трехобмоточный трансформатор

Напряжения

Идеальный источник переменного напряжения вырабатывает синусоидальное напряжение с постоянной амплитудой.

Параметры блока Идеальный источник переменного напряжения:

Реак Amplitude (V) – Амплитуда выходного напряжения источника (В).

Phase (deg) – Угол начального сдвига фазы (град).

Frequency (Hz) - Частота источника (Гц).

Sample time - Шаг дискретизации. Параметр задает шаг дискретизации по времени выходного напряжения источника при создании дискретных моделей.

а)	б)
Рис. 3. Пиктограмма (а) и окно задания параметров (б) блока Идеальный источник переменного напряжения.

Рис. 4. Пример использования блока Идеальный источник переменного напряжения

Measurments - Измеряемые сигналы. Параметр позволяет выбрать сигналы, передаваемые в блок Мультиметр. Значения параметра выбираются из списка:

- None - нет сигналов для отображения,

- Voltage - выходное напряжение источника.

Блок является идеальным источником напряжения, т.е. его собственное сопротивление равно нулю.

1.3. Блок AC Current Source - Идеальный источник переменного тока

Идеальный источник переменного тока - вырабатывает синусоидальный ток с постоянной амплитудой.

Параметры блока Идеальный источник переменного тока:

Реак Amplitude (A) – Амплитуда выходного тока источника (А).

Phase (deg) - Угол начального сдвига фазы (град).

Frequency (Hz) - Частота источника (Гц).

Sample time - Шаг дискретизации. Параметр задает шаг дискретизации по времени выходного тока источника при создании дискретных моделей.

Measurments - Измеряемые сигналы. Параметр позволяет выбрать сигналы, передаваемые в блок Мультиметр. Значения параметра выбираются из списка:

- None - нет сигналов для отображения,

-Current - выходной ток источника.

Блок является идеальным источником тока, т.е. его собственное сопротивление равно бесконечности.

а)	б)
Рис. 5. Пиктограмма (а) и окно задания параметров (б) блока Идеальный источник переменного тока. Рис. 6. Пример использования блока Идеальный источник переменного тока

1.4. Блок Controlled Voltage Source - Управляемый источник напряжения

Управляемый источник напряжения в ырабатывает напряжение в соответствии с сигналом управления.

Параметры блока Управляемый источник напряжения:

Initialize - Инициализация. При установке флажка выполняется инициализация источника с заданными начальными параметрами - амплитудой, фазой и частотой.

Source type - Тип источника напряжения. Тип источника указывается, если требуется инициализация источника. Если инициализация источника не задана, то параметр недоступен. Значение параметра выбирается из списка:

- AC - источник переменного напряжения,

- DC - источник постоянного напряжения.

Initial amplitude (V) - Начальное значение выходного напряжения источника (В). Параметр доступен, если задана инициализация источника.

Phase (deg) - Угол начального сдвига фазы (град). Параметр доступен, если источник инициализируется как источник переменного напряжения.

Initial frequency (Hz) - Начальная частота источника (Гц). Параметр доступен, если источник инициализируется как источник переменного напряжения.

Measurements - Измеряемые сигналы. Параметр позволяет выбрать сигналы, передаваемые в блок Мультиметр. Значения параметра выбираются из списка:

- None - нет переменных для отображения,

- Voltage - выходное напряжение источника.

Блок является идеальным источником напряжения, т.е. его собственное сопротивление равно нулю.

а)	б)
Рис. 7. Пиктограмма (а) и окно задания параметров (б) блока Управляемый источник напряжения. Рис. 8. Пример использования блока Управляемый источник напряжения

1.5. Блок Controlled Current Source - Управляемый источник тока

Управляемый источник тока вырабатывает ток в соответствии с сигналом управления.

Параметры блока Управляемый источник тока:

Source type - Тип источника тока. Тип источника указывается, если требуется инициализация источника. Если инициализация источника не задана, то параметр недоступен. Значение параметра выбирается из списка:

- AC - источник переменного тока,

- DC - источник постоянного тока.

Initial amplitude (A) - Начальное значение выходного тока источника (A). Параметр доступен, если задана инициализация источника.

Phase (deg) - Угол начального сдвига фазы (град). Параметр доступен, если источник инициализируется как источник переменного тока.

Initial frequency (Hz) - Начальная частота источника тока (Гц). Параметр доступен, если источник инициализируется как источник переменного тока.

- None - нет сигналов для отображения,

- Current - выходной ток источника.

Блок является идеальным источником тока, т.е. его собственное сопротивление равно бесконечности.

а)	б)
Рис. 9. Пиктограмма (а) и окно задания параметров (б) блока Управляемый источник тока. Рис. 10. Пример использования блока Управляемый источник тока

1.6. Блок 3-Phase Source - Трехфазный источник напряжения

Трехфазный источник напряжения вырабатывает трехфазную систему напряжений.

Параметры блока Трехфазный источник напряжения:

Phase-to-phase rms voltage (V) - Действующее значение линейного напряжения (В).

Phase angle of phase A (deg) - Угол сдвига фазы напряжения в фазе А (град).

Frequency (Hz) - Частота источника (Гц).

Internal connection – Способ соединения фаз источника. Значение параметра выбирается из списка:

- Y - звезда,

- Yn - звезда с нулевым проводом,

- Yg - звезда с заземленной нейтралью.

Specify impedance using short-circuit level - Собственное полное сопротивление источника, использующее параметры короткого замыкания. При установке параметра в окне диалога появляются дополнительные графы для ввода параметров короткого замыкания источника.

Source resistance (Ohms) - Собственное сопротивление источника (Ом).

