Учебное пособие Номер государственной регистрации электронного издания в фгуп нтц информрегистр 0321300817
 Скачать 6.46 Mb.
|
|
Scope 3. Zoom – увеличение масштаба по осям по осям X и Y одновре- менно; 4. Zoom X-axis – увеличение масштаба по оси по оси X; 5. Zoom Y-axis – увеличение масштаба по оси по оси Y; Autoscale – автоматическое масштабирование, позволяет наблюдать осциллограммы с максимальным размером; 6. Save current axes setting – сохранение текущих установок пара- метров осей; 7. Restore saved current axes setting – загрузка ранее сохраненных настроек; 8. Floating scope – отключение входов, превращение осциллографа в «плавающий»; 9. Lock/Unlock axes selection – фиксация/разрыв связи между те- кущей координатной системой окна и отображаемым сигна- лом (только для «плавающего» осциллографа); 10. Signal selection – выбор сигналов для отображения (только для «плавающего» осциллографа). Для изменения масштаба по выбранной оси координат необхо- димо: 113 – нажать соответствующую пиктограмму изменения масштаба; – подвести курсор мыши к тому участку графика, который дол- жен быть отображен в новом масштабе; – нажать левую кнопку мыши (первое нажатие приводит к четы- рехкратному увеличению масштаба, каждое последующее дает уве- личение масштаба в два раза). При нажатии на кнопку Parameters открывается окно, изобра- женное на рисунке 3.2, а с открытой вкладкой General. Вторая вклад- ка этого окна Data history показана на рисунке 3.2, б. а б Рисунок 3.2 – Вкладки General (а) и Data history (б) меню Parameters окнанастроек блока Scope На вкладке General можно задавать следующие параметры: В области Axes имеются поля ввода количества входных портов Scope: – Number of axes – число осей (каналов) осциллографа. Этот па- раметр позволяет превратить одноканальный осциллограф в много- канальный путем изменения числа входов. При этом появляется не- сколько входных портов (рис. 3.3). – Time range – диапазон времени отображения графика. В отно- шении оси времени необходимо иметь в виду следующее: если общее время моделирования Simulation timeбольше параметра Time range, то вывод графика производится последовательно накладывающимися друг на друга частями длиной, задаваемой параметром Time range. – Tick labels – подменю вывода/скрытия отметок по осям. В области Axes расположен флажок floating scope. Опция float- ing scope предназначена для изменения способа использования блока 114 Scope в блок-схеме. Когда она установлена, то Scopeотображается как блок без входа (если он был связан по входу с другими блоками, то эти связи обрываются). В этом случае блок может быть использо- ван для измерения любого сигнала. Рисунок 3.3 – Пример работы осциллографа в двухканальном варианте В области Sampling производится задание интервалов дискрет- ности ввода отображаемых сигналов и модельного времени. Установ- ка этих интервалов выполняется раздельно. Выбор производится с помощью выпадающего меню, содержащего два пункта: – Decimation – установка дискретности вывода сигналов; – Sample time – интервал дискретизации модельного времени. Для ввода требуемых значений используется поле, расположен- ное справа от меню. Параметр Decimationможет принимать только целочисленные значения. По умолчанию Decimation =1, а параметр Sample time =0. Это означает, что значения наблюдаемого сигнала измеряются после каждого шага интегрирования, а модельное время считается непрерыв- ным. Если, например, Decimation =3,то запоминаться будут параметры каждого третьего шага, и по ним будет строиться осциллограмма. На вкладке Data history (рис.3.2, б) задается максимальное чис- ло отображаемых расчетных точек осциллограмм, и задаются пара- метры хранения осциллограмм в рабочем пространстве системы MATLAB. Limit data points to last – числоточек хранения графика, при превышении этого числа начальная часть графика обрезается. В слу- чае, если флажок параметра Limit data points to last не установлен, Simulink автоматически изменяет значение этого параметра для ото- бражения всех расчетных точек. Так как количество шагов интегри- рования при моделировании переходных процессов определить не- 115 возможно, советуем при первоначальном моделировании не устанав- ливать этот флажок, иначе на выходе часто получается не вся осцил- лограмма, а только конечная часть переходного процесса. Кроме этого, вкладка Data history позволяет сохранять значения сигналов в рабочей области MATLAB с помощьюфлажка Save data to workspace. Если он установлен, то отображаемые в окне Scope данные сохраняются в рабочем пространстве в виде матрицы, анало- гичной по структуре m-файлу. Имя матрицы указывается в строке ввода – Variable name (по умолчанию – Scope Data). В качестве недостатка рассматриваемого блока можно отметить невозможность изменения внешнего вида окна и графиков непосред- ственно в приложении Simulink (для версий программы 7.11 и ниже, в более поздних версиях программы этот недостаток устранен). Факти- чески доступен для изменения только масштаб графиков. Опции изме- нения цвета, шрифта, линий – недоступны. Темный цвет фона графи- ков, принятый в системе по умолчанию, затрудняет наглядность и чтение распечатанных на принтере графиков. Однако в самой программе MATLAB имеется возможность управлять внешним видом графиков блока осциллографа после полу- чения результатов моделирования. Для этого в командном окне сис- темы MATLAB следует выполнить следующие команды [10]: < Используя команды меню Edit/Figure Properties/..., Edit/Axes Properties/..., Edit/Current Object Properties/..., можно изменять внешний вид, цвет окна, осей, самих графиков, добавлять маркеры, подписывать оси в соответствии со своими требованиями. На рисунке 3.4 для примера показаны отформатированные ос- циллограммы стандартного окна блока Scope, приведенные в правой части рисунка 3.3. На рисунке 3.4 черный фон окна заменен на белый, увеличена толщина линий графиков, а их цвет заменен на черный. Сплошная линия второго графика заменена пунктирной линией, изменены шрифт подписей к осям, шаг масштаба по оси Y. 116 Рисунок 3.4 – Окно блока Scope с появившимся ме- ню и отредактирован- ными графиками 3.1.2 Блок Display Блок Display предназначен для вывода на экран численных зна- чений измеряемых величин. Он имеет следующие параметры на- стройки (рис. 3.4). – Format – задает формат вывода чисел и содержит 5 пунктов short –5 цифр, включая десятичную точку; long – e-5 пять цифр с плавающей точкой; short e – 15 цифр с фиксированной точкой; long e – 15 цифр с плавающей точкой; bank – банковский формат. – Decimation – позволяет задать периодичность (шаг) вывода значе- ний в окне Display (если Decimation =1 – отображается каждое значение входной величины, при Decimation = 2 – каждое второе значение и т.д.) – Floating display – позволяет определять блок Display как блок без входа, обрывая его связи, что позволяет использовать блок для из- мерения любых сигналов моделируемой системы. Выбор сигнала для отображения выполняется щелчком левой клавиши мыши на соответ- ствующей линии связи. – Sample time – интервал дискретизации модельного времени Блок Display можно использовать для вывода как скалярных, так и векторных величин. Если отображаемая величина является векторной, то исходный вид блока изменяется автоматически, о чем свидетельству- ет появление маленького черного треугольника в правом нижнем углу блока, но, чтобы измеряемые величины стали видимы, необходимо рас- тянуть изображение блока. Для этого следует выделить блок, подвести курсор к одному из его углов, нажать левую кнопку мыши и, не отпуская ее, растянуть изображение блока так, чтобы черный треугольник исчез. 