Основные особенности

Знакомство с библиотекой моделирования объектов электроэнергетики SIMPOWERSYSTEM

Состав библиотеки

Библиотека SirnPowerSysterns имеет восемь основных разделов:

~ Electrical Sources - источники электрической энергии. В состав библиотеки входят источники постоянного и переменного напряжения и тока, управляемые источники напряжения и тока, а также трехфазные источники переменного напряжения.

~ Measurements - измерительные и контрольные устройства. Библиотека содержит датчики тока и напряжения, блок измерения для трехфазных систем, мультиметр и измеритель полного сопротивления цепи (импеданса).

~ Elements - электротехнические элементы. В библиотеке находится большой набор моделей пассивных электротехнических элементов: одно и трехфазные RLС-цепи, трансформаторы, взаимоиндуктивность, грозозащитный разрядник и т. д.

~ Power Electronics - устройства силовой электроники. В библиотеку включены модели силовых полупроводниковых элементов, диода, тиристора, IGВТ-транзистора и тому подобных элементов. Кроме того, в библиотеке находятся модель универсального моста и модель трехуровневого моста.

~ Machines - электрические машины. В библиотеку входят различные модели машин постоянного и переменного тока, а также модели паровой и водяной турбин с регуляторами.

~ Phasor Elements - модели устройств для расчета векторным методом.

~ Extra Library - дополнительные электротехнические устройства. В данной библиотеке находятся модели дискретных и аналоговых элементов управления, в частности блоки управления полупроводниковыми выпрямителями и инверторами, различные фильтры, генераторы, таймеры и тому подобные устройства. Кроме того, в библиотеке находятся различные устройства для измерения, в частности блоки вычисления действующего и среднего значения сигнала, блок вычисления гармонического состава, блок вычисления 'активной и реактивной мощности и т. д. В библиотеке также есть раздел, где сведены все модели трехфазных элементов.

~ Libraries Application - прикладные библиотеки. Библиотека включает модели элементов для конкретных отраслей электротехники, в частности модели электроприводов постоянного и переменного тока. Используя блоки из этих разделов, пользователь в состоянии за короткое время создать полноценную модель достаточно сложной электротехнической системы.

Основные особенности

Методика создания SРS-модели ничем не отличается от методики создания модели на основе базовой библиотеки Simulink. Так же как и для обычной Simulink-модели (б-модели), необходимо выполнить расстановку блоков на схеме, задать их параметры, соединить блоки и установить параметры расчета модели в целом.

Для SРS-моделей доступен ускоренный режим расчета и все возможности Simulink, включая набор инструментов Simulink Performance Tools, линейный анализ, отладчик и т. д. Однако SРS-модели имеют и некоторые особенности:

1. Входы и выходы SРS-блоков, В отличие от блоков Simulink, не показывают направление передачи сигнала, поскольку фактически являются эквивалентами электрических контактов. Таким образом, электрический ток может через вход или выход блока протекать в двух направлениях: как во внутрь блока, так и наружу.

2. Соединительные линии между блоками являются, по сути, моделями электрических проводов, по которым ток может протекать также в двух направлениях. В Simuliпk-моделях же информационный сигнал распространяется только в одном направлении - от выхода одного блока ко входу другого.

3. Simulink-блоки и SimРо\vегSуstеms-блоки не могут быть непосредственно соединены друг с другом. Сигнал от S-блока можно передать к SРS-блоку через управляемые источники тока или напряжения, а наоборот - с помощью измерителей тока или напряжения.

4. При расчете схемы, содержащей нелинейные блоки, следует использовать методы:

• ode1Ss - многошаговый метод переменного порядка (от 1 до 5), использующий формулы численного дифференцирования;

• ode23t - метод трапеций с интерполяцией.

Эти методы дают наилучшие результаты по быстродействию.

5. На схеме должен присутствовать хотя бы один измерительный блок (Сurrent Measurement, Voltage Measurement, Three- Phase VI Measurement или

Multimeter). Это связано с особенностями преобразования SimPowerSysтеms-модели в эквивалентную расчетную Simuliпk-модель.

Пример:

На рис. 3.1 приведена модель трехфазного мостового тиристорного преобразователя, работающего на активно-индуктивную нагрузку.

В модели преобразователя использованы как блоки библиотеки SimPowerSystems(источники переменного напряжения, тиристорный мост, система управления, RLС-цепи, измерители тока и напряжения), так и блоки основной библиотеки Simulink (осциллограф, блок ступенчатого сигнала и т. д.).

На схеме модели показаны изображения резистора и катушки индуктивности в соответствии со стандартом, приняты М в России. Если не предпринимать специальных мер, то изображения этих элементов будут выглядеть в соответствии со стандартом США. Каким образом можно изменить пиктограммы элементов, описано в главе 9.

Рис. 3. 1.Модель трехфазного мостового тиристорного преобразователя

На рис. 3.2 показаны осциллограммы токов, напряжений и мощности в различных участках схемы. На рисунке хорошо видно, что при переход е преобразователя в инверторвый режим напряжение на нагрузке меняет знак, хотя направление тока остается прежним.

Рис. 3.2. Диаграммы работы тиристорного преобразователя