Source inductance (H) - Собственная индуктивность источника (Гн).

3-Phase short-circuit level at base voltage (VA) - Мощность короткого замыкания при базовом значении напряжения (ВА).

Base voltage (Vrms ph-ph) - Действующее значение линейного базового напряжения. Величина базового линейного напряжения источника, при котором определена мощность короткого замыкания.

X/R ratio - Отношение индуктивного и активного сопротивлений.

При задании импеданса источника через мощность короткого замыкания реактивное сопротивление источника определяется по выражению:

где Q _кз - мощность короткого замыкания,

U _кз - напряжение источника, при котором определена мощность короткого замыкания.

Активное сопротивление источника находится в соответствии с выражением:

где k - отношение X к R (параметр X/R ratio).

а)	б)
Рис. 11. Пиктограмма (а) и окно задания параметров (б) блока Трехфазный источник напряжения.

Рис. 12. Пример использования блока Трехфазный источник напряжения

2. Раздел Connectors – Элементы соединения

2.1. Блок Ground – Заземление

Блок Заземление обеспечивает соединение с землей.

Настраиваемых параметров у блока Заземление нет.

Пример использования блока Заземление можно увидеть на рис. 13.

а) б)

Рис. 13. Пиктограмма блока Заземление: (а) – с входным портом, (б) – с выходным.

2.2. Блок Neutral – Нейтраль

Нейтраль обеспечивает электрическое соединение между блоками с одинаковыми номерами узлов. Блок позволяет соединить между собой далеко отстоящие на схеме электрические узлы без видимых линий связи (проводов). Блок с номером узла равным нулю обеспечивает соединение с землей.

Параметры блока Нейтраль:

Node number - Номер узла.

а) б)

Рис. 14. Пиктограмма блока Нейтраль: (а) – с входным портом, (б) – с выходным.

Рис. 15. О кно задания параметров блока Нейтраль.

Рис. 16. Пример использования блока Нейтраль

2.3. Блок L connector - L-образный соединитель

L-образный соединитель выполняет соединение двух входящих линий (проводов).

Настраиваемых параметров у блока L-образный соединитель н ет.

Рис. 17. Пиктограмма блока L-образный соединитель.

Рис. 18. Пример использования блока L-образный соединитель

2.4. Блок T connector - T-образный соединитель

T-образный соединитель выполняет объединение двух входящих линий в одну.

Настраиваемых параметров у блока Т -образный соединитель н ет.

Рис. 19. Пиктограмма блока Т-образный соединитель.

Рис. 20. Пример использования блока Т-образный соединитель

2.5. Блок Bus Bar - Шина

Шина выполняет объединение нескольких входящих и выходящих линий связи. В библиотеке представлено четыре варианта блока - с горизонтальным и вертикальным расположением, а также с тонким и утолщенным изображением.

Параметры блока Шина:

Number of inputs - Число входов.

Number of outputs - Число выходов.

Рис. 21. Пиктограммы блока Шина.

Рис. 22. О кно задания параметров блока Шина.

Рис. 23. Пример использования блока Шина

3. Раздел Measurements - Измерительные устройства

3.1. Блок Current Measurement – Амперметр

Амперметр выполняет измерение мгновенного значения тока, протекающего через соединительную линию (провод). Выходным сигналом блока является обычный сигнал Simulink, который может использоваться любым Simulink-блоком.

Параметры блока Амперметр:

Output signal - Вид выходного сигнала блока. Значение параметра выбирается из списка:

- Magnitude - Амплитуда (скалярный сигнал).

- Complex - Комплексный сигнал.

- Real-Imag - Вектор, состоящий из двух элементов - действительная и мнимая составляющие сигнала.

- Magnitude-Angle - Вектор, состоящий из двух элементов - амплитуда и аргумент сигнала.

а)	б)
Рис. 24. Пиктограмма (а) и окно задания параметров (б) блока Амперметр.

Рис. 25. Пример использования блока Амперметр

3.2. Блок Voltage Measurement – Вольтметр

Вольтметр выполняет измерение мгновенного значения напряжения между двумя узлами схемы. Выходным сигналом блока является обычный сигнал Simulink, который может использоваться любым Simulink-блоком.

Параметры блока Вольтметр:

Output signal - Вид выходного сигнала блока. Значение параметра выбирается из списка:

- Magnitude - Амплитуда (скалярный сигнал).

- Complex - Комплексный сигнал.

- Real-Imag - Вектор, состоящий из двух элементов - действительная и мнимая составляющие сигнала.

- Magnitude-Angle - Вектор, состоящий из двух элементов - амплитуда и аргумент сигнала.

Пример использования блока Вольтметр можно увидеть на рис. 26.

а)	б)
Рис. 26. Пиктограмма (а) и окно задания параметров (б) блока Вольтметр.

3.3. Блок Multimeter – Мультиметр

Мультиметр выполняет измерение токов и напряжений блоков библиотеки SimPowerSystem для которых в их окне диалога установлен параметр Измеряемые сигналы. Блок может использоваться для измерения напряжений и токов вместо обычных измерителей - Амперметра и Вольтметра. Выходным сигналом блока является вектор сигналов измеряемых переменных.

Параметры блока Вольтметр:

Available Measurements – Переменные сигналы, доступные для измерения. В данной графе отображаются переменные (токи и напряжения) блоков схемы, для которых в их окне диалога установлен параметр Измеряемые сигналы. Обновление списка переменных можно выполнить с помощью клавиши Update.

