使用专门的电源系统构建和模拟一个简单的电路
简介
Simscape™电气™专用电源系统允许您构建和模拟包含线性和非线性元素的电路。
在这个部分,你
探索Simscape电专门的电力系统库。
学习如何建立一个简单的电路从Simscape电专门的电力系统库。
互连模型®与你的电路块。
图中的电路代表了一个供给300公里传输线的等效电力系统。该线路由其接收端的分流电感器补偿。断路器可使线路通电和断电。为了简化问题,只表示三个阶段中的一个。图中所示参数是735-kV电力系统的典型参数。
待建模电路
建立电路与Simscape电电力系统专用库
图形用户界面使用Simulink功能互连各种电气元件。电气元件分组在Simscape电专门的电力系统库。
打开Simscape电专门的电力系统主库,在MATLAB®命令提示符中,输入:
打开一个新的空白模型以包含您的第一个电路并将其保存为
circuit1
.添加交流电压源块的Simscape>电>电力系统专业>来源图书馆。
的“振幅”、“相位”和“频率”参数交流电压源块根据所示的值待建模电路.
正弦源的振幅是其峰值(在本例中为424.4e3*√(2)伏)。
更改此块的名称交流电压源Vs。
电路的电阻Rs_eq可由并联RLC分支块。复制并联RLC分支Block,它已经在你的circuit1窗口。“分支类型”选择“R”,根据实际情况设置待建模电路.
一旦对话框关闭,请注意L和C组件已经消失,因此图标现在显示的是单个电阻。
将此块命名为Rs_eq。
通过将线从输出拖到适当块的输入,调整各种组件的大小并连接块。
添加一个π剖面线块的Simscape>电>电力系统专业>被动者图书馆。稍后再加断路器模拟瞬变.
具有均匀分布的R、L和C参数的直线模型通常由一个等于沿直线传播时间的延迟组成。这个模型不能被模拟成一个线性系统,因为一个延迟对应着无限多的状态。然而,可以通过级联几个PI电路来获得具有有限数量状态的直线的良好近似值,每个PI电路代表直线的一小部分。
PI段由串联的R-L支路和两个并联的C支路组成。模型精度取决于用于模型的PI截面的数量。复制π剖面线块的Simscape>电>电力系统专业>被动者图书馆的circuit1窗口,设置其参数如图所示待建模电路,并指定一个线段。
并联电抗器是由一个电阻与一个电感串联而成。你可以用一个系列RLC分支块来建模并联电抗器,但然后你必须计算和指定的R和L值手动基于质量因子和无功功率指定待建模电路.
因此,您可能会发现使用系列RLC负载块,允许您直接指定分流电抗器吸收的有功功率和无功功率。
添加一个系列RLC负载块的Simscape>电>电力系统专业>被动者图书馆。命名此块为110 Mvar。参数设置如下:
Vn
424.4 e3 V
fn
60赫兹
P
110年e6/300 W
(品质因数=300
)QL
110年e6
var质量控制
0
由于没有指定无功电容功率,当对话框关闭时,电容在块图标上消失。如图所示,连接新块。
添加一个电压测量块的Simscape>电>电力系统专业>传感器和测量图书馆。命名为U1。将它的正输入连接到节点B1,将它的负输入连接到一个新的地面块。
为了观察U1测量的电压,需要一个显示系统。
添加一个范围块到你circuit1窗口。如果量程直接连接在电压测量的输出端,它将以伏特显示电压。然而,电力系统中的电气工程师习惯于使用标准化的数量(每单位系统)。电压归一化的方法是用电压除以与系统标称电压峰值对应的基电压。在这种情况下,是比例因子K是
添加一个获得阻挡和设置其增益如上所述。将其输出连接到范围模块,并将电压测量模块的输出连接到获得块。在节点B2上复制此电压测量系统,如下所示。
添加一个powergui块的Simscape>电>电力系统专业图书馆。这个块的目的在使用Powergui块模拟Simscape电气专用电力系统模型.
开始仿真。
打开范围块,观察节点B1和B2的电压。
当模拟运行时,打开Vs块对话框并修改振幅。观察两个瞄准镜的效果。你也可以修改频率和相位。通过用鼠标左键在感兴趣的区域周围画一个方框,可以放大作用域窗口中的波形。
电路与其它电路的接口动态仿真模块块
的电压测量Block的作用是之间的接口Simscape电专门的电力系统模块和Simulink模块。对于上面所示的系统,您实现了从电气系统到Simulink系统的这样一个接口。的电压测量模块将被测电压转换为Simulink信号。
类似地,电流测量块的Simscape>电>电力系统专业>传感器和测量库可用于将任何被测电流转换为Simulink信号。
你也可以从Simulink块接口到电气系统。例如,您可以使用控制电压源在电路中注入电压,如下图所示。
测量电压和电流
当你用电流测量块,正方向的电流指示在块图标上(正电流从+端子流向-端子)。类似地,当你用电压测量块,被测电压是+端相对于-端的电压。
电容器与电感连接的基本原理
当你将电容元件与电压源连接在一起,或将电感元件与电流源串联在一起时,要特别注意。当您开始模拟时,如果您的图中出现以下两个连接错误之一,软件将显示一条错误消息:
您已经将一个电压源与一个电容并联,或串联了一系列电容元件,如下面的两个示例所示。
为了解决这个问题,你可以在电压源和电容器之间串联增加一个小电阻。
你已经串联了一个电流源和一个电感器,或者串联了一个电感器,就像下面的例子一样。
为了解决这个问题,你可以增加一个大的电阻与电感平行。
使用Powergui块来模拟Simscape电专用电力系统模型
的Powergui块是用于的环境块Simscape电专门的电力系统模型。它用于存储代表状态空间方程的等价Simulink电路Simscape电专门的电力系统块。它还为稳态和仿真结果分析和高级参数设计提供了工具。当您开始模拟时,如果没有,您将得到一个错误Powergui块在您的模型中找到。