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

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

• 
  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.
  

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

>> – 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

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

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.

> no - напряжения не измеряются;

> phase-to-ground - измерение фазного напряжения;

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

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.

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

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

Каталог: files -> MethodBook
MethodBook -> Автомобиль жүргізушілерін дайындаудың
MethodBook -> Ќазаќстан Республикасыныњ
MethodBook -> Механизмдармен ќўрылымы,классификациясы
MethodBook -> Жапарова А. Т элекртмен жабдықтау абж
MethodBook -> СызықТЫҚ Өлшеулер
MethodBook -> Өндірістің техникалық дайындығын меңгеру өндірістің техникалық дайындығының бірыңғай жүйесінің 5
MethodBook -> Жылу техникасы
MethodBook -> 1 зертханалыќ ЖЎмыс тапсырмаларыныѕ таќырыптары

Достарыңызбен бөлісу: