Winding

Электромагнитный преобразователь с омическими и магнитными потерями потока

Библиотека:
Simscape/Электрический/Пассивный

Описание

Блок Winding представляет собой электромагнитный преобразователь с сопротивлением обмотки и сопротивлением утечкам. Можно использовать этот блок как основа компонент для создания пользовательских трансформаторов. Идеальный электромагнитный преобразователь см. в Electromagnetic Converter.

Когда вы прикладываете положительный ток к электрическим портам блока, положительная магнитомотивная сила (MMF) индуцируется через магнитные выводы.

$F = N i$

Где:

ℱ - MMF через магнитные клеммы блока
N - количество витков обмотки
i - ток через обмотку

Когда вы прикладываете положительный изменяющийся во времени поток через магнитные клеммы блока, отрицательное напряжение индуцируется через электрические клеммы блока.

$v = - N \frac{d ϕ}{d t} + \frac{N^{2}}{R_{l}} \frac{d i}{d t} + R_{w} i$

Где:

φ - поток через магнитные клеммы блока
i - ток через электрические клеммы блока
_ℛl - реактивные утечки
_Rw - сопротивление обмотки
ℱ - магнитомотивная сила на магнитных клеммах блока
v - падение напряжения через электрические клеммы блока

Этот рисунок показывает эквивалентную схему для блока.

В схеме φ mp соответствует потоку основного пути и φ - общему потоку. Начальное условие для общего потока можно задать на вкладке Variables блока.

Ошибки

Мгновенные изменения параметров обмотки являются нефизическими. Поэтому, когда блок Winding входит в неисправное состояние, напряжения короткой схемы и разомкнутого замыкания переходят на свои неисправные значения в течение периода времени на основе этой формулы:

CurrentValue = FaultedValue – (FaultedValue – UnfaultedValue) · sech(∆ t/

где:

∆ t - это время с момента начала условия отказа.
- заданная пользователем временная константа, сопоставленная с переходом при отказе.

Для короткой схемы отказов проводимость пути короткой схемы также изменяется в соответствии с sech(∆ t/,) функция от небольшого значения (представляющего путь с разомкнутой схемой) до большого значения.

Блок может инициировать начало перехода отказа:

В определенное время
После того, как напряжение превысит максимально допустимое значение определенное количество раз
Когда ток превышает максимально допустимое значение для больше, чем определенный временной интервал

Можно включать или отключать эти триггерные механизмы отдельно, или использовать их вместе, если в симуляции требуется несколько триггерных механизмов. Когда включено несколько механизмов, первый механизм для запуска перехода отказа имеет приоритет. Другими словами, компонент отказывает не более одного раза в симуляции.

Можно также выбрать, выдавать ли значения при возникновении отказа, используя параметр Reporting when a fault occurs. Утверждение может принимать форму предупреждения или ошибки. По умолчанию блок не выдает значения.

Дефектные обмотки часто требуют, чтобы вы использовали локальный решатель с фиксированным шагом, а не решатель с переменным шагом. В частности, если вы моделируете переходы в неисправное состояние, которое включает короткие замыкания, MathWorks рекомендует использовать локальный решатель с фиксированным шагом. Для получения дополнительной информации см. «Создание оптимальных вариантов решателя для физической симуляции».

Переменные

Используйте Variables раздел блочного интерфейса, чтобы задать приоритет и начальные целевые значения для основных переменных до симуляции. Для получения дополнительной информации смотрите Задать приоритет и Начальный целевой объект для основных переменных.

Порты

Сохранение

расширить все

`+` - Положительный терминал
электрический

Электрический порт сопоставлен с положительным выводом блока.

`-` - Отрицательный терминал
электрический

Электрический порт сопоставлен с отрицательным выводом блока.

`N` - Северный терминал
магнитный

Магнитный порт сопоставлен с северным выводом блока.

`S` - Южный терминал
магнитный

Магнитный порт сопоставлен с южным выводом блока.

Параметры

расширить все

Главный

`Number of winding turns` - Количество поворотов обмотки
`10` (по умолчанию) | положительное число

Количество проводов, включающих обмотку трансформатора.

`Winding resistance` - Последовательное сопротивление
`1e-3` `Ohm` (по умолчанию) | положительное число

Потеря степени в обмотке.

