Chương 7: Power system blockset

CH NG 7: POWER SYSTEM BLOCKSET §1 KHÁI NI M CHUNG Power System Blockset c thi t k cung c p cho công c hi u qu ti n l i mô ph ng nhanh d m ch i n, h th ng i n Th vi n c a ch a ph n t c b n c a m ch i n nh máy bi n áp, ng dây, máy i n thi t b i n t công su t Giao di n ho cung c p thành ph n c a h th ng i n Các thành ph n d c l u th vi n powerlib m th vi n t c a s MATLAB ta ánh l nh powerlib Khi MATLAB m m t c a s ch a kh i h th ng khác Các h th ng bao g m: Electrical Sources Elements Power Electronics Machines Connectors Measuremets Extras Demos Ta có th m h th ng t o c a s ch a kh i mà ta c n copy vào mơ hình M i m t thành ph n c bi u di n b ng m t icon c bi t §2 MƠ HÌNH HỐ M T M CH I N N GI N Power System Blockset cho phép ta xây d ng mô ph ng m t m ch i n ch a ph n t n tính c ng nh phi n Ta xét m t m ch i n R nh hình v : e = 220sin(314 + 10 ) V R = 10 L E L = 0.1 H C = 100 F mô ph ng m ch i n ta dùng kh i: C ngu n, i n tr , i n kháng, i n dung d ng c o o i n áp ta dùng kh i Vmet Nó cho tr s t c th i c a i n áp th y c giá tr hi u d ng ta dùng kh i RMS Các b c th c hi n nh sau: T menu File c a c a s powerlib ch n New r i ch n Model s ch a 143 i n u tiên c a ta g i ct7_1 M th vi n Electrical Sources copy AC Voltage Source Block vào c a s ct7_1 M h p tho i AC Voltage Source Block b ng cách nh p úp lên nh p vào biên , phase t n s theo giá tr ã cho s Chú ý biên giá tr max c a i n áp Do kh i i n tr khơng có nên copy kh i Series RLC Branch t giá tr i n tr nh ã cho t L vô C zero Th c hi n t ng t v i ph n t L C L y kh i o i n áp h th ng Measurement xem i n áp, dùng kh i Scope c a Simulink chu n M Simulink copy kh i Scope vào mơ hình ct7_1 N u kh i Scope c n i tr c ti p v i u c a thi t b o i n áp s hi n th i n áp theo V hoàn thành m ch i n, ta c n n i ph n t v i S mô ph ng(l u ct7_1.mdl) nh sau: m ch Bây gi ta có th b t u mơ ph ng t menu simulation ta vào menu này, ch n thông s cho qua trình mơ ph ng b m nút start d dàng cho vi c phân tích tr ng thái xác l p c a m ch i n chúng ta, th vi n powerlib cung c p giao di n ho (GUI) Copy kh i giao di n Powergui vào c a s ct7_1 nh n úp vào icon m M i d ng c o i l ng c xác nh b ng m i chu i t ng ng v i tên c a Các bi n tr ng thái c hi n th t ng ng v i giá tr xác l p c u dòng i n i n áp Tên bi n ch a tên kh i, b t u b ng ti p u ng Il hay Uc_ 144 D u quy c c s d ng v i dòng i n i n áp bi n tr ng thái c xác nh b ng h ng c a kh i: dòng i n i n c m ch y theo h ng m i tên t ng ng v i d u d ng i áp t C b ng i n áp tr i i n áp vao Ch n menu Tool | Staedy State Voltages and Currents xem tr s xác l p c a dòng i n i n áp Bây gi ch n menu Tool | Initial Value of State Variables hi n th giá tr kh i u c a bi n tr ng thái Các giá tr kh i u c t b t u simulation tr ng thái xác l p Bây gi ta tính bi u di n c a không gian tr ng thái c a mơ hình ct7_1 b ng hàm power2sys Nh p dòng l nh sau ây vào c a s MATLAB : [A,B,C,D,x0,states,inputs,outputs] = power2sys(’ct7_1’); Hàm power2sys tr v mơ hình khơng gian tr ng thái c a m ch ma tr n A,B,C,D,x0 vec t i u ki n u mà ta v a hi n th v i Powergui Tên c a bi n tr ng thái, i l ng vào i l ng c tr v ma tr n chu i M t mơ hình tr ng thái ã bi t, có th phân tích c vùng t n s Ví d mode c a m ch có th tìm t giá tr riêng c a ma tr n A(dùng l nh