Selected Measurements - Измеряемые сигналы. В данной графе указываются переменные, которые будут передаваться на выход блока Мультиметр. Для управления списком измеряемых переменных можно использовать следующие клавиши:

>> - добавить выделенную переменную в список измеряемых;

Up - передвинуть вверх выделенную переменную в списке измеряемых;

Down - передвинуть вниз выделенную переменную в списке измеряемых;

Remove - удалить выделенную переменную из списка измеряемых;

+ / - - изменить знак выделенной переменной.

Output signal - Вид выходного сигнала блока. Значение параметра выбирается из списка:

- Magnitude - Амплитуда (скалярный сигнал).

- Complex - Комлексный сигнал.

- Real-Imag - Вектор, состоящий из двух элементов - действительная и мнимая составляющие сигнала.

- Magnitude-Angle - Вектор, состоящий из двух элементов - амплитуда и аргумент сигнала.

Пример использования блока Мультиметр можно увидеть на рис. 27.

а)	б)
Рис. 27. Пиктограмма (а) и окно задания параметров (б) блока Вольтметр.

4. Раздел Elements - Электротехнические элементы

4.1. Блок Series RLC Branch - Последовательная RLC-цепь

Последовательная RLC-цепь моделирует последовательное включение резистора, индуктивности и конденсатора.

Параметры блока Последовательная RLC-цепь:

Resistance R (Ohms) - Величина активного сопротивления (Ом). Для исключения резистора из цепи значение сопротивления нужно задать равным нулю. В этом случае на пиктограмме блока резистор отображаться не будет.

Inductance L (H) - Величина индуктивности (Гн). Для исключения индуктивности из цепи ее величину нужно задать равным нулю. В этом случае на пиктограмме блока индуктивность отображаться не будет.

Capacitance C (F) - Величина емкости (Ф). Для исключения конденсатора из цепи значение емкости нужно задать равной inf (бесконечность). В этом случае конденсатор на пиктограмме блока показан не будет.

Measurements - Измеряемые сигналы. Параметр позволяет выбрать, передаваемые в блок Мультиметр переменные. Значения параметра выбираются из списка:

- None - нет переменных для отображения,

- Branch voltage - напряжение на зажимах цепи,

- Branch current - ток цепи,

- Branch voltage and current - напряжение и ток цепи.

Отображаемым сигналам в блоке Мультиметр присваиваются метки:

- Ib - ток цепи,

- Ub - напряжение цепи.

а)	б)
Рис. 28. Пиктограмма (а) и окно задания параметров (б) блока Последовательная RLC-цепь. Рис. 29. Пример использования блока Последовательная RLC-цепь

4.2. Блок Parallel RLC Branch - Параллельная RLC-цепь

Параллельная RLC-цепь м оделирует параллельное включение резистора, индуктивности и конденсатора.

Параметры блока Параллельная RLC-цепь:

Resistance R (Ohms) - Величина активного сопротивления (Ом). Для исключения резистора из цепи значение сопротивления нужно задать равным inf (бесконечность). В этом случае на пиктограмме блока резистор отображаться не будет.

Inductance L (H) - Величина индуктивности (Гн). Для исключения индуктивности из цепи ее величину нужно задать равной inf (бесконечность). В этом случае на пиктограмме блока индуктивность отображаться не будет.

Capacitance C (F) - Величина емкости (Ф). Для исключения конденсатора из цепи значение емкости нужно задать равной нулю. В этом случае конденсатор на пиктограмме блока показан не будет.

Measurements - Измеряемые сигналы. Параметр позволяет выбрать, передаваемые в блок Мультиметр. Значения параметра выбираются из списка:

- None - нет переменных для отображения,

- Branch voltage - напряжение на зажимах цепи,

- Branch current - ток цепи,

- Branch voltage and current - напряжение и ток цепи.

Отображаемым сигналам в блоке Мультиметр присваиваются метки:

- Ib - ток цепи,

- Ub - напряжение цепи.

а)	б)
Рис. 30. Пиктограмма (а) и окно задания параметров (б) блока Параллельная RLC-цепь.

Рис. 31 Пример использования блока Параллельная RLC-цепь

4.3. Блок 3- Phase Series RLC Branch - Трехфазная последовательная

RLC-цепь

Трехфазная последовательная RLC-цепь моделирует трехфазную цепь, состоящую из трех RLC-цепей.

Пример использования блока Трехфазная последовательная RLC-цепь можно увидеть на рис. 12.

Параметры блока Трехфазная последовательная RLC-цепь:

Resistance R (Ohms) - Величина активного сопротивления в одной фазе (Ом). Для исключения резистора из цепи значение сопротивления нужно задать равным нулю. В этом случае на пиктограмме блока резистор отображаться не будет.

Inductance L (H) - Величина индуктивности в одной фазе (Гн). Для исключения индуктивности из цепи ее величину нужно задать равным нулю. В этом случае на пиктограмме блока индуктивность отображаться не будет.

а)	б)
Рис. 32. Пиктограмма (а) и окно задания параметров (б) блока Трехфазная последовательная RLC-цепь.

Capacitance C (F) - Величина емкости в одной фазе (Ф). Для исключения конденсатора из цепи значение емкости нужно задать равной inf (бесконечность). В этом случае конденсатор на пиктограмме блока показан не будет.

4.4. Блок 3- Phase Parallel RLC Branch - Трехфазная параллельная

RLC-цепь

Трехфазная параллельная RLC-цепь м оделирует трехфазную цепь, состоящую из трех параллельных RLC-цепей.

Параметры блока Трехфазная параллельная RLC-цепь:

Resistance R (Ohms) - Величина активного сопротивления в одной фазе (Ом). Для исключения резистора из цепи значение сопротивления нужно задать равным inf (бесконечность). В этом случае на пиктограмме блока резистор отображаться не будет.