117 Рисунок 3.5 – Настройки блока Display 3.2 Измерительные блоки раздела Measurements пакета SimPowerSystems В пакете имеется специальная библиотека Measurements – биб- лиотека инструментов. Основной состав библиотеки Measurements представлен на рисунке 3.6. Рисунок 3.6 – Основные блоки библиотеки Measurements 118 Таблица 3.1 – Пиктограмма и назначение блоков библиотеки Measurement № Пиктограмма Название и назначение блока 1 Current Measurement Идеальный амперметр – выполняет измерение мгно- венного значения тока, протекающего через соедини- тельную линию (провод). 2 Voltage Measurement Идеальный вольтметр – выполняет измерение мгновен- ного значения напряжения между двумя узлами схемы. 3 Multimeter Мультиметр – выполняет измерение токов и напряже- ний блоков библиотеки SimPowerSystem, для которых в их окне диалога установлен параметр Measurements (измеряемые переменные). 4 Three-Phase V-I Measurement Трехфазный измеритель – выполняет измерение токов и напряжений в трехфазных цепях. 5 Impedance Measurement Измеритель полного сопротивления. Выполняет изме- рение зависимости полного сопротивления (импеданса) участка электрической цепи от частоты. 3.2.1 Блоки Current Measurement и Voltage Measurement Окна настройки параметров блоков Current Measurement Cur- rent Measurementпоказаны на рисунке 3.7. Параметры настройки обоих блоков одинаковы: Output signal [Выходной сигнал] – вид выходного сигнала блока. Выбор значения параметра возможен только, если с помощью блока Powergui установлен режим расчета на переменном токе (Phasor simulation). В этом случае значение параметра выбирается из списка: Complex – комлексный сигнал; Magnitude – амплитуда (скалярный сигнал); Real–Imag – вектор, состоящий из двух элементов: действи- тельная и мнимая составляющие сигнала; Magnitude–Angle – вектор, состоящий из двух элементов: ам- плитуда и аргумент сигнала. 119 Рисунок 3.7 – Окна настроек параметров блоков Current Measurement и Voltage Measurement 3.2.2 Блок Multimeter Блок Multimeter позволяет измерить электрические параметры, выбранные в окне Measurement элементов, входящих в модель. Дан- ный блок позволяет избавиться от многочисленных измерительных блоков на модели, что упрощает модель, делает ее более наглядной и компактной. Окно настроек блока имеет два поля (рис. 3.8). Рисунок 3.8 – Окно настроек блока Multimeter 120 После нажатия кнопки Update в первом поле – Available Measurements (Переменные, доступные для измерения)появляются измеряемые переменные тех блоков, в окне настройки которых ука- зан параметр Measurements. По желанию часть из них или все с по- мощью кнопки >> можно перевести во второе поле – Selected Measurements (Измеряемые переменные) для передачи их на выход блока Multimeter, т.е. для регистрации результатов. Для управления списком измеряемых переменных можно ис- пользовать следующие клавиши: >> – добавить выделенную переменную в список измеряемых, Up – передвинуть вверх выделенную переменную в список из- меряемых; Down – передвинуть вниз выделенную переменную в список измеряемых величин; Remove – удалить выделенную переменную из списка измеряе- мых величин; +/– – изменить знак выделенной переменной. Флажок Plot selected measurements позволяет вывести измеряе- мые величины в виде временных зависимостей (осциллограмм). Опция: Output type [Выходной сигнал] – задает вид выходного сигнала блока. Выбор значения параметра возможен только, если с помощью блока Powergui установлен режим расчета на переменном токе (Phasor simulation). В этом случае значение параметра выбира- ется из списка: Magnitude [Амплитуда] – Скалярный сигнал, Complex – Комлексный сигнал, Real–Imag – Вектор, состоящий из двух элементов – действи- тельная и мнимая составляющие сигнала, Magnitude–Angle – Вектор, состоящий из двух элементов – ам- плитуда и аргумент сигнала. Блок Multimeter может использоваться для измерения напряже- ний и токов вместо блоков – Current Measurement и Voltage Measurement. Выходным сигналом блока является вектор сигналов измеряемых переменных. Пример использования этого блока приведен в разделе 7. 