simpower system 4d84168207a2f

Simpower-system

of 545

Nhập môn SimPowerSystems

SimPowerSystems and

Physical Modeling

Sử dụng mô phỏng SimPowerSystems với các sản

phẩm MathWorks khác để thiết kế hệ thống điện

Using This Guide Hiểu những yêu cầu cơ sở của người sử dụng và

cách tiếp cận hiệu quả nhất đối với tài liệu này

Simulating a Simple Circuit Xây dựng mạch đơn giản với khối

SimPowerSystems và nối với khối Simulink khác

Analyzing a Simple Circuit Sử dụng khối Powergui và phân tích đáp ứng tĩnh và

miền tần số

Simulating Transients Tạo hệ thống điện nhỏ, mô phỏng quá độ, and

discretize simple circuits

Introducing the Phasor

Simulation Method

Dùng phưong pháp phasor để phân tích biên độ và

pha mạch tuyến tính

Mô hình các hệ thống đơn giản

SimPowerSystems làm việc trên môi trường Simulinkđ. Do đó trước khi bắt đầu

với tài liệu này, bạn nên làm quen với Simulink. ở phần trợ giúp Simulink, xem tài

liệu Using Simulink.

Đến phần chính SimPowerSystems, bạn phải học cách để mô hình và mô phỏng

mạch điện. Chương này sắp xếp theo 4 phần, tất cả dựa trên hệ thống điện đơn giản,

mà nó trình diễn mô hình mạch, phân tích và mô phỏng.

SimPowerSystems and

Physical Modeling

Sử dụng mô phỏng SimPowerSystems với các sản

phẩm MathWorks khác để thiết kế hệ thống điện

Using This Guide Hiểu những yêu cầu cơ sở của người sử dụng và

cách tiếp cận hiệu quả nhất đối với tài liệu này

Simulating a Simple Circuit Xây dựng mạch đơn giản với khối

SimPowerSystems và nối với các khối Simulink

http://www.mathworks.com/access/helpdesk/help/toolbox/physmod/powersys/simple_7.html#5900

http://www.mathworks.com/access/helpdesk/help/toolbox/physmod/powersys/simple_2.html#51903

Simpower-system

of 545

khác

Analyzing a Simple Circuit Sử dụng khối Powergui và phân tích đáp ứng tĩnh

và miền tần số

Simulating Transients Tạo hệ thống điện nhỏ, mô phỏng quá độ, và làm

gián đoạn mạch đơn giản

Introducing the Phasor

Simulation Method

Dùng phưowng pháp phasor để phân tích biên độ và

pha mạch tuyến tính

SimPowerSystems và mô hình vật lý

SimPowerSystems và SimMechanics là sản phẩm mô hình vật lý làm việc cùng

với Simulink để mô phỏng điện, cơ và các hệ thống điều khiển.

The Role of Simulation in Design

Hệ thống điện là sự kết hợp các mạch điện và các thiết bị điện cơ như động cơ

và máy phát. Các kỹ sư làm việc trong môn này luôn cải thiện sự làm việc của hệ

thống. Các yêu cầu đưa ra ngày càng tăng cao làm cho người thiết kế hệ thống điện

sử dụng thiết bị điện tử công suất và những khái niệm hệ thống điều khiển phức tạp

là gánh nặng cho các công cụ phân tích và kỹ thuật truyền thống. Xa hơn nữa làm

phức tạp cho người phân tích vì hệ thống thường phi tuyến do đó cách duy nhất để

hiểu nó là mô phỏng.

Thế hệ máy phát điện từ thủy điện, hơi nước, hoặc các thiết bị khác không chỉ

dùng cho hệ thống năng lượng. Một thuộc tính chung những hệ năng lượng này là

sử dụng những những hệ thống điện tử công suất và hệ thống điều khiển để đạt

được những mục tiêu cần thực hiện.

SimPowerSystems là công cụ thiết kế hiện đại cho phép các nhà khoa học và

các kỹ sư nhanh chóng và dễ dàng xây dựng các mô hình mô phỏng hệ thống điện.

SimPowerSystems sử dụng môi trường Simulink, cho phép bạn xây dựng mô hình

dùng thủ tục đơn giản nhấp và kéo. Không chỉ có thể vẽ mạch tôpô nhanh chóng mà

bạn phân tích mạch có thể tương tác với cơ khí, nhiệt, điều khiển và các môn kỹ

thuật khác. Điều này là có thể vì tất cả các phần điện mô phỏng tác động qua lại với

thư viện mô hình Simulink mở rộng. Từ đây Simulink sử dụng MATLAB như động

cơ tính toán, người thiết kế cũng có thể sử dụng các công cụ MATLAB và các khối

Simulink. SimPowerSystems và SimMechanics chia sẻ khối mô hình vật lý đặc biệt

và kết nối giao diện.

Các thư viện SimPowerSystems

Bạn có thể nhanh chóng đưa SimPowerSystems vào làm việc. Các thư viện

chứa các mô hình thiết bị điện tiêu biểu như máy biến áp, đường dây, động cơ và

điện tử công suất. Các mô hình này đã được các tài liệu chứng minh, tính hợp lý

Simpower-system

of 545

dựa kinh nghiệm trong phòng thí nghiệm kiểm tra và mô phỏng hệ thống năng

lượng của Hydro-Quybec, một vùng Bắc Mỹ rộng lớn ở Canada, và ở Ecole de

Technologie superieure và đại học Laval. Minh họa khả năng của

SimPowerSystems là mô hình hệ thống điện tiêu biểu. Và người sử dụng muốn

củng cố kiến thức về lý thuyết hệ thống, cũng có các trường hợp tự nghiên cứu.

Yêu cầu và sản phẩm liên quan

Bạn phải cài đặt các sản phẩm sau để sử dụng SimPowerSystems:

MATLAB 7.0

Simulink 6.0

Ngoài SimPowerSystems, gia đình sản phẩm mô hình vật lý bao gồm

SimMechanics, để mô hình và mô phỏng các hệ thống cơ khí. Sử dụng cùng lúc các

sản phẩm này để mô hình các hệ thống vật lý trong Simulink.

Có môt số toolbox liên quan và một số sản phảm khác của MathWorks mà bạn

có thể sử dụng với SimPowerSystems. Những thông tin cụ thể hơn về các sản phẩm

này, xem Web site MathWorks ở địa chỉ http://www.mathworks.com; xem phần

"Products".

Sử dụng tài liệu

Nếu bạn là người mới sử dụng

Bắt đầu từ chương này và các chương kế tiếp học cách:

Xây dựng và mô phỏng mạch điện sử dụng thư viện powerlib

Giao diện một mạch điện với các khối Simulink

Phân tích trạng thái ổn định và đáp ứng tần số của mạch điện

Ngắt mô hình để tăng tốc độ mô phỏng, đặc biệt cho các mạch điện tử

công suất và hệ thống công suất lớn

Sử dụng phương pháp mô phỏng phasor

Xây dựng các mô hình không tuyến tính cho riêng bạn

Nếu bạn là người có kinh nghiệm

Xem chi tiết ở Release Notes.

Cũng nên xem các chương:

Modeling Simple Systems học cách mô phỏng các mạch điện theo ý

mình

Advanced Components and Techniques học cách mô phỏng phasor để

nghiên cứu ổn định quá trình quá độ các hệ thống nhiều máy

Improving Simulation Performance học cách tăng tốc độ mô phỏng

All SimPowerSystems Users

Simpower-system

of 545

Những thông tin tham khảo các khối, ví dụ đơn giản, và các công cụ GUI cơ

bản, sử dụng SimPowerSystems Block Reference.

Với các câu lệnh, liên quan đến phần SimPowerSystems Command Reference

có tóm tắt cú pháp lệnh, giải thích đầy đủ các tùy chọn và làm việc.

Đơn vị

Tài liệu này sử dụng hệ thống đơn vị quốc tế (SI) và hệ thống đơn vị tương đối

(p.u.). Xem chi tiết ở phụ lục A, "Technical Conventions".

Mô phỏng mạch điện đơn giản

SimPowerSystems cho phép bạn xây dựng và mô phỏng các mạch điện có các

thành phần tuyến tính hoặc phi tuyến.

Trong phần này bạn

Khám phá thư viện powerlib của SimPowerSystems

Học cách để xây dựng mạch điện đơn giản từ thư viện powerlib

Nối các khối Simulink

Mạch điện bên dưới thể hiện hệ thống điện tương đương đường dây truyền tải

dài 300 km. Bù cảm ở cuối đường dây. Máy cắt cho phép đường dây làm việc hoặc

không. Để đơn giản chỉ thể hiện một pha. Các thông số trên hình vẽ là kiểu hệ thống

735 kV.

Hình 1-1: Mạch để mô phỏng bằng SimPowerSystems

Xây dựng mạch điện bằng thư viện powerlib

Giao diện đồ họa người sử dụng dùng các chức năng của Simulink để nối liền

các phần điện khác nhau. Các phần điện nhóm trong thư viện đặc biệt gọi là

powerlib.

Nhập lệnh sau ở dấu nhắc của MATLAB Mở để mở thư viện

SimPowerSystems:

powerlib

Lệnh này hiển thị cửa sổ Simulink có các khối thư viện khác.

Simpower-system

of 545

Bạn có thể mở các thư viện này sẽ hiện lên các cửa sổ có các khối có thể copy

vào mạch của bạn. Thể hiện mỗi thành phần bằng biểu tượng (icon) đặc biệt có một

hoặc nhiều đầu vào hoặc đầu ra tương ứng với các đầu của thành phần:

1. Từ menu File của cửa sổ powerlib, mở một cửa sổ mới chứa mạch

đầu tiên của bạn và lưu với tên circuit1.

2. Mở thư viện nguồn và copy khối AC Voltage Source vào cửa sổ

circuit1.

3. Mở hộp hội thoại AC Voltage Source bằng cách nhấp đôi chuột vào

biểu tượng và nhập các thông số biên độ, pha và tần số theo các giá trị cho

trên hình 1-1.

1. Lưu ý rằng xác định biên độ cho nguồn hình sin có giá trị đỉnh là

(424.4e3*sqrt(2) volts).

4. Thay đổi tên khối từ Voltage Source thành Vs.

5. Copy khối Parallel RLC Branch, trong thư viện Elements của

powerlib, đặt các thông số cho khối như trong hình 1-1, và tên là Z_eq.

6. Điện trở mạch Rs_eq có ở khối Parallel RLC Branch. Nhấp đôi chuột

vào khối Parallel RLC Branch, có trên cửa sổ circuit1, đặt thông số R theo

hình 1-1, và đặt thông số L và C tương ứng là vô cùng (inf) và 0 (0).

1. Khi đóng hộp hội thoại lưu ý thành phần L và C biến mất vì vậy boểu

tượng bây giờ chỉ còn điện trở. Kết quả tương tự đối với khối Series RLC

Branch bằng cách đặt L và C tương ứng là 0 và inf.

7. Tên khối này là Rs_eq.

8. Thay đổi kích thước các thành phần và nối các khối lại với nhau bằng

cách kéo các đường từ đầu ra đến đầu vào khối thích hợp.

Simpower-system

of 545

Để hoàn thành mạch hình 1-1, bạn cần thêm đường dây truyền tải và điện kháng

shunt. Bạn thêm máy cắt sau trong phần Simulating Transients.

Mô hình đường dây với các thông số phân phối R, L, và C không đổi thông

thường có thời gian trễ bằng thời gian truyền sóng trên đường dây. Mô hình này

không thể mô phỏng như hệ tuyến tính vì trễ tương ứng với số trạng thái hữu hạn.

Tuy nhiên, thích hợp nhất với đường dây có số trạng thái hữu hạn có thể có bằng

cách ghép nối vài mạch PI, mỗi PI thể hiện một phần nhỏ đường dây.

Phần PI có nhánh R-L nối tiếp và 2 nhánh shunt C. Mô hình chính xác tùy

thuộc vào số PI dùng cho mô hình. Copy khối PI Section Line từ thư viện Elements

vào cửa sổ circuit1, đặt thông số như trong hình 1-1.

Mô hình điện kháng shunt bằng điện trở nối tiếp với điện cảm. Bạn có thể dùng

khối Series RLC Branch để mô hình điện kháng shunt, trừ khi bạn tính toán bằng

tay và đặt các giá trị R và L từ hệ số phẩm chất và công suất phản kháng xác định

trong hình 1-1.

Do vậy, bạn có thể thấy thuận lợi hơn khi sử dụng khối Series RLC Load cho

phép xác định trực tiếp công suất tác dụng và phản kháng do điện kháng shunt tiêu

thụ.

Copy khối Series RLC Load, trong thư viện Elements của powerlib. Tên khối

này là 110 Mvar. Đặt các thông số như sau:

Vn 424.4e3 V

fn 60 Hz

P 110e6/300 W (quality factor =

300)

QL 110e6 vars

Qc 0

Lưu ý, khi không có dung lượng điện dung xác định, tụ xuất hiện trên biểu

tượng khối khi đóng hộp hội thoại. Nối các khối mới lại với nhau như hình vẽ.

Simpower-system

of 545

Bạn cần khối Voltage Measurement để đo điện áp ở nút B1. Khối này có trong

thư viện Measurements của powerlib. Copy và đặt tên là U1. Nối đầu dương đến

nút B1 và đầu vào âm đến khối Ground mới.

Để quan sát điện áp đo bằng khối Voltage Measurement tên là U1, cần một hệ

thống hiển thị. Điều này có thể thực hiện với bất kì thiết bị nào tìm trong thư viện

Sinks của Simulink.

Mở thư viện Sinks của Simulink và copy khối Scope vào cửa sổ circuit1. Nếu

scope đã nối trực tiếp ở đầu ra đo áp, nó sẽ hiển thị áp là volts. Tuy nhiên, các kỹ sư

điện sử dụng các đại lượng thông thường (hệ thống đơn vị tương đối). Điện áp bình

thường giá trị volts chia cho điện áp cơ bản tương ứng giá trị đỉnh điện áp định mức

hệ thống. Trong trường hợp này hệ số tỉ lệ K là

Copy khối Gain từ thư viện Simulink và đặt hệ số khuyếch đại ở trên. Nối đầu

ra với khối Scope và nối đầu ra khối Voltage Measurement với khối Gain. Copy hệ

thống đo điện áp này đến nút B2 như hình vẽ dưới.

Giao diện mạch với Simulink

Khối Voltage Measurement làm việc như một giao diện giữa khối

SimPowerSystems và khối Simulink. Đối với hệ thống ở trên, bạn đã thực hiện như

Simpower-system

of 545

một giao diện từ hệ thống điện thành hệ thống Simulink. Khối Voltage

Measurement chuyển đổi giá trị điện áp đo được thành các tín hiệu Simulink.

Lưu ý rằng khối Current Measurement từ thư viện Measurements của powerlib

cũng có thể sử dụng để chuyển đổi bất kì dòng điện đo được nào thành tín hiệu

Simulink.

Bạn cũng có thể giao diện các khối từ Simulink với hệ thống điện. Ví dụ, bạn

có thể dùng khối Controlled Voltage Source để xen điện áp vào mạch điện như hình

vẽ sau.

Electrical Terminal Ports and Connection Lines: SimPowerSystems là

một phần môi trường mô hình vật lý. Các khối thường có cả 2 cổng đầu vào

và đầu ra Simulink thông thường > và cổng đầu cuối đặc biệt :

o Các đường nối cổng Simulink thông thường > là các đường tín

hiệu trực tiếp.

o Các đường nối các cổng đầu cuối là các đường nối đặc biệt.

Có thể phân nhánh các đường vô hướng, nhưng bạn không thể nối

chúng với cổng Simulink > hoặc với đường tín hiệu Simulink thông

thường.

o Bạn có thể nối cổng Simulink > chỉ đến các cổng Simulink

khác và các cổng đầu cuối chỉ đến các cổng đầu cuối khác.

o Chuyển đổi tín hiệu Simulink thành nối điện hoặc yêu cầu

ngược lại dùng khối SimPowerSystems làm nổi bật cả các cổng

Simulink và đầu cuối.

Đặc tính một vài khối SimPowerSystems chỉ kiểu 1 cổng.

Mô phỏng mạch

Simpower-system

of 545

Bây giờ bạn có thể bắt đầu mô phỏng từ menu Simulation. Dòng lệnh hiển thị

câu thông báo SimPowerSystems trong thời gian phân tích mô hình. Bạn có thể bỏ

những thông báo bằng cách kéo khối Powergui trong mô hình của bạn và xóa Show

messages during simulation. Xem tham khảo khối Powergui để có những trình bày

cụ thể hơn khối này.

Khi đang chạy mô phỏng, mở hộp hội thoại khối Vs và thay đổi biên độ. Quan

sát ảnh hưởng từ 2 scope. Bạn cũng có thể thay đổi tần số và góc pha. Bạn có thể

phóng to dạng sóng trên cửa sổ scope bằng cách vẽ một khung chữ nhật xung quanh

vùng quan tâm bằng nút trái chuột.

Lưu ý: Để mô phỏng mạch điện này sử dụng thuật toán tích phân mặc định

(ode45). Tuy nhiên, hầu hết các ứng dụng của SimPowerSystems, mạch của

bạn có các khóa và các mô hình phi tuyến khác. Trong mỗi trường hợp bạn

phải xác định thuật toán tích phân khác. Điều này thảo luận trong Simulating

Transients (mô phỏng quá độ), khi thêm máy cắt vào mạch.

Phân tích mạch đơn giản


Sử dụng khối Powergui (giao diện đồ họa người sử dụng)

Thiết lập các đầu ra trạng thái ổn định của hệ thống

Phân tích mạch với lệnh power_analyze

Phân tích mạch và phạm vi tần số

Phân tích trạng thái ổn định

Để dễ dàng phân tích trạng thái ổn định của mạch, thư viện powerlib có một

khối giao diện đồ họa người sử dụng (GUI). Copy khối Powergui vào mạch

circuit1 và nhấp đôi chuột trên biểu tượng để mở khối.

Từ menu Analysis tools khối Powergui, chọn Steady-State Voltages and

Currents. Nó sẽ mở cửa sổ Steady-State Tool đo các pha trạng thái ổn định bằng 2

khối đo hiển thị theo dạng cực.

Simpower-system

of 545

Xác định mỗi đầu ra đo bằng chuỗi tương ứng tên khối đo. Biên độ pha U1 và

U2 tương ứng với giá trị đỉnh điện áp hình sin.

Từ cửa sổ Steady-State Tool, bạn cũng có thể hiển thị giá trị trạng thái ổn định

điện áp nguồn hoặc giá trị trạng thái ổn định các trạng thái bằng cách chọn ô kiểm

tra Sources hoặc States.

Simpower-system

of 545

Tên biến trạng thái chứa tên khối có điện cảm hoặc điện dung, tiền tố Il cho

dòng cảm và tiền tố Uc cho áp tụ.

Ký hiệu quy ước sử dụng cho áp và dòng nguồn và xác định các biến trạng thái

bằng sự định hướng các khối:

Dòng cảm theo hướng mũi tên xem là dòng dương.

Điện áp tụ là Vblock output - Vblock input.

Lưu ý Tùy thuộc thứ tự bạn thêm các khối vào mạch circuit1, các biến trạng

thái không thể không sắp xếp theo cách đó như trong mạch trên.

Bây giờ từ menu Analysis tools của Powergui, chọn Initial State Settings.

Hiển thị các giá trị đầu của 6 biến trạng thái (3 dòng cảm và 3 áp tụ). Đặt những giá

trị trạng thái này để khởi động trạng thái ổn định.

Simpower-system

of 545

Phân tích tần số

Thư viện Measurements của powerlib có khối Impedance Measurement để đo

điện kháng giữa 2 nút bất kì trong mạch. Trong 2 mục sau, bạn đo điện kháng của

mạch giữa nút B2 với đất theo 2 phương pháp:

Tính toán từ mô hình không gian trạng thái

Đo tự động sử dụng khối Impedance Measurement và khối Powergui

Tìm mối quan hệ giữa điện kháng và tần số từ mô hình không gian

trạng thái (State-Space)

Để đo điện kháng phụ thuộc tần số ở nút B2, bạn cần nguồn dòng ở nút B2 cấp

đầu vào thứ hai mô hình không gian trạng thái. Mở thư viện Electrical Sources và

copy khối AC Current Source vào mô hình. Nối nguồn này ở nút B2 như hình dưới.

Đặt độ lớn nguồn dòng là 0 và giữ tần số 60 Hz. Sắp xếp lại các khối như sau.

Simpower-system

of 545

Nguồn dòng AC ở nút B2

Bây giờ tính toán hiển thị không gian trạng thái mô hình circuitl với lệnh

power_analyze. Nhập lệnh sau tại dấu nhắc MATLAB.

[A,B,C,D,x0,states,inputs,outputs] = power_analyze('circuit1')

Lệnh phân tích công suất đưa ra mô hình không gian trạng thái mạch điện trong

4 ma trận A, B, C, và D. x0 là vectơ điều kiện đầu chỉ hiển thị với khối Powergui.

Tên các biến trạng thái, các đầu vào và các đầu ra trả lại trong 3 ma trận.

states =

Il_110 Mvars

Uc_input PI Section Line

Il_ sect1 PI Section Line

Uc_output PI Section Line

Il_Z_eq

Uc_Z_eq

inputs =

U_Vs

I_AC Current Source

outputs =

U_U1

U_U2

Lưu ý rằng bạn có thể có tên và điều chỉnh các trạng thái, đầu vào, và đầu ra

trực tiếp từ khối Powergui.

Simpower-system

of 545

Thứ nhất mô hình không gian trạng thái của hệ thống đã biết, nó có thể phân

tích trong phạm vi tần số. Ví dụ, các mô hình mạch này có thể tìm từ

***eigenvalues ma trận A (dùng lệnh eig MATLAB).

eig(A)

ans =

1.0e+05 *

-2.4972

-0.0001 + 0.0144i <- 229 Hz

-0.0001 - 0.0144i

-0.0002 + 0.0056i <- 89 Hz

-0.0002 - 0.0056i

-0.0000

Hệ thống này có 2 chế độ dao động ở 89 Hz và 229 Hz. Chế độ 89 Hz vì nguồn

tương đương, mô hình đẳng trị 1 pha. Chế độ 229 Hz là chế độ đầu mô hình đường

dây bằng một PI.

Lưu ý Nếu bạn có cài đặt Control System Toolbox, bạn có thể tính toán

điện kháng của mạng như hàm của tần số bằng cách sử dụng hàm bode.

Trong phạm vi Laplace, xác định điện kháng Z2 ở nút B2 như hàm chuyển đổi

giữa dòng thêm vào nút B2 (đầu vào 2 của hệ thống) và điện áp đo tại nút (đầu ra 2

của hệ thống:

)(2

)(2)(2

sI

sUsZ

Điện kháng ở nút B2 trong dải 0 đến 1500 Hz có thể tính toán và hiển thị như

sau:

freq=0:1500;

w=2*pi*freq;

[mag1,phase1]=bode(A,B,C,D,2,w);

semilogy(freq,mag1(:,2));

Lặp lại quá trình này để có đáp ứng tần số với 10 PI. Mở hộp hội thoại PI

Section Line và thay đổi số phần từ 1 đến 10. Để tính đáp ứng tần số mới và chồng

lên những tần số thu được với đường dây đơn, nhập theo các câu lệnh sau:

[A,B,C,D]=power_analyze('circuit1');

[mag10,phase10]=bode(A,B,C,D,2,w);

semilogy(freq,mag1(:,2),freq,mag10(:,2));

Simpower-system

of 545

Đây là kết quả.

Hình 1-2: Điện kháng ở nút B2 như hàm của tần số

Đồ thị này thể hiện dải tần số mô hình đường dây đơn giới hạn xấp xỉ 150 Hz.

Với tần số cao hơn, mô hình 10 đường là sự xấp xỉ tốt hơn.

Cho mô hình đường dây thông số phân phối tốc độ truyền là

Thời gian truyền trên đường dây 300 km là T = 300/293,208 = 1.023 ms và tần

số chế độ đầu là f1 = 1/4T = 244 Hz. Thông số phân phối đường dây có vô số chế

độ 244 + n*488 Hz (n = 1, 2, 3...). Mô hình đường dây 10 phần mô phỏng 10 chế độ

đầu tiên. 3 chế độ đường dây đầu tiên có thể xem hình 1-2 (244 Hz, 732 Hz, và

1220 Hz).

Tìm mối quan hệ giữa điện kháng (Impedance) và tần số (vs.

Frequency) từ khối Impedance Measurement và Powergui

Chu trình mô tả ở trên để đo điện kháng tự động trong SimPowerSystems. Mở

thư viện Measurements của powerlib, copy khối Impedance Measurement vào mô

hình, và đổi tên là ZB2. Nối 2 đầu vào khối này với nút B2 và đất như hình vẽ.

Simpower-system

of 545

Đo điện kháng vs. tần số với khối Impedance Measurement

Bây giờ mở Powergui. Trong menu Tools, chọn Impedance vs Frequency

Measurement. Một cửa sổ mới mở ra, liệt kê khối Impedance Measurement có

trong mạch của bạn.

Trong trường hợp của bạn chỉ đo một điện kháng, và khối ZB2 xác nhận (tên

khối ZB2) trong cửa sổ. Điền dải tần bằng cách nhập 0:2:1500 (0 đến 1500 Hz bước

là 2 Hz). Chọn mức logarit để hiển thị biên độ Z. Chọn hộp kiểm tra Save data

when updated và nhập ZB2 như là tên biến để chứa điện kháng tần số vs. Nhấp nút

Display/Save.

Simpower-system

of 545

Khi hoàn tất tính toán, cửa sổ hiển thị biên độ và pha như một hàm tần số. Biên

độ nên đồng nhất để vẽ (cho 1 đường) như hình 1-2. Nếu bạn nhìn vào không gian

làm việc, bạn nên có tên biến ZB2. Nó là ma trận 2 cột với tần số ở cột 1 và điện

kháng phức ở cột 2.

Bây giờ mở hộp hội thoại Simulation --> Simulation parameters mô hình

circuit1. Trong ô Solver, chọn thuật toán tích phân ode23tb. Đặt dung sai tương đối

là 1e-4 và giữ mặc định các tham số khác. Đặt thời gian dừng là 0.05. Mở scope và

bắt đầu mô phỏng.

Quan sát dạng sóng điện áp gửi đi và nhận về trên ScopeU1 và ScopeU2. Trong

khi tự động khởi tạo biến trạng thái, hệ thống khởi động ở trạng thái ổn định và

quan sát dạng sóng.

Cuối cùng mở Powergui. Trong menu Tools, chọn Initial State Settings đặt lại

tất cả các trạng thái là 0 bằng cách chọn nút To zero và sau đó là nút Apply. Khởi

động lại mô phỏng và quan sát quá trình quá độ khi đường dây làm việc từ 0.

Simpower-system

of 545

Receiving End Voltage U2 with 10 PI Section Line

Mô phỏng quá trình quá độ


Học cách để tạo một hệ thống điện nhỏ

Mô phỏng quá trình quá độ một máy cắt

So sánh phạm vi thời gian kết quả mô phỏng với các mô hình khác

Học cách gián đoạn mạch và so sánh kết quả với kết quả từ mô phỏng

liên tục, thuật toán bước thời gian thay đổi

Một vấn đề chính khi sử dụng SimPowerSystems là mô phỏng quá trình quá độ

mạch điện. Điều này có thể thực hiện với cả các chuyển mạch cơ (máy cắt) hoặc các

chuyển mạch sử dụng thiết bị điện tử công suất.

Đầu tiên mở hệ thống circuit1 và xóa nguồn nối ở nút B2. Lưu hệ thống mới

này là circuit2. Trước khi nối một máy cắt, bạn nên thay đổi sơ đồ circuit2. Với

Simulink, SimPowerSystems cho phép bạn nhóm nhiều thành phần vào trong một

hệ thống con. Đặc tính này rất hữu ích vì nó đơn giản hóa sơ đồ.

Sử dụng đặc tính này để chuyển đổi điện kháng nguồn vào một hệ thống con:

1. Chọn 2 khối giống nhau Rs_eq và Z_eq bằng cách dùng nút trái chuột

để khoanh vùng và dùng menu Edit --> Create subsystem. Hai khối bây giờ

có dạng là một khối mới gọi là hệ thống con (Subsystem).

Simpower-system

of 545

2. Dùng menu Edit --> Mask subsystem, thay đổi biểu tượng hệ thống

con. Trong Icon trình soạn thảo, nhập lệnh sau:

o disp('Equivalent\nCircuit')

3. Biểu tượng bây giờ tên Equivalent Circuit, như hình vẽ trên.

4. Dùng menu Format --> Show drop shadow để đổ bóng cho khối

Subsystem. Bạn có thể nhấp đôi vào khối Subsystem và xem nội dung của

nó.

5. Chèn máy cắt vào mạch để mô phỏng sự làm việc của đường dây

bằng cách mở thư viện Elements của powerlib. Copy khối Breaker vào cửa

sổ circuit2.

Máy cắt là mô hình phi tuyến vì máy cắt nối tiếp với một điện trở. Vì những

ràng buộc mô hình, điện trở này không thể đặt là 0. Tuy nhiên nó có thể đặt với một

giá trị rất nhỏ, như 0.001 , điều đó không ảnh hưởng đến sự làm việc của mạch:

1. Mở hộp hội thoại máy cắt và đặt các thông số như sau:

Ron 0.001

Initial state 0 (open)

Rs inf

Cs 0

Switching times [(1/60)/4]

2. Chèn máy cắt nối tiếp đầu đường dây, sau đó sắp xếp lại mạch như

hình vẽ trước.

3. Mở scope U2 và nhấp biểu tượng Parameters và chọn tab Data

history. Nhấp nút Save data to workspace đặt tên biến U2 để lưu kết quả

mô phỏng; sau đó thay đổi chức năng Format cho U2 theo Array. Tương tự

Simpower-system

of 545

xóa Limit rows to last để hiển thị toàn bộ dạng sóng khi số lần mô phỏng

nhiều.

Bạn bây giờ sẵn sàng mô phỏng hệ thống của bạn.

Thuật toán tích phân với bước thời gian liên tục và thay đổi

Mở hộp hội thoại PI section Line và chắc chắn các phần đặt là 1. Mở hộp hội

thoại Simulation --> Simulation parameters. Bây giờ hệ thống có khóa, bạn cần

một thuật toán tích phân mạnh để mô phỏng mạch. Trong ô Solver, chọn bước biến

thuật toán tích phân mạnh ode23tb.

Giữ các tham số mặc định (dung sai tương đối đặt là 1e-3) và đặt thời gian cao

nhất là 0.02s. Mở scope và bắt đầu mô phỏng. Xem dạng sóng điện áp gửi đi và

nhận về trên ScopeU1 và ScopeU2.

Khi mô phỏng hoàn thành, copy biến U2 vào U2_1 bằng cách nhập lệnh sau ở

của sổ MATLAB.

U2_1 = U2;

Hai biến này bây giờ chứa dạng sóng đang có với mô hình đường dây một PI.

Mở hộp hội thoại PI section Line và thay đổi số phần từ 1 thành 10. Bắt đầu

mô phỏng. Khi mô phỏng hoàn thành, copy biến U2 vào U2_10.

Trước khi thay đổi mạch bạn dùng thông số phân phối mô hình đường dây, lưu

hệ thống là circuit2_10pi, bạn có thể sử dụng lại mạch này.

Xóa mô hình đường dây PI và thay bằng khối Distributed Parameter Line. Đặt

số pha là 1 và dùng như R, L, C, và các thông số chiều dài như một PI (xem hình 1-

1). Lưu hệ thống này là circuit2_dist.

Khởi động lại mô phỏng và lưu điện áp U2 vào biến U2_d.

Bây giờ bạn có thể so sánh 3 dạng sóng đã có với mô hình 3 dây. Mỗi biến

U2_1, U2_10, và U2_d là ma trận 2 cột với cột 1 là thời gian và cột 2 là điện áp. Vẽ

3 dạng sóng trên cùng một đồ thị bằng cách nhập lệnh sau.

plot(U2_1(:,1), U2_1(:,2), U2_10(:,1),U2_10(:,2),

U2_d(:,1),U2_d(:,2));

Các dạng sóng này vẽ trong hình kế tiếp. Trong khi Analyzing a Simple Circuit

thực hiện phân tích tần số như mong muốn, mô hình một PI không đáp ứng với tần

số cao hơn 229 Hz. Mô hình 10 PI cho độ chính xác cao hơn, mặc dù giao động tần

số cao giới thiệu cho gián đoạn đường dây. Bạn có thể xem hình vẽ rõ ràng hơn với

thời gian trễ là 1.03 ms kết hợp với thông số phân phối đường dây.

Simpower-system

of 545

Receiving End Voltage Obtained with Three Different Line Models

Gián đoạn hệ thống điện

Một đặc tính quan trọng của SimPowerSystems là khả năng mô phỏng với cả

thuật toán tích phân liên tục, gián đoạn hoặc với các phép toán giải riêng. Với các

hệ thống nhỏ, thuật giải bước thời gian thay đổi thường nhanh hơn so với phương

pháp bước cố định, bởi vì số bước tích phân ít hơn. Với các hệ thống lớn chứa nhiều

trạng thái hoặc nhiều khối phi tuyến như các chuyển mạch điện tử công suất nó rất

thuận lợi để suy xét hệ thống điện.

Khi bạn gián đoạn hệ thống, điều khiển độ chính xác mô phỏng bằng bước thời

gian. Nếu dùng bước thời gian quá lớn, độ chính xác có thể không đủ. Chỉ có một

cách để biết nếu chấp nhận mô phỏng lại với bước thời gian khác và tìm bước thời

gian lớn nhất chấp nhận được. Thường bước thời gian là 20 s đến 50 s cho kết

quả tốt nhất khi mô phỏng quá trình quá độ trên hệ thống 50 Hz hoặc 60 Hz hoặc hệ

thống dùng thiết bị điện tử công suất tính toán đường dây như diode và thyristor.

Bạn phải giảm bước thời gian cho hệ thống dùng chuyển mạch điện tử công suất.

Các thiết bị này, trabsistor lưỡng cực cổng cách điện (IGBT), transistor trường

(FET), thyristor cổng ngắt (GTO) làm việc với tần số cao.

Ví dụ mô phỏng bộ chuyển đổi điều biến độ rộng xung (PWM) làm việc ở 8

kHz yêu cầu bước thời gian 1 s.

Bây giờ bạn học cách gián đoạn hệ thống và so sánh các kết quả mô phỏng đã

có với hệ thống liên tục và gián đoạn. Mở hệ thống circuit2_10pi đã lưu từ mô

phỏng trước. Hệ thống này có 24 trạng thái và 1 khóa. Mở Powergui và chọn

Discretize electrical model. Đặt thời gian mẫu là 25e-6 s. Khi khởi động lại mô

phỏng, hệ thống công suất bị gián đoạn dùng phương pháp Tustin (tương ứng tích

phân hình thang) dùng thời gian mẫu là 25 s.

Simpower-system

of 545

Mở hộp hội thoại Simulation --> Simulation parameters --> Solver và đặt

thời gian mô phỏng là 0.2 s. Bắt đầu mô phỏng.

Lưu ý Đầu tiên hệ thống gián đoạn, không có trạng thái liên tục khác trong

hệ thống điện. Vì vậy bạn không cần phương pháp tích phân bước biến để

mô phỏng. Trong hộp hội thoại Simulation --> Simulation parameters -->

Solver, bạn có thể chọn bước cố định và gián đoạn (không có trạng thái liên

tục) và xác định bước cố định là 25 s.

Để đo thời gian mô phỏng, bạn có thể khởi động lại mô phỏng bằng cách nhập

lệnh sau.

tic; sim(gcs); toc

Khi kết thúc mô phỏng hiển thị thời gian đã mô phỏng trong cửa sổ MATLAB.

Để quay lại mô phỏng liên tục, mở khối Powergui và chọn Continuous. Nếu

bạn so sánh thời gian mô phỏng, bạn thấy thời gian mô phỏng hệ thống gián đoạn

nhanh xấp xỉ 3.5 lần so với hệ thống liên tục.

Để so sánh sự chính xác của 2 phương pháp, thực hiện 3 mô phỏng sau:

1. Mô phỏng hệ thống liên tục, với Ts = 0.

2. Mô phỏng hệ thống rời rạc, với Ts = 25 s.

3. Mô phỏng hệ thống rời rạc, với Ts = 50 s.

Mỗi lần mô phỏng lưu điện áp U2 trong biến khác. Dùng tương ứng U2c,

U2d25, và U2d50. Vẽ dạng sóng U2 trên cùng một đồ thị bằng cách nhập lệnh sau.

plot(U2c(:,1), U2c(:,2), U2d25(:,1),U2d25(:,2),

U2d50(:,1),U2d(50:,2))

Phóng to trên miền từ 4 đến 12 ms cửa sổ vẽ để so sánh sự khác nhau quá độ

tần số cao. 25 s là tốt với mô phỏng liên tục. Tuy nhiên tăng bước thời gian lên 50

s sinh ra lỗi. Đối với mạch này bước thời gian 25 s là chấp nhận được, trong khi

tốc độ mô phỏng tăng lên 3.5 lần.

Simpower-system

of 545

So sánh kết quả mô phỏng hệ thống liên tục và gián đoạn

Giới thiệu phương pháp mô phỏng Phasor


Cung cấp phương pháp mô phỏng phasor cho mạch tuyến tính

Học những thuận lợi và những hạn chế của phương pháp

Bây giờ bạn dùng 2 phương pháp để mô phỏng mạch điện:

Mô phỏng với bước thời gian thay đổi dùng bộ giải Simulink liên tục

Mô phỏng với bước thời gian cố định dùng hệ thống gián đoạn

Phần này giải thích cách sử dụng phương pháp mô phỏng thứ 3, phương pháp

giải phasor.

Khi nào dùng giải Phasor

Phương pháp giải chủ yếu được sử dụng để khảo sát sự dao động điện cơ hệ

thống công suất bao gồm những máy phát và động cơ lớn. Một ví dụ cho phương

pháp này là mô phỏng hệ thống nhiều máy trong Three-Phase Systems and

Machines. Tuy nhiên kỹ thuật này không hạn chế khảo sát ổn định quá trình quá độ

của nhiều máy. Nó có thể thực hiện đối với bất kì hệ thống tuyến tính nào.

Nếu trong mạch tuyến tính bạn chỉ quan tâm thay đổi biên độ và góc pha điện

áp và dòng khi khóa đóng hoặc mở, bạn không nên giải kết quả các phương trình

khác (mô hình không gian trạng thái) từ sự ảnh hưởng lẫn nhau của các thành phần

R, L, và C. Bạn có thể thay vì giải nhiều tập hợp đơn giản hơn các phương trình đại

số liên quan dòng và áp. Đây là những gì mà phương pháp giải phasor thực hiện

Simpower-system

of 545

được. Như tên ngụ ý của nó, phương pháp này tính toán dòng và áp như phasors.

Phasors là số phức thể hiện áp và dòng sin ở tần số đặc biệt. Chúng thể hiện trong

tọa độ đề các (thực và ảo) hoặc tọa độ cực (biên độ và pha). Khi bỏ qua các trạng

thái điện, phương pháp giải phasor không yêu cầu phép giải riêng để giải phần điện

của hệ thống. Sự mô phỏng vì vậy thực hiện nhanh hơn nhiều. Bạn phải lưu ý rằng

kỹ thuật giải nhanh chỉ cho phép giải với một tần số đặc biệt.

Mô phỏng Phasor quá độ

Bây giờ bạn dùng phương pháp giải phasor cho mạch tuyến tính đơn giản. Mở

thư viện Demos của powerlib. Mở thư viện General Demos và chọn tên demo

"Transient Analysis." Một hệ thống tên power_transient mở ra.

Xây dựng mạch điện tuyến tính đơn giản trong SimPowerSystems

Mạch này là một mô hình hệ thống điện 3 pha đơn giản 60 Hz, 230 kV chỉ thể

hiện 1 pha. Mô hình nguồn đẳng trị bằng nguồn điện áp (230 kV RMS/sqrt(3) hoặc

132.8 kV RMS, 60 Hz) nối tiếp với điện kháng trong của nó (Rs Ls). Mô hình

nguồn cung cấp cho tải RL thông qua đường dây truyền tải 150 km bằng một PI

(nhánh RL1 và điện dung shunt, C1 và C2). Sử dụng máy cắt để đóng cắt tải (75

MW, 20 Mvar) ở đầu đường dây. Sử dụng hai khối đo để giám sát áp và dòng tải.

Khối Powergui ở góc thấp bên trái biểu thị mô hình là liên tục. Bắt đầu mô

phỏng và quan sát dạng sóng quá độ áp và dòng khi ngắt tải ở t = 0.0333 s (2 chu

kì) và đóng lại ở t = 0.1167 s (7 chu kì).

Gọi giải Phasor trong khối Powergui

Bây giờ bạn mô phỏng mạch tương tự sử dụng phương pháp mô phỏng phasor.

Tùy chọn này có thể truy cập thông qua khối Powergui. Mở khối này và chọn

Simpower-system

of 545

Phasor simulation. Bạn cũng phải xác định tần số sử dụng để giải phương trình

mạng đại số. Giá trị mặc định 60 Hz nhập sẵn trong menu Frequency. Đóng

Powergui và chú ý rằng từ Phasors bây giờ xuất hiện trên biểu tượng Powergui, thể

hiện bây giờ Powergui cung cấp phương pháp Phasors để mô phỏng mạch. Trước

khi khởi động lại mô phỏng, bạn nên xác định dạng thích hợp cho 2 tín hiệu gửi đến

khối Scope.

Chọn định dạng đo tín hiệu Phasor

Nếu bây giờ bạn nhấp đôi chuột vào khối Voltage Measurement hoặc khối

Current Measurement, bạn thấy menu cho phép tín hiệu đầu ra phasor ở 4 dạng khác

nhau: Phức (chọn mặc định), Thực-ảo, Biên độ-góc pha, hoặc chỉ biên độ. Dạng

phức thường rất hữu ích khi bạn muốn xử lý tín hiệu phức. Lưu ý rằng máy hiện

sóng không chấp nhận tín hiệu phức. Chọn dạng biên độ cho các khối Line Voltage

và Load Current Measurement. Điều này cho phép bạn quan sát biên độ điện áp và

dòng phasor.

Bắt đầu lại mô phỏng. Các biên độ áp và dòng 60 Hz bây giờ hiển thị trên

scope. Các dạng sóng của mô phỏng liên tục và phasor trên cùng đồ thị.

Dạng sóng của phương pháp mô phỏng liên tục và Phasor

Lưu ý với mô phỏng liên tục, mở máy cắt xảy ra ở thời điểm dòng đi qua bằng

0 theo quy định mở; trong khi mô phỏng phasor mở tức thời. Vì không có khái niệm

0 trong mô phỏng phasor.

Simpower-system

of 545

Xử lý phasor áp và dòng

Cho phép sử dụng dạng phức để thực hiện và xử lý phasors mà không tách phần

thực và phần ảo riêng. Ví dụ bạn cần tính công suất tiêu thụ của tải (công suất tác

dụng P và công suất phản kháng Q). Công suất phức S có từ dòng và áp phasor như

Với I* là phức liên hợp dòng phasor. Yêu cầu hệ số 1/2 để chuyển đổi biên độ

áp và dòng từ các giá trị đỉnh đến giá trị RMS.

Chọn định dạng Complex cho dòng và áp, dùng các khối trong thư viện

Simulink Math, thực hiện đo công suất như hình vẽ sau.

Tính toán công suất dùng áp và dòng phức

Giá trị phức các khối Magnitude-Angle bây giờ yêu cầu chuyển đổi phức

phasor thành biên độ trước khi đưa đến scope.

Hệ thống tính toán công suất chỉ thực hiện khi xây dựng trong

SimPowerSystems. Khối Active & Reactive Power (Kiểu Phasor) có trong thư viện

Extras.

SimPowerSystems User's Guide

Modeling Simple Systems 4 hướng dẫn, tất cả dựa vào hệ thống công suất đơn

giản, trình diễn mô hình mạch cơ bản, phân tích, và

mô phỏng

Advanced Components and

Techniques

Giới thiệu các phương pháp và thiết bị tăng cường

mô phỏng hệ thống và làm cho chúng hiện thực hơn

http://www.mathworks.com/access/helpdesk/help/toolbox/physmod/powersys/advanced.html#6011

http://www.mathworks.com/access/helpdesk/help/toolbox/physmod/powersys/advanced.html#6011

Simpower-system

of 545

Improving Simulation

Performance

Các công cụ và tiếp cận để tăng tốc độ mô phỏng hệ

thống, bao gồm thực hiện mô hình, tạo mã, tạo mô

hình riêng cho bạn, và điều chỉnh tham số các khối

Systems with Electric Drives Giới thiệu thư viện ứng dụng vào điện: nội dung, ví

dụ từng bước và nghiên cứu các tình huống

Transients and Power

Electronics in Power Systems

Nghiên cứu các tình huống với các ví dụ cụ thể

cách sử dụng SimPowerSystems trong các ứng

dụng tiêu biểu.

Transient Stability of Power

Systems Using Phasor

Simulation

Nghiên cứu các tình huống với các ví dụ cụ thể thực

hiện phương pháp mô phỏng phasor của

SimPowerSystems như thế nào trong các ứng dụng

tiêu biểu

Technical Conventions Trình bày 2 đơn vị đo dùng trong tài liệu

Converting Version 2 Models Giải thích cách cập nhật các mô hình từ Version 2

sang Version 3

Acknowledgments Thông tin về tác giả các công cụ

Advanced Components and

Techniques

Chương này giới thiệu những phương pháp và những công cụ tăng cường để

mô phỏng hệ thống công suất và làm cho chúng hiện thực hơn. Hai phần đầu minh

họa điện tử công suất, động cơ đơn giản và phân tích Fourier. Phần 3 trình bày hệ

thống năng lượng 3 pha, động cơ điện và trào lưu công suất, và sử dụng phương

pháp giải phasor để khảo sát ổn định quá trính quá độ hệ thống điện cơ. Phần 4 giải

thích cách nào mà bạn có thể tạo và biến đổi các khối phi tuyến.

Introducing Power

Electronics

Dùng điện tử công suất và máy biến áp và thay đổi

điều kiện ban đầu cho mạch

Simulating Variable Speed

Motor Control

Mô hình và các động cơ đơn giản gián đoạn với các

khối đặc biệt. Dùng công cụ phân tích FFT của khối

Simpower-system

of 545

Powergui để thực hiện phân tích sóng hài

Three-Phase Systems and

Machines

Sử dụng các động cơ điện và các thành phần 3 pha.

Cung cấp phương pháp giải phasor để khảo sát dao

động điện cơ trong hệ thống điện

Building and Customizing

Nonlinear Models

Mô hình hệ thống phi tuyến và tạo các khối riêng

cho bạn để thể hiện chúng

Giới thiệu điện tử công suất


Học cách dùng thành phần điện tử công suất

Học cách dùng máy biến áp

Thay đổi các điều kiện đầu của mạch

Thiết kế SimPowerSystems để mô phỏng các thiết bị điện tử công suất. Phần

này dùng mạch đơn giản dựa vào thyristor như là một ví dụ cơ bản.

Xét mạch ở hình vẽ dưới. Nó thể hiện một pha bộ bù tĩnh (SVC) dùng trong

mạng truyền tải 735 kV. Trên cuộn thứ cấp của máy biến áp 735 kV/16 kV, 2 nhánh

điện nạp nối song song: một nhánh điện kháng điều khiển thyristor (TCR) và một

nhánh điện dung khóa thyristor (TSC).

Các thông số máy biến áp

Công suất danh định 110MVA

Sơ cấp: Điện áp định mức

424.4kV

Điện kháng móc vòng RMS =

0.15

Điện trở p.u = 0.002 p.u

Thứ cấp: Điện áp định mức 16kV

Điện kháng móc vòng RMS = 0

Các thông số thyristor

Ron = 1m ohm; Vf = 14*0.8 V

(14 thyristor nối tiếp)

Bộ đệm: Rs = 500 ohm; Cs = 0.15F

Simpower-system

of 545

p.u.

Điện trở = 0.002 p.u

Dòng từ hóa ở 1 p.u.

Điện áp: cảm ứng: 0.2%

Điện trở: 0.2%

Hình 2-1: Bộ bù Var tĩnh TCR/TSC một pha

Điều khiển 2 nhánh TCR và TSC bằng van có 2 chuỗi thyristor nối song song.

Một mạch đệm RC nối qua mỗi van. Nhánh TSC là bật/tắt, để thay đổi bước gián

đoạn dòng dung SVC. Điều khiển pha nhánh TCR để có sự thay đổi liên tục dòng

kháng mạng SVC.

Bây giờ xây dựng 2 mạch minh họa sự làm việc của các nhánh TCR và TSC.

Mô phỏng nhánh TCR

1. Mở cửa sổ mới và lưu tên circuit3.

2. Mở thư viện Power Electronics và copy khối Thyristor vào mô hình

circuit3.

3. Mở menu Thyristor và đặt thông số như sau:

Ron

1e-3

Lon

0

Vf

14*0.8

Cs

500

1. Lưu ý mạch đệm là toàn bộ hộp hội thoại Thyristor.

2. Thay đổi tên khối là Th1 và nhấp đôi vào nó.

3. Nối thyristor Th2 song song với Th1, như hình vẽ 2-2.

4. Khi xác định bộ đệm là Th1, thì phải loại trừ Th2.

5. Mở hộp hội thoại Th2 và đặt tham số bộ đệm là

Rs

Inf

Cs

0

1. Lưu ý rằng bộ đệm xuất hiện trên biểu tượng Th2.

Máy biến áp tuyến tính trong thư viện Elements. Copy và đổi tên thành TrA,

mở hộp hội thoại ra. Đặt công suất định mức, tần số, và thông số cuộn dây (winding

1 = sơ cấp; winding 2 = thứ cấp) như hình 2-1.

Simpower-system

of 545

Lưu ý điện kháng móc vòng và điện trở mỗi cuộn có thể xác định trực tiếp trong

đơn vị tương đối. Như không có cuộn thứ 3, chọn lại Three windings transformer.

Lưu ý rằng cuộn thứ 3 không xuất hiện trên khối TrA.

Cuối cùng, đặt thông số nhánh từ hóa Rm và Xm là [500, 500]. Các giá trị

tương ứng 0.2% điện trở và điện cảm.

Thêm nguồn áp, nối tiếp với RL, và khối Ground. Đặt các thông số như hình vẽ

2-1. Thêm Current Measuremant để đo dòng sơ cấp. Nối các mạch lại với nhau như

hình 2-2.

Lưu ý khối Thyristor có một đầu ra xác nhận bằng chữ cái m. Đầu ra này trở lại

tín hiệu vectơ Simulink có áp (Vak) và dòng (Iak) thyristor. Nối khối Demux với 2

đầu ra ở đầu m của Th1. Rồi nối 2 đầu ra bộ phân kênh tới scope, đổi tên

Scope_Th1. (Để tạo đầu ra thứ 2 đến scope, trong menu Scope properties -->

General, đặt số trục là 2.) Tên 2 đường nối Ith1 và Vth1. Các tên này tự động hiển

thị trên mỗi đường.

Hình 2-2: Mô phỏng nhánh TCR

Bây giờ bạn có thể mô hình máy phát xung đồng bộ kích hoạt Th1 và Th2.

Copy 2 máy phát xung Simulink vào hệ thống, tên là Pulse1 and Pulse2, và nối

chúng đến cổng Th1 và Th2.

Bây giờ bạn phải có thời gian xung Th1 và Th2. Ở bất kì chu kì nào 1 xung phải

gửi đến mỗi thyristor 0 sau khi điện áp tính toán thyristor đi qua giá trị 0. Đặt

thông số Pulse1 và Pulse2 như sau:

Biên độ

1

Chu kì

1/60 s

Simpower-system

of 545

Độ rộng xung (% chu kì)

1% (3.6 degrees pulses)

Trễ pha 1/60+T cho xung1

1/60+1/120+T cho xung2

Lưu ý xung gửi đến Th2 trễ 1800 so với xung gửi đến Th1. Dùng thời gian trễ T

để xác định góc mở . Để có góc mở là 1200, xác định T trong không gian làm việc

bằng cách nhập

T = 1/60/3;

Bây giờ mở hộp hội thoại Simulation --> Simulation parameters. Chọn thuật

giải tích phân ode23tb. Giữ lại các tham số mặc định nhưng đặt dung sai tương đối

là 1e-4 và thời gian dừng là 0.1. Bắt đầu mô phỏng. Kết quả như trong hình 2-3.

Lưu ý bạn cũng có thể chọn hệ thống gián đoạn. Hãy thử, ví dụ, thời gian

mẫu là 50 s. Kết quả mô phỏng tốt nhất nên so sánh với hệ thống liên tục.

Hình 2-3: Các kết quả mô phỏng TCR

Mô phỏng nhánh TSC

Bây giờ bạn có thể thay đổi hệ thống circuit3 và thay đổi nhánh TCR thành

nhánh TSC. Lưu circuit3 như hệ thống mới và đặt tên là circuit4.

Simpower-system

of 545

Nối tụ điện nối tiếp với điện cảm RL và Th1/Th2 như hình vẽ bên dưới. Thay

đổi các tham số R, L, và C như trong hình 2-1. Nối volt kế và scope để giám sát

điện áp qua tụ điện.

Trái với nhánh TCR, mà được kích hoạt bằng máy phát xung đòngbộ, tín hiệu

kích hoạt liên tục cấp cho 2 thyristor. Xóa 2 máy phát xung. Copy khối Step từ thư

viện Simulink và nối đầu ra ở cả 2 cổng Th1 và Th2. Đặt bước thời gian là 1/60/4

(hoạt động ở đỉnh dương đầu tiên điện áp nguồn). Mạch của bạn tương tự với mạch

dưới đây.

Mô phỏng nhánh TSC

Mở 3 scopes và bắt đầu mô phỏng.

Tụ hoạt động từ 0, bạn có thể quan sát quá độ đệm thấp ở 200 Hz, chồng lên 60

Hz thành phần độ lớn điện áp và dòng điện sơ cấp. Trong thời gian TSC làm việc

bình thường, tụ điện có điện áp đầu khi van cuối cùng mở. Để cực tiểu đóng quá độ

tụ nạp, thyristors nhánh TSC phải mở khi điện áp nguồn đạt giá trị cực đại và đúng

cực tính. Điện áp tụ ban đầu tương ứng điện áp trạng thái ổn định đã có khi khóa

thyristor đóng. Điện áp tụ là 17.67 kVrms khi van dẫn. Ở thời điểm đóng, tụ phải

nạp với điện áp đỉnh.

Bây giờ bạn có thể dùng khối Powergui để thay đổi điện áp ban đầu của tụ. Mở

Powergui và chọn Initial States Setting. Một bảng liệt kê tất cả các biến trạng thái

với các giá trị mặc định ban đầu xuất hiện. Giá trị điện áp đầu đi qua tụ C (biến

Uc_C) là -0.3141 V. Điện áp này không chính xác không vì bộ đệm cho phép dòng

nhỏ đi qua khi cả hai thyristors đóng. Bây giờ chọn biến trạng thái Uc_C và nhập

Simpower-system

of 545

24989 vào phía trên bên phải trường. Sau đó nhấp nút Apply để xác nhận thay đổi

này.

Bắt đầu mô phỏng. Trong khi chờ thành phần quá độ dòng và áp tụ biến mất. So

sánh điện áp sinh ra với hoặc không với điện áp đầu trong hình vẽ này.

Transient Capacitor Voltage With and Without Initial Charge

Mô phỏng điều khiển thay đổi tốc độ động cơ


Sử dụng các động cơ điện và điện tử công suất để mô phỏng động cơ

AC đơn giản với điều khiển thay đổi tốc độ động cơ

Học cách sử dụng khối Universal Bridge

Gián đoạn mô hình và so sánh với phương pháp mô phỏng bước thay

đổi và bước cố định

Học cách sử dụng khối Multimeter

Học cách sử dụng công cụ FFT

Điều khiển thay đổi tốc độ động cơ điện AC dùng các khóa điện tử công suất

chuyển mạch như là IGBT, MOSFET, và GTO. Các máy không đồng bộ được cung

cấp bởi điều chế độ rộng xung (PWM) bộ chuyển đổi điện áp nguồn (VSC) ngày

nay dần thay thế bằng động cơ DC và cầu thyristor. Với PWM, kết hợp với kỹ thuật

điều khiển hiện đại như điều khiển huớng điện trường hoặc điều khiển hướng

mômen, bạn có thể có sự linh hoạt trong điều khiển tốc độ và mômen như với các

máy DC. Phần này trình bày cách xây dựng 1 mạch vòng hở đơn giản AC điều

khiển một máy không đồng bộ. Chương 4 sẽ giới thiệu cho bạn 1 thư viện có 13 mô

Simpower-system

of 545

hình điều khiển DC và AC. Những mô hình đó "sẵn sàng sử dụng" cho phép bạn mô

phỏng hệ thống điều khiển điện mà không cần xây dựng hệ thống phức tạp.

Thư viện Machines có 4 máy 3 pha thông dụng nhất: máy đồng bộ đơn giản và

đầy đủ, máy đồng bộ, và máy đồng bộ nam châm vĩnh cửu. Có thể sử dụng mỗi

máy ở cả hai chế độ máy phát hoặc động cơ. Kết hợp các thành phần tuyến tính và

phi tuyến như mày biến áp, đường dây, tải , máy cắt..., có thể sử dụng chúng để mô

phỏng quá độ điện cơ trong mạng điện. Chúng có thể kết hợp các thiết bị điện tử

công suất để thực hiện mô phỏng.

Thư viện Power Electronics có các khối cho phép bạn mô phỏng diode,

thyristor, thyristor GTO, MOSFET, và IGBT. Bạn có thể nối liền nhiều khối lại với

nhau để xây dụng cầu 3 pha. Ví dụ, một cầu chuyển đổi IGBT yêu cầu 6 IGBT và 6

antiparallel diodes.

Để dễ dàng thực hiện các cầu, khối Universal Bridge tự động thực hiện nối cho

bạn.

Hình 2-4: Mạch 5: Điều khiển PWM động cơ cảm ứng

Xây dựng và mô phỏng động cơ theo PWM

Các bước sau xây dựng động cơ điều khiển PWM.

Lắp ráp và cấu hình khối Motor

Bước đầu tiên bạn copy và đặt khối động cơ:

1. Mở cửa sổ mới và lưu tên circuit5.

2. Mở thư viện Power Electronics và copy khối Universal Bridge vào mô

hình circuit5.

3. Mở hộp hội thoại Universal Bridge và đặt thông số như sau:

Thiết bị điện tử công suất IGBT/Diodes

Simpower-system

of 545

Snubber

Rs 1e5

Cs inf

Ron 1e-3

Điện áp thuận

Vf 0 V

Vfd 0 V

Tail

Tf 1e-6 s

Tt 1e-6 s

1. Lưu ý rằng mạch đệm là không thể thiếu đối với hộp hội thoại

Universal Bridge. Khi giá trị tụ Cs bộ đệm đặt là Inf (ngắn mạch), chúng ta

sử dụng bộ đệm thuần trở. Nhìn chung cầu IGBT không sử dụng bộ đệm; tuy

nhiên, vì mô hình thành phần phi tuyến trong SimPowerSystems như một

nguồn dòng, bạn phải cấp 1 đường dẫn song song qua mỗi IGBT để cho phép

nối đến một mạch cảm (stator máy đồng bộ). Giá trị điện trở cao bộ đệm

không ảnh hưởng thực hiện mạch.

4. Mở thư viện Machines. Copy khối SI Asynchronous Machine Unit và

khối Machine Measurement Demux vào mô hình circuit5.

5. Mở menu Asynchronous Machine và xem các thông số. Đặt chúng là

máy 3 HP, 60 Hz với 2 cặp cực. Tốc độ định mức của nó giảm thấp một ít so

với tốc độ đồng bộ 1800 rpm, hoặc ws= 188.5 rad/s.

6. Lưu ý có thể tiếp cận 3 đầu động cơ a, b, và c. Trong khi các động cơ

làm việc bình thường các đầu nên nối ngắn mạch lại với nhau. Trong menu

Asynchronous Machine thay đổi kiểu động cơ là Squirrel cage (lồng sóc).

Lưu ý rằng sau khi thay đổi thì không được nối rotor.

7. Mở menu khối Machine Measurement Demux. Khi khối này nối với

đầu ra máy đo, nó cho phép bạn truy cập những thông tin cụ thể bên trong

máy. Đầu tiên chọn kiểu máy Asynchronous. Chọn lại tất cả tín hiệu ngoại

trừ 3 tín hiệu sau: is_abc (3 dòng stator), wm (tốc độ rotor), và Te (mômen

điện từ).

Loading and Driving the Motor

Simpower-system

of 545

Bây giờ bạn thực hiện đặc tính mômen tốc độ tải động cơ. Giả thiết đặc tính

mômen tốc độ bậc hai (tải kiểu quạt hoặc bơm). Mômen T bằng bình phương tốc

độ .

Mômen định mức của động cơ là

Do đó hằng số k nên là

1. Mở thư viện Math Operations của Simulink và copy khối Math

Function vào mô hình circuit5. Mở menu khối và nhập biểu thức mômen như

một hàm tốc độ: 3.34e-4*u^2.

2. Nối đầu ra khối Math Function đến đầu ra tốc độ khối Machines

Measurement Demux, tên wm, và đầu ra của nó đến đầu vào động cơ, tên

Tm.

3. Mở thư viện Electrical Sources và copy khối DC Voltage Source vào

mô hình circuit5. Mở menu khối và đặt điện áp là 400 V.

4. Mở thư viện Measurements và copy khối Voltage Measurement vào

mô hình circuit5. Thay đổi tên khối là Vab.

5. Dùng khối Ground ở thư viện Elements, nhập công suất và điện áp

như hình 2-4.

Điều khiển cầu chuyển đổi bằng máy phát xung

Để điều khiển cầu chuyển đổi, bạn nên dùng máy phát xung. Máy phát có trong

thư viện Extras của powerlib:

1. Mở thư viện các khối điều khiển Extras/Discrete và copy khối máy

phát xung 3 pha PWM vào mô hình circuit5. Có thể dùng khối này để phát

xung cho cầu mức 2 hoặc mức 3. Ngoài ra khối phát 2 xung (đầu ra P1 và

P2) có thể gửi đến 2 cầu 3 nhánh khác khi bộ chuyển đổi sử dụng cấu hình

cầu kép. Trong trường hợp này, sử dụng nó như một máy phát xung PMW

cầu đơn 2 cấp. Bộ chuyển đổi làm việc trong mạch vòng hở, và phát bên

trong 3 tín hiệu điều chế PWM. Nối đầu ra P1 với đầu vào xung khối

Universal Bridge

2. Mở hộp hội thoại khối Discrete Three-Phase PWM Generator và đặt

các tham số như sau.

Type 2 level

Simpower-system

of 545

Mode of operation Un-synchronized

Carrier frequency 18*60Hz (1080 Hz)

Internal generation of modulating

signals

Selected

Modulation index m 0.9

Output voltage frequency 60 Hz

Output voltage phase 0 degrees

Sample time 10e-6 s

3. Dùng menu Edit --> Look Under Mask của cửa sổ mô hình để xem

PWM thực hiện như thế nào. Hệ thống điều khiển này được tạo đầy đủ với

các khối Simulink. Khối có gián đoạn vì vậy các xung thay đổi nhiều bước

thời gian xác định. Một bước thời gian là 10 s tương ứng - 0.54% chu kì

đóng mở ở 1080 Hz.

4. Một phương pháp thông dụng để phát xung PWM là sử dụng so sánh

điện áp ra kết hợp với dạng sóng chữ nhật (trong trường hợp này là 60 Hz) ở

tần số đóng mở (trong trường hợp này là 1080 Hz). Đây là phương pháp thực

hiện trong khối Discrete 3-Phase PWM Pulse Generator. Điện áp dây đầu ra

RMS là một hàm điện áp vào DC và chỉ số điều chế m cho theo phương trình

sau:

5. Do đó, điện áp DC 400 V và hệ số điều chế 0.90 điện áp dây đầu ra

220 Vrms, là điện áp định mức động cơ không đồng bộ.

Hiển thị các tín hiệu và đo áp, dòng cơ bản

1. Bây giờ bạn thêm các khối đo lường thành phần cơ bản (60 Hz) vào

điện áp Vab và dòng pha A. Mở thư viện Extras/Discrete Measurements của

powerlib và copy khối gián đoạn Fourier vào mô hình circuit5.

2. Mở hộp hội thoại khối Discrete Fourier và kiểm tra các tham số đặt

như sau:

Tần số cơ bản f1 60 Hz

Số họa tần 1

Đầu vào ban đầu [0 0]

Simpower-system

of 545

Thời gian mẫu 10e-6 s

3. Nối khối này với sensor điện áp Vab.

4. Nhấp đôi khối Discrete Fourier. Để đo dòng pha A, bạn cần chọn

thành phần đầu tiên đầu ra is_abc của khối ASM Measurement Demux.

5. Copy khối Selector từ thư viện Signals & Systems của Simulink. Mở

menu và đặt Element là 1. Nối đầu ra Selector với khối Discrete Fourier thứ

hai và đầu ra của nó với đầu ra is_abc của khối Machines Measurement

Demux như trong hình 2-4.

6. Cuối cùng, thêm scopes vào mô hình. Copy một khối Scope block vào

mạch. Sử dụng Scope này để hiển thị các giá trị tức thời của động cơ như

điện áp, dòng điện, tốc độ, và mômen điện từ. Trong menu Scope Properties

--> General của scope, đặt các tham số như sau:

Số trục 4

Dải thời gian 0.05 s

Tick labels bottom axis only

1. Nối 4 đầu vào và nhãn 4 đương kết nối như hình 2-3. Khi bắt đầu mô

phỏng, các nhãn hiển thị phía trên mỗi hàng.

Để cho phép hiển thị xử lý tín hiệu nhiều hơn trên màn hình hiển thị giao

động, bạn phải lưu chúng trong biến a. Trong menu Scope Parameters/Data

history của scope, đặt các tham số như sau:

Limit data point to last deselected

Save data to workspace selected

variable name ASM

Format Structure with time

Sau khi mô phỏng, hiển thị sẵn 4 tín hiệu trên scope theo cấu trúc mảng

tên ASM.

2. Nhấp đôi vào Scope 4 đầu vào và thay đổi số đầu vào là 2. Sử dụng

Scope này để hiển thị thành phần cơ bản điện áp Vab và dòng Ia. Nối 2 đầu

vào với 2 đầu vào khối Fourier. Tên 2 đường nối như hình 2-3.

3. Bây giờ bạn sẵn sàng mô phỏng khởi động động cơ.

Mô phỏng điều khiển PWM động cơ bằng thuật toán tích phân liên

tục

Simpower-system

of 545

Mở menu Simulation --> Simulation parameters. Chọn thuật toán tích phân

ode23tb. Đặt dung sai tương đối là 1e-4, dung sai tuyệt đối và cỡ bước cực đại là

auto, và thời gian dừng là 1 s. Bắt đầu mô phỏng. Kết quả mô phỏng như trong hình

2-5.

Động cơ khởi động và đạt tốc độ ổn định 181 rad/s (1728 rpm) sau 0.5 s. Tại

thời điểm khởi động biên độ dòng 60 Hz đạt đỉnh 90 A (64 A RMS) trong khi giá trị

trạng thái ổn định là 10.5 A (7.4 A RMS). Như mong muốn, biên độ điện áp 60 Hz

có trong khe sóng ở

Cũng nên lưu ý sự dao động mạnh mômen điện từ ở thời điểm khởi động. Nếu

bạn phóng to mômen trạng thái ổn định, bạn nên quan sát tín hiệu nhiễu ở giá trị

11.9 N.m, tương ứng mômen tải ở tốc độ định mức.

Nếu phóng to dòng động cơ 3 pha, bạn có thể thấy lọc tất cả sóng hài (bội số tần

số đóng mở 1080Hz) bằng điện cảm stator, vì vậy thành phần 60 Hz là quan trọng

nhất.

.

Hình 2-5: PWM Motor Drive; Kết quả mô phỏng động cơ khởi động ở điện

áp đây

Dùng khối Multimeter

Khối Universal Bridge không phải hệ thống con truyền thống mà có thể truy

cập 6 khóa riêng biệt. Nếu bạn muốn đo áp và dòng khóa, bạn phải dùng khối

Multimeter, cho phép truy cập các tín hiệu bên trong cầu:

Simpower-system

of 545

1. Mở hộp hội thoại Universal Bridge và đặt thông số Measurement là

thông số dòng Device.

2. Copy khối Multimeter từ thư viện Measurements vào circuit5. Nhấp

đôi khối Multimeter. Một cửa sổ có 6 khóa dòng xuất hiện.

3. Chọn 2 dòng nhánh cấu nối với pha A. Xác định chúng như sau

iSw1 Universal Bridge

iSw2 Universal Bridge

4. Nhấp OK. Số tín hiệu (2) hiển thị trong biểu tượng Multimeter.

5. Dùng khối Demux, gửi 2 tín hiệu đầu ra đồng hồ đa năng đến 2 scope

và tên 2 dây nối (Trace 1: iSw1 Trace 2: iSw2).

6. Bắt đầu lại mô phỏng. Ta có dạng sóng trong 20ms đầu tiên như hình

vẽ sau.

Currents in IGBT/Diode Switches 1 and 2

Như mong muốn, dòng trong khóa 1 và 2 là bù. Dòng dương thể hiện dòng đi

vào IGBT, trong khi dòng âm thể hiện dòng trong diode antiparallel.

Lưu ý Khối Multimeter sử dụng không giới hạn khối Universal Bridge. Rất

nhiều khối Electrical Sources và thư viện Elements có thông số

Measurement, bạn có thể chọn điện áp, dòng hoặc máy biến áp bảo hòa. Tốt

Simpower-system

of 545

nhất dùng khối Multimeter giảm số sensor dòng và áp trong mạch.

Discretizing the PWM Motor Drive

Bạn nên lưu ý rằng mô phỏng dùng thuật toán tích phân bước biến là tương đối

lâu. Tùy thuộc vào máy tính của bạn, nó có thể mất một vài phút để mô phỏng 1

giây. Để rút ngắn thời gian mô phỏng, bạn có thể gián đoạn mạch và mô phỏng với

bước thời gian mô phỏng cố định.

Mở Powergui và chọn Discretize electrical model. Đặt Sample Time là 10e-6

s. Khi khởi động lại mô phỏng hệ thống, bao gồm máy không đồng bộ, gián đọan ở

giá trị thời gian mẫu là 10 s.

Khi không có trạng thái liên tục trong hệ thống, bạn không cần phương pháp

tích phân bước biến để giải hệ thống này. Trong ô hộp hội thoại Simulation -->

Simulation parameters --> Solver, chọn Fixed-step và Discrete (không chọn

continuous).

Bắt đầu mô phỏng. Quan sát sự mô phỏng bây giờ nhanh gấp 3 lần so với hệ

thống liên tục. So sánh kết quả ta thấy tốt hơn so với hệ thống liên tục.

Performing Harmonic Analysis Using the FFT Tool

Hai khối Discrete Fourier cho phép tính toán thành phần cơ bản áp và dòng khi

đang chạy mô phỏng. Nếu bạn thích quan sát thành phần sóng hài cũng như bạn cần

khối Discrete Fourier cho mỗi sóng hài. Cách tiếp cận này không thích hợp.

Bây giờ dùng công cụ FFT của Powergui để hiển thị phạm vi tần số các dạng

sóng áp và dòng. Lưu các tín hiệu trong không gian làm việc theo cấu trúc mảng

ASM.

Mở Powergui và chọn FFT Analysis. Một cửa sổ mới mở ra. Đặt thông số xác

định tín hiệu phân tích, thời gian cửa sổ và dải tần như sau:

Cấu trúc ASM

Đầu vào Vab

Số tín hiệu 1

Thời gian khởi động 0.7 s

Số chu kì 2

(Menu kéo xuống) Hiển thị cửa sổ FFT

Tần số cơ bản 60 Hz

Tần số cơ bản 5000 Hz

Simpower-system

of 545

Trục tần số Harmonic order

Kiểu hiển thị Thanh (relative to Fund or DC)

Hiển thị tín hiệu phân tích ở trên cửa sổ. Nhấp Display. Hiển thị phạm vi tần số

ở dưới cửa sổ, như hình vẽ sau.

FFT Analysis of the Motor Line-to-Line Voltage

Hiển thị thành phần cơ bản và sự méo hài tổng (THD) điện áp Vab trên cửa sổ.

Biên độ cơ bản điện áp bộ chuyển đổi (312 V) so sánh đúng với giá trị lý thuyết

(311 V với m=0.9).

Hiển thị sóng hài theo tỉ lệ % thành phần cơ bản. Như mong muốn sóng hài xảy

ra quanh bội số tần số mang (n*18 +- k). Sóng hài cao nhất (30%) xuất hiện ở sóng

hài thứ 16 (18 - 2) và sóng hài thứ 20 (18 + 2). Lưu ý tính toán giá trị THD (69%)

để xác định dải tần từ 0 đến 5000 Hz. Nếu bạn tính toán lại FFT với dải tần số cực

đại là 10000 Hz, bạn sẽ thấy THD tăng lên đến 74% (5% phân phối trong THD với

tần số 5000 đến 10000 Hz).

Cuối cùng, chọn đầu vào Ia thay cho Vab và hiển thị phổ dòng của nó.

Simpower-system

of 545

Hệ thống 3 pha và các máy điện


Học cách mô phỏng hệ thống điện 3 pha có các động cơ điện và mô

hình 3 pha khác

Thực hiện nghiên cứu trào lưu công suất và khởi tạo các máy để bắt

đầu mô phỏng trạng thái ổn định bằng cách sử dụng tùy chọn Load Flow

and Machine Initialization của Powergui

Mô phỏng hệ thống và quan sát sự thực hiện động sử dụng cả hai kỹ

thuật giải tiêu chuẩn là phương pháp giải liên tục (Continousvà Phasor

Bây giờ bạn dùng 3 kiểu máy điện trong thư viện Electrical Machines: máy điện

đồng bộ đơn giản, máy điện đồng bộ chi tiết, và máy điện không đồng bộ. Bạn nối

các máy điện này với thành phần tuyến tính và phi tuyến như là máy biến áp, tải và

máy cắt để nghiên cứu ổn định quá trình quá độ nguồn cung cấp liên tục dùng máy

phát diesel.

Mạng 3 pha có máy điện

Hệ thống 2 máy điện vẽ theo sơ đồ 1 sợi là ví dụ chính trong phần này:

Hình 2-6: Máy phát Diesel và động cơ không đồng bộ trong mạng phân

phối

Hệ thống này có một cây (nút B2), mô phỏng bằng một tải trở 1 MW và tải

động cơ (ASM) 2400 V từ mạng phân phối 25 kV qua máy biến áp 6 MVA, 25/2.4

kV, và từ máy phát điện đồng bộ khẩn cấp/đơn vị diesel (SM).

Mô hình mạng 25 kV bằng nguồn tương đương R-L (mức ngắn mạch 1000

MVA, hệ số tỉ lệ X/R = 10) và tải 5 MW. Động cơ không đồng bộ có các giá trị

định mức 2250 HP, 2.4 kV, và máy điện đồng bộ có giá trị định mức 3.125 MVA,

2.4 kV.

Đầu tiên động cơ phát công suất cơ 2000 HP và máy phát diesel dự phòng,

không chuyển công suất tác dụng. Do đó máy điện đồng bộ làm việc như một tụ

phát đồng bộ chỉ yêu cầu công suất phản kháng để điều chỉnh điện áp 2400 V nút

B2 1.0 p.u. ở t = 0.1 s, sự cố 3 pha xảy ra trên hệ thống 25 kV, là nguyên nhân mở

Simpower-system

of 545

máy cắt 25 kV ở t = 0.2 s, và tăng đột ngột tải máy phát. Trong chu kì quá độ theo

sự cố và cô lập máy phát-động cơ, hệ thống kích từ máy phát đồng bộ và bộ điều

chỉnh tốc độ động cơ diesel phản ứng lại để duy trì điện áp và tốc độ ở giá trị không

đổi.

Mô phỏng hệ thống này trong demo SimPowerSystems. Mở thư viện Demo của

powerlib và nhấp đôi demo tên "Three-Phase Machines and Load Flow." Một hệ

thống tên power_machines mở ra.

Hình 2-7: Hệ thống công suất hình 2-6 xây dựng với SimPowerSystems

Khối Synchronous Machine (SM) dùng các thông số tiêu chuẩn, nhưng ngược

lại khối Asynchronous Machine (ASM) dùng thông số SI.

Các thành phần 3 pha khác điện áp nguồn cảm, máy biến áp nối Y0/, và tải là

khối tiêu chuẩn từ thư viện Electrical Source và Elements của powerlib. Nếu bạn

mở hộp hội thoại Three-Phase Fault và khối Three-Phase Breaker, bạn thấy thời

gian chuyển mạch xác định như thế nào. Khối Machine Measurement Demux trong

thư viện Machines dùng để giải kênh tín hiệu đầu ra của các máy SM và ASM.

Sử dụng điện áp SM các đầu ra tốc độ như các đầu vào hồi tiếp âm với hệ thống

điều khiển Simulink có cả máy diesel và khối điều tiết cũng như khối kích thích. Hệ

thống kích thích là khối tiêu chuẩn có trong thư viện Machines. Thông số SM cũng

như máy diesel và các mô hình điều tiết xem tham khảo [1].

Simpower-system

of 545

Diesel Engine and Governor System

Nếu bạn mô phỏng hệ thống này lần đầu tiên, thông thường bạn không biết điều

kiện đầu cho SM và ASM để bắt đầu trạng thái ổn định.

Các điều kiện đầu là

Khối SM: Các giá trị đầu độ lệch tốc độ (thường 0%), góc lệch rôto,

biên độ và pha dòng điện trong cuộn dây stator, điện áp đầu yêu cầu để có

điện áp đầu cuối mong muốn xác định từ trào lưu công suất.

Khối ASM: Giá trị đầu độ trượt, góc lệch rôto, biên độ và pha dòng

điện trong cuộn dây stator.

Mở hộp hội thoại các khối Synchronous Machine và Asynchronous Machine.

Tất cả các điều kiện đầu nên đặt là 0, trừ điện áp SM và độ trượt ASM đặt là 1 p.u.

Mở 3 scope giám sát tín hiệu SM và ASM cũng như điện áp ở nút B2. Bắt đầu mô

phỏng và quan sát 100 ms đầu trước khi thực hiện sự cố.

Khi mô phỏng bắt đầu, luu ý rằng 3 dòng ASM bắt đầu từ 0 và có chuyển đổi

chậm thành phần DC. Tốc độ máy cần nhiều thời gian hơn để đạt trạng thái ổn định

vì quán tính của hệ thống tải động cơ và máy phát diesel. Trong ví dụ của chúng tôi,

ASM thậm chí quay sai hướng vì mômen khởi động của động cơ thấp hơn mômen

tải. Dừng mô phỏng.

Trào lưu công suất và khỏi tạo máy

Để bắt đầu mô phỏng trạng thái ổn định với dòng hình sin và tốc độ không đổi,

tất cả các máy điện phải phù hợp hơn điều kiện đầu. Đây là điều hết sức khó khăn

thực hiện ngay cả với hệ thống đơn giản. Trong phần tiếp theo bạn học cách sử

dụng chức năng Load Flow and Machine Initialization của khối Powergui để thực

hiện trào lưu công suất và điều kiện đầu cho các máy điện.

Nhấp đôi chuột vào khối Powergui. Trong menu Tools, nhấp nút Load Flow

and Machine Initialization. Một cửa sổ mới xuất hiện. Góc trên bên phải cửa sổ

bạn có danh sách các máy điện xuất hiện trong hệ thống. Chọn máy điện có công

suất SM 3.125 MVA. Lưu ý kiểu nút (Bus Type), bạn có menu cho phép bạn chọn

máy phát PV, máy phát PQ, hoặc máy phát dao động.

Với các động cơ đồng bộ thông thường bạn phải xác định điện áp đầu ra mong

muốn và công suất tác dụng bạn muốn phát (công suất dương cho chế độ máy phát)

hoặc tiêu thụ (công suất âm cho chế độ động cơ). Điều này là có thể giống như bạn

có nút dao động (hoặc slack) là các máy phát hoặc tiêu thụ công suất vượt quá yêu

cầu cân bằng công suất tác dụng trong mạng.

Nút dao động có thể là nguồn áp hoặc một loại động cơ đồng bộ nào khác. Nếu

bạn không có điện áp nguồn trong hệ thống, bạn phải biểu thị nó là động cơ như

động cơ dao động. Trong phần tiếp theo, bạn thực hiện trào lưu công suất với áp

nguồn 25 kV nối ở nút B1, nó được xem như nút dao động.

Trào lưu công suất không máy dao động

Trong cửa sổ trào lưu công suất, kiểu nút SM của bạn nên khởi tạo như máy

phát P & V, thể hiện rằng thực hiện trào lưu công suất với máy điều khiển công suát

Simpower-system

of 545

tác dụng và điện áp đầu cuối. Mặc định, điện áp đầu cuối mong muốn UAB khởi tạo

ở điện áp danh định của máy điện (2400 Vrms). Giữ không thay đổi và đặt công

suất tác dụng (Active Power) là 0. Bởi vậy các máy đồng bộ tiêu thụ hoặc phát công

suất phản kháng chỉ để giữ điện áp đầu cuối là 1 p.u. Bây giờ chọn máy điện ASM

2250 HP phía trên bên phải cửa sổ. Chỉ cần tham số duy nhất là công suất cơ của

động cơ. Nhập 2000*746 (2000 HP). Bây giờ bạn thực hiện trào lưu công suất với

các thông số như sau.

SM

Điện áp đầu 2400 Vrms

Công suất tác dụng 0 kW

ASM

Công suất cơ 2000*746 W (2000 HP)

Nhấp nút Update Load Flow. Đầu tiên giải trào lưu công suất, cập nhật điện áp

dây 3 pha và dòng như hình vẽ sau. Hiển thị các giá trị cả trong đơn vị SI (RMS

volt hoặc RMS ampe) và đơn vị p.u.

Hiển thị công suất tác dụng và phản kháng SM, công suất cơ, và trường điện áp.

Simpower-system

of 545

P 0 W

Q 856 kvar hoặc 856/3125 = 0.2739 p.u.

Pmec 844.2 W or 0.00027 p.u., thể hiện tổn hao ben

trong cuộn dây stator

Ef (field voltage) 1.427 p.u.

Hiển thị công suất tác dụng và phản kháng ASM tiêu thụ do động cơ, trượt và

mô men.

P 1.515 MW (0.9024 p.u.)

Q 615 kvar (0.3662 p.u.)

Pmec 1.492 MW (2000 HP)

Slip (Trượt) 0.006119

Torque (mômen) 7964 N.m (0.8944 p.u.)

Đóng cửa sổ Load Flow.

Giá trị mômen ASM (7964 N.m) nhập ở khối Constant nối đầu ra mômen ASM.

Nếu bạn mở hộp hội thoại SM và ASM bạn có thể thấy cập nhật các điều kiện đầu.

Nếu bạn mở Powergui, bạn có thể cập nhật các giá trị ở các đầu ra. Bạn cũng có thể

nhấp nút Nonlinear để có điện áp và dòng các khối phi tuyến. Ví dụ, bạn nên tìm

biên độ điện áp pha A đi qua sự cố máy cắt (tên Uc_3-Phase Fault/Breaker1) là

14.42 kV RMS, tương ứng 24.98 kV RMS pha-pha.

Để bắt đầu mô phỏng trạng thái ổn định, các khối trạng thái Governor & Diesel

Engine và Excitation cũng nên khởi tạo từ các giá trị tính toán trào lưu công suất.

Mở hệ thống con Governor & Diesel Engine, bên trong có Diesel Engine Speed và

Voltage Control. Lưu ý công suất cơ ban đầu đặt tự động là 0.0002701 p.u. Mở khối

Excitation và lưu ý rằng điện áp đầu cuối ban đầu và điện áp trường đạt tương ứng

là 1.0 và 1.427 p.u.

Lưu ý rằng trào lưu công suất cũng khởi tạo các khối nối ở đầu vào quy chiếu

(wref và vref) khối Governor and Excitation cũng như khối Constant nối ở đầu vào

mômen tải (Tm) của khối Asynchronous Machine.

Mở 3 scope hiển thị tín hiệu bên trong các máy đồng bộ và không đồng bộ và

điện áp pha A. Bắt đầu mô phỏng. Kết quả mô phỏng như trong hình vẽ sau.

Simpower-system

of 545

Hình 2-8: Kết quả mô phỏng

Quan sát quá trình sự cố, điện áp đầu cuối giảm xuống khoảng 0.2 p.u., và điện

áp kích thích đạt đến giới hạn 6 p.u. Sau khi xóa bỏ và cô lập sự cố, công suất cơ

SM tăng lên nhanh chóng từ giá trị ban đầu 0 p.u. đến 1 p.u. và yêu cầu ổn định ở

giá trị cuối cùng là 0.82 p.u.do điện trở và tải động cơ (1.0 MW tải trở + 1.51 MW

tải động cơ = 2.51 MW = 2.51/3.125 = 0.80 p.u.). Sau 3 giây điện áp đầu cuối dần

ổn định đến giá trị quy chiếu 1.0 p.u. Tốc độ động cơ tạm thời giảm xuống từ 1789

rpm đến 1635 rpm, sau đó trở về lại về giá trị bình thường sau 2 giây.

Nếu bạn tăng thời gian sự cố lên 12 chu kì bằng cách thay đổi thời gian mở máy

cắt lên 0.3 s, lưu ý rằng hệ thống sẽ bị sụp đổ. Tốc độ ASM giảm nhanh xuống 0

sau 2 giây.

Trào lưu công suất một máy dao động

Trong phần này bạn tạo trào lưu công suất với 2 máy đồng bộ kiểu: một máy

phát PV và một máy phát dao động. Trong cửa sổ power_machines, xóa nguồn

cảm và thay bằng khối Simplified Synchronous Machine đơn vị p.u. từ thư viện

Machines. Đổi tên máy SSM 1000MVA. Thêm 2 khối hằng số ở đầu vào Pm và E

Simpower-system

of 545

Simplified Synchronous Machine. 2 khối này, sử dụng để xác định công suất cơ và

điện áp đầu cuối, sẽ tự động khởi tạo khi khi thực hiện trào lưu công suất mới. Lưu

hệ thống này vào thư mục đang làm việc tên power_machines2.mdl. Mở hộp hội

thoại SSM 1000 MVA và nhập các thông số như sau:

Connection type 3-wire Y

Pn(VA), Vn(Vrms), fn(Hz) [1000e6 25e3 60]

H(s), Kd(), p () [inf 0 2]

R(p.u.), X(p.u.) [0.1 1.0]

Init. cond. Leave all initial conditions at zero.

Khi bạn xác định quán tính vô cùng, tốc độ hay tần số giữ không đổi. Lưu ý một

cách thức rất dễ dàng bạn có thể định rõ mức ngắn mạch cảm ứng 1000 MVA và hệ

số đặc trưng là 10 trong hệ thống đơn vị tương đối.

Tương tự, nối đầu vào 1 và 2 khối SSM. 2 khối Constant xác định tương ứng với

công suất cơ yêu cầu (Pmec) và điện áp đầu cuối (E). Cập nhật 2 hằng số này tự

động tùy thuộc giải trào lưu công suất.

Khi không có nguồn áp ảnh hưởng mạnh đến góc điện áp quy chiếu, bạn phải

chọn 1 máy điện đồng bộ như là điểm quy chiếu. Trong chương trình giải trào lưu

công suất, gọi điểm quy chiếu này là nút dao động. Nút dao động tiêu thụ hoặc phát

công suất cần thiết để cân bằng công suất tác dụng do máy phát khác phát ra và

công suất tải cũng như tổn hao trên các thiết bị.

Mở Powergui. Trong menu Tools, chọn Load Flow and Machine Initialization.

Thay SSM Bus Type thành Swing Generator. Xác định trào lưu công suất bằng

cách nhập các thông số sau cho máy SM và ASM:

SM 1000 MVA:

Điện áp đầu cuối (Terminal voltage) UAB 2400 Vrms

Công suất tác dụng (Active power) 0 W

ASM 2250 HP:

Công suất cơ (Mechanical power) 1.492e+06 W (2000 HP)

Với máy dao động SSM bạn chỉ phải xác định điện áp đầu cuối yêu cầu (biên độ

và pha). Không biết công suất tác dụng. Tuy nhiên bạn có thể xác định công suất tác

dụng sử dụng như phỏng đoán ban đầu và trợ giúp hội tụ trào lưu công suất. Tương

ứng các thông số SSM như sau:

Terminal voltage 24984 Vrms (áp này có ở nút B1 từ giải trào lưu trước)

Phase of UAN voltage 00

Active power guess 7.5e6 W (công suất ước lượng = 6 MW (tải trở) + 1.5

MW tải động cơ)

Simpower-system

of 545

Nhấp nút Update Load Flow. Đầu tiên hiển thị giải trào lưu công suất. Dùng

thanh cuốn bên trái cửa sổ để tìm phép giải cho từng máy.

Hiển thị công suất tác dụng và phản kháng, công suất cơ, và điện áp bên trong

cho khối SSM.

P=7.542 MW; Q=-147 kvar

Pmec=7.547 MW (or 7.547/1000=0.007547 p.u.)

Internal voltage E=1.0 p.u.

Công suất tác dụng và phản kháng, công suất cơ, và điện áp trường khối SM là

P=0 W; Q=856 kvar

Pmec=844 W

Vf=1.428 p.u.

Simpower-system

of 545

Cũng hiển thị công suất tác dụng và phản kháng do động cơ hấp thụ, trượt, và

mômen khối ASM.

P=1.515MW Q=615 kvar Pmec=1.492 MW (2000 HP)

Slip=0.006119 Torque=7964 N.m

Như mong muốn, phép giải đưa ra độ chính xác như đã có với nguồn điện áp R-

L. Công suất tác dụng nút dao động là 7.54 MW (6.0 MW tải trở + 1.51 MW tải

động cơ = 7.51 MW, các công suất khác (0.03 MW) tương ứng tổn hao trong máy

biến áp).

Khởi động lại mô phỏng. Bạn nhận được cùng dạng sóng như trong hình 2-8.

Tham khảo

[1] Yeager, K.E., and J.R.Willis, "Modeling of Emergency Diesel Generators in

an 800 Megawatt Nuclear Power Plant," IEEE Transactions on Energy Conversion,

Vol. 8, No. 3, September, 1993.

Dùng phương pháp giải Phasor để nghiên cứu ổn định

Đến lúc này, bạn đã mô phỏng hệ thống điện tương đối đơn giản bao gồm số

máy điện nhiều nhất là 3 chiếc. Nếu bạn tăng thêm độ phức tạp cho mạng bằng cách

thêm đường dây, tải, máy biến áp, máy phát hoặc động cơ, thời gian mô phỏng yêu

cầu sẽ rất lâu. Hơn nữa nếu bạn quan tâm đến chế độ dao động điện cơ chậm (đặc

biệt giữa 0.02 Hz và 2 Hz trong các hệ thống lớn) bạn có thể phải mô phỏng trong

vài chục giây, nghĩa là thời gian mô phỏng có thể vài phút và hằng giờ. Bởi vậy

không dùng phương pháp giải liên tục hoặc gián đoạn truyền thống để nghiên cứu

ổn định kèm theo các chế độ dao động tần số thấp. Để nghiên cứu kỹ hơn, bạn phải

sử dụng kỹ thuật phasor (xem giới thiệu phương pháp mô phỏng Phasor).

Để nghiên cứu ổn định chúng ta không quan tâm đến kết quả các chế độ dao

động nhanh từ sự ảnh hưởng của các thành phần tuyến tính R, L, C thông số phân

phối đường dây. Các chế độ dao động, thường ở tần số cơ bản 50 Hz hoặc 60 Hz,

không giao tiếp với các chế độ máy chậm và hằng số thời gian bộ điều chỉnh. Trong

phương pháp mô phỏng phasor, bỏ qua các chế độ nhanh bằng cách thay thế

phương trình khác của hệ thống bằng phương trình đại số.

Do vậy thay thế mô hình không gian trạng thái hệ thống bằng ước lượng hàm

chuyển đổi ở tần số cơ bản và liên quan đến các đầu vào (dòng do máy bơm vào hệ

thống) và các đầu ra (điện áp đầu cuối của máy). Phương pháp giải phasor dùng mô

hình không gian trạng thái rút gọn bao gồm các trạng thái chậm của máy điện,

turbine, và bộ điều chỉnh, như vậy giảm bớt đáng kể thời gian mô phỏng yêu cầu.

Phép giải biến bước liên tục là rất hiệu quả trong việc giải quyết vấn đề này. Giới

thiệu các phép giải là ode15s hoặc ode23tb với bước thời gian cực đại 1 chu kì tần

số cơ bản (1/60 s hoặc 1/50 s).

Bây giờ bạn dùng phương pháp giải phasor cho hệ thống 2 máy điện, bạn chỉ mô

phỏng theo phương pháp thông thường. Nhiều ví dụ power_machines.

Nhấp đôi Powergui. Chọn Phasor simulation. Bạn cũng phải xác định tần số cơ

bản dùng để giải các phương trình mạng đại số. Giá trị mặc định là 60 Hz đã nhập

sẵn trong menu Frequency. Đóng Powergui và xuất hiện Phasors trên biểu tượng

Powergui, ý nói rằng bây giờ có thể dùng phương pháp mới để mô phỏng mạch. Để

Simpower-system

of 545

khởi động mô phỏng trạng thái ổn định, đầu tiên bạn phải lặp lại giải trào lưu công

suất và các thủ tục khởi tạo máy điện đã giải thích ở phần trước (Load Flow and

Machine Initialization).

Trong hộp hội thoại Simulation Parametersx, xác định Max step size là 1/60 s

(một chu kì) và bắt đầu mô phỏng.

Quan sát mô phỏng bây giờ nhanh hơn nhiều. So sánh kết quả với các mô phỏng

trước. Sự so sánh tín hiệu máy điện đồng bộ và máy điện không đồng bộ như hình

dưới.

Simpower-system

of 545

So sánh kết quả phương pháp mô phỏng Continuous và Phasor

Minh họa phương pháp giải phasor mạng điện phức tạp hơn có trong thư viện

Demo. Dạng các demo này là

Ổn định quá trình quá độ 2 máy với ổn định hệ thống (PSS) và bù tĩnh

(SVC)

Thực hiện ổn định hệ thống 3 pha cho những vùng dao động giao

nhau

Demo đầu tiên minh họa tác động của PSS và dùng SVC để ổn định 2 máy.

Demo thứ hai so sánh sự thực hiện 3 kiểu khác nhau ổn định hệ thống công suất trên

4 máy, hệ thống 2 miền.

Xây dựng và tỳ biến các mô hình phi tuuyến

SimPowerSystems cung cấp rộng rãi các mô hình phi tuyến. Nó có thể xảy ra,

tuy nhiên bạn cần giao diện mô hình phi tuyến của bạn với các mô hình tiêu chuẩn

trong thư viện powerlib. Mô hình này có thể là điện trở phi tuyến đơn giản mô

phỏng arc hoặc varistor, điện cảm có thể bảo hòa, kiểu động cơ mới, …

Trong phần sau bạn học cách xây dựng mô hình phi tuyến. Điện cảm bảo hòa

đơn giản và điện trở phi tuyến là ví dụ dùng cho phần này.

Mô hình điện cảm phi tuyến

Xét một điện cảm 2 H làm việc ở điện áp định mức, Vnom = 120 V RMS, và tần

số định mức, fnom = 60 Hz. Từ 0 đến 120 V RMS điện cảm có giá trị không đổi, L

= 2 H. Khi điện áp vượt quá giá trị định mức, điện cảm bảo hòa và giá trị điện cảm

giảm xuống Lsat = 0.5 H. Vẽ đặc tính dòng-từ thông trên hình vẽ tiếp theo. Từ

thông và dòng trong đơn vị tương đối. Chọn điện áp định mức và dòng định mức

như giá trị cơ bản trong hệ thống đơn vị tương đối.

Hình 2-9: Đặc tính từ thông-dòng điện cảm phi tuyến

Dòng i trong điện cảm là hàm phi tuyến từ thông móc vòng , lần lượt một hàm

v xuất hiện ở các đầu cuối. Mối quan hệ này thể hiện trong phương trình sau:

Simpower-system

of 545

Mô hình điện cảm phi tuyến có thể có thể thực hiện như nguồn dòng điều khiển,

với dòng i là một hàm phi tuyến của điện áp v, như hình vẽ.


Hình 2-10 vẽ mạch dùng điện cảm phi tuyến 2 H. Nối điện cảm phi tuyến nối

tiếp với 2 nguồn áp (một khối nguồn áp AC 120 volts RMS, 60 Hz, và một khối

nguồn áp DC) và một điện trở 5.

Tất cả các thành phần dùng để xây dựng mô hình phi tuyến nhóm thành hệ thống

con tên là Nonlinear Inductance. Tên đầu cuối điện cảm là In và Out. Lưu ý đầu ra

thứ 2 trả lại từ thông thêm vào hệ thống con. Bạn có thể dùng đầu ra Simulink này

để quan sát từ thông bằng cách nối nó với khối Simulink Scope.

Mô hình phi tuyến dùng 2 khối powerlib và 2 khối Simulink. 2 khối powerlib là

khối Voltage Measurement để đọc điện áp đầu cuối điện cảm và khối Controlled

Current Source. Hướng mũi tên nguồn dòng là phương từ đầu vào đến đầu ra tùy

thuộc mô hình như trên.

2 khối Simulink là khối Integrator tính toán từ thông từ đầu ra điện áp và khối

Look-Up Table thực hiện đặc tính bảo hòa i = f( ) mô tả ở hình 2-9.

Simpower-system

of 545

Hình 2-10: Sự thực hiện điện cảm phi tuyến

Sử dụng 2 khối Fourier trong thư viện Measurements của powerlib_extras để

phân tích thành phần cơ bản và thành phần DC cho dòng điện.

Dùng các khối của powerlib và thư viện Simulink, xây dựng mạch như trên. Để

thực hiện mối quan hệ i =f( ), xác định rõ các vector sau trong khối Look-Up

Table:

Vector giá trị đầu vào (từ thông) [-1.25 -1 1 1.25 ] *(120*sqrt(2)/(2 *60))

Vector giá trị đầu ra (dòng) [-2 -1 1 2]*(120*sqrt(2)/(4 *60))

Lưu mạch là circuit7.

Đặt thông số cho 2 nguồn như sau:

Nguồn AC

Biên độ đỉnh 120*sqrt

(2)

Pha 90 0

Tần số 60 Hz

Nguồn DC

Biên độ 0 V

Simpower-system

of 545

Điều chỉnh thời gian mô phỏng là 1.5 s và chọn thuật toán tích phân ode33tb với

các thông số mặc định. Bắt đầu mô phỏng.

Như mong muốn, dòng và từ thông hình sin. Giá trị đỉnh tương ứng giá trị định

mức.

Dạng sóng dòng và từ thông như hình vẽ.

Hình 2-11: Dạng sóng dòng và từ thông với VDC = 0 V và VDC = 1 V

Bây giờ thay đổi điện áp DC là 1 V và mô phỏng lại. Quan sát dòng bị biến dạng.

Bây giờ nhập lại áp 1 V DC, nguyên nhân bù từ thông, tạo từ thông nhập vào miền

phi tuyến đặc tính từ thông-dòng ( > 0.450 V.s). Như kết quả bão hòa từ thông,

dòng có sóng hài. Phóng to 3 chu kì cuối mô phỏng. Giá trị đỉnh dòng bây giờ đạt

0.70 A và thành phần cơ bản tăng đến 0.368 A. Như mong muốn, thành phần DC

của dòng là 1 V/ 0.5 = 0.2. Có dạng sóng dòng, từ thông có và không có bão hòa

chồng lên hình vẽ trên.

Tùy biến mô hình phi tuyến

Simulink cung cấp mặt nạ rất thuận lợi để tạo hộp hội thoại các mô hình. Bạn có

thể tạo mặt nạ để xác định các biến và các dấu nhắc sau:

Điện áp định mức (Nominal voltage) (Volts rms): Vnom

Simpower-system

of 545

Tần số định mức (Nominal frequency) (Hz): Fnom

Điện cảm không bảo hòa (Unsaturated inductance) (H): L

Đặc tính bảo hòa (Saturation characteristic) [i1(pu)

phi1(pu); i2 phi2; ...]:

sat

Kết quả mặt nạ khối điện cảm phi tuyến như trong hình vẽ sau.

Hộp hội thoại khối điện cảm phi tuyến

Sau đây là đoạn chương trình khởi tạo mặt nạ khối chuẩn bị 2 vectơ Current_vect

và Flux_vect sử dụng trong khối Look-Up Table.

% Define base current and Flux for p.u. system

I_base = Vnom*sqrt(2)/(L*2*pi*fnom);

Phi_base = Vnom*sqrt(2)/(2*pi*fnom);

% Check first two points of the saturation characteristic

if ~all(all(sat(1:2,:)==[0 0; 1 1])),

h=errordlg('The first two points of the characteristic must

be [0 0; 1 1]','Error');

uiwait(h);

end

Simpower-system

of 545

% Complete negative part of saturation characteristic

[npoints,ncol]=size(sat);

sat1=[sat ; -sat(2:npoints,:)];

sat1=sort(sat1);

% Current vector (A) and flux vector (V.s)

Current_vect=sat1(:,1)*I_base;

Flux_vect=sat1(:,2)*Phi_base;

Xác định như đặc tính bão hòa chỉ trong góc phần tư thứ nhất, thêm vào 3 dòng

mã để hoàn thiện phần âm đặc tính bảo hòa. Chú ý làm cách nào đó để tính toán hợp

lý đoạn đầu của đặc tính bảo hòa. Đoạn này phải được định nghĩa bởi 2 điểm [0 0; 1

1] xác định điện cảm 1 p.u. (giá trị định mức) cho phần đầu tiên.

Trước khi bạn sử dụng khối mặt nạ, bạn phải cung cấp định nghĩa 2 biến bên

trong trong phần khởi tạo khối. Mở hộp hội thoại khối Look-Up Table và nhập tên

biến sau vào 2 trường:

Vector of input values (flux) Flux_vect

Vector of output values (current) Current_vect

Đóng hệ thống con và bắt đầu mô phỏng. Bạn nhận cùng dạng sóng như trong

hình 2-11.

Mô hình điện trở phi tuyến

Kỹ thuật mô hình điện trở phi tuyến tương tự như điện cảm phi tuyến.

Ví dụ varistor oxit kim loại (MOV) có đặc tính V-I như sau:

Trong đó

v, i = Áp và dòng tức thời

Vo = Áp bảo vệ

Io = Sử dụng dòng tham chiếu để xác định áp bảo vệ

= Số mũ đặc trưng đặc tính phi tuyến (đặc trưng giữa 10 và 50)

Hình sau là một ứng dụng điện trở phi tuyến để mô phỏng MOV dùng bảo vệ

thiết bị trong mạng 120 kV. Để mạch đơn giản, chỉ thể hiện một pha.

Simpower-system

of 545

Điện trở phi tuyến trong mạng 120 kV

Sử dụng các khối của thư viện powerlib và Simulink để xây dựng mạch này.

Nhóm tất cả các thành phần để mô hình hệ phi tuyến trong hệ thống con tên là

Nonlinear Resistance. Dùng khối X-Y Graph vẽ đặc tính V-I hệ thống con

Nonlinear Resistance.

Mô hình không dùng khối Look-Up Table như trong trường hợp mô hình điện

cảm phi tuyến. Biểu thức phân tích dòng như hàm điện áp, thực hiện đặc tính phi

tuyến I(V) trực tiếp với khối Math Function từ thư việc Math Operations của

Simulink.

Mô hình mạch toàn trở này không có trạng thái nào. Nó sinh ra vòng điện trở

trong sự thể hiện không gian trạng thái mạch, như trong hình sau. Xem

SimPowerSystems Block Reference để có chi tiết hơn SimPowerSystems làm việc

như thế nào.

Giới thiệu vòng đại số bằng mô hình điện trở phi tuyến

Simpower-system

of 545

Mặc dù Simulink có thể giải vòng đại số, chúng thường làm cho thời gian mô

phỏng lâu. Bạn nên ngắt vòng với 1 khối mà không thay đổi đặc tính phi tuyến.

Giới thiệu đây là hàm truyền đầu tiên H(s) = 1/(1+Ts) trong hệ thống, dùng hằng số

thời gian nhanh (T = 0.01 µs).

Sử dụng kỹ thuật giải thích khối điện cảm phi tuyến để mặt nạ và tùy biến khối

điện trở phi tuyến như sau.

Hộp hội thoại khối điện trở phi tuyến (Nonlinear Resistance)

Mở hộp hội thoại khối mặt nạ mới và nhập thông số như hình vẽ trên. Lưu ý điện

áp bảo vệ Vo đặt bằng 2 p.u. điện áp định mức hệ thống. Điều chỉnh áp nguồn

bằng.3 p.u. bằng cách nhập biên độ đỉnh như sau:

120e3/sqrt(3)*sqrt(2)*2.3


Dùng thuật giải tích phân ode23tb, mô phỏng hệ thống circuit8 với 0.1 s. Kết quả

như hình vẽ dưới.

Simpower-system

of 545

Dạng sóng dòng và áp và đặc tính V-I vẽ bằng khối graph X-Y

Tạo thư viện riêng

Simulink để bạn tạo thư viện riêng các khối SimPowerSystems. Để tạo thư viện,

trong menu File chọn New Library. Một cửa sổ Simulink mới tên Library:

untitled mở ra. Bây giờ copy khối Nonlinear Inductance hệ thống circuit7 và khối

Nonlinear Resistance hệ thống circuit8 vào thư viện. Lưu thư viện này là

Simpower-system

of 545

my_powerlib. Lần tiếp theo bạn phát triển mô hình mới, bạn có thể thêm vào thư

viện riêng của bạn. Bạn cũng có thể thiết lập thư viện riêng trong thư viện con khác

tùy thuộc vào hàm, như đã thực hiện trong thư viện powerlib.

Khối điện cảm và điện trở phi tuyến trong my_powerlib

Một thuận lợi khi dùng thư viện là tất cả các khối bạn copy từ thư viện đều được

quy chiếu đến thư viện. Nói cách khác, nếu bạn tạo chính xác trong khối thư viện

của bạn, sự chính xác tự động đưa đến tất cả các khối dùng trong mạch.

Nối mô hình của bạn với các khối phi tuyến khác

Bây giờ bạn học cách tránh những câu báo lỗi có thể xuất hiện đối với các khối

phi tuyến khi mô phỏng nguồn dòng. Rõ ràng, nguồn dòng không thể nối tiếp với

điện cảm, một nguồn dòng khác, hoặc mạch hở. Như mạch tôpô là cấm trong

SimPowerSystems.

Tương tự, nếu mô hình phi tuyến của bạn dùng khối Controlled Voltage Source,

mô hình này không nên ngắn mạch hoặc nối qua tụ.

Giả sử, bạn muốn nghiên cứu dòng đi vào điện cảm phi tuyến khi làm việc với

nguồn áp. Dùng các khối trong thư viện powerlib và my_powerlibrary, bạn có thể

xây dựng mạch này. Thay đổi thông số khối Breaker như sau:

Snubber resistance Rs inf (no snubber)

Snubber capacitance Cs 0

External control Not selected

Switching times [1/60]

Mạch tôpô là nguyên nhân báo lỗi

Nếu bạn thử mô phỏng mạch này, bạn nhận câu báo lỗi sau.

Simpower-system

of 545

Cấm mạch tôpô vì 2 thành phần phi tuyến mô phỏng bằng 2 nguồn dòng nối nối

tiếp: khối Breaker và khối Nonlinear Inductance. Để có thể mô phỏng mạch này,

bạn phải cung cấp đường dòng quanh một trong 2 khối phi tuyến. Bạn có thể nối

một điện trở lớn khoảng 1 M , qua khối Breaker hoặc khối Inductance.

Trong trường hợp này, thật tiện lợi để chọn khối Breaker vì cung cấp mạch đệm

nối tiếp RC cho mô hình. Mở hộp hội thoại khối máy cắt (Breaker) và xác định các

thông số chỉnh như sau:

Snubber resistance Rs (ohms) 1e6

Snubber capacitance Cs (F) inf

Lưu ý để có chỉnh toàn trở bạn phải dùng một điện dung vô cùng.

Lưu ý Dùng điện kháng nguồn điện cảm (nối tiếp R-L) thay vì một trở

kháng điện trở thuần túy sẽ sinh ra thông báo lỗi khác, vì mô hình nguồn

dòng điện cảm phi tuyến có thể nối tiếp với 1 điện cảm, thậm chí cả bộ đệm

điện trở nối qua máy cắt. Trong mỗi trường hợp, bạn có thể thêm cả điện

cảm song song thông qua nguồn điện cảm hoặc điện trở song song lớn nối

giữa 1 đầu máy cắt và đầu nối đất.

Chắc chắn góc pha nguồn áp là 0. Dùng thuật giải tích phân ode23tb và mô

phỏng mạch trong 1 giây. Dạng sóng điện áp và dòng như hình vẽ.

Simpower-system

of 545

Dạng sóng dòng và từ thông khi làm việc điện cảm phi tuyến bù từ thông

cực đại

Hình trên thể hiện sự làm việc của điện cảm ở điểm không thông qua kết quả

điện áp khi độ lệch từ thông cực đại và bão hòa.

Cải thiện thực hiện mô phỏng

SimPowerSystems cho bạn rất nhiều công cụ để tăng tốc độ mô phỏng hệ thống

điện. Tùy thuộc mô hình mạch, bạn có thể chọn thuật giải tích phân liên tục

(continuous), gián đoạn (discrete) và phasor. Simulink và các sản phẩm liên quan

cung cấp thêm các cách thức để nâng cao thực hiện mô hình, bao gồm mã máy phát,

tạo thư viện mô hình mạch riêng cho bạn, và khối điều chỉnh các thông số.

How SimPowerSystems

Works

Khái quát SimPowerSystems thực hiện khi phân

tích và chạy mô hình của bạn

Choosing an Integration

Method

Thuận lợi và khó khăn của mô phỏng liên tục,

gián đoạn và phasor mô hình hệ thống công suất

Simpower-system

of 545

Simulating with Continuous

Integration Algorithms

Cách thức để hợp nhất những mô hình thời gian

liên tục với SimPowerSystems

Simulating Discretized

Electrical Systems

Cách giải các mô hình công suất gián đoạn với

SimPowerSystems

Increasing Simulation Speed Các cách để tối ưu hóa tốc độ và hiệu quả mô

phỏng, gồm Simulink Accelerator và Real-Time

Workshopđ

The Nonlinear Model Library Sử dụng và thay đổi thư viện powerlib_models

để mô hình thành phần phi tuyến

Creating Your Own Library

of Models

Tạo những khối hệ thống công suất cho riêng

người sử dụng với khối Simulink đặc tính mặt nạ

Changing Your Circuit

Parameters

Thay đổi thông số khối SimPowerSystems trong

khi mô phỏng và tự động với MATLAB scripts

Cách SimPowerSystems làm việc

Đầu tiên bạn phải xây dựng mạch với các khối powerlib, bạn có thể bắt đầu mô

phỏng như mô hình Simulink khác. Mỗi lần bạn bắt đầu mô phỏng, gọi cơ chế khởi

tạo đặc biệt. Quá trình khởi tạo này tính toán mô hình không gian trạng thái mạch

điện và xây dựng hệ thống tương đương có thể mô phỏng bằng Simulink.

Lệnh power_analyze là một phần của chu trình. Nó có mô hình không gian trạng

thái và xây dựng mô hình Simulink mạch điện. Bạn cũng có thể gọi power_analyze

từ dòng lệnh để có mô hình không gian trạng thái phần tuyến tính của mạch. Khi

gọi bằng quá trình khởi tạo, power_analyze thực hiện 5 bước sau như hình 3-1:

1. Sắp xếp tất cả các khối SimPowerSystems, nhận các thông số khối và

ước lượng mạng tôpô. Tách các khối vào 2 khối tuyến tính và phi tuyến, và

mỗi nút tự động cho số nút.

2. Mỗi một lần mạng tôpô thu được, tính toán mô hình không gian trạng

thái (ma trận A, B, C, D) thành phần tuyến tính của mạch bằng lệnh

power_statespace. Tất cả sự tính toán và sự khởi tạo đều thực hiện ở giai

đoạn này.

3. Nếu bạn chọn gián đoạn mạch, tính toán mô hình không gian trạng

thái gián đoạn từ mô hình không gian trạng thái liên tục, dùng phương pháp

Tustin.

4. Nếu bạn dùng phương pháp giải phasor, thay thế mô thình không gian

trạng thái bằng ma trận chuyển đổi phức H(j ) liên quan đến các đầu vào và

đầu ra (phasor áp và dòng) ở tần số xác định. Ma trận này định nghĩa các

phương trình đại số mạng.

Simpower-system

of 545

5. Xây dựng mô hình Simulink mạch và lưu vào khối measurement.

Điều này có nghĩa là bạn cần ít nhất 1 khối measurement (khối Current

Measurement, khối Voltage Measurement, khối Three-Phase V-I

Measurement, hoặc khối Multimeter) trong mô hình. Thực hiện kết nối mạch

đẳng trị với các khối đo lường bằng liên kết vô hình dùng khối Goto và

From.

Hình 3-1: Giản đồ PowerSystems

Mô hình Simulink dùng khối State-Space hoặc khối S-Function để mô hình phần

tuyến tính. Sử dụng mô hình Simulink thiết lập ban đầu để mô phỏng các thành

phần phi tuyến. Các mô hình có thể tìm trong thư viện powerlib_models

SimPowerSystems tạo sẵn. Các khối Simulink Source sử dụng nối ở đầu vào khối

State-Space để mô phỏng khối nguồn.

Hình vẽ tiếp theo thể hiện kết nối giữa các phần mô hình Simulink hoàn chỉnh.

Nối mô hình phi tuyến hồi tiếp âm giữa các đầu ra áp và đầu vào dòng mô hình

tuyến tính.

Simpower-system

of 545

Hình 3-2: Liên kết giữa mạch tuyến tính và mô hình phi tuyến

Mỗi lần power_analyze hoàn thành chu trình khởi tạo, Simulink bắt đầu mô

phỏng. Bạn có thể quan sát dạng sóng trên scopes nối ở các đầu ra khối đo lường.

Thông qua Powergui, bạn có thể truy cập LTI và có hàm chuyển đổi hệ thống giữa

bất kì cặp đầu vào và đầu ra nào. Powergui cũng cho phép bạn thực hiện phân tích

FFT tín hiệu đã ghi để có quang phổ tần số của chúng.

Nếu bạn dừng mô phỏng và copy khối Powergui vào cửa sổ mạch, bạn có thể

truy cập các giá trị không gian trạng thái đầu vào, đầu ra và hiển thị các biến trạng

thái như phasor. Bạn cũng có thể dùng giao diện để thay đổi điều kiện đầu. Giao

diện khối Powergui cho phép bạn thực hiện trào lưu công suất với các mạch có máy

điện 3 pha và khởi tạo các mô hình máy điện, vì vậy mô phỏng bắt đầu trong trạng

thái ổn định. Đặc tính này tránh quá độ lâu vì hằng số thời gian cơ khí của máy

điện. Khối Powergui cho phép bạn xác định dải tần mong muốn, làm trực quan

đường cong điện kháng, và lưu kết quả vào không gian làm việc (workspace) khối

Impedance Measurement nối trong mạch.

Chọn phương pháp tích phân

3 phương pháp giải có trong khối Powergui. Đó là:

Phương pháp giải Continuous dùng phép giải biến bước Simulink

Sự gián đoạn giải ở bước thời gian cố định

Phương pháp giải Phasor dùng phép giải biến bước Simulink

Continuous versus Discrete Solution

Một đặc tính quan trọng của SimPowerSystems là khả năng mô phỏng các hệ

thống điện ngay cả với các thuật giải liên hợp bước biến liên tục hoặc cố định. Sử

dụng hệ thống gián đoạn. Đối với các hệ thống nhỏ phương pháp liên tục thường

cho độ chính xác hơn. Thuật toán bước biến nhanh hơn vì số bước ít hơn so với

phương pháp bước cố định khi so sánh về độ chính xác. Khi sử dụng đường chuyển

mạch điện tử công suất, bước biến, các thuật giải nhạy cảm với sự kiện phát hiện

dòng bằng 0 đi qua diode và thyristors với độ chính xác cao vì vậy bạn không quan

sát được dòng biến đổi nhanh. Tuy nhiên, đối với các hệ thống lớn (có nhiều trạng

thái hoặc các khối phi tuyến), hạn chế của phương pháp liên tục là nó rất chính xác

do vậy làm mô phỏng chậm. Trong mỗi trường hợp nó là thuận lợi để gián đoạn hệ

thống. Trong 2 phần sau, chúng ta giải thích 2 phương pháp này, những thuận lợi và

hạn chế của chúng.

"small size" và "large size" có ý nghĩa gì? Mặc dù phân biệt là không rõ ràng,

bạn có thể xét hệ thống kích thước nhỏ có chứa ít hơn 30 phần tử và ít hơn 6 khóa

Simpower-system

of 545

điện tử. Máy cắt không ảnh hưởng nhiều đến tốc độ, bởi vì không giống như khóa

điện tử công suất, chuyển mạch từng chu kì, các thiết bị chỉ làm việc gấp đôi thời

gian trong giai đoạn kiểm tra.

Phương pháp giải Phasor

Nếu bạn chỉ quan tâm biên độ và pha của áp và dòng khi đóng hoặc mở khóa,

bạn không cần kết quả giải các phương trình khác (mô hình không gian trạng thái)

từ sự ảnh hưởng của R, L, C. Thay vào đó bạn có thể nhiều tập hợp đơn giản hơn

các phương trình đại số liên quan phasor áp và dòng. Đây là cách thức mà phương

pháp giải phasor thực hiện. Như tên ngụ ý của nó, phương pháp này tính điện áp và

dòng như phasors. Phương pháp phasor là đặc biệt hữu ích trong việc nghiên cứu ổn

định quá trình quá độ hệ thống có nhiều máy phát và động cơ. Trong vấn đề này,

chúng ta quan tâm kết quả dao động điện cơ từ sự ảnh hưởng của quán tính và bộ

điều chỉnh. Sự dao động này sinh ra sự điều chế biên độ và pha điện áp cơ bản và

dòng ở tần số thấp (đặc biệt giữa 0.02 Hz và 2 Hz). Do vậy yêu cầu thời gian mô

phỏng kéo dài (several tens of seconds). Phương pháp giải liên tục (continuous)

hoặc gián đoạn (discrete) là không thích hợp để giải quyết vấn đề này.

Trong phương pháp mô phỏng phasor, bỏ qua các chế độ nhanh bằng cách thay

thế phương trình khác của hệ thống bằng phương trình đại số. Do vậy thay thế mô

hình không gian trạng thái hệ thống bằng ước lượng ma trận phức ở tần số cơ bản

và các đầu vào liên quan (dòng do máy điện bơm vào hệ thống) và các đầu ra (điện

áp đầu cuối của máy điện). Phương pháp giải phasor dùng mô hình không gian

trạng thái rút gọn bao gồm các trạng thái chậm của máy điện, turbine, và bộ điều

chỉnh, như vậy giảm bớt đáng kể thời gian mô phỏng yêu cầu. Phép giải biến bước

liên tục là rất hiệu quả trong việc giải quyết vấn đề này. Giới thiệu các phép giải là

ode15s hoặc ode23tb với bước thời gian cực đại 1 chu kì tần số cơ bản (1/60 s hoặc

1/50 s).

Bạn phải nhớ rằng tuy kỹ thuật giải này nhanh hơn nhưng chỉ giải đối với tần số

gần định mức.

Mô phỏng với thuật giải hợp nhất liên tục

Simulink cung cấp đa dạng phép giải. Hầu hết phép giải biến bước là tốt đối với

mạch tuyến tính. Tuy nhiên mạch có mô hình phi tuyến, các mạch đặc biệt có máy

cắt và thiết bị điện tử công suất, yêu cầu phép giải không đổi.

Chnj thuật giải hợp nhất

Ode23tb hoặc ode15s thường đạt tốc độ mô phỏng nhanh nhất với các thông số

mặc định.

Solver ode23tb or ode15s

Relative tolerance 1e-3

Absolute tolerance auto

Maximum step siz auto

Initial step size auto

Simpower-system

of 545

Maximum order (for ode15s) = 5

Thông thường, bạn có thể chọn dung sai tuyệt đối và kích thước bước cực đại.

Trong một số trường hợp bạn phải giới hạn kích thước bước cực đại và dung sai

tuyệt đối. Chọn dung sai quá nhỏ có thể làm mô phỏng chậm. Chọn dung sai tuyệt

đối phụ thuộc biên độ mong muốn cực đại các biến trạng thái (dòng cảm và áp

dung). Ví dụ, nếu bạn làm việc với các bộ chuyển đổi công suất cao mà dòng và áp

mong muốn là hàng ngàn volt và hàng ngàn ampe, dung sai tuyệt đối là 0.1 hoặc 1.0

là hiệu quả. Nếu bạn đang làm việc với các mạch công suất thấp có các giá trị cực

đại 100 V và 10 A, bạn nên sử dụng dung sai tuyệt đối nhỏ hơn, là 0.001 hoặc 0.01.

Mô phỏng khóa chuyển mạch và thiết bị điện tử công suất

Sử dụng 2 phương pháp mô phỏng các khóa và thiết bị điện tử công suất:

Nếu xét mô hình khóa toàn trở như 1 phần của mạch tuyến tính. Mô

hình không gian trạng thái mạch, bao gồm khóa đóng và mở, do vậy tính

toán lại mỗi lần khóa mở hoặc đóng, sinh ra thay đổi trong mạch tôpô. Luôn

dùng phương pháp này đối với khối máy cắt (Breaker) và khối Ideal Switch

bởi vì các thành phần này không có điện cảm trong. Nó cũng cung cấp khối

Diode và khối Thyristor, với Ron > 0 và Lon = 0, và Universal Bridge với

các thiết bị chuyển mạch lực.

Nếu khóa có điện cảm nối tiếp (Diode và Thyristor có Lon > 0, IGBT,

MOSFET, hoặc GTO), mô phỏng khóa như nguồn dòng do điện áp điều

khiển thông qua các đầu cuối. Phần tử phi tuyến (với đầu vào điện áp và đầu

ra dòng) nối hồi tiếp mạch tuyến tính, như hình 3-2.

Do vậy bạn có thể chọn mô phỏng diode và thyristor với hoặc không với điện

cảm Lon. Trong hầu hết các ứng dụng, không cần xác định điện cảm Lon. Tuy

nhiên, kết quả mạch tôpô chuyển mạch 0 hoặc góc gối lên nhau, bạn phải xác định

điện cảm khóa Lon để trợ giúp chuyển mạch.

Xét ví dụ như hình vẽ sau. Mạch này có trong mô hình bộ chỉnh lưu công suất.

Cầu thyristor được cung cấp từ nguồn vô hạn (điện kháng 0) vì vậy chuyển mạch

giữa các thyristor gần như là tức thời.

Bộ chỉnh lưu Thyristor 3 pha có nguồn vô cùng lơn

Simpower-system

of 545

Nếu bạn mô phỏng mạh này mà không có điện cảm trong thyristor (Lon = 0),

quan sát đỉnh dòng sau trong 3 đường. Điều này xảy ra vì trong suốt thời gian

chuyển mạch 2 thyristor nối với cùng đầu cuối dương hoặc âm của cầu là sự dẫn

chu kì thời gian ngắn, cung cấp ngắn mạch pha-pha ở nguồn (xem hình 3-3). Trong

thời gian chuyển mạch, giới hạn dòng chỉ bằng điện trở trong của thyristor (với Ron

= 0.01 ohm, dòng đạt 7.35 kA (208* *sin(30o) / (2*0.01) hoặc 245 lần dòng DC

bình thường là 30 A). Có thể tránh ngắn mạch bằng cách dùng Lon = 1 H trong

mô hình thyristor. Nếu bạn lặp lại mô phỏng, bạn có dạng sóng dòng hình vuông

với giá trị đỉnh là 30 A.

Nếu bạn phóng to đường dòng trong thời gian chuyển mạch, bạn khám phá ra

rằng sự chuyển mạch là không tức thời. Thời gian chuyển mạch tùy thuộc vào giá

trị Lon và dòng DC.

Simpower-system

of 545

Hình 3-3: Nguồn dòng và áp tải DC với Lon = 0 và Lon = 1 H

Mô phỏng hệ thống gián đoạn

Bạn thực hiện gián đoạn bằng cách kéo khối Powergui vào hệ thống của bạn.

Xác định cụ thể thời gian mẫu trong hộp hội thoại. Gián đoạn hệ thống dùng

phương pháp Tustin, đẳng trị hợp nhất hình thang bước cố định. Để tránh các vòng

đại số, gián đoạn máy điện dùng phương pháp Forward Euler.

Kiểm soát độ chính xác mô phỏng bằng bước thời gian bạn chọn gián đoạn. Nếu

bạn dùng thời gian mẫu quá lớn, độ chính xác có thể không đủ. Chỉ có một cách để

biết là nếu lặp lại mô phỏng với thời gian mẫu khác hoặc so sánh với phương pháp

liên tục (continuous) và tìm thấy thời gian mẫu lớn nhất có thể chấp nhận được.

Simpower-system

of 545

Thông thường thời gian mẫu là 20 s đến 50 s cho kết quả mô phỏng tốt nhất

chuyển mạch quá độ ở hệ thống 50 Hz hoặc 60 Hz hoặc hệ thống dùng thiết bị điện

tử công suất chuyển đường dây như là diode và thyristor. Tuy nhiên, với hệ thống

khóa điện tử công suất chuyển mạch, bạn phải giảm bước thời gian. Các thiết bị

này, transitor lưỡng cực cổng cách ly (IGBT), transistor trường (FET), và thyristor

cổng ngắt (GTO) thường làm việc ở tần số đóng mở cao. Ví dụ, mô phỏng bộ

chuyển đổi điều biến độ rộng xung (pulse-width-modulated) (PWM) làm việc ở 8

kHz yêu cầu bước thời gian là 1 s hoặc thấp hơn.

Lưu ý rằng nếu bạn gián đoạn mạch, bạn có thể vẫn dùng hệ thống điều khiển

liên tục. Tuy nhiên, tăng tốc độ mô phỏng bằng cách sử dụng hệ thống điều khiển

gián đoạn.

Hạn chế của gián đoạn đối với mô hình phi tuyến

Có một vài hạn chế đối với gián đoạn mô hình phi tuyến.

Không cho phép gián đoạn các thiết bị điện tử chuyển mạch riêng

Cho phép gián đoạn mạch có thiết bị điện tử công suất chuyển mạch (IGBT,

GTO, hoặc MOSFET) chỉ với khối Universal Bridge. Không cho phép gián đoạn

các mạch có thiết bị chuyển mạch riêng. Ví dụ, thử gián đoạn bộ chuyển mạch DC

lưu mạch trong mô hình power_buckconv sinh ra câu cảnh báo sau:

Simpower-system

of 545

Một mạch có khóa chuyển mạch riêng không thể gián đoạn

Trong mạch này, mở GTO dẫn gần như tức thời. Nếu gián đoạn mạch, mở diode

trễ một bước, và do thay đổi nhanh dòng cảm sinh ra quá điện áp lớn. Tuy nhiên,

với mạch tôpô bộ chuyển đổi quy ước như trong trường hợp cầu Universal Bridge,

biết trước tương tác chuyển đổi. Ví dụ, trong bộ chuyển đổi 6 khóa IGBT/Diode

(xem hình 3-4), mở IGBT1 là nguyên nhân gây ra sự chuyển dẫn tức thời D2 trong

cùng phía. Khi định trước mạch tôpô, nó có thể mở diode trong cùng bước khi

IGBT mở. Bạn nên sử dụng phương pháp liên tục nếu bạn thích sử dụng các khối

IGBT và Diode riêng biệt để mô phỏng hoàn thiện bộ chuyển đổi.

Hình 3-4: Mô phỏng bộ chuyển đổi IGBT bằng cầu Universal

Yêu cầu tải cực tiểu ở đầu cuối máy

Khi dùng máy điện trong hệ thống gián đoạn, bạn có thể phải dùng tải trở kí sinh

nhỏ, nối ở các đầu cuối máy điện, để tránh giao động nhiều. Thời gian mẫu lớn yêu

cầu tải lớn. Tải trở cực tiểu là cân đối với thời gian mẫu. Theo kinh nghiệm với

bước thời gian là 25 s trong hệ thống 60 Hz, tải cực tiểu xấp xỉ 2.5% công suất

định mức máy điện. Ví dụ, một máy điện đồng bộ 200 MVA trong hệ thống công

suất gián đoạn có thời gian mẫu là 50 s yêu cầu tải trở xấp xỉ 5% hoặc 10 MW.

Nếu giảm thời gian mẫu xuống 20 s, tải trở 4 MW là hiệu quả nhất.

Lon = 0 dùng cho Diode và Thyristor trong mạch gián đoạn

Diode và thyristor dùng trong mạch gián đoạn phải có điện cảm trong bằng

không. Nếu bạn gián đoạn một mạch có diode hoặc thyristor có Lon > 0,

SimPowerSystems nhắc bạn với cảnh báo rằng Lon sẽ đặt lại là 0.

Tăng tốc độ mô phỏng

Mỗi phương pháp thích hợp (liên tục, gián đoạn, hoặc phasor), loại giải và chọn

các thông số, có các bước thêm vào bạn có thể tối ưu hóa tốc độ mô phỏng:

Gián đoạn mạch và hệ thống điều khiển. Bạn có thể sử dụng ngay cả

thời gian mẫu lớn cho hệ thống điều khiển, miễn là bội số thời gian mẫu bé

nhất.

Mô phỏng các hệ thống lớn hoặc các bộ chuyển đổi điện tử công suất

phức tạp có thể gây tốn nhiều thời gian. Nếu bạn phải lặp lại mô phỏng nhiều

lần từ điểm làm việc đặc biệt, bạn có thể lưu thời gian bằng cách xác định

một vectơ trạng thái đầu trong hộp hội thoại Simulation --> Simulation

parameters --> Workspace IO. Vectơ này là điều kiện đầu phải lưu từ lần

chạy mô phỏng trước.

Simpower-system

of 545

Giảm số scope mở và số điểm lưu trên scope cũng giúp giảm thời gian

mô phỏng.

Nếu bạn có cài đặt tùy chọn Simulink Performance Tools, bạn có thể

dùng Accelerator. Lợi ích thu được từ Accelerator là thay đổi kích thước và

độ phức tạp mô hình. Tiêu biểu bạn có thể cải thiện thực hiện mong muốn

bằng hệ số từ 2 đến 10.

Dùng Accelerator Mode và Real-Time Workshop

Giải thích chế độ Simulink Accelerator trong hướng dẫn sử dụng Simulink. Bộ

tăng tốc Simulink tăng tốc độ thực hiện các mô hình Simulink bằng cách thay thế

mã M chạy ở các khối Simulink với mã được tổng hợp như mô hình thực hiện.

Simulink Accelerator dùng phần chia Real-Time Workshop (RTW) để sinh mã trên

khoảng chia. Mặc dù Simulink Accelerator dùng kỹ thuật RTW, Real-Time

Workshop không yêu cầu chạy nó. Cũng vậy nếu bạn không cài đặt trình soạn thảo

C, bạn có thể dùng trình soạn thảo lcc C của MATLAB.

Để thực hiện Simulink Accelerator, chọn Accelerator thay vì Normal trong

menu Simulation cửa sổ mô hình. Cách khác, chọn Accelerator ở menu kéo xuống

từ bên phải và ở dưới menu Simulation.

Bảng sau cho thấy lợi ích các kiểu thực hiện gián đoạn và Simulink Accelerator

thể hiện trong 2 ví dụ sau: điều khiển DC dùng thay đổi nhanh và bộ chuyển đổi

AC-DC 3 pha, 3 mức bộ chuyển đổi áp nguồn. 2 version mô hình điều khiển DC có

trong thư viện Demos: version liên tục, power_dcdrive, và version gián đoạn,

power_dcdrive_disc. Bộ chuyển đổi AC-DC là có sẵn như ví dụ power_3levelVSC.

Thời gian mô phỏng (giây)*

Phương pháp mô phỏng DC drive

(Stop time = 1 s)

AC-DC converter

(Stop time = 0.15 s)

Continuous: ode23tb

default parameters

175 --

Discrete 23 (Ts = 10 µs) 25 (Ts = 5 µs)

Discrete + Accelerator 10 (Ts = 10 µs) 8.4 (Ts = 5 µs)

* Yêu cầu cấu hình máy tính để mô phỏng là bộ vi xử lý Pentium II 500 MHz, có

128MB RAM

Bảng sau đưa ra cách gián đoạn mạch thúc đẩy tốc độ mô phỏng bằng hệ số 7.6

cho điều khiển DC. Dùng chế độ Accelerator, một hệ số bổ sung 2.3 thu được nhiều

lợi ích khi thực hiện. Với các mô hình bộ chuyển đổi điện tử công suất phức tạp,

Accelerator cung cấp độ lợi thực hiện lên tới hệ số 10.

Để có đầy đủ thuận lợi nâng cao sự làm việc có thể bằng việc chuyển đổi mô

hình thành mã, bạn phải dùng Real-Time Workshop để phát mã C đứng 1 mình

(stand-alone). Bạn có thể biên dịch và chạy mã này, với xPC Target, cũng chạy nó

trên một PC làm việc với thời gian thực xPC Target.

Thư viện mô hình phi tuyến (The Nonlinear Model

Library)

Simpower-system

of 545

Xây dựng mô hình để sử dụng tập hợp mô hình Simulink mạch phi tuyến lưu ở

thư viện tên powerlib_models. Thông thường bạn không cần làm việc với thư viện

powerlib_models. Tuy nhiên bạn có thể phải xem xét bên trong mô hình hoặc thay

đổi chúng cho các ứng dụng đặc biệt. Bạn có thể truy cập thư viện bằng cách đánh

lệnh powerlib_models ở cửa sổ lệnh của MATLAB.

Thư viện powerlib_models

Thư viện Continuous

Thư viện Continuous có 2 kiểu khối:

Các mô hình máy liên tục mô phỏng nguồn dòng, chống sét, máy biến

áp bão hòa, và thông số đường dây phân phối

Các khóa logic dùng các thiết bị điện tử công suất đảm bảo: máy cắt,

diode, cầu 3 mức, thyristor, cầu tổng quát, và thiết bị chuyển mạch riêng biệt.

Mô phỏng khối phi tuyến bằng nguồn dòng

Các khối này dùng đầu vào áp (đầu ra mô hình không gian trạng thái mạch tuyến

tính) và cung cấp đầu ra dòng vào mô hình không gian trạng thái. Đối với các mô

hình phức tạp, như các máy điện yêu cầu nhiều đầu vào và đầu ra, sử dụng tín hiệu

vectơ. Hầu hết các mô hình cũng trả lại các tín hiệu hữu ích vectơ đầu ra m.

Simpower-system

of 545

Ví dụ, lưu mô hình máy điện không đồng bộ (Asynchronous Machine) trong

khối tên asynchronous_machine. Mô hình dùng như một vectơ đầu vào 4 điện áp, 2

điện áp rotor và 2 áp stator tương ứng: (VabR, VbcR, VabS, VbcS). Nó trả lại vectơ

4 dòng, 2 dòng và 2 dòng stator tương ứng: (IaR, IbR, IaS, IbS). Mô hình cũng trả

lại vectơ đo lường đầu ra 20 tín hiệu. Khi sử dụng khối Asynchronous Machine từ

thư viện powerlib, vectơ đo lường đầu ra có thể truy cập thông qua đầu ra m biểu

tượng máy điện. Bạn có thể có chi tiết mô hình đầu vào và đầu ra từ tài liệu

powerlib và các biểu tượng khối powerlib_models.

Logic khóa và các thiết bị điện tử công suất

Đối với khóa và các thiết bị điện tử công suất, các khối có duy nhất logic trở về

trạng thái khóa (mở hoặc đóng). Trạng thái khóa thông qua hàm S-function, tính

toán lại mô hình không gian trạng thái mạch tuyến tính mỗi lần trạng thái khóa thay

đổi. Đầu ra m là một vectơ trả lại dòng và áp khóa. Đầu ra i trả lại dòng các thiết bị

chuyển đổi như là IGBT và GTO. Tất cả logic khóa là vectơ. Điều này có nghĩa là

sử dụng power_analyze để mô phỏng tất cả các thiết bị có cùng kiểu.

Thư viện gián đoạn (Discrete Library)

Thư viện Discrete có phiên bản gián đoạn các mô hình liên tục trình bày ở trên.

Thư viện Phasor (Phasors Library)

Thư viện Phasors có các phiên bản phasor một vài mô hình liên tục trình bày ở

trên. Xem Modeling Simple Systems để có chi tiết hơn về mô phỏng phasor.

Thư viện Switch Current Source

Thư viện này có các thiết bị điện tử công suất, mô phỏng bằng nguồn dòng bên

ngoài mạch tuyến tính.

Các thiết bị này là diode và thyristor có Lon > 0, và 3 thiết bị chuyển mạch:

GTO, MOSFET, và IGBT. Tất cả các mô hình là liên tục và có điện cảm trong, cho

phép bạn điều khiển những chuyển biến nhanh các bộ chuyển đổi. Như là máy điện,

các mô hình này dùng áp đầu vào (đầu ra mô hình không gian trạng thái mạch tuyến

tính) và cung cấp dòng đầu ra của chúng vào mô hình không gian trạng thái. Tất cả

các mô hình là vectơ.

Những hạn chế mô hình phi tuyến (Nonlinear Model)

Vì mô phỏng các mô hình phi tuyến như các nguồn dòng, chúng không thể nối

nối tiếp với điện cảm và các đầu cuối không thể để mở.

Nếu bạn nối qua nguồn cảm, power_analyze nhắc bạn câu nhắn lỗi. Bạn có thể

tránh điều này bằng cách nối điện trở lớn song song với điện cảm nguồn hoặc thông

qua đầu cuối máy.

Simpower-system

of 545

Một mạch đệm RC nối tiếp bao gồm mô hình khối Breaker và các khối điện tử

công suất. Bạn sẽ không có bất cứ vấn đề gì nếu bạn giữ lại mạch đệm. Có thể thay

đổi mạch đệm thành một điện trở bằng cách đặt Cs là Inf, hoặc tụ bằng cách đặt Rs

= 0. Để loại bỏ bộ đệm bạn đặt Rs = Inf hoặc Cs = 0.

Thay đổi mô hình phi tuyến thư viện powerlib_models

Để sử dụng thư viện powerlib_models của bạn, đầu tiên bạn phải copy file

powerlib_models.mdl và thư mục đang làm việc hoặc bất kì thư mục nào khác. Nếu

bạn đang sử dụng thư mục khác thư mục hiện hành, bạn phải xác định thư mục mới

này ở đường dẫn tìm kiếm trong MATLAB trước khi the standard blockset

directory.

Rồi bạn có thể tùy biến thư viện powerlib_models mới này, miễn là bạn không

thay đổi tên khối, số đầu vào và đầu ra, và nhiều thông số trong hộp hội thoại. Lần

chạy mô phỏng tiếp theo, những sự thay đổi này thực hiện hiệu quả trong mạch của

bạn.

Tạo thư viện mô hình riêng

SimPowerSystems cung cấp thay đổi các khối cơ bản để xây dựng các khối phức

tạp hơn. Dùng đặc tính mặt nạ Simulink, bạn có thể tập hợp vài khối cơ bản từ thư

viện powerlib vào hệ thống con, xây dựng hộp hội thọai thông số cho chính mình,

tạo biểu tượng khối mong muốn, và thay thế khối mới này trong thư viện riêng của

bạn.

Mô hình các hệ thống đơn giản (Modeling Simple Systems) giải thích cách xây

dựng mô hình phi tuyến dùng khối Voltage Measurement và khối Controlled

Current Source. Các ví dụ đưa ra (một điện cảm phi tuyến và một điện trở phi

tuyến) là tương đối đơn giản. Dùng nguyên lý tương tự bạn có thể phát triển các mô

hình phức tạp hơn nhiều dùng nguồn dòng điều khiển là thông dụng nhất hoặc ngay

cả nguồn áp điều khiển. Liên quan đến xây dựng hướng dẫn và tùy biến các mô

hình phi tuyến.

Thay đổi thông số mạch

Mỗi lần bạn thay đổi thông số các khối thư viện powerlib, bạn phải khởi động

lại mô phỏng để ước lượng mô hình không gian trạng thái và cập nhật các thông số

mô hình phi tuyến. Tuy nhiên bạn có thể thay đổi bất kì thông số nguồn nào (Biên

độ, tần số, pha) trong khi mô phỏng. Sự thay đổi xảy ra ngay khi bạn thực hiện thay

đổi hoặc đóng menu khối nguồn.

Như các khối Simulink, tất cả các thông số khối thư viện powerlib là phải xác

định trong hộp hội thoại có thể chứa các biểu thức MATLAB dùng kí hiệu tên biến

(symbolic). Trước khi chạy mô phỏng, bạn phải ấn định giá trị của mỗi biến trong

không gian làm việc của MATLAB. Điều này cho phép bạn thực hiện nghiên cứu

ma trận tham số bằng cách thay đổi giá trị thông số trong script MATLAB.

Ví dụ MATLAB Script thực hiện nghiên cứu thông số

Mục đích là bạn muốn thực hiện nghiên cứu thông số với tên mạch là my_circuit

để tìm ảnh hưởng khi thay đổi điện cảm ở quá độ đóng mở. Bạn muốn tìm quá điện

áp lớn nhất và giá trị điện cảm mà nó đã xảy ra.

Simpower-system

of 545

Giá trị điện cảm của một trong những khối chứa biến L1, nên định nghĩa trong

không gian làm việc. L1 thay đổi trong 10 bước từ 10 mH đến 100 mH và giá trị

kiểm tra lưu trong một vectơ, L1_vec. Dạng sóng điện áp để phân tích lưu trong

khối ToWorkspace theo định dạng ma trận với tên biến là V1.

Bạn có thể viết vòng MATLAB M-file với 10 giá trị điện cảm và hiển thị trường

hợp xấu nhất.

L1_vec= (10:10:100)*1e-3; % 10 inductances values 10/100 mH

V1_max=0;

for i=1:10

L1=L1_vec(i);

fprintf('Test No %d L1= %g H\n', i, L1);

sim('my_circuit'); % performs simulation

% memorize worst case

if max(abs(V1))>V1_max,

imax=i;

V1_max=max(abs(V1));

end

end

fprintf('Maximum overvoltage= %g V occured for L1=%g H\n',

V1_max, L1_vec(imax));

Systems with Electric Drives

Chương này giới thiệu thư viện Electric Drives của SimPowerSystems. Đây là

thư viện đặc biệt được thiết kế cho các kỹ sư muốn dễ dàng và hợp nhất chính xác

điều khiển điện trong mô phỏng hệ thống.

About the Electric Drives

Library

Trình bày thư viện Electric Drives: nội dung và

thuận lợi cho người sử dụng.

Getting Started Thông tin cơ bản điều khiển điện, bao gồm cách

trình bày và đặc tính thư viện đồ thị giao diện người

dùng (GUI).

Simulating a DC Motor

Drive

Ví dụ từng bước cách mô phỏng mô hình điều

khiển DC.

Simpower-system

of 545

Simulating an AC Motor

Drive


khiển AC.

Mechanical Models Trình bày khối cơ khí và khối bộ giảm tốc.

Mechanical Coupling of

Two Motor Drives

Nghiên cứu ghép nối cơ khí bằng khối AC4 (DTC

three-phase induction motor-based drive) và DC2

(single-phase dual-converter DC motor drive).

Winding Machine Nghiên cứu máy dây quấn bằng khối DC3 (two-

quadrant three-phase rectifier DC motor drive).

Robot Axis Control Using

Brushless DC Motor Drive

Nghiên cứu 6 robot degrees-of-freedom điều

khiển bằng khối AC6 (điều khiển động cơ DC không

chổi than).

Building Your Own Drive Nghiên cứu cách xây dựng mô hình điều khiển

động cơ tùy thuộc yêu cầu cụ thể.

About the Electric Drives Library

Thiết kế thư viện Electric Drives cho các kỹ sư muốn liên kết dễ dàng và điều

khiển chính xác mô phỏng hệ thống. Một giao diện đặc biệt thể hiện các thông số

chọn điều khiển trong hệ thống tôpô, do vậy đơn giản hóa sự điều chỉnh, người sử

dụng có thể đưa đến giá trị mặc định. Rồi chúng có thể không ghép nối để sử dụng

các toolbox hoặc blockset để phân tích khuynh hướng thời gian hoặc tần số, sự tác

động qua lại điều khiển điện với hệ thống. Thư viện là rất hữu ích khi điều khiển

công suất phải **carefully maneuvered không bỏ qua giới hạn làm việc của tải ở 1

phía và nguồn ở phía kia. Một ví dụ hay là hệ thống điều khiển điện xe hơi có thể

đóng mở trong một vài milli giây từ điều khiển bánh xe để nạp pin khi ăn khớp các

bánh xe.

Các kỹ sư và nhà khoa học có thể nhanh chóng làm việc với thư viện. Thư viện

có 7 loại điều khiển dòng một chiều (DC) điều khiển trong hệ thống công nghiệp và

vận chuyển, 6 dòng điều khiển xoay chiều (AC) cung cấp điều khiển động cơ hiệu

quả hơn và linh hoạt hơn từ việc đưa đến vị trí thiết bị, và mô hình bộ giảm tốc trục

và tốc độ rất hữu ích cho việc kết nối động cơ một mô hình tải của khối Simulink.

Giá trị thêm vào thư viện là các thông số đảm bảo tính hợp lệ của động cơ, bộ

chuyển đổi công suất, và hệ thống điều khiển. Khi thiết kế thư viện, một lưu ý đặc

biệt đối với mô hình động cơ bằng việc so sánh kết quả các mô hình sinh ra và dữ

liệu do nhà sản xuất cung cấp. Thư viện cung cấp nhiều ví dụ, demo hoặc các

trường hợp nghiên cứu điều khiển đặc biệt. Hy vọng rằng, những hệ thống sử dụng

tiêu biểu tương tự với các hệ thống đã phân tích, do đó tiết kiệm thời gian xây dựng

hệ thống thực hành và cung cấp điểm quy chiếu trong phân tích.

Để truy cập thư viện Electric Drives, mở thư viện chính SimPowerSystems,

powerlib, rồi nhấp đôi biểu tượng Applications Libraries. Một cửa sổ mới chứa

Simpower-system

of 545

những biểu tượng các thư viện Electric Drives, FACTS, và DR, như hình minh họa

sau.

Accessing the Electric Drives Library

Getting Started

Để làm chủ thư viện Electric Drives, bạn phải có 1 vài hiểu biết về điều khiển

điện cơ bản và biết cách chạy mô phỏng trong môi trường Simulink. Phần này và 3

Simpower-system

of 545

phần tiếp theo giới thiệu cho bạn điều khiển DC và AC cơ bản thông qua các ví dụ

mô phỏng đơn giản.

Điều khiển điện là gì?

Điều khiển điện là hệ thống thực hiện chuyển đổi năng lượng điện thành năng

lượng cơ ở những tốc độ có thể điều chỉnh. Đây là lý do tại sao điều khiển điện

cũng có thể gọi là điều chỉnh tốc độ (ASD). Hơn nữa điều khiển điện chúng ta sẽ

xét sau, luôn có điều chỉnh dòng (hoặc mômen) để cung cấp dòng điều khiển an

toàn cho động cơ. Do đó điều chỉnh mômem hoặc tốc độ là có thể chống lại trong

trạng thái ổn định đặc tính mômen/tốc độ bất kì tải cơ nào. Động cơ có tải cơ phù

hợp nghĩa là hiệu quả năng lượng tốt hơn và tổn hao năng lượng thấp hơn. Ngoài ra

trong thời gian chu kì quá độ gia tốc và giảm tốc, điều khiển điện cung cấp động lực

nhanh và cho phép khởi động hoặc dừng êm.

Một số lớn ứng dụng yêu cầu mômen và tốc độ phải thay đổi để chống lại tải cơ.

Vận chuyển điện có nghĩa là, thang máy, ổ đĩa máy tính, máy công cụ, và robot là

những ví dụ ứng dụng hiệu quả cao ở đó theo dõi rất chính xác những chuyển động

mong muốn chống lại mặt cắt thời gian. Bơm, quạt, dây chuyền, và HVAC (nhiệt,

quạt, điều hòa) là những ví dụ giảm thực hiện ứng dụng ở đó tốc độ làm việc thay

đổi nghĩa là dự trữ năng lượng.

3 thành phần chính điều khiển điện

Một điều khiển điện có 3 thành phần chính:

Động cơ điện

Bộ chuyển đổi điện tử công suất

Bộ điều khiển

Hình vẽ sau đưa ra tôpô cơ bản điều khiển điện. Bên cạnh 3 thành phần chính,

hình vẽ còn đưa ra một nguồn công suất, một tải cơ, sensor điện và chuyển động, và

một giao diện người sử dụng.

Electric Drive Basic Topology

Động cơ dùng trong điều khiển là cả động cơ 1 chiều (DC) hoặc xoay chiều

(AC). Phân loại động cơ dùng để điều khiển là động cơ một chiều DC và động cơ

xoay chiều AC. Thật dễ dàng để có nguồn áp DC thay đổi trong dải rộng điều khiển

tốc độ làm cho điều khiển động cơ DC bằng điện được ưa chuộng vào những năm

1960. Rồi những bước phát triển điện tử công suất kết hợp với những điều khiển

Simpower-system

of 545

đáng lưu ý trên nền bộ vi điều xử lý mở đường cho sự phát triển điều khiển động cơ

AC. Trong những năm 1990, điều khiển động cơ AC lấy lại những ứng dụng biến

tốc độ hiệu quả cao.

Bộ chuyển đổi điện tử công suất đưa ra biến điện áp và tần số AC từ nguồn công

suất điện. Có rất nhiều loại bộ chuyển đổi tùy thuộc vào loại điều khiển điện. Điều

khiển động cơ DC dựa vào bộ chỉnh lưu điều khiển pha (bộ chuyển đổi AC-DC)

hoặc bộ chuyển đổi nhanh (bộ chuyển đổi DC-DC), trong khi điều khiển động cơ

AC dùng bộ chuyển đổi (bộ chuyển đổi DC-AC) hoặc bộ chuyển đổi cyclo (bộ

chuyển đổi AC-AC). Thành phần cơ bản của tất cả các bộ chuyển đổi điện tử công

suất là các khóa điện tử công suất, mà là cả bán điều khiển (điều khiển trạng thái

đóng), như trong trường hợp thyristor, hoặc điều khiển hoàn toàn (điều khiển trạng

thái đóng và mở), như là trong trường hợp khối IGBT (transistor lưỡng cực cổng

cách điện) và GTO. Đặc tính có thể điều khiển khóa điện tử là cho phép bộ chuyển

đổi đưa ra biến điện áp và tần số AC.

Mục đích của bộ điều khiển thực chất là chuyển đổi mặt cắt mômen/tốc độ điều

khiển mong muốn thành xung khởi động cho bộ chuyển đổi điện tử công suất, tính

đến hồi tiếp âm các biến điều khiển thay đổi (dòng, tốc độ …) bằng các sensor. Để

hoàn thiện điều này bộ điều khiển đầu tiên dựa vào bộ điều chỉnh dòng (hoặc

mômen). Bộ điều chỉnh dòng là bắt buộc vì như đã đề cập ở trước, nó bảo vệ động

cơ bằng sự điều chỉnh gần chính xác dòng động cơ. Điểm tập hợp (SP) bộ điều

chỉnh này có thể cung cấp ngoài nếu điều khiển là điều chỉnh mômen, hoặc trong

bằng bộ điều chỉnh tốc độ nếu điều khiển là điều chỉnh tốc độ. Trong thư viện

SimPowerSystems Electric Drives, bộ điều chỉnh tốc độ nối tiếp với bộ điều chỉnh

dòng và dựa vào bộ điều khiển PI có 3 đặc tính quan trọng. Đầu tiên, tốc độ biến

thiên SP là có hạn vì vậy tốc độ mong muốn dốc dần tới SP, để tránh các bước thay

đổi đột ngột. Thứ 2 bộ điều chỉnh tốc độ đầu ra là SP cho bộ điều chỉnh dòng bị giới

hạn bởi cận trên và cận dưới. Cuối cùng, cũng giới hạn các phần nguyên để tránh

kết thúc. Hình vẽ sau đưa ra sơ đồ khối bộ điều chỉnh tốc độ cơ bản PI.

Block Diagram of the PI Controller-Based Speed Regulator

Sự làm việc của các góc phần tư

Với mỗi ứng dụng điều khiển điện, điều khiển tải cơ khí có yêu cầu giá trị đặt

đặc biệt. Mômen/ tốc độ điều khiển điện có thể thể hiện như tốc độ ngược lại đồ thị

mômen 4 góc phần tư. Trong góc phần tư thứ nhất, mômen điện và tốc độ có dấu

dương (+), thể hiện hướng mômen điện là hướng chuyển động. Trong góc phần tư

thứ hai, mômen điện có dấu âm và tốc độ dấu dương, thể hiện hướng hãm từ

mômen điện là nghịch với hướng chuyển động. Trong góc phần tư thứ 3, dấu của

mômen điện và tốc độ là âm, thể hiện chuyển động ngược. Trong góc phần tư thứ

Simpower-system

of 545

tư, dấu mômen điện là dương và tốc độ là âm, thể hiện hãm ngược. Điều khiển

truyền động hãm bằng bộ đệm hãm (hãm động) hoặc bằng trào lưu công suất 2

chiều (hãm tái sinh).

Hình sau minh họa theo miền làm việc 4 phần tư điều khiển điện. Mỗi phần tư có

miền mômen hằng từ 0 đến +/- tốc độ định mức b và miền mà mômen giảm theo

đường cong với tốc độ từ b đến tốc độ cực đại max. Miền thứ 2 này là miền công

suất hằng và có được bằng cách giảm từ thông kích từ động cơ.

Sự làm việc của 4 góc phần tư của điều khiển điện

Một giao diện mới

Các mô hình điều khiển cung cấp trong thư viện là tương đối phức tạp và có

nhiều thông số. Thư viện Electric Drives cung cấp GUI mới cho tất cả các mô hình.

GUI mới giúp đỡ tất cả các chức năng mà bạn mong muốn từ sự có mặt của mặt nạ

Simulink, cộng thêm một vài đặc tính mới, như phác thảo ở dưới.

General Layout of the Library's GUIs

Cách trình bày tổng quát GUIs giống như mặt nạ Simulink. Một mô tả ngắn xuất

hiện phía trên, nhập thông số vào phần giữa, và thay thế các nút ở bên dưới.

Chia phần thông số vào 3 tab ở phía trên, cho tất cả các mô hình điều khiển cung

cấp trong thư viện. Bạn nhập thông số liên quan vào máy điện, các bộ chuyển đổi và

nút DC, và các điều khiển ở tab đầu, tab thứ 2 và thứ 3 tương ứng. Hình sau minh

họa hướng dẫn Self-Controlled Synchronous Motor Drive tab Controller làm

việc.

Simpower-system

of 545

Các đặc tính GUI mới

GUI mới trợ giúp cùng chức năng như mặt nạ Simulink. Bạn có thể nhập các giá

trị số thông số, các biểu thức MATLAB hợp lệ, và biến MATLAB. Một sự khác

biệt giữa GUI và mặt nạ Simulink là bạn chỉ có thể nhập 1 giá trị vào trong mỗi

trường đầu vào (ví dụ không cho phép các vectơ và mảng).

Các đặc tính mới (đối với những mặt nạ Simulink) phác thảo ở dưới.

Thông số hợp lệ

GUI được thiết kế để báo hiệu những thông số sai càng sớm càng tốt. Từ đó nếu

bạn nhập hằng số không hợp lệ (ví dụ 1.2.3 hoặc --2) mô hình điều khiển trong

GUI, một lỗi hiện lên nhanh chóng bỏ đi thông số không hợp lệ (ví dụ nếu bạn thử

thay đổi thông số khác trong GUI). Các biến được xem khác nhau đôi chút. Nếu bạn

nhập tên biến mà không có định nghĩa trong không gian làm việc MATLAB, hoãn

lại thông số hợp lệ cho đến khi bạn khởi động lại mô phỏng sơ đồ có mô hình.

Lưu thông số trong File

Bạn có thể xem hình vẽ trước là GUI có các nút thông dụng ở phía dưới mặt nạ

Simulink, thêm vào 2 nút mới, Load và Save. Nút Save cho phép bạn lưu trong một

file hoàn chỉnh các thông số nếu GUI. Định dạng file là định dạng tiêu chuẩn nhị

Simpower-system

of 545

phân MATLAB (.MAT). Nút Load cho phép bạn khôi phục phần thông số lưu

trước đó đối với kiểu điều khiển đã cho (vi dụ: AC1, DC2, v..v..). Khi bạn tải tập

hợp các thông số, kiểu thông số điều khiển đã lưu được so sánh với kiểu mô hình

điều khiển bạn đang tải thông số vào, để đảm bảo là bạn đang tải những thông số

phù hợp với mô hình.

Khi bạn dùng nút Load, hộp hội thoại xuất hiện sẽ chỉ vào thư mục cài đặt

MATLAB có chứa tiêu chuẩn cài đặt thông số cung cấp cho tất cả các điều khiển

trong thư viện.

Tuy nhiên, khi bạn dùng nút Save, hộp hội thoại xuất hiện sẽ chỉ vào thư mục

làm việc hiện hành trong không gian làm việc của MATLAB.

Hiển thị sơ đồ bộ điều khiển

Thêm vào nút Schematic ở góc cao bên phải tab bộ điều khiển trong tất cả các

mô hình điều khiển. Khi bạn nhấp nút này, sơ đồ điều khiển mô hình điều khiển sẽ

xuất hiện trong một của sổ mới.

Advanced Usage

Một lưu ý quan trọng là nếu bạn muốn vô hiệu hóa mối liên kết giữa một mô

hình điều khiển và thư viện của nó, GUI mới sẽ không tồn tại để thể hiện mô hình

đặc biệt đó. Nhấp đôi chuột vào mô hình trong những điều kiện như vậy sẽ đơn giản

là mở hệ thống con, như trong trường hợp hệ thống con Simulink không mặt nạ.

Bạn có thể nhập thông số trong mặt nạ riêng hệ thống con được soạn thảo từ mô

hình điều khiển.

Lưu ý rằng ở trạng thái "tiêu chuẩn" (ví dụ: liên kết), vô hiệu hóa những mặt nạ

này để đảm bảo rằng GUI mức cao là chỉ thay thế các thông số có thể thay đổi. Đây

là yêu cầu đảm bảo đồng bộ hóa thích hợp 2 mức giao diện người dùng (ví dụ: GUI

mới và mặt nạ của những hệ thống con bên dưới).

Mô phỏng điều khiển động cơ DC

Trong phần này bạn học cách sử dụng mô hình điều khiển DC của thư viện

SimPowerSystems Electric Drives. Đầu tiên, chúng ta xác định kiểu động cơ, các bộ

chuyển đổi, và các bộ điều khiển dùng trong 7 mô hình điều khiển DC của thư viện,

thiết kế từ DC1 đến DC7. 7 mô hình này dựa vào động cơ chổi than DC trong thư

viện Electric Drives. Như trong bất kì động cơ điện nào, động cơ chổi than DC có 2

phần chính, phần stator (tĩnh) và phần rotor (có thể chuyển động). Động cơ chổi

than DC cũng có 2 kiểu cuộn dây, cuộn kích từ hoặc cuộn trường và cuộn dây phần

ứng. Như tên gọi của nó, cuộn trường dùng để sinh từ trường kích thích trong động

cơ khi mà lõi phần ứng mang dòng cảm động cơ. Từ hằng số thời gian (L/R) mạch

phần ứng là nhỏ hơn nhiều lần cuộn từ trường, điều khiển tốc độ bằng cách thay đổi

điện áp phần ứng là nhanh hơn so với thay đổi điện áp. Do vậy cung cấp kích từ từ

hằng số điện áp nguồn DC trong khi cuộn dây phần ứng được cung cấp từ nguồn

DC thay đổi. Nguồn mới sinh ra từ bộ chuyển đổi thyristor điều khiển 3 pha cho mô

hình DC1 đến DC4 và bằng bộ đệm transistor cho mô hình DC5, DC6, và DC7.

Cung cấp bộ chuyển đổi thyristor bằng nguồn 1 pha AC trong trường hợp DC1 và

DC2 và bằng nguồn 3 pha AC trong trường hợp DC3 và DC4. Cuối cùng, 7 mô

Simpower-system

of 545

hình DC có thể làm việc trong các góc phần tư. Tổng hợp tất cả các khả năng này

trong bảng sau.

DC Models

Mô hình Loại chuyển đổi Góc phần tư làm việc

DC1 Bộ chuyển đổi 1 pha thyristor I-II

DC2 Bộ chuyển đổi 1 pha thyristor I-II-III-IV



DC5 Bộ đệm I

DC6 Bộ đệm I-II

DC7 Bộ đệm I-II-III-IV

Hãm tái sinh

Làm việc ở phần tư thứ II và IV tương ứng hãm thuận và ngược. Với mô hình

DC của thư viện Electric Drives, hãm này sinh ra nghĩa là năng lượng động học của

hệ thống tải động cơ chuyển đổi từ năng lượng điện và trả lại cho nguồn công suất.

Thu về trào lưu công suất 2 chiều này bằng cách chuyển đổi kết nối động cơ khi

dòng trở nên vô hiệu (DC1 và DC3) hoặc bằng cách sử dụng bộ chuyển đổi thứ 2

(DC2 và DC4). Cả 2 phương pháp cho phép chuyển đổi dòng động cơ để tạo

mômen điện ngược hướng chuyển động. Mô hình điều khiển DC bộ đệm (DC5,

DC6, DC7) sinh ra hãm tái sịnh theo cách tương tự.

Ví dụ: Bộ chuyển đổi Thyristor cơ bản điều khiển độngc cơ DC

Trong ví dụ này bạn sẽ xây dựng và mô phỏng bộ chuyển đổi thyristor đơn giản

điều khiẻn động cơ DC như hình 4-1.

Hình 4-1: Ví dụ mạch điều khiển động cơ DC bằng bộ chuyển đổi thyristor

cơ bản

Simpower-system

of 545

Đây là ví dụ từng bước minh họa việc sử dụng mô hình DC3 với thông số động

cơ 200 hp DC đặt trong thời gian điều chỉnh tốc độ. Mô hình khối DC3 điều khiển

bộ chuyển đổi 3 pha 2 góc phần tư. Trong ví dụ này, động cơ sẽ nối với tải và điều

khiển nó ở tốc độ định mức 1750 rpm.

Trong phần này bạn học về:

Lấy mô hình DC3 từ thư viện Drives

Nối mô hình DC3 với nguồn áp

Nối mô hình DC3 với tải cơ

Định nghĩa điểm đặt

Làm trực quan tín hiệu trong

Đặt môi trường mô phỏng bước cố định

Đặt thông số điều khiển công suất cao

Đặt giá trị quán tính động cơ

Đặt thông số bộ điều khiển DC3 và các kết quả mô phỏng

Getting the DC3 Model from the Drives Library

1. Mở cửa sổ mới và lưu tên DC_example.

2. Mở thư viện SimPowerSystems Electric Drives. Bạn có thể mở thư

viện bằng cách đánh electricdrivelib trong cửa sổ lệnh MATLAB hoặc dùng

menu Simulink. Vị trí mô hình DC3 trong thư viện DC Drives. Copy khối

DC3 và thả vào cửa sổ DC_example.

Simpower-system

of 545

DC3 Model Inside the SimPowerSystems Electric Drives Library

Connecting the DC3 Model to a Voltage Source

Tất cả các mô hình thư viện có 3 kiểu đầu vào: đầu vào công suất điện, đầu vào

điểm đặt mômen và tốc độ (SP), và đầu vào mômen cơ (Mec_T). Vì mô hình DC3

là điều khiển 3 pha, nó thể hiện 3 đầu vào điện: A, B, và C. Để mô hình DC3 làm

việc, bây giờ bạn phải nối các đầu vào này với nguồn áp thích hợp:

1. Mở thư viện Electrical Sources và copy khối 3-Phase Source vào

mạch. Nối đầu ra nguồn áp A, B, và C với đầu vào A, B, và C DC3 tương

ứng.

Simpower-system

of 545

2. Mở thư viện Connectors và copy khối Ground (output) vào

DC_example. Nối đầu ra Ground với điểm trung tính N nguồn 3 pha (3-

Phase Source).

3. Trong ví dụ này, bạn đang điều khiển động cơ 200 hp DC điện áp

phần ứng định mức 500 V. Điện áp đầu ra trung bình cầu chỉnh lưu 3

pha thyristor cho là

4. Với Vl, rms là giá trị áp pha-pha rms của nguồn áp 3 pha và là giá trị

góc mở thyristor. Để điều khiển điện áp tốt hơn, thông thường áp dụng giới

hạn góc mở thấp hơn, và điện áp đầu ra trung bình cực đại có sẵn từ cầu

chỉnh lưu cho bởi

5. với min là giới hạn góc mở thấp nhất. Trong trường hợp của chúng ta,

giới hạn góc mở thấp dùng trong mô hình DC3 là 200. Với mỗi giá trị góc

mở và để có giá trị điện áp đầu ra cực đại là 500 V để điều khiển động cơ

200 hp ở tốc độ định mức, giá trị điện áp pha-pha cần cho trong phương trình

trước là 370 V. Giả thiết nối điều khiển với mạng điện của Mỹ, giá trị áp tiêu

chuẩn là 460 V.

6. Đặt giá trị áp nguồn pha-pha AC rms là 460 V và tần số là 60 Hz. Tên

nguồn AC 460 V 60 Hz.

7. Lưu ý rằng biên độ nguồn áp và các giá trị tần số cần cho mỗi mô

hình điều khiển của thư viện Electric Drives library có thể tìm trong chú ý

tham khảo. Các giá trị định mức động cơ tương ứng cũng có. Bảng 4-1 có

các giá trị tương ứng là mô hình DC3 200 hp.

Bảng 4-1: Điều khiển DC3, 200 HP

Điện áp đầu vào điều khiển

Biên độ 460 V

Tần số

Giá trị định mức động cơ

Công suất 200 hp

Tốc độ 1750 rpm

Điện áp 500 V

8. Để thể hiện nguồn 3 pha thực tế, bạn phải xác định giá trị điện cảm L

và điện trở R nguồn chính xác. Để xác định, thường sử dụng công suất ngắn

mạch Psc và tỉ số X/R (với X = L., là tần số góc nguồn áp). Theo kinh

nghiệm, giả thiết công suất ngắn mạch điện kháng nguồn hấp thụ ít nhất lớn

Simpower-system

of 545

hơn 20 lần công suất định mức điều khiển, và tỉ số X/R thường là 10 đối với

máy móc công nghiệp.

9. Giá trị điện kháng nguồn Z có từ

1. Với V là giá trị áp pha-pha rms áp nguồn. Với r tỉ số X/R cao, điện trở

nguồn R xấp xỉ bằng

(4-1)

2. và điện cảm nguồn L là

(4-2)

3. Trong ví dụ này, áp pha-pha rms có giá trị 460 V và tần số nguồn là

60 Hz. Nếu chúng ta giả thiết công suất ngắn mạch là 25 lần công suất điều

chỉnh định mức, chúng ta tìm được điện kháng nguồn là 0.056 . Với tỉ số

X/R là 10, dùng phương trình 4-1 và 4-2, chúng ta tìm giá trị điện trở là

0.0056 và điện cảm là 0.15 mH.

4. Đặt giá trị điện trở nguồn AC là 0.0056 và điện cảm là 0.15 mH.

Connecting the DC3 Model to a Mechanical Load

Đầu vào Mec_T thể hiện mômen tải cung cấp cho trục động cơ DC. Nếu giá trị

mômen tải và tốc độ có dấu ngược nhau, mômen gia tốc sẽ là tổng mômen điện từ

và mômen tải. Nhiều mômen tải cân bằng với tốc độ điều khiển tải thể hiện bằng

phương trình

(4-3)

Với m là tốc độ rad/s và N là tốc độ vòng trên phút (rpm). Bây giờ bạn sẽ xây

dựng tải.

Để tính toán loại mômen tải cơ này, cần tốc độ động cơ DC. Tốc độ có thể có

bằng cách sử dụng các đầu ra mô hình DC3. Tất cả các chế độ điều khiển của thư

viện Electric Drives có 3 vectơ đầu ra: Motor, Conv., và Ctrl. Vectơ Motor có tất cả

các biến liên quan đến động cơ, vectơ Conv. Có tất cả giá trị dòng và áp bộ chuyển

đổi, và vectơ Ctrl có tất cả giá trị điều chỉnh quan trọng, như tín hiệu tốc độ hoặc

mômen quy chiếu, sai số điều chỉnh mômen hoặc tốc độ, giá trị góc mở,...v..v. Tất

cả mô tả đầu vào-đầu ra có trong tham khảo từng mô hình.

Với mômen tải cơ, bạn có thể có tốc độ bằng cách dùng đầu ra Motor. Khi bạn

đang dùng động cơ DC, vectơ này gồm điện áp phần ứng và vectơ m động cơ DC,

như trong hình 4-2.

Simpower-system

of 545

Hình 4-2: Vector động cơ

Vectơ động cơ có các phần sau:

Áp phần ứng

Tốc độ động cơ rpm (tốc độ chuyển đổi từ rad/s sang rpm)

Dòng phần ứng

Dòng trường

Mômen điện cơ

Bởi vậy tốc độ thu được bằng cách rút thành phần thứ 2 vectơ động cơ. Tốc độ là

hệ số nhân thời gian bằng K’ phương trình 4-3 để có tín hiệu mômen tải nối với đầu

vào Mec_T mô hình DC3:

1. Xây dựng hệ thống con sau và đặt tên là Linear load torque.

Hệ thống con mômen tải tuyến tính

1. Hằng số K có thể tính theo tốc độ định mức, động cơ nên tăng mômen

định mức. Như trong bảng 4-1, động cơ DC dùng trong mô phỏng này có tốc

độ định mức Nm, n là 1750 rpm. Từ đó công suất cơ đầu ra Pm, n của động cơ

là 200 hp, mômen tải cơ định mức Nmec, n có thể tính theo phương trình 4-4

(bỏ qua ma sát nhớt)

(4-

4)

Simpower-system

of 545

1. với m, n là tốc độ định mức (rad/s). Dùng phương trình này, chúng ta

tìm được mômen cơ định mức là 814 N.m. Phương trình cuối 4-3 cho chúng

ta giá trị K là 0.47.

2. Đặt giá trị hằng khối mômen tải tuyến tính (Linear load) là 0.47.

3. Nối đầu vào và đầu ra khối mômen tải tuyến tính với vectơ đầu ra

động cơ (Motor) và đầu vào Mec_T khối DC3 tương ứng. Sơ đồ của bạn bây

giờ như hình vẽ sau.

.

Building the Example Circuit

Defining the Set Point

Đặt đầu vào mô hình DC3 có thể cả giá trị tốc độ (rpm) hoặc mômen (N.m) tùy

thuộc vào chế độ điều chỉnh (điều chỉnh tốc độ hoặc mômen). Trong ví dụ này,

chúng ta đặt khối DC3 ở chế độ điều chỉnh tốc độ và điều khiển động cơ DC 200 hp

hoặc tốc độ định mức là 1750 rpm.

1. Mở thư viện Simulink Sources và copy khối Constant vào

DC_example.

2. Nối khối Constant để đặt điểm đầu ra mô hình DC3 và tên là Speed

reference.

3. Đặt điểm đặt là 1750 rpm.

Visualizing Internal Signals

Bây giờ bạn phải sử dụng mô hình đầu ra DC3 để làm trực quan tín hiệu quan

tâm ở scope. Nghĩa là bạn cần làm trực quan các tín hiệu sau:

Góc mở cầu thyristor

Điện áp phần ứng động cơ

Dòng điện và quy chiếu phần ứng động cơ

Tốc độ quy chiếu và tốc độ động cơ

Lưu ý rằng sự mô tả tất cả mô hình đầu vào đầu ra có thể tìm trong tham khảo

tương ứng. Để xem các tín hiệu nối với đầu ra DC3, chọn mô hình DC3 và menu

Edit/Look Under Mask.

Simpower-system

of 545

Như bạn thấy bên dưới, góc mở có ở vectơ đầu ra Ctrl. Góc mở (xem lưu ý

tham khảo khối DC3) là thành phần thứ 2 của vectơ này.

Location of the Firing Angle Signal Inside the Ctrl Output Vector

Véctơ động cơ (Motor) có 3 tín hiệu cần thiết: áp phần ứng và tín hiệu dòng là

phần tử đầu tiên và thứ 3, tương ứng (Hình 4-2). Tốc độ là phần tử thứ 2 của vectơ

Motor.

Cuối cùng, tín hiệu dòng và tốc độ quy chiếu là phần tử thứ nhất và thứ tư của

vectơ Ctrl, tương ứng (xem hình sau). Lưu ý rằng tín hiệu Ref. khối Regulation

switch là mômen quy chiếu trong chế độ điều chỉnh mômen.

Location of the Speed Reference Signal Inside the Ctrl Output Vector

Các tín hiệu dòng và áp cầu bên trong có thể lấy thông qua đầu ra Conv. output,

nối với đầu ra đồng hồ đa năng (Multimeter). Bằng cách nhấp khối Multimeter, bạn

Simpower-system

of 545

có thể chọn các tín hiệu bộ chuyển đổi bạn muốn ở đầu ra. Xem tham khảo khối

Multimeter để có nhiều thông tin hơn cách thức sử dụng khối Multimeter.

Bằng cách sử dụng các khối Selector của thư viện Signal Routing, bây giờ bạn có

thể lấy các tín hiệu cần từ 3 vectơ đầu ra:

1. Xây dựng hệ thống con sau để lấy tất cả các tín hiệu trực quan cần

thiết. Tên là Signal selector.

Signal Selector Subsystem

2. Nối Motor, Conv., và các đầu ra Ctrl khối DC3 với Motor, Conv., và

đầu vào Ctrl trong khối Signal selector.

3. Copy một scope vào mô hình. Bạn sẽ sử dụng để hiển thị tín hiệu đầu

ra khối Signal Selector. Mở hộp hội thoại Scope Parameters. Trên tab

General, đặt số trục là 4, dải thời gian mô phỏng là tự động (auto), và dùng

là 20. Xóa hộp kiểm tra Limit Data Points to last ở tab Data history. Nối 4

đầu ra khối Signal Selector với đầu vào scope.

Setting the Fixed-Step Simulation Environment

Tất cả các mô hình điều khiển trong thư viện mô hình gián đoạn. Để mô phỏng

hệ thống, bây giờ bạn phải xác định bước thời gian mô phỏng chính xác và đặt tùy

chọn giải fixed-step. Khuyến cáo giá trị thời gian mẫu đối với điều khiển DC, AC,

và mô hình cơ khí có thể tìm trong phần Remarks của các trang tham khảo khối

tương ứng. Thời gian mẫu khuyến cáo đối với mô hình DC3 là 5 µs. Theo các bước

sau:

1. Mở thư viện SimPowerSystems và copy khối Powergui vào ví dụ DC.

Đặt thời gian mẫu là 5 µs.

1. Mạch của bạn bây giờ giống hình 4-1.

2. Mở hộp hội thoại Simulation/Configuration Parameters. Chọn tùy

chọn giải bước cố định, gián đoạn (không có trạng thái liên tục). Đặt thời

gian dừng là 12 s.

Trước khi mô phỏng, đầu tiên bạn phải đặt thông số bên trong DC3 chính xác.

Đặt bộ thông số điều khiển công suất cao

Simpower-system

of 545

Nhiều mô hình thư viện Electric Drives có 2 thông số đặt: đặt công suất thấp và

đặt công suất cao. Mặc định, tất cả các chế độ tải ban đầu đặt công suất thấp. Thông

số mô hình DC3 tải hiện hành trong DC_example là 5 hp.

Bây giờ bạn đặt các thông số điều khiển công suất cao, 200 hp. Để làm được điều

này, bạn sẽ sử dụng đồ họa giao diện người sử dụng:

1. Mở giao diện người sử dụng bằng cách nhấp đôi chuột vào khối DC3.

Giao diện như hình sau.

DC3 User Interface

1. Chia giao diện làm 3 phần chính sau: thông số động cơ (DC Machine

tab), thông số bộ chuyển đổi (Converter tab), và thông số điều chỉnh bộ điều

khiển (Controller tab).

2. Để thông số tải 200 hp, nhấp nút Load.

3. Khi bạn nhấp nút Load, một file cửa sổ có thông số công suất thấp và

công suất cao cho mỗi mô hình AC và DC xuất hiện. File này chứa tất cả các

thông số sử dụng giao diện đồ họa người sử dụng. Tên mỗi file là theo tên

mô hình bằng giá trị công suất. Version 200 hp DC3 bởi vậy tên là

DC3_200hp.

Simpower-system

of 545

Cửa sổ chọn thông số

4. Trong cửa sổ chọn thông số, chọn file DC3_200hp.mat và nhấp Load.

Tải các thông số 200 hp. Lưu ý bạn cũng có thể lưu thông số bằng cách dùng nút

Save. Khi làm điều đó thì thông số được lưu theo định dạng MAT-file và có thể tải

lại bất cứ lúc nào.

Đặt giá trị quán tính động cơ (Setting the Motor Inertia Value)

Tất cả quán tính mặc định thư viện điều khiển là quán tính "không tải" chỉ thể

hiện quán tính rotor. Khi ghép động cơ với tải, trường quán tính tab DC Machine

thể hiện kết hợp quán tính giữa rotor và tải. Trong ví dụ này, quán tính không tải

động cơ DC3 200 hp là 2.5 kg.m2. Từ đó điều khiển ghép trực tiếp với tải, bạn phải

tăng giá trị này bằng cách thay đổi dần tải. Quán tính kết hợp mới có thể đạt đến 15

kg.m2.

1. Trong phần DC Machine hộp hội thoại, thay đổi giá trị quán tính

thành 15 kg.m2.

2. Nhấp OK để xác nhận thay đổi và đóng hộp hội thoại.

Đặt thông số bộ điêu khiển DC3 và kết quả mô phỏng

Tốc độ và các bộ điều khiển hiện hành khối DC3 bao gồm bộ điều chỉnh cân

bằng-nguyên (proportional-integral). Xem chi tiết bộ điều chỉnh trong mỗi mô hình

điều khiển của thư viện có thể tìm trong phần tham khảo tương ứng. Để có ý tưởng

nhanh về cấu trúc bên trong bộ điều khiển, sơ đồ là có sẵn bên trong giao diện

người sử dụng của mỗi mô hình. Hãy mở sơ đồ liên quan với mô hình DC3:

1. Mở giao diện người sử dụng. Nhấp Controller và đến Schematic

button. Bạn xem sơ đồ điều khiển hình 4-3.

Simpower-system

of 545

Hình 4-3: Sơ đồ bộ điều khiển giao diện người sử dụng

Simpower-system

of 545

Hình 2-8: Kết quả mô phỏng

Quan sát quá trình sự cố, điện áp đầu cuối giảm xuống khoảng 0.2 p.u., và điện

áp kích thích đạt đến giới hạn 6 p.u. Sau khi xóa bỏ và cô lập sự cố, công suất cơ

SM tăng lên nhanh chóng từ giá trị ban đầu 0 p.u. đến 1 p.u. và yêu cầu ổn định ở

giá trị cuối cùng là 0.82 p.u.do điện trở và tải động cơ (1.0 MW tải trở + 1.51 MW

tải động cơ = 2.51 MW = 2.51/3.125 = 0.80 p.u.). Sau 3 giây điện áp đầu cuối dần

ổn định đến giá trị quy chiếu 1.0 p.u. Tốc độ động cơ tạm thời giảm xuống từ 1789

rpm đến 1635 rpm, sau đó trở về lại về giá trị bình thường sau 2 giây.

Nếu bạn tăng thời gian sự cố lên 12 chu kì bằng cách thay đổi thời gian mở máy

cắt lên 0.3 s, lưu ý rằng hệ thống sẽ bị sụp đổ. Tốc độ ASM giảm nhanh xuống 0

sau 2 giây.

Trào lưu công suất một máy dao động

Simpower-system

of 545

Trong phần này bạn tạo trào lưu công suất với 2 máy đồng bộ kiểu: một máy

phát PV và một máy phát dao động. Trong cửa sổ power_machines, xóa nguồn

cảm và thay bằng khối Simplified Synchronous Machine đơn vị p.u. từ thư viện

Machines. Đổi tên máy SSM 1000MVA. Thêm 2 khối hằng số ở đầu vào Pm và E

Simplified Synchronous Machine. 2 khối này, sử dụng để xác định công suất cơ và

điện áp đầu cuối, sẽ tự động khởi tạo khi khi thực hiện trào lưu công suất mới. Lưu

hệ thống này vào thư mục đang làm việc tên power_machines2.mdl. Mở hộp hội

thoại SSM 1000 MVA và nhập các thông số như sau:

Connection type 3-wire Y

Pn(VA), Vn(Vrms), fn(Hz) [1000e6 25e3 60]

H(s), Kd(), p () [inf 0 2]

R(p.u.), X(p.u.) [0.1 1.0]

Init. cond. Leave all initial conditions at zero.

Khi bạn xác định quán tính vô cùng, tốc độ hay tần số giữ không đổi. Lưu ý một

cách thức rất dễ dàng bạn có thể định rõ mức ngắn mạch cảm ứng 1000 MVA và hệ

số đặc trưng là 10 trong hệ thống đơn vị tương đối.

Tương tự, nối đầu vào 1 và 2 khối SSM. 2 khối Constant xác định tương ứng với

công suất cơ yêu cầu (Pmec) và điện áp đầu cuối (E). Cập nhật 2 hằng số này tự

động tùy thuộc giải trào lưu công suất.

Khi không có nguồn áp ảnh hưởng mạnh đến góc điện áp quy, bạn phải chọn 1

máy đồng bộ như là điểm quy chiếu. Trong chương trình giải trào lưu công suất, gọi

điểm quy chiếu này là nút dao động. Nút dao động tiêu thụ hoặc phát công suất cần

thiết để cân bằng công suất tác dụng do máy phát khác phát ra và và công suất tải

cũng như tổn hao trên các thiết bị.

Mở Powergui. Trong menu Tools, chọn Load Flow and Machine Initialization.

Thay SSM Bus Type thành Swing Generator. Xác định trào lưu công suất bằng

cách nhập các thông số sau cho máy SM và ASM:

SM 1000 MVA:

Điện áp đầu cuối (Terminal voltage) UAB 2400 Vrms

Công suất tác dụng (Active power) 0 W

ASM 2250 HP:

Công suất cơ (Mechanical power) 1.492e+06 W (2000 HP)

Với máy dao động SSM bạn chỉ phải xác định điện áp đầu cuối yêu cầu (biên độ

và pha). Không biết công suất tác dụng. Tuy nhiên bạn có thể xác định công suất tác

dụng sử dụng như phỏng đoán ban đầu và trợ giúp hội tụ trào lưu công suất. Tương

ứng các thông số SSM như sau:

Terminal voltage 24984 Vrms (áp này có ở nút B1 từ giải trào lưu trước)

Phase of UAN voltage 00

Simpower-system

of 545

Active power guess 7.5e6 W (công suất ước lượng = 6 MW (tải trở) + 1.5

MW tải động cơ)

Nhấp nút Update Load Flow. Đầu tiên hiển thị giải trào lưu công suất. Dùng

thanh cuốn bên trái cửa sổ để tìm phép giải cho từng máy.

Hiển thị công suất tác dụng và phản kháng, công suất cơ, và điện áp bên trong

cho khối SSM.

P=7.542 MW; Q=-147 kvar

Pmec=7.547 MW (or 7.547/1000=0.007547 p.u.)

Internal voltage E=1.0 p.u.

Công suất tác dụng và phản kháng, công suất cơ, và điện áp trường khối SM là

P=0 W; Q=856 kvar

Simpower-system

of 545

Pmec=844 W

Vf=1.428 p.u.

Cũng hiển thị công suất tác dụng và phản kháng do động cơ hấp thụ, trượt, và

mômen khối ASM.

P=1.515MW Q=615 kvar Pmec=1.492 MW (2000 HP)

Slip=0.006119 Torque=7964 N.m

Như mong muốn, phép giải đưa ra độ chính xác như đã có với nguồn điện áp R-

L. Công suất tác dụng nút dao động là 7.54 MW (6.0 MW tải trở + 1.51 MW tải

động cơ = 7.51 MW, các công suất khác (0.03 MW) tương ứng tổn hao trong máy

biến áp).

Khởi động lại mô phỏng. Bạn nhận được cùng dạng sóng như trong hình 2-8.

Tham khảo

[1] Yeager, K.E., and J.R.Willis, "Modeling of Emergency Diesel Generators in

an 800 Megawatt Nuclear Power Plant," IEEE Transactions on Energy Conversion,

Vol. 8, No. 3, September, 1993.

Dùng phương pháp giải Phasor để nghiên cứu ổn định

Đến lúc này, bạn đã mô phỏng hệ thống điện tương đối đơn giản bao gồm số

máy nhiều nhất là 3 chiếc. Nếu bạn tăng thêm độ phức tạp cho mạng bằng cách

thêm đường dây, tải, máy biến áp, máy phát hoặc động cơ, thời gian mô phỏng yêu

cầu sẽ rất lâu. Hơn nữa nếu bạn quan tâm đến chế độ dao động điện cơ chậm (đặc

biệt giữa 0.02 Hz và 2 Hz trong các hệ thống lớn) bạn có thể phải mô phỏng trong

vài chục giây, nghĩa là thời gian mô phỏng có thể vài phút và hằng giờ. Bởi vậy

không dùng phương pháp giải liên tục hoặc gián đoạn truyền thống để nghiên cứu

ổn định kèm theo các chế độ dao động tần số thấp. Để nghiên cứu kỹ hơn, bạn phải

sử dụng kỹ thuật phasor (xem giới thiệu phương pháp mô phỏng Phasor).

Để nghiên cứu ổn định chúng ta không quan tâm đến kết quả các chế độ dao

động nhanh từ sự ảnh hưởng của các thành phần tuyến tính R, L, C thông số phân

phối đường dây. Các chế độ dao động, thường ở tần số cơ bản 50 Hz hoặc 60 Hz,

không giao tiếp với các chế độ máy chậm và hằng số thời gian bộ điều chỉnh. Trong

phương pháp mô phỏng phasor, bỏ qua các chế độ nhanh bằng cách thay thế

phương trình khác của hệ thống bằng phương trình đại số.

Do vậy thay thế mô hình không gian trạng thái hệ thống bằng ước lượng hàm

chuyển đổi ở tần số cơ bản và liên quan đến các đầu vào (dòng do máy bơm vào hệ

thống) và các đầu ra (điện áp đầu cuối của máy). Phương pháp giải phasor dùng mô

hình không gian trạng thái rút gọn bao gồm các trạng thái chậm của máy, turbine,

và bộ điều chỉnh, như vậy giảm bớt đáng kể thời gian mô phỏng yêu cầu. Phép giải

biến bước liên tục là rất hiệu quả trong việc giải quyết vấn đề này. Giới thiệu các

phép giải là ode15s hoặc ode23tb với bước thời gian cực đại 1 chu kì tần số cơ bản

(1/60 s hoặc 1/50 s).

Bây giờ bạn dùng phương pháp giải phasor cho hệ thống 2 máy bạn chỉ mô

phỏng theo phương pháp thông thường. Nhiều ví dụ power_machines.

Nhấp đôi Powergui. Chọn Phasor simulation. Bạn cũng phải xác định tần số cơ

bản dùng để giải các phương trình mạng đại số. Giá trị mặc định là 60 Hz đã nhập

Simpower-system

of 545

sẵn trong menu Frequency. Đóng Powergui và xuất hiện Phasors trên biểu tượng

Powergui, ý nói rằng bây giờ có thể dùng phương pháp mới để mô phỏng mạch. Để

khởi động mô phỏng trạng thái ổn định, đầu tiên bạn phải lặp lại giải trào lưu công

suất và các thủ tục khởi tạo máy đã giải thích ở phần trước, trào lưu công suất và

khởi tạo máy (Load Flow and Machine Initialization).

Trong hộp hội thoại Simulation Parametersx, xác định Max step size là 1/60 s

(một chu kì) và bắt đầu mô phỏng.

Quan sát mô phỏng bây giờ nhanh hơn nhiều. Các kết quả so sánh với các kết

quả mô phỏng trước. Sự so sánh tín hiệu máy đồng bộ và máy không đồng bộ như

hình dưới.

Simpower-system

of 545

So sánh kết quả phương pháp mô phỏng Continuous và Phasor

Minh họa phương pháp giải phasor mạng điện phức tạp hơn có trong thư viện

Demo. Dạng các demo này là

Ổn định quá trình quá độ 2 máy với ổn định hệ thống (PSS) và bù tĩnh

(SVC)

Thực hiện ổn định hệ thống 3 pha cho những vùng dao động giao

nhau

Simpower-system

of 545

Demo đầu tiên minh họa tác động của PSS và dùng SVC để ổn định 2 máy.

Demo thứ hai so sánh sự thực hiện 3 kiểu khác nhau ổn định hệ thống công suất trên

4 máy, hệ thống 2 miền.

Xây dựng và tỳ biến các mô hình phi tuuyến

SimPowerSystems cung cấp rộng rãi các mô hình phi tuyến. Nó có thể xảy ra,

tuy nhiên bạn cần giao diện mô hình phi tuyến của bạn với các mô hình tiêu chuẩn

trong thư viện powerlib. Mô hình này có thể là điện trở phi tuyến đơn giản mô

phỏng arc hoặc varistor, điện cảm có thể bảo hòa, kiểu động cơ mới, …

Trong phần sau bạn học cách xây dựng mô hình phi tuyến. Điện cảm bảo hòa

đơn giản và điện trở phi tuyến là ví dụ dùng cho phần này.


Xét một điện cảm 2 H làm việc ở điện áp định mức, Vnom = 120 V RMS, và tần

số định mức, fnom = 60 Hz. Từ 0 đến 120 V RMS điện cảm có giá trị không đổi, L

= 2 H. Khi điện áp vượt quá giá trị định mức, điện cảm bảo hòa và giá trị điện cảm

giảm xuống Lsat = 0.5 H. Vẽ đặc tính dòng-từ thông trên hình vẽ tiếp theo. Từ

thông và dòng trong đơn vị tương đối. Chọn điện áp định mức và dòng định mức

như giá trị cơ bản trong hệ thống đơn vị tương đối.

Hình 2-9: Đặc tính từ thông-dòng điện cảm phi tuyến

Dòng i trong điện cảm là hàm phi tuyến từ thông móc vòng , lần lượt một hàm

v xuất hiện ở các đầu cuối. Mối quan hệ này thể hiện trong phương trình sau:

Mô hình điện cảm phi tuyến có thể có thể thực hiện như nguồn dòng điều khiển,

với dòng i là một hàm phi tuyến của điện áp v, như hình vẽ.

Simpower-system

of 545


Hình 2-10 vẽ mạch dùng điện cảm phi tuyến 2 H. Nối điện cảm phi tuyến nối

tiếp với 2 nguồn áp (một khối nguồn áp AC 120 volts RMS, 60 Hz, và một khối

nguồn áp DC) và một điện trở 5.

Tất cả các thành phần dùng để xây dựng mô hình phi tuyến nhóm thành hệ thống

con tên là Nonlinear Inductance. Tên đầu cuối điện cảm là In và Out. Lưu ý đầu ra

thứ 2 trả lại từ thông thêm vào hệ thống con. Bạn có thể dùng đầu ra Simulink này

để quan sát từ thông bằng cách nối nó với khối Simulink Scope.

Mô hình phi tuyến dùng 2 khối powerlib và 2 khối Simulink. 2 khối powerlib là

khối Voltage Measurement để đọc điện áp đầu cuối điện cảm và khối Controlled

Current Source. Hướng mũi tên nguồn dòng là phương từ đầu vào đến đầu ra tùy

thuộc mô hình như trên.

2 khối Simulink là khối Integrator tính toán từ thông từ đầu ra điện áp và khối

Look-Up Table thực hiện đặc tính bão hòa i = f( ) mô tả ở hình 2-9.

Hình 2-10: Sự thực hiện điện cảm phi tuyến

Sử dụng 2 khối Fourier trong thư viện Measurements của powerlib_extras để

phân tích thành phần cơ bản và thành phần DC cho dòng điện.

Simpower-system

of 545

Dùng các khối của powerlib và thư viện Simulink, xây dựng mạch như trên. Để

thực hiện mối quan hệ i =f( ), xác định rõ các vector sau trong khối Look-Up

Table:

Vector giá trị đầu vào (từ thông) [-1.25 -1 1 1.25 ] *(120*sqrt(2)/(2 *60))

Vector giá trị đầu ra (dòng) [-2 -1 1 2]*(120*sqrt(2)/(4 *60))


Đặt thông số cho 2 nguồn như sau:

Nguồn AC

Biên độ đỉnh 120*sqrt

(2)

Pha 90 0

Tần số 60 Hz

Nguồn DC

Biên độ 0 V

Điều chỉnh thời gian mô phỏng là 1.5 s và chọn thuật toán tích phân ode33tb với

các thông số mặc định. Bắt đầu mô phỏng.

Như mong muốn, dòng và từ thông hình sin. Giá trị đỉnh tương ứng giá trị định

mức.

Dạng sóng dòng và từ thông như hình vẽ.

Simpower-system

of 545

Hình 2-11: Dạng sóng dòng và từ thông với VDC = 0 V và VDC = 1 V

Bây giờ thay đổi điện áp DC là 1 V và mô phỏng lại. Quan sát dòng bị biến dạng.

Bây giờ nhập lại áp 1 V DC, nguyên nhân bù từ thông, tạo từ thông nhập vào miền

phi tuyến đặc tính từ thông-dòng ( > 0.450 V.s). Như kết quả bảo hòa từ thông,

dòng có sóng hài. Phóng to 3 chu kì cuối mô phỏng. Giá trị đỉnh dòng bây giờ đạt

0.70 A và thành phần cơ bản tăng đến 0.368 A. Như mong muốn, thành phần DC

của dòng là 1 V/ 0.5 = 0.2. Có dạng sóng dòng và từ thông có và không bão hòa

chồng lên hình vẽ trên.

Tùy biến mô hình phi tuyến

Simulink cung cấp mặt nạ rất thuận lợi để tạo hộp hội thoại các mô hình. Bạn có

thể tạo mặt nạ để xác định các biến và các dấu nhắc sau:

Điện áp định mức (Nominal voltage) (Volts rms): Vnom

Tần số định mức (Nominal frequency) (Hz): Fnom

Điện cảm không bảo hòa (Unsaturated inductance) (H): L

Đặc tính bảo hòa (Saturation characteristic) [i1(pu)

phi1(pu); i2 phi2; ...]:

sat

Kết quả mặt nạ khối điện cảm phi tuyến như trong hình vẽ sau.

Simpower-system

of 545

Hộp hội thoại khối điện cảm phi tuyến

Sau đây là đoạn chương trình khởi tạo mặt nạ khối chuẩn bị 2 vectơ Current_vect

và Flux_vect sử dụng trong khối Look-Up Table.

% Define base current and Flux for p.u. system

I_base = Vnom*sqrt(2)/(L*2*pi*fnom);

Phi_base = Vnom*sqrt(2)/(2*pi*fnom);

% Check first two points of the saturation characteristic

if ~all(all(sat(1:2,:)==[0 0; 1 1])),

h=errordlg('The first two points of the characteristic must

be [0 0; 1 1]','Error');

uiwait(h);

end

% Complete negative part of saturation characteristic

[npoints,ncol]=size(sat);

sat1=[sat ; -sat(2:npoints,:)];

sat1=sort(sat1);

% Current vector (A) and flux vector (V.s)

Simpower-system

of 545

Current_vect=sat1(:,1)*I_base;

Flux_vect=sat1(:,2)*Phi_base;

Xác định như đặc tính bão hòa chỉ trong góc phần tư thứ nhất, thêm vào 3 dòng

mã để hoàn thiện phần âm đặc tính bảo hòa. Chú ý làm cách nào đó để tính toán hợp

lý đoạn đầu của đặc tính bảo hòa. Đoạn này phải được định nghĩa bởi 2 điểm [0 0; 1

1] xác định điện cảm 1 p.u. (giá trị định mức) cho phần đầu tiên.

Trước khi bạn sử dụng khối mặt nạ, bạn phải cung cấp định nghĩa 2 biến bên

trong trong phần khởi tạo khối. Mở hộp hội thoại khối Look-Up Table và nhập tên

biến sau vào 2 trường:

Vector of input values (flux) Flux_vect

Vector of output values (current) Current_vect

Đóng hệ thống con và bắt đầu mô phỏng. Bạn nhận cùng dạng sóng như trong

hình 2-11.

Mô hình điện trở phi tuyến

Kĩ thuật mô hình điện trở phi tuyến tương tự như điện cảm phi tuyến.

Một ví dụ là varistor oxit kim loại (MOV) có đặc tính V-I như sau:

Trong đó

v, i = Áp và dòng tức thời

Vo = Áp bảo vệ

Io = Sử dụng dòng tham chiếu để xác định áp bảo vệ

= Số mũ đặc trưng đặc tính phi tuyến (đặc trưng giữa 10 và 50)

Hình sau là một ứng dụng điện trở phi tuyến để mô phỏng MOV dùng bảo vệ

thiết bị trong mạng 120 kV. Để mạch đơn giản, chỉ thể hiện một pha.

Simpower-system

of 545

Điện trở phi tuyến trong mạng 120 kV

Sử dụng các khối của thư viện powerlib và Simulink để xây dựng mạch này.

Nhóm tất cả các thành phần để mô hình hệ phi tuyến trong hệ thống con tên là

Nonlinear Resistance. Dùng khối X-Y Graph vẽ đặc tính V-I hệ thống con

Nonlinear Resistance.

Mô hình không dùng khối Look-Up Table như trong trường hợp mô hình điện

cảm phi tuyến. Biểu thức phân tích dòng như hàm điện áp, thực hiện đặc tính phi

tuyến I(V) trực tiếp với khối Math Function từ thư việc Math Operations của

Simulink.

Mô hình mạch toàn trở này không có trạng thái nào. Nó sinh ra vòng điện trở

trong sự thể hiện không gian trạng thái mạch, như trong hình sau. Xem

SimPowerSystems Block Reference để có chi tiết hơn SimPowerSystems làm việc

như thế nào.

Giới thiệu vòng đại số bằng mô hình điện trở phi tuyến

Simpower-system

of 545

Mặc dù Simulink có thể giải vòng đại số, chúng thường làm cho thời gian mô

phỏng lâu. Bạn nên ngắt vòng với 1 khối mà không thay đổi đặc tính phi tuyến.

Giới thiệu đây là hàm truyền đầu tiên H(s) = 1/(1+Ts) trong hệ thống, dùng hằng số

thời gian nhanh (T = 0.01 µs).

Sử dụng kỹ thuật giải thích khối điện cảm phi tuyến để mặt nạ và tùy biến khối

điện trở phi tuyến như sau.

Hộp hội thoại khối điện trở phi tuyến (Nonlinear Resistance)

Mở hộp hội thoại khối mặt nạ mới và nhập thông số như hình vẽ trên. Lưu ý điện

áp bảo vệ Vo đặt bằng 2 p.u. điện áp định mức hệ thống. Điều chỉnh áp nguồn

bằng.3 p.u. bằng cách nhập biên độ đỉnh như sau:

120e3/sqrt(3)*sqrt(2)*2.3


Dùng thuật giải tích phân ode23tb, mô phỏng hệ thống circuit8 với 0.1 s. Kết quả

như hình vẽ dưới.

Simpower-system

of 545

Dạng sóng dòng và áp và đặc tính V-I vẽ bằng khối graph X-Y

Tạo thư viện riêng

Simulink để bạn tạo thư viện riêng cho bạn các khối SimPowerSystems. Để tạo

thư viện, trong menu File chọn New Library. Một cửa sổ Simulink mới tên

Library: untitled mở ra. Bây giờ copy khối Nonlinear Inductance hệ thống circuit7

và khối Nonlinear Resistance hệ thống circuit8 vào thư viện. Lưu thư viện này là

Simpower-system

of 545

my_powerlib. Lần tiếp theo bạn phát triển mô hình mới, bạn có thể thêm vào thư

viện riêng của bạn. Bạn cũng có thể thiết lập thư viện riêng trong thư viện con khác

tùy thuộc vào hàm, như đã thực hiện trong thư viện powerlib.

Khối điện cảm và điện trở phi tuyến trong my_powerlib

Một thuận lợi khi dùng thư viện là tất cả các khối bạn copy từ thư viện đều được

quy chiếu đến thư viện. Nói cách khác, nếu bạn tạo chính xác trong khối thư viện

của bạn, sự chính xác tự động đưa đến tất cả các khối dùng trong mạch.

Nối mô hình của bạn với các khối phi tuyến khác

Bây giờ bạn học cách tránh những câu lỗi sai có thể xuất hiện đối với các khối

phi tuyến khi mô phỏng nguồn dòng. Rõ ràng, nguồn dòng không thể nối tiếp với

điện cảm, một nguồn dòng khác, hoặc mạch hở. Như mạch tôpô là cấm trong

SimPowerSystems.

Tương tự, nếu mô hình phi tuyến của bạn dùng khối Controlled Voltage Source,

mô hình này không nên ngắn mạch hoặc nối qua tụ.

Giả sử, bạn muốn nghiên cứu dòng đi vào điện cảm phi tuyến khi làm việc với

nguồn áp. Dùng các khối trong thư viện powerlib và my_powerlibrary, bạn có thể

xây dựng mạch này. Thay đổi thông số khối Breaker như sau:

Snubber resistance Rs inf (no snubber)

Snubber capacitance Cs 0

External control Not selected

Switching times [1/60]

Mạch tôpô là nguyên nhân báo lỗi

Nếu bạn thử mô phỏng mạch này, bạn nhận câu báo lỗi sau.

Simpower-system

of 545

Cấm mạch tôpô vì 2 thành phần phi tuyến mô phỏng bằng 2 nguồn dòng nối nối

tiếp: khối Breaker và khối Nonlinear Inductance. Để có thể mô phỏng mạch này,

bạn phải cung cấp đường dòng quanh một trong 2 khối phi tuyến. Bạn có thể nối

một điện trở lớn khoảng 1 M , qua khối Breaker hoặc khối Inductance.

Trong trường hợp này, thật tiện lợi để chọn khối Breaker vì cung cấp mạch đệm

nối tiếp RC cho mô hình. Mở hộp hội thoại khối máy cắt (Breaker) và xác định các

thông số chỉnh như sau:

Snubber resistance Rs (ohms) 1e6

Snubber capacitance Cs (F) inf

Lưu ý để có chỉnh toàn trở bạn phải dùng một điện dung vô cùng.

Lưu ý Dùng điện kháng nguồn điện cảm (nối tiếp R-L) thay vì một trở

kháng điện trở thuần túy sẽ sinh ra thông báo lỗi khác, vì mô hình nguồn

dòng điện cảm phi tuyến có thể nối tiếp với 1 điện cảm, thậm chí cả bộ đệm

điện trở nối qua máy cắt. Trong mỗi trường hợp, bạn có thể thêm cả điện

cảm song song thông qua nguồn điện cảm hoặc điện trở song song lớn nối

giữa 1 đầu máy cắt và đầu nối đất.

Chắc chắn góc pha nguồn áp là 0. Dùng thuật giải tích phân ode23tb và mô

phỏng mạch trong 1 giây. Dạng sóng điện áp và dòng như hình vẽ.

Simpower-system

of 545

Dạng sóng dòng và từ thông khi làm việc điện cảm phi tuyến bù từ thông

cực đại

Hình trên đưa ra sự làm việc của điện cảm ở điểm không thông qua kết quả điện

áp khi độ lệch từ thông cực đại và bảo hòa.

Cải thiện thực hiện mô phỏng

SimPowerSystems cho bạn rất nhiều công cụ để tăng tốc độ mô phỏng hệ thống

công suất. Tùy thuộc mô hình mạch, bạn có thể chọn thuật giải tích phân liên tục

(continuous), gián đoạn (discrete) và phasor. Simulink và các sản phẩm liên quan

cung cấp thêm các cách để nâng cao thực hiện mô hình, bao gồm mã máy phát, tạo

thư viện mô hình mạch riêng cho bạn, và khối điều chỉnh các tham số.

How SimPowerSystems

Works

Khái quát SimPowerSystems thực hiện khi phân

tích và chạy mô hình của bạn

Choosing an Integration

Method

Thuận lợi và khó khăn của mô phỏng liên tục,

gián đoạn và phasor mô hình hệ thống công suất

Simpower-system

of 545

Simulating with Continuous

Integration Algorithms

Cách thức để hợp nhất những mô hình thời gian

liên tục với SimPowerSystems

Simulating Discretized

Electrical Systems

Cách giải các mô hình công suất gián đoạn với

SimPowerSystems

Increasing Simulation Speed Các cách để tối ưu hóa tốc độ và hiệu quả mô

phỏng, gồm Simulink Accelerator và Real-Time

Workshopđ

The Nonlinear Model Library Sử dụng và thay đổi thư viện powerlib_models

để mô hình thành phần phi tuyến

Creating Your Own Library

of Models

Tạo những khối hệ thống công suất cho riêng

người sử dụng với khối Simulink đặc tính mặt nạ

Changing Your Circuit

Parameters

Thay đổi thông số khối SimPowerSystems trong

khi mô phỏng và tự động với MATLAB scripts

Cách SimPowerSystems làm việc

Đầu tiên bạn phải xây dựng mạch với các khối powerlib, bạn có thể bắt đầu mô

phỏng như mô hình Simulink khác. Mỗi lần bạn bắt đầu mô phỏng, gọi cơ chế khởi

tạo đặc biệt. Quá trình khởi tạo này tính toán mô hình không gian trạng thái mạch

điện và xây dựng hệ thống đẳng trị mà có thể mô phỏng bằng Simulink.

Lệnh power_analyze là một phần của chu trình. Nó có mô hình không gian trạng

thái và xây dựng mô hình Simulink mạch điện. Bạn cũng có thể gọi power_analyze

từ dòng lệnh để có mô hình không gian trạng thái phần tuyến tính của mạch. Khi

gọi bằng quá trình khởi tạo, power_analyze thực hiện 5 bước sau như hình 3-1:

6. Sắp xếp tất cả các khối SimPowerSystems, nhận các thông số khối và

ước lượng mạng tôpô. Tách các khối vào 2 khối tuyến tính và phi tuyến, và

mỗi nút tự động cho số nút.

7. Mỗi một lần mạng tôpô thu được, tính toán mô hình không gian trạng

thái (ma trận A, B, C, D) thành phần tuyến tính của mạch bằng lệnh

power_statespace. Tất cả sự tính toán và sự khởi tạo đều thực hiện ở giai

đoạn này.

8. Nếu bạn chọn gián đoạn mạch, tính toán mô hình không gian trạng

thái gián đoạn từ mô hình không gian trạng thái liên tục, dùng phương pháp

Tustin.

9. Nếu bạn dùng phương pháp giải phasor, thay thế mô thình không gian

trạng thái bằng ma trận chuyển đổi phức H(j ) liên quan đến các đầu vào và

đầu ra (phasor áp và dòng) ở tần ssố xác định. Ma trận này định nghĩa các

phương trình đại số mạng.

Simpower-system

of 545

10. Xây dựng mô hình Simulink mạch và lưu vào khối measurement.

Điều này có nghĩa là bạn cần ít nhất 1 khối measurement (khối Current

Measurement, khối Voltage Measurement, khối Three-Phase V-I

Measurement, hoặc khối Multimeter) trong mô hình. Thực hiện kết nối mạch

đẳng trị với các khối đo lường bằng liên kết vô hình dùng khối Goto và

From.

Hình 3-1: Giản đồ PowerSystems

Mô hình Simulink dùng khối State-Space hoặc khối S-Function để mô hình phần

tuyến tính của mạch. Sử dụng mô hình Simulink thiết lập ban đầu để mô phỏng các

thành phần phi tuyến. Các mô hình có thể tìm trong thư viện powerlib_models

SimPowerSystems tạo sẵn. Các khối Simulink Source sử dụng nối ở đầu vào khối

State-Space để mô phỏng khối nguồn.

Hình vẽ tiếp theo thể hiện kết nối giữa các phần mô hình Simulink hoàn chỉnh.

Nối mô hình phi tuyến hồi tiếp âm giữa các đầu ra áp và đầu vào dòng mô hình

tuyến tính.

Simpower-system

of 545

Hình 3-2: Liên kết giữa mạch tuyến tính và mô hình phi tuyến

Mỗi lần power_analyze hoàn thành chu trình khởi tạo, Simulink bắt đầu mô

phỏng. Bạn có thể quan sát dạng sóng trên scopes nối ở các đầu ra khối đo lường.

Thông qua Powergui, bạn có thể truy cập LTI và có hàm chuyển đổi hệ thống giữa

bất kì cặp đầu vào và đầu ra nào. Powergui cũng cho phép bạn thực hiện phân tích

FFT tín hiệu đã ghi để có quang phổ tần số của chúng.

Nếu bạn dừng mô phỏng và copy khối Powergui vào cửa sổ mạch, bạn có thể

truy cập các giá trị không gian trạng thái đầu vào, đầu ra và hiển thị các biến trạng

thái như phasor. Bạn cũng có thể dùng giao diện để thay đổi điều kiện đầu. Giao

diện khối Powergui cho phép bạn thực hiện trào lưu công suất với các mạch có máy

3 pha và khởi tạo các mô hình máy, vì vậy mô phỏng bắt đầu trong trạng thái ổn

định. Đặc tính này tránh quá độ lâu vì hằng số thời gian cơ khí của máy. Khối

Powergui cho phép bạn xác định dải tần mong muốn, làm trực quan đường cong

điện kháng, và lưu kết quả vào không gian làm việc (workspace) khối Impedance

Measurement nối trong mạch.

Chọn phương pháp tích phân

3 phương pháp giải có trong khối Powergui. Đó là:

Phương pháp giải Continuous dùng phép giải biến bước Simulink

Sự gián đoạn giải ở bước thời gian cố định

Phương pháp giải Phasor dùng phép giải biến bước Simulink

Continuous versus Discrete Solution

Một đặc tính quan trọng của SimPowerSystems là khả năng mô phỏng các hệ

thống điện ngay cả với các thuật giải liên hợp bước biến liên tục hoặc cố định. Sử

dụng hệ thống gián đoạn. Đối với các hệ thống nhỏ phương pháp liên tục thường

cho độ chính xác hơn. Thuật toán biến bước nhanh hơn vì số bước ít hơn so với

phương pháp bước cố định khi so sánh về độ chính xác. Khi sử dụng đường chuyển

mạch điện tử công suất, bước biến, các thuật giải nhạy cảm với sự kiện phát hiện

dòng bằng 0 đi qua diode và thyristors với độ chính xác cao vì vậy bạn không quan

sát được dòng biến đổi nhanh. Tuy nhiên, đối với các hệ thống lớn (có nhiều trạng

thái hoặc các khối phi tuyến), hạn chế của phương pháp liên tục là nó rất chính xác

do vậy làm mô phỏng chậm. Trong mỗi trường hợp nó là thuận lợi để gián đoạn hệ

thống. Trong 2 phần sau, chúng ta giải thích 2 phương pháp này, những thuận lợi và

hạn chế của chúng.

"small size" và "large size" có ý nghĩa gì? Mặc dù phân biệt là không rõ ràng,

bạn có thể xét hệ thống kích thước nhỏ có chứa ít hơn 30 phần tử và ít hơn 6 khóa

Simpower-system

of 545

điện tử. Máy cắt không ảnh hưởng nhiều đến tốc độ, bởi vì không giống như khóa

điện tử công suất, chuyển mạch từng chu kì, các thiết bị chỉ làm việc gấp đôi thời

gian trong giai đoạn kiểm tra.

Phương pháp giải Phasor

Nếu bạn chỉ quan tâm biên độ và pha của áp và dòng khi đóng hoặc mở khóa,

bạn không cần kết quả giải các phương trình khác (mô hình không gian trạng thái)

từ sự ảnh hưởng của R, L, C. Thay vào đó bạn có thể nhiều tập hợp đơn giản hơn

các phương trình đại số liên quan phasor áp và dòng. Đây là cách thức mà phương

pháp giải phasor thực hiện. Như tên ngụ ý của nó, phương pháp này tính điện áp và

dòng như phasors. Phương pháp phasor là đặc biệt hữu ích trong việc nghiên cứu ổn

định quá trình quá độ hệ thống có nhiều máy phát và động cơ. Trong vấn đề này,

chúng ta quan tâm kết quả dao động điện cơ từ sự ảnh hưởng của quán tính và bộ

điều chỉnh. Sự dao động này sinh ra sự điều chế biên độ và pha điện áp cơ bản và

dòng ở tần số thấp (đặc biệt giữa 0.02 Hz và 2 Hz). Do vậy yêu cầu thời gian mô

phỏng kéo dài (several tens of seconds). Phương pháp giải liên tục (continuous)

hoặc gián đoạn (discrete) là không thích hợp để giải quyết vấn đề này.

Trong phương pháp mô phỏng phasor, bỏ qua các chế độ nhanh bằng cách thay

thế phương trình khác của hệ thống bằng phương trình đại số. Do vậy thay thế mô

hình không gian trạng thái hệ thống bằng ước lượng ma trận phức ở tần số cơ bản

và các đầu vào liên quan (dòng do máy bơm vào hệ thống) và các đầu ra (điện áp

đầu cuối của máy). Phương pháp giải phasor dùng mô hình không gian trạng thái rút

gọn bao gồm các trạng thái chậm của máy, turbine, và bộ điều chỉnh, như vậy giảm

bớt đáng kể thời gian mô phỏng yêu cầu. Phép giải biến bước liên tục là rất hiệu quả

trong việc giải quyết vấn đề này. Giới thiệu các phép giải là ode15s hoặc ode23tb

với bước thời gian cực đại 1 chu kì tần số cơ bản (1/60 s hoặc 1/50 s).

Bạn phải nhớ rằng tuy kỹ thuật giải này nhanh hơn nhưng chỉ giải đối với tần số

gần định mức.

Mô phỏng với thuật giải hợp nhất liên tục

Simulink cung cấp đa dạng phép giải. Hầu hết phép giải biến bước là tốt đối với

mạch tuyến tính. Tuy nhiên mạch có mô hình phi tuyến, các mạch đặc biệt có máy

cắt và thiết bị điện tử công suất, yêu cầu phép giải không đổi.

Chnj thuật giải hợp nhất

Ode23tb hoặc ode15s thường đạt tốc độ mô phỏng nhanh nhất với các thông số

mặc định.

Solver ode23tb or ode15s

Relative tolerance 1e-3

Absolute tolerance auto

Maximum step siz auto

Initial step size auto

Maximum order (for ode15s) = 5

Simpower-system

of 545

Thông thường, bạn có thể chọn dung sai tuyệt đối và kích thước bước cực đại.

Trong một số trường hợp bạn phải giới hạn kích thước bước cực đại và dung sai

tuyệt đối. Chọn dung sai quá nhỏ có thể làm mô phỏng chậm. Chọn dung sai tuyệt

đối phụ thuộc biên độ mong muốn cực đại các biến trạng thái (dòng cảm và áp

dung). Ví dụ, nếu bạn làm việc với các bộ chuyển đổi công suất cao mà dòng và áp

mong muốn là hàng ngàn volt và hàng ngàn ampe, dung sai tuyệt đối là 0.1 hoặc 1.0

là hiệu quả. Nếu bạn đang làm việc với các mạch công suất thấp có các giá trị cực

đại 100 V và 10 A, bạn nên sử dụng dung sai tuyệt đối nhỏ hơn, là 0.001 hoặc 0.01.

Mô phỏng khóa chuyển mạch và thiết bị điện tử công suất

Sử dụng 2 phương pháp mô phỏng các khóa và thiết bị điện tử công suất:

Nếu xét mô hình khóa toàn trở như 1 phần của mạch tuyến tính. Mô

hình không gian trạng thái mạch, bao gồm khóa đóng và mở, do vậy tính

toán lại mỗi lần khóa mở hoặc đóng, sinh ra thay đổi trong mạch tôpô. Luôn

dùng phương pháp này đối với khối Máy cắt (Breaker) và khối Ideal Switch

bởi vì các thành phần này không có điện cảm trong. Nó cũng cung cấp khối

Diode và khối Thyristor, với Ron > 0 và Lon = 0, và Universal Bridge với

các thiết bị chuyển mạch lực.

Nếu khóa có điện cảm nối tiếp (Diode và Thyristor có Lon > 0, IGBT,

MOSFET, hoặc GTO), mô phỏng khóa như nguồn dòng do điện áp điều

khiển thông qua các đầu cuối. Phần tử phi tuyến (với đầu vào điện áp và đầu

ra dòng) nối hồi tiếp mạch tuyến tính, như hình 3-2.

Do vậy bạn có thể chọn mô phỏng diode và thyristor với hoặc không với điện

cảm trong Lon. Trong hầu hết các ứng dụng, không cần thiết xác định điện cảm

Lon. Tuy nhiên, kết quả mạch tôpô chuyển mạch 0 hoặc góc gối lên nhau, bạn phải

xác định điện cảm khóa Lon để trợ giúp chuyển mạch.

Xét ví dụ như hình vẽ sau. Mạch này có trong mô hình bộ chỉnh lưu công suất.

Cầu thyristor được cung cấp từ nguồn vô hạn (điện kháng 0) vì vậy chuyển mạch

giữa các thyristor gần như là tức thời.

Bộ chỉnh lưu Thyristor 3 pha có nguồn vô cùng lơn

Nếu bạn mô phỏng mạh này mà không có điện cảm trong thyristor (Lon = 0),

quan sát đỉnh dòng sau trong 3 đường. Điều này xảy ra vì trong suốt thời gian

Simpower-system

of 545

chuyển mạch 2 thyristor nối với cùng đầu cuối dương hoặc âm của cầu là sự dẫn

chu kì thời gian ngắn, cung cấp ngắn mạch pha-pha ở nguồn (xem hình 3-3). Trong

thời gian chuyển mạch, giới hạn dòng chỉ bằng điện trở trong của thyristor (với Ron

= 0.01 ohm, dòng đạt 7.35 kA (208* *sin(30o) / (2*0.01) hoặc 245 lần dòng DC

bình thường là 30 A). Có thể tránh ngắn mạch bằng cách dùng Lon = 1 H trong

mô hình thyristor. Nếu bạn lặp lại mô phỏng, bạn có dạng sóng dòng hình vuông

với giá trị đỉnh là 30 A.

Nếu bạn phóng to đường dòng trong thời gian chuyển mạch, bạn khám phá ra

rằng sự chuyển mạch là không tức thời. Thời gian chuyển mạch tùy thuộc vào giá

trị Lon và dòng DC.

Simpower-system

of 545

Hình 3-3: Nguồn dòng và áp tải DC với Lon = 0 và Lon = 1 H

Mô phỏng hệ thống gián đoạn

Bạn thực hiện gián đoạn bằng cách kéo khối Powergui vào hệ thống của bạn.

Xác định cụ thể thời gian mẫu trong hộp hội thoại. Gián đoạn hệ thống dùng

phương pháp Tustin, đẳng trị hợp nhất hình thang bước cố định. Để tránh các vòng

đại số, gián đoạn máy điện dùng phương pháp Forward Euler.

Kiểm soát độ chính xác mô phỏng băng bước thời gian bạn chọn gián đoạn. Nếu

bạn dùng thời gian mẫu quá lớn, độ chính xác có thể không đủ. Chỉ có một cách để

biết là nếu nó có thể chấp nhận lặp lại mô phỏng với thời gian mẫu khác hoặc so

sánh với phương pháp liên tục (continuous) và tìm thấy thời gian mẫu lớn nhất có

thể chấp nhận được. Thông thường thời gian mẫu là 20 s đến 50 s cho kết quả mô

phỏng tốt nhất chuyển mạch quá độ ở hệ thống 50 Hz hoặc 60 Hz hoặc hệ thống

dùng thiết bị điện tử công suất chuyển đường dây như là diode và thyristor. Tuy

nhiên, với hệ thống khóa điện tử công suất chuyển mạch, bạn phải giảm bước thời

gian. Các thiết bị này, transitor lưỡng cực cổng cách ly (IGBT), transistor trường

(FET), và thyristor cổng ngắt (GTO) thường lam việc ở tần số đóng mở cao. Ví dụ,

mô phỏng bộ chuyển đổi điều chế độ rộng xung (pulse-width-modulated) (PWM)

làm việc ở 8 kHz yêu cầu bước thời gian là 1 s hoặc thấp hơn.

Lưu ý rằng nếu bạn gián đoạn mạch, bạn có thể vẫn dùng hệ thống điều khiển

liên tục. Tuy nhiên, tăng tốc độ mô phỏng bằng cách sử dụng hệ thống điều khiển

gián đoạn.

Hạn chế của gián đoạn đối với mô hình phi tuyến

Có một vài hạn chế đối với gián đoạn mô hình phi tuyến.

Không cho phép gián đoạn các thiết bị điện tử chuyển mạch riêng

Cho phép gián đoạn mạch có thiết bị điện tử công suất chuyển mạch (IGBT,

GTO, hoặc MOSFET) chỉ với khối Universal Bridge. Không cho phép gián đoạn

các mạch có thiết bị chuyển mạch riêng. Ví dụ, thử gián đoạn bộ chuyển mạch DC

lưu mạch trong mô hình power_buckconv sinh ra câu cảnh báo sau:

Simpower-system

of 545

Một mạch có khóa chuyển mạch riêng không thể gián đoạn

Trong mạch này, mở GTO dẫn gần như tức thời mở. Nếu gián đoạn mạch, mở

diode trễ một bước, và thay đổi nhanh dòng cảm sinh ra quá điện áp lớn. Tuy nhiên,

với mạch tôpô bộ chuyển đổi quy ước như trong trường hợp cầu Universal Bridge,

biết trước tương tác chuyển đổi. Ví dụ, trong bộ chuyển đổi 6 khóa IGBT/Diode

(xem hình 3-4), mở IGBT1 là nguyên nhân gây ra sự chuyển dẫn tức thời D2 trong

cùng phía. Khi định trước mạch tôpô, nó có thể mở diode trong cùng bước khi

IGBT mở. Bạn nên sử dụng phương pháp liên tục nếu bạn thích sử dụng các khối

IGBT và Diode riêng biệt để mô phỏng hoàn thiện bộ chuyển đổi.

Hình 3-4: Mô phỏng bộ chuyển đổi IGBT bằng cầu Universal

Simpower-system

of 545

Yêu cầu tải cực tiểu ở đầu cuối máy

Khi dùng máy điện trong hệ thống gián đoạn, bạn có thể phải dùng tải trở kí sinh

nhỏ, nối ở các đầu cuối của máy, để tránh những giao động số. Thời gian mẫu lớn

yêu cầu tải lớn. Tải trở cực tiểu là cân đối với thời gian mẫu. Theo kinh nghiệm nhớ

rằng với bước thời gian là 25 s trong hệ thống 60 Hz, tải cực tiểu xấp xỉ 2.5% công

suất định mức máy. Ví dụ, một máy đồng bộ 200 MVA trong hệ thống công suất

gián đoạn có thời gian mẫu là 50 s yêu cầu tải trở xấp xỉ 5% hoặc 10 MW. Nếu

giảm thời gian mẫu xuống 20 s, tải trở 4 MW là hiệu quả nhất.

Lon = 0 dùng cho Diode và Thyristor trong mạch gián đoạn

Diode và thyristor dùng trong mạch gián đoạn phải có điện cảm trong bằng

không. Nếu bạn gián đoạn một mạch có diode hoặc thyristor có Lon > 0,

SimPowerSystems nhắc bạn với cảnh báo rằng Lon sẽ đặt lại là 0.

Tăng tốc độ mô phỏng

Mỗi phương pháp thích hợp (liên tục, gián đoạn, hoặc phasor), loại giải và chọn

các thông số, có các bước thêm vào bạn có thể tối ưu hóa tốc độ mô phỏng:

Gián đoạn mạch và hệ thống điều khiển. Bạn có thể sử dụng ngay cả

thời gian mẫu lớn cho hệ thống điều khiển, miễn là bội số thời gian mẫu bé

nhất.

Mô phỏng các hệ thống lớn hoặc các bộ chuyển đổi điện tử công suất

phức tạp có thể gây tốn nhiều thời gian. Nếu bạn phải lặp lại mô phỏng nhiều

lần từ điểm làm việc đặc biệt, bạn có thể lưu thời gian bằng cách xác định

một vectơ trạng thái đầu trong hộp hội thoại Simulation --> Simulation

parameters --> Workspace IO. Vectơ này là điều kiện đầu phải lưu từ lần

chạy mô phỏng trước.

Giảm số scope mở và số điểm lưu trên scope cũng giúp giảm thời gian

mô phỏng.

Nếu bạn có cài đặt tùy chọn Simulink Performance Tools, bạn có thể

dùng Accelerator. Lợi ích thu được từ Accelerator thay đổi kích thứoc và độ

phức tạp của mô hình. Tiêu biểu bạn có thể cải thiện thực hiện mong muốn

bằng hệ số từ 2 đến 10.

Dùng Accelerator Mode và Real-Time Workshop

Giải thích chế độ Simulink Accelerator trong hướng dẫn Simulink user's guide.

Bộ tăng tốc Simulink tăng tốc độ thực hiện các mô hình Simulink bằng cách thay

thế mã M chạy ở các khối Simulink với mã được tổng hợp như mô hình thực hiện.

Simulink Accelerator dùng phần chia Real-Time Workshop (RTW) để sinh mã trên

khoảng chia. Mặc dù Simulink Accelerator dùng kỹ thuật RTW, Real-Time

Workshop không yêu cầu chạy nó. Cũng vậy nếu bạn không có cài đặt trình soạn

thảo C, bạn có thể dùng trình soạn thảo lcc C do MATLAB cung cấp.

Để thực hiện Simulink Accelerator, chọn Accelerator thay vì Normal trong

menu Simulation cửa sổ mô hình. Cách khác, chọn Accelerator ở menu kéo xuống

từ bên phải và ở dưới menu Simulation.

Bảng sau cho thấy lợi ích các kiẻu thực hiện với sự gián đoạn và Simulink

Accelerator thể hiện trong 2 ví dụ sau: điều khiển DC dùng thay đổi nhanh và bộ

Simpower-system

of 545

chuyển đổi AC-DC dùng 3 pha, 3 mức bộ chuyển đổi áp nguồn. 2 version mô hình

điều khiển DC có trong thư viện Demos: version liên tục, power_dcdrive, và

version gián đoạn, power_dcdrive_disc. Bộ chuyển đổi AC-DC là có sẵn như ví dụ

power_3levelVSC.

Thời gian mô phỏng (giây)*

Phương pháp mô phỏng DC drive

(Stop time = 1 s)

AC-DC converter

(Stop time = 0.15 s)

Continuous: ode23tb

default parameters

175 --

Discrete 23 (Ts = 10 µs) 25 (Ts = 5 µs)

Discrete + Accelerator 10 (Ts = 10 µs) 8.4 (Ts = 5 µs)

* Yêu cầu cấu hình máy tính để mô phỏng là bộ vi xử lý Pentium II 500 MHz, có

128MB RAM

Bảng sau đưa ra cách gián đoạn mạch thúc đẩy tốc độ mô phỏng bằng hệ số 7.6

cho điều khiển DC. Dùng chế độ Accelerator, một hệ số bổ sung 2.3 thu được nhiều

lợi ích khi thực hiện. Với các mô hình bộ chuyển đổi điện tử công suất phức tạp,

Accelerator cung cấp độ lợi thực hiện lên tới hệ số 10.

To take full advantage of the performance enhancements made possible by

converting your models to code, bạn phải dùng Real-Time Workshop to generate

stand-alone C code. You can then compile and run this code and, with xPC Target,

also run it on a target PC operating the xPC Target real-time kernel.

Thư viện mô hình phi tuyến (The Nonlinear Model

Library)

Xây dựng mô hình để sử dụng tập hợp mô hình Simulink mạch phi tuyến lưu ở

thư viện tên powerlib_models. Thông thường bạn không cần làm việc với thư viện

powerlib_models. Tuy nhiên bạn có thể phải xem xét bên trong mô hình hoặc thay

đổi chúng cho các ứng dụng đặc biệt. Bạn có thể truy cập thư viện bằng cách đánh

lệnh powerlib_models ở cửa sổ lệnh của MATLAB.

Thư viện powerlib_models

Thư viện Continuous

Thư viện Continuous có 2 kiểu khối:

Simpower-system

of 545

Các mô hình máy liên tục mô phỏng nguồn dòng, chống sét, máy biến

áp bảo hòa, và thông số đường dây phân phối

Các khóa logic dùng các thiết bị điện tử công suất đảm bảo: máy căt,

diode, cầu 3 mức, thyristor, cầu tổng quát, và thiết bị chuyển mạch riêng biệt.

Mô phỏng khối phi tuyến bằng nguồn dòng

Các khối này dùng đầu vào áp (đầu ra mô hình không gian trạng thái mạch tuýen

tính) và cung cấp đầu ra dòng vào mô hình không gian trạng thái. Đối với các mô

hình phức tạp, như các máy điện yêu cầu nhiều đầu vào và đầu ra, sử dụng tín hiệu

vectơ. Hầu hết các mô hình cũng trả lại các tín hiệu bên trong hữu ích trong vectơ

đầu ra m.

Ví dụ, lưu mô hình máy không đồng bộ (Asynchronous Machine) trong khối tên

asynchronous_machine. Mô hình dùng như một vectơ đầu vào 4 điện áp, 2 điện áp

rotor và 2 áp stator tương ứng: (VabR, VbcR, VabS, VbcS). Nó trả lại vectơ 4 dòng,

2 dòng và 2 dòng stator tương ứng: (IaR, IbR, IaS, IbS). Mô hình cũng trả lại vectơ

đo lương dầu ra 20 tín hiệu. Khi sử dụng khối Asynchronous Machine từ thư viện

powerlib, vectơ đo lường đầu ra có thể truy cập thông qua đầu ra m icon máy. Bạn

có thể có chi tiết mô hình đâu fvào và đầu ra từ tài liệu powerlib và các icon khố

powerlib_models.

Logic khóa và các thiết bị điện tử công suất

Đối với khóa và các thiết bị điện tử công suất, các khối có duy nhất logic trở về

trạng thái khóa (mở hoặc đóng). Trạng thái khóa thông qua hàm S-function, tính

toán lại mô hình không gian trạng thái mạch tuyến tính mỗi lần trạng thái khóa thay

đổi. Đầu ra m là một vectơ trả lại dòng và áp khóa. Đầu ra i trả lại dòng các thiết bị

chuyển đổi như là IGBT và GTO. Tất cả logic khóa là vectơ. Điều này có nghĩa là

Simpower-system

of 545

sử dụng mộ chế độ bằng power_analyze để mô phỏng tất cả các thiết bị có cùng

kiểu.

Thư viện gián đoạn (Discrete Library)

Thư viện Discrete có phiên bản gián đoạn các mô hình liên tục trình bày ở trên.

Thư viện Phasor (Phasors Library)

Thư viện Phasors có các phiên bản phasor một vài mô hình liên tục trình bày ở

trên. Xem Modeling Simple Systems để co chi tiết hơn về mô phỏng phasor.

Thư viện Switch Current Source

Thư viện này có các thiết bị điện tử công suất, mô phỏng bằng nguồn dòng bên

ngòai mạch tuyến tính.

Các thiết bị này là diode và thyristor có Lon > 0, và 3 thiết bị chuyển mạch:

GTO, MOSFET, và IGBT. Tất cả các mô hình là liên tục và có điện cảm trong, cho

phép bạn điều khiển những chuyển tiế nhanh các bộ chuyển đổi. Như là máy điện,

các mô hình này dùng áp đầu vào (đầu ra mô hình không gian trạng thái mạch tuyến

tính) và cung cấp dòng đầu ra của chúng vào mô hình không gian trạng thái. Tất cả

các mô hình là vectơ.

Những hạn chế mô hình phi tuyến (Nonlinear Model)

Vì mô phỏng các mô hình phi tuyến như các nguồn dòng, chúng không thể nối

nối tiếp với điện cảm và các đầu cuối không thể để mở.

Nếu bạn nối qua nguồn cảm, power_analyze nhắc bạn câu nhắn lỗi. Bạn có thể

tránh điều này bằng cách nối điện trở lớn song song với điện cảm nguồn hoặc thông

qua đầu cuối máy.

Một mạch đệm RC nối tiếp bao gồm mô hình khối Breaker và các khối điện tử

công suất. Bạn sẽ không có bất cứ vấn đề gì nếu bạn giữ lại mạch đệm. Có thể thay

đổi mạch đệm thành một điện trở bằng cách đặt Cs là Inf, hoặc tụ bằng cách đặt Rs

= 0. Để loại bỏ bộ đệm bạn đặt Rs = Inf hoặc Cs = 0.

Thay đổi mô hình phi tuyến thư viện powerlib_models

Để sử dụng thư viện powerlib_models của bạn, đầu tiên bạn phải copy file

powerlib_models.mdl và thư mục đang làm việc hoặc bất kì thư mục nào khác. Nếu

bạn đang sử dụng thư mục khác thư mục hiện hành, bạn phải xác định thư mục mới

này ở đường dẫn tìm kiếm trong MATLAB trước khi the standard blockset

directory.

Rồi bạn có thể tùy biến thư viện powerlib_models mới này, miễn là bạn không

thay đổi tên khối, số đầu vào và đầu ra, và số thông số trơng hộp hội thoại của

Simpower-system

of 545

chúng. Lần chạy mô phỏng tiếp theo, những sự thay đổi này thực hiện hiệu quả

trong mạch của bạn.

Tạo thư viện mô hình riêng

SimPowerSystems cung cấp thay đổi các khối cơ bản để xây dựng các khối phức

tạp hơn. Dùng đặc tính mặt nạ Simulink, bạn có thể tập hợp vài khối cơ bản từ thư

viện powerlib vào hệ thống con, xây dựng hộp hội thọai thông số cho chính mình,

tạo biểu tượng khối mong muốn, và thay thế khối mới này trong thư viện riêng của

bạn.

Mô hình các hệ thống đơn giản (Modeling Simple Systems) giải thích cách xây

dựng mô hình phi tuyến dùng khối Voltage Measurement và khối Controlled

Current Source. Các ví dụ đưa ra (một điện cảm phi tuyến và một điện trở phi

tuyến) là tương đối đơn giản. Dùng nguyên lý tương tự bạn có thể phát triển các mô

hình phức tạp hơn nhiều dùng nguồn dòng điều khiển là thông dụng nhất hoặc ngay

cả nguồn áp điều khiển. Liên quan đến xây dựng hướng dẫn và tùy biến các mô

hình phi tuyến.

Thay đổi thông số mạch

Mỗi lần bạn thay đổi thông số các khối thư viện powerlib, bạn phải khởi động

lại mô phỏng để ước lượng mô hình không gian trạng thái và cập nhật các thông số

mô hình phi tuyến. Tuy nhiên bạn có thể thay đổi bất kì thông số nguồn nào (Biên

độ, tần số, pha) trong khi mô phỏng. Sự thay đổi xảy ra ngay khi bạn thực hiện thay

đổi hoặc đóng menu khối nguồn.

Như các khối Simulink, tất cả các thông số khối thư viện powerlib là phải xác

định trong hộp hội thoại có thể chứa các biểu thức MATLAB dùng tên biến kí hiệu

(symbolic). Trước khi chạy mô phỏng, bạn phải ấn định giá trị của mỗi biến trong

không gian làm việc của MATLAB. Điều này cho phép bạn thực hiện nghiên cứu

ma trận tham số bằng cách thay đổi giá trị thông số trong script MATLAB.

Ví dụ MATLAB Script thực hiện nghiên cứu thông số

Mục đích là bạn muốn thực hiện nghiên cứu thông số với tên mạch là my_circuit

để tìm ảnh hưởng khi thay đổi điện cảm ở quá độ đóng mở. Bạn muốn tìm quá điện

áp lớn nhất và giá trị điện cảm mà nó đã xảy ra.

Giá trị điện cảm của một trong những khối chứa biến L1, nên định nghĩa trong

không gian làm việc. L1 thay đổi trong 10 bước từ 10 mH đến 100 mH và giá trị

kiểm tra lưu trong một vectơ, L1_vec. Dạng sóng điện áp để phân tích lưu trong

khối ToWorkspace trong định dạng ma trận với tên biến là V1.

Bạn có thể viết vòng MATLAB M-file với 10 giá trị điện cảm và hiển thị trường

hợp xấu nhất.

L1_vec= (10:10:100)*1e-3; % 10 inductances values 10/100 mH

V1_max=0;

for i=1:10

L1=L1_vec(i);

fprintf('Test No %d L1= %g H\n', i, L1);

sim('my_circuit'); % performs simulation

Simpower-system

of 545

% memorize worst case

if max(abs(V1))>V1_max,

imax=i;

V1_max=max(abs(V1));

end

end

fprintf('Maximum overvoltage= %g V occured for L1=%g H\n',

V1_max, L1_vec(imax));

Systems with Electric Drives

Chương này giới thiệu thư viện Electric Drives của SimPowerSystems. Đây là

thư viện đặc biệt được thiết kế cho các kỹ sư muốn dễ dàng và hợp nhất chính xác

điều khiển điện trong mô phỏng hệ thống điện

About the Electric Drives

Library

Trình bày thư viện Electric Drives: nội dung và

thuận lợi cho người sử dụng.

Getting Started Thông tin cơ bản điều kkhiển điện, bao gồm cách

trình bày và đặc tính thư viện đồ thị giao diện người

dùng (GUI).

Simulating a DC Motor

Drive


khiển DC.

Simulating an AC Motor

Drive


khiển AC.

Mechanical Models Trình bày khối cơ khí và khối bộ giảm tốc.

Mechanical Coupling of

Two Motor Drives

Nghiên cứu ghép nối cơ khí AC4 (DTC three-

phase induction motor-based drive) và DC2 (single-

phase dual-converter DC motor drive) blocks.

Winding Machine Study of a winding machine driven by the DC3

(two-quadrant three-phase rectifier DC motor drive)

block.

Robot Axis Control Using Study of a six degrees-of-freedom robot driven by

Simpower-system

of 545

Brushless DC Motor Drive the AC6 (điều khiển động cơ DC không chổi than)

blocks.

Building Your Own Drive Nghiên cứu cách xây dựng mô hình điều khiển

động cơ tùy thuộc yêu cầu cụ thể.

About the Electric Drives Library

Thiết kế thư viện Electric Drives cho các kỹ sư muốn liên kết dễ dàng và điều

khiển chính xác mô phỏng hệ thống. Một giao diện đặc biệt thể hiện các thông số

chọn điều khiển trong hệ thống tôpô, do vậy đơn giản hóa sự điều chỉnh người sử

dụng có thể muốn đưa đến giá trị mặc định. Rồi chúng có thể không ghép nối để sử

dụng các toolboxe hoặc blockset để phân tích khuynh hướng của thời gian hoặc tần

số sự tác động qua lại điều khiển điện với hệ thống. Thư viện là rất hữu ích khi

when a powerful drive has to be carefully maneuvered without ignoring the

operating limits of the load on one side and of the power source on the other side.

Một ví dụ hay là hệ thống điều khiển điện xe hơi có thể đóng mở trong một vài milli

giây từ điều khiển bánh xe để nạp pin khi ăn khớp các bánh xe.

Các kỹ sư và nhà khoa học có thể nhanh chóng làm việc với thư viện. Thư viện

có 7 loại điều khiển dòng một chiều (DC) điều khiển trong hệ thống công nghiệp và

vận chuyển, six alternating current (AC) drives providing more efficient and

versatile motors from traction to positioning devices, and shaft and speed reducer

models useful for connecting to the motor a model of load made of Simulink blocks.

An added value of the library are parameters that assure the validity of the motor,

the power converters, và hệ thống điều khiển. Khi thiết kế thư viện, một lưu ý đặc

biệt đối với mô hình động cơ by comparing the models' behavior to the published

data of the major manufacturers. Numerous examples, demos or case studies of

typical drives are supplied with the library. Hopefully, typical user systems are

similar to these analyzed systems, thereby saving time in building the practical

system and supplying a known reference point in the analysis.

Để truy cập thư viện Electric Drives, mở thư viện chính SimPowerSystems,

powerlib, rối nhấp đôi biểu tượng Applications Libraries. Một cửa sổ mới chứa

những biểu tượng các thư viện Electric Drives, FACTS, và DR, như hình minh họa

sau.

Simpower-system

of 545

Accessing the Electric Drives Library

Getting Started

Để làm chủ thư viện Electric Drives, bạn phải ó 1 vài hiểu biết về điều khiển điện

cơ bản và biết cách chạy mô phỏng trong môi trường Simulink. Phần này và 3 phần

tiếp theo giới thiệu cho bạn điều khiển DC và AC cơ bản thông qua các ví dụ mô

phỏng đơn giản.

Simpower-system

of 545

What Is an Electric Drive?

Điều khiển điện là hệ thống thực hiện chuyển đổi năng lượng điện thành năng

lượng cơ ở những tốc độ có thể điều chỉnh. Đây là lý do tại sao điều khiển điện

cũng có thể gọi là điều chỉnh tốc độ (ASD). Hơn nữa điều khiển điện chúng ta sẽ

xét sau, luôn chứa sự điều chỉnh dòng (hoặc mômen) để cung cấp dòng điều khiển

an toàn cho động cơ. Do đó điều chỉnh mômem hoặc tốc độ là có thể chống lại

trong trạng thái ổn định đặc tính mômen/tốc độ bất kì tải cơ nào. Động cơ này có tải

cơ phù hợp có nghĩa là hiệu quả năng lượng tốt hơn và đưa đến tổn hao năng lượng

thấp hơn. Ngoài ra trong thời gian chu kì quá độ gia tốc và giảm tốc, điều khiển

điện cung cấp động lực nhanh và cho phép khởi động hoặc dừng êm.

Một số lớn ứng dụng yêu cầu mômen và tốc độ phải thay đổi để chống lại tải cơ.

Vận chuyển điện có nghĩa là, thang máy, ổ đĩa máy tính, máy công cụ, và robot là

những ví dụ ứng dụng hiệu quả cao ở đó theo dõi rất chính xác những chuyển động

mong muốn chống lại mặt cắt thời gian. Bơm, quạt, dây chuyền, và HVAC (nhiệt,

quạt, điều hòa) là những ví dụ giảm thực hiện ứng dụng ở đó sự làm việc tốc độ

thay đổi có nghĩa là dự trữ năng lượng.

3 thành phần chính điều khiển điện

Một điều khiển điện có 3 thành phần chính:

Động cơ điện

Bộ chuyển đổi điện tử công suất

The drive controller

Hình vẽ sau chỉ ra tôpô cơ bản điều khiển điện. Bên cạnh 3 thành phần chính,

hình vẽ còn đưa ra một nguồn công suất, một tải cơ, sensor điện và chuyển động, và

một giao diện người sử dụng.

Electric Drive Basic Topology

Động cơ dùng trong điều khiển là cả động cơ 1 chiều (DC) hoặc xoay chiều

(AC). Sử dụng động cơ định nghĩa phân loại điều khiển là điều khiển động cơ một

chiều DC và điều khiển động cơ xoay chiều AC. Thật dễ dàng sản sinh nguồn điện

áp DC thay đổi cho dải độ rộng điều khiển tốc độ làm cho điều khiển động cơ DC

bằng điện được ưa chuộng vào những năm 1960. Rồi những bước phát triển cảu

điện tử công suất kết hợp với những điều khiển đáng lưu ý trên nền bộ vi điều xử lý

Simpower-system

of 545

mở đường cho sự phát triển điều khiên động cơ AC. Trong những năm 1990, điều

khiển động cơ AC lấy lại những ứng dụng biến tốc độ hiệu quả cao.

Bộ chuyển đổi điện tử công suất đưa ra biến điện áp và tần số AC từ nguồn công

suất điện. Có rất nhiều loại bộ chuyển đổi tùy thuộc vào loại điều khiển điện. Điều

khiển động cơ DC dựa vào bọ chỉnh lưu điều khiển pha (bộ chuyển đổi AC-DC)

hoặc bộ chuyển đổi nhanh (bộ chuyển đổi DC-DC), trong khi điều khiển động cơ

AC dùng bộ chuyển đổi (bộ chuyển đổi DC-AC) hoặc bộ chuyển đổi cyclo (bộ

chuyển đổi AC-AC). Thành phần cơ bản cẩu tất cả các bộ chuyển đổi điện tử côang

suất là các khóa điện tử công suất, mà là cả bán điều khiển (điều khiển trạng thái

đóng), như trong trường hợp thyristor, hoặc điều khiển hoàn toàn (điều khiển trạng

thái đóng và mở), như là trong trường hợp khối IGBT (transistor lưỡng cực cổng

cách điện) và GTO. Đặc tính có thể điều khiển khóa điện tử là cho phép bộ chuyển

đổi đưa ra biến điện áp và tần số AC.

Mục đích của bộ điều khiển thực chất là chuyển đổi mặt cắt mômen/tốc độ điều

khiển mong muốn thành xung khởi động cho bộ chuyển đổi điện tử công suất, tính

đến hồi tiếp am các biến điều khiển thay đổi (dòng, tốc độ …) bằng các sensor. Để

hoàn thiện điều này bộ điều khiển đầu tiên dựa vào bộ điều chỉnh dòng (hoặc

mômen). Bộ điều chỉnh dòng la bắt buộc vì như đã đề cập ở trước, nó bảo vệ động

cơ bằng sự điều chỉnh gần chính xác dòng động cơ. Điểm tập hợp (SP) bộ điều

chỉnh này có thể cung cấp ngoài nếu điều khiển là điều chỉnh mômen, hoặc trong

bằng bộ điều chỉnh tốc độ nếu điều khiển là điều chỉnh tốc độ. Trong thư viện

SimPowerSystems Electric Drives, bộ điều chỉnh tốc độ nối tiếp với bộ điều chỉnh

dòng và dựa vào bộ điều khiển PI có 3 đặc tính quan trọng. Đầu tiên, tốc độ biến

thiên SP là có hạn vì vậy tốc độ mong muốn dốc dần tới SP, để tránh các bước thay

đổi đột ngột. Thứ 2 bộ điều chỉnh tốc độ đầu ra là SP cho bộ điều chỉnh dòng bị giới

hạn bởi cận trên và cận dưới. Cuối cùng, cũng giới hạn các phần nguyên để tránh

kết thúc. Hình vẽ sau đưa ra sơ đồ khối bộ điều chỉnh tốc độ cơ bản PI.

Block Diagram of the PI Controller-Based Speed Regulator

Sự làm việc của các góc phần tư

Với mõi ứng dụng điều khiển điện, điều khiển tải cơ khí có yêu cầu giá trị đặt

đặc biệt. Mômen/ tốc độ có thể của điều khiển điện có thể thể hiện như tốc độ chống

lại đồ thị mômen 4 góc phần tư. Trong góc phần tư thứ nhất, mômen điện và tốc độ

có dấu dương (+), thể hiện hướng mômen điện là hướng chuyển động. Trong góc

phần tư thứ hai, mômen điện có dấu âm và tốc độ dấu dương, thể hiện hướng hãm

từ mômen điện là nghịch với hướng chuyển động. Trong góc phần tư thứ 3, dấu của

mômen điện và tốc độ là âm, thể hiện chuyển động ngược. Trong góc phần tư thứ

tư, dấu mômen điện là dương và tốc độ là âm, thể hiện hãm ngược. Điều khiển

Simpower-system

of 545

truyền động hãm bằng bộ đệm hãm (hãm động) hoặc bằng trào lưu công suất 2

chiều (hãm tái sinh).

Hình sau minh họa the miền làm việc của 4 phần tư điều khiển điện. Mỗi phần tư

có miền mômen hằng từ 0 đến +/- tốc độ định mức b và miền mà mômen giảm

theo đường cong với tốc độ từ b đến tốc độ cực đại max. Miền thứ 2 này là miền

công suất hằng và có được bằng cách giảm từ thông kích từ cho động cơ.

Sự làm việc của 4 góc phần tư của điều khiển điện

A New User Interface

Các mô hình điều khiển cung cấp trong thư viện là tương đối phức tạp và có

nhiều thông số. Thư viện Electric Drives cung cấp GUI mới cho tất cả các mô hình.

GUI mới giúp đỡ tất cả các chức năng mà bạn mong muốn từ sự có mặt của mặt nạ

Simulink, công thêm một vài đặc tính mới, như phác thảo ở dưới.

General Layout of the Library's GUIs

Cách trình bày tổng quát GUIs giống như mặt nạ Simulink. Một mô tả ngắn xuất

hiện phía trên, nhập thông số vào phần giữa, và thay thế các nút ở bên dưới.

Chia phần thông số vào 3 tab ở phía trên, cho tất cả các mô hình điều khiển cung

cấp trong thư viện. Bạn nhập thông số liên quan vào máy điện, các bộ chuyển đổi và

nút DC, và các điều khiển ở tab đầu, tab thứ 2 và thứ 3 tương ứng. Hình sau minh

họa hướng dẫn Self-Controlled Synchronous Motor Drive tab Controller làm

việc.

Simpower-system

of 545

Các đặc tính GUI mới

GUI mới trợ giúp cùng chức năng như mặt nạ Simulink. Bạn có thể nhập các giá

trị số thông số, các biểu thức MATLAB hợp lệ, và biến MATLAB. Một sự khác

biệt giữa GUI và mặt nạ Simulink là bạn chỉ có thể nhập 1 giá trị vào trong mỗi

trường đầu vào (ví dụ không cho phép các vectơ và mảng).

Các đặc tính mới (đối với những mặt nạ Simulink) phác thảo ở dưới.

Thông số hợp lệ

GUI được thiết kế để báo hiệu những thông số sai càng sớm càng tốt. Từ đó nếu

bạn nhập hằng số không hợp lệ (cho ví dụ 1.2.3 hoặc --2) mô hình điều khiển trong

GUI, một lỗi hiện lên nhanh chóng bạn vứt bỏ thông số không hợp lệ (ví dụ nếu bạn

thử thay đổi tham số khác trong GUI). Các biến được xem khác nhau đôi chút. Nếu

bạn nhập tên biến mà không có định nghĩa trong không gian làm việc MATLAB,

hoãn lại thông số hợp lệ cho đến khi bạn khởi động lại mô phỏng sơ đồ chứa mô

hình.

Lưu thông số trong File

Bạn có thể xem hình vẽ trước là GUIs có các nút thông dụng có ở phía dưới mặt

nạ Simulink, thêm vào 2 nút mới, Load và Save. Nút Save cho phép bạn lưu trong

Simpower-system

of 545

một file hoàn chỉnh các thông số nếu GUI. Định dạng file là định dạng tiêu chuẩn

nhị phân MATLAB (.MAT). nút Load cho phép bạn khôi phục phần thông số lưu

trước đó đối với laọi điều khiển đã cho (vi dụ: AC1, DC2, v..v..). Khi bạn tải tập

hợp các thông số, kiểu thông số điều khiển đã lưu được so sánh với kiểu mô hình

điều khiển bạn đang tải thông số vào, để đảm bảo là bạn đang tải những thông số

phù hợp với mô hình.

Khi bạn dùng nút Load, hộp hội thoại xuất hiện sẽ chỉ vào thư mục cài đặt

MATLAB có chứa tiêu chuẩn cài đặt thông số cung cấp cho tất cả các điều khiển

trong thư viện.

Tuy nhiên, khi bạn dùng nút Save, hộp hội thoại xuất hiện sẽ chỉ vào thư mục

làm việc hiện hành trong không gian làm việc của MATLAB.

Displaying the Controller's Schematic

Thêm vào nút Schematic ở góc cao bên phải tab bộ điều khiển trong tất cả các

mô hình điều khiển. Khi bạn nhấp nút này, sơ đồ điều khiển mô hình điều khiển sẽ

xuất hiện trong một của sổ mới.

Advanced Usage

Một lưu ý quan trọng là nếu bạn muốn vô hiệu hóa mối liên kết giữa một mô

hình điều khiển và thư viện của nó, GUI mới sẽ không tồn tại để thể hiện mô hình

đặc biệt đó. Nhấp đôi chuột vào mô hình trong những điều kiện như vậy sẽ đơn giản

là mở hẹ thống con, như trong trường hợp hệ thống con Simulink không mặt nạ.

Bạn có thể nhập thông số trong mặt nạ riêng hệ thống con được soạn thảo từ mô

hình điều khiển.

Lưu ý rằng ở trạng thái "tiêu chuẩn" (ví dụ: liên kết), vô hiệu hóa những mặt nạ

này để đảm bảo rằng GUI mức cao là chỉ thay thế các thông số có thể thay đổi. Đây

là yêu cầu đảm bảo đồng bộ hóa thích hợp 2 mức giao diện ngườii dùng (ví dụ: GUI

mới và mặt nạ của những hệ thống con bên dưới).

Mô phỏng điều khiển động cơ DC

Trong phần này bạn học cách sử dụng mô hình điều khiển DC của thư viện

SimPowerSystems Electric Drives. Đầu tiên, chúng ta xác định kiểu động cơ, các bộ

chuyển đổi, và các bộ điều khiển dùng trong 7 mô hình điều khiển DC của thư viện,

thiết kế từ DC1 đến DC7. 7 mô hình này dựa vào động cơ chổi than DC trong thư

viện Electric Drives. Như trong bất kì động cơ điện nào, động cơ chổi than DC có 2

phần chính, phần stator (tĩnh) và phần rotor (có thể chuyển động). Động cơ chổi

than DC cũng có 2 kiểu cuộn dây, cuộn kích từ hoặc cuộn trường và cuộn dây phần

ứng. Như tên gọi của nó, cuộn trường dùng để sinh từ trường kích thích trong động

cơ khi mà lõi phần ứng mang dòng cảm động cơ. Từ hằng số thời gian (L/R) omạch

phần ứng là nhỏ hơn nhiều lần cuộn từ trường, điều khiển tốc độ bằng cách thay đổi

điện áp phần ứng là nhanh hơn so với thay đổi điện áp. Do vậy cung cấp kích từ từ

hằng số điện áp nguồn DC trong khi cuộn dây phần ứng được cung cấp từ nguồn

DC thay đổi. Nguồn mới sinh ra từ bộ chuyển đổi thyristor điều khiển 3 pha cho mô

hình DC1 đến DC4 và bằng bộ đệm transistor cho mô hình DC5, DC6, và DC7.

Cung cấp bộ chuyển đổi thyristor bằng nguồn 1 pha AC trong trường hợp DC1 và

DC2 và bằng nguồn 3 pha AC trong trường hợp DC3 và DC4. Cuối cùng, 7 mô

Simpower-system

of 545

hình DC có thể làm việc trong các góc phần tư. Tổng hợp tất cả các khả năng này

trong bảng sau.

DC Models

Mô hình Loại chuyển đổi Góc phần tư làm việc





DC5 Bộ đệm I

DC6 Bộ đệm I-II

DC7 Bộ đệm I-II-III-IV

Hãm tái sinh

Làm việc ở phần tư thứ II và IV tương ứng hãm thuận và ngược. Với mô hình

DC của thư viện Electric Drives, hãm này sinh ra nghĩa là năng lượng động học của

hệ thống tải động cơ chuyển đổi từ năng lượng điện và trả lại cho nguồn công suất.

Thu về trào lưu công suất 2 chiều này bằng cách chuyển đổi kết nối động cơ khi

dòng trở nên vô hiệu (DC1 và DC3) hoặc bằng cách sử dụng bội chuyển đổi thứ 2

(DC2 và DC4). Cả 2 phương pháp cho phép chuyển đổi dòng động cơ để tạo

mômen điện ngược hướng chuyển động. Mô hình điều khiển DC bộ đệm (DC5,

DC6, DC7) sinh ra hãm tái sịnh theo cách tương tự.

Ví dụ: Bộ chuyển đổi Thyristor cơ bản điều khiển độngc cơ DC

Trong ví dụ này bạn sẽ xây dựng và mô phỏng bộ chuyển đổi thyristor đơn giản

điều khiẻn động cơ DC như hình 4-1.

Hình 4-1: Ví dụ mạch điều khiển động cơ DC bằng bộ chuyển đổi thyristor

cơ bản

Simpower-system

of 545

Đây là ví dụ từng bước minh họa việc sử dụng mô hình DC3 với thông số động

cơ 200 hp DC đặt trong thời gian điều chỉnh tốc độ. Mô hình khối DC3 điều khiển

bộ chuyển đổi 3 pha 2 góc phần tư. Trong ví dụ này, động cơ sẽ nối với tải và điều

khiển nó ở tốc độ định mức 1750 rpm.

Trong phần này bạn học về:

Lấy mô hình DC3 từ thư viện Drives

Nối mô hình DC3 với nguồn áp

Nối mô hình DC3 với tải cơ


Làm trực quan tín hiệu trong


Đặt thông số điều khiển công suất cao

Đặt giá trị quán tính động cơ

Đặt thông số bộ điều khiển DC3 và các kết quả mô phỏng

Getting the DC3 Model from the Drives Library

3. Mở cửa sổ mới và lưu tên DC_example.

4. Mở thư viện SimPowerSystems Electric Drives. Bạn có thể mở thư

viện bằng cách đánh electricdrivelib trong cửa sổ lệnh MATLAB hoặc dùng

menu Simulink. Vị trí mô hình DC3 trong thư viện DC Drives. Copy khối

DC3 và thả vào cửa sổ DC_example.

Simpower-system

of 545

DC3 Model Inside the SimPowerSystems Electric Drives Library

Connecting the DC3 Model to a Voltage Source

Tất cả các mô hình thư viện có 3 kiểu đầu vào: đầu vào công suất điện, đầu vào

điểm đặt mômen và tốc độ (SP), và đầu vào mômen cơ (Mec_T). Vì mô hình DC3

là điều khiển 3 pha, nó thể hiện 3 đầu vào điện: A, B, và C. Để mô hình DC3 làm

việc, bây giờ bạn phải nối các đầu vào này với nguồn áp thích hợp:

10. Mở thư viện Electrical Sources và copy khối 3-Phase Source vào

mạch. Nối đầu ra nguồn áp A, B, và C với đầu vào A, B, và C DC3 tương

ứng.

Simpower-system

of 545


DC_example. Nối đầu ra Ground với điểm trung tính N nguồn 3 pha (3-

Phase Source).

1. Trong ví dụ này, bạn đang điều khiển động cơ 200 hp DC điện áp

phần ứng định mức 500 V. Điện áp đầu ra trung bình cầu chỉnh lưu 3

pha thyristor cho là

1. Với Vl, rms là giá trị áp pha-pha rms của nguồn áp 3 pha và là giá trị

góc mở thyristor. Để điều khiển điện áp tốt hơn, thông thường áp dụng giới

hạn góc mở thấp hơn, và điện áp đầu ra trung bình cực đại có sẵn từ cầu

chỉnh lưu cho bởi

2. với min là giới hạn góc mở thấp nhất. Trong trường hợp của chúng ta,

giới hạn góc mở thấp dùng trong mô hình DC3 là 200. Với mỗi giá trị góc

mở và để có giá trị điện áp đầu ra cực đại là 500 V để điều khiển động cơ

200 hp ở tốc độ định mức, giá trị điện áp pha-pha cần cho trong phương trình

trước là 370 V. Giả thiết nối điều khiển với mạng điện của Mỹ, giá trị áp tiêu

chuẩn là 460 V.

3. Đặt giá trị áp nguồn pha-pha AC rms là 460 V và tần số là 60 Hz. Tên

nguồn AC 460 V 60 Hz.

4. Lưu ý rằng biên độ nguồn áp và các giá trị tần số cần cho mỗi mô

hình điều khiển của thư viện Electric Drives library có thể tìm trong chú ý

tham khảo. Các giá trị định mức động cơ tương ứng cũng có. Bảng 4-1 có

các giá trị tương ứng là mô hình DC3 200 hp.

Bảng 4-1: Điều khiển DC3, 200 HP

Điện áp đầu vào điều khiển

Biên độ 460 V

Tần số

Giá trị định mức động cơ

Công suất 200 hp

Tốc độ 1750 rpm

Điện áp 500 V

5. Để thể hiện nguồn 3 pha thực tế, bạn phải xác định giá trị điện cảm L

và điện trở R nguồn chính xác. Để xác định, thường sử dụng công suất ngắn

mạch Psc và tỉ số X/R (với X = L., là tần số góc nguồn áp). Theo kinh

nghiệm, giả thiết công suất ngắn mạch điện kháng nguồn hấp thụ ít nhất lớn

Simpower-system

of 545

hơn 20 lần công suất định mức điều khiển, và tỉ số X/R thường là 10 đối với

máy móc công nghiệp.

6. Giá trị điện kháng nguồn Z có từ

4. Với V là giá trị áp pha-pha rms áp nguồn. Với r tỉ số X/R cao, điện trở

nguồn R xấp xỉ bằng

(4-1)

5. và điện cảm nguồn L là

(4-2)

6. Trong ví dụ này, áp pha-pha rms có giá trị 460 V và tần số nguồn là

60 Hz. Nếu chúng ta giả thiết công suất ngắn mạch là 25 lần công suất điều

chỉnh định mức, chúng ta tìm được điện kháng nguồn là 0.056 . Với tỉ số

X/R là 10, dùng phương trình 4-1 và 4-2, chúng ta tìm giá trị điện trở là

0.0056 và điện cảm là 0.15 mH.

5. Đặt giá trị điện trở nguồn AC là 0.0056 và điện cảm là 0.15 mH.

Connecting the DC3 Model to a Mechanical Load

Đầu vào Mec_T thể hiện mômen tải cung cấp cho trục động cơ DC. Nếu gia trị

mômen tải và tốc độ có dấu ngược nhau, mômen gia tốc sẽ là tổng mômen điện từ

và mômen tải. Nhiều mômen tải cân bằng với tốc độ điều khiển tải thể hiện bằng

phương trình

(4-3)

Với m là tốc độ rad/s và N là tốc độ vòng trên phút (rpm). Bây giờ bạn sẽ xây

dựng tải.

Để tính toán loại mômen tải cơ này, cần tốc độ động cơ DC. Tốc độ có thể có

bằng cách sử dụng các đầu ra mô hình DC3. Tất cả các chế độ điều khiển của thư

viện Electric Drives có 3 vectơ đầu ra: Motor, Conv., và Ctrl. Vectơ Motor có tất cả

các biến liên quan đến động cơ, vectơ Conv. Có tất cả giá trị dòng và áp bộ chuyển

đổi, và vectơ Ctrl có tất cả giá trị điều chỉnh quan trọng, như tín hiệu tốc độ hoặc

mômen quy chiếu, sai số điều chỉnh mômen hoặc tốc độ, giá trị góc mở,...v..v. Tất

cả mô tả đầu vào-đầu ra có trong tham khảo từng mô hình.

Với mômen tải cơ, bạn có thể có tốc độ bằng cách dùng đầu ra Motor. Khi bạn

đang dùng động cơ DC, vectơ này gồm điện áp phần ứng và vectơ m động cơ DC,

như trong hình 4-2.

Simpower-system

of 545

Hình 4-2: Vector động cơ

Vectơ động cơ có các phần sau:

Áp phần ứng

Tốc độ động cơ rpm (tốc độ chuyển đổi từ rad/s sang rpm)

Dòng phần ứng

Dòng trường

Mômen điện cơ

Bởi vậy tốc độ thu được bằng cách rút thành phần thứ 2 vectơ động cơ. Tốc độ là

hệ số nhân thời gian bằng K’ phương trình 4-3 để có tín hiệu mômen tải nối với đầu

vào Mec_T mô hình DC3:

2. Xây dựng hệ thống con sau và đặt tên là Linear load torque.

Hệ thống con mômen tải tuyến tính

2. Hằng số K có thể tính theo tốc độ định mức, động cơ nên tăng mômen

định mức. Như trong bảng 4-1, động cơ DC dùng trong mô phỏng này có tốc

độ định mức Nm, n là 1750 rpm. Từ đó công suất cơ đầu ra Pm, n của động cơ

là 200 hp, mômen tải cơ định mức Nmec, n có thể tính theo phương trình 4-4

(bỏ qua ma sát nhớt)

(4-

4)

Simpower-system

of 545

2. với m, n là tốc độ định mức (rad/s). Dùng phương trình này, chúng ta

tìm được mômen cơ định mức là 814 N.m. Phương trình cuối 4-3 cho chúng

ta giá trị K là 0.47.

4. Đặt giá trị hằng khối mômen tải tuyến tính (Linear load) là 0.47.

5. Nối đầu vào và đầu ra khối mômen tải tuyến tính với vectơ đầu ra

động cơ (Motor) và đầu vào Mec_T khối DC3 tương ứng. Sơ đồ của bạn bây

giờ như hình vẽ sau.

.

Building the Example Circuit

Defining the Set Point

Đặt đầu vào mô hình DC3 có thể cả giá trị tốc độ (rpm) hoặc mômen (N.m) tùy

thuộc vào chế độ điều chỉnh (điều chỉnh tốc độ hoặc mômen). Trong ví dụ này,

chúng ta đặt khối DC3 ở chế độ điều chỉnh tốc độ và điều khiẻn động cơ DC 200 hp

hoặc tốc độ định mức là 1750 rpm.

4. Mở thư viện Simulink Sources và copy khối Constant vào

DC_example.

5. Nối khối Constant để đặt điểm đầu ra mô hình DC3 model và tên là

Speed reference.

6. Đặt điểm đặt là 1750 rpm.

Visualizing Internal Signals

Bây giờ bạn phải sử dụng mô hình đầu ra DC3 để làm trực quan tín hiệu quan

tâm ở scope. Nghĩa là bạn cần làm trực quan các tín hiệu sau:

Góc mở cầu thyristor

Điện áp phần ứng động cơ

Dòng điện và quy chiếu phần ứng động cơ

Tốc độ quy chiếu và tốc độ động cơ

Lưu ý rằng sự mô tả tất cả mô hình đầu vào đầu ra có thể tìm trong lưu ý tham

khảo tương ứng. Để xem các tín hiệu nối với đầu ra DC3, chọn mô hình DC3 và

menu Edit/Look Under Mask.

Simpower-system

of 545

Như bạn thấy bên dưới, góc mở có trong vectơ đầu ra Ctrl. Góc mở (xem lưu ý

tham khảo khối DC3) là thành phần thứ 2 của vectơ này.

Location of the Firing Angle Signal Inside the Ctrl Output Vector

Véctơ động cơ (Motor) có 3 tín hiệu cần thiết: áp phần ứng và tín hiệu dòng là

phần tử đầu tiên và thứ 3, tương ứng (Hình 4-2). Tốc độ là phần tử thứ 2 của vectơ

Motor.

Cuối cùng, tín hiệu dòng và tốc độ quy chiếu là phần tử thứ nhất và thứ tư của

vectơ Ctrl, tương ứng (xem hình sau). Lưu ý rằng tín hiệu Ref. khối Regulation

switch là mômen quy chiếu trong chế độ điều chỉnh mômen.

Location of the Speed Reference Signal Inside the Ctrl Output Vector

Các tín hiệu dòng và áp cầu bên trong có thể lấy thông qua đầu ra Conv. output,

nối với đầu ra đồng hồ đa năng (Multimeter). Bằng cách nhấp khối Multimeter, bạn

Simpower-system

of 545

có thể chọn các tín hiệu bộ chuyển đổi bạn muốn ở đầu ra. Xem trang tham khảo

khối Multimeter để có nhiều thông tin hơn cách thức sử dụng khối Multimeter.

Bằng cách sử dụng các khối Selector của thư viện Signal Routing, bây giờ bạn có

thể lấy các tín hiệu cần từ 3 vectơ đầu ra:

2. Xây dựng hệ thống con sau để lấy tất cả các tín hiệu trực quan cần

thiết. Tên là Signal selector.


4. Nối Motor, Conv., và các đầu ra Ctrl khối DC3 với Motor, Conv., và

đầu vào Ctrl trong khối Signal selector.

5. Copy một scope vào mô hình. Bạn sẽ sử dụng để hiển thị tín hiệu đầu

ra khối Signal Selector. Mở hộp hội thoại Scope Parameters. Trên tab

General, đặt số trục là 4, dải thời gina mô phỏng là tự động (auto), **and

use a decimation of 20. Xóa hộp kiểm tra Limit Data Points to last ở tab

Data history. Nối 4 đầu ra khối Signal Selector với đầu vào scope.

Setting the Fixed-Step Simulation Environment

Tất cả các mô hình điều khiển trong thư viện mô hình gián đoạn. Để mô phỏnh

hệ thống, bây giờ bạn phải xác định bước thời gian mo phỏng chính xác và đặt tùy

chọn giải fixed-step. Khuyến cáo gia trị thời gian mẫu đối với điều khiển DC, AC,

và mô hình cơ khí có thể tìm trong phần Remarks của các trang tham khảo khối

tương ứng. Thơi fgian mẫu khuyến cáo đối với mô hình DC3 là 5 µs. Theo các bước

sau:

2. Mở thư viện SimPowerSystems và copy khối Powergui vào ví dụ DC.

Đặt thời gian mẫu là 5 µs.

2. Mạch của bạn bây giờ giống hình 4-1.


chọn giải bước cố định, gián đoạn (không có trạng thái liên tục). Đặt thời

gian dừng là 12 s.

Trước khi mô phỏng, đầu tiên bạn phải đặt thông số bên trong DC3 chính xác.

Setting the High Power Drive Parameter Set

Simpower-system

of 545

Nhiều mô hình thư viện Electric Drives có 2 thông số đặt: đặt công suất thấp và

đặt công suất cao. Mặc định, tất cả các chế độ tải ban đầu đặt công suất thấp. Thông

số mô hình DC3 tải hiện hành trong DC_example là 5 hp.

Bây giờ bạn đặt các thông số điều khiển công suất cao, 200 hp. Để làm được điều

này, bạn sẽ sử dụng đồ họa giao diện người sử dụng:

2. Mở giao diện người sử dụng bằng cách nhấp đôi chuột vào khối DC3.

Giao diện như hình sau.

DC3 User Interface

5. Chia giao diện làm 3 phần chính sau: thông số động cơ (DC Machine

tab), thông số bộ chuyển đổi (Converter tab), và thông số điều chỉnh bộ điều

khiển (Controller tab).


1. Khi bạn nhấp nút Load, một file cửa sổ có thông số công suất thấp và

công suất cao cho mỗi mô hình AC và DC xuất hiện. File này chứa tất cả các

thông số sử dụng giao diện đồ họa người sử dụng. Tên mỗi file là theo tên

mô hình bằng giá trị công suất. Version 200 hp DC3 bởi vậy tên là

DC3_200hp.

Simpower-system

of 545

Cửa sổ chọn thông số

3. Trong cửa sổ chọn thông số, chọn file DC3_200hp.mat và nhấp Load.

The 200 hp parameters are now loaded. Note that you can also save custom drive

parameters by using the Save button. When you do so, your custom parameters are

saved in a MAT-file format and can be reloaded at any time.

Setting the Motor Inertia Value

All default inertias of the library drives are "no-load" inertias that only represent

rotor inertias. When the motor is coupled to a load, the inertia field of the DC

Machine tab represents the combined inertias of the rotor and of the driven load.

Trong ví dụ này, quán tính không tải động cơ DC3 200 hp là 2.5 kg.m2. Since the

drive is directly coupled to a load, bạn phải tăng giá trị này bằng cách thay đổi dần

tải. Suppose that the new combined inertia amounts to 15 kg.m2.

3. Trong phần DC Machine của hộp hội thoại, thay đổi gia trị quán tính

thành 15 kg.m2.

4. Nhấp OK để xác nhận thay đổi và đóng hộp hội thoại.

Đặt thông số bộ điêu khiển DC3 và kết quả mô phỏng

Tốc độ và các bộ điều khiển hiện hành khối DC3 are both composed of a

proportional-integral regulator. More details on the regulators of each drive model

of the library can be found in the corresponding reference notes. To have a quick

idea of the internal structure of a drive controller, sơ đồ là có sẵn bên trong dao diện

người sử dụng của mỗi mô hình. Let's open the schematics related to our DC3

model:

2. Mở giao diện người sử dụng. Nhấp phần Controller và đến

Schematic button. Bạn nên xem sơ đồ điêu khiển hình 4-3.

Simpower-system

of 545

Hình 4-3: Sơ đồ bộ điều khiển giao diện người sử dụng

1. Tất cả các thông số điều chỉnh mặc định (thông số bộ điều chỉnh tốc

độ và dòng) have been trimmed for "no-load" inertias. Vì quán tính đã thay

đổi, nên quan tâm đến một vài thay đổi đối với bộ điều khiển tốc độ. Không

cần thay đổi bộ điều khiển dòng, sự thay đổi quán tính nhỏ ảnh hưởng đến

điều khiển dòng.

Để làm trực quan những thay đổi cần thực hiện, chạy mô phỏng mạch hiện

hành.

2. Khởi động mô phỏng. Kết quả mô phỏng trên scope như hình vẽ dưới.

Simpower-system

of 545

Kết quả mô phỏng

1. Lưu ý rằng dòng phần ứng theo quy chiếu rất tốt, nhưng bão hòa ở

450 A trong thời gian tăng pha. Sự bão hòa này là kết quả của giới hạn quy

chiếu bộ điều khiển dòng 1.5 p.u. Đây là kết quả thiếu mômen gia tốc, và

động cơ không thể theo tốc độ mặc định 650 rpm/s. Từ việc không thể tăng

mômen gia tốc (đây là kết quả ngắn mạch mạch phần ứng), tốc độ phải giảm.

A rule of thumb is to lower the speed ramp by the same amount that the

inertia was increased. Thực vậy, theo phương trình dưới, cùng mômen đường

cong tốc độ (torque vs. speed curve) (hoặc current vs. speed) như mặc định

với quán tính 2.5 kg.m2 có thể có với quán tính mới I, nếu tốc độ giảm

bằng lượng quán tính tăng.

2. B. thể hiện ma sát nhớt trong điều khiển với B là hệ số ma sát nhớt.

Trong trường hợp này, chúng ta giảm tốc độ ít hơn so với tăng quán tính để

có gia tốc đủ lớn, và đặt là 200 rpm/s.

3. Mở giao diện người sử dụng. Trong phần Controller, đặt thông số tốc

độ gia tốc cho menu bộ điều khiển tốc độ là 200 rpm/s.

Simpower-system

of 545

Change of the Acceleration Speed Ramp Parameter

4. Khởi động mô phỏng và quan sát kết quả mới trên scope.

Simpower-system

of 545

Simulation Results with a New Acceleration Speed Ramp Value

1. Điều chỉnh dòng là rất tốt, và bộ điều chỉnh không dòng sẽ đảm nhận

thay đổi. Điều chỉnh tốc độ là thỏa mãn, nhưng có thể thực hiện một vài cải

tiến: ban đầu tốc độc quy chiếu có thể cao hơn, và tốc độ quá cao hoặc quá

thấp gây nên sai số trong thời gian giảm bớt tăng pha. Sự thay đổi độ lợi

nguyên và cân đối bộ điều chỉnh tốc độ PI cho phép bạn đạt được những kết

quả sau:

o Bằng cách tăng độ lợi tương ứng bộ điều chỉnh tốc độ, bạn tăng

độ nhạy bộ điều khiển bằng việc phản ứng nhanh với sai số điều chỉnh

tốc độ bé. Điều này cho phép ban đầu tốc độ quy chiếu tốt hơn bằng

việc phản ứng nhanh hơn dòng quy chiếu do bộ điều chỉnh tốc độ phát

ra. Sự tăng độ nhạy này cũng làm giảm vượt quá tốc độ, dòng phần

ứng giảm xuống nhanh hơn nhiều lần tốc độ mong muốn đạt đến.

o Một sự tăng độ lợi nguyên sẽ cho phép tốc độ động cơ đuổi kịp

tốc độ quy chiếu nhanh hơn rất nhiều trong vài chu kì. Thật vậy điều

này cho phép phản ứng nhanh đối với những sai số tốc độ nguyên nhỏ

khi điều chỉnh tín hiệu theo độ dốc. Bộ điều chỉnh sẽ phản ứng lại để

giảm bớt sai số nhanh hơn nhiều bằng cách sinh ra 1 mômen gia tốc

cao hơn một ít khi theo độ dốc gia tốc.

2. Nên nhớ rằng tăng quá cao độ lợi đối xứng và nguyên có thể là

nguyên nhân gây mất ổn định, bộ điều khiển trở nên rất nhạy. Độ lợi quá cao

Simpower-system

of 545

cũng có thể là nguyên nhân bão hòa dòng. Một cách dễ dàng để điều chỉnh

độ lợi bộ điều chỉnh tốc độ là tăng từng bước và mô phỏng cấu hình mới sau

khi mỗi thay đổi đạt đến những chỉ tiêu hệ thống mong muốn (phương pháp

trial/error).

3. Lưu ý rằng khi bộ điều chỉnh dòng has to be trimmed, một cách rất tốt

để đạt được điều này là giữ nguyên động cơ bằng cách đặt giá trị rất cao kết

hợp với quán tính. Điều này cho phép tách tiêng thông số điện và cơ. Rồi bạn

điều chỉnh thông số bộ điều khiển dòng cho đến khi dòng theo dòng quy

chiếu một cách hoàn hảo. The same remarks can be made for the current

regulator as those made above for speed regulation. Once the current

regulator is trimmed, you can then trim the speed regulator by resetting the

combined inertia to its initial value.

4. Thử một vài giá trị bộ điều chỉnh tốc độ khác và quan sát kết quả thay

đổi trên hệ thống động. Độ lợi đối xứng là 80 và độ lợi nguyên là 200 cho kết

quả rất tốt như hình vẽ sau.

Simulation Results with Trimmed Speed Regulator Parameters

Quan sát góc mở thấp hơn tốc độ tăng để phát điện áp đầu ra bộ chuyển đổi. Ở

đây bộ chuyển đổi đang làm việc trong chế độ chỉnh lưu, công suất truyền từ nguồn

AC đến động cơ DC. Điện áp tăng cho phép bộ chuyển đổi giữ dòng cung cấp cho

động cơ DC trong thời gian tăng pha, điện áp phần ứng tăng cân bằng với tốc độ.

Simpower-system

of 545

Quan sát dòng tăng trong pha này vì mômen tăng nghịch với tải. Quanh t = 8.5 s,

tốc độ đạt điểm đặt, và dòng phần ứng thấp xuống khoảng 335 A từ đó không cần

tăng mômen hơn nữa.

Trước khi kết luận ví dụ này, lưu ý 2 bộ lọc đầu dùng trong bộ điều khiển tốc độ

và dòng hình 4-3. Các bộ lọc này lọc bỏ những sóng hài dòng và tốc độ không

mong muốn trong tín hiệu đo lường dòng và tốc độ. Sóng hài này do điện áp đầu ra

bộ chỉnh lưu của bộ chuyển đổi 3 pha. Tần số gợn sóng chính bộ chuyển đổi 3 pha

giới thiệu bằng 6 lần tần số nguồn áp (sóng hài bậc 6th). Trong ví dụ này tần số

sóng hài thứ nhất bằng 360 Hz. Tần số cắt bộ lọc đầu tiên ít nhất nhỏ hơn 360 Hz.

Từ đó bộ lọc là bộ lọc đầu tiên, tần số cắt phải thấp hơn nhiều để có lý do loại bỏ

sóng hài tốt. Nên nhớ rằng tần số cắt quá thấp có thể là nguyên nhân gây mất ổn

định. Trong trường hợp bộ ngắt điều khiển giống như DC5, DC6, và DC7, tần số cơ

bản bằng tần số PWM

Mô phỏng điều khiển động cơ AC

Trong phần này bạn sẽ học cách dùng mô hình điều khiển AC của thư viện

SimPowerSystems Electric Drives. Đầu tiên chúng ta xác định loại động cơ, bộ

chuyển đổi và bộ điều khiển dùng trong 6 mô hình điều khiển AC của thư viện đựoc

thiết kết từ AC1 đến AC6. Mô hình AC1, AC2, AC3, AC4 cơ bản dựa vào động cơ

cảm ứng 3 pha. Động cơ này có 1 cuộn dây 3 pha ở stator roto dây quấn hoặc roto

lồng sóc. Roto lồng sóc có nhiều thanh dẫn gắn vào lõi sắt roto. Các thanh dẫn nối

với nhau ở đầu cuối roto bằng các vòng xuyến dẫn điện. Mô hình AC5 dựa vào

động cơ đồng bộ roto dây cuốn, và mô hình AC6 dùng động cơ đồng bộ nam châm

vĩnh cửu. Các mô hình 3 loại kể trên có trong thư viện SimPowerSystems

Machines. Động cơ AC được cung cấp bằng nguồn điện áp AC có sẵn và tần số do

bộ nghịch lưu sinh ra. Kiểu bộ nghịch lưu dùng trong 6 mô hình điều khiển AC là

bộ nghịch lưu nguồn điện áp (VSI) nghĩa là bộ nghịch lưu được cung cấp bởi điện

áp DC không đổi. Điện áp Dc không đổi được cung cấp bởi bộ chỉnh lưu diode

không điều khiển và tụ điện (dung lượng điện áp nút DC).

Hãm động

Khi cung cấp nút DC bằng bộ chỉnh lưu diode, không có điều khiển 2 chiều do đó

không thể thực hiện hãm tái sinh. Mô hình AC1, AC2, AC3, AC4, và AC6 điện trở

hãm nối tiếp với bộ đệm cầu dao để đảm bảo hãm hệ thống tải động cơ. Gọi sơ đồ

hãm này là hãm động. Đặt nó song song với nút DC để ngăn cản điện áp tăng lên

khi động cơ giảm tốc. Với hãm động năng, năng lượng động học hệ thống tải động

cơ chuyển đổi thành nhiệt năng tiêu tán trong điện trở hãm.

Kỹ thuật mô phỏng

Bộ nghịch lưu VSI dùng trong mô hình điều khiển AC của thư viện dựa vào 2 loại

biến điệu, biến điệu trễ và biến điệu độ rộng xung vectơ không gian (PWM).

Biến điệu trễ là phương pháp điều khiển dòng hồi tiếp mà dòng động cơ tracks the

reference current within a hysteresis band. Hình sau đưa ra nguyên tắc làm việc điều

biến trễ. Bộ điều khiển phát biên độ và tần số mong muốn dòng quy chiếu hình sin

so sánh với dòng dây thực của động cơ. Nếu dòng vượt quá giới hạn trên dải trễ,

khóa trên bộ nghịch lưu tắt và khóa dưới sẽ mở. Kết quả, dòng giảm. Nếu dòng

vượt quá giới hạn dưới dải trễ, khóa trên bộ nghịch lưu mở và khóa dưới sẽ tắt. Kết

Simpower-system

of 545

quả dòng trở về dải trễ. Từ đó ,dòng điện tức thời phải chạy theo dòng điện quy

chiếu ben trong dải trể.

Nguyên tắc làm việc biến điệu trễ

Hình sau đưa ra sơ đồ điều biến điều khiển dòng trễ, bao gồm 3 bộ so sánh trễ,

mỗi pha 1 bộ. Kiểu chu trình kín PWM dùng trong mô hình AC3 và AC5.

Typical Hysteresis Current Controller

Kỹ thuật điều biến vectơ không gian khác với điều biến trễ là không có bộ so sánh

riêng dùng cho mỗi pha. Thay vào đó toàn bộ là vectơ không gian điện áp quy chiếu

Vs, lấy mẫu ở tần số cố định, và rồi được xây dựng thông qua thời gian tính toán

thích hợp của vectơ không gian điện áp bộ nghịch lưu không gần V1 đến V6 và

Simpower-system

of 545

vectơ không gian điện áp 0 V0, V7. Sơ đồ đơn giản bộ nghịch lưu VSI như hình

dưới. Trong sơ đồ này, thể hiện trạng thái dẫn 3 chân bộ nghịch lưu bằng 3 biến

logic, SA, SB, và SC. Logic 1 có nghĩa là chuyển mạch mức cao đang dẫn và logic

0 nghĩa là chuyển mạch mức thấp đang dẫn.

Sơ đồ đơn giản bộ nghịch lưu VSI PWM

Kết quả chuyển mạch SA, SB, SC trong 8 trạng thái bộ nghịch lưu. Trạng thái

chuyển mạch và điện áp pha tổng hợp trong bảng 4-2. 6 vectơ làm việc lệch nhau 1

góc 600 và mô tả là hình lục giác. 2 vectơ 0 ở gốc.

Vị trí vectơ Vs như hình 4-4, ví dụ cách để phát đầu ra bộ nghịch lưu là dùng

vectơ liền nhau V1 và V2 ở phần thời gian cơ bản thỏa mãn yêu cầu đầu ra trung

bình. Có thể giải lại áp Vs là

Với Va và Vb là thành phần Vs theo V1 và V2, tương ứng. Xét trong chu kì Tc đầu

rảtung bình phù hợp với yêu cầu, chúng ta có thể viết những khoảng thời gian 2

trạng thái 1 và 2 và trạng thái điện áp 0 là

Bảng 4-2: Inverter Space Voltage Vectors

St

ate

S

A

S

B

S

C

Inverter

Operation

Space Voltage

Vector

0 1 1 1 Freewheeling

1 1 0 0 Active

Simpower-system

of 545

2 1 1 0 Active

3 0 1 0 Active

4 0 1 1 Active

5 0 0 1 Active

6 1 0 1 Active

7 0 0 0 Freewheeling

Hình 4-4: Vectơ không gian điện áp bộ nghịch lưu

Điều khiển Volts/Hertz mạch vòng hở

Từ thông máy AC bằng với điện áp stator với tỉ số tần số từ

với

Do đó

Từ đây cung cấp điện áp và tần số nguồn AC thay đổi, thật quan trọng để duy trì

volts/Hz không đổi trong miền mômen không đổi nếu tránh bảo hòa mạch từ. Một

đặc tính volts/Hz tiêu biểu như hình dưới. Lưu ý rằng đường thẳng có độ tăng điện

áp nhỏ để bù sụt trở ở tần số thấp. Dùng điều khiển volts/Hz vòng hở với các ứng

dụng động lực thấp như bơm hoặc quạt gió mà sự thay đổi nhỏ tốc độ động cơ đối

với tải là bỏ qua. Mô hình AC1 dựa vào bộ điều khiển volts/Hz vòng hở.

Simpower-system

of 545

Đặc tính Volts/Hz với sự so sánh tần số thấp

Điều khiển tốc độ vòng đóng với sự bù trượt

Trong loại điều khiển này, yêu cầu thêm tốc độ trượt để đo tốc độ động cơ để sinh

tần số bộ nghịch lưu mong muốn. Bộ điều chỉnh tốc độ sinh ra yêu cầu trượt. Tần số

bộ nghịch lưu mong muốn phát ra điện áp yêu cầu thông qua đặc tính volts/Hz như

hình vẽ trên. Mô hình AC2 dựa vào điều khiển tốc độ mạch vòng đóng dùng điều

chỉnh volts/Hz và trượt.

Điều khiển hướng từ thông (Flux-Oriented Control)

Cấu trúc máy điện DC là từ thông trường vuong góc với từ thông phần ứng. Trực

giao, 2 từ thông này không không sinh ra sự tương tác với nhau trong hệ thống.

Điều chỉnh dòng trường là có thể điều chỉnh từ thông máy điện DC, và có thể điều

chỉnh mômen độc lập với từ thông bằng cách điều chỉnh dòng phần ứng. Một máy

điện AC là không đơn giản vì sự tường tác giữa trường stator và rotor, sự định

hướng không giữ ở 900 nhưng thay đổi theo các điều kiện làm việc. Bạn có thể thu

được sự thực hiện như máy điện DC trong việc giữ hướng cố định và trực giao giữa

trường và trường phần ứng trong máy điện AC bằng hướng dòng stator với sự lưu

tâm đến từ thông roto để đạt mômen và từ thông điều khiển độc lập. Như vậy sơ đồ

điều khiển gọi là điều khiển hướng từ thông hoặc điều khiển vectơ. Điều khiển

vectơ phù hợp với cả động cơ cảm ứng và động cơ đồng bộ. Bây giờ chúng ta sẽ

xem cách ứng dụng nó vào động cơ cảm ứng.

Xét mô hình d-q máy điện cảm ứng khung quay quy chiếu ở tốc độ đồng bộ e,

Simpower-system

of 545

where

,

,

Điều khiển hướng trường ngụ ý là thành phần ids dòng stator liên kết với trường

rotor và iqs vuông góc với ids. Có thể hoàn thành điều này bằng cách chọn e là tố độ

từ thông rotor và và khóa pha hệ thống khung quy chiếu sao cho sắp xếp từ thông

rotor chính xác với trục d, dẫn đến

và

Ngụ ý

và

Nó cũng theo

Tương tự máy điện DC thực hiện rõ ràng. Mômen điện cân bằng với iqs, trong khi

quan hệ giữa từ thông r và ids cho bằng hàm truyền tuyến tính đầu tiên với thời

gian không đổi Lr/Rr.

Bạn không thể đo hướng từ thông rotor trong máy cảm ứng rotor lồng sóc. Nó chỉ

có thể ước lượng từ các đầu đo. Một cách khác là dùng quan hệ trượt ở trên để ước

lượng vị trí từ thông tương đối với rotor, như đã thấy. Sơ đồ điều khiển sau cùng gọi

là điều khiển hướng trường và dùng trong mô hình AC3.

Simpower-system

of 545

Rotor Flux Position Obtained from the Slip and Rotor Positions

Điều khiển hướng mômen

Điều khiển hướng trường là một phương pháp điều khiển lôi cuốn nhưng nó có

một số hạn chế lớn: nó dựa vào sự hiểu biết chính xác về những tham số của động

cơ. Hằng số thời gian rotor rất khó để đo chính xác, và có một vấn đề tồi tệ hơn là

nó thay đổi nhiệt độ.

Một phương pháp điều khiển mạnh hơn đầu tiên ước lượng từ thông stator và

mômen điện trong khung quy chiếu từ những phép đo cuối. Sử dụng mối quan hệ

sau

Ước lượng từ thông stator và mômen điện điều khiển trực tiếp bằng cách so sánh

chúng với giá trị yêu cầu tương ứng dùng bộ so sánh trễ. Đầu ra 2 bộ so sánh dùng

như tín hiệu đầu vào bảng chuyển tối ưu. Đầu ra băng sau xấp xỉ trạng thái chuyển

bộ nghịch lưu.

Switching Table of Inverter Space

Simpower-system

of 545

Vectors

S(

1)

S(

2)

S(

3)

S(

4)

S(

5)

S(

6)

1

1

0

-1

-1

1

0

-1

Ví dụ: điều khiển động cơ AC

Trong ví dụ này bạn sẽ xây dựng và mô phỏng hệ thống điều khiển động cơ cảm

ứng đơn giản, hình 4-5.

Hình 4-5: Mạch ví dụ điều khiển động cơ cảm ứng

Ví dụ này từng bước minh họa sử dụng mô hình AC4 với thông số động cơ cảm

ứng 200 hp đặt trong thời gian điều chỉnh mômen. Mô hình khối AC4 điều khiển

DTC. Trong thời gian mô phỏng ví dụ này, nối động cơ với quạt và nó phản ứng lại

với mô phỏng từng bước mômen.

Trong phần này bạn học về

Lấy mô hình AC4 từ thư viện Electric Drives

Simpower-system

of 545

Nối mô hình với nguồn áp (Voltage Source)

Nối mô hình AC4 với tải cơ (Mechanical Load)

Điẹnh nghĩa điểm đặt (Set Point)

Đặt môi trường mô phỏng bước cố định (Fixed-Step)

Đặt môi trường mô phỏng bước cố định (Fixed-Step)

Đặt tập hợp thông số điều khiển công suất cao (High Power)

Đặt mômen động cơ

Đặt điện trở bộ ngắt hãm (Braking Chopper)

Setting the DC Bus Initial Voltage Value

Setting the AC4 Controller Parameters

Lấy mô hình AC4 từ thư viện Electric Drives

1. Mở cửa sổ mới và lưu với tên ac_example.

2. Mở thư viện Electric Drives. Bạn có thể mở thư viện bằng cách đánh

electricdrivelib trong cửa sổ lệnh MATLAB hoặc bằng cách dùng menu

Simulink. Vị trí mô hình AC4 bên trong thư viện AC drives. Copy khối AC4

và thả vào cửa sổ ac_example.

http://www.mathworks.com/access/helpdesk/help/toolbox/physmod/powersys/electr21.html#8397

Simpower-system

of 545

Hình 4-6: Mô hình AC4 ở thư viện Drives

Nối mô hình AC4 với nguồn áp

Như với ví dụ DC, bạn phải nối khối AC4 với nguồn điện áp thích hợp:

1. Mở thư viện Electrical Sources và copy khối Three-Phase Source vào

mạch. Nối đầu ra nguồn điện áp A, B, và C với đầu vào A, B, và C AC4

tương ứng.


ac_example. Nối đầu ra Ground với điểm trung tính N nguồn 3 pha.

3. Trong ví dụ này, chúng ta sẽ điều khiển động cơ cảm ứng 200 hp có

điện áp định mức phần ứng là 460 V và tần số định mức là 60 Hz. Như trong

Simpower-system

of 545

ví dụ DC, giá trị biên độ và tần số nguồn điện áp cần cho mỗi mô hình điều

khiển của thư viện Electric Drives có thể thấy trong lưu ý tham khảo. Cũng

bao gồm giá trị định mức các động cơ tương ứng. Bảng sau có các giá trị

tương ứng với mô hình AC4 200 hp model.

AC4, 200 HP Drive Specifications

Drive Input Voltage

Amplitude 460 V

Frequency 60 Hz

Motor Nominal Values

Power 200 hp

Speed 1800 rpm

Voltage 460 V

1. Chúng ta đặt biên độ và tần số điện áp nguồn là 460 V và 60 Hz tương

ứng.

2. Đặt điện áp pha-pha nguồn AC là 460 V, tần số là 60 Hz. Tên nguồn

AC 460 V 60 Hz.

3. Để thể hiện nguồn 3 pha thực tế, bạn phải xác định điện trở R và điện

cảm L nguồn chính xác. Thủ tục xác định các gia trị này thảo luận trong ví

dụ từng bước Nối mô hình DC3 với áp nguồn. Theo thủ tục này, bạn xác

định điện trở là 0.0056 và điện cảm là 0.15 mH.

4. Đặt điện trở nguồn AC là 0.0056 và điện cảm là 0.15 mH.

Nối mô hình AC4 với tải cơ

Đầu vào Mec_T khối AC4 thể hiện mômen tải cung cấp cho trục động cơ cảm

ứng. Trong trường hợp này, mômen tải là tương phản do quạt. Mômen là hàm bậc

hai tiêu biểu của tốc độ, như phương trình 4-5:

(4-5)

Với m là tốc độ rad/s và Nm là tốc độ rpm. Bây giờ bạn xây dựng tải.

Để tính toán mômen tải cơ, cần tốc độ động cơ cảm ứng. Như đã thảo luận trong

ví dụ DC, gia trị tốc độ có thể có từ vectơ đầu ra Motor mô hình AC4. Như đã biết

vectơ Motor có m vectơ đầu ra động cơ cảm ứng.

Simpower-system

of 545

Vectơ động cơ

Để lấy nhiều giá trị thay đổi động cơ từ vectơ này, cần khối Machine

Measurement Demux. Khối này có trong thư viện SimPowerSystems Machines.

1. Mở thư viện Machines. Copy khối Measurement Demux vào

ac_example. Chọn máy không đồng bộ (asynchronous machine) trong trường

Machine Type và lấy tốc độ rotor.

2. Để có mômen tải, giá trị tốc độ phải nhân lên bằng hệ số K phương

trình 4-5 (tốc độ ở đây là rad/s).

3. Xây dựng hệ thống con như hình sau và tên là Fan.

Khối Fan

1. Nên áp đặt hằng số K vì vạy ở tốc độ dịnh mức động cơ làm việc ở

mômen định mức. Mômen này có thể xác định từ phương trình 4-4. Dùng

phương trình này tìm giá trị định mức là 790 N.m. Cuối cùng phương trình

4-5 cho chúng ta giá trị K là 0.022.

2. Đặt hằng số K là 0.022.

3. Nối đầu vào và đầu ra khối Fan với vectơ đầu ra Motor và đầu vào

Mec_T khối AC4 tương ứng. Sơ đồ của bạn bây giờ giống như sau:

Simpower-system

of 545

Xây dựng mạch


Bây giờ chúng ta phải định nghĩa đầu vào điểm đặt (SP) AC4. Trong thời gian ví

vụ này chúng ta sẽ điều khiển mômen động cơ cảm ứng và impose a series of torque

set points. A series of set points can be defined with the help of the Timer block.

1. Mở phần Control Blocks thư viện Extra và copy Timer vào

ac_example. Nối khối với đầu vào điểm đặt mô hình AC4 và đặt tên là

Torque reference.

2. Khối Timer phát tín hiệu thay đổi thời gian xác định. Trong thời gian

ví dụ này chúng ta sẽ phát mômen sau:

Torque Set Point Series

t (s) Torque Set Point (N.m)

0 0

0.02 600

0.25 0

0.5 -600

0.75 0

3. Đặt trường Time khối Timer là [0.02 0.25 0.5 0.75]. Đặt trường

Amplitude khối Timer là [600 0 -600 0].

Trực quan tín hiệu bên trong

Bây giừo bạn sử dụng đầu ra mô hình AC4 để làm trực quan các tín hiệu quan

tâm trên scope. Nghĩa là bạn cần làm trực quan các tín hiệu sau:

Giá trị mômen động cơ và điểm đặt

Tốc độ động cơ

The motor flux modulus

The motor statoric currents

Điện áp nút DC

Simpower-system

of 545

Lưu ý rằng có thể tìm thấy sự mô tả tất cả các đầu vào-đầu ra mô hình trong phàn

tham khảo tương ứng. Có thể đọc các gia trị có thể thay đổi của động cơ thông qua

vectơ Motor. Vectơ Conv. Có tất cả các dữ liệu liên quan đến bộ chuyển đổi.Vectơ

Ctrl gồm có tất cả các tín hiệu quy chiếu và các gia trị điều khiển khác.

Như chúng ta đã thực hiện với khối fan, chúng ta sẽ dùng khối Machine

Measurement Demux để đọc các biến động cơ. Với vectơ Conv. và Ctrl, chúng ta sẽ

dùng khối Selector của thư viện Simulink Signal Routing.

Có thể rất dễ xác định nội dung vectơ Conv. Bằng cách nhấp đôi đồng hồ đa chức

năng bên trong AC4.

1. Nhấp đôi đồng hồ đa chức năng bên trong AC4 (shown).

Đồng hồ đa năng bên trong AC4

1. Mở cửa sổ Multimeter (xem dưới) hiển thị nội dung đồng hồ đa năng.

Điện áp nút DC, tên UDC: AC4/Rectifier_3ph, là tín hiệu thú 10 đầu ra vectơ

Conv.

Simpower-system

of 545

.

Cửa sổ đồng hồ đa năng AC4

1. Theo sự mô tả tín hiệu vào và tín hiệu ra của những ghi chú tham

khảo, tín hiệu quy chiếu mômen là tín hiệu thứ 3 vectơ đầu ra Ctrl.

2. Xây dựng hệ thống con sau để thu được các tín hiệu trực quan cần

thiết. Tên của các tín hiệu hệ thống con.

Simpower-system

of 545


1. Trong khối Machine Measurement Demux, chọn tín hiệu sau: dòng

stator (ia, ib, ic), từ thông stator, tốc độ rotor, và mômen điện từ

(electromagnetic torque). Khối rad2rpm ở trên có hằng số 30/ để chuyển

đổi tốc độ động cơ đưa ra bằng khối Machine Measurement Demux từ rad/s

sang rpm. Dùng khối Real-Imag to Complex và Complex to Magnitude-

Angle để tính toán biên độ vectơ từ thông.

2. Copy một scope vào mô hình. Dùng nó để hiển thị tínhiệu đầu ra khối

Signal Selector. Mở hộp hội thoại Scope Parameters. Ở tab General, đặt số

trục là 5, đặt dải thời gian là auto, và dùng 1 phần mười của 25. Xóa hộp

kiểm tra Limit Data Points to last ở tab Data history. Nối 5 đầu ra khối

Signal Selector với đầu vào scope.


Tất cả các mô hình của thư viện là mô hình gián đoạn. Để mô phỏng hệ thống,

bay giừo bạn phải xác định bước thời gian mo phỏng chính xác và đặt tùy chọn giải

bước cố định (fixed-step). Giới thiệu giá trị thời gian mẫu cho điều khiển DC, AC,

và có thể tìm thấy các mô hình cơ trong phần Remarks trang tham khảo khối tương

ứng. Giới thiệu thời gian mẫu cho mô hình AC4 là 1 s.

1. Mở thư viện SimPowerSystems và copy khối Powergui vào

ac_example. Đặt thời gian mẫu là 1 s.

2. mạch của bạn bây giờ giống hình 4-5.


chọn giải cố định (fixed-step), gián đoạn (discrete) (không chọn trạng thái

continuous). Đặt thời gian dừng là 1 s và kích thước bước cố định là Ts.

Simpower-system

of 545

Trước khi mô phỏng mạch, đầu tiên bạn phải đặt thông số bên trong AC4 chính

xác.

Đặt tập hợp thông số điều khiển công suất cao

Như đã giải thích trong ví dụ DC, nhiều mô hình điều khiển của thư viện Electric

Drives có thông số đặt: đặt công suất thấp và đặt công suất cao. Mặc định, tất cả các

mô hình khởi tạo tải với đặt công suất thấp. Các thông số mô hình AC4 tải hiện tại

trong ac_example là của điều khiển 3 hp.

Bây giờ bạn đặt thông số điều khiển công suất cao, chúng là của điều khiển 200

hp. Để làm điều này bạn dùng nút Load giao diện người sử dụng như trong ví dụ

DC:

1. Mở giao diện người sử dụng bằng cách nhấp đôi chuột khối AC4.

Giao diện như hình dưới:

Giao diện AC4


2. Chọn file ac4_200hp.mat và nhấp Load.

3. Thông số 200 hp là tải lúc này.

Đặt quán tính động cơ

Simpower-system

of 545

Bây giờ bạn phải đặt giá trị quán tính động cơ. Lưu ý rằng giá trị quán tính xác

định hiện tại trong mỗi mô hình AC và DC là quán tính "không tải" chỉ thể hiện

quán tính động cơ. Nếu động cơ ghép đôi với tải, các gia trị này phải tăng lên bằng

quán tính tải. Trong trường hợp này, giá trị hiện tại quán tính đạt tới 3.1 kg.m2. giả

thiết rằng kết hợp quán tính động cơ và quạt đạt tới 10 kg.m2. Lưu ý dùng trực

truyền nối giữa động cơ và quạt cho phép tách đôi quán tính động cơ và tải. Trong

trường hợp đó, giá trị quán tính khối AC4 chỉ là tổng quán tính rotor và trục.

1. Trong phần Asynchronous Machine hộp hội thoại, thay đổi gia trị

quán tính thành 10 kg.m2.

2. Nhấp OK để xác nhận thay đổi và đóng hộp hộ thoại.

Đặt điện trở bộ ngắt hãm

Cung cấp cho bộ nghịch lưu 3 pha hệ thống DTC bằng điện áp DC sinh ra bởi bộ

chỉnh lưu diode 3 pha. Một tụ điện ở đầu ra bộ chỉnh lưu làm suy giảm gơn sóng

điện áp nút DC. Thêm khối ngắt hãm (Braking Chopper) giữa khối chỉnh lưu và

khối nghịch lưu, để giới hạn điện áp nút DC khi động cơ hồi tiếp âm năng lượng

cho điều khiển (hình dưới). Năng lượng này được “đốt” qua điện trở khi áp nút DC

quá cao.

Bộ ngắt hãm (Braking Chopper)

Thông số bộ ngắt hãm có trong phần Converters and DC bus hộp hội thoại, như

hình dưới:

Simpower-system

of 545

Bộ chuyển đổi và giao diện nút DC

Thông số bộ ngắt hãm là đặt hiện hành để giới hạn điện áp nút DC khoảng 700 V.

Lưu ý tới công suất P để xóa bỏ và giới hạn điện áp nút DC Vlim, bạn có thể dùng

phương trình sau để đặt giá trị điện trở bộ ngắt:

Điện trở 3.3 sẽ tiêu tan 200 hp ở 700 V.

Đặt điện áp đầu nút DC

Lưu ý điện dung nút DC lớn để giảm áp gợn sóng DC nhỏ. Mô hình AC4 không

có trước tải tụ nút DC. Nếu bạn bắt đầu mô phỏng với điện áp nút đầu quá nhỏ,

dòng đầu quá lớn sẽ vẽ ra từ bộ chỉnh lưu để nạp tụ. Giá trị dòng cao có thể phá

hỏng hệ thống thực tế. Bởi vậy bạn phải đặt áp nút DC trước để tránh dòng như vậy.

Áp nút ban đầu này nên bằng giá trị đỉnh chỉnh lưu nguồn AC. Nếu biên độ nguồn

áp AC bằng 460 V, áp nút DC chỉnh lưu của tụ là khoảng V.

Simpower-system

of 545

1. Nhấp đôi khối Powergui ở phía trên ac_example. Nhấp nút Initial

States Setting. Đặt giá trị Uc_AC4/Braking chopper/Cbus là 650 V. Nhấp

Apply và sau đó Close.

Hình 4-7: Đặt áp đầu nút DC

Đặt thông số bộ điều khiển AC4

Hệ thống điều khiển AC4 có 2 phần chính, một bộ điều chỉnh tốc độ và một bộ

điều chỉnh mômen và từ thông (DTC). Thông tin về 2 khối này có thể tìm trong lưu

ý quy chiếu tương ứng. Để có những ý tưởng nhanh về cấu trúc bên trong hệ thống

điều khiển, một sơ đồ có sẵn bên tong giao diẹn người dùng của mô hình. Hãy mở

sơ đồ liên quan đến mô hình AC4.

1. Mở giao diện người sử dụng. Nhấp phần Controller và nút

Schematic. Bạn thấy sơ đồ bộ điều khiển.

Simpower-system

of 545

Sơ đồ bộ điều khiển giao diện người sử dụng

1. Bộ điều khiển tốc độ có bộ điều chỉnh đối xúng-nguyên đơn giản.

Thông số bộ điều khiển này là đọ lợi đối xứng và nguyên, giá trị độ dốc tốc

độ, tần số cắt bộ lọc thông thấp, giới hạn mômen quy chiếu, và thời gian

mẫu. Trong ví dụ này chúng ta sẽ chỉ điều khiển mômen động cơ; không

dùng bộ điều khiển tốc độ. Xem phần Đặt thông số bộ điều khiển DC3 và kết

quả mô phỏng để có chi tiết hơn.

Đối với bộ điều khiển DTC, chúng không được sắp xếp nhiều. Như bạn có

thể thấy ở dưới, các thông số là độ rộng dải mômem và từ thông, từ

thông ban đầu máy điện, tần số chuyển mạch cực đại, và thời gian

mẫu bộ điều khiển DTC. Tất cả các tham số này đã được sắp xếp và

thông thường không nên thay đổi.

Simpower-system

of 545

Giao diện bộ điều khiển

1. Chế độ điều chỉnh mặc định là điều chỉnh tốc độ. Để có điều chỉnh

mômen, bạn phải thay đổi chế độ điều chỉnh trong phần Controller giao diện

người dùng.

2. Trong phần Controller của giao diện người dùng, chọn điều chỉnh

mômen (Torque regulation) cho trường Regulation type. Nhấp OK để xác

nhận thay đổi và đóng hộp hội thoại.

Bây giờ mạch đã sẵn sàng mô phỏng.


Kết quả mô phỏng như hình vẽ sau.

Simpower-system

of 545


Quan sát đáp ứng mômen nhanh của động cơ để thay đổi điểm đặt mômen. Từ

0.02 s đến 0.25 s, tốc độ quạt tăng lên vì mômen gia tốc 600 N.m do động cơ cảm

ứng sinh ra. Ở t = 0.25 s, mômen điện từ giảm xuống 0 N.m và tốc độ giảm xuống

vì mômen tải nghịch với quạt. Ở t = 0.5 s, mômen động cơ tăng -600 N.m và cho

phép hãm quạt. Trong thời gian ở chế độ hãm, công suất trả ngược về nút DC và áp

nút tăng lên. Như dự kiến, bộ ngắt hãm hạn chế áp nút DC là 700 V. Ở t = 0.75 s,

mômen điện tử nhảy về 0 N.m và tốc độ ổn định quanh -10 rpm và giảm về 0 rpm.

Lưu ý rằng từ thông ở quanh 0.8 Wb trong suốt thời gian mô phỏng. Biên độ giao

động tư thông và mômen hơi cao hơn 0.02 Wb và 10 N.m tương ứng như xác định

trong giao diện người sử dụng. Đây là vì kết hợp hiệu quả thời gian mẫu bộ điều

khiển DTC 15 µs, điều khiển trễ và giới hạn tần số chuyển mạch.

Thật thú vị để làm trực quan từ thông quay do stator sinh ra. Để làm như vậy,

dùng scope XY từ thư viện Sinks.

1. Mở thư viện Sinks.

2. Copy scope XY bên trong khối Signal selector của ac_example.

3. Nối scope như hình vẽ.

4. Chạy mô phỏng mới.

Simpower-system

of 545

Adding a XY Graph to Visualize the Rotating Statoric Flux

Hình sau là kết quả mô phỏng của scope XY. The rotating field is clearly visible.

Modul là khoảng 0.8 Wb và độ rộng dải lớn hơn 0.2 Wb một ít.

Rotating Statoric Flux

Mô hình cơ

Phần này mô tả 2 khối cơ, khối Mechanical Shaft và Speed Reducer.

Khối Mechanical Shaft

Simpower-system

of 545

Dùng khối Mechanical Shaft để mô phỏng nối liền trục cơ 1 khối điều khiển động

cơ với khối tải cơ. Từ đó khối Mechanical Shaft cho phép tach đôi thông số cơ tải từ

thông số động cơ. Thể hiện trục cơ bằng hệ số độ cứng Ksh và hệ số đàn hồi Dsh.

Tính toán mômen truyền Tsh từ

Với m và l là tốc độ động cơ và tải.

Hình sau đưa ra liên kết giữa khối Motor Drive, khối Mechanical Shaft, và khối

Mechanical Load. Khối Mechanical Shaft có 2 đầu vào, tải và tốc độ động cơ, và 1

đầu ra, mômen truyền trục. Lưu ý rằng cung cấp mômen truyền ở đầu vào mômen

tải động cơ. Cũng cung cấp mômen truyền ở đầu vào khối Mechanical Load, mà có

thể mô phỏng bằng

Với Jl và Bl là hệ số quán tính và hệ số ma sát nhớt.

Interconnection Diagram of the Transmission Shaft

Khối Speed Reducer

Trong rất nhiều ứng dụng, tải cơ yêu cầu mômen cao ở tốc độ thấp hơn so với

mômen thấp ở tốc độ cao. Điều này có thể có được bằng cách nối động cơ với tải cơ

bằng bộ giảm tốc. Khối Speed Reducer của thư viện Electric Drives gồm trục tốc độ

cao và trục tốc độ thấp nối bằng thiết bị giảm tốc, như hình vẽ sau. Khối Speed

Reducer có 7 thông số: hệ số độ cứng và hệ số đàn hồi tốc độ cao và tốc độ thấp, hệ

số rút gọn, và thiết bị giảm tốc quán tính và hiệu suất. 2 đầu vào khối Speed

Reducer là tốc độ động cơ (tốc độ cao) và tốc độ tải (tốc độ thấp) trong khi các đầu

vào là mômen trục tốc độ cao Th và mômen trục tốc độ thấp Tl. Phải cung cấp

mômne tốc độ cao cho đầu vào mômen tải động cơ. Phải cung cấp mômen tốc độ

thấp trực tiếp cho khối tải cơ (mechanical load).

Sơ đồ đấu nối 3 khối bên trong khối Speed Reducer

Simpower-system

of 545

Mechanical Coupling of Two Motor Drives

Để kiểm tra điều khiển động cơ theo sự thay đổi các điều kiện tải, bạn phải cung

cấp tải thay đổi và 2 chiếu ở trục động cơ. Hơn nữa, một tải lý tưởng cũng cho phép

trả lại năng lượng hấp thụ từ động cơ về lưới điện như năng lượng điện. có thể thực

hiện tải như vậy dùng điều khiển động cơ 4 góc phần tư giống như mô hình DC2

hoặc DC4. Cả 2 điều khiển động cơ này có thể là ghép thuận lợi với kiểm tra mô

hình điều khiển động cơ bằng cách dùng mô hình trục cơ.

Do đó nghiên cứu trường hợp này có sự ghép đôi mô hình điều khiển động cơ

AC4 với điều khiển động cơ DC2. Điều khiển động cơ AC4 là điều khiển động cơ

cmả ứng 3 pha cơ bản. Điều khiển động cơ DC2 là điều khiển động cơ DC bộ biến

đổi điều khiển 1 pha. Trong một hệ thống như vậy, một điều khiển là điều chỉnh tốc

độ trong khi cái kia là điều chỉnh mômen, nhưng mỗi điều khiển có thể làm việc có

thể là động cơ hoặc là máy phát, sẽ xét sau. Điều khiển động cơ DC2 định mức là 3

hp, 240 V, 1800 rpm, và điều khiển động cơ AC4 định mức là 3 hp, 380 V, 60 Hz, 4

cực.

Giải thích hệ thống

Hệ thống đầy đủ có 2 động cơ điều khiển ghép đôi cơ như hình 4-8. Mô hình trục

cơ có trong khối thứ 3 của sơ đồ. Nếu bạn mở khối này bạn sẽ thấy như hình 4-9,

rằng nối tín hiệu tốc độ động cơ AC4 và DC2 tương ứng với đầu vào Nm và Nl mô

hình trục cơ. Đầu ra Tl mô hình trục cơ thể hiện mômne cơ phát từ động cơ AC4

đến máy phát DC2. Do đó, nối đầu ra này trực tiếp với đầu vào mômen cơ AC4, và

nghịch đảo dấu rồi nối với đầu vào mômen cơ DC2, như hình 4-8.

Hình 4-8: Sơ đồ SPS 2 điều khiển kết nối qua lại

Simpower-system

of 545

Hình 4-9: Interconnections of the Mechanical Shaft Model

Điều chỉnh tốc độ AC4 với điều chỉnh mômen DC2

Để bắt đầu, mô hình AC4 làm việc như điều chỉnh tốc độ tải động cơ bằng mô

hình DC2 làm việc như máy phát điều chỉnh mômen. Sự cài đặt này, chứa trong file

the cs_coupling_1.mdl, cho phép bạn thử tốc độ của mô hình AC4 và momen tải

dao động. Lưu ý rằng ở trạng thái ổn định, dấu mômen điện và tốc độ AC4 là giống

nhau, xác nhận rằng AC4 làm việc như một động cơ. Mômen điện và tốc độ DC2 có

dấu ngược nhau, xác nhận rằng DC2 làm việc như máy phát. This is in line with the

sign of the reference torque applied to the DC2 motor drive that is opposite to the

speed sign.

Figure 4-10 kết quả của sự điều khiển động cơ AC4 bắt đầu lúc gần đủ tải cho

phép bởi sự cung cấp của momen tải nhiểu. Bạn có thể thấy điều đó lúc tốc độ của

động cơ AC4 chính xác đến độ dốc quy chiếu + 400 rpm/s trước đó giới hạn lớn

nhất của mômen điện lá đủ lớn. Tốc độ của động cơ AC4 tăng đến giá trị yêu cầu là

400 rpm lúc t = 1.0 s. Ngay lập tức, mômen điện AC4 giảm xuống 10 N.m. Rồi ở t

= 1.4 s, cung cấp mômen quy chiếu 0 N.m cho DC2; mômen điện ngay lập tức giảm

xuống 0 để duy trì tốc độ điều chỉnh. Ở t = 1.9 s, cung cấp mômen quy chiếu +10

N.m để điều khiển DC2, bắt buộc AC4 làm việc như máy phát và DC2 như động cơ

(xem dấu mômen và tốc độ 2 điều khiển). Cuối cùng, giá trị âm của tốc độ quy

chiếu là -400 rpm/s được cung cấp đến động cơ AC4 lúc t = 2.3 s. Lưu ý AC4 chính

xác theo độ dốc yêu cầu. Đạt được một trạng thái ổn định mới ở t = 2.8 s, và mômen

điện AC4 ổn định ở -10 N.m. Hình 4-10 cũng cho thấy rằng mômen cơ truyền bởi

trục, tương tự mômen điện AC4 nhưng có ít gợn sóng hơn.

Simpower-system

of 545

Figure 4-10: Speed Ramp and Load Disturbance Torque Responses of the

AC4 Motor Drive

Momen điều khiển AC4 với tốc độ điều khiển DC2

Thời gian này, AC4 hoạt động như một động cơ điều chỉnh momen bằng sự điều

chỉnh tốc độ của động cơ DC2. Hệ thống đầy đủ thể hiện trong hình Figure 4-11 và

chứa trong file cs_coupling_2.mdl file. Mối quan hệ của mô hình trục cơ nối với hai

hệ thống điều khiển không thay đổi như trong hình Figure 4-9. Tất cả những hệ số

điếu khiển của của hai thiết bị điều khiển là như nhau và như những trường hợp

trước đây. Sự cà đặt được kiểm tra trong cùng điều kiện trước đó .



Simpower-system

of 545

Figure 4-11: SPS Diagram of the Two Interconnected Drives

Figure 4-12 thể hiện kết quả của sự điều khiển động cơ DC2 bắt đầu lúc gần đủ

tải cho phép bởi sự cung cấp của momen tải nhiểu. Chú ý tốc độ động cơ DC2 phù

hợp với tốc độ quy chiếu là 400 rpm/s dưới mức hay trên mức nào đó. Tốc độ của

động cơ DC2 tăng lên đến giá trị yêu cầu là 400 rpm lúc t = 1.0 s và ổn định hoàn

toàn lúc t = 1.2 s. Sau đó ,lúc t = 1.4 s, momen quy chuẩn có giá trị là 0 N.m được

cung cấp cho đông cơ AC4; quan sát đáp ứng nhanh momen động cơ AC4. Lúc t =

1.9 s, giá trị momen quy chiếu là +10 N.m cần cung cấp cho động cơ AC4, làm cho

DC2 hoạt động như là máy phát và AC4 như là động cơ (nhìn vào những tín hiệu

momen và tốc độ ). Quan sát mổi lần quá mức tốc độ của DC2 mà moment thay đổi

speed. Kết quả, một giá trị âm tốc độ quy chiếu là -400 rpm/s được cung cấp cho

DC2 lúc t = 2.3 s. Tốc độ của DC2 đi theo khá tốt nhưng nó đưa ra một mức trên

nhỏ và một mức dưới nhỏ. Một trạng thái xác lập mới được tiến đến lúc t = 2.8 s,

và momen điện của DC2 ổn định lúc -10 N.m. Figure 4-12 cũng thể hiện momen cơ

được truyền bởi trục mà trục này mà rất đồng dạng giá trị âm của momen điện DC2

nhưng gợi sóng hơn.

Bạn có thể nhín thấy kết quả trong Figure 4-10 và Figure 4-12 đáp ứng độ dốc

tốc độ thì chính xác hơn và momen tải dao động hiệu quả hơn được loại ra với sự

điều khiển AC4 hơn là điều khiển DC2. Đây thực chất vì động lực học nhanh của

momen điện của AC4. Sự gọi lại mà điều khiển AC4 bao gồm bộ điều khiển hướng

mômen dựa trên khâu so sánh trể và mạch ngắt tần số cao, trong khi đó DC2 điều

khiển tin cậy trên bộ biến đổi bằng thyristor. Tuy nhiên, biên độ sóng mômen của

điều khiển AC4 là lớn hơn điều khiển DC2.




Simpower-system

of 545

Figure 4-12: Speed Ramp and Load Disturbance Torque Responses of the

DC2 Motor Drive

Máy cuốn

Máy cuốn, được sử dụng trong công nghiệp sản suất giấy và xay nghiền cũng như

công nghiệp dệt, thép, và chất dẻo.

Một đặc điểm quan trọng của các máy cuốn là lực hoạt động trên các vật cuốn

phải yêu cầu là hằng số. Điều này được thực hiện bằng việc mômen máy cuốn thay

đổi tỉ lệ với bán kính thay đổi của cuộn. Chú ý điều đó không thật ở đây cung cấp

cho máy cuốn lúc tốc độ hằng số. Điều này ngụ ý rằng tốc độ góc máy cuốn phải

giảm tỉ lệ với bán kính cuộn. Từ đó, máy cuốn có thế mạch không đổi, bởi vì tạo ra

mômen cơ và tốc độ góc là hằng số.

Sự mô tả của máy cuốn

Figure 4-13 thể hiện các thong số vật lý của một máy cuốn trong đó W là độ rộng

cuộn, r1 bán kính lõi sắt, r2 bán kính cuộn và MT bề dày vật chất .


Simpower-system

of 545

Hình 4-13: Physical Representation of a Winder

Bên cạnh các biến ở trên, mô phỏng cũng yêu cầu các thông số và biến sau:

MV Material mass per unit volume

L Material length

M Material mass

Jr Material inertia

Jc Winder core inertia

B Winder viscous friction coefficient

Simpower-system

of 545

Figure 4-14: Simulink Diagram of the Complete Winding System

Figure 4-14 thể hiện một sơ đồ mô phỏng của hệ thống cuộn đầy đủ. Hệ thống

này bao gồm 4 khối : khối Winder Control, khối DC Motor Drive, khối Speed

Reducer, và khối Winder Model.

Giải thích khối

Khối Winder Model

Khối này tính toán các biến của máy cuộn dùng phương trình sau

Tốc độ bề mặt

Chiều dài vật liệu L

Roll radius r2

Khối lượng vật liệu M

Tổng hằng số quán tính máy Jt và hằng số quán tính vật liệu J

Với

Tốc độ góc của máy được tính sử dụng phương tr ình vi phân sau

Với Tl là mômen tải máy và Te là mômen điện điều khiển động cơ. Sự tính toán

sức căng hay lực ép F trên vật chất cuốn dựa trên phưong trình vi phân như trên

trong đó momen tải được hiển thị như là Tl = F r2. biến đổi lại công thức theo F

Lực này phải cung cấp This estimated force is fed back to the winder control

block in order to be regulated.

Winder Control Block

Khối này chứa khâu hiệu chỉnh PID điều chỉnh sức căng trên vật chất cuộn. Tín

hiệu đầu ra của bộ điều khiển lực là điểm đặt mômen quy chiếu cho việc điều khiển

động cơ quấn. Khối Winder Control thể hiện trong hình Figure 4-15 cũng bao gồm

lực căng đối với đăc trưng tốc độ của quá trình cung cấp vật liệu ngoài đến máy



Simpower-system

of 545

cuốn lúc tốc độ không đổi. This characteristic consists in a straight line of slope

equal to the ratio of the reference material tension on the constant surface speed.

Figure 4-15: Winder Control Block

DC Motor Drive Block

Khối này chứa bộ nghịch lưu 3 pha 2 góc phần tư đủ điều khiển với nguồn điện áp

3 pha của nó. The DC drive is rated 5 hp, 220 V, 50 Hz và mômen điều khiển.

Speed Reducer Block

Nối động cơ DC trục cuốn bằng khối Speed Reducer. Tỉ số giảm tốc là 10, cho

phép trục cuốn chậm hơn 10 lần so với động cơ, trong khi mômen while the shaft-

transmitted torque is almost 10 times higher on the low-speed side. The torque

required by the winder in this case study is approximately 200 N.m.


Mô hình mô phỏng máy điện dây quấn có trong file cs_winder.mdl. Thông số mô

phỏng là những thông số của trang ứng dụng cuộn nơi đây độ rộng cuộn là10 m.

Mở file và tìm thông số trong mặt nạ Simulink khối Winder Model, Winder

Control, DC Motor Drive, và Speed Reducer. Trong khối Winder Control, bạn sẽ

thấy điểm đặt lực căng là 300 N và điểm đặt tốc độ bề mặt là 5 m/s.

Tỉ lệ thay đổi của điểm đặt lực căng được giới hạn trong đến 25 N/s do đó điểm

đặt lực căng yêu cầu là 12 s để nó tiến đến giới hạn cuối cùng. Chú ý bước thời gian

mô phỏng của mô hình đầy đủ là 1 s để mà để phù hợp với máy giảm tốc mà máy

này là một khối yêu cầu bước thời gian mô phỏng nhỏ nhất.

Bắt đầu sự mô phỏng và quan sát sức căng của vật chất và độ dốc tốc độ để chỉnh

định các giá trị trong Figure 4-16 và Figure 4-17 tương ứng . Figure 4-18 thể hiện

tốc độ góc của máy quấn, mômen cơ,và công suất. Chú ý điểm làm việc được tăng

đến (300 N, 5 m/s), tốc độ góc giảm và mômen tăng lên, cả hai đều tuyến tính, do

đó công suất dường như không thay đổi. Đó là lý do tại sao công suất cơ không thay

đổi chính xác nhưng giảm không đáng kể là tốc độ giảm mà quán tính của cuộn

cuốn cung cấp cho bộ phận có công suất không đổi yêu cầu bởi cuộn cuốn.




Simpower-system

of 545

Figure 4-16: Material Tension

Figure 4-17: Surface Speed

Simpower-system

of 545

Figure 4-18: Winder Angular Speed, Mechanical Torque, and Power

Robot Axis Control Using Brushless DC Motor Drive

Robots là những hệ thống điện cơ phức tạp mà tại đây việc điều khiển điện

thường được dùng để điều khiển sự chuyển động của những cơ cấu có khớp. Thiết

kế hệ thống điều khiển trục có thể được thực hiện dể dàng bởi thư viện Electric

Drives, mà thư viện này có thể mô hình đầy đủ điều khiển trục động cơ, bộ giảm

tốc, mô hình cơ khí của cánh tay robot và các bộ điều khiển cũng như sơ đồ.

Nguyên cứu trường hợp này giới thiệu làm mô hình và mô phỏng của người vận

hành robot six-degrees-of-freedom sử dụng khối Electric Drives library kết hợp

với khối Simulink. Hai phần chính của mô hình chắp nối được xây dựng sử dụng

điều khiển động cơ DC chổi quét mà nó được nối đến phần còng lại của người vận

hành thông qua bộ giảm tốc (một mô hình có trong Electric Drives library). Hệ

thống điều khiển mà hệ thống này bao gồm hai vòng điều khiển vị trí, được xây

dựng với khối Simulink. Các vòng điều khiển mômen và tốc độ trong đả có trong

mô hình điều khiển. Phần còn lại của người vận hành và tải của nó được đặc trưng

bởi hai mô hình phi tuyến Simulink, một cho mỗi điều khiển động cơ.

Mô hình chi tiết được đưa ra để thể hiện tính linh hoạt của thư viện Electric

Drives library. Thao tác của những khớp nối sử dụng các quỹ đạo đặc trưng được

thay thế và kết quả được thể hiện.

Simpower-system

of 545

Mô tả điều khiển robot

The robot cho trong ví dụ này là là bộ điều khiển robot general-purpose six-

degrees-of-freedom (GMF S-360) theo kiểu lien kết hình bình hành . Figure 4-8 thể

hiện hiện cấu trúc và không gian làm việc của nó. Robot có 6 axes. Ba axes ( 1, 2,

3) thể hiện trong hình xác định vị trí của các cánh tay và các cái khác ( , , )

cho sự định hướng của phần tử khởi động kết thúc. Trong mặt phẳng nằm ngang,

robot có thể chuyển động bao trùm vòng cung 300 ( 1 = -150° đến 1 = 150°).

Các trục của robot được điều khiển bằng các động cơ DC chổi quét mà nó được

mô hình hóa bởi những động cơ đồng bộ nam châm vĩnh cửu cung cấp bởi các bộ

nghịch lưu PWM inverters (AC6 drive model). Bộ giảm tốc kiểu vành đai và hộp số

được sử dụng để truyền mômen từ động cơ đến các khớp nối.

Figure 4-19: Six-Degrees-of-Freedom Robot Manipulator

Position Control Systems for Joints 1 and 2

Chúng ta sẽ xem xét đặc biệt 2 khớp đầu tiên chúng điều khiển toàn bộ robot và

tải. Trục đầu tiên dùng 2 động cơ DC không chổi than 2 kW vàbộ giảm tốc 1:130.

Trục thứ 2 dùng 1 động cơ DC không chổi than 1 kW và bộ giảm tốc 1:100. Hình 4-

20 đưa ra sơ đồ đơn giản hệ thống điều khiển vị trí robot.

Hệ thống điều khiển có 3 vòng điều khiển nối theo cấu hình tầng: vòng ngoài có 1

vòng điều khiển tốc độ trong và 1 vòng điều khiển dòng trong. Cung cấp cho động

cơ đồng bộ PM bằng bộ nghịch lưu PWM 3 pha làm việc trong chế độ điều khiển

dòng. Dùng sơ đồ hướng trường để tách đôi các biến vì vậy từ thông và mômen có

thể điều khiển riêng lẻ bằng dòng ids direct-axis stator và dòng iqs tường ứng. Cung

cấp dòng quy chiếu quadrature-axis iqs* (thể hiện mômen yêu cầu) bằng vòng điều

khiển tốc độ. Giữ dòng quy chiếu direct-axis iqs* bằng 0.

Cảm biến tốc độ /cảm biến vị trí được dùng để cung cấp thông tin yêu cầu bởi

vòng điều khiển tốc độ và vị trí. Vị trí của roto cũng được yêu cầu cho sự chuyển

đổi tọa độ (dq to abc).


Simpower-system

of 545

Mổi động cơ điều khiển về phía còn lai của cấu trúc robot, kể cả các lien kết khác

và tải, thông qua bộ giảm tốc.

Figure 4-20: Brushless DC Motor Drive for Position Control of Robot Joint

Modeling the Robot Position Control Systems

Toàn bộ hệ thống điều khiển 2 khớp đầu tiên robot, gồm điều khiển động cơ, bộ

giảm tốc, tải tương đương và có thể mô hình bộ điều khiển trong cùng sơ đồ dùng

các khối từ thư viện Electric Drives và Simulink, như hình 4-21.

Simpower-system

of 545

Figure 4-21: Simulink Diagram Representing the Robot's Main Axes Drive

Systems

Thể hiện điều khiển động cơ DC không chổi than bằng 2 khối AC6 (PM

Synchronous Motor Drive) từ thư viện Electric Drives. Khối này mô hình đầy đủ

điều khiển động cơ DC không chổi than gốm có động cơ đồng bộ nam châm vĩnh

cửu (permanent-magnet synchronous motor) (PMSM), một bộ chuyển đổi IGBT, bộ

điều khiển tốc độ, và bộ điều khiển dòng. Các đầu vào AC6 là yêu cầu tốc độ và các

đầu ra là tốc độ động cơ cung cấp cho các đầu vào bộ giảm tốc.

Mô hình bộ giảm tốc bằng 2 khối Speed Reducer từ thư viện Electric Drives. Đầu

vào các khối này là tốc độ động cơ, và đầu ra là mômen từ phía tốc độ thấp, cung

cấp cho môhình cấu trúc robot. Đặc tính hóa bộ giảm tốc bằng tỉ số và và quán tính

và độ cứng và độ đàn hồi các trục đầu vao và đầu ra.

Nối trục đầu ra bộ giảm tốc với đầu vào T1 và T2 khối Robot thể hiện phần còn lại

cấu trúc rôbot. Khối này tính toán ảnh hưởng của mômen đến từng khớp robot. Với

Simpower-system

of 545

mỗi khớp (số i), chúng ta có thể xem toàn bộ các liên kết hiệu quả khác **as a

single load reflecting to the joint a torque that is composed of three terms

(4-6)

Với i là vị trí góc khớp, Ji là mômen, Ci là hệ số ly tâm và Coriolis, và Gi là hệ

số hấp dẫn.

Xây sựng mô hình Robot bằng các khối Simulink.

Trong sơ đồ này, các thông số J1, C1, G1, J2, C2, và G2 là hàm ví trí chung Thự

hiện bằng đa thức hoặc bảng lookup.

Điều khiển vị trí khớp 1 và 2 bởi những vòng điều khiển bên ngoài bắt buột 1

và 2 đi theo những quỹ đạo của người điều khiển. Nhiều thuật giải có thể được sử

dụng cho vòng điều khiển này. Một trong những phương pháp phổ biến nhất là đạo

hàm –tỉ lệ, mômen tính toán, và sự thích ứng. Trong ví dụ này, bộ điều chỉnh đạo

hàm tỉ lệ được dùng cho cả hai axes.

Simpower-system

of 545

Lập phương đa thức quỹ đạo kiểm tra cho sự chuyển động robot sinh ra bằng khối

Trajectory Generator.

Quỹ đạo kiểm tra di chuyển từ vị trí 6 sang vị trí 3 trong không gian làm việc ( 2

thay đổi từ - /4 đến /4) trong khi quay quanh trục 1 từ vị trí này sang vị trí khác

( 1 thay đổi từ - /6 đến /6). Các thông số xác định cho khối này là vị trí đầu [

1ini, 2ini], vị trí cuối [ 1fin, 2fin], và thời gian di chuyển. Hình sau đưa ra cách thay

đổi cấu trúc robot trong thời gian lập trình chuyển động.

The variation of inertia due to structure changes is reflected to axis 1 as an inertia

varying as a function of 2 (từ 215 kgm2 đến 340 kgm

2 passing by a minimum of

170 kgm2). Quán tính chiếu xuống trục 2 là hằng số (J2 = 50 kgm

2). Thể hiện thay

đổi quán tính bằng hàm thực hiện phi tuyến trong khối Robot.

Tracking Performance of the Motor Drives

Sự thử những quỹ đạo ở trên cấu thành một trong những quỹ đạo đòi hỏi cao nhất

cho điều khiển động cơ khớp thứ nhất và thứ hai. They are used here to evaluate the

tracking performance of the two electric drive systems.

Trong mô phỏng chương trình hóa thao tác để quay từ -30° đến 30° trong thời

gian 1.5 giây, và ở cùng thời điểm cánh tay di chuyển từ vị trí sau ( 2 = -45°) đến vị

trí thuận lợi ( 2 = 45°). Chạy mô phỏng dùng bước thời gian là 1 s.

Simpower-system

of 545

Đáp ứng bộ phận thao tác và hiển thị điều khiển động cơ 1 và 2 trên 3 scope nối

với biến đầu ra khối AC6 và Robot. Kết quả như hình 4-22, 4-23 và 4-24.

Figure 4-22: Responses of the Manipulator's Joints 1 and 2 During a Test

Trajectory

Trong thời gian chuyển động, nhưng vị trí 1 mà 2 đi theo những quỹ đạo lập

phương với sai số thấp. Những hình dáng của tốc độ và gia tốc rất phù hợp với lý

thuyết. Sự thay đổi của tốc độ là những đường cong độ -giây và gia tốc phần lờn là

đường cong tuyến tính.

Simpower-system

of 545

Figure 4-23: Responses of the Brushless DC Motor Drive of Axis No. 1

During Test Trajectory

Simpower-system

of 545

Hình 4-24: Responses of the Brushless DC Motor Drive of Axis No. 2 During

Test Trajectory

Điều khiển động cơ DC không chổi than có kết quả rất tốt trong thời gian thử.

Điện áp nút DC duy trì ở mức tương đối không đổi trong thời gian giảm tốc độ động

cơ. Mômen phát triển tương xứng với độ lớn dòng động cơ. Điều này thể hiện thuật

giải điều khiển hướng trường làm việc rất tốt (field-oriented control). Có thể lưu ý

đến dạng sóng, mặt cắt tốc độ động cơ với sai số rất nhỏ.

Tham khảo

[1] Miller, T. J. E., Brushless Permanent-Magnet and Reluctance Motor Drives,

Clarendon Press, Oxford, 1989.

[2] Spong, M. W., and Vidyasagar, M., Robot Dynamics and Control, John

Wiley & Sons, New York, 1989.

Building Your Own Drive

Mặc dù thư viện Electric Drives có mô hình của 13 ứng dụng rộng rãi nhất trong

công nghiệp, bạn có thể có vài yêu cầu đặc biệt dẫn dắt bạn xây dựng mô hình điều

khiển động cơ riêng cho bạn. Sau đây sẽ hướng dẫn bạn cách xây dựng mô hình

điều khiển động cơ dùng các khối Simulink và SimPowerSystems. Bạn sẽ xây dựng

điều khiển động cơ điều khiển hướng trường (field-oriented-control), rất giống với

mô hình AC3 thư viện điều khiển điện. Hình sau là sơ đồ khối điều khiển.

Simpower-system

of 545

Field-Oriented Variable-Frequency Induction Motor Drive

Description of the Drive

Cung cấp động cơ cảm ứng bằng bộ nghịch lưu điều khiển dòng PWM, nó làm

việc như nguồn dòng hình sin 3 pha. So sánh tốc độ động cơ với tốc độ quy chiếu

* và xử lý lỗi bằng bộ điều khiển tốc độ để sản sinh mômen yêu cầu Te*.

Như hình vẽ dưới, có thể điều khiển riêng biệt từ thông và mômen động cơ bằng

dòng direct-axis ids stator và dòng quadrature-axis iqs, tương ứng.

Simpower-system

of 545

Field-Oriented Control Principle

Nguyên lý toán học điều khiển AC trình bày trong Getting Started. Ở đây, chúng

ta chỉ viết lại phương trình cơ bản. Tính toán dòng quy chiếu quadrature-axis iqs*

stator từ mômen quy chiếu Te* như sau

Với Lr là điện cảm động cơ, Lm là điện cảm chung, và ước lượng từ thông móc

vòng động cơ | r|est từ

Với r = Lr / Rr là hằng số thời gian động cơ.

Dòng quy chiếu direct-axis ids* stator có từ đầu vào từ thông quy chiếu | r|*.

Yêu cầu vị trí từ thông động cơ e sinh ra biến đổi tọa độ từ tốc độ động cơ m và

tần số trượt sl.

Tính toán tần số trượt từ dòng quy chiếu stator iqs* và thông số động cơ.

Chuyển đổi dòng quy chiếu iqs* và ids* thành dòng pha ia*, ib*, ic* cho bộ điều

chỉnh dòng. Bộ điều chỉnh xử lý dòng đo và quy chiếu để sản sinh các tín hiệu bộ

chuyển đổi chọn.

Vai trò bộ điều khiển tốc độ là giữ cho tốc đọ động cơ bằng tốc độ quy chiếu ở

trạng thai sổn định và để cung cấp một biến động trong thời gian quá độ. Bộ điều

khiển có thể là kiểu proportional-integral.

Modeling the Induction Motor Drive

Mở mô hình power_acdrive và lưu tên case3.mdl trong thư mục làm việc vì vậy

bạn có thể tạo nhiều thay đổi mà không làm thay đổi file gốc.

Hình vẽ tiếp theo là mô hình power_acdrive, dùng các khối từ SimPowerSystems

và Simulink để mô hình điều khiển động cơ cảm ứng.

http://www.mathworks.com/access/helpdesk/help/toolbox/physmod/powersys/electri3.html#6841

Simpower-system

of 545

Hình 4-25: Điều khiển động cơ cảm ứng hướng trường tốc độ thay đổi

(Variable-Speed Field-Oriented Induction Motor Drive) (power_acdrive)

Mô hình động cơ cảm ứng bằng khối Asynchronous Machine. Động cơ dùng để

nghiên cứu trong trường hợp này là động cơ 50 HP, 460 V, 4 cực, 60 Hz có các

thông số như sau:

Rs 0.087

Lls 0.8 mH

Lm 34.7 mH

Rr 0.228

Llr 0.8 mH

Tốc độ quy chiếu và mômen tải cung cấp cho trục động cơ có thể chọn cả 2 bằng

khối một Manual Switch để dùng cả giá trị không đổi hoặc hàm bước. Đặt tốc độ

quy chiếu ban đầu là 120 rad/s và duy trì mômen tải không đổi ở 0 N.m

Mạch chuyển đổi điêu khiển dòng PWM như hình4-25. Mô hình bộ chuyển đổi

IGBT bằng khối Universal Bridge chọn ở tùy chọn Power Electronic device và

Port configuration là IGBT/Diode và ABC là các đầu ra tương ứng. Thể hiện điện

áp đầu vào liên kết DC bằng nguồn áp 780 V DC.

Bộ điều chỉnh dòng bao gồm 3 bộ điều khiển trễ, xây dựng bằng các khối

Simulink. Cung cấp dòng động cơ bằng đầu ra đo lường khối Asynchronous

Machine.

Sự chuyển đổi giữa abc và khung quy chiếu dq do khối abc_to_dq0

Transformation và dq0_to_abc Transformation thực hiện như hình 4-25.

Simpower-system

of 545

Tính toán từ thông động cơ bằng khối Flux_Calculation như hình 4-25.

Tính toán vị trí từ thông động cơ ( e) bằng khối Teta Calculation hình 4-25.

Tính toán dòng quy chiếu vuông góc (iqs*) bằng khối iqs*_Calculation như hình

4-25.

Tính toán dòng quy chiếu hướng trục stator (ids*) bằng khối id*_Calculation như

hình 4-25.

Bộ điều khiển tốc độ kiểu proportional-integral và dùng khối Simulink để thực

hiện.

Simulating the Induction Motor Drive

Simpower-system

of 545

Để tăng tốc độ mô phỏng, gián đoạn mô hình này dùng thời gian mẫu là 2 s.

Biến Ts = 2e-6 tự động tải vào không gian làm việc khi bạn mở mô hình này. Dùng

thời gian mẫu Ts cho cả mạch (Ts xác định trong Powergui) và hệ thống điều khiển.

Chạy mô phỏng bằng cách chọn Start từ menu Simulation trong Simulink.

Hiển thị điện áp động cơ và dạng sóng dòng cũng như tốc độ và mômen động cơ

ở 4 trục của scope nối với các biến Vab, Is, Te, và .

Starting the Drive

Bạn có thể bắt đầu điều khiển bằng cách xác định [1,0,0,0,0,0,0,0] như là các điều

kiện dầu cho khối Asynchronous Machine (initial slip = 1 và không có dòng chạy

trong 3 pha). Tốc độ quy chiếu là 120 rad/s.

Quan sát tốc độ động cơ, mômen điện cơ, và dòng trong thời gian bắt đầu điều

khiển động cơ cảm ứng như trên hình 4-26

Lưu ý rằng bạn có thể lưu vectơ trạng thái cuối xFinal bằng cách chọn

Workspace I/O --> Save to workspace --> Final state trong hộp hội thoại

Simulation parameters. Có thể dùng nó như trạng thái đầu trong mô phỏng tiếp

theo vì vậy mô phỏng có thể khởi động dưới các điều kiện ổn định.

Hình 4-26: Khởi động điều khiển động cơ cảm ứng (Starting the Induction

Motor Drive)

Dạng sóng áp và dòng trạng thái ổn định (Steady-State Voltage

and Current Waveforms)

Khi đạt tới trạng thái ổn định, bạn có thể dừng mô phỏng và thu nhỏ các tín hiệu

trên scope.

Simpower-system

of 545

Hình này là dạng sóng áp, dòng và mômen động cơ có được khi chạy không tải

(mômen = 0 N.m) ở tốc độ 120 rad/s.

The 20 A band imposed by the hysteresis current regulator is clearly seen on the

three motor currents.

Dạng sóng dòng, áp, mômen động cơ trạng thái ổn định (Steady-State Motor

Current, Voltage, and Torque Waveforms)

Speed Regulation Dynamic Performance

Bạn có thể nghiên cứu thực hiện điều khiển động (thực hiện điều chỉnh tốc độ

chống lại sự thay đổi mômen tải và quy chiếu) bằng cách cung cấp 2 điều kiện làm

việc hay đổi để điều khiển: thay đổi từng bước tốc độ quy chiếu và thay đổi từng

bước mômen tải.

Dùng Reference Speed selection switch và Torque selection switch để đặt bước

tốc độ quy chiếu từ 120 rad/s đến 160 rad/s ở t = 0.2 s và bước mômen tải từ 0 N.m

đến 200 N.m ở t = 1.8 s. Vectơ trạng thái cuối có ở mô phỏng trước có thể dùng như

điều kiện đầu vì vậy mô phỏng khởi động từ trạng thái ổn định. Tải file

power_acdrive_init.mat, tạo biến đầu. Chọn hộp kiểm tra Workspace I/O --> Load

from workspace --> Initial state trong hộp hội thoại Simulation parameters và

khởi động lại mô phỏng.

Đáp ứng điều hiển động cơ cảm ứng với các thay đổi liên tiếp tốc độ quy chiếu và

mômen tải như sau.

Simpower-system

of 545

Dynamic Performance of the Induction Motor Drive

References

[1] Leonhard, W., Control of Electrical Drives, Springer-Verlag, Berlin, 1996.

[2] Murphy, J. M. D., and Turnbull, F. G., Power Electronic Control of AC

Motors, Pergamon Press, Oxford, 1985.

[3] Bose, B. K., Power Electronics and AC Drives, Prentice-Hall, Englewood

Cliffs, N.J., 1986.

Quá độ và điện tử công suất trong hệ thống điện

(Transients and Power Electronics in Power Systems)

Cung cấp những ví dụ chi tiết để nghiên cứu các tình huống, cách dùng

SimPowerSystems trong các ứng dụng tiêu biểu. Tất cả các ví dụ dùng mô hình

gián đoạn bước cố định. Trường hợp 1 nghiên cứu quá độ hệ thống truyền tải bù nối

tiếp AC. Trường hợp 2 đến 5 là ví dụ điện tử công suất dựa trên hệ thống truyền tải

AC linh hoạt (FACTS) và về 2 miền ứng dụng đặc biệt của FACTS:

Trường hợp 2 và 3 minh họa bù công suất phản kháng shunt dùng 2

kỹ thuật khác nhau: SVC dùng thyristor và STATCOM dùng bộ chuyển đổi

nguồn áp sóng vuông GTO.

Trường hợp 4 và 5 minh họa 2 kỹ thuật chuyển đổi công suất truyền

tải HVDC: bộ chuyển đổi thyristor và bộ chuyển đổi nguồn áp điều biến độ

rộng xung (PWM).

Series-Compensated Nghiên cứu quá độ hệ thống truyền tải bù

http://www.mathworks.com/access/helpdesk/help/toolbox/physmod/powersys/pe_appl2.html#5437

Simpower-system

of 545

Transmission System nối tiếp AC

Thyristor-Based Static Var

Compensator

Nghiên cứu bù tĩnh (SVC) dùng 3 tụ

chuyển mạch thyristor (TSC) và 1 điện kháng

thyristor điều khiển (TCR)

GTO-Based STATCOM Nghiên cứu bù đồng bộ tĩnh (STATCOM)

dùng bộ chuyển đổi GTO 48 xung

Thyristor-Based HVDC

Link

Nghiên cứu truyền tải điện áp cao DC

(HVDC) dùng bộ chuyển đỏi dòng thyristor

12 xung

VSC-Based HVDC Link Nghiên cứu truyền tải điện áp cao DC

(HVDC) dùng bộ chuyển đổi nguồn áp

(VSC)

Hệ thống truyền tải bù nối tiếp (Series-Compensated

Transmission System)

Ví dụ mô tả trong phần này minh họa mô hình bù nối tiếp và các hiện tượng liên

quan như cộng hưởng đồng bộ trong hệ thống truyền tải.

Mô tả hệ thống truyền tải (Description of the Transmission

System)

Sơ đồ 1 sợi ở đây thể hiện 3 pha, 60 Hz, 735 kV công suất phát từ nhà máy có 6

tổ máy 350 MVA lên hệ thống qua đường dây truyền tải 600 km. Đường dây truyền

tải chia làm 2 đường 300 km nối giữa nút B1, B2, và B3.

Hình 5-1: hệ thống truyền tải bù nối tiếp và song song






http://www.mathworks.com/access/helpdesk/help/toolbox/physmod/powersys/pe_app15.html#55286

Simpower-system

of 545

Để tăng khả năng truyền tải, mỗi đường dây được bù nối tiếp bằng tụ bằng 40%

điện kháng đường dây. Cả 2 đường dây đều bù shunt bằng điện kháng shunt 330

Mvar. Thiết bị bù shunt và nối tiếp ở trạm B2 với máy biến áp 300 MVA-735/230

kV cấp tải 230 kV-250 MW.

Bảo vệ mỗi tụ bù nối tiếp bằng varistor oxide kim loại (MOV1 và MOV2). 2 máy

cắt đường dây 1 là CB1 và CB2.

Mô hình hệ thống này có sẵn trong mô hình power_3phseriescomp. Tải mô hình

này và lưu trong thư mục làm việc đặt tên là case1.mdl để cho phép thay đổi nhiều

hơn so với hệ thống ban đầu.

So sánh mô hình mạch trong SimPowerSystems (Hình 5-2) với sơ đồ trong hình

5-1. Mô phỏng máy phát bằng khối Simplified Synchronous Machine. Dùng một

khối Three-Phase Transformer (Two Windings) và 1 khối Three-Phase Transformer

(Three Windings) để mô phỏng 2 máy biến áp. Thực hiện sự bảo hòa máy biến áp

nói ở nút B2.

Khối B1, B2, và B3 là khối Three-Phase V-I Measurement lấy ra từ thư viện

Measurements. Định dạng lại các khối này và tô màu nền đen để hiển thị thanh cái.

Đầu ra 3 áp dây-đất và 3 dòng dây. Mở hộp hội thoại B1 và B2. Lưu ý cách chương

trình hóa các khối với áp đầu ra trong đơn vị p.u. và dòng trong đơn vị p.u./100

MVA. Cũng lưu ý rằng tín hiệu áp và dòng gửi đến đầu cuối khối Goto bằng cách

định tên tín hiệu. Các tín hiệu tác động bằng khối From trong hệ thống con Data

Acquisition.

Cung cấp sự cố trên đường 1, phía đường dây có tụ. Mở hộp hội thoại khối Three-

Phase Fault và khối Three-Phase Breaker CB1 và CB2. Xem cách xác định khởi tạo

trạng thái máy cắt và thời gian chuyển mạch. Cung cấp sự cố dây-đất trên pha A ở t

= 1 chu kì. 2 máy cắt ban đầu đóng sau đó mở ở t = 5 chu kì, mô phỏng phát hiện sự

cố và thời gian mở là 4 chu kì. Loại trừ sự cố ở t = 6 chu kì, 1 chu kì sau khi cắt

đường dây.

Hình 5-2: Hệ thống bù nối tiếp (power_3phseriescomp)

Series Compensation1 Subsystem

Bây giờ mở hệ thống con Series Compensation1 mô hình power_3phseriescomp.

Module 3 pha có 3 hệ thống con đồng nhất, một cho mỗi pha. Một ghi chú chỉ thị

Simpower-system

of 545

tính toán giá trị tụ như thế nào và mức bảo vệ MOV. Mở hệ thống con Series

Compensation1/Phase A. Bạn có thể xem chi tiết nối tụ nối tiếp và khối Surge

Arrester (đổi tên MOV). Đường dây truyền tải là 40% bù nối tiếp bằng tụ 62.8 F.

Bảo vệ tụ bằng khối MOV. Nếu bạn mở hộp hội thoại khối MOV, lưu ý rằng có 60

cột và mức bảo vệ nó (xác định ở dòng quy chiếu 500 A/cột hoặc tổng 30 kA) đặt ở

298.7 kV. Điện áp này tương ứng 2.5 lần điện áp định mức tụ có ở dòng định mức 2

kA RMS.

Một bộ phóng điện cũng nối song song với khối MOV. Đánh thủng bộ phóng điện

khi năng lượng bộ chống sét hấp thụ vượt quá trị tới hạn 30 MJ. Để giới hạn nhịp

độ tăng dòng tụ khi bộ phóng điện bị đánh thủng, nối nối tiếp mạch đệm RL. Mở hệ

thống con Energy & Gap. Nó chỉ cách tính năng lượng tổn hao trong MOV bằng

cách hợp nhất công suất (sinh ra điện áp và dòng MOV).

Khi năng lượng vượt quá ngưỡng 30 MJ, gửi thứ tự đóng cho khối Breaker mô

phỏng bộ phóng điện .

Series Compensation Module

Series Compensation1/PhaseA Subsystem

Simpower-system

of 545

Series Compensation1/PhaseA Subsystem/Energy and Gap Firing

Mô hình máy biến áp bão hòa 3 pha (Three-Phase Saturable

Transformer Model)

Mở hộp hội thoại 300 MVA 735/230 kV Transformer và lưu ý rằng đặc tính

dòng-từ thông đặt là

[0 0 ; 0.0012 1.2; 1 1.45] in p.u.

Dữ liệu là giá trị dòng và từ thông ở điểm 1, 2, và 3 xấp xỉ tuyến tính đường cong

từ thông móc vòng.

Saturable Transformer Model

Simpower-system

of 545

Xấp xỉ đặc tính từ thông-dòng bằng 2 đoạn như hình vẽ sau. Điểm uốn khúc bão

hòa là 1.2 p.u. Phần đầu tương ứng với đặc tính từ hóa trong vùng tuyến tính (cho từ

thông dưới 1.2 p.u.). Ở điện áp 1 p.u., dòng từ hóa cảm ứng là 0.0010/1.0 = 0.001

p.u., tương ứng 0.1% tổn hao công suất phản kháng.

Xác định tổn hao lõi sắt (tổn hao công suất tác dụng) từ điện kháng từ hóa Rm =

1000 p.u., tương ứng tổn hao 0.1% ở điện áp định mức.

Độ dốc đặc tuyến bảo hòa trong cùng bão hòa là 0.25 p.u. Do vậy, đưa vào việc

tính toán điện kháng móc vòng sơ cấp (L1 = 0.15 p.u.), điện kháng lõi không khí

máy biến áp từ cuộn sơ cấp là 0.4 p.u./300 MVA.

Setting the Initial Load Flow and Obtaining Steady State

Trước khi thực hiện kiểm tra quá độ, bạn phải khởi tạo mô hình có trào lưu công

suất mong muốn. Dùng tiện ích trào lưu công suất Powergui để có trào lưu công

suất tác dụng 1500 MW ra khỏi máy điện với điện áp đầu cuối là 1 p.u. (13.8 kV).

Mở hộp hội thoại khối Powergui và chọn Load Flow and Machine

Initialization. Một cửa sổ mới xuất hiện. Trong phía trên bên phải cửa sổ bạn có

tên máy điện thể hiện trong hệ thống. Bus type là PV Generator Terminal Voltage

mong muốn nên đặt sẵn điện áp định mức 13800 V. Trong trường Active Power,

nhập 1500e6 là công suất đầu ra mong muốn. Nhấp nút Execute load flow. Đầu

tiên giải trào lưu công suất, phasors điện áp Machine AB và BC cũng như cập nhật

dòng theo pha A và B ở bên trái cửa sổ. Hiển thị công suất cơ yêu cầu để điều khiển

máy điện trong đơn vị watts và p.u., và điện áp kích thích yêu cầu E trong đơn vị

p.u.

Pmec 1.5159e9 W [0.72184 p.u.]

E/Vf 1.0075 p.u.

Lưu ý rằng khối Constant có 2 gia trị nối sẵn với đầu vào Pm và E khối Machine.

Nếu bạn mở hộp hội thoại khối Machine, bạn thấy các điều kiện đầu (độ lệch tốc độ

ban đầu dw = 0; góc trong theta, độ lứon dòng, và góc pha) tự động chuyển vào

hàng cuối cùng.

Đầu tiên thực hiện trào lưu công suất, bạn có thể có điện áp tương ứng và dòng đo

ở các nút khác. Trong khối Powergui, chọn Steady State Voltages and Currents.

Bạn có thể thấy phasors điện áp pha A ở nút B1, B2, và B3 và dòng nhập dòng 1

nút B1.

B1/Va 6.088e5 V ; 18.22 degrees

B2/Va 6.223e5 V ; 9.26 degrees

B3/Va 6.064e5 V ; 2.04 degrees

B1/Ia 1560 A ; 30.50 degrees

Trào lưu công suất phản kháng pha A

Tương ứng tổng tải 464 * 3 = 1392 MW cho 3 pha.

Simpower-system

of 545

Thực hiện quá độ sự cố đường dây

Để tăng tốc độ mô phỏng, bạn cần gián đoạn hệ thống. Thời gian mẫu xác định

trong khối Powergui là một biến Ts. Thời gian mẫu Ts=50e-6 xác định sẵn trong

chức năng Model Initialization trong Callbacks của Model Properties. Thời gian

mẫu Ts cũng dùng trong khối Discrete Integrator của bộ tính toán năng lượng MOV

điều khiển khe hở.

Đảm bảo thông số mô phỏng đặt như sau.

Stop time 0.2

Solver options type Bước cố định; gián đoạn(trạng thái không

liên tục)

Fixed step size Ts

Line-to-Ground Fault Applied on Line 1

Đảm bảo chương trình hóa máy cắt sự cố cho sự cố đường dây-đất trên pha A.

Khởi động mô phỏng và quan sát dạng sóng trên 3 scope. Dạng sóng như sau.

Simpower-system

of 545

Simulation Results for a Four-Cycle Line-to-Ground Fault at the End of Line

1

Mô phỏng bắt đầu ở trạng thái ổn định. ở t = 1 chu kì, cung cấp sự cố đường dây-

đất và dòng sự cố đạt đến 10 kA (a: đường 3). Trong thời gian sự cố, MOV sinh ra

ở từng nửa chu kì (b: trace 2) và năng lượng tiêu tán trong MOV (b: đường 3) tăng

lên đến 13 MJ. Ở t = 5 chu kì rơle bảo vệ đường dây mở máy cắt CB1 và CB2 (xem

dòng 3 dây trên đường 2) và năng lượng không đổi ở 13 MJ. Năng lượng cực đại

không vượt quá ngưỡng 30 MJ. Ở thời điểm mở máy cắt dòng sự cố giảm xuống giá

trị nhỏ nhất và điện dung nối tiếp bắt đầu phóng điện qua sự cố và điện kháng shunt.

Dòng sự cố dập tắt ở lần qua 0 đầu tiên sau khi mở máy cắt sự cố (t = 6 chu kì). Thì

tự nối tiếp dùng phóng điện và điện áp dao động quanh 220 kV (b: đường 1).

Three-Phase-to-Ground Fault Applied on Line 1

Nhấp đôi khối Three-Phase Fault để mở hộp hội thoại Block Parameters. Chọn

hộp kiểm tra Phase B Fault và Phase C Fault, vì vậy bây giờ bạn có sự cố 3 pha –

đất.

Khởi động lại mô phỏng. Kết quả dạng sóng như sau.

Simpower-system

of 545

Simpower-system

of 545

Kết quả mô phỏng 4 chu kì sự cố 3 pha-đất cuối đường dây 1

Lưu ý rằng trong thời gian sự cố năng lượng tiêu tán trong MOV (b: trace 3) tăng

nhanh hơn so với trong trường hợp sự cố đường dây với đất. Năng lượng đạt đến

ngưỡng 30 MJ sau 3 chu kì, một chu kì trước khi mở máy cắt đường dây. Kết quả

là, **the gap is fired và điện áp tụ (b: đường 1) nhanh chóng xả về 0 thông qua

mạch đệm .

Phân tích tần số (Frequency Analysis)

Một đặc tính đặc biệt của hệt hống bù nối tiếp là sự tốn tại chế độ đồng bộ (điện

kháng hệ thống các cực và 0 dưới tần số cơ bản). Công hưởng nguy hiểm có thể xảy

ra nếu chế độ mômen cơ trục turbine/máy phát là gần bằng 0 trở kháng hệ thống.

Cũng như vậy điện áp đồng bộ cao vì các cực trở kháng ở tần số đồng bộ lam cho

máy biên áp bảo hòa. Sự bảo hòa máy biến áp vì điện áp đồng bộ được minh họa ở

cuối nghiên cứu trường hợp này. Sự khuyếch đại mômen máy nhiệt được minh họa

trong phần khác (xem mô hình power_thermal).

Bây giờ đo điện kháng thứ tự thuận chống lại tàn sso ở nút B2.

Phần Analyzing a Simple Circuit giải thích cách khối Impedance Measurement

cho phép tính toán điện kháng hệ thống tuyến tính từ mô hìnhkhông gian trạng thái.

Tuy nhiên, mô hình case1 có nhiều khối phi tuyến (máy và sự bảo hòa máy biến

áp). Nếu bạn nối khối Impedance Measurement với hệ thống của bạn, bỏ qua tất cả

các khối phi tuyến. Điều này đúng cho máy biến áp, nhưng bạn nhận điện kháng hệ

thống với các máy mở ra. Trước khi đo điện kháng bạn phải thay thế khối Machine

bằng khối tuyến tính tương đương trị có cùng điện kháng.

Xóa khối Simplified Synchronous Machine từ mô hình case1 và thay thế bằng

khối Three-Phase Source từ thư viện Electrical Sources. Mở hộp hội thoại và đặt

thông số như sau để có cùng giá trị điện kháng (L = 0.22 p.u./ (6 * 350 MVA)

Quality factor = 15).

Phase-to-phase rms

voltage

13.8e3

Phase angle of phase A 0

Frequency (Hz) 60

Internal connection Yg Specify impedance using short-circuit

level

3-phase short-circuit

level

6*350e6

Base voltage 13.8e3

X/R ratio 15

Simpower-system

of 545

Lưu mô hình đã thay đổi là case1Zf.mdl.

Mở thư viện powerlib và copy khối Impedance Measurement vào mô hình. Dùng

khối này để thực hiện đo điện kháng. Nối 2 đầu vào khối này giữa pha A và B nút

B2. Đo điện kháng giữa 2 pha cho 2 lần điện kháng thứ tự thuận. Do đó bạn phải

cung cấp hệ số 1/2 cho điện kháng để có giá trị điện kháng chính xác. Mở hộp hội

thoại và đặt hệ số nhân là 0.5.

Trong khối Powergui, chọn Impedance vs Frequency Measurement. Một cửa

sổ mới mở ra, tên khối Impedance Measurement. Điền dải tần số bằng cách nhập

0:500. Chọn dải tuyến tính để hiện thị biến độ Z. nhấp nút Save data to workspace

và nhập Zcase1 như tên biến để chứa impedance vs. frequency. Nhấp nút Display.

Khi kết thúc tính toán, hiển thị biên độ và pha là một hàm của tần số trong 2 đồ

thị trên cửa sổ. Nếu xem trong không gian làm việc (workspace), bạn có tên biến là

Zcase1. nó là ma trạn 2 cột có chứa tần số ở cột 1 và điện kháng phức ở cột 2.

Điện kháng là một hàm của tần số (biên độ và pha).

Impedance vs. Frequency Seen from Bus B2

Bạn có thể quan sát 3 chế độ chính: 9 Hz, 175 Hz, và 370 Hz. Chế độ 9 Hz là chủ

yếu vì sự cộng hưởng song song của tự nối tiếp với bộ điện cảm. Chế độ 175 Hz và

370 Hz là vì thông số đường dây phân phối 600 km. Cả 3 chế độ là giống nhau ở

điểm laọi trừ sự cố.

Simpower-system

of 545

Nếu bạn phóng to điện kháng trong vùng 60 Hz, bạn có thể thấy mức ngắn mạch

hệ thống ở nút B2. bạn cần tìm thấy giá trị 58 ở 60 Hz, tương ứng công suất ngắn

mạch 3 pha (735 kV)2 / 58 = 9314 MVA.

Thực hiện quá độ sự cố ở nút B2

Cấu hình các máy cắt trạm biến áp thông thường cho phép xóa bỏ sự cố ở nút

không đường dây hoặc máy biến áp. Bạn nên thay đổi mô hình case1 để thực hiện 3

chu kì sự cố 3 pha-đất ở nút B2:

1. Mở nối khối sự cố 3 pha (khối Three-Phase Fault) và nối lại nó vì vậy

sự cố bây giờ cung cấp ở nút B2.

2. Mở khối Three-Phase Fault và thực hiện thay đổi sau trong hộp hội

thoại của nó:

Pha A, Pha B, Pha C, nối đất. Lựa chọn tất cả.

Thời gian quá độ [2/60 5/60]

Trạng thái chuyển tiếp [1, 0, 1...] (0/1)

1. Bây giờ bạn có một chương trình đã được lập trình sẵn ba pha với đất

cấp ở thờI gian t= 2 chu kì.

3. mở hộp hội thoại máy cắt CB1 và CB2 và thực hiện những thay đổi

sau:

Switching of Phase A Not selected

Switching of Phase B Not selected

Switching of Phase C Not selected

1. Máy cắt không thay đổi vị trí. Chúng ở trạng thái ban đầu (đóng).

4. Trong hệ thống thư thập dữ liệu (Data Acquisition subsystem), chèn

khối Selector (từ thư viện Simulink Signals & Systems) ở đầu ra Vabc_B2

nút B2 nối với scope. Đặt thông số Elements là 1. Điều này cho phép bạn

thấy áp pha A rõ ràng trên scope.

5. Bây giờ thêm khối để đọc từ thông và dòng từ hóa máy biến áp bảo

hòa nối ơ nút B2.

1. Copy khối Multimeter từ thư viện Measurements vào mô hình case1l.

Mở hộp hội thoại Transformer. Trong liệt kê Measurements, chọn Flux và

dòng từ hóa (magnetization current). Mở khối Multimeter. Kiểm tra bạn có 6

tín hiệu có sẵn. Chọn từ thông và dòng từ hóa pha A và nhấp OK.

6. bây giừo bạn có 2 tín hiệu cs sẵn ở đầu ra khối Multimeter. Dùng khối

Demux để gửi 2 tín hiệu này lên 2 scope.

7. ITrong hợp hội thoại Simulation --> Simulation parameters, thay

đổi thời gian dừng là 0.5. Sự mô phỏng với thời gian chậm cho phép bạn

quan sát các chế độ tần số thấp mong muốn (9 Hz). Khởi động mo phỏng.

Kết quả dạng sóng như sau.

Simpower-system

of 545

Simpower-system

of 545

Kết quả mô phỏng 3 chu kì sự cố 3 pha-đất ở nút B2

Chế độ trùng hợp 9 Hz kích thích xóa bỏ sự cố thấy rõ ràng trên áp pha A ở nút

B2 (đường 1) và áp tụ (đường 3). Thành phần điện áp 9 Hz xuất hiện ở nút B2 làm

cho máy biến áp bão hòa, như dòng từ hóa máy biến áp (đường 5). Vẽ từ thông pha

A máy biến áp trên đường 4. Ứng dụng sự cố điện áp ở đầu cuối máy biến áp giảm

xuống 0 và từ thông vẫn không thay đổi trong thời gian sự cố.

Ở thời điểm loại trừ sự cố, khi điện áp phục hồi, điều khiển máy biến áp vào bảo

hòa như kết quả lệch từ thông tạo bởi thành phần điện áp 60 Hz và 9 Hz. Các xung

dòng từ hóa máy biến áp xuất hiện khi từ thông vượt quá mức bảo hòa. Dòng này

chứa thành phần điện kháng 60 Hz biến điệu ở 9 Hz.

Thyristor-Based Static Var Compensator

Ví dụ mô tả trong phần này minh họa ứng dụng SimPowerSystems để nghiên cứu

sự thực hiện trạng thái ổn định và động bộ bù tĩnh (SVC) trên hệ thống truyền tải.

SVC là thiết bị shunt của họ Flexible AC Transmission Systems (FACTS) dùng

điện tử công suất. Nó điều chỉnh điện áp bằng cách phát hoạc hấp thụ công suất

phản kháng. Nếu bạn không quen SVC, vui lòng xem tải liệu khối Static Var

Compensator (Phasor Type), nó trình bày nguyên tắc làm việc của SVC.

Khối Static Var Compensator (Phasor Type) của thư viện FACTS là mo hình đơn

giản có thể mô phỏng bất kì tôpô SVC nào. Bạn có thể dùng nó với tùy chọn mô

phỏng phasor khối Powergui để nghiên cứu thực hiện động và ổn định quá độ hệ

thống điện. Vì tần số thấp giao động điện cơ trong hệ thống công suất lớn (tiêu biểu

0.02 Hz đến 2 Hz), nghiên cứu loại này thường yêu cầu thời gian mô phỏng là 30-

40 giây hoặc hơn.

Mô hình SVC trình bày trong ví dụ này là mô hình chi tiết hơn tô pô SVC đặc

biệt(dùng điện kháng điều khiển thyristor (TCR) và tụ khóa thyristor (TSCs)) với sự

thể hiện đầy đủ điện tử công suất. Loại mô hình này yêu cầu mô phỏng gián đoạn

với bước thời gian cố định (50 s trong trường hợp này) và dùng nó đặc biệt để

nghiên cứu sự thực hiện SVC trên dải thời gian nhỏ hơn nhiều (một vài giây). Ứng

dụng tiêu biểu bao gồm tối ưu hóa hệ thống điều khiển, tác động sóng hài, quá độ

và quá tải các thành phần điện trong thời gian sự cố.

Mô tả SVC

Sơ đồ một sợi mô hình SVC như trong hình 5-3. Nó thể hiện 300 Mvar SVC nối

với hệ thống truyền tải 735 kV.

Ví dụ này có sẵn trong mô hình power_svc_1tcr3tsc. Tải mô hình này và lưu

trong thư mục làm vệc của bạn là case2.mdl để cho phép thay đổi nhiều hơn đối với

hệ thống ban đầu. Mô hình này như trong hình 5-4.

Simpower-system

of 545

Hình 5-3: Sơ đồ 1 sợi SVC

Hình 5-4: Mô hình SPS 300 Mvar SVC trên hệ thống 735 kV

(power_svc_1tcr3tscs)

Các thành phần SVC

SVC gồm máy biến áp đôi 735 kV/16 kV, 333 MVA, một tụ TCR 109 Mvar và 3

tụ TSC 94 Mvar (TSC1 TSC2 TSC3) nối bên phía thứ cấp máy biến áp.

Khóa TSC đóng mở cho phép thay đổi gián đoạn công suất điện kháng thứ cấp từ

0 đến 282 Mvar dung (ở 16 kV) bằng bước 94 Mvar, trong khi điều chỉnh pha TCR

cho phép thay đổi liên tục từ 0 đến 109 Mvar cảm. Tính đến điện kháng móc vòng

máy biến áp (0.15 p.u.), thấy rằng điện nạp tương đương SVC từ phía sơ cấp có thể

tha đổi liên tục từ -1.04 pu/100 MVA (đầy cảm) to +3.23 pu/100 Mvar (đầy dung).

Simpower-system

of 545

SVC Controller giám sát điện áp sơ cấp và gửi xung thích hợp đến 24 thyristors

(6 thyristors per three-phase bank) to obtain the susceptance required by the voltage

regulator.

Dùng Look under Mask để xem cách xây dụng hệ thống con TCR và TSC. Nối

bank 3 pha tam giác vì vậy, trong thời gian làm việc cân bằng bình thường, sóng hài

tripplen thứ tự không (3rd, 9th,...) giữ lại trong cuộn tam giác, bởi vậy giảm bớt

sóng hài bơm vào hệ thống.

