Қазақстан Республикасының


Тема «Имитационное моделирование с использованием библиотеки блоков Sim Power Systems. Измерительные и контрольные устройства»



жүктеу 0.78 Mb.
бет4/6
Дата24.09.2017
өлшемі0.78 Mb.
1   2   3   4   5   6

5.4 Тема «Имитационное моделирование с использованием библиотеки блоков Sim Power Systems. Измерительные и контрольные устройства»




5.4.1 Цель и содержание работы

Целью работы является ознакомление с разделом Measurements (измерительные и контрольные устройства) библиотеки блоков SimPowerSystems, изучение параметров и назначения блоков, применение блоков при построении схем моделирования электротехнических систем.



5.4.2 Краткие теоретические сведения

Раздел Measurements (измерительные и контрольные устройства) библиотеки блоков Sim Power Systems содержит датчики тока и напряжения, блок измерения для трехфазных систем, мультиметр и измеритель полного сопротивления цепи (импе­данса).


1) Измеритель тока Current Measurement
Пиктограмма:




Назначение:

Выполняет измерение мгновенного значения тока, протекающего через соеди­нительную линию (провод). Выходным сигналом блока Current Measurement яв­ляется обычный сигнал Simulink, который может использоваться любым Simulink-блоком.



Окно задания параметров:



Параметры блока:

Output type: [Вид выходного сигнала]. Выбор значения параметра возможен, только если с помощью блока Powergui установлен режим расчета схемы комплексным мето­дом (Phasor simulation). В этом случае значение параметра выбирается из списка:

  • Magnitude - амплитуда (скалярный сигнал);

  • Complex - комплексный сигнал;

  • Real-Imag - вектор, состоящий из двух элементов - действительная и мни­мая составляющие сигнала;

  • Magnitude-Angle - вектор, состоящий из двух элементов - амплитуда и ар­гумент сигнала.

Положительное направление тока задается знаками «+» и «-» на пиктограмме блока. При протекании тока от клеммы «+» к клемме «-» знак тока считается по­ложительным.
2) Измеритель напряжения Voltage Measurement
Пиктограмма:



Назначение:

Выполняет измерение мгновенного значения напряжения между двумя узла­ми схемы. Выходным сигналом блока Voltage Measurement является обычный сигнал Simulink, который может использоваться любым Simulink-блоком.



Параметры блока:

Output
signal: [Выходной сигнал]. Вид выходного сигнала блока. Выбор значения параметра возможен, только если с помощью блока Powergui установлен режим расчета схе­мы комплексным методом (Phasor simulation). В этом случае значение параметра выбирается из списка:

  • Magnitude - амплитуда (скалярный сигнал);

  • Complex - комлексный сигнал;

  • Real-Imag - вектор, состоящий из двух элементов - действительная и мни­мая составляющие сигнала;

  • Magnitude-Angle - вектор, состоящий из двух элементов - амплитуда и ар­гумент сигнала.

Окно задания параметров:


Положительное направление напряжения задается знаками «+» и «-» на пик­тограмме блока. Знак напряжения считается положительным, если напряжение направлено от клеммы «+» к клемме «-».
3) Мультиметр Multimeter
Пиктограмма:


Назначение:

Блок Multimeter выполняет измерение токов и напряжений блоков библиоте­ки SimPowerSystems, для которых в их окне диалога установлен параметр Measurements (измеряемые переменные).



Параметры блока:

Available Measurements [Переменные, доступные для измерения]. В данной графе отображаются пере­менные (токи и напряжения) блоков схемы, для которых в их окне диалога уста­новлен параметр Measurements (измеряемые переменные). Обновление списка переменных можно выполнить с помощью клавиши Update.

Selected Measurements [Измеряемые переменные]. В данной графе указываются переменные, кото­рые будут передаваться на выход блока Multimeter. Для управления списком из­меряемых переменных можно использовать следующие клавиши:

>> – добавить выделенную переменную в список измеряемых;

Up – передвинуть вверх выделенную переменную в списке измеряемых;

Down – передвинуть вниз выделенную переменную в списке измеряемых;

Remove – удалить выделенную переменную из списка измеряемых;

+ /- – изменить знак выделенной переменной.

