power_analyze

Анализ электрической цепи

Синтаксис

sps = power_analyze('sys','structure') [A,B,C,D,x0,states,inputs,outputs,uss,xss,yss,frequencies,Hlin] =... power_analyze('sys') sps = power_analyze('sys','sort') sps = power_analyze('sys','ss') power_analyze('sys','net') SW = power_analyze('sys','getSwitchStatus') sps = power_analyze('sys','setSwitchStatus',SW)

Описание

power_analyze команда вычисляет эквивалентную модель в пространстве состояний указанной электрической модели, построенной с программным обеспечением Simscape™ Electrical™ Specialized Power Systems. Вычисляет стандартные матрицы A, B, C, D системы state-space, описываемые уравнениями

$\begin{array}{l} \overset{}{} \\ x˙=Ax+Buy=Cx+Du \end{array}$

где вектор состояния x представляет токи индуктора и напряжения конденсатора, входной вектор u представляет источники напряжения и тока, а выходной вектор y представляет измерения напряжения и тока модели.

Нелинейные элементы, такие как переключающие устройства, двигатели и машины, моделируются источниками тока, приводимыми в действие напряжениями на клеммах нелинейных элементов. Нелинейные элементы создают дополнительные входы источника тока для u-вектора и дополнительные выходы измерений напряжения для y-вектора.

Блоки Simulink ® модели, а также внутренние модели Simulink нелинейных элементов Simscape Electrical Specialized Power Systems не представлены в матрицах состояния-пространства.

Матрицы состояния-пространства

Матрицы A, B, C, D вычисляются для конкретной топологии схемы, где все переключающие устройства, если таковые имеются, считаются открытыми (то есть с бесконечным импедансом).

power_analyze также вычисляет Aswitch, Bswitch, Cswitch, и Dswitch матрицы для топологии цепи, учитывающие начальное состояние (разомкнутое/замкнутое) блоков выключателя и идеального переключателя, присутствующих в модели. Начальное состояние силовых электронных устройств (диоды, тиристоры и так далее) считается открытым, если в маске устройства не указано ненулевое начальное значение тока, когда параметр Lon отличается от нуля.

Для цепи, которая не содержит переключателей, Aswitch, Bswitch, Cswitch, и Dswitch матрицы имеют точно такие же значения, как матрицы A, B, C, D.

Государства

В программном обеспечении Simscape Electrical Specialized Power Systems каждое имя переменной состояния начинается с префикса Uc_ для напряжений конденсатора или Il_ для токов индуктора с последующим названием блока, в котором находится элемент (C или L).

К этому префиксу добавляется символьный вектор для блоков, содержащих более одной индуктивности или конденсатора. Например, блок линейного трансформатора представлен четырьмя переменными состояния, по одной для каждой из трех индуктивностей утечки, определяемых префиксами. Il_winding_x:, где x - номер обмотки трансформатора и одно состояние индуктивности намагничивания, определенное префиксом Il_Lm:.

Исходные данные

Каждое имя переменной входного состояния начинается с префикса U_ для источников напряжения или I_ для текущих источников, за которыми следует имя исходного блока. К префиксу можно добавить текст для блоков, содержащих несколько источников. Например, блок синхронной машины производит два токовых входа с префиксами I_A: и I_B:(машинные токи фазы А и фазы В).

Продукция

Каждое имя переменной выходного состояния начинается с префикса U_ для выходов напряжения или I_ для токовых выходов, за которым следует имя блока, производящего вывод. К префиксу можно добавить текст для блоков, содержащих несколько выходных данных. Например, блок синхронной машины выдает два выхода напряжения с префиксами U_AB: и U_BC: (два машинно-межфазных напряжения).

Соглашения о подписании

Для ввода используются следующие условные обозначения:

Ток источника, протекающий в направлении стрелки, положительный.
Положительное напряжение источника обозначается знаком + на значке.

Условные обозначения, используемые для напряжений и токов переменных состояния и выходов измерений, описаны в разделе Измерение напряжений и токов.

Аргументы вывода: Структура

sps = power_analyze('sys','structure') создает массив структуры sps с полями и значениями, описывающими модель sys.

Поля массива структуры определяются в следующем порядке.

