Основные техники электрического моделирования
Обзор правил моделирования
Simscape™ модели Electrical™ по существу являются схемами Simscape блока, усовершенствованными для моделирования одно- и многофазных электронных, мехатронных и электрических степеней систем. Блоки Simscape Electrical имеют следующие типы портов:
Трехфазные порты, которые соединяют фазы трехфазной электрической системы между блоками Simscape Electrical.
В блоках Simscape Electrical существует два типа трехфазных портов, составных и расширенных. Можно подключить составной трехфазный порт только к другому составному трехфазному порту. Можно подключить отдельные электрические порты расширенного трехфазного порта только к другим электрическим портам. Для получения дополнительной информации см. раздел «Трехфазные порты».
Электрические и механические вращательные порты,
которые соединяются непосредственно с фундаментными блоками Simscape.Каждый тип порта имеет определенные переменные Across и Through, сопоставленные с ним. Чтобы узнать о правилах, которым следует при построении электромеханической модели, смотрите Основные принципы моделирования физических сетей.
Порты физического сигнала,
которые соединяются с Simulink® блоки Simulink-PS Converter и PS-Simulink Converter из библиотеки Утилиты. Эти блоки преобразуют физические сигналы в и из математических сигналов Simulink.
Следует иметь в виду эти правила при использовании каждого типа портов в блоках Simscape Electrical.
Вы можете подключить порты физического сохранения только к другим портам того же типа. Электрические порты в блоках Simscape Electrical могут соединяться непосредственно с электрическими компонентами Simscape. Механические вращательные порты в блоках Simscape Electrical могут соединяться непосредственно с механическими вращающимися компонентами Simscape.
Линии физического соединения, которые соединяют порты сохранения, являются ненаправленными линиями, которые несут физические переменные (Across и переменные White), а не сигналы. Вы не можете подключить порты физического сохранения к портам Simulink или к портам физического сигнала.
Можно создать ветвь линий физического соединения. Когда вы делаете это, непосредственно связанные компоненты имеют те же переменные Across. Значение любой переменной Through (например, тока или крутящего момента), перемещаемой вдоль линии физического соединения, разделяется на несколько компонентов, соединенных ветвями.
Для каждой переменной Through сумма значений, перетекающих в точку ветви, равна сумме значений, вытекающих наружу.
Вы можете подключить порты физического сигнала к другим портам физического сигнала с помощью регулярных линий соединения, аналогичных соединениям сигнала Simulink. Эти соединительные линии несут физические сигналы между блоками Simscape Electrical.
Вы можете подключить порты физического сигнала к портам Simulink через блоки конвертера. Используйте блок Simulink-PS Converter, чтобы соединить выходные порты Simulink с входными портами физического сигнала. Используйте блок PS-Simulink Converter для подключения выходных портов физического сигнала к входным портам Simulink.
В отличие от сигналов Simulink, физические сигналы могут иметь модули. В диалоговых окнах блока Simscape Electrical можно задать модули вместе со значениями параметров, где это уместно. Используйте блоки конвертера, чтобы связать модули с входным сигналом и задать требуемые модули выходного сигнала.
Для примера этих правил, примененных к электромеханической модели, см. «Трехфазный асинхронный запуск машины».
Необходимые блоки
Каждая топологически отличная физическая сеть в схеме требует только одного Solver Configuration блока из библиотеки Утилиты. Блок Solver Configuration задает информацию о глобальном окружении для симуляции и предоставляет параметры для решателя, который нужен вашей модели для симуляции.
Каждая электрическая сеть требует блока Electrical Reference. Этот блок устанавливает электрическое заземление для цепи. Сети с электромеханическими блоками также требуют блока Mechanical Rotational Reference. Дополнительные сведения об использовании ссылочных блоков см. в разделе «Правила заземления».
Создание новой модели
Легкий способ начать новую модель Simscape Electrical, предварительно заполненную необходимыми блоками, - использовать функцию Simscape ssc_new. Для получения дополнительной информации смотрите Создание новой модели Simscape.
Другой способ запуска новой модели - использовать шаблон Simscape с начальной страницы Simulink. Начальная страница включает шаблоны модели, которые предоставляют вам шаблоны проекта для моделирования электрических, трехфазных электрических, механических вращательных и механических поступательных сетей с помощью Simscape Electrical. Для получения дополнительной информации смотрите Моделирование архитектуры аналоговых схем, Мехатронные системы и Системы электрической Степени с использованием Simscape Electrical.
Можно также использовать пример создания новой цепи в качестве шаблона для новой модели электронной цепи. Этот пример открывает простую электрическую модель, предварительно заполненную некоторыми полезными блоками, а также открывает электрическую стартовую палитру, которая содержит ссылки на наиболее часто используемые электрические компоненты. Откройте пример, набрав ssc_new_elec в MATLAB® Командное окно и используйте File > Save As, чтобы сохранить модель примера под желаемым именем. Затем удалите нежелательные блоки и добавьте новые таковые из электрической стартовой палитры и из библиотек блоков.
Моделирование мгновенных событий
При работе с Simscape Electrical ваша модель может включать блоки Simulink, которые связаны с событиями или дискретной выборкой. Такие блоки могут создавать мгновенные изменения входов физической системы через Simulink-PS Converter блок, который соединяет их. Когда вы создаете этот тип модели, убедитесь, что сгенерированы соответствующие пересечения нуля.
Многие блоки в библиотеке Simulink генерируют эти пересечения нуля по умолчанию. Например, блок Pulse Generator производит по умолчанию выход в дискретном времени и генерирует соответствующие пересечения нуля. Чтобы сгенерировать пересечения нуля для всех блоков Simulink, которые моделируют мгновенные события, в Параметрах конфигурации решателя для модели разверните Solver details и в Zero crossing options, для опции Zero crossing control, выберите Use local settings или Enable all. Для получения дополнительной информации об управлении пересечением нуля смотрите Пересечение нулем управление.
Использование блоков Simulink для модели физических компонентов
Чтобы запустить быструю симуляцию, которая аппроксимирует поведение физических компонентов в системе, можно использовать блоки Simulink, чтобы смоделировать один или несколько физических компонентов.
Пример Моделирования Интегральной Схемы использует Simulink, чтобы смоделировать физический компонент. Маскированная 2-Input NOR (Behavioral Model) подсистема является поведенческой моделью, созданной с использованием блоков Simscape Foundation Library.
Эта поведенческая модель содержит подсистему, состоящую из блоков Simulink, которая реализует пользовательское поведение интегральной схемы.
Блок Simulink Logical Operator реализует поведенческую модель затвора NOR с двумя входами. Использование Simulink таким образом вводит алгебраические циклы, если только вы не помещаете задержку где-то между входами физического сигнала и выходами. В этом случае задержка первого порядка включена в подсистему задержки распространения, чтобы представлять задержку из-за емкостей затвора. Для приложений, где задержка не требуется, используйте блоки из сублибрария физических сигналов в библиотеке Simscape Foundation Library, чтобы реализовать необходимую функциональность.