Output type: [Выходной сигнал]. Вид выходного сигнала блока. Выбор значения параметра возможен, только если с помощью блока Powergui установлен режим расчета схе­мы комплексным методом (Phasor simulation). В этом случае значение параметра выбирается из списка:

Magnitude – амплитуда (скалярный сигнал);

Complex – комлексный сигнал;

Real-Imag – вектор, состоящий из двух элементов - действительная и мни­мая составляющие сигнала;

Magnitude-Angle – вектор, состоящий из двух элементов - амплитуда и ар­гумент сигнала.
Окно задания параметров:


Блок может использоваться для измерения напряжений и токов вместо обыч­ных измерителей - Current Measurement и Voltage Measurement. Список блоков, в окне параметров которых имеется параметр Measurements, приведен в таблице 2.
Таблица 2 - Блоки, имеющие параметр Measurements


Название блока

Название блока

AC Current Source

PI Section Line

AC Voltage Source

Saturable Transformer

Breaker

Series RLC Branch

Controlled Current Source

Series RLC Load

Controlled Voltage Source

Surge Arrester

DC Voltage Source

Three-Level Bridge

Distributed Parameter Line

Three-Phase Harmonic Filter

Linear Transformer

Three-Phase Load (Series and Parallel)

Multi-Winding Transformer

Three-Phase Branch (Series and Parallel)

Mutual Inductance

Three-Phase Transformer (Two and Three Windings)

Parallel RLC Branch

Universal Bridge

Parallel RLC Load

Zigzag Phase-Shifting Transformer

Выходным сигналом блока является вектор сигналов измеряемых переменных.

Знаки измеряемых переменных (токов и напряжений) не являются столь оче­видными, как при измерениях с помощью Current Measurement или Voltage Measurement, поскольку блоки, для которых выполняются измерения, могут быть повернуты. При этом никаких символов для указания положительных направле­ний токов или напряжений на самих блоках нет.

В отличие от Simulink-блоков порты SPS-блоков являются ненаправленными, и по ним нельзя судить о поло­жительных направлениях токов и напряжений. В SPS-блоках положительные на­правления определяются их ориентацией. Для нахождения ориентации блока не­обходимо выделить требуемый блок и выполнить команду вида: get_param(gcb,'Orientation' ) .

В таблице 3 приведены полярности токов и напряжений для различной ориен­тации блоков.
Таблица 3 - Полярность токов и напряжений блоков в зависимости от их ориентации


Ориентация блока

Положительное направление тока

Положительное направление напряжения

right

слева направо

от левой клемме к правой

left

справа налево

от правой клеммы к левой

down

сверху вниз

от верхней клемме к нижней

up

снизу вверх

от нижней клеммы к верхней

Естественная ориентация блоков, т.е. их ориентация в библиотеке, - right для горизонтально ориентированных блоков и down - для блоков, ориентированных вертикально.

Для однофазных трансформаторов, клеммы обмоток которых расположены как с левой, так и с правой стороны, напряжение обмотки есть напряжение верх­ней клеммы относительно нижней вне зависимости от ориентации блока (right или left). Токи обмоток - это токи, втекающие в верхнюю клемму. Для трехфаз­ных трансформаторов положительные направления токов и напряжений будут показаны с помощью меток сигналов в самом блоке мультиметра.
3) Трехфазный измеритель Three-Phase V-l Measurement
Пиктограмма:

Назначение:

Блок Three-Phase V-I Measurement выполняет измерение токов и напряжений в трехфазных цепях.



Окно задания параметров:

Параметры блока:

Voltage Measurement: [Измерение напряжений]. В данной графе производится выбор измеряемого напряжения:

> no - напряжения не измеряются;

> phase-to-ground - измерение фазного напряжения;

> phase-to-phase - измерение линейного (межфазного) напряжения.



Use a label: [Использовать метку]. При установке флажка сигнал будет передаваться к блоку From. Параметр Goto tag блока From должен соответствовать имени мет­ки, заданной в графе Signal label.

Signal label: [Метка сигнала].

Voltages inp.u.: [Измерение напряжений в относительных единицах]. При установке флажка измеренные напряжения будут преобразованы в соответствии со следующим выражением:


где U6 - базисное напряжение, задаваемое в графе Base voltage.

Base voltage (Vrms phase-phase): [Базисное напряжение (действующее значение линейного напряжения)].

Current measurement: [Измерение токов]. В данной графе производится выбор измерения токов:

nо - токи не измеряются;

yes - токи измеряются.

Use a label: [Использовать метку]. При установке флажка сигнал будет передаваться к блоку From. Параметр Goto tag блока From должен соответствовать имени мет­ки, заданной в графе Signal label.

Signal label: [Метка сигнала].

Currents inp.u.: [Измерение токов в относительных единицах]. При установке флажка изме­ренные токи будут преобразованы в соответствии со следующим выражением:

где S6 - базисная мощность, задаваемая в графе Base power.

Base power (VA 3 phase): [Базисная мощность]. Полная мощность трех фаз.