121 3.2.3 Блок Three-Phase V-I Measurement Блок Three-Phase V-I Measurement незаменим при моделиро- вании трехфазных цепей. Окно блока Three-Phase V-I Measurement приведено на рисунке 3.9. Рисунок 3.9 – Окно настроек блока Three-Phase V-I Measurement Параметры блока: Voltage Measurement [Измерение напряжений] – В данной гра- фе задается измеряемое напряжение. Выбор осуществляется из выпа- дающего списка: no – Напряжения не измеряются; phase-to-ground – Измерение фазного напряжения; phase-to-phase – Измерение линейного напряжения. Use a label: [Использовать метку] – При установке флажка сиг- нал будет передаваться к блоку From. Параметр Goto tag блока From должен соответствовать имени метки, заданной в графе Signal label. Signal label: [Метка сигнала]; Voltages in p.u.: [Измерение напряжений в относительных еди- ницах] – При установке флажка измеренные напряжения будут пре- образованы в соответствии со следующим выражением: 122 2 U U 3 U б * , (3.1) где б U - базисное напряжение, задаваемое в графе Base voltage; Current measurement: [Измерение токов] – В данной графе производится задается измерение токов: no – Токи не измеряются; yes – Токи измеряются. Use a label: [Использовать метку] – При установке флажка сиг- нал будет передаваться к блоку From. Параметр Goto tag блока From должен соответствовать имени метки, заданной в графе Signal label; Signal label [Метка сигнала]; Currents in p.u. [Измерение токов в относительных единицах] – При установке флажка измеренные токи будут преобразованы в соот- ветствии со следующим выражением: 3 P U I 2 I б б * , (3.2) где б P – базисная мощность, задаваемая в графе Base power. Base power (VA 3 phase) [Базисная мощность] – Полная мощ- ность трех фаз Output signal: [Выходной сигнал] – Вид выходного сигнала блока. Выбор значения параметра возможен только, если с помощью блока Powergui установлен режим расчета на переменном токе (Phasor simulation). В этом случае значение параметра выбирается из списка: Magnitude – Амплитуда (скалярный сигнал), Complex – Комлексный сигнал, Real-Imag – Вектор, состоящий из двух элементов – действи- тельная и мнимая составляющие сигнала, Magnitude-Angle – Вектор, состоящий из двух элементов – ам- плитуда и аргумент сигнала. Base voltage (Vrms phase-phase) [Базисное напряжение (действую- щее значение линейного напряжения)]; Выходными сигналами блока являются векторы сигналов изме- ряемых переменных. Далее мы рассмотрим два блока для измерения мощностей, вхо- дящих в библиотеку Extra Library расширения SimpowerSystems. 123 3.3 Измерительные блоки раздела Extra Library пакета SimPowerSystems Библиотека Extra Libraryсодержит много вспомогательных бло- ков, которые могут редактироваться и модифицироваться пользова- телем. Из-за ограниченного объема данного пособия рассмотрим здесь только наиболее необходимые для моделирования систем элек- троснабжения измерительные блоки. Состав разделов библиотеки пакета SimPowerSystems приведен на рисунке 3.10, а, а на рисунке 3.10, б показана часть библиотеки Extra Library. а б Рисунок 3.10 – Список компонентов библиотеки Extra Library: а – расположение библиотеки Extra Library в пакете SimPowerSystems; б – состав библиотеки Extra Library Таблица 3.2 – Пиктограмма и назначение блоков библиотеки Extra Library раздела Power Measurements № Пиктограмма Название и назначение блока 1 Active & Reactive Power Блок для вычисления активной и реактивной мощности в однофазной цепи 2 3-phase Instantaneous Active & Reactive Power Блок для вычисления активной и реактивной мощности в трехфазной цепи 124 3.3.1 Блок Active & Reactive Power Блок Active & Reactive Powerпредназначен для вычисления текущего значения активной и реактивной мощности в однофазных цепях по величине тока и напряжения подаваемых на его вход. Входы блока подключаются к цепи через блоки Current Measurementи Voltage Measurement. В составе тока или напряжения на входе блока могут находиться и гармоники, поэтому в окне настроек блока (рис. 3.11) указывают частоту первой гармоники. Рисунок 3.11 – Окно настроек блока |