Нагрузочные диаграммы механизма и двигателя Трехфазная мостовая схема

Курс лекций по электротехнике

Моделирование электротехнических устройств в пакете MATLAB приложение Simulink

Основной инструментарий приложения Simulink

Запуск системы MATLAB и приложения Simulink

В данном разделе излагаются основные принципы работы в пакете MATLAB и его приложении Simulink [26]. Работа с пакетом Simulink начинается с запуска системы MATLAB с помощью выведенного на рабочий стол ярлыка   либо через кнопку на панели задач программы Windows Пуск\Программы\MATLAB (здесь и ниже наклонная черта «\» является разделителем последовательности нужных пунктов или действий в меню, подменю и т.д.). В результате открывается окно (рис. 3.1), содержащее:

- название окна - MATLAB;

- панель меню: File (файл), Edit (редактирование),View (вид), Web (вэб-сайт), Window (окно), Help (помощь);

- панель инструментов, на которой расположены в своем большинстве известные кнопки, но среди них имеется кнопка, имеющая всплывающую подсказку Simulink;

- наборное поле командного окна;

- строку состояния.

Рис. 3.1. Командное окно системы MATLAB 6.5.

Запуск пакета Simulink осуществляется одним из следующих способов:

- с помощью кнопки Simulink на панели инструментов (при этом вызывается окно обозревателя (браузера) библиотеки Simulink Library Browser);

- набором в строке командного окна слова Simulink с последующим нажатием кнопки Enter на клавиатуре (так же вызывается окно обозревателя);

- последовательным выбором пунктов меню File/New/Model (открывается окно для создания S- или SPS-модели);

- с помощью кнопки открытия документа на панели инструментов (вызывается окно с созданной ранее моделью, сохраненной в виде mdl-файла).

Последний из перечисленных способов следует применять для запуска отлаженной модели, в которую не требуется добавлять какие-либо блоки. Сразу отметим, что под S- и SPS-моделями понимаются соответственно модели, созданные с помощью программ Simulink и SimPowerSystems. Основные манипуляции в процессе работы осуществляются с помощью левой клавиши мыши (ЛКМ). Использование правой клавиши мыши (ПКМ) будет оговариваться особо. Открывать окно обозревателя нужно в тех случаях, когда создается новая модель или корректируется имеющаяся модель. Под корректировкой понимается добавление новых блоков из библиотеки или удаление «лишних» блоков из числа имеющихся и к настоящему времени ставших ненужными.

Окно обозревателя (рис. 3.2) содержит:

- панель с названием окна Simulink Library Browser;

- панель меню;

- панель инструментов с кнопками;

окно с названием выбранного раздела библиотеки;

- левое окно со списком разделов библиотеки (содержание окна на рис. 3.2 выведено частично);

- правое окно для вывода содержания открытого раздела или подраздела библиотеки  в виде пиктограмм;

- строку состояния окна.

При вызове окна обозревателя автоматически открывается раздел библиотеки Simulink, который размещается в левой и правой частях этого окна. В левой части помещено подстрочное подменю в виде дерева. А в правой - пиктограммы подразделов этого раздела. Отметим, что в нижнем отделе списка левой части окна имеется строка с названием раздела SimPowerSystems. С разделами в левой части правила работы общие для подобных списков: в пиктограмме свернутого узла дерева знак «+», а у развернутого - «-». Щелчком ЛКМ по указанному знаку можно развернуть или свернуть узел дерева.

На панели меню окна обозревателя имеются 4 меню:

File – работа с файлами библиотеки: создание новой модели, открытие или закрытие mdl-файла;

Edit – добавление блоков в выделенную модель и их поиск по указанному названию в дополнительном окне;

View – управление показом элементов интерфейса;

Help – вызов справки по окну обозревателя.

На панели инструментов окна обозревателя располагаются кнопки:

1 – Create a new model – Создать новую модель (открыть окно модели);

2 – Open a model – Открыть одну из ранее созданных и сохраненных моделей;

3 – Stay on top – Расположить и удерживать окно обозревателя поверх других открытых окон;

4 – Find – Найти блок в библиотеке.

Рис. 3.2. Окно обозревателя (браузера) библиотеки Simulink.

