VII. Nội dung của luận văn
3.3.3. Phương pháp xây dựng mơ hình trong Matlab
3.3.3.1 Xây dựng mơ hình các phần tử phi tuyến A0 và A1
Một điện trở phi tuyến cĩ đặc tính V-I như sau :
ref ref V V I i (3.3) Với:
V, i : là dịng điện và điện áp qua điện trở phi tuyến Vref : là điện áp qui chuẩn
Iref : là dịng điện qui chuẩn theo điện áp qui chuẩn
: là số mũ được xác định theo đặc tính phi tuyến (cĩ giá trị từ 10 50) Tuy nhiên ở đây sẽ thành lập hai mơ hình điện trở phi tuyến A0 và A1 với các giá trị đặc tính phi tuyến được cho ở bảng 3.1 ( thu được từ đường cong đặc tuyến V-I như hình 2.8).
Mơ hình điện trở phi tuyến A0 và A1, được xem như một khối “Controlled Current Source” với dịng điện i là một hàm phi tuyến theo điện áp u.
Hình 3.8 Sơ đồ thiết kế phần tử phi tuyến A0
(Hình 3.8 là sơ đồ 2 mạch trong Power system Blockset để mơ phỏng A0. Phần tử phi tuyến được mắc nối tiếp với một nguồn điện áp )
Nhĩm tất cả các phần tử được dùng để thành lập một điện trở phi tuyến ở hình 4.8 lại và đặt tên là A0. Hai đầu của phần tử được đặt tên là In và Out.
Phần tử phi tuyến dùng 2 khối của thư viện Powerlib và hai khối của thư viện
Simulink. Hai khối của Powerlib đĩ là “Voltage measurement” để ghi lại điện áp ở hai cực của phần tử phi tuyến và một khối “Controlled Current Source” để chuyển tín hiệu
Simulink từ khối “Look-Up Table” thành tín hiệu dịng điện. Hai khối của Simulink là khối “FCN” từ thư viện “FCN & Table” để chuyển tín hiệu điện áp liên tục sang rời rạc đưa vào khối “Look-Up Table” để xử lý tín hiệu điện áp đưa vào. Khối “Look-Up Table” cĩ chức năng chuyển giá trị điện áp đưa vào và cho ra giá trị dịng điện tương ứng. Khối “FCN” cĩ chức năng làm cho thuật tốn trên máy tính được giải nhanh hơn để tránh vịng lặp đại số trong mạch. Hàm chuyển đổi bậc nhất: 1 1 Ts s
H( ) cĩ hằng số thời gian (chu kỳ lấy mẫu) là 0,01s.
Dùng các khối trong thư viện Powerlib và Simulink xây dựng được một sơ đồ như hình 3.8. Để tính dịng điện i = f(u), theo bảng 3.1, khai báo trong khối “Look-Up Table” như sau:
Vector of Input Values (u) : [0.833 0.974 1.052 1.108 1.195 1.277]xV_lightning
(giá trị điện áp đơn vị nhân với giá trị điện áp dư trên chống sét van tại dịng phĩng điện 8/20µs 10kA-đơn vị kV)
Vector of Output Values (i) : [10-5 0.1 1 3 10 20]x1000 (đơn vị kA)
Phần tử A1 cũng được xây dựng tương tự như trên, dịng điện i = f(u) được khai báo trong khối “Look-Up Table” như sau:
Vector of Input Values (u) : [0.652 0.788 0.866 0.922 1.009 1.091]xV_lightning
Vector of Output Values (i) : [10-5 0.1 1 3 10 20]x1000 Như thế khối phần tử phi tuyến A0 và A1 đã được tạo xong.
3.3.3.2 Xây dựng mơ hình chống sét van MOV hồn chỉnh
Như thế một mơ hình chống sét van đã được tạo nên (hình 3.7). Nhưng mơ hình này chỉ dùng để mơ phỏng với một cấp chống sét van MOV nhất định, mỗi khi cần thực hiện mơ phỏng cho một chống sét van cĩ cấp điện áp khác phải thực hiện khai báo tính tốn lại giá trị cho L0, L1, A0, và A1. Để thuận tiện cho việc mơ hình mơ phỏng tất cả các chống sét van cĩ các cấp điện áp khác nhau và của các hãng khác nhau, thì phải tạo một biểu tượng cho nĩ kèm theo hộp thoại để đưa vào các thơng số định mức của chống sét van (giống như các phần tử trong Power System Blockset).