MATLAB eig(A)) eig(A) ans = 1.0e+002 * 0.5000 + 3.1225i 0.5000 3.1225i H th ng có dao ng t t d n ph n th c âm N u ta dùng Control System Toolbox, ta có th v th Bode Các l nh MATLAB(l u ct7_1m.m) nh sau freq = 0:1500; w = 2*pi*freq; [bien,pha,w] = bode(A,B,C,D); semilogy(w,mag1(:,2)); semilogy(w,mag1(:,2)); 145 §3 MƠ HÌNH HỐ Q TRÌNH Q M t nh ng ph m vi ng d ng c a Power System Blockset simulation trình m ch i n i u có th làm cc v i c u dao c khí m ch i n t Ta xét q trình q óng m t m ch RL vào ngu n i n xoay chi u S mô ph ng (l u ct7_2.mdl) nh sau: Tr c trình , c u dao ( c mô ph ng b ng ph n t breaker) tr ng thái m Sau kho ng th i gian 1.5 chu kì, c u dao óng, n i m ch RL vào ngu n e = sin314t §4 MƠ HÌNH HỐ NG DÂY DÀI ng dây dài ng dây có thơng s r i Nó c mơ ph ng b ng kh i Distributed Parameter Line Nó c xây d ng c s xét q trình truy n sóng ng dây Ta xét m t ng dây dài 1000 km có mơ hình (l u ct7_3.mdl)nh sau: 146 c a Khi s d ng mơ hình ta ph i khai báo i n tr , i n dung i n c m ng dây m t n v dài, s pha chi u dài c a ng dây §5 MƠ HÌNH HỐ NG DÂY B NG CÁC O N pi M c ích c a mơ hình th c hi n ng dây pha v i thông s c t p trung t ng o n Kh i PI Section Line th c hi n ng dây truy n t i m t pha v i thông s t p trung t ng o n pi iv i ng dây truy n t i, i n tr , i n c m i n dung phân b u su t chi u dài M t mơ hình x p x ng dây thơng s phân b có c b ng cách n i nhi u o n pi gi ng Không gi ng nh ng dây thông s r i có s tr ng thái vơ h n, mơ hình n tính o n pi có s h u h n tr ng thái cho phép mơ hình khơng gian tr ng thái c dùng rút áp ng t n s S o n c dùng ph thu c vào t n s c bi u di n X p x t t nh t th c hi n theo ph ng trình: Nv fmax 8l Trong ó: • N : s o n pi • v : t c truy n sóng(km/s = 1/ L(H/km)C(F/km) • l : chi u dài ng dây(km) Ta xét ng dây khơng dài 100 km có t c truy n sóng 300000 km/s, t n s l n nh t bi u di n c dùng o n pi 375Hz Mơ hình n gi n dùng h th ng truy n t i n ng l ng Ta xây d ng mơ hình (l u ct7_7.mdl)nh sau: Ta nh p i n tr , i n c m i n dung m t n v dài vào ô c a h p tho i Nh p dài s o n pi mong mu n vào cu i u tiên 147 §6 MƠ HÌNH HỐ MÁY I N Các máy i n n m th vi n Machines Các máy i n c mô ph ng d a ph ng trình c b n c a c chia thành d ng: máy i n h n v t ng ói máy i n h n v SI ta xét trình m máy b ng i n tr m t ng c i n m t chi u S mô ph ng (l u ct7_4.mdl) nh sau: §7 GI I THI U V I N T CÔNG SU T Power System Blockset c thi t k simulation thi t b i n t công su t Chúng ta kh o sát m t m ch i n có thyrsistor cung c p cho m t m ch RL S mô ph ng (l u ct7_5.mdl) nh 148 §8 MƠ HÌNH HỐ M CH I N PHA Ta mơ hình hố m t m ch i n pha có ngu n i x ng nh ng t i không i x ng S mô ph ng (l u ct7_6.mdl) nh sau: i n áp ngu n có tr hi u d ng 231 V T i pha th nh t R = , L = 1H, pha th hai R = 15 , L = 2H pha th R = 10 , L = 1H C = F §9 MƠ HÌNH I N KHÁNG H C M Ph n t i n kháng h c m th c hi n m i liên h t gi a hay dây qu n Kh i Mutual Inductance th c hi n liên h t gi a dây qu n riêng bi t Ta mô t i n tr i n c m c a t ng dây qu n m c vào th nh t c a h p tho i i n tr , i n c m h c m m c vào cu i Mơ hình i n nh sau (l u ct7_8.mdl): N u m c vào c a dây qu n th b b tr ng, ngh a ch có h c m gi a dây qu n Các u vào c a kh i Mutual Inductance c c tính t i m t th i i m 149 Do simulation nên c n: Rs > , Rs > Rm , Lm , Ls Lm i n tr c a dây