а)

б)

Рис. 33. Пиктограмма (а) и окно задания параметров (б) блока Трехфазная параллельная RLC-цепь. Inductance L (H) - Величина индуктивности в одной фазе (Гн). Для исключения индуктивности из цепи ее величину нужно задать равной inf (бесконечность). В этом случае на пиктограмме блока индуктивность отображаться не будет. Capacitance C (F) - Величина емкости в одной фазе (Ф). Для исключения конденсатора из цепи значение емкости нужно задать равной нулю. В этом случае конденсатор на пиктограмме блока показан не будет.

Рис. 34. Пример использования блока Трехфазная параллельная RLC-цепь.

4.5. Блок Surge Arrester - Грозозащитный разрядник

Грозозащитный разрядник (варистор) представляет собой резистор с нелинейной вольт-амперной характеристикой и предназначен для защиты энергетического оборудования от перенапряжений. Конструктивно разрядник выполняется в виде одного или нескольких параллельно включенных столбов металлоксидных дисков, заключенных в диэлектрический (фарфоровый) корпус. Нелинейная характеристика варистора аппроксимируется комбинацией трех экспоненциальных функций вида:

где V и I - напряжение и ток разрядника, и - защитное напряжение разрядника, и его ток при этом напряжении, и - параметры i -го участка нелинейной зависимости.

На рис. 36 показаны графики вольт-амперной характеристики разрядника в обычном и в логарифмическом масштабах.

Параметры блока Грозозащитный разрядник:

Protection voltage Vref (V) - Напряжение защиты (В).

Number of columns - Количество столбов металлоксидных дисков.

Reference current per column Iref (А) - Ток одного столба при напряжении равном Напряжению защиты (А).

Segment 1 characteristic - Параметры K и α первого сегмента вольт-амперной характеристики.

Segment 2 characteristic - Параметры K и α второго сегмента вольт-амперной характеристики.

Segment 3 characteristic - Параметры K и α третьего сегмента вольт-амперной характеристики.

- None - нет переменных для отображения,

- Branch voltage Voltage - напряжение на зажимах элемента,

- Branch current - ток элемента,

- Branch voltage and current - напряжение и ток элемента.

а)	б)
Рис. 35. Пиктограмма (а) и окно задания параметров (б) блока Грозозащитный разрядник.

Рис. 36. Графики вольт-амперной характеристики разрядника в обычном и в логарифмическом масштабах.

Рис. 37. Пример использования блока Грозозащитный разрядник

4.6. Блок Breaker - Выключатель переменного тока

Выключатель переменного тока моделирует устройство включения и выключения переменного тока. Выключатель может управляться внешним входным сигналом или от встроенного таймера. Включение устройства выполняется единичным управляющим сигналом. Команда на выключение дается нулевым уровнем сигнала, при этом выключение устройства осуществляется при уменьшении тока до нуля. Устройство имеет встроенную искрогасящую RC-цепь, включенную параллельно контактам выключателя.

Параметры блока Выключатель переменного тока:

Breaker resistance Ron(Ohm) - Сопротивление выключателя в замкнутом состоянии (Ом).

Initial state (0 for 'open',1 for 'closed') - Начальное состояние выключателя (0 - разомкнут, 1 -замкнут).

Snubber resistance Rs(Ohm) - Сопротивление искрогасящей цепи (Ом).

Snubber capacitance Cs(F) - Емкость искрогасящей цепи (Ф).

Switching times (s) - Время срабатывания выключателя (с). Параметр задается в виде вектора, определяющего моменты времени срабатывания выключателя. Например, при разомкнутом начальном состоянии ключа значение параметра заданное вектором [0.01 0.02 0.03 0.04] означает, что замыкание ключа будет выполняться в моменты времени 0.01 с и 0.03 с, а размыкание - в моменты времени 0.02 с и 0.04 с.

Sample time of the internal timer Ts (s) - Шаг дискретизации встроенного таймера (с).

а)	б)
Рис. 38. Пиктограмма (а) и окно задания параметров (б) блока Выключатель переменного тока.

External control of switching times - Внешнее управление временем срабатывания. При установке флажка на пиктограмме блока появляется входной управляющий порт. Единичный уровень управляющего сигнала вызывает замыкание ключа, а нулевой уровень является командой на размыкание ключа, при этом разрыв цепи выполняется при достижении током нулевого уровня.

- None - нет переменных для отображения,

- Branch voltage Voltage- напряжение на зажимах элемента,

- Branch current - ток элемента,

- Branch voltage and current - напряжение и ток элемента.

Рис. 39. Пример использования блока Выключатель переменного тока.

4.7. Блок 3-Phase Breaker - Трехфазный выключатель переменного тока

Блок Трехфазный выключатель переменного тока моделирует трехфазное устройство включения и выключения переменного тока. Состоит из трех блоков В ыключатель переменного тока, управляемых одним сигналом.

Параметры блока Трехфазный выключатель переменного тока:

Initial status of breakers - Начальное состояние ключей. Значение параметра выбирается из списка:

- Оpen - все ключи открыты,

- Сlosed - все ключи закрыты.

Switching of phase A - Управление ключом фазы A. При снятом флажке управление ключом не производится. Состояние ключа определяется параметром Начальное состояние ключей.

Switching of phase B - Управление ключом фазы B. При снятом флажке управление ключом не производится. Состояние ключа определяется параметром Начальное состояние ключей.

Switching of phase C - Управление ключом фазы C. При снятом флажке управление ключом не производится. Состояние ключа определяется параметром Начальное состояние ключей.