`Leakage reluctance` - Параллельное реактивное сопротивление
`1e5` `1/H` (по умолчанию) | положительное число

Потери магнитного потока в обмотке. Если вы не хотите моделировать утечки внутри блока Winding, установите этот параметр равным inf.

`Parallel conductance` - Параллельная проводимость
`0` `1/Ohm` (по умолчанию) | положительное число

Параллельный путь утечки, Симуляция некоторых схем может потребовать наличия небольшой параллельной проводимости.

Тепловой порт

`Thermal port` - Моделировать ли тепловой порт
`Omit` (по умолчанию) | `Model`

Моделирует ли тепловой порт обмотки. Тепловой порт сообщает о потерях сопротивления обмотки.

`Measurement temperature` - Температура измерения
`25` `K` (по умолчанию)

Температура, для которой приведены параметры обмотки.

Зависимости

Чтобы включить этот параметр, установите Thermal port равным Model.

`Resistance temperature coefficient` - Температурный коэффициент сопротивления
`3.93e-3` `1/K` (по умолчанию)

Коэффициент α в уравнении, относящем сопротивление температуре, как описано в Тепловой модели для блоков привода. Значение по умолчанию для меди.

Зависимости

Чтобы включить этот параметр, установите Thermal port равным Model.

`Winding Thermal mass` - Тепловая масса для обмотки
`100` `J/K` (по умолчанию)

Значение тепловой массы для обмотки. Тепловая масса является энергией, необходимой для повышения температуры на одну степень.

Зависимости

Чтобы включить этот параметр, установите Thermal port равным Model.

Ошибки

`Enable faults` - Разрешает ли моделирование отказов
`No` (по умолчанию) | `Yes`

Разрешает ли моделирование отказов. Связанные параметры в разделе Faults становятся видимыми, что позволяет вам выбрать метод отчетности и задать механизм триггера (временный или поведенческий). Можно включить эти триггерные механизмы отдельно или использовать их вместе.

`Location of fault node (% of total turns from - terminal)` - Процент оборотов в субпроводнике, который находится в контакте с - портом неисправной обмотки
`50` (по умолчанию)

Отказы активируются путем сегментации обмотки отказа на два связанных субпроводника, соединенных последовательно. Индуктивность пропорциональна квадрату числа поворотов в соответствующем сегменте, и последовательное сопротивление каждого субиндуктора пропорционально количеству поворотов в каждом сегменте. Параллельная проводимость охватывает оба сегмента.

Этот параметр указывает процент поворотов, которые назначены субиндуктору, который находится в контакте с – портом неисправной обмотки. Остальные повороты присваиваются другому субпроводнику. Значение по умолчанию 50, что означает, что общая индуктивность испорченной обмотки разделена на два равных, связанных субпроводника.

Зависимости

Чтобы включить этот параметр, установите Enable faults равным Yes.

`Reporting when a fault occurs` - Выберите, выдавать ли утверждение, когда происходит отказ
`None` (по умолчанию) | `Warn` | `Error`

Выберите, выдавать ли утверждение, когда происходит отказ:

None - Блок не выдает утверждение.
Warn - Блок выдает предупреждение.
Error - Симуляция останавливается с ошибкой.

Зависимости

Чтобы включить этот параметр, установите Enable faults равным Yes.

`Short-circuit turns` - Выберите, приводит ли отказ к короткому замыканию одного из сегментов
`No` (по умолчанию) | `To negative terminal` | `To positive terminal`

Выберите, результаты ли отказ в одном из сегментов субиндуктора с коротким замыканием:

No - Отказ не приводит к короткому замыканию.
To negative terminal - Отказ замыкает субпроводник, который находится в контакте с – портом блока.
To positive terminal - Отказ замыкает субпроводник, который находится в контакте с + портом блока.

Зависимости

Чтобы включить этот параметр, установите Enable faults равным Yes.

`Open-circuit at fault node` - Выберите, следует ли применить отказ разомкнутой цепи между сегментами
`No` (по умолчанию) | `Yes`

Выберите, следует ли применить отказ разомкнутой цепи между двумя сегментами субпроводника. Даже при отказе разомкнутой схемы характеристики субиндукторов все еще связаны, потому что они магнитно связаны даже в неисправном состоянии.

Зависимости

Чтобы включить этот параметр, установите Enable faults равным Yes.