qu n ph i d ng l n h n i n tr h c m i n c m h c m ph i khác nh ng i n tr h c m có th b ng Dây qu n có th th n i, ngh a không n i v i t ng tr hay ph n cịn l i c a m ch §10 MƠ HÌNH NHÁNH RLC N I SONG SONG Ph n t th c hi n nhánh RLC n i song song Kh i Parallel RLC Branch th c hi n i n tr , i n c m i n dung n i song song b m t ph n t R,L hay C ta ph i t thông s t ng ng Inf, Inf Ta có th dùng giá tr âm cho thơng s có áp ng t n c a b l c t n s b c 660Hz ta dùng m ch nh file ct7_9.mdl T ng tr c a m ch: V(s) RLCs Ls R Z(s) I(s) LCs RCs có áp ng t n c a t ng tr ta ph i xác nh mơ hình khơng gian tr ng thái (ma tr n A B C D) c a h th ng (l u ct7_9m.m) [A,B,C,D] = power2sys(’ct7_9’); freq = logspace(1,4,500); w = 2*pi*freq; [Z,phaseZ] = bode(A,B,C,D,1,w); subplot(2,1,1) loglog(freq,Z) grid title(’Bo loc song hai bac 11’) xlabel(’Tan so, Hz’) 150 ylabel(’Tong tro Z’) subplot(2,1,2) semilogx(freq,phaseZ) xlabel(’Tan so, Hz’) ylabel(’Pha Z’) grid §11 MƠ HÌNH T I RLC N I SONG SONG Ph n t th c hi n t i RLC n i song song Kh i Parallel RLC Load th c hi n t i n tính nh t h p n i song song c a ph n t R, L C xác nh tham s ta nh p i n áp nh m c t n s nh m c vào m c u tiên Nh p công su t tác d ng, công su t ph n kháng cu n dây công su t ph n kháng t i n vào m c cu i Các công su t ph n kháng ph i d ng T i t n s ã mô t , t i s có t ng tr h ng cơng su t t l v i bình ph ng i n áp t vào Ta tìm giá tr xác l p c a i n áp dòng i n t i m ch file ct7_10.mdl §12 MƠ HÌNH NHÁNH RLC N I N I TI P Ph n t th c hi n nhánh RLC n i n i ti p Kh i Series RLC Branch th c hi n i n tr , i n c m i n dung n i n i ti p lo i tr R, L hay C ta cho chúng b ng 0, hay Inf Các giá tr có th t s âm Ta xét mơt mơ hình nh file ct7_11.mdl T ng tr c a nhánh là: V(s) LCs RCs Z(s) I(s) Cs 151 nh n c áp ng t n s c a t ng tr ta ph i xây d ng mơ hình khơng gian tr ng thái c a h th ng: [A,B,C,D] = power2sys(’ct7_11’); freq = logspace(1,4,500); w = 2*pi*freq; [Y,phaseY] = bode(A,B,C,D,1,w); Z = 1./Y; phaseZ = phaseY; subplot(2,1,1) loglog(freq,Z) grid title(’Bo loc song bac 5’) xlabel(’Tan so, Hz’) ylabel( Tong tro Z’) subplot(2,1,2) semilogx(freq,phaseZ) xlabel(’Tan so, Hz’) ylabel(’Pha Z’) grid §12 MƠ HÌNH T I RLC N I N I TI P 4SeriePh n t th c hi n t i RLC n i n i ti p n tính Kh i Series RLC Load th c hiên t i RLC n i n i ti p n tính Ta nh p giá tr i n áp t n s nh m c vào ô u c a h p tho i Nh p công su t tác d ng,công su t ph n kháng i n c m công su t tác d ng i n dung vào ô cu i.Các công su t ph n kháng ph i có tr s d ng T i t n s ã mơ t , t i có t ng tr xác nh h ng công su t c a t l v i bình 152 ph ng i n áp t vào Ta tìm giá tr xác l p c a i n áp dòng i n c a t i file ct7_11.mdl 153 ... gian tr ng thái c a mơ hình ct7_1 b ng hàm power2 sys Nh p dòng l nh sau ây vào c a s MATLAB : [A,B,C,D,x0,states,inputs,outputs] = power2 sys(’ct7_1’); Hàm power2 sys tr v mơ hình khơng gian tr ng... semilogy(w,mag1(:,2)); semilogy(w,mag1(:,2)); 145 §3 MƠ HÌNH HỐ Q TRÌNH Q M t nh ng ph m vi ng d ng c a Power System Blockset simulation trình m ch i n i u có th làm cc v i c u dao c khí m ch i n t Ta xét... m t ng c i n m t chi u S mô ph ng (l u ct7_4.mdl) nh sau: §7 GI I THI U V I N T CÔNG SU T Power System Blockset c thi t k simulation thi t b i n t công su t Chúng ta kh o sát m t m ch i n có thyrsistor