Transition times (s) - Время срабатывания выключателя (с). Параметр задается в виде вектора, определяющего моменты времени срабатывания выключателя.

Sample time of the internal timer Ts (s) - Шаг дискретизации встроенного таймера (с).

External control of switching times - Внешнее управление временем срабатывания. При установке флажка на пиктограмме блока появляется входной управляющий порт. Единичный уровень управляющего сигнала вызывает замыкание ключей, а нулевой уровень является командой на размыкание ключей, при этом разрыв цепи в каждой фазе выполняется при достижении током этой фазы нулевого уровня.

Breaker resistance Ron (Ohm) - Сопротивление выключателя в замкнутом состоянии (Ом).

Initial state (0 for 'open', 1 for'closed') - Начальное состояние выключателя (0 - разомкнут, 1 -замкнут).

Snubber resistance Rs (Ohm) - Сопротивление искрогасящей цепи (Ом).

Snubber capacitance Cs (F) - Емкость искрогасящей цепи (Ф).

а)	б)
Рис. 40. Пиктограмма (а) и окно задания параметров (б) блока Трехфазный выключатель переменного тока.

- None - нет переменных для отображения,

- Branch voltage Voltage- напряжение на зажимах элемента,

- Branch current - ток элемента,

- Branch voltage and current - напряжение и ток элемента.

4.8. Блок Three-phase Transformer (Three Windings) – Трехфазный

трехобмоточный трансформатор

Блок Трехфазный трехобмоточный трансформатор моделирует трехобмоточный трехфазный трансформатор. Модель построена на основе трех однофазных трансформаторов. В модели может учитываться нелинейность характеристики намагничивания материала сердечника.

Параметры блока Трехфазный трехобмоточный трансформатор:

Port configuration - Конфигурация портов. Параметр позволяет изменять тип портов (входные или выходные) блока. Значение параметра выбирается из списка:

- ABC as input terminals - зажимы первичной обмотки (А, B и C) являются входными. Зажимы вторичных обмоток (abc) при этом будут выходными.

- ABC as output terminals - зажимы первичной обмотки (А, B и C) являются выходными. Зажимы вторичных обмоток (abc) при этом будут входными.

Nominal power and frequency [Pn(VA) fn(Hz)] - Номинальная мощность (ВА) и частота (Гц) трансформатора.

Winding 1 (ABC) connection - Cхема соединения первой обмотки. Значение параметра выбирается из списка:

- Y - звезда,

- Yn - звезда с изолированной нейтралью,

- Yg -звезда с заземленной нейтралью,

- Delta(D1) - треугольник первой группы,

- Delta(D11) - треугольник одиннадцатой группы.

Winding parameters [V1 Ph-Ph(V), R1(pu), L1(pu)] - Параметры первой обмотки. Линейное напряжение (В), активное сопротивление обмотки (о.е.), индуктивность обмотки (о.е.).

Winding 2 (abc) connection - Cхема соединения второй обмотки. Значение параметра выбирается из списка:

- Y – звезда,

- Yn – звезда с изолированной нейтралью,

- Yg –звезда с заземленной нейтралью,

- Delta(D1) – треугольник первой группы,

- Delta(D11) – треугольник одиннадцатой группы.

Winding parameters [U2 Ph-Ph(V), R2(pu), L2(pu) ] - Параметры второй обмотки. Линейное напряжение (В), активное сопротивление обмотки (о.е.), индуктивность обмотки (о.е.).

Winding 3 (abc) connection - Схема соединения третьей обмотки. Значение параметра выбирается из списка:

- Y - звезда,

- Yn - звезда с нейтралью,

- Yg -звезда с заземленной нейтралью,

- Delta(D1) - треугольник первой группы,

- Delta(D11) - треугольник одиннадцатой группы.

Winding parameters [U3 Ph-Ph(V), R2(pu), L2(pu) ] - Параметры третьей обмотки. Линейное напряжение (В), активное сопротивление обмотки (о.е.), индуктивность обмотки (о.е.).

Saturable core - Насыщающийся сердечник. При установленном флажке используется нелинейная модель трансформатора.

Magnetization resistance Rm(pu) - Сопротивление цепи намагничивания (о.е.).

Magnetization inductance Lm(pu) - Индуктивность цепи намагничивания (о.е.). Параметр доступен при моделировании линейного трансформатора (флажок Saturable core не установлен).

Saturation characteristic (pu) [i1, phi1; i2, phi2;…] - Характеристика насыщения сердечника. Значения намагничивающего тока и магнитного потока задаются в относительных единицах. Параметр доступен при моделировании нелинейного трансформатора (флажок Saturable core установлен).

Simulate hysteresis - Моделирование гистерезиса. При установленном флажке в характеристике намагничивания учитывается гистерезис.

Hysteresis Data Mat file - Имя файла данных, содержащего гистерезисную характеристику. Параметр доступен при установленном флажке Моделирование гистерезиса.

Specify initial fluxes [phi0A, phi0B, phi0C] - Начальные потоки для фаз АВС. Параметр доступен при моделировании нелинейного трансформатора (флажок Saturable core установлен).

- Winding voltages - напряжения обмоток,

- Winding currents - токи обмоток,

- Flux and excitation current (Imag_IRm) - поток и ток холостого хода,

- Flux and magnetization current (Imag) - поток и ток намагничивания,

- All Measurements (V, I, Flux)- все напряжения, токи и поток.

Активные сопротивления и индуктивности обмоток, а также параметры цепи намагничивания задаются в относительных единицах аналогично модели линейного трансформатора.