Thể hiện hệ thống công suất bàng đẳng trị điện cảm (mức ngắn mạch 6000 MVA)

và tải 200-MW. Điện áp trong hệ thống đẳng trị có thể thay đổi bằng khối Three-

Phase Programmable Voltage Source để quan sát đáp ứng động SVC để thay đổi

điện áp hệ thống.

SVC Control System

Open the SVC Controller (xem hệ thống con hình 5-5).

Hình 5-5: Hệ thống điêu khiển SVC

Hệ thống điều khiển SVC gồm có 4 module chính sau:

Measurement System đo điện áp sơ cấp thứ tự thuận. Hệ thống này

dùng kỹ thuật tính toán Fourier gián đoạn để ước lượng điện áp cơ bản over a

one-cycle running average window. Đơn vị chỉ số điện áp đo được chạy

bởimột chương trình lập sẵn để đưa vào trong sự thay đổi tính toán của tần số

hệ thống.

Voltage Regulator dùng bộ điều chỉnh PI để điều chỉnh điện áp sơ

cấp ở điện áp quy chiếu (1.0 p.u. xác định trong menu khối SVC Controller).

Một điện thế droop được sáp nhập trong điện thế điều chỉnh để thu được đặc

tính V-I với độ nghiêng (0.01 pu/100 MVA trong trường hợp này). Do vậy,

khi điểm làm việc SVC thay đổi từ đầy dung (+300 Mvar) sang đầy cảm (-

100 Mvar) điện áp SVC thay đổi giữa 1 - 0.03 = 0.97 p.u. và 1 + 0.01 = 1.01

pu.

Distribution Unit dùng điện nạp sơ cấp tính toán Bsvc bằng bộ điều

chỉnh điện áp để xác định góc mở TCR và trạng thái (on/off) 3 nhánh TSC.

Simpower-system

of 545

Góc mở như là một hàm của TCR điện nạp BTCR được thực hiện bằng bảng

giám sát từ phương trình sau

với BTCR là điện nạp TCR trong p.u. của công suất điện kháng định mức

TCR (109 Mvar)

Firing Unit gồm có 3 hệ thống con độc lập, mỗi một hệ thống con là

cho một pha (AB, BC và CA). Mỗi hệ thống con gồm có PLL đồng bộ trên

điện áp thứ cấp dây-dây và một máy phát xung cho mỗi nhánh TCR và TSC.

Máy phát xung dùng góc mở và trạng thái TSC có từ Distribution Unit để

phát xung. Sự mở các nhánh TSC có thể đồng bộ hóa (gửi một xung ở các

thyristors dương và âm ở mỗi chu kì) hoặc liên tục. Chế đọmowr đồng bộ

thường là phương pháp được sử dụng ưa thích vì giảm sóng hài nhanh hơn.

Có thể chọn thay đổi chế độ mở Synchronized trong hộp hội thoại Firing

Unit.

Steady State and Dynamic Performance of the SVC

Bây giờ quan sát dạng sóng trạng thái ổn định và đáp ứng động SVC khi thay đổi

điện áp hệ thống. Mở menu Programmable Voltage Source và thấy chương trình

hóa thứ tự bước điện áp. Cũng vậy mở menu khối SVC Controller và kiểm tra là

SVC ở trong chế độ điều chỉnh điện áp (Voltage regulation) với điện áp quy chiếu

là 1.0 p.u. Chạy mô phỏng và quan sát dạng sóng trên khối Scope SVC. Sóng này

được tái sinh ra như ở dưới.

Simpower-system

of 545

Waveforms Illustrating SVC Dynamic Response to System Voltage Steps

Ban đầu nguồn áp đặt là 1.004 pu, kết quả điện áp 1.0 p.u. ỏ các đầu cuối SVC

khi SVC không làm việc. Như điện áp quy chiếu Vref đặt là 1.0 pu, the SVC là

không đáng lưu ý ban đầu (dòng 0). Điểm làm việc này có được với TSC1 làm việc

và TCR hầu như đầy cảm ( = 96 degrees).

Ở t = 0.1s áp đột ngột tăng lên 1.025 pu. SVC phản ứng lại bằng cách hấp thụ

công suất phản kháng (Q = -95 Mvar) để đưa điện áp về lại 1.01 pu. Thời gian đặt

95% là xấp xỉ 135 ms. Ở điểm này tất cả TSC là không làm việc và TCR hầu như

dẫn hoàn toàn ( = 940).

Ở t = 0.4 s điện áp nguồn đột ngột giảm thấp xuống 0.93 pu. SVC phản ứng lại

bằng cách phát 256 Mvar công suất phản kháng, bởi vậy điện áp tăng đến 0.974 pu.

Ở điểm này 3 TSC là làm việc và TCR hấp thụ xấp xỉ 40% công suất phản kháng

định mức của nó ( =1200).

Quan sát đường cuối cùng trên scope cách TSC thứ tự đóng và mở. Mỗi lần TSC

mở góc TCR thay đổi từ 1800 (không cảm) đến 90

0 (đầy cảm). Cuối cùng ở t =

0.7 s điện áp tăng lên đến 1.0 p.u. và công suất phản kháng SVC giảm xuống 0.

Simpower-system

of 545

Bạn có thể mở hệ thống con Signal & Scopes để quan sát dạng sóng. Hiển thị áp

và dòng TCR nhánh AB cũng như xung thyristor trên scope TCR AB. Hình dưới

thu nhỏ 3 chu kì khi góc mở là 1200.

Steady State Voltage and Current in TCR AB

Misfiring of TSC1

Trường hợp cuối cùng nghiên cứu trình mô phỏng TSC misfiring.

Mỗi lần TSC khóa một giá trị điện áp bị tụ TSC lưu lại. Nếu bạn xem ở scope

TSC1 Misfiring bên trong hệ thống con Signals & Scope, bạn có thể quan sát điện

áp TSC1 (đường đầu tiên) và dòng TSC1 (đường 2) nhánh AB. Điện áp đi qua

thyristor dương (thyristor dẫn dòng dương) như ở đường 3 và các xung gửi đến

thyristor này như ở đường 4. Lưu ý rằng mở thyristor dương ở điện áp TSC âm cực

đại, khi điện áp valve cực tiểu.

Nếu lỗi xung mở không gửi đúng thời gian, có thể quan sát thấy quá dòng rất lớn

trên valve TSC. Xem bên trong khối SVC Controller for how a misfiring can be

simulated on TSC1. Dùng khối Timer và khối OR để thêm xung thông thường từ

Firing Unit.

Mở menu khối Timer và xóa hệ số nhân 100. Chương trính hóa bộ đếm thời gian

để gửi to send a misfiring pulse lasting one sample time at time t= 0.121 s.

Khở động lại mô phỏng. Quan sát dạng sóng trên scope TSC1 Misfiring sinh ra ở

dưới.

Simpower-system

of 545

TSC Voltages and Current Resulting from Misfiring on TSC1

Quan sát ở đó xung misfiring được gửi đi khi giá trị điện áp đạt giá trị dương tức

thì lớn nhất sau TSC đã cản trở. Thyristor misfiring này tạo ra quá dòng thyristor

lớn (18 kA hoặc 6.5 lần dòng đỉnh định mức). Cũng như vậy ngay lập tức sau khi

thyristor khóa, điện áp thyristor đạt đến 85 kV (3.8 lần điện áp đỉnh định mức). Để

ngăn cản quá dòng và quá áp, thông thường bảo vệ valve thyristor bằng chống sét

ôxit kim loại (không mô phỏng ở đây).

GTO-Based STATCOM

Ví dụ mô tả trong phần này minh họa ứng dụng của SimPowerSystems để nghiên

cứu sự thực hiện trạng thái ổn định và động của bộ bù đồng bộ tĩnh (static

synchronous compensator) (STATCOM) trên hệ thống phân phối. STATCOM là

thiết bị shunt của họ hệ thống phân phối AC linh hoạt (FACTS) sử dụng điện tử

công suất. Nó điều chỉnh điện áp bằng cách phát hoặc hấp thụ công suất phản

kháng. Nếu bạn không quen STATCOM, vui lòng xem tài liệu khối Static

Synchronous Compensator (Phasor Type), trình bày nguyên tắc làm việc của

STATCOM.

Tùy thuộc công suất định mức của STATCOM, sử dụng kỹ thuật khác cho bộ

chuyển đổi công suất. STATCOM công suất cao (vài trăm Mvars) thông thường

dùng GTO-based, bộ chuyển đổi điện áp nguồn sóng vuông (square-wave voltage-

sourced converters) (VSC), trong khi STATCOM công suất thấp (hàng chục Mvars)

dùng IGBT-based (hoặc IGCT-based) điêu fbiến độ rộng xung (PWM) VSC. Khối

Simpower-system

of 545

The Static Synchronous Compensator (Phasor Type) của thư viện FACTS là một

chế độ đơn giản, mà có thể mô phỏng theo một kiểu khác của STATCOMs. Bạn có

thể dùng với tùy chọn mô phỏng phasor khối Powergui để nghiên cứu thực hiện

động và ổn định quá trình quá độ của hệ thống. Bởi vậy dao động điện cơ tần số

thấp trong hệ thống lớn (đặc biệt từ 0.02 Hz đến 2 Hz), loại này thường yêu cầu thời

gian mô phỏng là 30-40 giây hoặc hơn.

Mô hình STATCOM trình bày trong ví dụ này là mô hình chi tiết hơn với thể

hiện đầy đủ điện tử công suất. Nó dùng sóng vuông, 48-xung VSC và nối liền các

máy biến áp cho hàm trung hòa. Kiểu mô hình này yêu cầu mô phỏng gián đoạn

bước cố định (25 s trong trường hợp này) và nó dùng kiểu đặc trưng để nghiên cứu

sự thực hiện STATCOM trong dải thời gian nhỏ hơn nhiều (một vài giây). Những

ứng dụng tiêu biểu bao gồm tối ưu hóa hệ thống điều khiển và tác động của sóng hài

do bộ chuyển đổi phát ra.

Description of the STATCOM

STATCOM trình bày trong ví dụ này có sẵn trong mô hình

power_statcom_gto48p. Tải mô hình này và lưu vào thư mục làm việc của bạn là

case3.mdl để cho phép thay đổi nhiều hơn hệ thống ban đầu. mô hình này ở hình 5-

6 thể hiện hệ thống 3 nút 500 kV với điều chỉnh điện áp STATCOM 100 Mvar ở

nút B1.

Điện áp trong hệ thống đẳng trị nối ở nút B1 có thể thay đổi bằng khối Three-

Phase Programmable Voltage Source để quan sát đáp ứng động STATCOM để thay

đổi điện áp hệ thống.

Hình 5-6: Mô hình SPS STATCOM 100 Mvar trên hệ thống 500 kV

(power_statcom_gto48p)

STATCOM Power Component

STATCOM gồm có bộ chuyển đổi 48-xung 3 mức và 2 tục 3000 F mắc nối tiếp,

2 tụ này làm việc như nguồn điện áp Dc thay đổi. Biên độ biến điện áp 60 Hz bộ

chuyển đổi sinh ra được tổng hợp từ điện áp DC thay đổi quanh giá trị 19.3 kV.

Nhấp đôi chuột lên khối STATCOM 500kV 100 MVA (xem hệ thống con hình 5-

7).

Simpower-system

of 545

Figure 5-7: 48-Pulse Three-Level Inverter

STATCOM dùng mạch này để phát điện áp bộ nghịch lưu V2 đã trình bày trong

tài liệu khối Static Synchronous Compensator (Phasor Type). Nó gồm có ghép đôi 4

bộ chuyển đổi 3 pha 3 mức với 4 máy biên áp dịch pha giới thiệu góc lệch pha là +/-

7.50.

Ngoại trừ sóng hài bậc 23rd và 25th, sắp xếp các máy biến áp trung hòa này tất cả

harmonics up to the 45th harmonic. Cuộn thứ máy biến thế Y và D dừng harmonics

5+12n (5, 17, 29, 41,...) and 7+12n (7, 19, 31, 43,...). Thêm vào đó, góc lệch pha

15° giữa 2 nhóm máy biến áp (Tr1Y và Tr1D sớm pha 7.5°, Tr2Y và Tr2D trễ pha

7.5°) cho phép hủy bỏ sóng hài 11+24n (11, 35,...) và 13+24n (13, 37,...). Xét thấy

rằng máy biến áp không phát sóng hài 3n (tam giác Y không nối đất), máy biến áp

không lọai bỏ sóng hài bậc nhất do đó sóng hài bậc 23rd, 25th, 47th và 49th. Bằng

cách chọn góc dẫn thích hợp cho bộ nghịch lưu 3 mức ( = 172.5°), có thể cực tiểu

hóa sóng hài 23rd và 25th. Quan trọng đầu tiên harmonics phát sinh bởI máy

chuyển đổi sẽ ở sau 47th and 49th. Sử dụng điện áp phân cực DC the STATCOM

thus phát sinh 48-step sóng điện áp có dngj gần hình sin.

Lược đồ bên dưới tái sinh điện áp sơ cấp phát sinh bởi bộ chuyển đổi STATCOM 8-

pulse tốt bằng nó một chương trinh harmonics.

Simpower-system

of 545

Frequency Spectrum of Voltage Generated by 48-Pulse Inverter at No Load

Phổ tần này có được từ chạy demo power_48pulsegtoconverter, mà dùng cùng

tôpô bộ chuyển đổi. FFT thực hiện phân tích bằng cách dùng tùy chọn FFT

Analysis của khối Powergui. FFT dùng 1 chu kì điện áp bộ chuyển đổi trong suốt

thời gian làm viẹc không tải và dải tần 0-6000 Hz.

Hệ thống điều khiển STATCOM

Mở bộ điều khiển SVC (xem hệ thống con hình 5-5)

Simpower-system

of 545

Hình 5-8: Hệ thống điều khiển STATCOM

Nhiệm vụ của hệ thống điều khiển là tăng hoặc giảm điện áp DC tụ, vì vậy điện

áp AC phát có biên độ đúng với công suất phản kháng yêu cầu. Hệ thống điều khiển

cũng phải giữ điện áp phát AC cùng pha với điện áp hệ thống ở nút nối STATCOM

để chỉ phát hoặc hấp thụ công súat phản kháng (ngoại trừ công suất phản khángnhỏ

do tổn hao máy biến áp và bộ chuyển đỏi yêu cầu).

Hệ thống điều khiển dùng các module sau:

Phase Locked Loop (PLL) xung đồng bộ GTO để cung cấp điện áp hệ

thống và góc quy chiếu với hệ thống đo lường.

Measurement System tính toán thành phần thứ tự thuận dòng và áp

STATCOM, dùng phase-to-dq transformation and a running-window

averaging.

Thục hiện điều chỉnh điện áp bằng 2 bộ điều chỉnh PIs: từ điện áp đo

Vmeas và điện áp quy chiếu Vref, khối Voltage Regulator (vòng ngoài) tính

toán dòng phản kháng quy chiếu Iqref khối Current Regulator sử dụng (vòng

trong). Đầu ra bộ điều chỉnh dòng là góc , góc là góc lệch pha điện áp bộ

chuyển đổi và điện áp hệ thống tương ứng. Góc này tồn tại rất gần 0 ngoại

trừ chu kì thời gian ngắn, như giải thích ở dưới.

Hợp nhát điện áp rơi vào điều chỉnh điện áp để có đặc tính V-I với 1

slope (0.03 p.u./100 MVA trong trường hợp này). Do vậy khi điểm làm việc

STATCOM thay đổi từ đầy dung (+100 Mvar) sang đầy cảm (-100 Mvar)

điện áp SVC thay đổi giữa 1-0.03=0.97 p.u. và 1+0.03=1.03 p.u.

Firing Pulses Generator phát xung cho 4 bộ nghịch lưu từ đầu ra PLL

( .t) và đầu ra bộ điều chỉnh dòng (góc ).

Để giải thích nguyên tắc điều chỉnh, chúng ta cho rằng điện áp hệ thônhgs Vmeas

trở nên tháp hơn so với điện áp quy chiếu Vref. Bộ điều chỉnh điện áp sẽ yêu cầu

đầu ra dòng điện kháng cao hơn (positive Iq= dòng dung). Để phát công suất phản

kháng dung nhiều hơn, bộ điều chỉnh dòng sẽ tăng chậm pha điện áp bộ chuyển

Simpower-system

of 545

đổi đối với điện áp hệ thống,vì vậy cong suất tác dụng sẽ tạm thời chảy từ hệ thống

AC vào tụ, bơi rvạy tăng điện áp DC và do đó phát ra điện áp AC cao hơn.

Như giải thích ở phần trước, cố định góc dẫn bộ chuyển đổi 3 mức là 172.5°.

This conduction angle minimizes 23rd and 25th harmonics of voltage generated by

the square-wave inverters. Cũng vậy để giảm sóng hài không đặc tính, điện áp

dương và âm nút DC bắt buộc bằng module DC Balance Regulator. Thực hiện điều

này bằng cách cung cấp độ lệch nhỏ góc dẫn cho nữa chu kì dương và âm.

Hẹ thống điều khiển STATCOM cũng cho phép chọn chế độ điều khiển Var

(xem hộp hội thoại STATCOM Controller). Trong mỗi trường hợp, dòng quy

chiếu Iqref không được bộ điều chỉnh điện áp phát. Nó xác định từ Qref hoặc Iqref

xụ thể trong hộp hội thoại.

Steady State and Dynamic Performance of the STATCOM

Bạn sẽ quan sát dạng sóng trạng thái ổn định và đáp ứng động STATCOM khi

điện áp hệ thống thay đổi. Mở menu nguồn điện áp và xem thứ tự chương trình hóa

bước điện áp. Cũng vậy mở hộp hội thoại STATCOM Controller và kiểm tra

STATCOM là ở chế độ điều chỉnh điện áp (Voltage regulation mode) với điện áp

quy chiếu là 1.0 p.u. Chạy mô phỏng và quan sát dạng sóng trên scope STATCOM.

Dạng sóng sinh ra như bên dưới.

Simpower-system

of 545

Dạng sóng minh họa đáp ứng động STATCOM với bước điện áp hệ thống

Ban đầu nguồn điện áp chương trình hóa đặt là 1.0491 p.u., kết quả điện áp nút

B1 là 1.0 p.u. khi STATCOM không làm việc. Như điện áp quy chiếu Vref đặt là

1.0 p.u., ban đầu STATCOM (dòng 0). Điện áp DC là 19.3 kV. Ở t = 0.1s, điện áp

đột ngột giảm 4.5% (0.955 p.u. điện áp định mức). STATCOM phản ứng lại bằng

cách phát công suất phản kháng (Q=+70 Mvar) để giữ điện áp ở 0.979 p.u. Thời

gian đặt 95% xấp xỉ 47 ms. Ở điểm nay điện áp DC tăng lên đến 20.4 kV.

Thì ở t = 0.2 s áp nguồn tăng lên đến 1.045 p.u. giá trị định mức. STATCOM

phản ứng lại bằng cách thay đổi điểm làm việc từ dung sang cảm để giữ điện áp ở

1.021 p.u. Ở điểm này STATCOM hấp thụ 72 Mvar và điện áp DC giảm thấp

xuống 18.2 kV. Quan sát đường đầu tiên ta thấy áp và dòng sơ cấp STATCOM là

dòng thay đổi từ dung sang cảm xấp xỉ một chu kì.

Cuối cùng ở t = 0.3 s áp nguồn đặt về gia trị định mức và điểm làm việc

STATCOM trở về 0 Mvar.

Hình sau thu nhỏ 2 chu kì trong suốt thời gian làm việc ở trạng thái ổn định khi

STATCOM là dung và khi là cảm. Dạng sóng cho ta thấy áp và dòng thứ cấp (pha

A) cũng như dòng sơ cấp chảy vào STATCOM.

Steady State Voltages and Current for Capacitive and Inductive Operation

Lưu ý rằng khi STATCOM đang làm việc ở chế độ dung (Q = +70 Mvar), điện áp

thứ cấp 48-pulse (đơn vị pu) do bộ chuyển đổi phát là cao hơn điện áp sơ cấp (trong

p.u.) và đồng pha với điện áp sơ cấp. Dòng đang sớm pha hơn áp 90°; do vậy

STATCOM phát công suất phản kháng.

Ngược lại, khi STATCOM đang làm việc ở chế độ cảm, áp thứ cấp thấp hơn so

với áp sơ cấp. Dòng trễ pha hơn áp 90°; do vậy STATCOM hấp thụ công suất phản

kháng.

Cuối cùng, nếu xem ở trong hệ thống con Signals and Scopes bạn sẽ có thể truy

cập tín hiệu điều khiển khác. Lưu ý quá độ tahy đổi góc khi điện áp DC tăng hoặc

giảm để thay đổi công suất phản kháng. Giá trị trạng thái ổn định của (0.50) là góc

lệch pha yêu cầu để duy trì tổn hao trào lưu công suất phản kháng nhỏ trong máy

biến áp bù và bộ chuyển đổi.

Thyristor-Based HVDC Link

Simpower-system

of 545

Ví dụ trong phân này minh họa mô hình liên kết truyền dòng một chiều điện áp

cao (HVDC) dùng bộ chuyển đổi thyristor 12-xung [1]. Ứng dụng nhiễu loạn để

khảo sát sự thực hiện của hệ thống. Các đối tượng của ví dụ này là minh chứng

dùng các khối SimPowerSystems kết hợp với các khối Simulink mô phỏng một cực

đầy đủ hệ thống phân phối HVDC 12-xung. Khối Discrete HVDC Controller là một

điều khiển tổng quát có sẵn trong thư viện Discrete Control Blocks của thư viện

SimPowerSystems Extras. Trong cùng thưviện bạn có thể tìm khối Discrete Gamma

Measurement dùng trong hệ thống con điều khiển bộ chuyển đổi.

Description of the HVDC Transmission System

Mở mô hình power_hvdc12pulse và lưu tên là case4.mdl để cho phép thay đổi

nhiều hơn hệ thống ban đầu. Hệ thống này như trong hình 5-9.

Sử dụng một DC 1000 MW (500 kV, 2 kA) DC để truỳen công suất từ hệ thống

500 kV, 5000 MVA, 60 Hz đến hệ thống 345 kV, 10000 MVA, 50 Hz. Thể hiện hệ

thống AC bằng đẳng trị L-R với góc 800 ở tần số cơ bản (60 Hz hoặc 50 Hz) và ở

sóng điều hòa bậc 3.

Bộ chỉnh lưu và nghịch lưu là bộ chuyển đổi 12-xung dùng 2 khối Universal

Bridge mắc nối tiếp. Mở hệ thống con 2 bộ chuyển đổi (khối Rectifier và khối

Inverter) để thấy cách xây dụng chúng. Nối bộ chuyển đổi qua đường dây 300-km

và điện kháng san bằng 0.5 H. Mô hình máy biến áp bộ chuyển đổi (Y0/Y/) với

khối máy biến áp 3 pha (3 cuộn dây). Không mô phỏng bộ chuyển đổi nấc phân áp

máy biến áp. Vị trí nấc phân áp đúng là xác định ở vị trí cố định bằng hệ số nhân

cung cấp cho điện áp định mức sơ cấp máy biến áp bộ chuyển đổi (0.90 bên phía

chỉnh lưu; 0.96 bên phía nghịch lưu).

From the AC point of view, bọ chuyển đổi HVDC làm việc như nguồn dòng điều

hòa. From the DC point of view, nó là nguồn áp điều hòa.

Thứ tự n đặc tính sóng hài này liên quan với số xung p cấu hình bộ chuyển đổi: n

= kp ± 1 cho dòng AC và n = kp cho hướng điện áp, k là nguyên. Trong ví dụ, p =

12, vì vậy sóng hài phía AC là 11, 13, 23, 25, và phía DC là 12, 24.

Simpower-system

of 545

Figure 5-9: HVDC System

Dùng bộ lọc AC để ngăn cản dòng sóng hài bậc lẻ từ bên ngoài hệ thống AC.

Nhóm các bộ lọc vào 2 hệ thống con. Các bộ lọc này cũng xuất hiện như tụ lớn ở

tần số cơ bản, bởi vậy cung cấp bù công suất phản kháng cho bộ chỉnh lưu tiêu thụ

vì góc mở . Với = 300, công suất phản kháng bộ chuyển đổi yêu cầu xấp xỉ 60%

công suất phân phối khi đầy tải. Xem bên trong hệ thống con bộ lọc AC để thấy bộ

lọc cộng hưởng Q cao (100) ở sóng hài thứ 11th và 13th và thấp Q (3), or damped

filter, used to eliminate the higher order harmonics, e.g., 24th and up. Extra reactive

power is also provided by capacitor banks.

Cung cấp 2 máy cắt cho các sự cố: một ở phía bộ chỉnh lưu DC và một ở phía bộ

chuyển đổi AC.

Hệ thống điều khiển và bảo vệ bộ chỉnh lưu và bộ chuyển đổi dùng khói cập nhật

mới Discrete HVDC Controller trong thư viện Discrete Control Blocks của thư viện

SimPowerSystems Extras.

Gián đoạn cả hai hệ thống công suất và hệ thống điều khiển, bảo vệ với cùng thời

gian mẫu là Ts = 50s. Một vài hệ thống bảo vệ có thời gian mẫu là 1 hoặc 2 ms.

Đáp ứng tần hệ thống AC và DC

Bây giờ bạn đo đáp ứng tần hệ thống AC (phía bộ chỉnh lưu và chuyển đổi) và

đường dây DC.

Phần Analyzing a Simple Circuit giải thích cách khối Impedance Measurement

cho phép bạn tính toán điện kháng hệ thống tuyến tính từ mô hình không gain tạng

thái như thế nào. Như valve thyristor bộ chuyển đổi là khối phi tuyến, bở qua chúng

khi tính toán điện kháng và nhận điện kháng khi valve mở.

Mở thư viện Measurements, copy 3 khối Impedance Measurement vào mô hình,

và đổi tên Zrec, Zinv, và ZDC. Nối 2 đầu vào Zrec và Zinv giữa pha A và pha B hệ

http://www.mathworks.com/access/helpdesk/help/toolbox/physmod/powersys/impedancemeasurement.html

Simpower-system

of 545

thống AC bên phía bọ chỉnh lưu và bộ biến đổi. Đo điện kháng giữa 2 pha cho 2 lần

điện kháng thư tự thuận. do vậy bạn phải cung cấp hệ số 1/2 điện kháng để có giá trị

điện kháng chính xác. Mở 2 khối Impedance Measurement và đặt Multiplication

factor là 0.5. Cuối cùng nối đầu 1 khối ZDC giữa đầu cuối đường DC và điện

kháng san bằng bộ chỉnh lưu, và nối đầu vào 2 với đất. Lưu mô hình đã thay đổi là

case4Zf.mdl.

Trong Powergui, chọn Impedance vs Frequency Measurement. Một cửa sổ mới

mở ra, đưa ra tên 3 khối Impedance Measurement. Điền vào Frequency range bằng

cách nhập 10:2:1500. Chọn tỉ lệ lin để hiển thị biên độ Z và tỉ lệ lin cho trục tần số.

nhấp nút Save data to workspace và nhập Zcase4 là tên biến chứa impedance vs.

frequency. Nhấp nút Display.

Khi kết thúc tính toán, hiển thị biên độ và pha là hàm tần số đo bằng 3 khối

Impedance Measurement trong cửa sổ. Không gian làm việc của bạn nên có tên biến

là Zcase5. Nó là ma trận 4 cột chứa tần số ở cột 1 và 3 điện kháng phức ở cột 2, 3

và 4 với cùng kiểu sắp xếp như trong cửa sổ hiển thị tên khối.

Biên độ 3 điện kháng là hàm của tần sso như hình vẽ dưới.

Điện kháng thư tự thuận hệ thống 2 AC và đường dây DC

Lưu ý 2 điện kháng cực tiểu biên độ Z của hệ thống AC. Tạo ra cộng hưởng nối

tiếp bằng bộ lọc sóng hài bậc 11th và 13th. Chúng xảu ra ở tàn số 660 Hz và 780 Hz

trong hệ thống 60 Hz. Cũng nên lưu ý rằng thêm bộ lọc dung 600 Mvar trong hệ

thống điện cảm tạo ra cộng hưởng (quanh 188 Hz bên phía bộ chỉnh lưu và 220 Hz

bên phía bộ nghịch lưu). Phóng to biên độ điện kháng trong miền 60 Hz. Bạn thấy

biên độ là 56.75 cho hệ thống 60 Hz, tương ứng với mức ngắn mạch hiệu quả là

5002/56.75 = 4405 MVA bên phải bộ chỉnh lưu (bộ lọc 5000 MVA - 600 Mvar).

Simpower-system

of 545

Với đường dây DC, lưu ý cộng hưởng nối tiếp ở 240 Hz, which corresponds to

the main mode likely to be excited on the DC side, under large disturbances.

Description of the Control and Protection Systems

Hệ thống chỉnh lưu và nghịch dùng 1 khối như nhau Discrete HVDC Controller

từ thư viện Discrete Control Blocks của thư viện SimPowerSystems Extras. Khối có

thể làm việc trong chế độ chỉnh lưu hoặc nghịch lưu. Ở nghịch lưu, dùng khối

Gamma Measurement và tìm thấy nó trong cùng thư viện. Dùng Look under mask

để xem cách xây dựng khối.

Hệ thống Master Control phát dòng quy chiếu cho 2 bộ chuyển đổi và khởi tạo

khởi đọng và dừng truyền tải công suất DC.

Hệ thống bảovệ có thể đóng hoặc mở. Ở bộ chỉnh lưu, bảo vệ sự cố DC phát hiện

sự cố trên đường dây và có những phản ứng cần thiết để loại trừ sự cố. hệ thống con

Low AC Voltage Detection ở bộ chỉnh lưu và bộ nghịch lưu làm việc để phân biệt

giữa sự cố AC và DC. Ở bộ biến đổi, hệ thống con Commutation Failure Prevention

Control [2] giảm nhẹ hỏng chuyển mạch vì độ lệch điện áp AC. Trình bày chi tiết

hơn ở mỗi khối bảo vệ.

HVDC Controller Block Inputs and Outputs

Đầu vào 1 và 2 là điện áp dây DC (VdL) và dòng (Id). Lưu ý dòng DC đo (Id_R

và Id_I in A) và áp DC (VdL_R và VdL_I in V) là tỉ lệ với p.u. (dòng 1 p.u. = 2 kA;

áp 1 p.u. = 500 kV) trước khi chúng được sử dụng trong bộ điều khiển. Lọc đầu vào

VdL và Id inputs trước khi bộ điều khiển xử lý. Dùng bộ lọc thứ nhất cho đầu vào

Id và bộ lọc thứ 2 cho đầu vào VdL.

Đầu vào 3 và 4 (Id_ref và Vd_ref) là giá trị quy chiếu Vd và Id trong p.u.

Đầu vào 5 (Block) chấp nhận sử dụng tín hiệu logic (0 hoặc 1) để khóa bộ chuyển

đổi khi Block = 1.

Đầu vào 6 (Forced-alpha) cũng là tín hiệu logic có thể dùng cho mục đích bảo vệ.

Nếu tin shiệu này cao (1), cung cấp góc mở ở giá trị xác định trong hộp hội thoại.

Đầu vào Input 7 (gamma_meas) là góc tắt cực tiểu bộ chuyển đổi 12 valve. Nó

có được bằng cách kết hợp đầu ra 2 khối 6-pulse Gamma Measurement. Đầu vào 8

(gamma_ref) là góc tắt quy chiếu (độ) . Để cực tiểu công suất phản kháng hấp

thụ, đặt quy chiếu ở góc cực tiểu chấp nhận được (ví dụ 180).

Cuối cùng, đầu vào 9 (D_alpha) là giá trị that is substracted from the delay

angle maximum limit to increase the commutation margin during transients.

The first output (alpha_ord) is the firing delay angle in degrees ordered by the

regulator. Đầu ra thứ 2 (Id_ref_lim) là giá trị dòng quy chiếu thực (giá trị Id_ref giới

hạn bởi hàm VDCOL giải thích ở dưới). Đầu ra hứ 3 (Mode) là một chỉ thị trạng

thái thực chế độ điều khiển bộ chuyển đổi. Trạng thái cho bằng số (từ 0 đến 6) như

sau:

0 Blocked pulses

1 Current control

Simpower-system

of 545

2 Voltage control

3 Alpha minimum limitation

4 Alpha maximum limitation

5 Forced or constant alpha

6 Gamma control

Synchronization and Firing System

Sự đồng bộ và sự phát sinh của 12 xung được trình diễn trong hệ thống điều

khiển 12-Pulse Firing. Dùng Look under mask dể xem trrạng thái của khối này

được xây dựng. KhốI này dùng điện áp sơ cấp (đầu vào 2)để đồng bộ và phát sinh

tùy theo xung để góc alpha firing tính toán bởI máy điều khiển bộ chuyển đổi (đầu

vào 1). Điện thế đồng bộ được đo ở bên sơ cấp của bộ chuyển đổi máy biến thế bởi

vì dạng sóng thì ít thay đổi. Một pha Locked Loop (PLL) được dùng dể tạo ra ba

điện áp đồng bộ trên các thành phần cơ bản của chuỗi điện áp dương.Xung máy

phát firing được đồng bộ để ba điện áp phát sinh bởi PLL.Ở ngược của điện áp

chuyển mạch (AB, BC, CA), ramp đựợc reset. Một xung firing được tạo ra bất kỳ

khi nào .Giá trị ramp trở nên bằng nhau để góc trể mong muốn tạo ra bởi bộ điều

khiển.

Steady-State V-I Characteristic

Khối điều khiển rời rạc HVDC thực hiện đặc trưng trạng thái tĩnh :

Rectifier and Inverter Steady-State Characteristics and VDCOL Function

Trong chế độ làm việc thông thường, bộ chỉnh lưu điều khiển dòng ở giá trị danh

định Id_ref, trong khi bộ nghịch lưu điều khiển điện áp hoặc gamma ở giá trị quy

chiếu Vd_ref hoặc Gamma_min. Định nghĩa các thông số Id_margin, Vd_margin,

hoặc G_margin trong hộp hội thoại bộ nghịch lưu. Đặt chúng tương ứng là 0.1 p.u.,

0.05 p.u., và 1.0 deg..

Simpower-system

of 545

Thông thường hệ thống làm việc ở điểm 1 như hình vẽ. Tuy nhiên trong thời gian

ngẫu nhiên điện áp rơi trên hệ thống AC cung cấp bộ chỉnh lưu, điểm làm việc dịch

chuyển đến 2. Bộ chỉnh lưu do vậy bị ép buộc để mode đạt giá trị lớn nhất

và bộ biến đổi trong chế độ điều khiển dòng. Tương tự điện áp rơi trên hệ thống

AC cung cấp bộ biến đổi bắt buộc chế độ điều khiển chuyển sang điều chỉnh

Gamma để giới hạn góc min. Khả năng tự nhiên một phản ứng nhanh là chính

xác để tăng suất chuyển mạch và do đó làm giảm sự phân cực của chuyển mạch

không được thực hiện. The Commutation Failure Prevention Control subsystem

(xem khối Inverter protections) phát tín hiệu giảm giới hạn cực đại góc trễ trong

thời gian điện áp giảm (ví dụ, trong thời gian sự cố AC).

Lưu ý = extinction angle = 180º - - à , à = commutation or overlap

angle

VDCOL Function

Thực hiện một chức năng điều khiển quan trọng khác để thay đổi dòng quy chiếu

tùy thuộc giá trị DC. Điều khiển này, tên là Voltage Dependent Current Order

Limiter (VDCOL), tự động giảm điểm đặt dòng quy chiếu (Id_ref) khi VdL giảm

(ví dụ, trong thờI gian sự cố đường dây DC hoặc sự cố AC nghiêm trọng). Giảm

dòng quy chiếu Id là cũng giảm công suất phản kháng yêu cầu trên hệ thống AC,

helping to recover from fault. Giải thích thông số VDCOL hộp hội thoại khối

Discrete HVDC Control như sơ đồ sau:

VDCOL Characteristic; Id_ref = f(VdL)

Giá trị Id_ref bắt đầu giảm khi áp đường dây Vd giảm thấp hơn gia trị ngưỡng

VdThresh (0.6 p.u.). Các bộ điều khiển dùng dòng quy chiếu thực có ở đầu ra bộ

điều khiển thứ hai, tên Id_ref_lim. IdMinAbs là giá trị Id_ref cực tiểu tuyệt đối, đặt

ở 0.08 p.u. Khi áp đường dây DC giảm thấp hơn ngưỡng VdThresh, VDCOL bgay

lập tức rơi xuống Id_ref. Tuy nhiên, khi lấy lại áp DC, VDCOL giới hạn thời gian

tăng Id_ref với hằng số thời gian định nghĩa bởi thông số Tup (80 ms trong ví dụ

trên).

Simpower-system

of 545

Current, Voltage, and Gamma Regulators

Cả 2 bộ chỉnh lưu và nghịch lưu điều khiển có dòng máy điều chỉnh calculating

firing i. Ở bộ nghịch lưu làm việc song song với bộ điều chỉnh dòng là điện thế

and/or gamma máy điều chỉnh góc lệch v and/or g calculating firing. Hiệu quả

góc thì giá trị lớn nhất của i, v and/or g . Góc này có sẵn ở đầu ra khối đầu

tiên, tên alpha_ord (deg). Tất cả các bộ điều chỉnh là loại đối xứng-nguyên. Chúng

nên có hệ số đủ cao cho tần số thấp (<10 Hz) để di trì dòng , áp hoặc đáp ứng

gamma bàng với dòng quy chiếu (Id_ref_lim), áp quy chiếu (Vd_ref), hoặc gamma

quy chiếu (Gamma min), dài bằng thì trong vòng giới hạn lớn nhất hay nhỏ nhất

(5º < < 166º cho bộ chỉnh lưu , 92º < < 166º cho bộ nghịch lưu). Như đã trình

bày ở trước, 1 tín hiệu (D_alpha) nhận từ bảo vệ Commutation Failure

Prevention có thể tạm thời giảm xuống giới hạn 166º ở bộ nghịch lưu. Điều chỉnh

độ lợi bộ điều chỉnh Kp và Ki during small perturbations in the reference. Sử dụng

các độ lợi sau:

Current regulator Kp = 45 deg/p.u. Ki = 4500 deg/p.u./s

Voltage regulator Kp = 35 deg/p.u. Ki = 2250 deg/p.u./s

Gamma regulator Kp = 1 deg/deg Ki = 20 deg/deg/s

Đặc tính khác của bộ điều chỉnh là sự tuyến tính hóa độ lợi cân xứng. Như là điện

áp Vd do bộ chỉnh lưu và nghịch lưu phát là cân xứng với cos( ), sự thay đổi Vd

là nguyên nhân thay đổi cân xứng với sin( ). Với hằng số Kp, độ lợi là hiệu

quả do đó cân xứng với sin( ). Để giữ độ lợi cân xứng hằng, tùy thuộc giá trị ,

tuyến tính hóa độ lợi bằng hằng số nhân Kp bằng 1/sin( ). Cung cấp sự tuyến tính

hóa này cho dải xác định bởi 2 giới hạn cụ thể trong hộp hội thoại.

System Startup/Stop - Steady State and Step Response

Lưu ý hệ thống là gián đoạn, dùng thời gian mẫu Ts = 50e-6 s.

Chương trình hóa hệ thống để khởi động và đạt trạng thái ổn định. Bước đầu tiên

cung cấp cho dòng quy chiếu và sau cùng cho điện áp quy chiếu vì vậy bạn có thể

quan sát đáp ứng động của bộ điều chỉnh. Cuối cùng, khởi tạo thứ tự dừng để chuổi

dừng bắt đầu để mang năng lượng truyền một cách trôi chảy xuống dưới khối bộ

chuyển đổi.Chú ý bộ chuyển đổi điều khiển ở đó sau sự tiếp nhận của tín hiệu dừng

một Forced_alpha được ngăn nắp cho 150 s và 0.1 s sau khối của xung được làm

ngăn nắp.

Khởi động mô phỏng và quan sát tín hiệu trên scope Rectifier and Inverter. Dạng

sóng sinh ra như sau:

Simpower-system

of 545

Simpower-system

of 545

Figure 5-10: Startup/Stop of the DC System and Step Applied on the

Current and Voltage Reference

Trong Master Control, xung của bộ chuyển đổi máy phát đựợc blocked và công

suất truyền bắt đầu bởi độ dốc dòng qui chiếu ở t = 20 ms. Mức độ qui chiếu đạt

được giá trị lớn nhất của 0.1 p.u. in 0.3 s.Quan sát ở đó dòng một chiều bắt đầu

được xây dựng và đường dây DC được mang tên điện áp của nó. ở t = 0.4 s, dòng

qui chiếu thay đổi từ 1 p.u. (2 kA) in 0.18 s (5 p.u./s). Dòng một chiều thu được ở

trạng thái tĩnh sự kết thúc của chuổi bắt đầu tương ứng 0.58 s. Bộ chỉnh lưu điều

khiển dòng và bộ nghịch lưu điều khiển áp. Đường 1 2 scope Rectifier và Inverter

đưa ra áp đường dây DC (1 p.u. = 500 kV). Ở bộ nghịch lưu, điện áp qui chiếu cũng

được chỉ ra. Đường 2 đưa ra dòng quy chiếu và dòng Id đo (1 p.u. = 2 kA). Suốt độ

dốc bộ chỉnh lưu là thực tế điều khiển dòng điện (Đường 4: Mode = 1) dể giá trị của

Id_ref_lim ít hơn dòng Margin (0.1 p.u.) và bô chỉnh lưu cố gắn để điều khiển dòng

ở Id_ref_lim. Ở bộ nghịch lưu, chế độ điều khiển tahy đổi áp điều khiển (Mode = 2)

ở t = 0.3 s và bộ chỉnh lưu trở nên hiệu quả trong điều kiển dòng. Ở trạng thái ổn

định (đo t giữa 1.3 và 1.4 s), góc mở quanh 16.50 và 143

0 tương ứng ở phía bộ

chỉnh lưu và bộ nghịch lưu. Ở bộ nghịch lưu, 2 khối Gamma Measurement đo góc

đóng cho mỗi thyristor 2 cầu 6-xung (nghĩa là cầu nối Y và ) bởi sự xác định

Simpower-system

of 545

elapsed time chỉ rỏ trong mức độ điện từ sự kêt thúc của sự dẫn dòng the zero

crossing của diện áp đão mạch. Gía trị nhỏ nhất của 12 thì được chỉ ra trong 5

vạch dài với Gamma qui chiếu. Trong trạng thái tĩnh giá trị nhỏ nhất là quanh 22

độ.

ở t = 0.7 s, bước nhảy a -0.2 p.u. được cấp trong suốt 0.1 s để dòng qui chiếu

cũng vớI cách làm đó bạn có thể quan sát hiệu ứng động của máy điều chỉnh. Sau

đố ở t = 1.0 s, bước nhảy -0.1 p.u. dược cấp suốt 0.1 s ở điện áp bộ nghịch lưu qui

chiếu. Cũng với quan sát đó ở bộ nghịch lưu góc thừa mất đi lớn hơn giá trị qui

chiếu (e.g., giá trị thừa nhận nhỏ nhất ) và theo cách đó Gamma máy điều chỉnh

không bao giờ đùa điều khiển từ khi ngăn cản v nhỏ hơn sau g.

Ở t = 1.4 s chuổi dừng được bắt đầu bởi ramping down the current to 0.1 pu. Ở t

= 1.6 s a Forced-alpha (to 166 deg) ở bộ chỉnh lưu làm tắt dòng và ở bộ nghịch lưu

Forced-alpha (to 92 deg vớI khoảng giớI hạn ) manh xuống điện áp một chiều giảm

đến vật mang trapped trong đường dây điện dung. Ở t = 1.7 s xung được làm mẫu

cho cả hai bộ chuyển đổi.

Comparison of Theory and Simulation Results in Steady State

Hệ số tương đương chính trạng thái tĩnh hoạt động của hệ thống DC được cho ở

đây vớI kết quả đó bạn có thể so sánh giá trị lý thuyết với kết qủa sự mô phỏng.

Sự liên kết chỉ rỏ bên dướI cío nghĩa là chiều điện áp Vd của cầu 12-pulse đến

chiều dòng điện Id và góc firing (bỏ qua tổn thất ohmic trong may biến áp và

thyristors):

Ở đó Vdo là hướng điện áp không tải lí tưởng cho cầu six-pulse bridge:

Vc là điện áp tính toán RMS dây-dây phụ thuộc điện áp hệ thống AC và tỉ số máy

biến áp.

Rc là điện trở tính toán đẳng trị.

Xc là điện kháng tính toán hoặc điện kháng máy biến áp liên quan đến phía valve.

Tham số bộ chỉnh lưu bên dưới đẫ được sử dụng trong trình mô phỏng.

Điện áp Vc phải đưa vào trong tính toán giá trị hiêu quả của điện áp trên 500 kV

bus và số truyền máy biến áp. Nếu bạn xem dạng sóng hiển thị trên scope

AC_RECTIFIER, bạn thấy 0.96 p.u. khi dòng 1 chiều Id đạt đến trạng thái ổn định

(1 p.u.).

Nếu bạn mở hộp hội thoại máy biến áp bộ chỉnh lưu bạn thấy hệ số nhân thời gain

0.90 cung cấp cho điện áp định mức sơ cấp. The voltage applied to the inverter is

therefore boosted by a factor of 1/0.90.

Vc = 0.96 * 200 kV/0.90 = 213.3 kV

Id = 2 kA

= 16.5º

Xc = 0.24 p.u., based on 1200 MVA and 222.2 kV = 9.874

Simpower-system

of 545

Do đó, t

Điện áp lý thuyết khá tương ứng với điện áp bộ chỉnh lưu tính toán từ điện áp bộ

nghịch lưu và điện áp rơi trên đường dây DC (R = 4.5 ) và trong điện kháng san

bằng bộ chỉnh lưu (R = 1 ):

Sự đão mạch hay góc xếp chồng cũng được tính toán. Giá trị lý thuyết phụ thuộc

vào , dòng DC Id, và điện kháng chuyển mạch Xc.

Bây giờ kiểm tra góc chuyển mạch bằng cách quan sát dòng ở 2 giá trị , ví dụ,

dòng tắt trong giá trị 1 và dòng xây dựng trong giá trị 3 của cầu Y six-pulse bridge

bộ chỉnh lưu.Những tín hiêu này thay đổi trong VALVE13_RECT scope.

Dạng sóng minh họa 2 chu kì như trong hình vẽ sau. Đo góc đão mạch là 14

steps của 50 s hay 15.1º của một giai doạn 60 Hz Phân tích với một bước nhảy

thời gian 50 s là 1.1º; góc này so sánh tốt hợp lí với giá trị lý thuyết

Simpower-system

of 545

Figure 5-11: Valve Voltage and Currents (Commutation from Valve 1 to

Valve 3)

Cuối cùng để hợp lý đo lường ở bộ biến đổi, quan sát điện áp valve 1 và dòng

trên scope VALVE1_INV. Cũng như vậy quan sát điện áp tính toán tương ứng đến

the outgoing valve 1 để làm tắt và giá trị có ý nghĩa của giống như hướng dẫn ở

Figure 5-12. Cũng với cách kiểm tra đó giá trị của và cộng thêm lên đến180º.

Simpower-system

of 545

Figure 5-12: Current and Commutation Voltage of Valve 1 Showing

DC Line Fault

Bước nhảy không hoạt động cấp trên dòng qui chiếu và điện áp qui chiếu trong

Master Control và trong Inverter Control and Protection tương ứng bằng cách đạt

khóa chuyển mạch ở vị trí thấp nhất. Trong khối DC Fault, thay đổi hệ số nhân từ

100 xuống 1, vì vậy cung cấp sự cố bây ở t = 0.7 s. Giảm thời gian Simulation Stop

là 1.4 s. Mở scope RECTIFIER cũng như scope FAULT để quan sát dòng sự cố và

scope PROTECTION RECTIFIER để quan sát bảo vệ sự cố DC làm việc. Khởi

động lại mô phỏng.

Simpower-system

of 545

Simpower-system

of 545

Figure 5-13: DC Line Fault on the Rectifier Side

Thực tế mặt định (t = 0.7 s), dòng DC tăng đến 2.2 p.u. và điện áp DC giảm đến 0

ở bộ chỉnh lưu. Điện áp drop này được nhình thấy bởI Voltage Dependent Current

Order Limiter (VDCOL) và sự bảo vệ DC hư hỏng . The VDCOL làm giảm dòng

qui chiếu đến 0.3 p.u. ở bộ chỉnh lưu. Dòng một chiều vẫn tiếp tục để lưu thông

trong hư hỏng. Sau đó ở t = 0.77 s góc firing bộ chỉnh lưu bị ép đến 166 độ bởi

the DC Fault protection sau khi phát hiện một điện áp thấp DC. Bây giờ bộ chỉnh

lưu hoat động trong mô hình inverter mode. Dây điện áp DC trở nên âm và năng

lượng tích trữ trên đường dây trở lại hệ thống AC , nguyên nhân dập tắt nhanh

chóng của dòng hư hỏng ở giá trị 0 băng qua tiếp theo của nó. Sau đó được giảI

thoát ở t = 0.82 s và điện áp và dòng bình thường thu được recover in

approximately 0.5 s. Notice, the temporary mode change in the Rectifier controls

between 1.18 s and 1.25 s.

AC Line-to-Ground Fault at the Inverter

Bây giờ giảm thời gian fault để cấp đường dây đến đất fault. Trong khối DC

Fault block, thay đổi hệ số multiplication khoảng từ 1 đến 100, kết quả điều đó DC

fault bây giờ được loại trừ. Trong khối A-G Fault block, thay đổi hệ số

multiplication thời gian chuyển mạch đến 1, kết quả điều đó six-cycle line-to-

ground fault thì bây giờ được cấp ở t = 0.7 s trong bộ chuyển đổi. KhởI động trình

mô phỏng.

Simpower-system

of 545

Simpower-system

of 545

Figure 5-14: Rectifier, Inverter Signals for an AC Line Fault on Inverter

Side

Simpower-system

of 545

Figure 5-15: Voltages and Currents on the 50 Hz Side for an AC Line Fault

on the Inverter Side

Chú ý dao động 120 Hz trong điện thế và dòng DC suốt fault. Một sự chuyển

mạch tất yếu không mong đợi xẩy ra trong inverter ở lúc bắt đầu của fault và dòng

DC tăng đến 2 p.u. Khi fault được xóa ở t = 0.8 s, VDCOL hoạt động và giảm dòng

qui chiếu đến 0.3 p.u. Hệ thống thu đượctrong phép tính gần đúng 0.35 s sau khi

xóa fault.

Nhìn ở dạng sóng trình bày trên PROTECTION INVERTER scope. Khối The

Low AC Voltage block tìm ra fault và chốt DC Fault bảo vệ DC fault bằng phẳng

nếu vớI đường dây điện áp DC. Nhìn ở the Commutation Failure Prevention

Control (CFPREV) đầu ra (A_min_I) nó giảm xuống giới hạn góc trể để làm tăng

suất chuyển mạch và sau fault.

Ây giờ mởe hộp thoại của khối CFPREV định vị bên trong the Inverter

Protections subsystem và làm cho không hoạt động the CFPREV protection bởi

loại trừ "ON State." Khởi động trình mô phỏng. Chú ý ở đó chuyển mạch thứ hai

không mong đợi xuất hiện trong suốt fault (ở thời gian t xung quanh 0.775 s). Một

đão mạch không mong đợi là kết quả không mong đợi của giá trị chỉ định để đưa

lên trên hướng dòng điện trước điện áp chuyển mạch trái ngược với sự phân cực của

Simpower-system

of 545

nó. Dấu hiệu là giá trị 0 điện áp DC băng qua cầu affected là nguyên nhân làm tăng

dòng DC ở một tỉ lệ định trước bởI mạch điện cảm DC.

Sách tham khảo.

[1] Arrilaga, J., High Voltage Direct Current Transmission, IEEE Power

Engineering Series 6, Peter Peregrinus, Ltd., 1983.

[2] Lidong Zhang, Lars Dofnas, "A Novel Method to Mitigate Commutation

Failures in HVDC Systems," Proceedings PowerCon 2002. International

Conference on, Volume: 1, 13-17 Oct. 2002, pp. 51 -56.

VSC-Based HVDC Link

Tỉ lệ tăng và cải tiến trình chiếu của self-commutated thiết bị bán dẫn đã làm hợp

lí điện áp cao DC (HVDC) sự truyền làm cơ sở trên điện áp nguồn bo chuển đổi

(VSC). Hai yêu cầu kĩ thuật do nhà sản xuất HVDC Lightđ [1] và the HVDCplusđ

[2].

Ví dụ sự rời rạc hóa trong mô hình minh họa của a forced-commutated Voltage-

Sourced Converter high-voltage hướng dòng điện (VSC-HVDC) đường truyền .

Mục đích của ví dụ này là để giả thích cho việc dùng khối SimPowerSystems trong

trình mô phỏng của đường truyền cơ sở HVDC trên three-level Neutral Point

Clamped (NPC) bộ chuyển đổi VSC với vật mang đơn pha làm cơ sở xung hình sin

điều biến chuyển mạch (SPWM). Perturbations được cấp để kiểm tra trình chiếu

động của hệ thống.

Description of the HVDC Link

Đặc điểm chủ yếu của hệ thống truyền VSC-HVDC là khả năng của nó để không

phụ thuộc điều khiển công suất tác dụng và công suất thực chảy ở mỗi hệ thống AC

để nó được kết nối , ở điểm của cặp phổ biến (PCC). Trong sự trái ngược để line-

commutated HVDC transmission, sự phân cực của điện áp DC chủ yếu giống với

dòng đã đổi chiều để thay đổi hướng chảy của công suất.

Đường HVDC rờI rạc trong ví dụ này thì thay đổi trong mô hình

power_hvdc_vsc. Tải mô hình này và lưu nó trong thư mục làm việc của bạn

case5.mdl để cho phép thay đổi nhiều hơn đến hệ thống gốc. Mô hình này chỉ ra

trong lược đồ Figure 5-16 đề nghị một mức 200 MVA, +/- 100 kV VSC-HVDC

đường truyền.

Figure 5-16: VSC-HVDC Transmission System Model


Simpower-system

of 545

Với điện áp hệ thống 230 kV và công suất 2000 MVA AC (AC hệ thống phụ 1

và hệ thống phụ 2) được làm mẫu bởi mạch hãm L-R tương đương với một góc lệch

80 độ ở tần số cơ sở (50 Hz) và ở ba hàm điều hòa. Bộ chuyển đổi VSC là khối cầu

three-level bridge dùng để đóng mô hình chuyển mạch lí tưởng IGBT/diodes. Làm

giảm mối liên hệ với nó IGBT có thể được điều khiển và sự thích hợp của nó đốI

với chuyển mạch tần số cao, đã làm thiết bị này tôt hơn lựa chọn GTO và thyristors.

Mở hệ thống phụ Station 1 và Station 2 để xem cách thức chúng được xây dựng.

Một máy biến áp chuyển đổi (Wye grounded /Delta) được sử dụng để giới hạn

phép biến đổi điện áp tối ưu. Hiện tại khối lắp ráp cuộn dây điều hòa tạo ra bởi bộ

chuyển đổi. Tap thay đổi máy biến áp hay sự tù hóa không được mô phỏng. Vị trí

tap thì khá hơn ở vị trí nén chỉ rỏ bởi hệ số multiplication cấp đến tên điện áp sơ

cấp của máy biến áp chuyển đổi.Hệ số multiplication lựa chọn để có một chỉ số

điều biến quanh 0.85 (số truyền máy biến áp 0.915 trên phía chỉnh lưu và 1.015 trên

phía nhgịch lưu). Reactor bộ chuyển đổi và khe hở điện cảm máy biến áp giới hạn

điện áp đầu ra để đổi pha và biên độ của chi tiết cụ thể đến hệ thống AC và cho

phép điều khiển công suất tác dụng và công suất phản kháng đầu ra.

Để gặp sự chỉ rỏ hệ thống hàm điều hòa AC, khung bộ lọc AC một phần chủ yếu

của sơ đồ. Bạn có thể nối yếu tố thay đổi bên phía hệ thống AC hay bên phía bộ

chuyển đổi của máy biến áp chuyển đổi. Hi đó thì chỉ có hàm điều hòa tần số cao, đi

qua bộ lọc do đó mốI liên hệ nhỏ so sánh với giá trị bô chuyển đổi. Nó thì có khả

năng với bộ lọc pass-filter cao và không hòa hợp với tuned filters thì cần. Sắp xếp

sau dùng trong mô hình của chúng ta và reactor bô chuyển đổi, thiết bị lõi khí, tần

số chủ yếu riêng biệt (bộ lọc bus) từ sóng không cân bằng PWM (bus chuyển đổi).

Hàm điều hòa AC generation [4] thì phụ thuộc chủ yếu trên:

Loại của điều biến (e.g. vật mang cơ sở một pha hay ba pha, không

gian vector, etc.)

Tần số chỉ dẫn p = tần số mang / tần số máy điều biến (e.g. p =

1350/50 = 27)

Chỉ số điều biến m = điện áp đầu ra chủ yếu của bộ chuyển đổI / cực

đén cực điện áp DC.

Hàm điều hòa điện áp chủ yếu được tạo ra ở quanh bôi số của p. Bộ lọc shunt AC

thì 27th và 54th cao vượt qua tổng cộng 40 Mvar. Để minh họa cho hoạt động bộ

lọc chúng ta đã phân tích FFT trong trạng thái tĩnh của điện áp pha chuyển đổi pha

A và điện áp bộ lọc pha A, dùng khối Powergui block. Kết quả được chỉ ra trong

Figure 5-17.


Simpower-system

of 545

Figure 5-17: Phase A Voltage and FFT Analysis. (a) Converter Bus (b) Filter

Bus

Tụ điện chứa DC thì nối đến VSC cuối cùng. Chúng có tác dụng ở hệ thống động

và sóng điện áp ben phía DC. Kích thước của tụ điện được định nghĩa bởi hằng số

thời gian tương ứng đến thời gian để nạp vào tụ điện áp cơ sở (100 kV) nếu nó

thay đổi với dòng cơ sở (1 kA). Lượng này = C ã Zbase = 70e-6 ã 100 = 7 ms

Với Zbase = 100kV/1 kA

Phía bộ lọc DC tần số cao được hòa hợp đến hàm điều hòa 3rd, i.e. chính hàm

điều hòa hiện tại trong điện áp cực dương và cực âm. Nó thì được chỉ ra ở đó dòng

tác dụng của bộ chuyển đổi tạo ra một mốI liên hệ lớn với ba hàm điều hòa trong cả

hai điện áp cực dương và cực âm [3] nhưng không nằm trong tổng điện áp. Hàm

điều hòa DC cũng có thể là chuổi điều hòa 0 (bội số dư 3) đưa đến phía DC (e.g.

xuyên qua bộ lọc AC). Một smoothing reactor nối nối tiếp ở mỗi cực cuối cùng.

Để giữ sự cân bằng phía, mức độ khác nhau giữa các cực điện thế đẫ được điều

khiển và giữ ở o(nhìn ở khối DC Voltage Balance Control block trong khối bộ

điều khiển VSC).

Bộ chỉnh lưu và nghịch lưu được nối liền bằng đường dây cáp 75 km (2 pi

sections). Sử dụng cáp ngầm là loạI dùng cho đường dây VSC-HVDC. Một mạch

khóa được dùng để cấp ba pha xuống đất trên phía bộ nghịch lưu AC. Khối Three-

Phase Programmable Voltage Source blockđược dùng trong hệ thống khu vực 1

để cấp sụt áp.

VSC Control System

Figure 5-18 chỉ một biểu đồ tổng quát của hệ thống điều khiển và giao diện của

nó vớI mạch chính [3].


Simpower-system

of 545

Figure 5-18: Overview of the Control System of a VSC Converter and

Interface to the Main Circuit

Bộ chuyển đổi 1 Bộ chuyển đổi 2 thiết kế bộ điều khiển được dentical. Hai bộ

điều khiển thì không lệ thuộc với tin tức giữa chúng. Mỗi bộ chuyển đổi có hai mức

độ tự do. Trong trường hợp của chúng ta chúng được sử dụng để điều khiển :

P và Q trong khu vực (bộ chỉnh lưu).

Udc và Q trong khu vực 2 (bộ nghịch lưu).

Điều khiển điện áp AC cũng sẽ được chấp nhận để thay thế Q. Sự cần thiết thêm

máy điều chỉnh nó không phảI thực hgiện trong mô hình chúng ta.

Khối lược đồ mức độ cao của mô hình điều khiển rời rạc VSC Simulink chỉ ra ở

lược đồ Figure 5-19.


Simpower-system

of 545

Figure 5-19: High Level Block Diagram of the Discrete VSC Controller

Mở hệ thống điều khiển phụ VSC để xem chi tiết.

Thời gian lấy mẫu của mô hình máy điều khiển (Ts_Control) là 74.06 às, nó là 10

lần thời gian lấy mẫu. Sự chậm trễ được lựa chọn đến một trăm của thời kì PWM

carrier (i.e. 0.01/1350 s) cho một trình mô phỏng rỏ ràng có thể chấp nhận được.

Yếu tố công suất, bộ lọc anti-aliasing và khốI máy phát PWM dùng thời gian lấy

mẫu chủ yếu (Ts_Power) of 7.406 às. Mô hình không đồng bộ của sự hoạt động thi

được chọn cho mô hình của chúng ta.

Tên dòng và áp lấy mẫu (in p.u.) được tạo ra đến bộ điều khiển.

Khối The Clark Transformations bbiến đổI lượng ba pha sang không gian

vector cấu thành và (phần thực và phần ảo). Các tín hiệu đo lường (U và I) bên

phía sơ cấp quay quanh bởi ±pi/6 theo đến máy biíen áp kết nối (YD11 hay YD1)

có khung qui chiếu giống nhau với tín hiệu đo bên phía thứ cấp của máy biến áp

(xem khối CLARK YD).

Khối The dq transformations block tính toán chính xác trục "d" và lượng bậc

hai trục "q" (hai trục nằm trong khung qui chiếu ) từ và .

Khối The Signal Calculations block tính toán và bộ oc khối lượng sử dụng bởI

máy điều khiển (e.g. công suất phản kháng và tác dụng, chỉ số điều biến dòng điện

và điện áp DC , etc.).

Phase Locked Loop (PLL)

Khối The Phase Locked Loop block đo tần số hệ thống và tao ra góc pha đồng

bộ (chính xác hơn [sin( ), cos( )]) cho khối the dq Transformations block.

Trong trạng thái tĩnh, sin( ) thì trong pha chủ yếu (chuổi dương) thành phần và

pha A của điện thế PCC (Uabc).

Outer Active and Reactive Power and Voltage Loop

Simpower-system

of 545

Công suất tác dụng và phản kháng, điện áp loop chứa outer loop máy điều chỉnh

đó tính toán giá trị qui chiếu của vector dòng bộ chuyển đổi (Iref_dq) nó là đầu vào

đến bên trong dòng loop. Mô hình điều khiển là : trong trục "d" , giống công suất

tác dụng chảy qua PCC hay cực đến cực điện áp DC ; trong trục "q" , công suấtphản

kháng chảy qua PCC. Chú ý ở đó nó cũng sẽ được định vị để cộng thêm mô hình

điều khiển điện thế ở trục "q". Hàm chủ yếu của công suất tác dụng và phản kháng

và điện áp loop được rời rạc hóa bên dưới.

KhốI The Reactive Power Control regulator block phối hợp điều khiển PI vớI

feedforward control để àm tăng tốc độ phản ứng. Để cho phép máy tích phân wind-

up đi sau hành động được dẫn ra : lỗi được xóa về zero, khi đo điện áp PCC thì ít

hơn sau giá trị hằng số (i.e. trong suốt AC perturbation); khi đầu ra máy điều chỉnh

được giới hạn , lỗi giới hạn được cấp sau vớI kí hiệu bên phải, đến đầu vào máy

điều chỉnh. Khối The AC Voltage control override block, cơ sở trên hai máy điều

chỉnh PI, sẽ quan trọng với máy điều chỉnh công suất tác dụng đến điện áp PCC AC

chủ yếu trong phạm vi bảo đảm, đậc biêt ở trạng thái tĩnh.

Khối The Active Power Control block thì giống với khối the Reactive Power

Contro block. Khối The extra Ramping block độ dốc bậc công suất đi đến giá trị

mong muốn với sự điều chỉnh giá trị khi điều khiển là de-blocked. Giá trị ramped

được điều chỉnh về 0 khi bộ chuển đổi làm mẫu. khối The DC Voltage control

override block, làm cơ sở cho hai máy điều chỉnh PI, sẽ à quan trong hơn máy điều

chỉnh công suất tác dụng đến điện áp chủ yếu DC nằm trong giá trị cho phép, đậc

biệt suốt perturbation trong hệ thống AC của khu vực điều khiển điện áp DC.

Khối The DC Voltage Control regulator block dùng máy điều chỉnh PI. Khối

thì có tác dụng khi khối the Active Power Control block bị làm mất tác dụng.

Khối đầu ra là giá trị qui chiếu, cho thành phần "d" của vector dòng bộ chuyển đổi,

cho khối the Current Reference Limitation block.

Khối Current Reference Calculation chuyển đổi công suất tác dụng và phản

kháng, tính toán bằng bộ điều khiển P và Q, để dòng quy chiếu tùy thuộc vào điện

áp đo (space vector) ở nút lọc. dòng qui chiếu được ước lượng bởi sự phân chia

công suất qui chiếu bởi điện áp(trên giá trị điện áp đạt trước nhỏ nhất).

Vector dòng qui chiếu được giới hạn ở giá trị nhỏ nhất có thể chấp nhận được

(i.e. lượng không phụ thuộc) bởi khối the Current Reference Limitation block.

trong mẫu công suất điều khiển, mức độ cung cấp công suất tác dụng và công suất

phản kháng qui chiếu khi giới hạn được lợi dụng. Trong mẫu điều khiển điện áp

DC, ưu tiên cao hơn được cho đến công suất tác dụng khi giới hạn được lợi dụng

cho điều khiển hiêu quả điện áp.

Inner Current Loop

Chức năng chính khối Inner Current Loop trình bày ơt dưới.

Khối The AC Current Control block làm dấu vector dòng qui chiếu (thành

phần "d" và "q" ) cấp theo hướng phối hợp để thu được sự điều khiển nhanh dòng

điện ở tải thay đổi và phân phối (e.g. so short-circuit faults không vượt qua giá trị

qui chiếu) [3] [5] [6]. Trong tính chất nó bao gồm vector điện áp biết đến U_dq và

tính toán những cái mà điện áp bộ chuyển đổi có được, bằng việc cộng thêm điện áp

drops giảm để dòng chảy qua điện cảm giữa U và điện áp PWM-VSC. Trạng thái

động chỉ ra của dòng VSC được dùng (tương ứng được làm sự bỏ qua bộ lọc AC

Simpower-system

of 545

filters). Thành phần "d" và "q" không được bắt cặp components are decoupled để

thu được hai mô hình độc lập first-order. Một phép tích phân tương ứng (PI) cu7ng

cấp lại dòng bô chuyển đổi được sử dụng làm giảm lỗi đến 0 trong trạng thái tĩnh.

Đầu ra của khối the AC Current Control block là vector điện áp vô hạn

Vref_dq_tmp.

Khối Reference Voltage Conditioning đưa vào trong tính toán điện áp thực tế và

gái trị lớn nhất khe hở theo lý thuyết của điện áp pha cầu chủ yếu trong mối liên hệ

với điện áp DC để tạo ra điện áp qui chiếu mới khách quan. Trong mô hình của

chúng ta (i.e. a three-level NPC với vật mang cơ bản PWM), tỉ lệ giữa điện áp đỉnh

lớn nhất pha cơ sở và tổng điện áp DC (i.e. cho chỉ số điều biến f 1) là

= 0.816. bằng sự lựa chọn tên điện áp dây 100 kV bus cuộn dây thứ cấp máy biến

áp và tên điện áp DC tổng 200 kV tên chỉ số điều biến sẽ được 0.816. Trong lý

thuyết bộ chuyển đổi cần đến để phát sinh lên đến 1/0.816 hay 1.23 p.u. khi chỉ số

điều biến là một lựợng đến 1. Điện áp dư này là quan trọng hco việc phát sing có ý

nghĩa dòng điện dung (i.e. một công suất phản kháng chảy đên hệ thống AC ).

Khối Reference Voltage Limitation giới hạn biên độ vectơ điện áp quy chiếu là

1.0, since over modulation is not desired.

Yêu cầu khối truyền thông tin Inverse dq and Inverse Clark để phát điện áp quy

chiếu 3 pha đến PWM.

DC Voltage Balance Control

Khối The DC Voltage Balance Control có thể có tác dụng hay mất tác dụng. Sự

khác nhau giữa điện áp phía DC (dương và âm) được điều khiển và giữ cân bằng

cầu ba pha phía DC (i.e. lượng điện thế cực) trong trạng thái tĩnh. Chênh lệch nhỏ

giữa điện thế cực có thể xuất hiện ở sự thay đổi active/reactive dòng bộ chuyển đổi

hay làm giảm không tuyến tính trên sự thiếu chính xác trong khi thực hiện của cầu

điện áp điều biến độ rông xung. Hơn nữa chênh lệch giữa điện áp cực có thể thích

đán với sự hông cân bằng cố hữu giữa điện áp cực trong cấu trúc mạch điện cảm.

Điểm giữa dòng DC Id0 được xác định rỏ sự khác nhau Ud0 giữa điện áp cao và

điện áp thấp (Figure 5-20)

.

Figure 5-20: DC Voltages and Currents of the Three-Level Bridge

Bằng sự thay đổi điều kiện thời gian của chuyển mạch trong một cực nó thì được

xác định để thay đổi giá trị trung bình của điểm giữa dòng Id0 và bằng cách ấy điều

khiển sự khác nahu của điện áp Ud0. cho ví dụ một sự khác dương (Ud0 0) có thể


Simpower-system

of 545

làm giảm xuống 0 nếu biên độ của điện áp qui chiếu nó phát sinh ra dòng điểm giữa

dương được tăng lên ở các khoảng thời gian giống nhau giống biên độ của điện áp

qui chiếu nó phát sinh ra dòng điểm giữa âm DC bi giảm xuống. Việc này được àm

bởi các thành phần đền bù để điện áp qui chiêu hình sin. Do đó cầu điện áp trở nên

biến dạng và để giới hạn hiêu dụng biến dạng điều khiển có thể là chậm. cuối cùng

cho một trình diễn tốt hơn hàm này nên được hoạt động trong khu vực điều khiển

điện áp.

Dynamic Performance

Trong phần tiếp theo, trình diễn động của hệ thống truyền kiểm tra lại bởi trình

mô phỏng và quan sát.

Hiệu ứng động để bước nhảy thay đổi cấp đến máy điều chỉnh qui

chiếu đặc biệt, giống công suất và điện áp tác dụng và phản kháng.

Khôi phục lại từ màn hình severe perturbations trong hệ thống AC.

Cho sự giải thích toàn diện của thủ tục bên dưới thu được những kết quả và nhiều

hơn qui về đến khối the Model Information block.

System Startup - Steady State and Step Response

Dạng sóng chính từ scope như ở hình dưới.

Startup and P & Q Step Responses in Station 1

Bạn có thể quan sát 3 chế độ chính: 9 Hz, 175 Hz, và 370 Hz. Chế độ 9 Hz là chủ yếu vì

sự cộng hưởng song song của tự nối tiếp với bộ điện cảm. Chế độ 175 Hz và 370 Hz là vì

thông số đường dây phân phối 600 km. Cả 3 chế độ là giống nhau ở điểm laọi trừ sự cố.

Simpower-system

of 545

Nếu bạn phóng to điện kháng trong vùng 60 Hz, bạn có thể thấy mức ngắn mạch hệ

thống ở nút B2. bạn cần tìm thấy giá trị 58 ở 60 Hz, tương ứng công suất ngắn mạch 3

pha (735 kV)2 / 58 = 9314 MVA.

Thực hiện quá độ sự cố ở nút B2

Cấu hình các máy cắt trạm biến áp thông thường cho phép xóa bỏ sự cố ở nút không

đường dây hoặc máy biến áp. Bạn nên thay đổi mô hình case1 để thực hiện 3 chu kì sự cố

3 pha-đất ở nút B2:

3. Mở nối khối sự cố 3 pha (khối Three-Phase Fault) và nối lại nó vì vậy sự cố

bây giờ cung cấp ở nút B2.

4. Mở khối Three-Phase Fault và thực hiện thay đổi sau trong hộp hội thoại

của nó:

Pha A, Pha B, Pha C, nối đất. Lựa chọn tất cả.

Thời gian quá độ [2/60 5/60]

Trạng thái chuyển tiếp [1, 0, 1...] (0/1)

2. Bây giờ bạn có một chương trình đã được lập trình sẵn ba pha với đất cấp ở

thờI gian t= 2 chu kì.

4. mở hộp hội thoại máy cắt CB1 và CB2 và thực hiện những thay đổi sau:

Switching of Phase A Not selected

Switching of Phase B Not selected

Switching of Phase C Not selected

2. Máy cắt không thay đổi vị trí. Chúng ở trạng thái ban đầu (đóng).

6. Trong hệ thống thư thập dữ liệu (Data Acquisition subsystem), chèn khối

Selector (từ thư viện Simulink Signals & Systems) ở đầu ra Vabc_B2 nút B2 nối

với scope. Đặt thông số Elements là 1. Điều này cho phép bạn thấy áp pha A rõ

ràng trên scope.

7. Bây giờ thêm khối để đọc từ thông và dòng từ hóa máy biến áp bảo hòa nối

ơ nút B2.

2. Copy khối Multimeter từ thư viện Measurements vào mô hình case1l. Mở

hộp hội thoại Transformer. Trong liệt kê Measurements, chọn Flux và dòng từ

hóa (magnetization current). Mở khối Multimeter. Kiểm tra bạn có 6 tín hiệu có

sẵn. Chọn từ thông và dòng từ hóa pha A và nhấp OK.

8. bây giừo bạn có 2 tín hiệu cs sẵn ở đầu ra khối Multimeter. Dùng khối

Demux để gửi 2 tín hiệu này lên 2 scope.

9. ITrong hợp hội thoại Simulation --> Simulation parameters, thay đổi thời

gian dừng là 0.5. Sự mô phỏng với thời gian chậm cho phép bạn quan sát các chế

độ tần số thấp mong muốn (9 Hz). Khởi động mo phỏng.

Kết quả dạng sóng như sau.