Output signal: [Выходной сигнал]. Вид выходного сигнала блока. Выбор значения параметра возможен, только если с помощью блока Powergui установлен режим расчета схе­мы комплексным методом (Phasor simulation). В этом случае значение параметра выбирается из списка: Magnitude - амплитуда (скалярный сигнал);

Complex - комлексный сигнал;

Real-Imag - вектор, состоящий из двух элементов - действительная и мни­мая составляющие сигнала;

Magnitude-Angle - вектор, состоящий из двух элементов - амплитуда и ар­гумент сигнала.

Выходными сигналами блока являются векторы сигналов измеряемых пере­менных.


4) Измеритель полного сопротивления Impedance Measurement
Пиктограмма:


Назначение:

Блок Impedance Measurement выполняет измерение зависимости полного со­противления (импеданса) участка электрической цепи от частоты.


Окно задания параметров:



Параметры блока:

Multiplication factor: [Масштабный коэффициент]. Значение параметра, отличающееся от 1, может использоваться для соответствующего увеличения или уменьшения измеряемого значения. Например, при измерении полного сопротивления между двумя фаза­ми симметричной трехфазной цепи значение параметра можно установить рав­ным 0,5. В результате будет получено значение полного сопротивления только для одной фазы.

Для отображения зависимости импеданса от частоты необходимо установить на схему блок Powergui. Открыв окно диалога блока, следует нажать кнопку Im­pedance vs Frequency Measurements и в новом открывшемся окне нажать кнопку Display. В итоге в окне будут отображены зависимости модуля и аргумента полно­го сопротивления от частоты.

При расчете полного сопротивления схемы учитываются только три нелиней­ных блока: Breaker (выключатель), Ideal Switch (идеальный ключ) и Distributed Parameter Line (линия с распределенными параметрами). Все остальные нели­нейные блоки (электрические машины, силовые полупроводниковые приборы и т. п.) будут отключены.

При использовании измерителя полного сопротивления следует иметь в виду, что этот блок выполнен на основе источника тока и не может быть включен после­довательно с индуктивными элементами. Для устранения этого ограничения сле­дует шунтировать блок резистором с достаточно большим сопротивлением. Вели­чину сопротивления следует выбирать такой, чтобы свойства схемы значительно не изменялись.



5.4.3 Задание по вариантам



Вариант 1
Построить модель по схеме, изображенной на рисунке 14, в которой блок Current Measurement использует­ся для измерения тока в последовательном колебательном контуре. Simulink-сигнал, формируемый данным блоком, используется для отображения тока на осциллографе. Нулевые начальные условия для расчета схемы задаются в окне параметров блока Series RLC Branch.

Продемонстрировать диаграмму выходных значений при заданных параметрах входных величин системы. Оформить отчет в соответствии с общими требованиями.



Рисунок 14 – Измерение тока цепи



Вариант 2
Построить модель по схеме, изображенной на рисунке 15 в которой блок Voltage Measurement использует­ся для измерения напряжения на конденсаторе последовательного колебательного контура. Simulink-сигнал, формируемый данным блоком, используется для отображения напряжения на осциллографе. Нулевые начальные условия для рас­чета схемы задаются в окне параметров блока Series RLC Branch.

Продемонстрировать диаграмму выходных значений при заданных параметрах входных величин системы.



Рисунок 15 – Измерение напряжения участка цепи

Вариант 3
Построить модель по схеме, изображенной на рисунке 16, однофазного мостового выпрямителя, работающего на активно-индуктивную нагрузку. С помощью блока Multimeter измерить на­пряжение и ток одного из вентилей, выходное напряжение моста и ток нагрузки.

Продемонстрировать диаграмму выходных значений при заданных параметрах входных величин системы. Определить положительные на­правления SPS-блоков, используя нахождение ориентации SPS-блоков. Данные свести в таблицу.




Рисунок 16 - Использование блока Multimetr
Вариант 4
Построить модель по схеме, показанной на рисунке 17. Показана схема включения трехфазного источника напряжения на активно-индуктивную нагрузку. С помощью блока Three-Phase V-I Measurement измеряются фазные токи и напряжения нагрузки.

Продемонстрировать графики изменения токов и напряжений в трехфазной цепи при заданных параметрах входных величин системы с помощью осциллографа.


Рисунок 17. Измерение токов и напряжений в трехфазной цепи



Вариант 5
Построить модель по схеме, показанной на рисунке 18. Схема моделирует подключения блока Impedance vs Frequency Mea­surements к последовательному колебательному контуру для измерения его пол­ного сопротивления.

Продемонстрировать диаграммы выходных значений при заданных параметрах входных величин системы через окно блока Powergui.







Рисунок 18 – Измерение полного сопротивления цепи





Достарыңызбен бөлісу:
1   2   3   4   5   6


©kzref.org 2019
әкімшілігінің қараңыз

    Басты бет