Характеристика намагничивания задается аналогично модели нелинейного трансформатора.

а)	б)
Рис. 41. Пиктограмма (а) и окно задания параметров (б) блока Трехфазный трехобмоточный трансформатор.

4.9.Linear Transformer - Линейный трансформатор

Блок Линейный трансформатор моделирует трех или двух обмоточный однофазный трансформатор. Нелинейность характеристики намагничивания материала сердечника не учитывается. Схема замещения трансформатора показана на рис. 43.

Параметры блока Линейный трансформатор:

Nominal power and frequency [Pn(VA) fn(Hz)] - Номинальная полная мощность (ВА) и номинальная частота (Гц).

Winding 1 parameters [V1(Vrms) R1(pu) L1(pu)] - Параметры первой обмотки. Действующее значение напряжения обмотки (В), активное сопротивление (о.е.) и индуктивность рассеяния (о.е.) обмотки.

Winding 2 parameters - Параметры второй обмотки. Действующее значение напряжения обмотки (В), активное сопротивление (о.е.) и индуктивность рассеяния (о.е.) обмотки.

Three windings transformer - Трехобмоточный трансформатор. При установленном флажке трансформатор имеет две вторичные обмотки, если флажок снят, то одну.

Winding 3 parameters - Параметры третьей обмотки. Действующее значение напряжения обмотки (В), активное сопротивление (о.е.) и индуктивность рассеяния (о.е.) обмотки.

Magnetization resistance and reactance [Rm(pu) Lm(pu)] - Сопротивление цепи намагничивания (о.е.) и индуктивность цепи намагничивания (о.е.).

- Winding voltages - напряжения обмоток,

- Winding currents - токи обмоток,

- Magnetization current - ток намагничивания,

- All voltages and currents - все напряжения и токи.

Активные сопротивления и индуктивности обмоток, а также цепи намагничивания задаются в относительных единицах. Для каждой обмотки относительные значения сопротивления и индуктивности вычисляются по выражениям:

где R_* и L_* - относительные значения сопротивления и индуктивности,
R и L - абсолютные значения сопротивления и индуктивности,

- базисное сопротивление

- базисная индуктивность,

U_н - номинальное напряжение обмотки,

f_н - номинальная частота.

Рассчитанные относительные параметры обмоток оказываются одинаковыми. Параметры цепи намагничивания можно найти, используя величину тока намагничивания, задаваемую в % относительно номинального тока. Так, например, при величине тока намагничивания равном 2%, сопротивление и индуктивность цепи намагничивания будут равны 1/(0.2 100) = 500 о.е.

а)	б)
Рис. 42. Пиктограмма (а) и окно задания параметров (б) блока Линейный трансформатор.

Рис. 43. Схема замещения трансформатора.

4.10.Three-phase Transformer (Two Windings) – Трехфазный

двухобмоточный трансформатор

Блок Трехфазный двухобмоточный трансформатор моделирует двухобмоточный трехфазный трансформатор. Модель построена на основе трех однофазных трансформаторов. В модели может учитываться нелинейность характеристики намагничивания материала сердечника.

Параметры блока Трехфазный двухобмоточный трансформатор:

Nominal power and frequency [Pn(VA) fn(Hz)] - Номинальная мощность (ВА) и частота (Гц) трансформатора.

Winding 1 (ABC) connection [Y, Yn, Yg, Delta(D1), Delta(D11)] - Cхема соединения первичной обмотки. Значение параметра выбирается из списка:

- Y - звезда,

- Yn - звезда с нейтралью,

- Yg -звезда с заземленной нейтралью,

- Delta(D1) - треугольник первой группы (сдвиг напряжений на 300 эл. в сторону опережения, по сравнению с соединением в звезду),

- Delta(D11) - треугольник одиннадцатой группы (сдвиг напряжений на 300 эл. в сторону отставания, по сравнению с соединением в звезду).

Winding 1 parameters [V1 Ph-Ph(V), R1(pu), L1(pu) - Параметры первичной обмотки. Линейное напряжение (В), активное сопротивление обмотки (о.е.), индуктивность обмотки (о.е.).

Winding 2 (abc) connection [Y, Yn, Yg, Delta(D1), Delta(D11)] - Cхема соединения вторичной обмотки. Значение параметра выбирается из списка:

- Y - звезда,

- Yn - звезда с нейтралью,

- Yg -звезда с заземленной нейтралью,

- Delta(D1) - треугольник первой группы,

- Delta(D11) - треугольник одиннадцатой группы.

Winding 2 parameters [U2 Ph-Ph(V), R2(pu), L2(pu)] - Параметры вторичной обмотки. Линейное напряжение (В), активное сопротивление обмотки (о.е.), индуктивность обмотки (о.е.).

Saturable core - Насыщающийся сердечник. При установленном флажке используется нелинейная модель трансформатора.

Magnetization resistance Rm(pu) - Cопротивление цепи намагничивания (о.е.).

Simulate hysteresis - Моделировать гистерезис. При установленном флажке в характеристике намагничивания учитывается гистерезис.

Hysteresis Data Mat file - Имя файла данных, содержащего гистерезисную характеристику.

- Winding voltages - напряжения обмоток,

- Winding currents - токи обмоток,

- Flux and excitation current (Imag_IRm) - поток и ток холостого хода,

- Flux and magnetization current (Imag) -намагничивания,

- All Measurements (V, I, Flux)- все напряжения, токи и поток.

Характеристика намагничивания задается аналогично модели нелинейного трансформатора.

а)	б)
Рис. 44. Пиктограмма (а) и окно задания параметров (б) блока Трехфазный двухобмоточный трансформатор.