Simpower-system

of 545

Kết quả mô phỏng 3 chu kì sự cố 3 pha-đất ở nút B2

Simpower-system

of 545

Chế độ trùng hợp 9 Hz kích thích xóa bỏ sự cố thấy rõ ràng trên áp pha A ở nút B2

(đường 1) và áp tụ (đường 3). Thành phần điện áp 9 Hz xuất hiện ở nút B2 làm cho máy

biến áp bão hòa, như dòng từ hóa máy biến áp (đường 5). Vẽ từ thông pha A máy biến áp

trên đường 4. Ứng dụng sự cố điện áp ở đầu cuối máy biến áp giảm xuống 0 và từ thông

vẫn không thay đổi trong thời gian sự cố.

Ở thời điểm loại trừ sự cố, khi điện áp phục hồi, điều khiển máy biến áp vào bảo hòa

như kết quả lệch từ thông tạo bởi thành phần điện áp 60 Hz và 9 Hz. Các xung dòng từ hóa

máy biến áp xuất hiện khi từ thông vượt quá mức bảo hòa. Dòng này chứa thành phần điện

kháng 60 Hz biến điệu ở 9 Hz.

Thyristor-Based Static Var Compensator

Ví dụ mô tả trong phần này minh họa ứng dụng SimPowerSystems để nghiên cứu sự

thực hiện trạng thái ổn định và động bộ bù tĩnh (SVC) trên hệ thống truyền tải. SVC là

thiết bị shunt của họ Flexible AC Transmission Systems (FACTS) dùng điện tử công suất.

Nó điều chỉnh điện áp bằng cách phát hoạc hấp thụ công suất phản kháng. Nếu bạn không

quen SVC, vui lòng xem tải liệu khối Static Var Compensator (Phasor Type), nó trình bày

nguyên tắc làm việc của SVC.

Khối Static Var Compensator (Phasor Type) của thư viện FACTS là mo hình đơn giản

có thể mô phỏng bất kì tôpô SVC nào. Bạn có thể dùng nó với tùy chọn mô phỏng phasor

khối Powergui để nghiên cứu thực hiện động và ổn định quá độ hệ thống điện. Vì tần số

thấp giao động điện cơ trong hệ thống công suất lớn (tiêu biểu 0.02 Hz đến 2 Hz), nghiên

cứu loại này thường yêu cầu thời gian mô phỏng là 30-40 giây hoặc hơn.

Mô hình SVC trình bày trong ví dụ này là mô hình chi tiết hơn tô pô SVC đặc biệt(dùng

điện kháng điều khiển thyristor (TCR) và tụ khóa thyristor (TSCs)) với sự thể hiện đầy đủ

điện tử công suất. Loại mô hình này yêu cầu mô phỏng gián đoạn với bước thời gian cố

định (50 s trong trường hợp này) và dùng nó đặc biệt để nghiên cứu sự thực hiện SVC

trên dải thời gian nhỏ hơn nhiều (một vài giây). Ứng dụng tiêu biểu bao gồm tối ưu hóa hệ

thống điều khiển, tác động sóng hài, quá độ và quá tải các thành phần điện trong thời gian

sự cố.

Mô tả SVC

Sơ đồ một sợi mô hình SVC như trong hình 5-3. Nó thể hiện 300 Mvar SVC nối với hệ

thống truyền tải 735 kV.

Ví dụ này có sẵn trong mô hình power_svc_1tcr3tsc. Tải mô hình này và lưu trong thư

mục làm vệc của bạn là case2.mdl để cho phép thay đổi nhiều hơn đối với hệ thống ban

đầu. Mô hình này như trong hình 5-4.

Simpower-system

of 545

Hình 5-3: Sơ đồ 1 sợi SVC

Hình 5-4: Mô hình SPS 300 Mvar SVC trên hệ thống 735 kV (power_svc_1tcr3tscs)

Các thành phần SVC

SVC gồm máy biến áp đôi 735 kV/16 kV, 333 MVA, một tụ TCR 109 Mvar và 3 tụ

TSC 94 Mvar (TSC1 TSC2 TSC3) nối bên phía thứ cấp máy biến áp.

Khóa TSC đóng mở cho phép thay đổi gián đoạn công suất điện kháng thứ cấp từ 0 đến

282 Mvar dung (ở 16 kV) bằng bước 94 Mvar, trong khi điều chỉnh pha TCR cho phép

thay đổi liên tục từ 0 đến 109 Mvar cảm. Tính đến điện kháng móc vòng máy biến áp (0.15

p.u.), thấy rằng điện nạp tương đương SVC từ phía sơ cấp có thể tha đổi liên tục từ -1.04

pu/100 MVA (đầy cảm) to +3.23 pu/100 Mvar (đầy dung).

SVC Controller giám sát điện áp sơ cấp và gửi xung thích hợp đến 24 thyristors (6

thyristors per three-phase bank) to obtain the susceptance required by the voltage regulator.

Dùng Look under Mask để xem cách xây dụng hệ thống con TCR và TSC. Nối bank 3

pha tam giác vì vậy, trong thời gian làm việc cân bằng bình thường, sóng hài tripplen thứ

Simpower-system

of 545

tự không (3rd, 9th,...) giữ lại trong cuộn tam giác, bởi vậy giảm bớt sóng hài bơm vào hệ

thống.

Thể hiện hệ thống công suất bàng đẳng trị điện cảm (mức ngắn mạch 6000 MVA) và tải

200-MW. Điện áp trong hệ thống đẳng trị có thể thay đổi bằng khối Three-Phase

Programmable Voltage Source để quan sát đáp ứng động SVC để thay đổi điện áp hệ

thống.

SVC Control System

Open the SVC Controller (xem hệ thống con hình 5-5).

Hình 5-5: Hệ thống điêu khiển SVC

Hệ thống điều khiển SVC gồm có 4 module chính sau:

Measurement System đo điện áp sơ cấp thứ tự thuận. Hệ thống này dùng kỹ

thuật tính toán Fourier gián đoạn để ước lượng điện áp cơ bản over a one-cycle

running average window. Đơn vị chỉ số điện áp đo được chạy bởimột chương trình

lập sẵn để đưa vào trong sự thay đổi tính toán của tần số hệ thống.

Voltage Regulator dùng bộ điều chỉnh PI để điều chỉnh điện áp sơ cấp ở

điện áp quy chiếu (1.0 p.u. xác định trong menu khối SVC Controller). Một điện

thế droop được sáp nhập trong điện thế điều chỉnh để thu được đặc tính V-I với độ

nghiêng (0.01 pu/100 MVA trong trường hợp này). Do vậy, khi điểm làm việc SVC

thay đổi từ đầy dung (+300 Mvar) sang đầy cảm (-100 Mvar) điện áp SVC thay đổi

giữa 1 - 0.03 = 0.97 p.u. và 1 + 0.01 = 1.01 pu.

Distribution Unit dùng điện nạp sơ cấp tính toán Bsvc bằng bộ điều chỉnh

điện áp để xác định góc mở TCR và trạng thái (on/off) 3 nhánh TSC. Góc mở

như là một hàm của TCR điện nạp BTCR được thực hiện bằng bảng giám sát từ

phương trình sau

với BTCR là điện nạp TCR trong p.u. của công suất điện kháng định mức TCR (109

Mvar)

Firing Unit gồm có 3 hệ thống con độc lập, mỗi một hệ thống con là cho

một pha (AB, BC và CA). Mỗi hệ thống con gồm có PLL đồng bộ trên điện áp thứ

cấp dây-dây và một máy phát xung cho mỗi nhánh TCR và TSC. Máy phát xung

dùng góc mở và trạng thái TSC có từ Distribution Unit để phát xung. Sự mở các

Simpower-system

of 545

nhánh TSC có thể đồng bộ hóa (gửi một xung ở các thyristors dương và âm ở mỗi

chu kì) hoặc liên tục. Chế đọmowr đồng bộ thường là phương pháp được sử dụng

ưa thích vì giảm sóng hài nhanh hơn. Có thể chọn thay đổi chế độ mở

Synchronized trong hộp hội thoại Firing Unit.

Steady State and Dynamic Performance of the SVC

Bây giờ quan sát dạng sóng trạng thái ổn định và đáp ứng động SVC khi thay đổi điện

áp hệ thống. Mở menu Programmable Voltage Source và thấy chương trình hóa thứ tự

bước điện áp. Cũng vậy mở menu khối SVC Controller và kiểm tra là SVC ở trong chế độ

điều chỉnh điện áp (Voltage regulation) với điện áp quy chiếu là 1.0 p.u. Chạy mô phỏng

và quan sát dạng sóng trên khối Scope SVC. Sóng này được tái sinh ra như ở dưới.

Waveforms Illustrating SVC Dynamic Response to System Voltage Steps

Ban đầu nguồn áp đặt là 1.004 pu, kết quả điện áp 1.0 p.u. ỏ các đầu cuối SVC khi SVC

không làm việc. Như điện áp quy chiếu Vref đặt là 1.0 pu, the SVC là không đáng lưu ý

ban đầu (dòng 0). Điểm làm việc này có được với TSC1 làm việc và TCR hầu như đầy

cảm ( = 96 degrees).

Ở t = 0.1s áp đột ngột tăng lên 1.025 pu. SVC phản ứng lại bằng cách hấp thụ công suất

phản kháng (Q = -95 Mvar) để đưa điện áp về lại 1.01 pu. Thời gian đặt 95% là xấp xỉ 135

ms. Ở điểm này tất cả TSC là không làm việc và TCR hầu như dẫn hoàn toàn ( = 940).

Simpower-system

of 545

Ở t = 0.4 s điện áp nguồn đột ngột giảm thấp xuống 0.93 pu. SVC phản ứng lại bằng

cách phát 256 Mvar công suất phản kháng, bởi vậy điện áp tăng đến 0.974 pu. Ở điểm này

3 TSC là làm việc và TCR hấp thụ xấp xỉ 40% công suất phản kháng định mức của nó (

=1200).

Quan sát đường cuối cùng trên scope cách TSC thứ tự đóng và mở. Mỗi lần TSC mở

góc TCR thay đổi từ 1800 (không cảm) đến 90

0 (đầy cảm). Cuối cùng ở t = 0.7 s điện áp

tăng lên đến 1.0 p.u. và công suất phản kháng SVC giảm xuống 0.

Bạn có thể mở hệ thống con Signal & Scopes để quan sát dạng sóng. Hiển thị áp và

dòng TCR nhánh AB cũng như xung thyristor trên scope TCR AB. Hình dưới thu nhỏ 3

chu kì khi góc mở là 1200.

Steady State Voltage and Current in TCR AB

Misfiring of TSC1

Trường hợp cuối cùng nghiên cứu trình mô phỏng TSC misfiring.

Mỗi lần TSC khóa một giá trị điện áp bị tụ TSC lưu lại. Nếu bạn xem ở scope TSC1

Misfiring bên trong hệ thống con Signals & Scope, bạn có thể quan sát điện áp TSC1

(đường đầu tiên) và dòng TSC1 (đường 2) nhánh AB. Điện áp đi qua thyristor dương

(thyristor dẫn dòng dương) như ở đường 3 và các xung gửi đến thyristor này như ở đường

4. Lưu ý rằng mở thyristor dương ở điện áp TSC âm cực đại, khi điện áp valve cực tiểu.

Nếu lỗi xung mở không gửi đúng thời gian, có thể quan sát thấy quá dòng rất lớn trên

valve TSC. Xem bên trong khối SVC Controller for how a misfiring can be simulated on

TSC1. Dùng khối Timer và khối OR để thêm xung thông thường từ Firing Unit.

Mở menu khối Timer và xóa hệ số nhân 100. Chương trính hóa bộ đếm thời gian để gửi

to send a misfiring pulse lasting one sample time at time t= 0.121 s.

Khở động lại mô phỏng. Quan sát dạng sóng trên scope TSC1 Misfiring sinh ra ở dưới.

Simpower-system

of 545

TSC Voltages and Current Resulting from Misfiring on TSC1

Quan sát ở đó xung misfiring được gửi đi khi giá trị điện áp đạt giá trị dương tức thì lớn

nhất sau TSC đã cản trở. Thyristor misfiring này tạo ra quá dòng thyristor lớn (18 kA hoặc

6.5 lần dòng đỉnh định mức). Cũng như vậy ngay lập tức sau khi thyristor khóa, điện áp

thyristor đạt đến 85 kV (3.8 lần điện áp đỉnh định mức). Để ngăn cản quá dòng và quá áp,

thông thường bảo vệ valve thyristor bằng chống sét ôxit kim loại (không mô phỏng ở đây).

GTO-Based STATCOM

Ví dụ mô tả trong phần này minh họa ứng dụng của SimPowerSystems để nghiên cứu sự

thực hiện trạng thái ổn định và động của bộ bù đồng bộ tĩnh (static synchronous

compensator) (STATCOM) trên hệ thống phân phối. STATCOM là thiết bị shunt của họ

hệ thống phân phối AC linh hoạt (FACTS) sử dụng điện tử công suất. Nó điều chỉnh điện

áp bằng cách phát hoặc hấp thụ công suất phản kháng. Nếu bạn không quen STATCOM,

vui lòng xem tài liệu khối Static Synchronous Compensator (Phasor Type), trình bày

nguyên tắc làm việc của STATCOM.

Tùy thuộc công suất định mức của STATCOM, sử dụng kỹ thuật khác cho bộ chuyển

đổi công suất. STATCOM công suất cao (vài trăm Mvars) thông thường dùng GTO-based,

bộ chuyển đổi điện áp nguồn sóng vuông (square-wave voltage-sourced converters) (VSC),

trong khi STATCOM công suất thấp (hàng chục Mvars) dùng IGBT-based (hoặc IGCT-

based) điêu fbiến độ rộng xung (PWM) VSC. Khối The Static Synchronous Compensator

(Phasor Type) của thư viện FACTS là một chế độ đơn giản, mà có thể mô phỏng theo một

kiểu khác của STATCOMs. Bạn có thể dùng với tùy chọn mô phỏng phasor khối Powergui

để nghiên cứu thực hiện động và ổn định quá trình quá độ của hệ thống. Bởi vậy dao động

Simpower-system

of 545

điện cơ tần số thấp trong hệ thống lớn (đặc biệt từ 0.02 Hz đến 2 Hz), loại này thường yêu

cầu thời gian mô phỏng là 30-40 giây hoặc hơn.

Mô hình STATCOM trình bày trong ví dụ này là mô hình chi tiết hơn với thể hiện đầy

đủ điện tử công suất. Nó dùng sóng vuông, 48-xung VSC và nối liền các máy biến áp cho

hàm trung hòa. Kiểu mô hình này yêu cầu mô phỏng gián đoạn bước cố định (25 s trong

trường hợp này) và nó dùng kiểu đặc trưng để nghiên cứu sự thực hiện STATCOM trong

dải thời gian nhỏ hơn nhiều (một vài giây). Những ứng dụng tiêu biểu bao gồm tối ưu hóa

hệ thống điều khiển và tác động của sóng hài do bộ chuyển đổi phát ra.

Description of the STATCOM

STATCOM trình bày trong ví dụ này có sẵn trong mô hình power_statcom_gto48p. Tải

mô hình này và lưu vào thư mục làm việc của bạn là case3.mdl để cho phép thay đổi nhiều

hơn hệ thống ban đầu. mô hình này ở hình 5-6 thể hiện hệ thống 3 nút 500 kV với điều

chỉnh điện áp STATCOM 100 Mvar ở nút B1.

Điện áp trong hệ thống đẳng trị nối ở nút B1 có thể thay đổi bằng khối Three-Phase

Programmable Voltage Source để quan sát đáp ứng động STATCOM để thay đổi điện áp

hệ thống.

Hình 5-6: Mô hình SPS STATCOM 100 Mvar trên hệ thống 500 kV

(power_statcom_gto48p)

STATCOM Power Component

STATCOM gồm có bộ chuyển đổi 48-xung 3 mức và 2 tục 3000 F mắc nối tiếp, 2 tụ

này làm việc như nguồn điện áp Dc thay đổi. Biên độ biến điện áp 60 Hz bộ chuyển đổi

sinh ra được tổng hợp từ điện áp DC thay đổi quanh giá trị 19.3 kV.

Nhấp đôi chuột lên khối STATCOM 500kV 100 MVA (xem hệ thống con hình 5-7).

Simpower-system

of 545

Figure 5-7: 48-Pulse Three-Level Inverter

STATCOM dùng mạch này để phát điện áp bộ nghịch lưu V2 đã trình bày trong tài liệu

khối Static Synchronous Compensator (Phasor Type). Nó gồm có ghép đôi 4 bộ chuyển

đổi 3 pha 3 mức với 4 máy biên áp dịch pha giới thiệu góc lệch pha là +/- 7.50.

Ngoại trừ sóng hài bậc 23rd và 25th, sắp xếp các máy biến áp trung hòa này tất cả

harmonics up to the 45th harmonic. Cuộn thứ máy biến thế Y và D dừng harmonics 5+12n

(5, 17, 29, 41,...) and 7+12n (7, 19, 31, 43,...). Thêm vào đó, góc lệch pha 15° giữa 2 nhóm

máy biến áp (Tr1Y và Tr1D sớm pha 7.5°, Tr2Y và Tr2D trễ pha 7.5°) cho phép hủy bỏ

sóng hài 11+24n (11, 35,...) và 13+24n (13, 37,...). Xét thấy rằng máy biến áp không phát

sóng hài 3n (tam giác Y không nối đất), máy biến áp không lọai bỏ sóng hài bậc nhất do đó

sóng hài bậc 23rd, 25th, 47th và 49th. Bằng cách chọn góc dẫn thích hợp cho bộ nghịch

lưu 3 mức ( = 172.5°), có thể cực tiểu hóa sóng hài 23rd và 25th. Quan trọng đầu tiên

harmonics phát sinh bởI máy chuyển đổi sẽ ở sau 47th and 49th. Sử dụng điện áp phân cực

DC the STATCOM thus phát sinh 48-step sóng điện áp có dngj gần hình sin.

Lược đồ bên dưới tái sinh điện áp sơ cấp phát sinh bởi bộ chuyển đổi STATCOM 8-pulse

tốt bằng nó một chương trinh harmonics.

Simpower-system

of 545

Frequency Spectrum of Voltage Generated by 48-Pulse Inverter at No Load

Phổ tần này có được từ chạy demo power_48pulsegtoconverter, mà dùng cùng tôpô bộ

chuyển đổi. FFT thực hiện phân tích bằng cách dùng tùy chọn FFT Analysis của khối

Powergui. FFT dùng 1 chu kì điện áp bộ chuyển đổi trong suốt thời gian làm viẹc không tải

và dải tần 0-6000 Hz.

Hệ thống điều khiển STATCOM

Mở bộ điều khiển SVC (xem hệ thống con hình 5-5)

Simpower-system

of 545

Hình 5-8: Hệ thống điều khiển STATCOM

Nhiệm vụ của hệ thống điều khiển là tăng hoặc giảm điện áp DC tụ, vì vậy điện áp AC

phát có biên độ đúng với công suất phản kháng yêu cầu. Hệ thống điều khiển cũng phải giữ

điện áp phát AC cùng pha với điện áp hệ thống ở nút nối STATCOM để chỉ phát hoặc hấp

thụ công súat phản kháng (ngoại trừ công suất phản khángnhỏ do tổn hao máy biến áp và

bộ chuyển đỏi yêu cầu).

Hệ thống điều khiển dùng các module sau:

Phase Locked Loop (PLL) xung đồng bộ GTO để cung cấp điện áp hệ thống

và góc quy chiếu với hệ thống đo lường.

Measurement System tính toán thành phần thứ tự thuận dòng và áp

STATCOM, dùng phase-to-dq transformation and a running-window averaging.

Thục hiện điều chỉnh điện áp bằng 2 bộ điều chỉnh PIs: từ điện áp đo Vmeas

và điện áp quy chiếu Vref, khối Voltage Regulator (vòng ngoài) tính toán dòng

phản kháng quy chiếu Iqref khối Current Regulator sử dụng (vòng trong). Đầu ra

bộ điều chỉnh dòng là góc , góc là góc lệch pha điện áp bộ chuyển đổi và điện

áp hệ thống tương ứng. Góc này tồn tại rất gần 0 ngoại trừ chu kì thời gian ngắn,

như giải thích ở dưới.

Hợp nhát điện áp rơi vào điều chỉnh điện áp để có đặc tính V-I với 1 slope

(0.03 p.u./100 MVA trong trường hợp này). Do vậy khi điểm làm việc STATCOM

thay đổi từ đầy dung (+100 Mvar) sang đầy cảm (-100 Mvar) điện áp SVC thay đổi

giữa 1-0.03=0.97 p.u. và 1+0.03=1.03 p.u.

Firing Pulses Generator phát xung cho 4 bộ nghịch lưu từ đầu ra PLL ( .t)

và đầu ra bộ điều chỉnh dòng (góc ).

Để giải thích nguyên tắc điều chỉnh, chúng ta cho rằng điện áp hệ thônhgs Vmeas trở

nên tháp hơn so với điện áp quy chiếu Vref. Bộ điều chỉnh điện áp sẽ yêu cầu đầu ra dòng

điện kháng cao hơn (positive Iq= dòng dung). Để phát công suất phản kháng dung nhiều

hơn, bộ điều chỉnh dòng sẽ tăng chậm pha điện áp bộ chuyển đổi đối với điện áp hệ

thống,vì vậy cong suất tác dụng sẽ tạm thời chảy từ hệ thống AC vào tụ, bơi rvạy tăng điện

áp DC và do đó phát ra điện áp AC cao hơn.

Simpower-system

of 545

Như giải thích ở phần trước, cố định góc dẫn bộ chuyển đổi 3 mức là 172.5°. This

conduction angle minimizes 23rd and 25th harmonics of voltage generated by the square-

wave inverters. Cũng vậy để giảm sóng hài không đặc tính, điện áp dương và âm nút DC

bắt buộc bằng module DC Balance Regulator. Thực hiện điều này bằng cách cung cấp độ

lệch nhỏ góc dẫn cho nữa chu kì dương và âm.

Hẹ thống điều khiển STATCOM cũng cho phép chọn chế độ điều khiển Var (xem hộp

hội thoại STATCOM Controller). Trong mỗi trường hợp, dòng quy chiếu Iqref không

được bộ điều chỉnh điện áp phát. Nó xác định từ Qref hoặc Iqref xụ thể trong hộp hội thoại.

Steady State and Dynamic Performance of the STATCOM

Bạn sẽ quan sát dạng sóng trạng thái ổn định và đáp ứng động STATCOM khi điện áp

hệ thống thay đổi. Mở menu nguồn điện áp và xem thứ tự chương trình hóa bước điện áp.

Cũng vậy mở hộp hội thoại STATCOM Controller và kiểm tra STATCOM là ở chế độ

điều chỉnh điện áp (Voltage regulation mode) với điện áp quy chiếu là 1.0 p.u. Chạy mô

phỏng và quan sát dạng sóng trên scope STATCOM. Dạng sóng sinh ra như bên dưới.

Dạng sóng minh họa đáp ứng động STATCOM với bước điện áp hệ thống

Ban đầu nguồn điện áp chương trình hóa đặt là 1.0491 p.u., kết quả điện áp nút B1 là 1.0

p.u. khi STATCOM không làm việc. Như điện áp quy chiếu Vref đặt là 1.0 p.u., ban đầu

STATCOM (dòng 0). Điện áp DC là 19.3 kV. Ở t = 0.1s, điện áp đột ngột giảm 4.5%

(0.955 p.u. điện áp định mức). STATCOM phản ứng lại bằng cách phát công suất phản

Simpower-system

of 545

kháng (Q=+70 Mvar) để giữ điện áp ở 0.979 p.u. Thời gian đặt 95% xấp xỉ 47 ms. Ở điểm

nay điện áp DC tăng lên đến 20.4 kV.

Thì ở t = 0.2 s áp nguồn tăng lên đến 1.045 p.u. giá trị định mức. STATCOM phản ứng

lại bằng cách thay đổi điểm làm việc từ dung sang cảm để giữ điện áp ở 1.021 p.u. Ở điểm

này STATCOM hấp thụ 72 Mvar và điện áp DC giảm thấp xuống 18.2 kV. Quan sát

đường đầu tiên ta thấy áp và dòng sơ cấp STATCOM là dòng thay đổi từ dung sang cảm

xấp xỉ một chu kì.

Cuối cùng ở t = 0.3 s áp nguồn đặt về gia trị định mức và điểm làm việc STATCOM trở

về 0 Mvar.

Hình sau thu nhỏ 2 chu kì trong suốt thời gian làm việc ở trạng thái ổn định khi

STATCOM là dung và khi là cảm. Dạng sóng cho ta thấy áp và dòng thứ cấp (pha A) cũng

như dòng sơ cấp chảy vào STATCOM.

Steady State Voltages and Current for Capacitive and Inductive Operation

Lưu ý rằng khi STATCOM đang làm việc ở chế độ dung (Q = +70 Mvar), điện áp thứ

cấp 48-pulse (đơn vị pu) do bộ chuyển đổi phát là cao hơn điện áp sơ cấp (trong p.u.) và

đồng pha với điện áp sơ cấp. Dòng đang sớm pha hơn áp 90°; do vậy STATCOM phát

công suất phản kháng.

Ngược lại, khi STATCOM đang làm việc ở chế độ cảm, áp thứ cấp thấp hơn so với áp

sơ cấp. Dòng trễ pha hơn áp 90°; do vậy STATCOM hấp thụ công suất phản kháng.

Cuối cùng, nếu xem ở trong hệ thống con Signals and Scopes bạn sẽ có thể truy cập tín

hiệu điều khiển khác. Lưu ý quá độ tahy đổi góc khi điện áp DC tăng hoặc giảm để thay

đổi công suất phản kháng. Giá trị trạng thái ổn định của (0.50) là góc lệch pha yêu cầu để

duy trì tổn hao trào lưu công suất phản kháng nhỏ trong máy biến áp bù và bộ chuyển đổi.

Thyristor-Based HVDC Link

Ví dụ trong phân này minh họa mô hình liên kết truyền dòng một chiều điện áp cao

(HVDC) dùng bộ chuyển đổi thyristor 12-xung [1]. Ứng dụng nhiễu loạn để khảo sát sự

thực hiện của hệ thống. Các đối tượng của ví dụ này là minh chứng dùng các khối

SimPowerSystems kết hợp với các khối Simulink mô phỏng một cực đầy đủ hệ thống phân

phối HVDC 12-xung. Khối Discrete HVDC Controller là một điều khiển tổng quát có sẵn

trong thư viện Discrete Control Blocks của thư viện SimPowerSystems Extras. Trong cùng

thưviện bạn có thể tìm khối Discrete Gamma Measurement dùng trong hệ thống con điều

khiển bộ chuyển đổi.

Description of the HVDC Transmission System

Simpower-system

of 545

Mở mô hình power_hvdc12pulse và lưu tên là case4.mdl để cho phép thay đổi nhiều hơn

hệ thống ban đầu. Hệ thống này như trong hình 5-9.

Sử dụng một DC 1000 MW (500 kV, 2 kA) DC để truỳen công suất từ hệ thống 500 kV,

5000 MVA, 60 Hz đến hệ thống 345 kV, 10000 MVA, 50 Hz. Thể hiện hệ thống AC bằng

đẳng trị L-R với góc 800 ở tần số cơ bản (60 Hz hoặc 50 Hz) và ở sóng điều hòa bậc 3.

Bộ chỉnh lưu và nghịch lưu là bộ chuyển đổi 12-xung dùng 2 khối Universal Bridge mắc

nối tiếp. Mở hệ thống con 2 bộ chuyển đổi (khối Rectifier và khối Inverter) để thấy cách

xây dụng chúng. Nối bộ chuyển đổi qua đường dây 300-km và điện kháng san bằng 0.5 H.

Mô hình máy biến áp bộ chuyển đổi (Y0/Y/) với khối máy biến áp 3 pha (3 cuộn dây).

Không mô phỏng bộ chuyển đổi nấc phân áp máy biến áp. Vị trí nấc phân áp đúng là xác

định ở vị trí cố định bằng hệ số nhân cung cấp cho điện áp định mức sơ cấp máy biến áp bộ

chuyển đổi (0.90 bên phía chỉnh lưu; 0.96 bên phía nghịch lưu).

From the AC point of view, bọ chuyển đổi HVDC làm việc như nguồn dòng điều hòa.

From the DC point of view, nó là nguồn áp điều hòa.

Thứ tự n đặc tính sóng hài này liên quan với số xung p cấu hình bộ chuyển đổi: n = kp ±

1 cho dòng AC và n = kp cho hướng điện áp, k là nguyên. Trong ví dụ, p = 12, vì vậy sóng

hài phía AC là 11, 13, 23, 25, và phía DC là 12, 24.

Figure 5-9: HVDC System

Dùng bộ lọc AC để ngăn cản dòng sóng hài bậc lẻ từ bên ngoài hệ thống AC. Nhóm các

bộ lọc vào 2 hệ thống con. Các bộ lọc này cũng xuất hiện như tụ lớn ở tần số cơ bản, bởi

vậy cung cấp bù công suất phản kháng cho bộ chỉnh lưu tiêu thụ vì góc mở . Với =

300, công suất phản kháng bộ chuyển đổi yêu cầu xấp xỉ 60% công suất phân phối khi đầy

tải. Xem bên trong hệ thống con bộ lọc AC để thấy bộ lọc cộng hưởng Q cao (100) ở sóng

hài thứ 11th và 13th và thấp Q (3), or damped filter, used to eliminate the higher order

harmonics, e.g., 24th and up. Extra reactive power is also provided by capacitor banks.

Cung cấp 2 máy cắt cho các sự cố: một ở phía bộ chỉnh lưu DC và một ở phía bộ chuyển

đổi AC.

Simpower-system

of 545

Hệ thống điều khiển và bảo vệ bộ chỉnh lưu và bộ chuyển đổi dùng khói cập nhật mới

Discrete HVDC Controller trong thư viện Discrete Control Blocks của thư viện

SimPowerSystems Extras.

Gián đoạn cả hai hệ thống công suất và hệ thống điều khiển, bảo vệ với cùng thời gian

mẫu là Ts = 50s. Một vài hệ thống bảo vệ có thời gian mẫu là 1 hoặc 2 ms.

Đáp ứng tần hệ thống AC và DC

Bây giờ bạn đo đáp ứng tần hệ thống AC (phía bộ chỉnh lưu và chuyển đổi) và đường

dây DC.

Phần Analyzing a Simple Circuit giải thích cách khối Impedance Measurement cho phép

bạn tính toán điện kháng hệ thống tuyến tính từ mô hình không gain tạng thái như thế nào.

Như valve thyristor bộ chuyển đổi là khối phi tuyến, bở qua chúng khi tính toán điện

kháng và nhận điện kháng khi valve mở.

Mở thư viện Measurements, copy 3 khối Impedance Measurement vào mô hình, và đổi

tên Zrec, Zinv, và ZDC. Nối 2 đầu vào Zrec và Zinv giữa pha A và pha B hệ thống AC bên

phía bọ chỉnh lưu và bộ biến đổi. Đo điện kháng giữa 2 pha cho 2 lần điện kháng thư tự

thuận. do vậy bạn phải cung cấp hệ số 1/2 điện kháng để có giá trị điện kháng chính xác.

Mở 2 khối Impedance Measurement và đặt Multiplication factor là 0.5. Cuối cùng nối

đầu 1 khối ZDC giữa đầu cuối đường DC và điện kháng san bằng bộ chỉnh lưu, và nối đầu

vào 2 với đất. Lưu mô hình đã thay đổi là case4Zf.mdl.

Trong Powergui, chọn Impedance vs Frequency Measurement. Một cửa sổ mới mở

ra, đưa ra tên 3 khối Impedance Measurement. Điền vào Frequency range bằng cách nhập

10:2:1500. Chọn tỉ lệ lin để hiển thị biên độ Z và tỉ lệ lin cho trục tần số. nhấp nút Save

data to workspace và nhập Zcase4 là tên biến chứa impedance vs. frequency. Nhấp nút

Display.

Khi kết thúc tính toán, hiển thị biên độ và pha là hàm tần số đo bằng 3 khối Impedance

Measurement trong cửa sổ. Không gian làm việc của bạn nên có tên biến là Zcase5. Nó là

ma trận 4 cột chứa tần số ở cột 1 và 3 điện kháng phức ở cột 2, 3 và 4 với cùng kiểu sắp

xếp như trong cửa sổ hiển thị tên khối.

Biên độ 3 điện kháng là hàm của tần sso như hình vẽ dưới.


Simpower-system

of 545

Điện kháng thư tự thuận hệ thống 2 AC và đường dây DC

Lưu ý 2 điện kháng cực tiểu biên độ Z của hệ thống AC. Tạo ra cộng hưởng nối tiếp

bằng bộ lọc sóng hài bậc 11th và 13th. Chúng xảu ra ở tàn số 660 Hz và 780 Hz trong hệ

thống 60 Hz. Cũng nên lưu ý rằng thêm bộ lọc dung 600 Mvar trong hệ thống điện cảm tạo

ra cộng hưởng (quanh 188 Hz bên phía bộ chỉnh lưu và 220 Hz bên phía bộ nghịch lưu).

Phóng to biên độ điện kháng trong miền 60 Hz. Bạn thấy biên độ là 56.75 cho hệ thống

60 Hz, tương ứng với mức ngắn mạch hiệu quả là 5002/56.75 = 4405 MVA bên phải bộ

chỉnh lưu (bộ lọc 5000 MVA - 600 Mvar).

Với đường dây DC, lưu ý cộng hưởng nối tiếp ở 240 Hz, which corresponds to the main

mode likely to be excited on the DC side, under large disturbances.

Description of the Control and Protection Systems

Hệ thống chỉnh lưu và nghịch dùng 1 khối như nhau Discrete HVDC Controller từ thư

viện Discrete Control Blocks của thư viện SimPowerSystems Extras. Khối có thể làm việc

trong chế độ chỉnh lưu hoặc nghịch lưu. Ở nghịch lưu, dùng khối Gamma Measurement và

tìm thấy nó trong cùng thư viện. Dùng Look under mask để xem cách xây dựng khối.

Hệ thống Master Control phát dòng quy chiếu cho 2 bộ chuyển đổi và khởi tạo khởi

đọng và dừng truyền tải công suất DC.

Hệ thống bảovệ có thể đóng hoặc mở. Ở bộ chỉnh lưu, bảo vệ sự cố DC phát hiện sự cố

trên đường dây và có những phản ứng cần thiết để loại trừ sự cố. hệ thống con Low AC

Voltage Detection ở bộ chỉnh lưu và bộ nghịch lưu làm việc để phân biệt giữa sự cố AC và

DC. Ở bộ biến đổi, hệ thống con Commutation Failure Prevention Control [2] giảm nhẹ

hỏng chuyển mạch vì độ lệch điện áp AC. Trình bày chi tiết hơn ở mỗi khối bảo vệ.

HVDC Controller Block Inputs and Outputs

Đầu vào 1 và 2 là điện áp dây DC (VdL) và dòng (Id). Lưu ý dòng DC đo (Id_R và Id_I

in A) và áp DC (VdL_R và VdL_I in V) là tỉ lệ với p.u. (dòng 1 p.u. = 2 kA; áp 1 p.u. =

500 kV) trước khi chúng được sử dụng trong bộ điều khiển. Lọc đầu vào VdL và Id inputs

Simpower-system

of 545

trước khi bộ điều khiển xử lý. Dùng bộ lọc thứ nhất cho đầu vào Id và bộ lọc thứ 2 cho đầu

vào VdL.

Đầu vào 3 và 4 (Id_ref và Vd_ref) là giá trị quy chiếu Vd và Id trong p.u.

Đầu vào 5 (Block) chấp nhận sử dụng tín hiệu logic (0 hoặc 1) để khóa bộ chuyển đổi

khi Block = 1.

Đầu vào 6 (Forced-alpha) cũng là tín hiệu logic có thể dùng cho mục đích bảo vệ. Nếu

tin shiệu này cao (1), cung cấp góc mở ở giá trị xác định trong hộp hội thoại.

Đầu vào Input 7 (gamma_meas) là góc tắt cực tiểu bộ chuyển đổi 12 valve. Nó có

được bằng cách kết hợp đầu ra 2 khối 6-pulse Gamma Measurement. Đầu vào 8

(gamma_ref) là góc tắt quy chiếu (độ) . Để cực tiểu công suất phản kháng hấp thụ, đặt

quy chiếu ở góc cực tiểu chấp nhận được (ví dụ 180).

Cuối cùng, đầu vào 9 (D_alpha) là giá trị that is substracted from the delay angle

maximum limit to increase the commutation margin during transients.

The first output (alpha_ord) is the firing delay angle in degrees ordered by the

regulator. Đầu ra thứ 2 (Id_ref_lim) là giá trị dòng quy chiếu thực (giá trị Id_ref giới hạn

bởi hàm VDCOL giải thích ở dưới). Đầu ra hứ 3 (Mode) là một chỉ thị trạng thái thực chế

độ điều khiển bộ chuyển đổi. Trạng thái cho bằng số (từ 0 đến 6) như sau:

0 Blocked pulses

1 Current control

2 Voltage control

3 Alpha minimum limitation

4 Alpha maximum limitation

5 Forced or constant alpha

6 Gamma control

Synchronization and Firing System

Sự đồng bộ và sự phát sinh của 12 xung được trình diễn trong hệ thống điều khiển 12-

Pulse Firing. Dùng Look under mask dể xem trrạng thái của khối này được xây dựng.

KhốI này dùng điện áp sơ cấp (đầu vào 2)để đồng bộ và phát sinh tùy theo xung để góc

alpha firing tính toán bởI máy điều khiển bộ chuyển đổi (đầu vào 1). Điện thế đồng bộ

được đo ở bên sơ cấp của bộ chuyển đổi máy biến thế bởi vì dạng sóng thì ít thay đổi. Một

pha Locked Loop (PLL) được dùng dể tạo ra ba điện áp đồng bộ trên các thành phần cơ

bản của chuỗi điện áp dương.Xung máy phát firing được đồng bộ để ba điện áp phát sinh

bởi PLL.Ở ngược của điện áp chuyển mạch (AB, BC, CA), ramp đựợc reset. Một xung

firing được tạo ra bất kỳ khi nào .Giá trị ramp trở nên bằng nhau để góc trể mong muốn tạo

ra bởi bộ điều khiển.

Steady-State V-I Characteristic

Khối điều khiển rời rạc HVDC thực hiện đặc trưng trạng thái tĩnh :

Simpower-system

of 545

Rectifier and Inverter Steady-State Characteristics and VDCOL Function

Trong chế độ làm việc thông thường, bộ chỉnh lưu điều khiển dòng ở giá trị danh định

Id_ref, trong khi bộ nghịch lưu điều khiển điện áp hoặc gamma ở giá trị quy chiếu Vd_ref

hoặc Gamma_min. Định nghĩa các thông số Id_margin, Vd_margin, hoặc G_margin trong

hộp hội thoại bộ nghịch lưu. Đặt chúng tương ứng là 0.1 p.u., 0.05 p.u., và 1.0 deg..

Thông thường hệ thống làm việc ở điểm 1 như hình vẽ. Tuy nhiên trong thời gian ngẫu

nhiên điện áp rơi trên hệ thống AC cung cấp bộ chỉnh lưu, điểm làm việc dịch chuyển đến

2. Bộ chỉnh lưu do vậy bị ép buộc để mode đạt giá trị lớn nhất

và bộ biến đổi trong chế độ điều khiển dòng. Tương tự điện áp rơi trên hệ thống AC

cung cấp bộ biến đổi bắt buộc chế độ điều khiển chuyển sang điều chỉnh Gamma để giới

hạn góc min. Khả năng tự nhiên một phản ứng nhanh là chính xác để tăng suất chuyển

mạch và do đó làm giảm sự phân cực của chuyển mạch không được thực hiện. The

Commutation Failure Prevention Control subsystem (xem khối Inverter protections)

phát tín hiệu giảm giới hạn cực đại góc trễ trong thời gian điện áp giảm (ví dụ, trong thời

gian sự cố AC).

Lưu ý = extinction angle = 180º - - à , à = commutation or overlap

angle

VDCOL Function

Thực hiện một chức năng điều khiển quan trọng khác để thay đổi dòng quy chiếu tùy

thuộc giá trị DC. Điều khiển này, tên là Voltage Dependent Current Order Limiter

(VDCOL), tự động giảm điểm đặt dòng quy chiếu (Id_ref) khi VdL giảm (ví dụ, trong thờI

gian sự cố đường dây DC hoặc sự cố AC nghiêm trọng). Giảm dòng quy chiếu Id là cũng

giảm công suất phản kháng yêu cầu trên hệ thống AC, helping to recover from fault. Giải

thích thông số VDCOL hộp hội thoại khối Discrete HVDC Control như sơ đồ sau:

Simpower-system

of 545

VDCOL Characteristic; Id_ref = f(VdL)

Giá trị Id_ref bắt đầu giảm khi áp đường dây Vd giảm thấp hơn gia trị ngưỡng VdThresh

(0.6 p.u.). Các bộ điều khiển dùng dòng quy chiếu thực có ở đầu ra bộ điều khiển thứ hai,

tên Id_ref_lim. IdMinAbs là giá trị Id_ref cực tiểu tuyệt đối, đặt ở 0.08 p.u. Khi áp đường

dây DC giảm thấp hơn ngưỡng VdThresh, VDCOL bgay lập tức rơi xuống Id_ref. Tuy

nhiên, khi lấy lại áp DC, VDCOL giới hạn thời gian tăng Id_ref với hằng số thời gian định

nghĩa bởi thông số Tup (80 ms trong ví dụ trên).

Current, Voltage, and Gamma Regulators

Cả 2 bộ chỉnh lưu và nghịch lưu điều khiển có dòng máy điều chỉnh calculating firing

i. Ở bộ nghịch lưu làm việc song song với bộ điều chỉnh dòng là điện thế and/or gamma

máy điều chỉnh góc lệch v and/or g calculating firing. Hiệu quả góc thì giá trị lớn

nhất của i, v and/or g . Góc này có sẵn ở đầu ra khối đầu tiên, tên alpha_ord (deg). Tất

cả các bộ điều chỉnh là loại đối xứng-nguyên. Chúng nên có hệ số đủ cao cho tần số thấp

(<10 Hz) để di trì dòng , áp hoặc đáp ứng gamma bàng với dòng quy chiếu (Id_ref_lim), áp

quy chiếu (Vd_ref), hoặc gamma quy chiếu (Gamma min), dài bằng thì trong vòng giới

hạn lớn nhất hay nhỏ nhất (5º < < 166º cho bộ chỉnh lưu , 92º < < 166º cho bộ

nghịch lưu). Như đã trình bày ở trước, 1 tín hiệu (D_alpha) nhận từ bảo vệ Commutation

Failure Prevention có thể tạm thời giảm xuống giới hạn 166º ở bộ nghịch lưu. Điều chỉnh

độ lợi bộ điều chỉnh Kp và Ki during small perturbations in the reference. Sử dụng các độ

lợi sau:

Current regulator Kp = 45 deg/p.u. Ki = 4500 deg/p.u./s

Voltage regulator Kp = 35 deg/p.u. Ki = 2250 deg/p.u./s

Gamma regulator Kp = 1 deg/deg Ki = 20 deg/deg/s

Đặc tính khác của bộ điều chỉnh là sự tuyến tính hóa độ lợi cân xứng. Như là điện áp Vd

do bộ chỉnh lưu và nghịch lưu phát là cân xứng với cos( ), sự thay đổi Vd là nguyên

nhân thay đổi cân xứng với sin( ). Với hằng số Kp, độ lợi là hiệu quả do đó cân xứng

với sin( ). Để giữ độ lợi cân xứng hằng, tùy thuộc giá trị , tuyến tính hóa độ lợi bằng

hằng số nhân Kp bằng 1/sin( ). Cung cấp sự tuyến tính hóa này cho dải xác định bởi 2

giới hạn cụ thể trong hộp hội thoại.

Simpower-system

of 545

System Startup/Stop - Steady State and Step Response

Lưu ý hệ thống là gián đoạn, dùng thời gian mẫu Ts = 50e-6 s.

Chương trình hóa hệ thống để khởi động và đạt trạng thái ổn định. Bước đầu tiên cung

cấp cho dòng quy chiếu và sau cùng cho điện áp quy chiếu vì vậy bạn có thể quan sát đáp

ứng động của bộ điều chỉnh. Cuối cùng, khởi tạo thứ tự dừng để chuổi dừng bắt đầu để

mang năng lượng truyền một cách trôi chảy xuống dưới khối bộ chuyển đổi.Chú ý bộ

chuyển đổi điều khiển ở đó sau sự tiếp nhận của tín hiệu dừng một Forced_alpha được

ngăn nắp cho 150 s và 0.1 s sau khối của xung được làm ngăn nắp.

Khởi động mô phỏng và quan sát tín hiệu trên scope Rectifier and Inverter. Dạng sóng

sinh ra như sau:

Simpower-system

of 545

Figure 5-10: Startup/Stop of the DC System and Step Applied on the Current and

Voltage Reference

Trong Master Control, xung của bộ chuyển đổi máy phát đựợc blocked và công suất

truyền bắt đầu bởi độ dốc dòng qui chiếu ở t = 20 ms. Mức độ qui chiếu đạt được giá trị

lớn nhất của 0.1 p.u. in 0.3 s.Quan sát ở đó dòng một chiều bắt đầu được xây dựng và

đường dây DC được mang tên điện áp của nó. ở t = 0.4 s, dòng qui chiếu thay đổi từ 1 p.u.

(2 kA) in 0.18 s (5 p.u./s). Dòng một chiều thu được ở trạng thái tĩnh sự kết thúc của chuổi

bắt đầu tương ứng 0.58 s. Bộ chỉnh lưu điều khiển dòng và bộ nghịch lưu điều khiển áp.

Đường 1 2 scope Rectifier và Inverter đưa ra áp đường dây DC (1 p.u. = 500 kV). Ở bộ

nghịch lưu, điện áp qui chiếu cũng được chỉ ra. Đường 2 đưa ra dòng quy chiếu và dòng Id

đo (1 p.u. = 2 kA). Suốt độ dốc bộ chỉnh lưu là thực tế điều khiển dòng điện (Đường 4:

Mode = 1) dể giá trị của Id_ref_lim ít hơn dòng Margin (0.1 p.u.) và bô chỉnh lưu cố gắn

để điều khiển dòng ở Id_ref_lim. Ở bộ nghịch lưu, chế độ điều khiển tahy đổi áp điều

khiển (Mode = 2) ở t = 0.3 s và bộ chỉnh lưu trở nên hiệu quả trong điều kiển dòng. Ở trạng

thái ổn định (đo t giữa 1.3 và 1.4 s), góc mở quanh 16.50 và 143

0 tương ứng ở phía bộ

chỉnh lưu và bộ nghịch lưu. Ở bộ nghịch lưu, 2 khối Gamma Measurement đo góc đóng

cho mỗi thyristor 2 cầu 6-xung (nghĩa là cầu nối Y và ) bởi sự xác định elapsed time

chỉ rỏ trong mức độ điện từ sự kêt thúc của sự dẫn dòng the zero crossing của diện áp đão

Simpower-system

of 545

mạch. Gía trị nhỏ nhất của 12 thì được chỉ ra trong 5 vạch dài với Gamma qui chiếu.

Trong trạng thái tĩnh giá trị nhỏ nhất là quanh 22 độ.

ở t = 0.7 s, bước nhảy a -0.2 p.u. được cấp trong suốt 0.1 s để dòng qui chiếu cũng vớI

cách làm đó bạn có thể quan sát hiệu ứng động của máy điều chỉnh. Sau đố ở t = 1.0 s,

bước nhảy -0.1 p.u. dược cấp suốt 0.1 s ở điện áp bộ nghịch lưu qui chiếu. Cũng với quan

sát đó ở bộ nghịch lưu góc thừa mất đi lớn hơn giá trị qui chiếu (e.g., giá trị thừa nhận nhỏ

nhất ) và theo cách đó Gamma máy điều chỉnh không bao giờ đùa điều khiển từ khi ngăn

cản v nhỏ hơn sau g.

Ở t = 1.4 s chuổi dừng được bắt đầu bởi ramping down the current to 0.1 pu. Ở t = 1.6 s

a Forced-alpha (to 166 deg) ở bộ chỉnh lưu làm tắt dòng và ở bộ nghịch lưu Forced-alpha

(to 92 deg vớI khoảng giớI hạn ) manh xuống điện áp một chiều giảm đến vật mang

trapped trong đường dây điện dung. Ở t = 1.7 s xung được làm mẫu cho cả hai bộ chuyển

đổi.

Comparison of Theory and Simulation Results in Steady State

Hệ số tương đương chính trạng thái tĩnh hoạt động của hệ thống DC được cho ở đây vớI

kết quả đó bạn có thể so sánh giá trị lý thuyết với kết qủa sự mô phỏng.

Sự liên kết chỉ rỏ bên dướI cío nghĩa là chiều điện áp Vd của cầu 12-pulse đến chiều

dòng điện Id và góc firing (bỏ qua tổn thất ohmic trong may biến áp và thyristors):

Ở đó Vdo là hướng điện áp không tải lí tưởng cho cầu six-pulse bridge:

Vc là điện áp tính toán RMS dây-dây phụ thuộc điện áp hệ thống AC và tỉ số máy biến

áp.

Rc là điện trở tính toán đẳng trị.

Xc là điện kháng tính toán hoặc điện kháng máy biến áp liên quan đến phía valve.

Tham số bộ chỉnh lưu bên dưới đẫ được sử dụng trong trình mô phỏng.

Điện áp Vc phải đưa vào trong tính toán giá trị hiêu quả của điện áp trên 500 kV bus và

số truyền máy biến áp. Nếu bạn xem dạng sóng hiển thị trên scope AC_RECTIFIER, bạn

thấy 0.96 p.u. khi dòng 1 chiều Id đạt đến trạng thái ổn định (1 p.u.).

Nếu bạn mở hộp hội thoại máy biến áp bộ chỉnh lưu bạn thấy hệ số nhân thời gain 0.90

cung cấp cho điện áp định mức sơ cấp. The voltage applied to the inverter is therefore

boosted by a factor of 1/0.90.

Vc = 0.96 * 200 kV/0.90 = 213.3 kV

Id = 2 kA

= 16.5º

Xc = 0.24 p.u., based on 1200 MVA and 222.2 kV = 9.874

Do đó, t

Simpower-system

of 545

Điện áp lý thuyết khá tương ứng với điện áp bộ chỉnh lưu tính toán từ điện áp bộ nghịch

lưu và điện áp rơi trên đường dây DC (R = 4.5 ) và trong điện kháng san bằng bộ chỉnh

lưu (R = 1 ):

Sự đão mạch hay góc xếp chồng cũng được tính toán. Giá trị lý thuyết phụ thuộc vào ,

dòng DC Id, và điện kháng chuyển mạch Xc.

Bây giờ kiểm tra góc chuyển mạch bằng cách quan sát dòng ở 2 giá trị , ví dụ, dòng tắt

trong giá trị 1 và dòng xây dựng trong giá trị 3 của cầu Y six-pulse bridge bộ chỉnh

lưu.Những tín hiêu này thay đổi trong VALVE13_RECT scope.

Dạng sóng minh họa 2 chu kì như trong hình vẽ sau. Đo góc đão mạch là 14 steps của

50 s hay 15.1º của một giai doạn 60 Hz Phân tích với một bước nhảy thời gian 50 s là

1.1º; góc này so sánh tốt hợp lí với giá trị lý thuyết

Simpower-system

of 545

Figure 5-11: Valve Voltage and Currents (Commutation from Valve 1 to Valve 3)

Cuối cùng để hợp lý đo lường ở bộ biến đổi, quan sát điện áp valve 1 và dòng trên

scope VALVE1_INV. Cũng như vậy quan sát điện áp tính toán tương ứng đến the

outgoing valve 1 để làm tắt và giá trị có ý nghĩa của giống như hướng dẫn ở Figure 5-

12. Cũng với cách kiểm tra đó giá trị của và cộng thêm lên đến180º.

Simpower-system

of 545

Figure 5-12: Current and Commutation Voltage of Valve 1 Showing

DC Line Fault

Bước nhảy không hoạt động cấp trên dòng qui chiếu và điện áp qui chiếu trong Master

Control và trong Inverter Control and Protection tương ứng bằng cách đạt khóa chuyển

mạch ở vị trí thấp nhất. Trong khối DC Fault, thay đổi hệ số nhân từ 100 xuống 1, vì vậy

cung cấp sự cố bây ở t = 0.7 s. Giảm thời gian Simulation Stop là 1.4 s. Mở scope

RECTIFIER cũng như scope FAULT để quan sát dòng sự cố và scope PROTECTION

RECTIFIER để quan sát bảo vệ sự cố DC làm việc. Khởi động lại mô phỏng.

Simpower-system

of 545

Simpower-system

of 545

Figure 5-13: DC Line Fault on the Rectifier Side

Thực tế mặt định (t = 0.7 s), dòng DC tăng đến 2.2 p.u. và điện áp DC giảm đến 0 ở bộ

chỉnh lưu. Điện áp drop này được nhình thấy bởI Voltage Dependent Current Order

Limiter (VDCOL) và sự bảo vệ DC hư hỏng . The VDCOL làm giảm dòng qui chiếu đến

0.3 p.u. ở bộ chỉnh lưu. Dòng một chiều vẫn tiếp tục để lưu thông trong hư hỏng. Sau đó ở

t = 0.77 s góc firing bộ chỉnh lưu bị ép đến 166 độ bởi the DC Fault protection sau khi

phát hiện một điện áp thấp DC. Bây giờ bộ chỉnh lưu hoat động trong mô hình inverter

mode. Dây điện áp DC trở nên âm và năng lượng tích trữ trên đường dây trở lại hệ thống

AC , nguyên nhân dập tắt nhanh chóng của dòng hư hỏng ở giá trị 0 băng qua tiếp theo của

nó. Sau đó được giảI thoát ở t = 0.82 s và điện áp và dòng bình thường thu được

recover in approximately 0.5 s. Notice, the temporary mode change in the Rectifier

controls between 1.18 s and 1.25 s.

AC Line-to-Ground Fault at the Inverter

Bây giờ giảm thời gian fault để cấp đường dây đến đất fault. Trong khối DC Fault

block, thay đổi hệ số multiplication khoảng từ 1 đến 100, kết quả điều đó DC fault bây giờ

được loại trừ. Trong khối A-G Fault block, thay đổi hệ số multiplication thời gian chuyển

mạch đến 1, kết quả điều đó six-cycle line-to-ground fault thì bây giờ được cấp ở t = 0.7 s

trong bộ chuyển đổi. KhởI động trình mô phỏng.

Simpower-system

of 545

Simpower-system

of 545

Figure 5-14: Rectifier, Inverter Signals for an AC Line Fault on Inverter Side

Simpower-system

of 545

Figure 5-15: Voltages and Currents on the 50 Hz Side for an AC Line Fault on the

Inverter Side

Chú ý dao động 120 Hz trong điện thế và dòng DC suốt fault. Một sự chuyển mạch tất

yếu không mong đợi xẩy ra trong inverter ở lúc bắt đầu của fault và dòng DC tăng đến 2

p.u. Khi fault được xóa ở t = 0.8 s, VDCOL hoạt động và giảm dòng qui chiếu đến 0.3 p.u.

Hệ thống thu đượctrong phép tính gần đúng 0.35 s sau khi xóa fault.

Nhìn ở dạng sóng trình bày trên PROTECTION INVERTER scope. Khối The Low

AC Voltage block tìm ra fault và chốt DC Fault bảo vệ DC fault bằng phẳng nếu vớI

đường dây điện áp DC. Nhìn ở the Commutation Failure Prevention Control

(CFPREV) đầu ra (A_min_I) nó giảm xuống giới hạn góc trể để làm tăng suất chuyển

mạch và sau fault.

Ây giờ mởe hộp thoại của khối CFPREV định vị bên trong the Inverter Protections

subsystem và làm cho không hoạt động the CFPREV protection bởi loại trừ "ON State."

Khởi động trình mô phỏng. Chú ý ở đó chuyển mạch thứ hai không mong đợi xuất hiện

trong suốt fault (ở thời gian t xung quanh 0.775 s). Một đão mạch không mong đợi là kết

quả không mong đợi của giá trị chỉ định để đưa lên trên hướng dòng điện trước điện áp

chuyển mạch trái ngược với sự phân cực của nó. Dấu hiệu là giá trị 0 điện áp DC băng qua

cầu affected là nguyên nhân làm tăng dòng DC ở một tỉ lệ định trước bởI mạch điện cảm

DC.

Simpower-system

of 545

Sách tham khảo.

[1] Arrilaga, J., High Voltage Direct Current Transmission, IEEE Power Engineering

Series 6, Peter Peregrinus, Ltd., 1983.

[2] Lidong Zhang, Lars Dofnas, "A Novel Method to Mitigate Commutation Failures in

HVDC Systems," Proceedings PowerCon 2002. International Conference on, Volume: 1,

13-17 Oct. 2002, pp. 51 -56.

VSC-Based HVDC Link

Tỉ lệ tăng và cải tiến trình chiếu của self-commutated thiết bị bán dẫn đã làm hợp lí điện

áp cao DC (HVDC) sự truyền làm cơ sở trên điện áp nguồn bo chuển đổi (VSC). Hai yêu

cầu kĩ thuật do nhà sản xuất HVDC Lightđ [1] và the HVDCplusđ

[2].

Ví dụ sự rời rạc hóa trong mô hình minh họa của a forced-commutated Voltage- Sourced

Converter high-voltage hướng dòng điện (VSC-HVDC) đường truyền . Mục đích của ví dụ

này là để giải thích cho việc dùng khối SimPowerSystems trong trình mô phỏng của đường

truyền cơ sở HVDC trên three-level Neutral Point Clamped (NPC) bộ chuyển đổi VSC với

vật mang đơn pha làm cơ sở xung hình sin điều biến chuyển mạch (SPWM). Perturbations

được cấp để kiểm tra trình chiếu động của hệ thống.

Description of the HVDC Link

Đặc điểm chủ yếu của hệ thống truyền VSC-HVDC là khả năng của nó để không phụ

thuộc điều khiển công suất tác dụng và công suất thực chảy ở mỗi hệ thống AC để nó được

kết nối , ở điểm của cặp phổ biến (PCC). Trong sự trái ngược để line-commutated HVDC

transmission, sự phân cực của điện áp DC chủ yếu giống với dòng đã đổi chiều để thay

đổi hướng chảy của công suất.

Đường HVDC rờI rạc trong ví dụ này thì thay đổi trong mô hình power_hvdc_vsc. Tải

mô hình này và lưu nó trong thư mục làm việc của bạn case5.mdl để cho phép thay đổi

nhiều hơn đến hệ thống gốc. Mô hình này chỉ ra trong lược đồ Figure 5-16 đề nghị một

mức 200 MVA, +/- 100 kV VSC-HVDC đường truyền.

Figure 5-16: VSC-HVDC Transmission System Model

Với điện áp hệ thống 230 kV và công suất 2000 MVA AC (AC hệ thống phụ 1 và hệ

thống phụ 2) được làm mẫu bởi mạch hãm L-R tương đương với một góc lệch 80 độ ở tần

số cơ sở (50 Hz) và ở ba hàm điều hòa. Bộ chuyển đổi VSC là khối cầu three-level bridge

dùng để đóng mô hình chuyển mạch lí tưởng IGBT/diodes. Làm giảm mối liên hệ với nó

IGBT có thể được điều khiển và sự thích hợp của nó đốI với chuyển mạch tần số cao, đã

làm thiết bị này tôt hơn lựa chọn GTO và thyristors. Mở hệ thống phụ Station 1 và Station

2 để xem cách thức chúng được xây dựng.


Simpower-system

of 545

Một máy biến áp chuyển đổi (Wye grounded /Delta) được sử dụng để giới hạn phép biến

đổi điện áp tối ưu. Hiện tại khối lắp ráp cuộn dây điều hòa tạo ra bởi bộ chuyển đổi. Tap

thay đổi máy biến áp hay sự tù hóa không được mô phỏng. Vị trí tap thì khá hơn ở vị trí

nén chỉ rỏ bởi hệ số multiplication cấp đến tên điện áp sơ cấp của máy biến áp chuyển

đổi.Hệ số multiplication lựa chọn để có một chỉ số điều biến quanh 0.85 (số truyền máy

biến áp 0.915 trên phía chỉnh lưu và 1.015 trên phía nhgịch lưu). Reactor bộ chuyển đổi và

khe hở điện cảm máy biến áp giới hạn điện áp đầu ra để đổi pha và biên độ của chi tiết cụ

thể đến hệ thống AC và cho phép điều khiển công suất tác dụng và công suất phản kháng

đầu ra.

Để gặp sự chỉ rỏ hệ thống hàm điều hòa AC, khung bộ lọc AC một phần chủ yếu của sơ

đồ. Bạn có thể nối yếu tố thay đổi bên phía hệ thống AC hay bên phía bộ chuyển đổi của

máy biến áp chuyển đổi. Hi đó thì chỉ có hàm điều hòa tần số cao, đi qua bộ lọc do đó mốI

liên hệ nhỏ so sánh với giá trị bô chuyển đổi. Nó thì có khả năng với bộ lọc pass-filter cao

và không hòa hợp với tuned filters thì cần. Sắp xếp sau dùng trong mô hình của chúng ta

và reactor bô chuyển đổi, thiết bị lõi khí, tần số chủ yếu riêng biệt (bộ lọc bus) từ sóng

không cân bằng PWM (bus chuyển đổi). Hàm điều hòa AC generation [4] thì phụ thuộc

chủ yếu trên:

Loại của điều biến (e.g. vật mang cơ sở một pha hay ba pha, không gian

vector, etc.)

Tần số chỉ dẫn p = tần số mang / tần số máy điều biến (e.g. p = 1350/50 =

27)

Chỉ số điều biến m = điện áp đầu ra chủ yếu của bộ chuyển đổI / cực đén

cực điện áp DC.

Hàm điều hòa điện áp chủ yếu được tạo ra ở quanh bôi số của p. Bộ lọc shunt AC thì

27th và 54th cao vượt qua tổng cộng 40 Mvar. Để minh họa cho hoạt động bộ lọc chúng ta

đã phân tích FFT trong trạng thái tĩnh của điện áp pha chuyển đổi pha A và điện áp bộ lọc

pha A, dùng khối Powergui block. Kết quả được chỉ ra trong Figure 5-17.

Figure 5-17: Phase A Voltage and FFT Analysis. (a) Converter Bus (b) Filter Bus

Tụ điện chứa DC thì nối đến VSC cuối cùng. Chúng có tác dụng ở hệ thống động và

sóng điện áp ben phía DC. Kích thước của tụ điện được định nghĩa bởi hằng số thời gian

tương ứng đến thời gian để nạp vào tụ điện áp cơ sở (100 kV) nếu nó thay đổi với dòng cơ

sở (1 kA). Lượng này = C ã Zbase = 70e-6 ã 100 = 7 ms


Simpower-system

of 545

Với Zbase = 100kV/1 kA

Phía bộ lọc DC tần số cao được hòa hợp đến hàm điều hòa 3rd, i.e. chính hàm điều hòa

hiện tại trong điện áp cực dương và cực âm. Nó thì được chỉ ra ở đó dòng tác dụng của bộ

chuyển đổi tạo ra một mốI liên hệ lớn với ba hàm điều hòa trong cả hai điện áp cực dương

và cực âm [3] nhưng không nằm trong tổng điện áp. Hàm điều hòa DC cũng có thể là

chuổi điều hòa 0 (bội số dư 3) đưa đến phía DC (e.g. xuyên qua bộ lọc AC). Một

smoothing reactor nối nối tiếp ở mỗi cực cuối cùng.

Để giữ sự cân bằng phía, mức độ khác nhau giữa các cực điện thế đẫ được điều khiển và

giữ ở o(nhìn ở khối DC Voltage Balance Control block trong khối bộ điều khiển VSC).

Bộ chỉnh lưu và nghịch lưu được nối liền bằng đường dây cáp 75 km (2 pi sections). Sử

dụng cáp ngầm là loạI dùng cho đường dây VSC-HVDC. Một mạch khóa được dùng để

cấp ba pha xuống đất trên phía bộ nghịch lưu AC. Khối Three-Phase Programmable

Voltage Source blockđược dùng trong hệ thống khu vực 1 để cấp sụt áp.

VSC Control System

Figure 5-18 chỉ một biểu đồ tổng quát của hệ thống điều khiển và giao diện của nó vớI

mạch chính [3].

Figure 5-18: Overview of the Control System of a VSC Converter and Interface to

the Main Circuit

Bộ chuyển đổi 1 Bộ chuyển đổi 2 thiết kế bộ điều khiển được dentical. Hai bộ điều

khiển thì không lệ thuộc với tin tức giữa chúng. Mỗi bộ chuyển đổi có hai mức độ tự do.

Trong trường hợp của chúng ta chúng được sử dụng để điều khiển :

P và Q trong khu vực (bộ chỉnh lưu).

Udc và Q trong khu vực 2 (bộ nghịch lưu).


Simpower-system

of 545

Điều khiển điện áp AC cũng sẽ được chấp nhận để thay thế Q. Sự cần thiết thêm máy

điều chỉnh nó không phảI thực hgiện trong mô hình chúng ta.

Khối lược đồ mức độ cao của mô hình điều khiển rời rạc VSC Simulink chỉ ra ở lược đồ

Figure 5-19.

Figure 5-19: High Level Block Diagram of the Discrete VSC Controller

Mở hệ thống điều khiển phụ VSC để xem chi tiết.

Thời gian lấy mẫu của mô hình máy điều khiển (Ts_Control) là 74.06 às, nó là 10 lần

thời gian lấy mẫu. Sự chậm trễ được lựa chọn đến một trăm của thời kì PWM carrier (i.e.

0.01/1350 s) cho một trình mô phỏng rỏ ràng có thể chấp nhận được. Yếu tố công suất, bộ

lọc anti-aliasing và khốI máy phát PWM dùng thời gian lấy mẫu chủ yếu (Ts_Power) of

7.406 às. Mô hình không đồng bộ của sự hoạt động thi được chọn cho mô hình của chúng

ta.

Tên dòng và áp lấy mẫu (in p.u.) được tạo ra đến bộ điều khiển.

Khối The Clark Transformations bbiến đổI lượng ba pha sang không gian vector cấu

thành và (phần thực và phần ảo). Các tín hiệu đo lường (U và I) bên phía sơ cấp quay

quanh bởi ±pi/6 theo đến máy biíen áp kết nối (YD11 hay YD1) có khung qui chiếu giống

nhau với tín hiệu đo bên phía thứ cấp của máy biến áp (xem khối CLARK YD).

Khối The dq transformations block tính toán chính xác trục "d" và lượng bậc hai trục

"q" (hai trục nằm trong khung qui chiếu ) từ và .

Khối The Signal Calculations block tính toán và bộ oc khối lượng sử dụng bởI máy

điều khiển (e.g. công suất phản kháng và tác dụng, chỉ số điều biến dòng điện và điện áp

DC , etc.).

Phase Locked Loop (PLL)

Khối The Phase Locked Loop block đo tần số hệ thống và tao ra góc pha đồng bộ

(chính xác hơn [sin( ), cos( )]) cho khối the dq Transformations block. Trong trạng

thái tĩnh, sin( ) thì trong pha chủ yếu (chuổi dương) thành phần và pha A của điện thế

PCC (Uabc).

Outer Active and Reactive Power and Voltage Loop


Simpower-system

of 545

Công suất tác dụng và phản kháng, điện áp loop chứa outer loop máy điều chỉnh đó tính

toán giá trị qui chiếu của vector dòng bộ chuyển đổi (Iref_dq) nó là đầu vào đến bên trong

dòng loop. Mô hình điều khiển là : trong trục "d" , giống công suất tác dụng chảy qua PCC

hay cực đến cực điện áp DC ; trong trục "q" , công suấtphản kháng chảy qua PCC. Chú ý ở

đó nó cũng sẽ được định vị để cộng thêm mô hình điều khiển điện thế ở trục "q". Hàm chủ

yếu của công suất tác dụng và phản kháng và điện áp loop được rời rạc hóa bên dưới.

KhốI The Reactive Power Control regulator block phối hợp điều khiển PI vớI

feedforward control để àm tăng tốc độ phản ứng. Để cho phép máy tích phân wind-up đi

sau hành động được dẫn ra : lỗi được xóa về zero, khi đo điện áp PCC thì ít hơn sau giá trị

hằng số (i.e. trong suốt AC perturbation); khi đầu ra máy điều chỉnh được giới hạn , lỗi

giới hạn được cấp sau vớI kí hiệu bên phải, đến đầu vào máy điều chỉnh. Khối The AC

Voltage control override block, cơ sở trên hai máy điều chỉnh PI, sẽ quan trọng với máy

điều chỉnh công suất tác dụng đến điện áp PCC AC chủ yếu trong phạm vi bảo đảm, đậc

biêt ở trạng thái tĩnh.

Khối The Active Power Control block thì giống với khối the Reactive Power Contro

block. Khối The extra Ramping block độ dốc bậc công suất đi đến giá trị mong muốn với

sự điều chỉnh giá trị khi điều khiển là de-blocked. Giá trị ramped được điều chỉnh về 0 khi

bộ chuển đổi làm mẫu. khối The DC Voltage control override block, làm cơ sở cho hai

máy điều chỉnh PI, sẽ à quan trong hơn máy điều chỉnh công suất tác dụng đến điện áp chủ

yếu DC nằm trong giá trị cho phép, đậc biệt suốt perturbation trong hệ thống AC của khu

vực điều khiển điện áp DC.

Khối The DC Voltage Control regulator block dùng máy điều chỉnh PI. Khối thì có

tác dụng khi khối the Active Power Control block bị làm mất tác dụng. Khối đầu ra là giá

trị qui chiếu, cho thành phần "d" của vector dòng bộ chuyển đổi, cho khối the Current

Reference Limitation block.

Khối Current Reference Calculation chuyển đổi công suất tác dụng và phản

kháng, tính toán bằng bộ điều khiển P và Q, để dòng quy chiếu tùy thuộc vào điện

áp đo (space vector) ở nút lọc. dòng qui chiếu được ước lượng bởi sự phân chia

công suất qui chiếu bởi điện áp(trên giá trị điện áp đạt trước nhỏ nhất).

Vector dòng qui chiếu được giới hạn ở giá trị nhỏ nhất có thể chấp nhận được (i.e.

lượng không phụ thuộc) bởi khối the Current Reference Limitation block. trong mẫu

công suất điều khiển, mức độ cung cấp công suất tác dụng và công suất phản kháng qui

chiếu khi giới hạn được lợi dụng. Trong mẫu điều khiển điện áp DC, ưu tiên cao hơn được

cho đến công suất tác dụng khi giới hạn được lợi dụng cho điều khiển hiêu quả điện áp.

Inner Current Loop

Chức năng chính khối Inner Current Loop trình bày ơt dưới.

Khối The AC Current Control block làm dấu vector dòng qui chiếu (thành phần "d"

và "q" ) cấp theo hướng phối hợp để thu được sự điều khiển nhanh dòng điện ở tải thay đổi

và phân phối (e.g. so short-circuit faults không vượt qua giá trị qui chiếu) [3] [5] [6]. Trong

tính chất nó bao gồm vector điện áp biết đến U_dq và tính toán những cái mà điện áp bộ

chuyển đổi có được, bằng việc cộng thêm điện áp drops giảm để dòng chảy qua điện cảm

giữa U và điện áp PWM-VSC. Trạng thái động chỉ ra của dòng VSC được dùng (tương

ứng được làm sự bỏ qua bộ lọc AC

filters). Thành phần "d" và "q" không được bắt cặp components are decoupled để thu

được hai mô hình độc lập first-order. Một phép tích phân tương ứng (PI) cu7ng cấp lại

dòng bô chuyển đổi được sử dụng làm giảm lỗi đến 0 trong trạng thái tĩnh. Đầu ra của

khối the AC Current Control block là vector điện áp vô hạn Vref_dq_tmp.

Simpower-system

of 545

Khối Reference Voltage Conditioning đưa vào trong tính toán điện áp thực tế và gái trị

lớn nhất khe hở theo lý thuyết của điện áp pha cầu chủ yếu trong mối liên hệ với điện áp

DC để tạo ra điện áp qui chiếu mới khách quan. Trong mô hình của chúng ta (i.e. a three-

level NPC với vật mang cơ bản PWM), tỉ lệ giữa điện áp đỉnh lớn nhất pha cơ sở và tổng

điện áp DC (i.e. cho chỉ số điều biến f 1) là = 0.816. bằng sự lựa chọn tên

điện áp dây 100 kV bus cuộn dây thứ cấp máy biến áp và tên điện áp DC tổng 200 kV tên

chỉ số điều biến sẽ được 0.816. Trong lý thuyết bộ chuyển đổi cần đến để phát sinh lên đến

1/0.816 hay 1.23 p.u. khi chỉ số điều biến là một lựợng đến 1. Điện áp dư này là quan trọng

hco việc phát sing có ý nghĩa dòng điện dung (i.e. một công suất phản kháng chảy đên hệ

thống AC ).

Khối Reference Voltage Limitation giới hạn biên độ vectơ điện áp quy chiếu là 1.0,

since over modulation is not desired.

Yêu cầu khối truyền thông tin Inverse dq and Inverse Clark để phát điện áp quy chiếu 3

pha đến PWM.

DC Voltage Balance Control

Khối The DC Voltage Balance Control có thể có tác dụng hay mất tác dụng. Sự khác

nhau giữa điện áp phía DC (dương và âm) được điều khiển và giữ cân bằng cầu ba pha

phía DC (i.e. lượng điện thế cực) trong trạng thái tĩnh. Chênh lệch nhỏ giữa điện thế cực có

thể xuất hiện ở sự thay đổi active/reactive dòng bộ chuyển đổi hay làm giảm không tuyến

tính trên sự thiếu chính xác trong khi thực hiện của cầu điện áp điều biến độ rông xung.

Hơn nữa chênh lệch giữa điện áp cực có thể thích đán với sự hông cân bằng cố hữu giữa

điện áp cực trong cấu trúc mạch điện cảm.

Điểm giữa dòng DC Id0 được xác định rỏ sự khác nhau Ud0 giữa điện áp cao và điện áp

thấp (Figure 5-20)

.