`Ground fault` - Выберите, приводит ли отказ к короткому замыканию одного из сегментов
`No` (по умолчанию) | `Negative terminal side of fault node` | `Positive terminal side of fault node`

Выберите, существует ли в случае отказа путь для потока тока к узлу заземления:

No - Отказ не приводит к подключению к земле.
Negative terminal side of fault node - Сторона, которая находится в контакте с – портом блока, соединяется с землей.
Positive terminal side of fault node - Сторона, которая находится в контакте с + портом блока, соединяется с землей.

Если для параметра Open-circuit at fault node задано значение Yesнеобходимо указать, какая сторона (отрицательная или положительная) соединяется с землей. Если разомкнутой цепи нет, две опции ведут себя одинаково. Физически это соответствует поломке изоляции между обмотками и заземленным сердечником или шасси.

Зависимости

Чтобы включить этот параметр, установите Enable faults равным Yes.

`Conductance of faulted ground path` - Взаимная связь между двумя субпроводниками
`0` `1/Ohm` (по умолчанию)

Проводимость текущего пути к земле. Для примера, если путь к земле проходит через материал сердечника, задайте небольшое значение проводимости в зависимости от используемого материала сердечника. Для материала с высокой проводимостью сердечника или для шасси-шортов задайте более высокое значение проводимости.

Зависимости

Чтобы включить этот параметр, установите Ground fault равным Negative terminal side of fault node или Positive terminal side of fault node.

`Fault transition time constant` - Временная константа для перехода в неисправное состояние
`1e-3` `s` (по умолчанию)

Временная константа, связанная с переходом в неисправное состояние, как описано в Faults.

Зависимости

Чтобы включить этот параметр, установите Enable faults равным Yes.

`Enable temporal fault trigger` - Выбор `Yes` чтобы включить запуск отказа на основе времени
`No` (по умолчанию) | `Yes`

Включить ли инициирование отказа на основе времени. Можно включить временные и поведенческие механизмы триггера отдельно или использовать их вместе.

Зависимости

Чтобы включить этот параметр, установите Enable faults равным Yes.

`Simulation time for fault event` - Время до входа в неисправное состояние
`1` `s` (по умолчанию)

Установите время симуляции, в которое вы хотите, чтобы блок начал входить в состояние отказа.

Зависимости

Чтобы включить этот параметр, установите Enable temporal fault trigger равным Yes.

`Enable behavioral fault trigger` - Выбор `Yes` чтобы включить запуск поведенческого отказа
`No` (по умолчанию) | `Yes`

Включить ли запуск поведенческого отказа. Можно включить временные и поведенческие механизмы триггера отдельно или использовать их вместе.

Зависимости

Чтобы включить этот параметр, установите Enable faults равным Yes.

`Maximum permissible voltage` - Порог напряжения для перехода от отказа
`100` `V` (по умолчанию)

Порог напряжения к переходу при отказе. Если значение напряжения превышает этот порог определенное количество раз, заданное Number of events to fail when exceeding voltage значения параметров, то блок начинает входить в состояние отказа.

Зависимости

Чтобы включить этот параметр, установите Enable behavioral fault trigger равным Yes.

`Number of events to fail when exceeding voltage` - Максимальное количество раз, когда напряжение превышает порог
`1` (по умолчанию)

Количество перерегулирований напряжения, которые индуктор может выдержать до начала перехода отказа. Этот блок не проверяет время, потраченное в условии перенапряжения, только количество переходов.

Зависимости

Чтобы включить этот параметр, установите Enable behavioral fault trigger равным Yes.

`Maximum permissible current` - Токовый порог перехода к отказу
`1` `A` (по умолчанию)

Текущий порог перехода к отказу. Если текущее значение превышает этот порог дольше, чем значение параметров Time to fail when exceeding current, то блок начинает входить в состояние отказа.

Зависимости

Чтобы включить этот параметр, установите Enable behavioral fault trigger равным Yes.

`Time to fail when exceeding current` - Максимальный промежуток времени, в течение которого ток превышает порог
`1` `s` (по умолчанию)

Максимальная продолжительность времени, в течение которого ток может превысить максимально допустимое значение без запуска отказа.

Зависимости

Чтобы включить этот параметр, установите Enable behavioral fault trigger равным Yes.