5. Power Electronics - Элементы силовой электроники

5.1. Diode - Силовой диод

Блок Силовой диод моделирует полупроводниковый силовой диод.

Модель диода состоит из последовательно включенных резистора R_on, индуктивности L_on, источника постоянного напряжения V_f и ключа SW (рис. 30). Блок логики управляет работой ключа. При положительном напряжении на диоде (V_ak - V_f) происходит замыкание ключа и через прибор начинает протекать ток. Размыкание ключа (выключение диода) выполняется при снижении тока I_ak, протекающего через диод, до нуля. В модели параллельно самому диоду включена последовательная RC-цепь, выполняющая демпфирующие функции.

Параметры блока Силовой диод:

Resistance Ron (Ohm) - Cопротивление во включенном состоянии (Ом).

Inductance Lon (H) - Индуктивность во включенном состоянии (Гн).

Forward voltage Uf (V) - Падение напряжения в прямом направлении (В).

Initial current Ic (A) - Начальное значение тока (А). При значении параметра равном нулю моделирование начинается при закрытом состоянии диода. Если параметр задан положительным значением, то моделирование будет начато при открытом состоянии диода.

Snubber resistance Rs (Ohm) - Cопротивление демпфирующей цепи (Ом).

Snubber capacitance Cs (F) - Емкость демпфирующей цепи (Ф).

На выходном порту блока, обозначенном m, формируется векторный Simulink-сигнал из двух элементов. Первый элемент - анодный ток тиристора, второй - напряжение анод-катод тиристора.

а)	б)
Рис. 45. Пиктограмма (а) и окно задания параметров (б) блока Силовой диод.

Рис. 46. Схема замещения блока Силовой диод.

5.2. Блок Thyristor, Detailed Thyristor – Тиристор, Детализированный тиристор

Блок Тиристор, Детализированный тиристор моделирует тиристор. В библиотеке SimPowerSystem имеется две модели тиристора: Thyristor (упрощенная модель) и Detailed Thyristor (уточненная модель).

Упрощенная модель тиристора состоит из последовательно включенных резистора R_on, индуктивности L_on, источника постоянного напряжения V_f и ключа SW (рис. 48). Блок логики управляет работой ключа. При положительном напряжении на тиристоре (V_ak - V_f) и наличии положительного сигнала на управляющем электроде (g) происходит замыкание ключа и через прибор начинает протекать ток. Размыкание ключа (выключение тиристора) выполняется при снижении тока I_ak, протекающего через тиристор, до нуля.

В уточненной модели тиристора длительность управляющего импульса должна быть такой, чтобы, при включении, анодный ток тиристора превысил ток удержания (Il). В противном случае включение не произойдет. При выключении тиристора длительность приложения отрицательного напряжения анод-катод должна превышать время выключения тиристора (Tq). В противном случае произойдет автоматическое включение тиристора даже, если управляющий сигнал равен нулю.

В модели параллельно самому тиристору включена последовательная RC-цепь, выполняющая демпфирующие функции.

Параметры блока Тиристор, Детализированный тиристор:

Resistance Ron (Ohm) - Cопротивление во включенном состоянии (Ом).

Inductance Lon (H) - Индуктивность во включенном состоянии (Гн).

Forward voltage Uf (V) - Падение напряжения в прямом направлении (В).

Initial current Ic (A) - Начальное значение тока (А). При значении параметра равном нулю моделирование начинается при закрытом состоянии тиристора. Если параметр задан положительным значением, то моделирование будет начато при открытом состоянии тиристора.

Snubber resistance Rs (Ohm) - Cопротивление демпфирующей цепи (Ом).

Snubber capacitance Cs (F) - Емкость демпфирующей цепи (Ф).

Latching current Ii (A) - Величина тока удержания (А). Параметр задается в уточненной модели тиристора.

Turn of time Tq (s) - Время выключения (с). Параметр задается в уточненной модели тиристора.

а)	б)
Рис. 47. Пиктограмма (а) и окно задания параметров (б) блока Тиристор, Детализированный тиристор.

Рис. 48. Модель блока Тиристор, Детализированный тиристор

5.3. Блок GTO Thyristor - Полностью управляемый тиристор

Блок Полностью управляемый тиристор моделирует полностью управляемый тиристор.

Модель полностью управляемого тиристора состоит из последовательно включенных резистора R_on, индуктивности L_on, источника постоянного напряжения V_f и ключа SW (рис. 34). Блок логики управляет работой ключа. При положительном напряжении на тиристоре (V_ak - V_f) и наличии положительного сигнала на управляющем электроде (g) происходит замыкание ключа и через прибор начинает протекать ток. Для выключения прибора достаточно управляющий сигнал снизить до величины равной нулю. Выключение GTO- тиристора произойдет также при спадании анодного тока до нуля, не смотря на наличие управляющего сигнала.

В модели параллельно самому тиристору включена последовательная RC-цепь, выполняющая демпфирующие функции.

В модели учитывается также конечное время выключения тиристора. Процесс выключения разбит на два участка и характеризуется, соответственно, временем спада (Tf), при котором анодный ток уменьшается до 0,1 от тока в момент выключения (I_max) и временем затягивания (Tt), при котором анодный ток уменьшается до нуля.

Параметры блока Полностью управляемый тиристор:

Resistance Ron (Ohm) - Cопротивление во включенном состоянии (Ом).

Inductance Lon (H) - Индуктивность во включенном состоянии (Гн).

Forward voltage Uf (V) - Падение напряжения в прямом направлении (В).

Current 10% fall time Tf (s) - Время спада тока до уровня 0,1 от тока в момент выключения (с).

