circ2ss можеттогда использоваться в системе Simulink, с помощью блока State-Space (режим пространство) можно моделировать электрические схемы (см. пример ниже).
459
Нелинейные элементы (механические или электронные выключатели, насыщение трансформатора, машины, линии с распределенными параметрами, и т.д.) могутбыть подсоединены к линейной схеме.
Нелинейные Simulink модели соединены с помощью интерфейса с линейной схемой через выходы напряжения и входы тока модели state-space (режим пространство). Вы можете найти модели нелинейных элементов
Power System Blockset в библиотеке powerlib_models (см. главу «Расширен-
ные темы»).
Входы и выходы: Число входных параметров должен быть 7, 12, 13, 14 или 16. Параметры от8 до 16 — дополнительные. Первые семь параметров, которые должны быть определены:
1.rlc (RLC): Матрица ветвей, определяющая топологию схемы, значения сопротивлений R, индуктивностей L, и емкостей C. Смотри форматматрицы входа RLC.
2.switches (выключатели): Матрица выключателей. Определите пустую переменную, если выключатели не используются. Смотри форматматрицы входа выключателей.
3.source (источники): Матрица источников, определяющая параметры источников напряжения и тока. Определите пустую переменную, если источники не используются. Смотри форматматрицы входа источников.
4.Line_dist (распределенные линии): Матрица линий с распределенными параметрами. Определите пустую переменную, если распределенные линии не используются. Смотри форматматрицы распределенных линий.
5.yout: Строковая матрица выражений выхода. Смотри форматматрицы yout.
6.Y_type: Вектор, содержащий целые значения, указывающий на типы выходов (нуль для выхода напряжения, единица для выхода тока).
7.unit (единицы измерения): Строковая переменная, определяющая единицы измерения, которые нужно использовать для R, L, и C значений в матрице rlc. Если unit = 'OHM', R L C значения определены в Омах (Ом) на фундаментальной частоте, указанной в freq_sys (значение по умолчанию – 60 Гц). Если unit = 'OMU', R L C значения определены в Омах (Ом), милли Генри (мГн), и микро Фарадах (мкФ).
Последние девять параметров – дополнительные. Первые три используются, чтобы передать параметры из функции power2sys. Далее, мы будем описывать только те параметры, которые используются, когда circ2ss работаеткак автономная функция:
8, 9, 10 net_arg1, net_arg2, net_arg3: Используются, чтобы передать параметры из power2sys. Определите пустые переменные [ ] для каждой из этих переменных.
460