Примеры моделей

Трехфазный пользовательский зигзагообразный трансформатор

Два разных способа создать пользовательский компонент трансформатора. Первый использует встроенные блоки библиотеки, чтобы расположить магнитную схему в качестве маскированной подсистемы Simulink ®. Второй создает пользовательский Simscape™ компонент с использованием языка Simscape.

Push-Pull Buck Converter in Continuous Conduction Mode

Push-Pull Buck Converter в режиме непрерывной проводимости

Управляйте выходом напряжением тягового понижающего конвертера. Ток, протекающий через индуктор, никогда не равен нулю, поэтому преобразователь постоянного тока работает в режиме непрерывной проводимости (CCM). Чтобы преобразовать и сохранить номинальное выходное напряжение, подсистема ПИ-контроллер использует простое интегральное управление. Во время запуска ссылки напряжение растёт до требуемого выхода напряжения.

Push-Pull Buck Converter in Discontinuous Conduction Mode

Push-Pull Buck Converter в режиме прерывистой проводимости

Управляйте выходом напряжением тягового понижающего конвертера. Ток, протекающий через индуктор, достигает нуля во время цикла выключения MOSFET, и поэтому преобразователь DC-DC работает в режиме прерывистой проводимости (DCM). Этот режим проводимости в основном используется для маломощных применений. Чтобы преобразовать и сохранить входное напряжение постоянного тока как номинальное выходное напряжение, подсистема ПИ-контроллер использует простое интегральное управление. Во время запуска ссылки напряжение растёт до требуемого выхода напряжения.

Расширенные возможности

Генерация кода C/C + +
Сгенерируйте код C и C++ с помощью Coder™ Simulink ®

См. также

Three-Winding Transformer (Three-Phase) | Two-Winding Transformer (Three-Phase) | Zigzag-Delta-Wye Transformer

Введенный в R2018a

Документация

Winding

Описание

Ошибки

Переменные

Порты

Сохранение

+ - Положительный терминал электрический

- - Отрицательный терминал электрический

N - Северный терминал магнитный

S - Южный терминал магнитный

Параметры

Главный

Number of winding turns - Количество поворотов обмотки 10 (по умолчанию) | положительное число

Winding resistance - Последовательное сопротивление 1e-3 Ohm (по умолчанию) | положительное число

Leakage reluctance - Параллельное реактивное сопротивление 1e5 1/H (по умолчанию) | положительное число

Parallel conductance - Параллельная проводимость 0 1/Ohm (по умолчанию) | положительное число

Тепловой порт

Thermal port - Моделировать ли тепловой порт Omit (по умолчанию) | Model

Measurement temperature - Температура измерения 25 K (по умолчанию)

Зависимости

Resistance temperature coefficient - Температурный коэффициент сопротивления 3.93e-3 1/K (по умолчанию)

Зависимости

Winding Thermal mass - Тепловая масса для обмотки 100 J/K (по умолчанию)

Зависимости

Ошибки

Enable faults - Разрешает ли моделирование отказов No (по умолчанию) | Yes

Location of fault node (% of total turns from - terminal) - Процент оборотов в субпроводнике, который находится в контакте с - портом неисправной обмотки 50 (по умолчанию)

Зависимости

Reporting when a fault occurs - Выберите, выдавать ли утверждение, когда происходит отказ None (по умолчанию) | Warn | Error

Зависимости

Short-circuit turns - Выберите, приводит ли отказ к короткому замыканию одного из сегментов No (по умолчанию) | To negative terminal | To positive terminal

Зависимости

Open-circuit at fault node - Выберите, следует ли применить отказ разомкнутой цепи между сегментами No (по умолчанию) | Yes

Зависимости

Ground fault - Выберите, приводит ли отказ к короткому замыканию одного из сегментов No (по умолчанию) | Negative terminal side of fault node | Positive terminal side of fault node

Зависимости

Conductance of faulted ground path - Взаимная связь между двумя субпроводниками 0 1/Ohm (по умолчанию)

Зависимости

Fault transition time constant - Временная константа для перехода в неисправное состояние 1e-3 s (по умолчанию)

Зависимости

Enable temporal fault trigger - Выбор Yes чтобы включить запуск отказа на основе времени No (по умолчанию) | Yes

Зависимости

Simulation time for fault event - Время до входа в неисправное состояние 1 s (по умолчанию)