Current tail time Tt (s) - Время затягивания (с), за которое ток уменьшится до нуля от уровня 0.1 тока в момент выключения.

Initial current Ic (A) - Начальное значение тока (А). При значении параметра равном нулю моделирование начинается при закрытом состоянии прибора. Если параметр задан положительным значением, то моделирование будет начато при открытом состоянии прибора.

Snubber resistance Rs (Ohm) - Cопротивление демпфирующей цепи (Ом).

Snubber capacitance Cs (F) - Емкость демпфирующей цепи (Ф).

а)	б)
Рис. 49. Пиктограмма (а) и окно задания параметров (б) блока Полностью управляемый тиристор.

Рис. 50. Модель блока Полностью управляемый тиристор.

5.4. Блок IGBT - Биполярный IGBT транзистор

Блок Биполярный IGBT транзистор моделирует биполярный транзистор с изолированным затвором. Модель IGBT транзистора состоит из последовательно включенных резистора R_on, индуктивности L_on, источника постоянного напряжения V_f и ключа SW (рис. 52). Блок логики управляет работой ключа. Включение прибора происходит в случае, если напряжение коллектор-эмиттер положительно и больше, чем V_f и на затвор транзистора подан положительный сигнал (g > 0). Выключение прибора происходит при уменьшении сигнала на затворе до нуля (g = 0). При отрицательном напряжении коллектор-эмиттер транзистор находится в выключенном состоянии.

В модели параллельно самому прибору включена последовательная RC-цепь, выполняющая демпфирующие функции.

В модели учитывается также конечное время выключения транзистора. Процесс выключения разбит на два участка и характеризуется, соответственно, временем спада (Tf), при котором ток коллектор-эмиттер уменьшается до 0,1 от тока в момент выключения (I_max) и временем затягивания (Tt), при котором ток уменьшается до нуля.

а)	б)
Рис. 51. Пиктограмма (а) и окно задания параметров (б) блока Биполярный IGBT транзистор.

Параметры блока Биполярный IGBT транзистор:

Resistance Ron (Ohm) - Cопротивление во включенном состоянии (Ом).

Inductance Lon (H) - Индуктивность во включенном состоянии (Гн).

Forward voltage Vf (V) - Падение напряжения в прямом направлени и (В).

Current 10% fall time Tf (s) - Время спада тока до уровня 0.1 от тока в момент выключения (с).

Current tail time Tt (s) - Время затягивания (с), за которое ток уменьшится до нуля от уровня 0.1 тока в момент выключения.

Snubber resistance Rs (Ohm) - Cопротивление демпфирующей цепи (Ом).

Snubber capacitance Cs (F) – Емкость демпфирующей цепи (Ф).

На выходном порту блока, обозначенном m, формируется векторный Simulink-сигнал из двух элементов. Первый элемент - ток коллектор-эмиттер транзистора, второй - напряжение коллектор-эмиттер транзистора.

На рис. 53 показана схема модели нереверсивного широтно-импульсного преобразователя постоянного напряжения с параллельным включением транзистора по отношению к нагрузке. На рисунке представлены также графики напряжения и тока в активно-емкостной нагрузке.

Рис. 52. Модель блока Биполярный IGBT транзистор.

Рис. 53. Модель нереверсивного широтно-импульсного преобразователя

постоянного напряжения с параллельным включением транзистора по

отношению к нагрузке

5.5. Блок Mosfet - Mosfet транзистор

Блок Mosfet транзистор моделирует силовой полевой транзистор с параллельно включенным обратным диодом.

Модель Mosfet транзистора состоит из последовательно включенных резистора R_on, индуктивности L_on и ключа SW (рис. 55). Блок логики управляет работой ключа. Включение прибора происходит в случае, если напряжение сток-исток положительно и на затвор транзистора подан положительный сигнал (g > 0). Выключение прибора происходит при уменьшении сигнала на затворе до нуля (g = 0). При отрицательном напряжении коллектор-эмиттер транзистор находится в выключенном состоянии и ток проводит обратный диод.

а)	б)
Рис. 54. Пиктограмма (а) и окно задания параметров (б) блока Биполярный Mosfet транзистор.

Статические вольт-амперные характеристики модели Mosfet транзистора для включенного и выключенного состояний показаны на рис. 56.

В модели параллельно самому прибору включена последовательная RC-цепь, выполняющая демпфирующие функции.

Рис. 55. Модель Mosfet транзистора.

Рис. 56. Статические вольт-амперные характеристики модели

Mosfet транзистора

Параметры блока Mosfet транзистор:

MOSFET on-state resistance Ron (Ohm) - Сопротивление во включенном состоянии (Ом).

MOSFET on-state inductance Lon (H) - Индуктивность во включенном состоянии (Гн).

Рис. 57. Пример использования блока Биполярный Mosfet транзистор.

Snubber resistance Rs (Ohm) - Сопротивление демпфирующей цепи (Ом).

Snubber capacitance Cs (F) - Емкость демпфирующей цепи (Ф).

На выходном порту блока, обозначенно

Понравилась статья? Добавь ее в закладку (CTRL+D) и не забудь поделиться с друзьями:

Феодальная раздробленность. Владимиро-Суздальское княжество, Галицко-Волынское княжество, Новгород

Гончарова О. М. Поэтическое наследие Ломоносова и русская поэзия XIX – XX вв.

Основные направления поэзии серебряного века

Экономическое развитие Великобритании в XIX-начале XX веков

Экономическое развитие Германии в XIX – начале XX века

Либерализм и консерватизм в политике Александра I

Самый сильный аргумент, почему эволюция человека не могла быть