Анализируйте простую схему

Введение

В этом разделе, вас

Получите представление пространства состояний своей модели с power_analyze команда
Вычислите установившиеся напряжения и токи с помощью графического интерфейса пользователя блока Powergui
Анализируйте электрическую схему в частотном диапазоне

Электрические переменные состояния

Электрические переменные состояния являются состояниями Simulink^® вашей схемы, сопоставленной к устройствам конденсатора и индуктора Simscape™ Electrical™ Специализированные блоки Энергосистем. Индукторы и элементы конденсаторов найдены в блоках типа RLC-ветви, таких как блок Series RLC Branch, блок Three-Phase Parallel RLC Load, в моделях трансформатора, в блоке PI Section Line, в устройствах демпфера электронных устройств степени, и т.д.

Электрические переменные состояния состоят из токов индуктора и конденсаторных напряжений. Имена переменных для Simscape Electrical Специализированные Энергосистемы, электрические состояния содержат имя блока, где индуктор или конденсатор находит, предшествует Il_ префикс для токов индуктора или Uc_ префикс для конденсаторных напряжений.

Представление пространства состояний Используя power_analyze

Вы вычисляете представление пространства состояний модели с power_analyze команда. Введите следующую команду в подсказке MATLAB^®.

[A,B,C,D,x0,electrical_states,inputs,outputs]=power_analyze('power_gui')

power_analyze команда возвращает модель в пространстве состояний power_gui модели в качестве примера в этих четырех матрицах A, B, C, и D. x0 является вектором начальных условий электрических состояний вашей схемы. Имена электрических переменных состояния, входных параметров и выходных параметров возвращены в трех матрицах.

Смотрите power_analyze страница с описанием для получения дополнительной информации о том, как использовать эту функцию.

Установившийся анализ

Откройте power_gui модель в качестве примера путем ввода power_gui в командной строке. Затем откройте Установившийся Инструмент Напряжений и Токов Powergui, чтобы отобразить установившиеся напряжения фазовращателей, измеренные измерением напряжения и текущими блоками измерения модели.

Каждое измерение выход идентифицировано вектором символов, соответствующим имени блока измерения. Величины фазовращателей соответствуют пиковому значению синусоидальных напряжений.

Можно также отобразить установившиеся значения исходного напряжения или установившиеся значения токов индуктора и конденсаторных напряжений путем выбора флажка Штатов или Sources.

Обратитесь к разделу Measuring Voltages и Currents для получения дополнительной информации о соглашениях знака, используемых в напряжениях и токах источников и электрических переменных состояния, перечисленных в Установившемся Окне инструментов.

Анализ частоты

Библиотека Simscape> Electrical> Specialized Power Systems> Fundamental Blocks> Measurements содержит блок Impedance Measurement, который измеряет импеданс между любыми двумя узлами схемы. В следующих двух разделах вы измеряете импеданс в power_gui модели при помощи двух методов:

Автоматическое измерение с помощью блока Impedance Measurement и блока Powergui
Вычисление от модели в пространстве состояний

Получение импеданса по сравнению с отношением частоты от блоков измерения и Powergui импеданса

Процесс, чтобы измерить импеданс схемы от модели в пространстве состояний (который описан подробно в следующем разделе, Получив Импеданс по сравнению с Отношением Частоты от Модели в пространстве состояний) был автоматизирован в блоке Simscape Electrical Specialized Power Systems. В power_gui модели в качестве примера два блока Impedance Measurement powerlib измеряют импеданс в двух точках в модели. Удалите блок Impedance B3 и повторно подключите Импеданс B1 как показано.

Измерение импеданса по сравнению с частотой с блоком измерения импеданса

В блоке the 150 km Line, набор Number of pi sections к 1, и нажимают OK. Откройте диалоговое окно Powergui. Во вкладке Tools выберите Impedance Measurement. Новое окно открывается, показывая список блоков Измерения Импеданса, доступных в схеме.

Заполните частотный диапазон путем ввода 0:2:5000 (обнулите к 5 000 Гц шагами 2 Гц). Выберите логарифмический масштаб, чтобы отобразить величину Z.

Когда вычисление закончено, окно отображает величину и фазу как функции частоты. В диалоговом окне блока 150 km Line, набор Number of pi sections к 10. В инструменте Powergui Impedance vs Frequency Measurement нажмите кнопку Update. Диалоговое окно блока отображает частотную характеристику для новой схемы.

Получение импеданса по сравнению с отношением частоты от модели в пространстве состояний

Примечание

Следующий раздел принимает, что вам установили программное обеспечение Control System Toolbox™.

Чтобы измерить импеданс по сравнению с частотой в том же узле, где блок измерения импеданса соединяется, вам нужен текущий источник, предоставляющий второй вход модели в пространстве состояний. Добавьте блок AC Current Source от библиотеки Simscape> Electrical> Specialized Power Systems> Fundamental Blocks> Electrical Sources до вашей модели. Соедините этот источник, как показано ниже. Обнулите текущую исходную величину и сохраните ее частоту в 60 Hz.

Источник переменного тока в узле B2

Теперь вычислите представление пространства состояний модели с power_analyze команда. Введите следующую команду в посдказке MATLAB.

sys1 = power_analyze('power_gui','ss')

Эта команда возвращает модель в пространстве состояний, представляющую модель в пространстве состояний непрерывного времени вашей электрической схемы.

В области Лапласа импеданс задан как передаточная функция между током, введенным Исходным блоком переменного тока и напряжением, измеренным блоком U2 Voltage Measurement.

$Z 2 (s) = \frac{U 2 (s)}{I 2 (s)}$

Вы получаете имена вводов и выводов этой модели в пространстве состояний можно следующим образом.

sys1.InputName
ans = 
    'U_Vs (60Hz)'
    'I_AC Current Source'
sys1.OutputName
ans = 
    'U_Ub2'
    'U_Ub1'

Импеданс в измеренном узле затем соответствует передаточной функции между выходом 1 и ввел 2 из этой модели в пространстве состояний. Для области значений на 0-5000 Гц это может быть вычислено и отображено можно следующим образом.

freq=0:5000;
w=2*pi*freq;
bode(sys1(1,2),w);

Повторите тот же процесс, чтобы получить частотную характеристику с 10 моделями линии раздела. Откройте диалоговое окно PI Section Line и измените количество разделов от 1 к 10. Чтобы вычислить новую частотную характеристику и наложить ее на ту, полученную с однострочным разделом, введите следующие команды.

sys10 = power_analyze('power_gui','ss');
bode(sys1(1,2),sys10(1,2),w);

Откройте редактор свойств Диаграммы Боде и выберите модули для Частоты в Гц с помощью линейной шкалы и Величины в абсолютной логарифмической шкале использования. Получившийся график показывают ниже.

Импеданс в измеренном узле как функция частоты

Этот график указывает, что частотный диапазон, представленный однострочной моделью раздела, ограничивается, и 10 моделей секции линии дают лучшее приближение для более высоких частот.

Документация