В обозревателе имеется собственная поисковая система блоков по названию. Можно набирать название искомого блока в текстовом поле (допустимо набирать первые несколько символов названия) справа от значка «Find». Допустим, ищется блок, display. Набирается его название и, после нажатия клавиши Enter, начнется автоматический поиск блока с таким названием в библиотеках. В случае нахождения блока автоматически раскроется раздел библиотеки, в котором этот блок находится (в примере – раздел Simulink\Sinks). В правом окне появится пиктограмма блока. При повторном выполнении поиска с помощью клавиши Enter система найдет следующий блок, содержащий в своем названии слово display (блок display в разделе библиотеки DSP Blockset\DSP Sinks). Аналогично поиск выполняется через меню Edit/Find block в дополнительном окне. Следовательно, зная функцию блока на английском языке, можно выполнять их автоматический поиск.

Состав библиотеки Simulink В библиотеку приложения Simulink входит ряд разделов. Для знакомства с ними откроем окно MATLAB и соответствующей кнопкой вызовем окно обозревателя Simulink Library Browser

Измерительные блоки библиотеки Simulink (приемники сигналов Sinks). Настройка осциллографа Scope. Вызовем подраздел Sinks (приемники сигналов) в окне обозревателя Simulink. В этом подразделе библиотеки Simulink располагаются блоки для измерения и контроля сигналов, а также для наблюдения за ними и регистрации. Наиболее часто используемое измерительное устройство – осциллограф (Scope), который подробно рассматривается в этом разделе.

Создание собственных измерительных блоков в Simulink. Блок измерения углов отсечки вентилей. Библиотека Simulink содержит большой набор стандартных блоков, которые позволяют создавать собственные измерительные блоки. Среди стандартных измерительных блоков SimPowerSystems отсутствует блок измерения углов отсечки вентилей. Производить измерения углов в схемах с “токовой отсечкой”, характерной для выпрямителя с емкостным фильтром, по данным графиков тока довольно трудоемко, поэтому необходимо разработать блок (схему) измерения углов отсечки.

Моделирование электротехнических устройств в SimPowerSystems Назначение и особенности библиотеки SimPowerSystems Программа SimPowerSystems содержит набор блоков для построения виртуальных моделей электрических цепей, источников вторичного электропитания и устройств силовой электроники. Используя библиотеки Simulink и SimPowerSystems с применением функций и команд MATLAB, пользователь может не только имитировать работу устройств во временной области, но и изучать их частотные свойства, оценивать динамические параметры и осуществлять гармонический анализ токов и напряжений

Электротехнические элементы Elements

Трехфазный трансформатор Three-Phase Transformer (Two Windings)

Измерительные устройства Measurements

Пример. Построим зависимости модуля и аргумента импеданса в функции частоты для схемы замещения реального ЭК серии HP3 (Hitachi AIC) на рабочее напряжение  = 160 (В) и емкостью С = 470 (мкФ).

Модели полупроводниковых ключевых элементов в SimPowerSystems В разделе Power Electronics библиотеки SimPowerSystems содержатся блоки, представляющие собой виртуальные модели полупроводниковых элементов: диодов, тиристоров и транзисторов. Полупроводниковые элементы из указанной библиотеки применяются только в качестве ключей и, к сожалению, не предусмотрено их использование в аналоговом режиме. Сразу же отметим, что среди упомянутых ключей отсутствует биполярный транзистор по причине постепенной замены на практике транзисторов этого типа на мощные полевые транзисторы.

Примеры моделирования выпрямителя с емкостным фильтром в пакете MATLAB \ Simulink Пример. Проведем моделирование однофазного выпрямителя со средней точкой, его расчет приведен в главе 2.2 (пример 1). Запустим MATLAB и вызовем приложение Simulink, создадим файл новой модели (Ctrl+N). Первоначально создадим упрощенную модель выпрямителя, с цепью источника приведенной к вторичной стороне трансформатора.

Для измерения переменных состояния модель дополняется необходимыми измерительными блоками библиотеки “SimPowerSystems\ Measurements\” – идеальными вольтметрами “Voltage Measurement” и амперметрами “Current Measurement”. Только после измерения этими блоками переменные состояния становятся информационными сигналами и можно оценить их интегральные или спектральные характеристики. Для этого применяются стандартные блоки библиотеки “SimPowerSystems\Extra Library\Measurements\” и приложение SimPowerSystems - powergui.

Полученные на модели результаты сходятся с расчетными с очень высокой точностью


Двухполупериодная схема со средней точкой (схема Миткевича)