Лазарев Ю.Ф. Mатематическое моделирование физических процессов и технических систем в MATLAB

Подождите немного. Документ загружается.

421

Рис. 10. 28. Окно настраивания блока AC Voltage Source

Каждый из этих трех блоков «вырабатывает» переменное напряжение частотой 50 Герц амплитудой

310 Вольт. Начальные фазы в блоках установлены разные, сдвинутые друг относительно друга на 120

, 120

и -120

). Отметим, что в поле Measurement установлен вид измеряемой величины – напряжение (Voltage). Бла-

годаря этому величины напряжений всех трех источников становятся доступными для измерения блоком Mul-

timeter, который установлен в окне блок-схемы (см. рис. 26). При этом в окне настраивания блока Multimeter в

поле Available Measurements автоматически появляются обозначения сигналов указанных трех напряжений.

Переводя их в поле Selected Measurements, получим

вид окна настраивания, приведенный на рис. 29. Для авто-

матического построения графиков зависимости этих напряжений от времени в поле Plot selection measurements

установлен флажок.

Рис. 10. 29. Окно настраивания блока Multimeter

Величина момента нагрузки на валу двигателя устанавливается блоком Step, параметры которого пока-

заны в его окне настраивания (рис. 29).

422

Рис. 10. 30. Окно настраивания блока

Step

В соответствии с ними, в начальный промежуток времени (до 0,6 с) моментная нагрузка предполагает-

ся отсутствующей, а в последующее время действует постоянный момент 50 (Нм).

К m-выходу блока

Asynchronous Machine SI Units подсоединен вход блока ASM Measurement

Demux. В списке его окна настраивания (рис. 31) отмечены только две величины – Rotor speed (Угловая ско-

рость вращения ротора) и Electromagnetic torque (Электромагнитный момент, развиваемый двигателем).

Рис. 10. 31. Окно настраивания блока Machine Measurement Demux

Поэтому именно эти две величины и составят выходы блока ASM Measurement Demux (см. рис. 26).

Скорость и момент затем направляются в блок Speed Moment (типа Scope), позволяющий зарегистрировать

графики зависимости этих величин от времени.

Для измерения и регистрации межфазного напряжения в блок-схеме предусмотрены блоки Voltage

Measurement и UBC (типа Scope).

Установим параметры численного интегрирования описанной модели, показанные на рис. 32.

423

Рис. 10. 32. Окно установки параметров процесса моделирования

После запуска модели на экране автоматически возникает окно, показанное на рис. 33, в котором ото-

бражены зависимости питающих напряжений от времени.

Рис. 10. 33. Результаты моделирования, выведенные блоком Multimeter

424

Если теперь раскрыть окно блока Speed Moment, то появится окно (рис. 34), в котором изображены

графики зависимости от времени скорости вращения ротора и электромагнитного момента, действующего на

ротор.

Рис. 10. 34. Результаты моделирования, показываемые в окне блока Speed Moment

Результаты моделирования показывают, что при прямом пуске вначале возникают значительные коле-

бания момента. Такие же колебания наблюдаются по току и скорости. Установление переходного процесса при

отсутствии нагрузки на валу двигателя происходит по истечении 0,5 с. В момент времени (0,6 с), когда прикла-

дывается значительный момент нагрузки (50 Нм), происходит скачок по моменту с

переходным процессом и

наблюдается уменьшение скорости вращения ротора.

10.3. Модель трехфазного мостового управляемого выпрямите-

ля

В качестве второго примера используем модель rect_virt_contr. mdl трехфазного мостового управляемо-

го выпрямителя, приведенную и описанную в [3, c. 143].

Основой модели является блок Thyristor Convertor (Тиристорный преобразователь) типа Universal

Bridge (Универсальный мост). Нагрузкой его является активно-индуктивная цепь с противоэдс, обеспечиваю-

щая как выпрямительный, так и инверторный режимы работы. Цепь состоит из последовательно соединенных

двух блоков типа Series RLC branche (Последовательная RLC

цепь) и DC Voltage Source (Источник постоянно-

го напряжения).

425

Рис. 10. 35. Блок схема модели трехфазного управляемого выпрямителя

Управление блоком Universal Bridge осуществляется через блок Synchronized 6-Pulse Generator (Генера-

тор 6 импульсных синхронизированных сигналов), а запитывается он трехфазным источником напряжения с

индуктивным внутренним сопротивлением. Трехфазный источник моделируется тремя соединенными звездой

блоками источников переменного напряжения (типа AC Voltage Source) и последовательно с ними соединен-

ными тремя блоками типа Series RLC branche.