Зависимости

Enable behavioral fault trigger - Выбор Yes чтобы включить запуск поведенческого отказа No (по умолчанию) | Yes

Зависимости

Maximum permissible voltage - Порог напряжения для перехода от отказа 100 V (по умолчанию)

Зависимости

Number of events to fail when exceeding voltage - Максимальное количество раз, когда напряжение превышает порог 1 (по умолчанию)

Зависимости

Maximum permissible current - Токовый порог перехода к отказу 1 A (по умолчанию)

Зависимости

Time to fail when exceeding current - Максимальный промежуток времени, в течение которого ток превышает порог 1 s (по умолчанию)

Зависимости

Примеры моделей

Трехфазный пользовательский зигзагообразный трансформатор

Push-Pull Buck Converter в режиме непрерывной проводимости

Push-Pull Buck Converter в режиме прерывистой проводимости

Расширенные возможности

Генерация кода C/C + + Сгенерируйте код C и C++ с помощью Coder™ Simulink ®

См. также

Simscape Electrical документация

Поддержка

`+` - Положительный терминал
электрический

`-` - Отрицательный терминал
электрический

`N` - Северный терминал
магнитный

`S` - Южный терминал
магнитный

`Number of winding turns` - Количество поворотов обмотки
`10` (по умолчанию) | положительное число

`Winding resistance` - Последовательное сопротивление
`1e-3` `Ohm` (по умолчанию) | положительное число

`Leakage reluctance` - Параллельное реактивное сопротивление
`1e5` `1/H` (по умолчанию) | положительное число

`Parallel conductance` - Параллельная проводимость
`0` `1/Ohm` (по умолчанию) | положительное число

`Thermal port` - Моделировать ли тепловой порт
`Omit` (по умолчанию) | `Model`

`Measurement temperature` - Температура измерения
`25` `K` (по умолчанию)

`Resistance temperature coefficient` - Температурный коэффициент сопротивления
`3.93e-3` `1/K` (по умолчанию)

`Winding Thermal mass` - Тепловая масса для обмотки
`100` `J/K` (по умолчанию)

`Enable faults` - Разрешает ли моделирование отказов
`No` (по умолчанию) | `Yes`

`Location of fault node (% of total turns from - terminal)` - Процент оборотов в субпроводнике, который находится в контакте с - портом неисправной обмотки
`50` (по умолчанию)

`Reporting when a fault occurs` - Выберите, выдавать ли утверждение, когда происходит отказ
`None` (по умолчанию) | `Warn` | `Error`

`Short-circuit turns` - Выберите, приводит ли отказ к короткому замыканию одного из сегментов
`No` (по умолчанию) | `To negative terminal` | `To positive terminal`

`Open-circuit at fault node` - Выберите, следует ли применить отказ разомкнутой цепи между сегментами
`No` (по умолчанию) | `Yes`

`Ground fault` - Выберите, приводит ли отказ к короткому замыканию одного из сегментов
`No` (по умолчанию) | `Negative terminal side of fault node` | `Positive terminal side of fault node`

`Conductance of faulted ground path` - Взаимная связь между двумя субпроводниками
`0` `1/Ohm` (по умолчанию)

`Fault transition time constant` - Временная константа для перехода в неисправное состояние
`1e-3` `s` (по умолчанию)

`Enable temporal fault trigger` - Выбор `Yes` чтобы включить запуск отказа на основе времени
`No` (по умолчанию) | `Yes`

`Simulation time for fault event` - Время до входа в неисправное состояние
`1` `s` (по умолчанию)

`Enable behavioral fault trigger` - Выбор `Yes` чтобы включить запуск поведенческого отказа
`No` (по умолчанию) | `Yes`

`Maximum permissible voltage` - Порог напряжения для перехода от отказа
`100` `V` (по умолчанию)

`Number of events to fail when exceeding voltage` - Максимальное количество раз, когда напряжение превышает порог
`1` (по умолчанию)

`Maximum permissible current` - Токовый порог перехода к отказу
`1` `A` (по умолчанию)

`Time to fail when exceeding current` - Максимальный промежуток времени, в течение которого ток превышает порог
`1` `s` (по умолчанию)

Генерация кода C/C + +
Сгенерируйте код C и C++ с помощью Coder™ Simulink ®