Hình 3.9 Mơ hình chống sét van (Arrester-MOV) và mạch điện mơ phỏng phĩng điện
3.3.3.3 Tạo một biểu tượng riêng cho mơ hình
Khai báo các giá trị nhập
Chọn khối chống sét van, vào trong thư mục Edit, chọn Mask Subsystem. Hộp thoại “Mask Editor” sẽ hiện ra như hình 3.10.
Chọn thanh Documentation, trong mục “Mask Type”, đánh dịng: Arrester –MOV
Hình 3.10 Thanh Documentation trong cửa sổ Mask editor
Chọn thanh Parameters, những thơng số cần đặt là: điện áp định mức (Vn), điện áp dư của chống sét van tại xung sét cĩ trị số dịng điện là 10kA (V_lightning) và điện áp dư tại xung đầu sĩng tăng nhanh cĩ trị số dịng điện 10kA (V_fastfront).
- Trong mục Prompt, đánh dịng:
Arrester rated voltage (kV)
- Trong mục Variable, đặt tên biến như sau: Vn
- Lặp lại các bước trên để định nghĩa các giá trị trong hộp thoại của mơ hình tương ứng các biến là : V_lightning và V_fastfront
Hình 3.11 Thanh Parameters trong Mask editor
Chọn thanh Initialization, viết các dịng lệnh sau để xác định giá trị L1, L0.
L1=Vn*(V_fastfront-V_lightning)/(4*V_lightning*10^6); L0=Vn*(V_fastfront-V_lightning)/(12*V_lightning*10^6);
Hình 3.12 Thanh Initialization trong Mask editor
Nhấn nút OK để đĩng cửa sổ Mask Editor. Nhấp kép vào biểu tượng mơ hình chống sét van. Hộp thoại của nĩ sẽ mở ra và chờ nhập các thơng số vào.
Hình 3.13 Hộp giao diện của Arrester-MOV
Lưu ý: Trước khi sử dụng được chống sét van phải xác định lại các biến đã khai báo ở phần đầu mơ hình. Chọn lại mơ hình chống sét van, trong thư mục Edit, chọn
Look Under Mask.
Phần tử Subsystem của chống sét van hiện ra. Nhấp lại giá trị các khối điện trở, khai báo biến cho các khối điện cảm, khối phi tuyến A0, A1 và đánh dấu các bước tiến hành sau:
Đĩng hệ thống con (Subsystem) của chống sét van.
Tạo hình cho biểu tượng, cho khối.
Chọn khối chống sét van, trong Edit chọn Edit Mask. Cửa sổ Mask Editor mở ra, chọn thanh Icon.
Trong phần “Drawing Commands”, dùng hàm Plot để vẽ các hình đặt tuyến cho mơ hình.
Hình 3.14 Dùng lệnh “plot” tạo hình cho biểu tượng chống sét van
nhấn nút Apply và lúc này biểu tượng đã cĩ một hình dạng đặt trưng của một chống sét van.
Hình 3.15 Biểu tượng chống sét van MOV
Tạo thơng tin cho khối
Chọn khối chống sét van trong thư mục Edit, chọn Edit Mask, cửa sổ “Mask Editor” hiện ra.
Chọn thanh Documentation và đánh vào phần “Block Description” các dịng mơ tả hoạt động của mơ hình. Sau đĩ, nhấn nút OK để đĩng cửa sổ “Mask Editor” Lúc này, khối Arrester Distribution-MOV được tạo ra như là các khối khác trong thư mục Power System Blockset.
Hình 3.16 Hộp giao diện của Arrester-MOV đã được tạo thơng tin
Tạo thư viện riêng
Trong thư mục File chọn New Library. Một cửa sổ Simulink hiện ra với tên là
Untitled. Chép các khối Arrester-MOV, nguồn phát xung vào các thư viện này. Sau đĩ, lưu thư viện mới này với tên là My_PSBlibrary.
Với việc tạo một thư viện riêng này, khi muốn hiệu chỉnh một khối nào đĩ trong thư viện thì sự hiệu chỉnh này sẽ là sự hiệu chỉnh chung hết đến tất cả sơ đồ đang sử dụng khối đĩ.