Симуляция переходных процессов

Введение

В этом разделе, вас

Узнать, как создать электрическую подсистему
Моделируйте переходные процессы с выключателем
Сравните результаты симуляции области времени с различными моделями строки
Узнать, как дискретизировать схему и сравнить результаты, таким образом полученные с результатами непрерывного, переменного алгоритма временного шага

Симуляция переходных процессов с выключателем

Одно из основного использования программного обеспечения Simscape™ Electrical™ Specialized Power Systems должно моделировать переходные процессы в электрических схемах. Это может быть сделано или с механическими переключателями (выключатели) или с переключателями с помощью электронных устройств степени.

Откройте power_gui модель в качестве примера.
Чтобы моделировать возбуждение строки, добавьте выключатель в модель.
1. От Simulink^® Library Browser откройте библиотеку Simscape> Electrical> Specialized Power Systems> Fundamental Blocks> Elements. Добавьте блок Breaker в модель.
2. Откройте диалоговое окно блока Breaker и установите эти параметры:
  
  Рон
  0.001 Ω
  Начальное состояние
  0 (open)
  RS
  inf
  Cs
  0
  Время переключения
  [(1/60)/4]
3. Вставьте блок Breaker последовательно с передающим концом строки, затем перестройте схему как показано в фигуре.
Щелкните правой кнопкой по двум строкам, которые соединяются с блоком Scope 1 и выбирают Properties. В диалоговом окне выберите Log signal data для двух сигналов и нажмите OK. Из меню Simulation Data Inspector выберите Send Logged Workspace Data to Data Inspector.
Откройте диалоговое окно блока 150 km Line и определите номер разделов к 1. Запустите симуляцию.
Откройте диалоговое окно блока 150 km Line и измените количество разделов от 1 до 10. Запустите симуляцию.
Добавьте однофазный блок Distributed Parameter Line от библиотеки Elements до модели. Определите номер фаз к 1 и используйте тот же R, L, C, и параметры длины как блок 150 km Line. Удалите блок 150 km Line и замените его на блок Distributed Parameter Line. Запустите симуляцию.
Сравните эти три формы волны, полученные из трех моделей строки. Откройте Инспектора Данных моделирования. Выберите Ub1 и сигналы Ub2 Запущенного 1, сигналы Ub2 Запущенных 2 и Выполнение 3.

Изменение масштаба на этих формах волны показывают в следующей фигуре. Как ожидалось от анализа частоты, выполняемого во время, Анализируют Простую Схему, одна модель PI не отвечает на частоты выше, чем 229 Гц. 10 моделей раздела PI дают лучшую точность, несмотря на то, что высокочастотные колебания введены дискретизацией строки. Можно ясно видеть задержку распространения 1,03 мс, сопоставленных со строкой распределенного параметра.

Напряжение приемного конца, полученное с тремя различными моделями строки

Дискретизация электрической системы

Важная функция продукта является своей способностью моделировать или с непрерывными, переменными алгоритмами интегрирования шага или с дискретными решателями. Для маленьких систем переменные алгоритмы временного шага обычно быстрее, чем фиксированные методы шага, потому что количество этапов интеграции ниже. Для больших систем, которые содержат много состояний или много нелинейных блоков, таких как степень электронные переключатели, однако, выгодно дискретизировать электрическую систему.

Когда вы дискретизируете свою систему, точностью симуляции управляет временной шаг. Если вы используете слишком большой временной шаг, точность не может быть достаточной. Единственный способ знать, приемлемо ли это, состоит в том, чтобы повторить симуляцию с различными временными шагами и найти компромисс для самого большого приемлемого временного шага. Обычно временные шаги 20 мкс к 50 мкс дают хорошие результаты для симуляции переключающихся переходных процессов на энергосистемах на 60 Гц или на 50 Гц или в системах с помощью коммутируемых со строкой электронных устройств степени, таких как диоды и тиристоры. Необходимо уменьшать временной шаг для систем с помощью принудительно коммутируемой степени электронные переключатели. Эти устройства, биполярный транзистор с изолированным затвором (IGBT), полевой транзистор (FET) и тиристор логического-элемента-turnoff (GTO) действуют на высоких частотах переключения.

Например, симуляция инвертора модулируемого шириной импульса (PWM), действующего на уровне 8 кГц, потребовала бы временного шага самое большее 1 мкс.

Откройте power_3level пример. В блоке Powergui обратите внимание, что Simulation type установлен в Discrete, и sample time установлен в 1e-6 s переменной Ts, заданной в Model Properties. Запустите первую симуляцию.
Чтобы выполнить непрерывную симуляцию, откройте диалоговое окно параметров блоков Powergui и установите тип Симуляции на Continuous. Выберите ode23tb variable-step solver в диалоговом окне Configuration Parameters. Моделируйте модель.
В блоке Powergui, набор Simulation type к Discrete. В разделе InitiFcn model callback Model Properties задайте Ts = 20e-6. Запустите симуляцию.
Откройте Инспектора Данных моделирования и сравните различия на высокочастотных переходных процессах.

1 мкс соответствует обоснованно хорошо непрерывной симуляции. Однако увеличение временного шага к 20 мкс производит заметные ошибки. 1 временной шаг мкс поэтому был бы приемлем для этой схемы при получении усиления на скорости симуляции.

Документация