Межфазные напряжения измеряются вольтметрами и подаются в виде S-сигналов на

входы генератора

импульсов. Управление фазовым запаздыванием импульсов по отношению к опорным межфазным напряжени-

ям осуществляется совокупностью блоков Uc (типа Step), Constant, Sum и Saturation, которые обеспечивают это

запаздывание (на схеме - alpha_deg) равным 90

на протяжении первых 0,04 секунды и 65

– на протяжении ос-

тального времени.

Рассмотрим окна настраивания блоков. На рис. 36 и 37 представлены установки блоков, моделирую-

щих трехфазный источник питания.

426

Рис. 10. 36. Окно настраивания блока Vb

Рис. 10. 37. Окно настраивания блока Series RLC Branch

Далее, на рис. 38 и 39, показаны параметры установки блоков, управляющих фазовой задержкой импульсных

сигналов.

Рис. 10. 38. Окно настраивания блока Uc (Step)

Рис. 10. 39. Окно настраивания блока Saturation

Рис. 40 представляет параметры блока генератора импульсов. Из него следует, что частота напряжения

синхронизации установлена 50 Гц, а ширина импульсов – 10

(приведенная к фазовому углу). Параметры ос-

новного блока - Thyristor Convertor – приведены на рис. 41. Обратим особое внимание на установку All voltages

and currents (Все напряжения и токи) в поле Measurements. Она позволяет вывести все токи и напряжения в вет-

вях этого моста в графические окна блока Multimeter.

Рис. 10. 40. Окно настраивания блока Synchronized 6-Pulse Generator

Рис. 10. 41. Окно настраивания блока Thyristor Convertor

427

Параметры цепи нагрузки приведены на рис. 42 и 43. Обратите внимание на то, что в поле Measurement

установлено

Branch voltage and current, что позволяет

проконтролировать ток и напряжение в цепи нагрузки при помощи блока Multimeter.

Рис. 10. 42. Окно настраивания блока Series RLC Branch в цепи нагрузки

Рис. 10. 43. Окно настраивания блока DC Voltage Source в цепи нагрузки

В блок-схеме модели предусмотрен еще один специальный блок Total Harmonic Distorsion, который

вычисляет коэффициент отклонения формы токового сигнала от гармонической с указанной частотой (рис. 44).

Рис. 10. 44. Окно настраивания блока Total Harmonic Distorsion

В результате предыдущих установок окно настраивания блока Multimeter примет вид, показанный на рис. 45.

428

Рис. 10. 45. Окно настраивания блока Multimeter

Установим для представления в графическом окне сигналы тока источника и тока и напряжения на-

грузки.

Проводя моделирование при указанных параметрах схемы, получим следующие результаты.

Токи нагрузки и питания и напряжение питания представлены в графическом окне (рис. 46) блока Mul-

timeter.

429

Рис. 10. 46. Результаты моделирования в графическом окне блока Multimeter

На выходе блока Total Harmonic Distorsion получим сигнал, отображенный (рис. 47) в окне блока Scope.

Рис. 10. 47. Зависимость коэффициента искажения гармоничности тока питания от времени в блоке Scope

Рис. 10. 48. Фазовая задержка импульсов

430

Далее, на рис. 48 и 49 показаны зависимости от времени фазовой задержки импульсов в генераторе импульсных

сигналов и самих импульсных сигналов.

Рис. 10. 49. Выход блока генератора импульсных сигналов

10.4. Вопросы для самопроверки

1. Для чего предназначена библиотека

SimPowerSystems

2. Каковы основные принципы формирования блок-схемы, создаваемой на основе библиотеки

SimPowerSystems

? Отличны ли они от принципов создания S-моделей с помощью библиотеки Simulink?

3. Из каких основных разделов состоит библиотека

SimPowerSystems

4. В чем состоят основные особенности блоков библиотеки

SimPowerSystems

по сравнению с обычными

S-блоками? Каковы преимущества и недостатки такого построения блоков?

5. Какие блоки библиотеки

SimPowerSystems

осуществляют связь с блоками библиотеки Simulink и с сис-

темой MATLAB?

6. Каково основное назначение блока Multimeter? Как осуществляется связь этого блока с другими блоками

блок-схемы

SimPowerSystems?