Область	Описание
`circuit`	Имя модели
`states`	`char` массив имен переменных состояния
`inputs`	`char` массив системных входных имен
`outputs`	`char` массив системных выходных имен
`A`	`nstates`около-`nstates` матрица state-space A
`B`	`nstates`около-`ninput` матрица состояния-пространства B
`C`	`noutput`около-`nstates` матрица state-space C
`D`	`noutput`около-`ninput` матрица state-space D
`x0`	`nstates`-по-1 вектор начальных условий переменных состояния, перечисленных в состояниях
`xss`	`nstates`около-`nfreq` установившиеся значения `states`. Набор значений вычисляется для каждой частоты, указанной в `frequencies` вектор.
`uss`	`ninput`около-`nfreq` установившиеся значения `inputs`. Набор значений вычисляется для каждой частоты, указанной в `frequencies` вектор.
`yss`	`noutput`около-`nfreq` установившиеся значения `outputs`. Набор значений вычисляется для каждой частоты, указанной в `frequencies` вектор.
`frequencies`	1-by-`nfreq` вектор входных частот источника, упорядоченный по возрастающим значениям
`DependentStates`	`char` массив имен зависимых переменных состояний. Зависимые состояния не включаются в уравнения состояния-пространства.
`x0DependentStates`	Вектор начальных условий зависимых состояний
`xssDependentStates`	`nstates`около-`nfreq` установившиеся значения зависимых состояний
`Adiscrete`	Матрица дискретного состояния-пространства А. Возвращает пустое значение, если Powergui находится в непрерывном или фазорном режиме.
`Bdiscrete`	Матрица дискретного состояния-пространства В. Возвращает пустое значение, если Powergui находится в непрерывном или фазорном режиме.
`Cdiscrete`	Матрица дискретного состояния-пространства C. Возвращает пустое значение, если Powergui находится в непрерывном или фазорном режиме.
`Ddiscrete`	Матрица дискретного состояния-пространства D. Возвращает пустое значение, если Powergui находится в непрерывном или фазорном режиме.
`x0discrete`	Вектор дискретных начальных условий. Возвращает пустое значение, если Powergui находится в непрерывном или фазорном режиме.
`SampleTime`	Значение времени выборки, используемое для вычисления дискретных матриц состояния и пространства
`Aswitch`	Матрица, учитывающая исходное состояние коммутационных устройств
`Bswitch`	Матрица B с учетом начального состояния коммутационных устройств
`Cswitch`	Матрица C с учетом начального состояния коммутационных устройств
`Dswitch`	Матрица D с учетом начального состояния коммутационных устройств
`x0switch`	Вектор начальных значений токов переключателя
`Hlin`	`noutput`около-`ninput`около-`nfreq` комплексная передаточная функция импедансов линейной системы, соответствующих частотам, содержащимся в векторе частот. Для определенной частоты, `Hlin` определяется `yss(:,i) = Hlin(:,:,i) * uss(:,i)`
`OscillatoryModes`	Отображение колебательных режимов системы state-space

В таблице используются следующие условные обозначения:

nstates - количество состояний.
ninput - количество входов.
noutput - количество выходов.
nfreq - количество входных частот источника.

[A,B,C,D,x0,states,inputs,outputs,uss,xss,yss,frequencies,Hlin] =... power_analyze('sys') возвращает вычисления состояния-пространства в отдельных переменных.

Аргументы вывода: Сортировка

sps = power_analyze('sys','sort') возвращает массив структуры sps со следующими полями, относящимися к соединению блоков Simscape Electrical Specialized Power Systems в модели. Поля определяются в следующем порядке.

Область	Описание
`circuit`	Имя модели
`SampleTime`	Время выборки для дискретных систем
`RlcBranch`	`rlc` матрица в `power_statespace` формат
`RlcBranchNames`	Список блоков, содержащих переменную состояния
`SourceBranch`	Исходная матрица в `power_statespace` формат
`SourceBranchNames`	Имена блоков, определенных как источники
`InputNames`	Наименования входов системы
`OutputNames`	Названия выходов системы
`OutputExpressions`	Выходное выражение в `power_statespace` формат
`OutputMatrix`	Выходное выражение в матричном формате (внутреннее)
`MeasurementBlocks`	Наименования блоков измерения напряжения и тока

Выходные аргументы: ss

sps = power_analyze('sys','ss') создает непрерывную модель состояния-пространства модели sys с матрицами A, B, C, D. Для этой опции необходимо установить программное обеспечение Toolbox™ системы управления. Выходные данные представляют собой объект пространства состояний.

Выходные аргументы: Net

power_analyze('sys','net') создает список соединений, хранящийся в файле, sys.net. Файл содержит номера узлов, автоматически сгенерированные power_analyze, а также значения параметров всех линейных элементов. См. форматы, описанные в power_statespace справочная страница.

Выходные аргументы: getSwitchStatus

SW = power_analyze('sys','getSwitchStatus') возвращает массив структуры с именами коммутаторов и их начальным статусом. Вы можете использовать SW структура для задания состояний коммутатора для конкретной топологии цепи и вычисления соответствующих матриц состояния-пространства с помощью команды sps = power_analyze('sys','setSwitchStatus',SW). SW содержит следующие поля.

Область	Описание
`SwitchNames`	Наименования коммутаторов системы
`SwitchStatus`	Вектор начальных состояний коммутаторов

Выходные аргументы: setSwitchStatus

sps = power_analyze('sys','setSwitchStatus',SW) создает массив структуры sps с полями и значениями, описывающими матрицы состояния-пространства модели sys для статуса коммутатора, определенного в SW. Используйте команду SW = power_analyze('sys','getSwitchStatus') для получения SW структурный массив.

Область	Описание
`A`	`nstates`около-`nstates` матрица state-space A
`B`	`nstates`около-`ninput` матрица состояния-пространства B
`C`	`noutput`около-`nstates` матрица state-space C
`D`	`noutput`около-`ninput` матрица state-space D
`x0`	`nstates`-по-1 вектор начальных условий переменных состояния, перечисленных в состояниях

Примеры

Получение матриц состояния-пространства и установившихся напряжений и токов для power_netsim2 цепь.

Команда

sps = power_analyze('power_netsim2','structure');

возвращает модель state-space в sps структурная переменная.

sps.A =
   1.0e+04 *
         0    			6.2500
   -0.0083			-1.4250

sps.uss =
	0
	1000

sps.xss =
   	1.0e+02 *
   	4.8392 - 5.1314i
   	0.0310 + 0.0292i

sps.yss =
   	1.0e+02 *
   	8.5535 - 1.6287i	
	 0

sps.inputs = 
	I_Breaker
	U_Source

sps.outputs =
	U_Breaker
	I_Current Measurement

Ток индуктора 51-ом, 12-mH блок и напряжение конденсатора 120-ом, 16-µF блок являются двумя переменными состояния в этой цепи. Блок Прерыватель представляет собой нелинейный элемент, который представлен источником тока (первый вход), возбуждаемым напряжением на его клеммах (первый выход).

См. также

power_init | power_statespace | Powergui

Документация