Лекция 10

клавиатуру,вовторомблокеееможнозадатьспомощьюползунка.Длямасштабирования матричных данных служит блок Matrix Gain.

Для обработки комплексных данных служат блоки Complex to Magnitude-Angle и Complex to Real-Imag. Первый блок вычисляет модуль и фазу комплексного числа, а второй выделяет из комплексного числа действительную и мнимую часть. В окне параметров первого блока задается, какие из двух параметров следует вычислить, а в окне второго блока задается, какую часть комплексного числа следует выделить. Блок MagnitudeAngle to Complex преобразует комплексное число из показательной формы в алгебраическую на основании вводимых модуля и фазы.

Блок поиска экстремума MinMax предназначен для определения экстремума во вводимых данных. В окне параметров блока в раскрывающемся списке задается вид экстремума – максимум или минимум, а также число входов блока.

Окно библиотеки Continuous содержит непрерывные блоки. К числу важнейших относятся блоки дифференцирования Derivative и интегрирования Integrator. Первый блок осуществляет численное дифференцирование входного сигнала, для данного блока никакие параметры не вводятся. Второй блок в окне параметров содержит несколько полей, в котором можно задать постоянную интегрирования на выходе блока в поле Initial condition.

БлокпередаточнойфункцииTransfer Fcn создаетпередаточнуюфункцию в виде отношения двух полиномов заданной степени. В окне параметров имеется два поля. В первом поле Numerator задается вектор коэффициентов полиномов числителя, а во втором поле Denominator – вектор коэффициентов полиномов знаменателя.

Применительно к определенным областям науки и техники были разработаны пакеты расширения программы (Blocksets), среди которых наибольший вес имеет электроэнергетический пакет Power System Blockset.

5.5. Краткий обзор компонентов пакета расширения Power

System Blockset

Новая, существенно переработанная и дополненная версия пакета Power System Blockset служитдлямоделированияэнергетических(силовых) систем и устройств. В более новых версиях Matlab пакет переименован в

Sim Power Systems, а вMatlab R2016a он уженосит названиеSimscape Power Systems. Этот пакет занимает особое положение, поскольку больше, чем другие пакеты, ориентирован на моделирование технических устройств и систем вполне конкретного назначения. Возможности этого пакета определяются компонентами входящих в не го библиотек. Доступ к ним обычно осуществляется из браузера библиотек среды Simulink, в окне этого браузера выбирается библиотека Power System Blockset.

11

ВсоставPowerSystemBlocksetвходятбиблиотеки следующегоназначения:

•Electrical Sources — источники электрической энергии и сигналов;

•Elements — линейные и нелинейные компоненты электротехнических и электронных устройств;

•Power Electronics — устройства энергетической электроники;

•Machines — электрические машины;

•Connectors — подключающие устройства;

•Measurements — измерительные и контрольные устройства;

•Powerlib Extras — специальные энергетические устройства;

•Demos — примеры моделирования энергетических устройств;

•Powergui — графический интерфейс пользователя пакета моделирования энергетических систем.

Их применение позволяет создавать модели самых разных энергетических устройств и выполнять их моделирование в режиме работы виртуальных устройств. Это дает наглядное представление о работе реальных устройств.

Рассмотрим вкратце состав наиболее часто используемых библиотек: Библиотека Electrical Sources содержит пять типов источников элек-

трической энергии:

•AC Current Source — источник переменного тока;

•AC Voltage Source — источник переменного напряжения;

•DC Voltage Source — источник постоянного напряжения;

•Controlled Current Source — регулируемый источник тока;

•Controlled Voltage Source — регулируемый источник напряжения.

Эти источники образуют функционально полный набор источников электрической энергии, этих наборов вполне достаточно для проектирования энергетических устройств. Источник идеального (с бесконечно большим внутренним сопротивлением) переменного тока с заданной амплитудой, частотой и фазой AC Current Source задает ток, который меняется по синусоидальному закону. Для этог компонента задаются следующие параметры: амплитуда тока (Peak amplitude) в ам перах, частота в герцах (Frequency) и фаза (Phase) в градусах (а не в радианах).Идеальныйисточник (с нулевым внутренним сопротивлением) напряжения переменного тока с заданной амплитудой, частотой и фазой AC Voltage Source задает напряжение, меняющееся по синусоидальному закону. Параметры для данного блока отличаются от предыдущего тем, что задается амплитуда напряжения (Peak amplitude) в вольтах. Источник напряжения постоянного тока DC Voltage Source задается только одним параметром — выходным напряжением Е.

Библиотека Connectors содержит различные соединительные элементы, назначение которых очевидно.

Обширная библиотека компонентов Elements Основная библиотека компонентов содержит ряд моделей, имеющих достаточно универсальный

12

характер. С помощью одной модели можно, как правило, создать модели нескольких компонентов.

Эта библиотека содержит несколько характерных компонентов:

•Series RLC Branch — последовательная RLC-цепь;

•Series RLC Load — последовательная RLC-цепь с нагрузкой;

•Parallel RLC Branch — параллельная RLC-цепь;

•Parallel RLC Load — параллельная RLC-цепь с нагрузкой;

•Linear Transformer — линейный трансформатор;

•Saturable Transformer — нелинейный трансформатор;

•Mutual Inductance — блок взаимной индуктивности;

•Surge Arrester — ограничитель пиковых напряжений;

•Breaker — выключатель управляемый;

•PI Section Line — линия с сосредоточенными параметрами;

•Distributed Parameters Line — линиясраспределеннымипараметрами. В качестве примера рассмотрим использование последовательных и параллельных RLC-цепей. Данная библиотека содержит последовательную

ипараллельную RLC-цепи. Эти цепи (последовательная Series RLC Branch

ипараллельная Parallel RLC Branch) задаются тремя параметрами: сопротивлениемR,индуктивностьюL иемкостьюС.Длявводавсхемуотдельных элементов R, L и C можно использовать любую из этих ветвей. Например, для ввода только активного сопротивления достаточно в окне параметров последовательной цепи задать нулевую индуктивность и бесконечную емкость. При этом указанные элементы на схеме исчезнут.

Библиотека Measurements содержит измерительные блоки, посред-

ством которых в модель электрической цепи можно подключать регистрирующие виртуальные приборы Simulink для измерения тока, напряжения и сопротивления.

Пример простейшей модели, содержащей резистор, подключенный к двум параллельно включенным источникам тока с разной частотой, приведен на рисунке 5.6.

13

Рисунок 5.6 – Пример простейшей модели электрической цепи

Модель содержит также измерительный блок тока, к которому подключен осциллограф. В результате выполнения процесса моделирования получена осциллограмма, приведенная на рисунке 5.7.

Рисунок 5.7 – Осциллограмма тока модели электрической цепи

Использование компонентов данного пакета расширения позволяет исследовать процессы в электрических машинах, линейных и нелинейных трансформаторах, линий с распределенными параметрами и других элементах электроэнергетических систем.

14