主要内容

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。

  1. 打开Simscape电专门的电力系统主库,在MATLAB®命令提示符中,输入:

  2. 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

  3. 添加交流电压源块的Simscape>>电力系统专业>来源图书馆。

  4. 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)。

  5. 更改此块的名称交流电压源Vs。

  6. 添加并联RLC分支块的Simscape>>电力系统专业>被动者库,设置其参数如所示待建模电路,命名为Z_eq。

  7. 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。

  8. 将此块命名为Rs_eq。

  9. 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。

  10. 添加一个π剖面线块的Simscape>>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。

  11. 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e6var

    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。

  12. 添加一个电压测量块的Simscape>>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。

  13. 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

    K 1 424.4 × 10 3. × 2

  14. 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。

  15. 添加一个powergui块的Simscape>>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

  16. 开始仿真。

  17. 打开范围块,观察节点B1和B2的电压。

  18. 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

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。

电气端子端口和连接线

Simscape电专门的电力系统建模环境类似于物理建模家族中的其他产品。2022世界杯八强谁会赢?它的方块通常都是正常的Simulink输入输出端口>和特殊电子终端端口

  • 连接正常Simulink端口的线路>是方向信号线。

  • 连接终端端口是特殊的电气连接线。这些线路是无方向的,可以分支,但不能将它们连接到Simulink端口>或正常的Simulink信号线。

  • 可以连接Simulink端口>仅用于其他Simulink端口和电终端端口仅用于其他电气端子端口。

  • 将Simulink信号转换为电气连接或反之亦然需要使用Simscape电专用电源系统块,具有Simulink端口和电气终端端口。

    一些Simscape电专用电源系统块只具有一种类型的端口。

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:

  1. 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。

  2. 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专用电力系统模型

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。

看到powergui有关如何使用的更多信息powergui阻塞你的模型。

Baidu
map