Figure 5-20: DC Voltages and Currents of the Three-Level Bridge

Bằng sự thay đổi điều kiện thời gian của chuyển mạch trong một cực nó thì được xác

định để thay đổi giá trị trung bình của điểm giữa dòng Id0 và bằng cách ấy điều khiển sự

khác nahu của điện áp Ud0. cho ví dụ một sự khác dương (Ud0 0) có thể làm giảm xuống

0 nếu biên độ của điện áp qui chiếu nó phát sinh ra dòng điểm giữa dương được tăng lên ở

các khoảng thời gian giống nhau giống biên độ của điện áp qui chiếu nó phát sinh ra dòng

điểm giữa âm DC bi giảm xuống. Việc này được àm bởi các thành phần đền bù để điện áp

qui chiêu hình sin. Do đó cầu điện áp trở nên biến dạng và để giới hạn hiêu dụng biến dạng

điều khiển có thể là chậm. cuối cùng cho một trình diễn tốt hơn hàm này nên được hoạt

động trong khu vực điều khiển điện áp.

Dynamic Performance

Trong phần tiếp theo, trình diễn động của hệ thống truyền kiểm tra lại bởi trình mô

phỏng và quan sát.


Simpower-system

of 545

Hiệu ứng động để bước nhảy thay đổi cấp đến máy điều chỉnh qui chiếu đặc

biệt, giống công suất và điện áp tác dụng và phản kháng.

Khôi phục lại từ màn hình severe perturbations trong hệ thống AC.

Cho sự giải thích toàn diện của thủ tục bên dưới thu được những kết quả và nhiều hơn

qui về đến khối the Model Information block.

System Startup - Steady State and Step Response

Dạng sóng chính từ scope như ở hình dưới.

Startup and P & Q Step Responses in Station 1

Q Step Responses in Station 1

Simpower-system

of 545

Startup and Udc Step Response in Station 2

Đoạn 2 bộ chuyển đổi điều khiển điện thế DC là deblocked đầu tiên ở t=0.1 s. sau đó

khu vực 1 điều khiển công suất tác dụng bộ chuyển đổi là ở t=0.3 s và công suất bờ dốc

trên thấp đến 1 p.u. trạng thái tĩnh thì gần khoảng chừng ở t=1.3 s với điện áp và công suất

ở 1.0 p.u. (200 kV, 200 MW). Cả hai bộ chuyển đổI điều khiển công suất phản kháng chảy

qua đến đầy giá trị khu vực 1và đến 20 Mvar (- 0.1 p.u.) bên trong khu vực 2 của hệ thống.

Sau trạng thái tĩnh đẫ nằm trong phạm vi bước nhảy -0.1 p.u. dsdược cấp đến công suất

tác dụng qui chiếu trong bộ chuyển đổi 1 (t=1.5 s) và sau một bước nhảy -0.1 p.u. được

cấp đến công suất phản kháng qui chiếu (t=2.0 s). trong khu vực 2 một bước nhảy -0.05

p.u.cấp đến điện áp qui chiếu DC. Trạng thái động của các máy điều chỉnh được quan sát.

Thời gian ổn định tương ứng ở 0.3 s. đự định điều khiển một thứ để tách riêng công suất

tác dụng và công suất phản kháng phản ứng lại. Chú ý tình trạng của các máy điều chỉnh

nhiều hơn hay ít hơn tác độ lẫn nhau.

AC Side Perturbations

Từ điều kiện trạng thái tĩnh From the steady state condition, một màn hình và có khả

năng perturbation được thực hiện theo thứ tự khu vực 1 và hệ thống 2. một sụt áp ba pha

ban đầu được cấp đến bus khu vực 1. sau đó đi theo hệ thống phục hồi ba pha nối đất được

cấp ở bus khu vực 2. hệ thống phục hồi từ perturbations nên được thúc đẩy ổn định. Dạng

sóng chính từ được tái tạo trong hai lược đồ bên dưới.

Simpower-system

of 545

Voltage Step on AC System 1

Bước nhảy điện áp AC (-0.1 p.u.) cấp ở t=1.5 s trong suốt 0.14 s (7 chu kì ) ở khu vực

1. kết quả chỉ ra ở đó công suất tác dụng và công suất phản kháng sự sai lệch từ sự phân

phối trước ít hơn 0.09 p.u. và 0.2 p.u. theo thứ tự. thời gian phục hồI ít hơn 0.3 s và trạng

thái tĩnh thì phạm vi trước perturbation kế tiếp bắt đầu.

Simpower-system

of 545

The fault is applied at t=2.1 s during 0.12 s (6 cycles) at station 2.

Three-Phase to Ground Fault at Station 2 Bus

Chú ý ở đó ba pha truyền công suất thì gần như dừng lại và điện áp qui về để làm tăng

(1.2 p.u.) từ khi phía DC điện dung đã được thay đổi quá mức. một hàm đậc biệt (điện áp

điều khiển không quan tâm đến DC ) trong điều khiển công suất tác dụng (ở khu vực 1)

thử để giới hạn điện áp DC trong vòng một giá trị cố định. Hệ thống phục hồi tốt sau mặt

định, trong vòng 0.5 s. chú ý sự hãm dao động (xung quanh 10 Hz) trong công suất phản

kháng.

Sách tham khảo.

[1] Weimers, L."A New Technology for a Better Environment," Power Engineering

Review, IEEE, vol. 18, issue 8, Aug. 1998.

[2] Schettler F., Huang H., and Christl N. "HVDC transmission systems using voltage

source converters - design and applications," IEEE Power Engineering Society Summer

Meeting, July 2000.

[3] Lindberg, Anders "PWM and control of two and three level high power voltage

source converters," Licentiate thesis, ISSN-1100-1615, TRITA-EHE 9501, The Royal

Institute of Technology, Sweden, 1995.

[4] Sadaba, Alonso, O., P. Sanchis Gurpide, J. Lopez Tanerna, I. Munoz Morales, L.

Marroyo Palomo, "Voltage Harmonics Generated by 3-Level Converters Using PWM

Natural Sampling," Power Electronics Specialist Conference, 2001, IEEE 32nd Annual,

17-21 June 2001, vol. 3, pp. 1561-1565.

Simpower-system

of 545

[5] Lu, Weixing, Boon-Teck Ooi, "Optimal Acquisition and Aggregation of Offshore

wind Power by Multiterminal Voltage-Source HVDC," IEEE Trans. Power Delivery, vol.

18, pp. 201-206, Jan. 2003.

[6].Sao, K., P.W. Lehn, M.R. Iravani, J.A. Martinez, "A benchmark system for digital

time-domain simulation of a pulse-width-modulated D-STATCOM,"" IEEE Trans. Power

Delivery, vol. 17, pp. 1113-1120, Oct. 2002.

Transient Stability of Power Systems

Using Phasor Simulation

những trường hợp nghiên cứu tạo chi tiết ví dụ thực tế cảu người dùng trình mô phỏng

phasor của phương pháp SimPowerSystems trong loại công suất tận dụng thực tế giống

như phần giải thích Using the Phasor Solution Method for Stability Studies, trình mô

phỏng phasor được ưu tiên phương pháp cho trình mô phỏng lướI công suất khi bạn quan

tâm đến độ lớn và pha điện thế và dòng điện ở tần số cơ sở (50 Hz hay 60 Hz). Trình mô

phỏng phasor được hoạt hóa bởi biện pháp của khối Powergui block. Nó chống các yếu

tố của thư viện powerlib, bao gồm các máy điện. trong điều kiện hai thư viện của mô hình

trình của công suất trang bị tìm trong lưới tiện ích (một ít của chúng bao gồm các công suất

điện) đã được giới thiệu trong bản dịch 4.0 của SimPowerSystems: tính linh hoạt của hệ

thống truyền AC (FACTS) thư viện (factslib) và tài nguyên phân phối (DR) thư viện

(drlib). Trường hợp nghiên cứu bài bên dưới chỉ ra ví dụ ứng dụng của một số mô hình

phasor.

Transient Stability of a

Power System with SVC and

PSS

Dùng máy bù tĩnh (SVC) và bộ ổn định công suất hệ

thống (PSS) cho việc cải tiến ổn định của hai máy truyền

của hệ thống.

Control of Power Flow

Using a UPFC and a PST

Điều khiển luồng công suất dùng máy điều khiển luồng

công suất (UPFC) và thay đổI pha dùng máy biến áp

(PST)

Wind Farm Using Doubly-

Fed Induction Generators

Nghiên cứu dạng trục dùng gấp đôi cấp truyền động

cảm ứng máy phát bởi trục turbines

Transient Stability of a Power System with SVC and PSS

Ví dụ miêu tả trong mô hình minh họa này của hệ thống truyền đơn giản chứa hai năng

lượng bằng hơi nước. một máy bù tĩnh (SVC) và bộ ổn định công suất (PSS) được dùng để

cải thiện ổn định tạm thời và dao động công suất giảm sóc hệ thống.công suất hệ thống

minh họa trong ví dụ này thì khá đơn giản. tuy nhiên trình mô phỏng phương pháp phasor

cho phép bạn mô phỏng phức tạp hơn lưới công suất.

Nếu bạn không thân thiết SVC và PSS, vui lòng qui đến tài liệu dẫn ra ở khối bên dưới:

Static Var Compensator (Phasor Type), Generic Power System Stabilizer, and Multi-Band

Power System Stabilizer.

Description of the Transmission System

http://www.mathworks.com/access/helpdesk/help/toolbox/physmod/powersys/advanc13.html#10943

http://www.mathworks.com/access/helpdesk/help/toolbox/physmod/powersys/transie2.html#5437







http://www.mathworks.com/access/helpdesk/help/toolbox/physmod/powersys/staticvarcompensatorphasortype.html

http://www.mathworks.com/access/helpdesk/help/toolbox/physmod/powersys/genericpowersystemstabilizer.html

http://www.mathworks.com/access/helpdesk/help/toolbox/physmod/powersys/multibandpowersystemstabilizer.html


Simpower-system

of 545

Lược đồ đơn dây chỉ ra rỏ ràng bên dưới của hệ thống truyền 500 kV.

Figure 6-1: 500 kV Transmission System

Máy phát hơi nước 1000 (M1) nối đến tải trung tâm xuyên qua chiều dài đường dây

truyền dẫn 500 kV, 700 km. Tải trung tâm được làm mẫu được làm mẫu bởi tải trở 5000

MW. Tải thì được cấp bởi tách biệt 1000 MVA và máy phát địa phương 5000 MVA (plant

M2).

Tải flow đã biểu diễn trên hệ thống này với máy phát M1 phát công suất 950 MW do đó

máy phát M2 tạo ra 4046 MW. Đường dây mang 944 MW nó thì đóng đến tải cảm của nó

(SIL = 977 MW). Để hệ thống chính ổn định sau faults, đương dây truyền tải chuyển

hướng bù ở trung tâm của nó bởi máy bù tĩnh (SVC) 200 Mvar. SVC không có một đơn vị

dao động công suất suy giảm (POD). Hai máy điện được trang bị với Turbine nước và máy

điều tốc (HTG), hệ thống kích từ và bộ ổn định công suất hệ thống (PSS).

Hệ thống này thay đổI trong mô hình power_svc_pss . tải mô hình này và lưu nó trong

tập tin làm việc của bạn case1.mdl để cho phép giảm sai khác so vớI hệ thống gốc. mô

hình này chỉ ra trong hình 6-2

.

Figure 6-2: Model of the Transmission System (power_svc_pss)

Đầu tiên nhìn phía bên trong hai Turbine và hệ thống phụ máy điều chỉnh để nhìn tạng

thái của turbine hơi nước, máy phát tốc (HTG) và hệ thống kích từ được thi hành. Hai thể

loại của bộ ổn định có thể được nốI trong hệ thống kích từ : một mô hình đặc trưng sử

dụng năng lượng gia tốc (Pa= sự hkác nhau giữa cộng suất máy điện Pm và đầu ra công

Simpower-system

of 545

suất điện Peo) và máy ổn định Multiband dùng độ lệch tốc độ (dw). Hai bộ ổn định này là

mô hình tiêu chuẩn của thư viện powerlib/Machines. Khối Manual Switch blocks bao

quanh bởi khu vực màu xanh cho phép bạn chọn loại của máy ổn định dùng cho cả hai máy

điện hay đặt PSS bên ngoài của trình phục vụ.

SVC la mô hình phasor từ thư viện FACTS. Mở hộp thoại của nó và kích chọn các tham

số dữ liệu công suất chọn giá trị là +/- 200 Mvar. Trong tham số điều khiển, bạn có thể lựa

chọn mô hình điện áp điều chỉnh hay điện áp Var control (điện nạp cố định Bref). Đầu tiên

SVC được đặt ở mô hình Var control với điện nạp Bref=0, nó thì tương đương để có SVC

bên ngoài của trình phục vụ.

Một khối Fault Breaker block nối đến bus B1. bạn sẽ dùng nó cho các loại chương

trình khác nhau của faults trên hệ thống 500 kV và quan sát ảnh hưởng của PSS và SVC

trong hệ thống ổn định.

Để bắt đầu trình mô phỏng ở trạng thái tĩnh máy điện và các máy điều chỉnh đã cho giá

trị ban đầu bởi phương thức Load Flow and Machine Initialization của khối Powergui.

Tải flow đã trình diễn với máy điện M1 định nghĩa giống như bus máy phát PV (V=13800

V, P=950 MW) và máy điện M2 định nghĩa giống như bus swing (V=13800 V, 0 độ). Sau

tải flow đã làm sáng tỏ, công suất qui chiếu máy điện và điện áp qui chiếu cho hai máy

điện đã tự động cập nhật trong hai khốI hằng số nối ở HTG và đầu vào hệ thống kích từ :

Pref1=0.95 p.u. (950 MW), Vref1=1.0 p.u.; Pref2=0.8091 p.u. (4046 MW), Vref2=1.0 p.u.

Single-Phase Fault -- Impact of PSS -- No SVC

Kiểm tra PSS (Generic Pa type) là trong trình phục vụ và sáu chu kì một pha được trình

diễn trong khối Fault Breaker block (kích chọn pha A , fault cấp t=0.1 s và xóa t=0.2 s).

Bắt đầu trình mô phỏng và quan sát những tín hiệu trong Machines scope. Cho thể loại

của hệ thống là ổn định không có SVC. Sau fault xóa, dao động 0.6 Hz là giảm sóc nhanh.

Mô hình dao đông là loại tồn tại giữa các dao động trong hệ thống công suất lớn. đường

đầu tiên trong Machines scope chỉ ra góc lệch khác nhau của rotor d_theta1_2 giữa hai

máy điện. công suất truyền là lớn nhất khi phạm vi góc lệch là 90 độ. Tín hiệu này là dấu

hiêu tốt của ổn định hệ thống. Nếu d_theta1_2 vượt quá 90 độ cho chu kì thời gian quá dài,

các máy điện sẽ mất đồng bộ và hệ thống không ổn định. Đường hai chỉ ra tốc độ máy

điện. chú ý ở đây tốc độ máy điện 1 tăng suốt fault bởi vì trong suốt thời kì đó công suất

điện của nó thì thấp hơn công suất máy điện. bằng sự mô phỏng vượt qua một thời gian dài

(50 giây) bạn cũng phải chú ý ở đó các tốc độ của máy điện dao động cùng nhau ở một tần

số thấp (0.025 Hz) sau khi xóa fault. Hai SS (Pa type) thành công để hãm mô hình 0.6 Hz

nhưng chúng không hiêu quả cho mô hình hãm 0.025 Hz. Nếu bạn lựa chọn thay thế

Multi-Band PSS, bạn sẽ chú ý ở đó loai ổn định thành công này để hãm cả hai mô hình 0.6

Hz và 0.025 Hz.

Bạn sẽ làm lạI kiểm tra với hai PSS bên ngoài trình phục vụ. bắt đầu trình mô phỏng và

chú ý ở đó hệ thống không ổn định không có PSS. Bạn có thể so sánh vớI có và không có

PSS bằng cách kích đôi chuột vào khối màu xanh nằm bên phải nhận ra chỉ rỏ ảnh hưởng

của PSS cho 1 pha fault. Trình bày dạng sóng tạo ra bên dưới.

http://www.mathworks.com/access/helpdesk/help/toolbox/physmod/powersys/powergui.html

Simpower-system

of 545

Impact of PSS for a Single-Phase Fault

Chú ý : hệ thống này sẽ không ổn định khi không có PSS. Néu bạn xóa fault (bằng cách

loại bỏ pha A trong Fault Breaker), bạn sẽ thấy ổn định châm tương ứng 1 Hz sau vài giây.

Three-Phase Fault -- Impact of SVC -- PSS in Service

Bây giờ bạn cấp cho 3 pha và quan sát ảnh hưởng của SVC cho ổn định trong mạng đòi

hỏi khả năng bất ngờ.

Đầu tiên đặt hai PSS (Generic Pa type) trong trình phục vụ. chạy lại chương trình khối

Fault Breaker block để cấp 3 pha nối đất. kiểm tra ở đó SVC được cố định mô hình điện

nạp với Bref = 0. bắt đầu trình mô phỏng. Bằng cách nhìn ở tín hiệu d_theta1_2, bạn nên

quan sát ở đó hai máy điện nhanh ra ngoài đồng bộ sau khi xóa fault. Trường hợp này

không tiếp tục trình mô phỏng không thành công, khối Simulink Stop block dùng để

dừng trình mô phỏng khi phạm vi góc lệch khác nhau 3*360 độ.

Bây giờ mở thực đơn của khối SVC và thay đổi mô hình hoạt động SVC đến điện áp

điều chỉnh. SVC bây giờ sẽ cố gắng để cấp một điện áp bởi công suất phản kháng xen vào

trên đường dây khi điện áp thấp hơn điện áp qui chiếu (1.009 pu). Lựa chọn điện áp qui

chiếu SVC tương ứng đến bus với SVC bên ngoài trình phục vụ. Trong trạng thái tĩnh do

vậy SVC sẽ được luân chuyển và đợi cho điện áp bù vào khi độ lệch điện áp từ điểm đặc

qui chiếu của nó.

Bắt đầu trình mô phỏng và quan sát ở đó hệ thống bấy giờ đã ổn địng với ba pha hư

hỏng. Bạn có thể so sánh kết quả với khi có và không có SVC bằng cách kích đôi vào khối

màu xanh nhận dạng và chỉ ra ảnh hưởng của SCV cho ba pha hư hỏng. Trình bày dạng

sóng được tạo ra bên dưới.

Simpower-system

of 545

Impact of the SVC for a Three-Phase Fault

Control of Power Flow Using a UPFC and a PST

Ví dụ miêu tả trong đoạn minh họa trong trình ứng dụng này của SimPowerSystems để

nghiên cứu trình biểu diễn tĩnh và động của Unified Power Flow Controller (UPFC) dùng

để giảm nhẹ tác ngẵn công suất trong hệ thống truyền tải.

Nếu bạn không biết rỏ về UPFC, vui lòng tìm trong dữ liệu về khối Unified Power Flow

Controller (Phasor Type).

Description of the Power System

http://www.mathworks.com/access/helpdesk/help/toolbox/physmod/powersys/unifiedpowerflowcontrollerphasortype.html



Simpower-system

of 545

Lược đồ đường dây đơn của mô hình hệ thống công suất được chỉ ra trong hình.

Figure 6-3: 500 kV / 230 kV Transmission System

Một UPFC được dùng để điều khiển luồng công suất trong hệ thống truyền tải 500 kV

/230 kV . Hệ thống nối trong một cấu hình mạch The system, connected in a loop

configuration, gồm có bản chất của 5 bus (B1 đến B5) liên lạc qua ba đường dây truyền tải

(L1, L2, L3) và hai dẩy máy biến áp 500 kV/230 kV Tr1 và Tr2. hai mức công suất định vị

trong hệ thống 230 kV phát ra tổng công suất 1500 MW nó được truyền đến 500 kV,

15000 MVA tương đương và đến tải 200 MW nối ở bus B3. mmô hình mỗi thiết bị bao

gồm một máy điều chỉnh tốc độ, một hệ thống kích từ tốt bằng bộ ổn định công suất hệ

thống (PSS). Trong sự hoạt động thường, hầu hết 1200 MW phát chứa đựng thiết bị chứa

công suất #2 được xuất sang 500 kV tương đương qua hai máy biến áp 400 MVA nối giữa

các bus B4 và B5. cho demo này chúng ta đang tính đến trường hợp xẩy ra bất ngờ nơi chỉ

có hai máy biến áp bên ngoài của ba thì thay đổi (Tr2= 2*400 MVA = 800 MVA). Tải

động chỉ ra ở đó hầu hết các công suất phát bởi thiết bị #2 được truyền xuyên qua dẫy máy

biến áp 800 MVA (899 MW bên ngoài của 1000 MW) và ở đó 96 MW thì đang lưu thông

trong nhánh. Máy biến áp Tr2 do đó quá tải bởi 99 MVA. Ví dụ minh họa trạng thái UPFC

có thể giảm tắc nghẽn công suất này. UPFC định vị ở cuối bên phải của đường dây L2

dùng để điều khiển công suất tác dụng và công suất phản kháng ở 500 kV bus B3, tốt bằng

điện áp ở bus B_UPFC. UPFC bao gồm hai 100 MVA, IGBT-based, bộ chuyển đổi (một

bộ chuyển đổi mạch rẽ và một bộ chuyển đổi nối tiếp liên hệ trong DC bus). Bộ chuyyển

đổi nối tiếp có thể điều chỉnh ở một mức lớn nhất 10% của điện áp dây và đất (28.87 kV)

trong mạch nối tiếp với đường dây L2.

Ví dụ này thì thay đổi trong mô hình power_upfc. Tải mô hình này và lưu nó trong thư

mục làm việc của bạn giống case2.mdl cho phép giảm sai khác so với hệ thống gốc. mô

hình này trong Figure 6-4.


Simpower-system

of 545

Figure 6-4: Model of the UPFC Controlling Power on a 500 kV/230 kV Power

System (power_upfc)

Sử dụng lựa chọn tải động của khối powergui, mô hình đã đạt trước trị số an đầu vớI

thiết bị #1 và #2 phát theo thứ tự 500 MW và 1000 MW và với UPFC bên ngoài trình

phục vụ (Bypass breaker closed). Kết quả công suất chảy thu được ở bus B1 đến B5 được

chỉ ra trên mô hình bởi những số đỏ. Tải động tương ứng này đến tảI động chỉ ra trong

đường dây đơn Figure 6-3.

Power Flow Control with the UPFC

Những tham số UPFC được cho trong hộp thoại. Kiểm trong các tham số dữ liệubộ

chuyển đổi nối tiếp đó được định một giá trị 100 MVA với độ điều chỉnh lớn nhất 0.1 p.u.

nhánh bộ chuyển đổi thì cũng được định giá 100 MVA. Cũng theo cách kiểm tra đó trong

các tham số điều khiển nhánh bộ chuyển đổi thì trong mô hình điều chỉnh điện áp và bộ

chuyển đổi nối tiếp đó thì nằm trong mô hình truyền điều khiển công suấts. Công suất tác

dụng và phản kháng UPFC qui chiếu được đặt trong khối nhãn màu tím Pref(pu) và

Qref(pu). Ban đầu the Bypass breaker thì đóng và kết quả công suất chảy tự nhiên ở bus

B3 là 587 MW và -27 Mvar. Khối Pref là chương trình với công suất tác dụng đầu tiên

5.87 p.u. tương ứng công suất chảy tự nhiên. Sau đó ở t=10s, Pref được tăng lên bởi 1 p.u.

(100 MW), từ 5.87 p.u. đến 6.87 pu, trong khi Qref được giữu ở hằng số -0.27 pu.

Chạy trình mô phỏng và nhìn ở UPFC scope tình trạng P và Q đo ở bus B3. dạng sóng

được tạo ra bên dưới.


Simpower-system

of 545

UPFC Dynamic Response to a Change in Reference Power from 587 MW to 687

MW

ở t=5 s, khi the Bypass breaker được mở, mạng tự nhiên được làm lệch hướng từ the

Bypass breaker đến nhánh nối tiếp tạm thời khó có thể nhìn thấy. ở t=10 s, tcông suất

tăng lên khoảng giá trị1 pu/s. nó đưa ra công suất thứ hai làm tăng đến 687 MW. 100 MW

làm tăng công suất tác dụng ở B3 thì thu được bởi điện áp nối tiếp điều chỉnh 0.089 p.u.

với góc lệch of 94 độ. Kết quả này thì tương ứng 100 MW giảm trong công suất tác dụng

chảy xuyên qua Tr2 (từ 899 MW đến 796 MW), nó bây giờ mang tải có thể chấp nhận

được. xem sự thay đổI của công suất tác dụng ở các bus B1 đến B5 trên đường dây VPQ

scope.

UPFC P-Q Controllable Region

Bây giừo mở hộp thoại UPFC và lựa chọn Show Control parameters (bộ chuyển đổi

nối tiếp ). Lựa chọn mô hình hoạt động bằng Manual Voltage injection. Trong mô hình

điều khiển này điện áp phát sinh bởi bộ chuyển đổi nối tiếp được điều khiển bởi hai tín

hiệu bên ngoài Vd, Vq nhiều ở đầu vào Vdqref và đã phát trong khối Vdqref magenta

block. cho 5 đầu tiên bởI sự đóng lại Bypass breaker, kết quả đó ở đương đi PQ (-

27Mvar, 587 MW) điểm. sau khi công tấc mở trọng yếu của điện áp điều chỉnh nối tiếp

đựơc ramped, từ 0.0094 đến 0.1 p.u. ở 10 s, góc điều chỉnh điện áp bắt đầu thay đổi ở giá

trị 45 deg./s.

Chạy trình mô phỏng và nhìn ở UPFC scope tín hiệu P và Q người thay đổi theo đến

pha thay đổi điện áp điều chỉnh. kết thúc trình mô phỏng kích đôi chuột trên khối the blue

block chỉ rỏ Double click để vẽ đồ thịt UPFC Controllable Regionằ. Đường cong công

suất phản kháng giống như hàm công suất tác dụng của nó, đo ở bus B3, thì tạo ra bên

dưới. Khu định vị bên trong biểu diễn bằng đường elíp UPFC controllable region.

Simpower-system

of 545

UPFC Controllable Region

Power Flow Control Using a PST

Mặc dầu không linh động giống như UPFC, pha máy biến áp thì luôn phiên nhau (PST)

tuy vậy nó vẫn là một phương tiện hiệu quả để điều khiển dòng chảy công suất bởi vì nó

hoạt động chính xác trên góc pha , giống như trong hình Figure 6-5. PST thì hầu như

thường dùng là thiết bị để điều khiển dòng chảy công suất trên lưới công suất.

Figure 6-5: Power Transfer Between Two Voltage Sources Without and With PST

Bây giờ bạn sử dụng PST với On Load Tap Changer (OLTC) để điều khiển dòng chảy

công suất trong hệ thống công suất. một mô hình phasor của PSTdùng delta sáu cạnh nối

thì thay đổi trong thư viện facts/Transformers. Chi tiết trên sự kết nối PST này, vui lòng

qui về đến khối dữ liệu Three-Phase OLTC Phase Shifting Transformer Delta-Hexagonal

(Phasor Type).


http://www.mathworks.com/access/helpdesk/help/toolbox/physmod/powersys/threephaseoltcphaseshiftingtransformerdeltahexagonalphasortype.html


Simpower-system

of 545

Xóa khối UPFC trong mô hình của bạn giống như khối diều khiển màu tím UPFC.

Cũng xóa theo cách đó chỉ số đo lường của hệ thống phụ và UPFC scope. Mở hệ thống phụ

của thư viện thực và copy khối ba pha OLTC máy biến áp luôn chuyển pha Delta-

Hexagonal (Phasor Type) trong mô hình của bạn. nối ABC cuối cùng đến the B_UPFC

bus và nối abc cuối cùng đến B3 bus. Bây giờ mở hộp thoạI và giảm các tham số bên dưới:

1. tên các tham số [Vnom(Vrms Ph Ph) Pnom(VA) Fnom (Hz)]: [500e3 800e6

60]

2. số đầu phân áp trên nữa đầu cuộn dây : 20

tên công suất được đặt đến 800 MVA (công suất mong đợi lớn nhất truyền xuyên qua

PST). Số đầu đặt ở 20, kết quả điều đó làm cho oha luân chuyển nhất định thì tương ứng

60/20= 3 độ trên một bước nhảy.

trong hệ thống công suất đường đi công suất tự nhiên (không có PST) từ B_UPFC đến

B3 là P=+587 MW. Nếu V1và V2 trong Figure 6-5 chỉ rỏ ở điện áp cuối của hệ thống nối

theo thứ tự từ B_UPFC và B3, nó thực hiện điều đod để góc lệch của công thức để góc

lệch của công thức 1 thì dương. Do đó theo công thức 2, để làn tăng công suất chảy từ

B_UPFC đến B3, đổi pha PST của abc cuối cùng với khía cạnh đến ABC cuối cùng

phảI có kết quả dương. Cho loại này của PST số đầu phải di chuyển theo chiều âm. Cái này

thu được bởi xung đầu vào bên dưới của đầu phân áp.

Vị trí đầu phân áp được điều khiển bởi xung gửi đến để cả hai đầu vào phía trên hay đầu

vào dưới. Trong trường hợp giống như chúng ta cần để tăng sự thay đổi pha từ 0 hướng về

một giá trị dương chúng ta đã gửi xung đến đầu vào bên dưới. Copy một đầu vào bên dưới

một khối Pulse Generator block từ thư viện nguồn của trình mô phỏng và nối nói đến

đầu vào bên dưới của PST. Mở khối hộp thoạI và chỉ ra các tham số bên dưới:

1. giai đoạn (secs): 5

2. độ rộng xung (% của chu kì ): 10

Do đó 5 đầu thứ cấp sẽ được di chuyển bởi một bước nhảy theo chiều âm và đão pha sẽ

tăng lên bằng tương ứng 3 độ.

Cuối cùng nối khối Bus Selector block (từ tín hiệu từ thư viện của trình mô phỏng) để

đo đầu ra m của PST. Mở hộp thoạI của nó và lựa chọn hai tín hiệu bên dưới :

1. Tap

2. Psi (degrees)

Nối hai tín hiệu đến hai đầu vào scope để quan sát vị trí đầu phân áp và sự thay đổi pha

trong suốt trình mô phỏng. Đặt thời gian cho trình mô phỏng 25 s và bắt đầu mô phỏng.

Trên đường dây VPQ scope, quan sát điện áp ở bus B1 đến B5 và công suất tác dụng và

phản kháng truyền xuyên qua các. Thay đổi vị trí đầu phân áp, thay đổi pha PST và

công suất tác dụng xuyên qua bus B3 (công suất xuyên PST) và B4 (công suất xuyên qua

máy biến áp Tr2) thì được tạo lại bởi lược đồ bên dưới.


Simpower-system

of 545

Control of Active Power Through B3 and B4 by Changing Tap Position of PST

Mỗi đầu phân áp tạo ra một góc lệch pha tương ứng thay đổi 3 độ kết qủa trong 60 MW

công suất tăng lên xuyên qua B3. ở vị trí đầu -2, công suất xuyên qua máy biến áp Tr2

giống như giảm từ 900 MW đến 775 MW, như vậy thu được những mục tiêu giống nhau

bằng UPFC cho điều khiển trạng thái tĩnh. Bạn có thể có cách giải quyết tốt hơn trong góc

pha và bước nhảy công suất bằng cách làm tăng số đầu phân áp trong OLTC.

Bạn có thể chú ý ở đó sự thay đổi rời rạc của góc pha tạo ra vượt quá và dao động nhẹ

trong công suất tác dụng. Những dao động công suất nó là dao động điện tác động lẫn nhau

của máy điện trong hai mức công suất 1 và 2 được hãm nhanh hơn bởi bộ ổn định công

suất (PSS) nối trên hệ thống kích từ.

Nếu bạn không nối PSS từ đầu vào vstab của trên hệ thống kích từ (định vị trong hệ

thống phụ Reg_M1 và Reg_M2 của các mức công suất) bạn sẽ thu được những ảnh hưởng

lẫn nhau của PSS trong những dao động hãm ảnh hưởng lẫn nhau. Công suất tác dụng

xuyên qua B3 với khi có và không có PSS được tạo lai bên dưới

Mô phỏng của sự giảm điện áp trên hệ thống 120-kV

Bây giờ quan sát sự dao động của kết quả sự giảm điện áp từ sự cố xa trên hệ

thống 120 kV. Trong cách mô phỏng của sự hoạt động ban đầu trong Var

regulation với Qref=0 và tốc độ gió là hằng số lúc 8 m/s. điện áp rơi 0.15 p.u. được

cài đặt sau 0.5 s, trong menu nguồn điện áp 120 kV, xuất hiện lúc t=5 s. Dòng điện

cũng như tốc độ của động cơ. Các kết quả mô phỏng được miêu tả trong hình

Figure 6-12. Quan sát điện áp và dòng điện cũng như tốc độ động cơ. Chú ý cơn gió

tạo ra công suất 1.87 MW. Lúc t=5 s, điện áp rơi đến mức 0.9 p.u. lúc t=5.22 s, hệ

Simpower-system

of 545

thống bảo vệ ngắt bởi vì điện áp dưới mức chịu hơn 0.2 s. dòng điện giảm đến 0 và

tốc độ roto giảm từ từ, trong khi gió vãn tiếp tục tạo ra công suất 1.87 MW.Sau đó

giảm nhẹ 1.25 MW (P_B25 measured at bus B25) được đưa lên lưới .

Figure 6-12: Voltage Sag on the 120 kV System (Wind Farm in Var

Regulation Mode)

Bây giờ, mô hình điều khiển tuabin gió được thay đổi đến Voltage regulation và

kết quả mô phỏng được lặp lại. Bạn sẽ chú ý điều này mà máu khônng ngắt nữa. bởi

vì sự gia tăng công suất bởi cong suất phản kháng có giá trị 5 Mvar được cung cấp

bởi các turbin gió trong khi độ giảm điện áp giữ trên ngưỡng bảo vệ 0.9 p.u.. Điện

áp máy trong thời gian sụt điện áp bây giờ là 0.93 p.u. (Figure 6-13).


Simpower-system

of 545

Figure 6-13: Voltage Sag on the 120 kV System (Wind Farm in Voltage

Regulation Mode)

Mô phỏng sự cố trên hệ thống 25-kV

Cuối cùng , quan sát ảnh hưởng của sự cố một pha chạm đất xuất hiện trên đường

dây 25kV. Lúc t=5 s a 9 chu kỳ (0.15 s) sự cố một pha chạm trên pha A tại bus

B25. Khi turbin gió là Voltage regulation, điện áp nối tiếp dương tại các cực của

turbin gió (V1_B575) rơi đến 0.8 p.u. trong lúc sự cố, mà nó trên ngưỡng bảo vệ

(0.75 p.u. for a t>0.1 s). The wind farm therefore stays in service (Figure 6-14). Tuy

nhiên nếu Var regulation được dùng với Qref=0, điện áp rơi dưới 0.7 p.u. và sự

bảo vệ dưới áp ngắt turbin. Bây giờ chúng ta có thể quan sát tốc độ turbin giảm. Lúc

t=40 s góc bánh răng tăng đên giới hạn tốc độ (Figure 6-15).

Simpower-system

of 545

Figure 6-14: Wind Farm Waveforms During Fault at Bus B25 (Wind Farm

in Voltage Regulation Mode)

Simpower-system

of 545

Figure 6-15: Wind Farm Waveforms During Fault at Bus B25 (Wind Farm

in Var Regulation Mode)

SimPowerSystems Block Reference

Chương này chứa các thông tin trên các khối trong SimPowerSystems. Hơn nữa

chương này bạn càn tìm nội dung thông tin trên các khối liên quan.

Blocks -- Categorical List Khối SimPowerSystems được tóm tắc bởi thư viện

khối

Blocks -- Alphabetical

List

Các khối SimPowerSystems được xắp xếp theo thứ

tự abc theo tên

Blocks -- Categorical List

http://www.mathworks.com/access/helpdesk/help/toolbox/physmod/powersys/block_re.html#7716

http://www.mathworks.com/access/helpdesk/help/toolbox/physmod/powersys/powerloc.html#350804

http://www.mathworks.com/access/helpdesk/help/toolbox/physmod/powersys/powerloc.html#350804

Simpower-system

of 545

Thư viện chính của SimPowerSystems, powerlib, tổ chưc của khối được đưa vào

trong thư viện theo hành vi của chúng. Cửa sổ powerlib hiển thị các biểu tượng và

tên thư viện khối. Phần này liệt kê tất cả các khối SimPowerSystems được xắp xếp

bởi thư viện.

Dùng Simulink Library Browser hay thư viện SimPowerSystems lđể truy cập cac

khối ngay lập tức, hướng dẫn bằng thư viện này.

Của sổ thư viện của SimPowerSystems powerlib library chứa khối Powergui mà

khối này mở một giao điện đồ họa cho phép phân tích ổn định của các mạch điện.

Electrical Sources Library

Chứa các khối tạo ra tín hiệu điện.

Elements Library

Chứa các khối thành phần mạch điện phi tuyến hay tuyến tính.

Power Electronics Library

Chứa thiết bị điện tử công suất.

Machines Library

Chứa các mô hình máy điện công suất .

Measurements Library

Chứa các khối đo dòng điện và điện áp.

Biểu tượng Applications Libraries trong cửa sổ thư viện powerlib library cho

phép bạn truy cập Electric Drives Library, FACTS Library, và DR Library, mô

tả bên dưới.

Electric Drives Library

Chứa các mô hình điều khiển điện AC và DC.

Flexible AC Transmission Systems (FACTS) Library

Chứa các mô hình FACTS.

Distributed Resources (DR) Library

Chứa các mô hình tuabin gió.

Extras Library

Chứa các khối ba pha và các khối điều khiển và đo lường chuyên dùng. Ban cũng

có thể mở thư viện này bằng ấn entering powerlib_extras tại dòng lệnh.

Demos Library

Chứa phần demos và các trường hợp nguyên cứu.

Obsolete Blocks

Contains obsolete blocks for backward compatibility.

Nonlinear Simulink Blocks for SimPowerSystems Models

Khối phi tuyến Simulink của thư viện powerlib được lưu trử trong thư viện khối

đặc biệt powerlib_models. Các mô hình Simulink này được dùng bởi để xây dựng

Simpower-system

of 545

mô hình Simulink tương đương của mạch điện. powerlib_models miêu tả

Improving Simulation Performance.

Creating Electrical Sources

AC Current Source Cung cấp nguồn dòng hình sin

AC Voltage Source Cung cấp nguồn điện áp hình sin

Controlled Current Source Cung cấp nguồn dòng điều khiển

Controlled Voltage Source Cung cấp nguồn áp điều khiển

DC Voltage Source Cung cấp nguồn điện áp DC

Three-Phase Programmable

Voltage Source

Cung cấp nguồn điện áp 3 pha với sự biến đổi

thời gian lập trình của biên độ, goác pha, tần số, và

sóng hài

Three-Phase Source Cung cấp nguồn 3 pha với trở kháng R_L trong

Creating Circuit Elements

Breaker Cung cấp máy cắt điện mở lúc dòng vượt qua

điểm 0

Connection Port Tạo ra cổng cuối cho hệ thống con

Distributed Parameter Line Cung cấp mô hình đường dây phân phối N pha

với tổn thất

Ground Nối đất

Linear Transformer Tạo ra máy biến áp tuyến tính hai hay ba cuộn dây

Multi-Winding

Transformer

Cung cấp máy biến áp dây quấn với taps

Mutual Inductance Cung cấp một nam châm nối giữa hai hay 3 cuộn

dây

Neutral Cung cấp một nút chung địa phương trong mạch

điện.

http://www.mathworks.com/access/helpdesk/help/toolbox/physmod/powersys/controlledcurrentsource.html

Simpower-system

of 545

Parallel RLC Branch Cung cấp nhánh nối song song RLC

Parallel RLC Load Cung cấp tải tuyến tính song song RLC

PI Section Line Cung cấp đường dây truyền tải đơn pha với thông

số tập trung

Saturable Transformer Cung cấp máy biên áp bão hòa hai hay ba cuộn

dây.

Series RLC Branch Cung cấp nhánh nối tiếp RLC

Series RLC Load Cung cấp tải tuyến tính nối tiếp RLC

Surge Arrester Cung cấp chống sắt van kim loại-ôxít

Three-Phase Breaker Cung cấp máy cắt điện 3 pha mở lúc dòng vượt

qua điểm 0

Three-Phase Dynamic

Load

Cung cấp tải động với công suất phản kháng và

công suất tác dụng như là hàm số của điện áp hay

điều khiển từ đầu vào bên ngoài

Three-Phase Fault Cung cấp hệ thốn máy cắt sự cố pha-pha và pha –

đất

Three-Phase Harmonic

Filter

Cung cấp 4 kiểu bộ lọc sóng hài dùng R,L,C

Three-Phase Mutual

Inductance Z1-Z0

Cung cấp trỏ kháng RL với cách mắc chung

ggiữa các pha và cho phép mô tả các thông số nối

tiếp dương và zero

Three-Phase Parallel RLC

Branch

Cung cấp nhánh RLC mắc song song 3 pha

Three-Phase Parallel RLC

Load

Cung cấp tải 3 pha song song RLC có thể chọn

cách nối

Three-Phase PI Section

Line

Cung cấp đường dây truyền tải 3 pha với thông số

tập trung

Three-Phase Series RLC Cung cấp nhánh nối tiếp RLC 3 pha

Simpower-system

of 545

Branch

Three-Phase Series RLC

Load

Cung cấp tải 3 pha nối tiếp RLC có thể chọn cách

nối

Three-Phase Transformer

12 Terminals

Cung cấp máy biến áp đơn pha hay hai cuộn dây


(Two Windings)

Cung cấp máy biên áp hai cuộn dây 3 pha


(Three Windings)

Cung cấp máy biên áp ba cuộn dây 3 pha

Zigzag Phase-Shifting

Transformer

Cung cấp máy biến áp chuyển pha kiểu zigzag

phía thứ cấp

Modeling Power Electronics Components

Diode Cung cấp mô hình diode

GTO Cung cấp mô hình GTO

Ideal Switch Cung cấp mô hình chuyển mạch lý tưởng

IGBT Cung cấp mô hình mba (IGBT)

MOSFET Cung cấp mô hình (MOSFET)

Three-Level Bridge Cung cấp bộ chuyển đổi công suất (NPC)

Thyristor Cung cấp mô hình thyristor

Universal Bridge Cung cấp bộ chuyển đổi cấu đa năng

Modeling Electrical Machines

Asynchronous Machine Mô hình động học của máy điện đồng bộ

(induction machine)

DC Machine Cung cấp mô hình máy điện DC kích từ độc lập

Excitation System Tạo ra một sự kích từ cho máy điện đồng bộ và

http://www.mathworks.com/access/helpdesk/help/toolbox/physmod/powersys/threephasetransformertwowindings.html

http://www.mathworks.com/access/helpdesk/help/toolbox/physmod/powersys/threephasetransformertwowindings.html

http://www.mathworks.com/access/helpdesk/help/toolbox/physmod/powersys/mosfet.html

http://www.mathworks.com/access/helpdesk/help/toolbox/physmod/powersys/threelevelbridge.html

http://www.mathworks.com/access/helpdesk/help/toolbox/physmod/powersys/thyristor.html

http://www.mathworks.com/access/helpdesk/help/toolbox/physmod/powersys/universalbridge.html

http://www.mathworks.com/access/helpdesk/help/toolbox/physmod/powersys/asynchronousmachine.html

http://www.mathworks.com/access/helpdesk/help/toolbox/physmod/powersys/dcmachine.html

http://www.mathworks.com/access/helpdesk/help/toolbox/physmod/powersys/excitationsystem.html

Simpower-system

of 545

điều chỉnh điện áp cuối của nó trong mô hình

Generic Power System

Stabilizer

Tạo ra sự ổn đinh hệ thống công suất cho máy

điện đồng bộ và sự điều hòa công suất điện

Hydraulic Turbine and

Governor

Mô hình 1 turbine nước và hệ thống máy điều tốc

đạo hàm- tích phân- tỉ lệ

Machine Measurement

Demux

Tách tín hiệu đo cuat máy trong những tín hiệu

riêng biệt

Multiband Power System

Stabilizer

Thực hiện sự ổn định của hệ thống công suất

nhiều băng

Permanent Magnet

Synchronous Machine

Mô hình động học của máy điện đồng bộ nam

châm vĩnh cữu với sự phân phối từ thông hình sin

Simplified Synchronous

Machine

Mô hình động học của máy điện đồng bộ 3 pha

đơn giản

Steam Turbine and

Governor

Cung cấp hệ thống máy điều tốc và turbin hơi

Synchronous Machine Mô hình động học của máy điện đồng bộ cực lồi

hay rotor tròn 3 pha

Modeling Electric Drives

Six-Step VSI Induction

Motor Drive

Cung cấp bộ biến tần 6 bước cho Induction Motor

Drive

Space Vector PWM VSI

Induction Motor Drive

Cung cấp vecto không gian điều khiển động cơ

cảm ứng PWM VSI

Field-Oriented Control

Induction Motor Drive

Cung cấp mô hình điều khiển động cơ cảm ứng

điều khiển trường định hướng

DTC Induction Motor

Drive

Cung cấp mô hình điều khiển động cơ cảm ứng

điều khiển từ thông và chiều mômen

Self-Controlled

Synchronous Motor Drive

Cung cấp điều khiển động cơ đồng bộ tự điều

khiển

PM Synchronous Motor Cung cấp điều khiển động cơ đồng bộ nam châm



http://www.mathworks.com/access/helpdesk/help/toolbox/physmod/powersys/hydraulicturbineandgovernor.html

http://www.mathworks.com/access/helpdesk/help/toolbox/physmod/powersys/hydraulicturbineandgovernor.html

http://www.mathworks.com/access/helpdesk/help/toolbox/physmod/powersys/machinemeasurementdemux.html

http://www.mathworks.com/access/helpdesk/help/toolbox/physmod/powersys/machinemeasurementdemux.html



http://www.mathworks.com/access/helpdesk/help/toolbox/physmod/powersys/permanentmagnetsynchronousmachine.html

http://www.mathworks.com/access/helpdesk/help/toolbox/physmod/powersys/permanentmagnetsynchronousmachine.html

http://www.mathworks.com/access/helpdesk/help/toolbox/physmod/powersys/simplifiedsynchronousmachine.html

http://www.mathworks.com/access/helpdesk/help/toolbox/physmod/powersys/simplifiedsynchronousmachine.html

http://www.mathworks.com/access/helpdesk/help/toolbox/physmod/powersys/steamturbineandgovernor.html

http://www.mathworks.com/access/helpdesk/help/toolbox/physmod/powersys/steamturbineandgovernor.html

http://www.mathworks.com/access/helpdesk/help/toolbox/physmod/powersys/synchronousmachine.html

http://www.mathworks.com/access/helpdesk/help/toolbox/physmod/powersys/sixstepvsiinductionmotordrive.html

http://www.mathworks.com/access/helpdesk/help/toolbox/physmod/powersys/sixstepvsiinductionmotordrive.html

http://www.mathworks.com/access/helpdesk/help/toolbox/physmod/powersys/spacevectorpwmvsiinductionmotordrive.html

http://www.mathworks.com/access/helpdesk/help/toolbox/physmod/powersys/spacevectorpwmvsiinductionmotordrive.html

http://www.mathworks.com/access/helpdesk/help/toolbox/physmod/powersys/fieldorientedcontrolinductionmotordrive.html

http://www.mathworks.com/access/helpdesk/help/toolbox/physmod/powersys/fieldorientedcontrolinductionmotordrive.html

http://www.mathworks.com/access/helpdesk/help/toolbox/physmod/powersys/dtcinductionmotordrive.html

http://www.mathworks.com/access/helpdesk/help/toolbox/physmod/powersys/dtcinductionmotordrive.html

http://www.mathworks.com/access/helpdesk/help/toolbox/physmod/powersys/selfcontrolledsynchronousmotordrive.html

http://www.mathworks.com/access/helpdesk/help/toolbox/physmod/powersys/selfcontrolledsynchronousmotordrive.html

http://www.mathworks.com/access/helpdesk/help/toolbox/physmod/powersys/pmsynchronousmotordrive.html

Simpower-system

of 545

Drive vĩnh cữu

Two-Quadrant Single-

Phase Rectifier DC Drive

Cung cấp bộ chỉnh lưu đơn pha 2 góc phần tư

Four-Quadrant Single-


Cung cấp bộ chuyển đổi đơn 3 pha điều khiển DC

với dòng tuần hoàn

Two-Quadrant Three-


Cung cấp bộ chỉnh lưu 3 pha 2 góc phần tư

Four-Quadrant Three-


Cung cấp bộ chuyển đổi kép 3 pha điều khiển DC

với dòng tuần hoàn

One-Quadrant Chopper

DC Drive

Cung cấp bộ ngắt 1 góc phần tư điều khiển DC.

Two-Quadrant Chopper

DC Drive


Four-Quadrant Chopper

DC Drive


Mechanical Shaft Cung cấp trục cơ

Speed Reducer Cung cấp bộ giảm tốc

Modeling FACTS Devices

Static Synchronous

Compensator (Phasor Type)

Cung cấp mô hình phasor của cơ cấu bù tỉnh đồng

bộ 3 pha(STATCOM)

Static Synchronous Series

Compensator (Phasor Type)

Cung cấp mô hình phasor của cơ cấu bù tỉnh đồng

bộ 3 pha nối tiếp (SSSC)

Static Var Compensator

(Phasor Type)

Cung cấp mô hình phasor của cơ cấu bù var tỉnh

đồng bộ 3 pha

Three-Phase OLTC

Phase-Shifting Transformer

Delta-Hexagonal (Phasor

Type)

Cung cấp mô hình phasor của máy biến áp chuyển

pha 3 pha OLTC dùng sự kết nối lục giác delta

Three-Phase OLTC Cung cấp mô hình phasor của máy biến áp điều

http://www.mathworks.com/access/helpdesk/help/toolbox/physmod/powersys/twoquadrantsinglephaserectifierdcdrive.html

http://www.mathworks.com/access/helpdesk/help/toolbox/physmod/powersys/twoquadrantsinglephaserectifierdcdrive.html

http://www.mathworks.com/access/helpdesk/help/toolbox/physmod/powersys/fourquadrantsinglephaserectifierdcdrive.html

http://www.mathworks.com/access/helpdesk/help/toolbox/physmod/powersys/fourquadrantsinglephaserectifierdcdrive.html

http://www.mathworks.com/access/helpdesk/help/toolbox/physmod/powersys/twoquadrantthreephaserectifierdcdrive.html

http://www.mathworks.com/access/helpdesk/help/toolbox/physmod/powersys/twoquadrantthreephaserectifierdcdrive.html

http://www.mathworks.com/access/helpdesk/help/toolbox/physmod/powersys/fourquadrantthreephaserectifierdcdrive.html

http://www.mathworks.com/access/helpdesk/help/toolbox/physmod/powersys/fourquadrantthreephaserectifierdcdrive.html

http://www.mathworks.com/access/helpdesk/help/toolbox/physmod/powersys/onequadrantchopperdcdrive.html

http://www.mathworks.com/access/helpdesk/help/toolbox/physmod/powersys/onequadrantchopperdcdrive.html

http://www.mathworks.com/access/helpdesk/help/toolbox/physmod/powersys/twoquadrantchopperdcdrive.html

http://www.mathworks.com/access/helpdesk/help/toolbox/physmod/powersys/twoquadrantchopperdcdrive.html

http://www.mathworks.com/access/helpdesk/help/toolbox/physmod/powersys/fourquadrantchopperdcdrive.html

http://www.mathworks.com/access/helpdesk/help/toolbox/physmod/powersys/fourquadrantchopperdcdrive.html

http://www.mathworks.com/access/helpdesk/help/toolbox/physmod/powersys/mechanicalshaft.html

http://www.mathworks.com/access/helpdesk/help/toolbox/physmod/powersys/speedreducer.html

http://www.mathworks.com/access/helpdesk/help/toolbox/physmod/powersys/staticsynchronouscompensatorphasortype.html

http://www.mathworks.com/access/helpdesk/help/toolbox/physmod/powersys/staticsynchronouscompensatorphasortype.html

http://www.mathworks.com/access/helpdesk/help/toolbox/physmod/powersys/staticsynchronousseriescompensatorphasortype.html

http://www.mathworks.com/access/helpdesk/help/toolbox/physmod/powersys/staticsynchronousseriescompensatorphasortype.html







http://www.mathworks.com/access/helpdesk/help/toolbox/physmod/powersys/threephaseoltcregulatingtransformerphasortype.html

Simpower-system

of 545

Regulating Transformer

(Phasor Type)

hòa 3 pha OLTC

Unified Power Flow

Controller (Phasor Type)

Cung cấp mô hình phasor của điều khiển dòng

chảy công suất hợp nhất (UPFC)

Modeling Distributed Resources Devices

Wind Turbine Cung cấp mô hình của sự thay đổi bánh răng của

turbine gió..

Wind Turbine Doubly-

Fed Induction Generator

(Phasor Type)

Cung cấp một mô hình phasor của máy phát hai

vùng tốc độ bằng 1 turbine gió.

Wind Turbine Induction

Generator (Phasor Type)

Cung cấp một mô hình phasor của máy phát roto

lồng sóc bằng cách thay đổi bánh răng của turbine

gió.

Measuring Electrical Circuits

Current Measurement Đo dòng điện trong mạch điện

Impedance Measurement Đo trở kháng của mạch điện như là hàm số của tần

số

Multimeter Đo điện áp và dòng điện trong khối

SimPowerSystems

Three-Phase V-I

Measurement

Đo điện áp và dòng điện 3 pha trong mạch điện

Voltage Measurement Đo điện áp trong mạch điện

Analyzing Electrical Circuits

Powergui Giao diện đồ họa của phép phân tích của các mạch

điện và hệ thống

Additional Useful Blocks

Signal Measurements



http://www.mathworks.com/access/helpdesk/help/toolbox/physmod/powersys/windturbine.html

http://www.mathworks.com/access/helpdesk/help/toolbox/physmod/powersys/windturbinedoublyfedinductiongeneratorphasortype.html



http://www.mathworks.com/access/helpdesk/help/toolbox/physmod/powersys/windturbineinductiongeneratorphasortype.html

http://www.mathworks.com/access/helpdesk/help/toolbox/physmod/powersys/windturbineinductiongeneratorphasortype.html

http://www.mathworks.com/access/helpdesk/help/toolbox/physmod/powersys/currentmeasurement.html


http://www.mathworks.com/access/helpdesk/help/toolbox/physmod/powersys/multimeter.html

http://www.mathworks.com/access/helpdesk/help/toolbox/physmod/powersys/threephasevimeasurement.html

http://www.mathworks.com/access/helpdesk/help/toolbox/physmod/powersys/threephasevimeasurement.html

http://www.mathworks.com/access/helpdesk/help/toolbox/physmod/powersys/voltagemeasurement.html


Simpower-system

of 545

abc_to_dq0 Transformation Thực hiện sự chuyển đổi Park từ khung quy

chiếu chiếu 3 pha (abc) đến khung quy chiếu dq0

Active & Reactive Power Đo giá trị công suất phản kháng và công suất tác

dụng của cặp giá trị điện áp –dòng điện

dq0_to_abc Transformation Thực hiện sự chuyển đổi Park từ khung quy

chiếu dq0 đến khung quy chiếu 3 pha (abc)

Fourier Phân tích Fourier một tín hiệu

RMS Đo giá trị căn bậc hai trung bình (RMS) của một

tín hiệu

Three-Phase Sequence

Analyzer

Đo các thành phần nối tiếp dương, âm, và zero

của tín hiệu 3 pha

Total Harmonic Distortion Đo đạt tổng sự bóp méo sóng hài của tín hiệu

dòng và điện áp chứa các sóng hài

Signal and Pulse Sources

PWM Generator Tạo ra xung cho bộ điều biên xung mang (PWM)

Synchronized 6-Pulse

Generator

Cung cấp bộ phát xung đồng bộ kích khởi

thyristors ocủa bộ chuyển đổi 6-xung

Synchronized 12-Pulse

Generator

Cung cấp bộ phát xung đồng bộ kích khởi

thyristors ocủa bộ chuyển đổi 12-xung

Timer Tạo ra dạng thay đổi tín hiệu lúc thời gian chuyển

mạch xác định

Blocks -- Alphabetical List

abc_to_dq0 Transformation

AC Current Source

Active & Reactive Power

AC Voltage Source

Asynchronous Machine

Breaker

Connection Port

Controlled Current Source

Controlled Voltage Source

Current Measurement

http://www.mathworks.com/access/helpdesk/help/toolbox/physmod/powersys/abc_to_dq0transformation.html

http://www.mathworks.com/access/helpdesk/help/toolbox/physmod/powersys/activereactivepower.html

http://www.mathworks.com/access/helpdesk/help/toolbox/physmod/powersys/dq0_to_abctransformation.html

http://www.mathworks.com/access/helpdesk/help/toolbox/physmod/powersys/fourier.html

http://www.mathworks.com/access/helpdesk/help/toolbox/physmod/powersys/rms.html

http://www.mathworks.com/access/helpdesk/help/toolbox/physmod/powersys/threephasesequenceanalyzer.html

http://www.mathworks.com/access/helpdesk/help/toolbox/physmod/powersys/threephasesequenceanalyzer.html

http://www.mathworks.com/access/helpdesk/help/toolbox/physmod/powersys/totalharmonicdistortion.html

http://www.mathworks.com/access/helpdesk/help/toolbox/physmod/powersys/pwmgenerator.html

http://www.mathworks.com/access/helpdesk/help/toolbox/physmod/powersys/synchronized6pulsegenerator.html




http://www.mathworks.com/access/helpdesk/help/toolbox/physmod/powersys/timer.html

http://www.mathworks.com/access/helpdesk/help/toolbox/physmod/powersys/abc_to_dq0transformation.html#782778

http://www.mathworks.com/access/helpdesk/help/toolbox/physmod/powersys/accurrentsource.html#647989

http://www.mathworks.com/access/helpdesk/help/toolbox/physmod/powersys/activereactivepower.html#2029291

http://www.mathworks.com/access/helpdesk/help/toolbox/physmod/powersys/acvoltagesource.html#45665

http://www.mathworks.com/access/helpdesk/help/toolbox/physmod/powersys/asynchronousmachine.html#628139

http://www.mathworks.com/access/helpdesk/help/toolbox/physmod/powersys/breaker.html#552957

http://www.mathworks.com/access/helpdesk/help/toolbox/physmod/powersys/connectionport.html#1217521

http://www.mathworks.com/access/helpdesk/help/toolbox/physmod/powersys/controlledcurrentsource.html#122645

http://www.mathworks.com/access/helpdesk/help/toolbox/physmod/powersys/controlledvoltagesource.html#9945

http://www.mathworks.com/access/helpdesk/help/toolbox/physmod/powersys/currentmeasurement.html#10000

Simpower-system

of 545

DC Machine

DC Voltage Source

Diode

Discrete System

Distributed Parameter Line

dq0_to_abc Transformation

DTC Induction Motor Drive

Excitation System

Field-Oriented Control Induction Motor Drive

Fourier

Four-Quadrant Chopper DC Drive

Four-Quadrant Single-Phase Rectifier DC Drive

Four-Quadrant Three-Phase Rectifier DC Drive

Generic Power System Stabilizer

Ground

GTO

Hydraulic Turbine and Governor

Ideal Switch

IGBT

Impedance Measurement

Linear Transformer

Machine Measurement Demux

Mechanical Shaft

MOSFET

Multiband Power System Stabilizer

Multimeter

Multi-Winding Transformer

Mutual Inductance

Neutral

One-Quadrant Chopper DC Drive

Parallel RLC Branch

Parallel RLC Load

Permanent Magnet Synchronous Machine

PI Section Line

PM Synchronous Motor Drive

Powergui

PWM Generator

RMS

Saturable Transformer

Self-Controlled Synchronous Motor Drive

Series RLC Branch

Series RLC Load

Simplified Synchronous Machine

Six-Step VSI Induction Motor Drive

Space Vector PWM VSI Induction Motor Drive

Speed Reducer

Static Synchronous Compensator (Phasor Type)

http://www.mathworks.com/access/helpdesk/help/toolbox/physmod/powersys/dcmachine.html#412275

http://www.mathworks.com/access/helpdesk/help/toolbox/physmod/powersys/dcvoltagesource.html#10081

http://www.mathworks.com/access/helpdesk/help/toolbox/physmod/powersys/diode.html#10133

http://www.mathworks.com/access/helpdesk/help/toolbox/physmod/powersys/discretesystem.html#428304

http://www.mathworks.com/access/helpdesk/help/toolbox/physmod/powersys/distributedparameterline.html#10453

http://www.mathworks.com/access/helpdesk/help/toolbox/physmod/powersys/dq0_to_abctransformation.html#657192

http://www.mathworks.com/access/helpdesk/help/toolbox/physmod/powersys/dtcinductionmotordrive.html#2155458

http://www.mathworks.com/access/helpdesk/help/toolbox/physmod/powersys/excitationsystem.html#10463

http://www.mathworks.com/access/helpdesk/help/toolbox/physmod/powersys/fieldorientedcontrolinductionmotordrive.html#2140913

http://www.mathworks.com/access/helpdesk/help/toolbox/physmod/powersys/fourier.html#657794

http://www.mathworks.com/access/helpdesk/help/toolbox/physmod/powersys/fourquadrantchopperdcdrive.html#2278705

http://www.mathworks.com/access/helpdesk/help/toolbox/physmod/powersys/fourquadrantsinglephaserectifierdcdrive.html#2286766

http://www.mathworks.com/access/helpdesk/help/toolbox/physmod/powersys/fourquadrantthreephaserectifierdcdrive.html#2300516

http://www.mathworks.com/access/helpdesk/help/toolbox/physmod/powersys/genericpowersystemstabilizer.html#998246

http://www.mathworks.com/access/helpdesk/help/toolbox/physmod/powersys/ground.html#10682

http://www.mathworks.com/access/helpdesk/help/toolbox/physmod/powersys/gto.html#10748

http://www.mathworks.com/access/helpdesk/help/toolbox/physmod/powersys/hydraulicturbineandgovernor.html#11270

http://www.mathworks.com/access/helpdesk/help/toolbox/physmod/powersys/idealswitch.html#11353

http://www.mathworks.com/access/helpdesk/help/toolbox/physmod/powersys/igbt.html#372271

http://www.mathworks.com/access/helpdesk/help/toolbox/physmod/powersys/impedancemeasurement.html#456783

http://www.mathworks.com/access/helpdesk/help/toolbox/physmod/powersys/lineartransformer.html#11695

http://www.mathworks.com/access/helpdesk/help/toolbox/physmod/powersys/machinemeasurementdemux.html#1118134

http://www.mathworks.com/access/helpdesk/help/toolbox/physmod/powersys/mechanicalshaft.html#2108232

http://www.mathworks.com/access/helpdesk/help/toolbox/physmod/powersys/mosfet.html#1491345

http://www.mathworks.com/access/helpdesk/help/toolbox/physmod/powersys/multibandpowersystemstabilizer.html#1004597

http://www.mathworks.com/access/helpdesk/help/toolbox/physmod/powersys/multimeter.html#343163

http://www.mathworks.com/access/helpdesk/help/toolbox/physmod/powersys/multiwindingtransformer.html#1924819

http://www.mathworks.com/access/helpdesk/help/toolbox/physmod/powersys/mutualinductance.html#1974040

http://www.mathworks.com/access/helpdesk/help/toolbox/physmod/powersys/neutral.html#12691

http://www.mathworks.com/access/helpdesk/help/toolbox/physmod/powersys/onequadrantchopperdcdrive.html#2232737

http://www.mathworks.com/access/helpdesk/help/toolbox/physmod/powersys/parallelrlcbranch.html#36449

http://www.mathworks.com/access/helpdesk/help/toolbox/physmod/powersys/parallelrlcload.html#12818

http://www.mathworks.com/access/helpdesk/help/toolbox/physmod/powersys/permanentmagnetsynchronousmachine.html#12868

http://www.mathworks.com/access/helpdesk/help/toolbox/physmod/powersys/pisectionline.html#8773

http://www.mathworks.com/access/helpdesk/help/toolbox/physmod/powersys/pmsynchronousmotordrive.html#2173554

http://www.mathworks.com/access/helpdesk/help/toolbox/physmod/powersys/powergui.html#144114

http://www.mathworks.com/access/helpdesk/help/toolbox/physmod/powersys/pwmgenerator.html#658352

http://www.mathworks.com/access/helpdesk/help/toolbox/physmod/powersys/rms.html#658997

http://www.mathworks.com/access/helpdesk/help/toolbox/physmod/powersys/saturabletransformer.html#13329

http://www.mathworks.com/access/helpdesk/help/toolbox/physmod/powersys/selfcontrolledsynchronousmotordrive.html#2165264

http://www.mathworks.com/access/helpdesk/help/toolbox/physmod/powersys/seriesrlcbranch.html#184105

http://www.mathworks.com/access/helpdesk/help/toolbox/physmod/powersys/seriesrlcload.html#13643

http://www.mathworks.com/access/helpdesk/help/toolbox/physmod/powersys/simplifiedsynchronousmachine.html#39145

http://www.mathworks.com/access/helpdesk/help/toolbox/physmod/powersys/sixstepvsiinductionmotordrive.html#2121287

http://www.mathworks.com/access/helpdesk/help/toolbox/physmod/powersys/spacevectorpwmvsiinductionmotordrive.html#2132921

http://www.mathworks.com/access/helpdesk/help/toolbox/physmod/powersys/speedreducer.html#2109738

http://www.mathworks.com/access/helpdesk/help/toolbox/physmod/powersys/staticsynchronouscompensatorphasortype.html#2067522

Simpower-system

of 545

Static Synchronous Series Compensator (Phasor Type)

Static Var Compensator (Phasor Type)

Steam Turbine and Governor

Surge Arrester

Synchronized 6-Pulse Generator

Synchronized 12-Pulse Generator

Synchronous Machine

Three-Level Bridge

Three-Phase Breaker

Three-Phase Dynamic Load

Three-Phase Fault

Three-Phase Harmonic Filter

Three-Phase Mutual Inductance Z1-Z0

Three-Phase OLTC Phase-Shifting Transformer Delta-Hexagonal (Phasor Type)

Three-Phase OLTC Regulating Transformer (Phasor Type)

Three-Phase Parallel RLC Branch

Three-Phase Parallel RLC Load

Three-Phase PI Section Line

Three-Phase Programmable Voltage Source

Three-Phase Sequence Analyzer

Three-Phase Series RLC Branch

Three-Phase Series RLC Load

Three-Phase Source

Three-Phase Transformer 12 Terminals

Three-Phase Transformer (Two Windings)

Three-Phase Transformer (Three Windings)

Three-Phase V-I Measurement

Thyristor

Timer

Total Harmonic Distortion

Two-Quadrant Chopper DC Drive

Two-Quadrant Single-Phase Rectifier DC Drive

Two-Quadrant Three-Phase Rectifier DC Drive

Universal Bridge

Unified Power Flow Controller (Phasor Type)

Voltage Measurement

Wind Turbine

Wind Turbine Doubly-Fed Induction Generator (Phasor Type)

Wind Turbine Induction Generator (Phasor Type)

Zigzag Phase-Shifting Transformer

power_analyze

power_init

power_lineparam

power_statespace

abc_to_dq0 Transformation

http://www.mathworks.com/access/helpdesk/help/toolbox/physmod/powersys/staticsynchronousseriescompensatorphasortype.html#2309433

http://www.mathworks.com/access/helpdesk/help/toolbox/physmod/powersys/staticvarcompensatorphasortype.html#2391491

http://www.mathworks.com/access/helpdesk/help/toolbox/physmod/powersys/steamturbineandgovernor.html#370718

http://www.mathworks.com/access/helpdesk/help/toolbox/physmod/powersys/surgearrester.html#39994

http://www.mathworks.com/access/helpdesk/help/toolbox/physmod/powersys/synchronized6pulsegenerator.html#659288

http://www.mathworks.com/access/helpdesk/help/toolbox/physmod/powersys/synchronized12pulsegenerator.html#1625695

http://www.mathworks.com/access/helpdesk/help/toolbox/physmod/powersys/synchronousmachine.html#13854

http://www.mathworks.com/access/helpdesk/help/toolbox/physmod/powersys/threelevelbridge.html#1216580

http://www.mathworks.com/access/helpdesk/help/toolbox/physmod/powersys/threephasebreaker.html#2006419

http://www.mathworks.com/access/helpdesk/help/toolbox/physmod/powersys/threephasedynamicload.html#716063

http://www.mathworks.com/access/helpdesk/help/toolbox/physmod/powersys/threephasefault.html#690758

http://www.mathworks.com/access/helpdesk/help/toolbox/physmod/powersys/threephaseharmonicfilter.html#1969725

http://www.mathworks.com/access/helpdesk/help/toolbox/physmod/powersys/threephasemutualinductancez1z0.html#1260364

http://www.mathworks.com/access/helpdesk/help/toolbox/physmod/powersys/threephaseoltcphaseshiftingtransformerdeltahexagonalphasortype.html#2073093

http://www.mathworks.com/access/helpdesk/help/toolbox/physmod/powersys/threephaseoltcregulatingtransformerphasortype.html#2071958

http://www.mathworks.com/access/helpdesk/help/toolbox/physmod/powersys/threephaseparallelrlcbranch.html#1224643

http://www.mathworks.com/access/helpdesk/help/toolbox/physmod/powersys/threephaseparallelrlcload.html#1225194

http://www.mathworks.com/access/helpdesk/help/toolbox/physmod/powersys/threephasepisectionline.html#1225473

http://www.mathworks.com/access/helpdesk/help/toolbox/physmod/powersys/threephaseprogrammablevoltagesource.html#659979

http://www.mathworks.com/access/helpdesk/help/toolbox/physmod/powersys/threephasesequenceanalyzer.html#1247831

http://www.mathworks.com/access/helpdesk/help/toolbox/physmod/powersys/threephaseseriesrlcbranch.html#1226535

http://www.mathworks.com/access/helpdesk/help/toolbox/physmod/powersys/threephaseseriesrlcload.html#1226761

http://www.mathworks.com/access/helpdesk/help/toolbox/physmod/powersys/threephasesource.html#1227666

http://www.mathworks.com/access/helpdesk/help/toolbox/physmod/powersys/threephasetransformer12terminals.html#1228569

http://www.mathworks.com/access/helpdesk/help/toolbox/physmod/powersys/threephasetransformertwowindings.html#333818

http://www.mathworks.com/access/helpdesk/help/toolbox/physmod/powersys/threephasetransformerthreewindings.html#334848

http://www.mathworks.com/access/helpdesk/help/toolbox/physmod/powersys/threephasevimeasurement.html#660354

http://www.mathworks.com/access/helpdesk/help/toolbox/physmod/powersys/thyristor.html#334850

http://www.mathworks.com/access/helpdesk/help/toolbox/physmod/powersys/timer.html#660483

http://www.mathworks.com/access/helpdesk/help/toolbox/physmod/powersys/totalharmonicdistortion.html#660580

http://www.mathworks.com/access/helpdesk/help/toolbox/physmod/powersys/twoquadrantchopperdcdrive.html#2248834

http://www.mathworks.com/access/helpdesk/help/toolbox/physmod/powersys/twoquadrantsinglephaserectifierdcdrive.html#2182166

http://www.mathworks.com/access/helpdesk/help/toolbox/physmod/powersys/twoquadrantthreephaserectifierdcdrive.html#2204061

http://www.mathworks.com/access/helpdesk/help/toolbox/physmod/powersys/universalbridge.html#2181855

http://www.mathworks.com/access/helpdesk/help/toolbox/physmod/powersys/unifiedpowerflowcontrollerphasortype.html#2070806

http://www.mathworks.com/access/helpdesk/help/toolbox/physmod/powersys/voltagemeasurement.html#610410

http://www.mathworks.com/access/helpdesk/help/toolbox/physmod/powersys/windturbine.html#2259934

http://www.mathworks.com/access/helpdesk/help/toolbox/physmod/powersys/power_init.html#391256

http://www.mathworks.com/access/helpdesk/help/toolbox/physmod/powersys/power_lineparam.html#421960

http://www.mathworks.com/access/helpdesk/help/toolbox/physmod/powersys/power_statespace.html#412203

Simpower-system

of 545

Thực hiện sự biến đổi Park từ khung quy chiếu 3 pha (abc) đến khung quy chiếu

dq0

Thư viện

Extras/Measurements

Sự gián đoạn của khối này dùng trong thư viện the Extras/Discrete Measurements

library.

Mô tả

Khối abc_to_dq0 Transformation tính toán thành phần dọc trục, ngang trục, và

lượng dãy zero trong khung quy chiếu động hai trục cho tín hiệu hình sin 3 pha. Sự

biến đổi được dùng:

Trong đó = tốc độ quay của khung quay (rad/s).

Sự biến đổi là giống nhau cho trường hợp dòng điện 3 pha, bạn chỉ phải thay thế

Va, Vb, Vc, Vd, Vq, và V0 thành Ia, Ib, Ic, Id, Iq, và I0 tương ứng.

Sự biến đổi này thường dùng trong mô hình máy điện 3 pha, nơi mà được biết

đến như là phép biến đổi Park. Nó cho phép bạn khử điện kháng thay đổi theo thời

gian bằng cách chuyển lượng stator và rotor đến khung quy chiếu cố định hay quay.

Trong trường hợp máy điện đồng bộ, số lượng stator chuyển đến rotor. Id và Iq đặc

trưng cho hai dòng điện DC chảy trong hai cuộn dây roto tương đương, tạo ra từ

thông giống nhau cũng như dòng điện stato Ia, Ib, và Ic.

Bạn có thể dùng khối này trong hệ thống điều khiển để đo thánh phần nối tiếp

dương V1 dòng điện và điện áp 3 pha. Vd và Vq (hay Id và Iq) được thay thế những

tạo độ vuông góc của thành phần nối tiếp dương.

Bạn có thể dùng khối Math Function và khối Trigonometric Function để thu được

độ lớn và acgument của V1:

Hệ thống đo lường này không đưa ra sự chậm trể, nhưng, trái lại phép phân tích

Fourier được thực hiện trong khối Sequence Analyzer, nó dễ bị mất cân bằng và

sóng hài.

Simpower-system

of 545

Hộp thoại và thông số

Đầu vào và đầu ra

abc

Nối đến tín hiệu thứ nhất tín hiệu pha hình sin chuyển đổi [phaA pha B

pha C].

sin_cos

Nối đến tín hiệu thứ hai một tín hiệu vecto chứa giá trị [sin( t) cos( t)],

trong đó là tốc độ quay của khung quy chiếu.

dq0

Đầu ra là tín hiệu vecto chứa 3 thành phần [d q o].

Example

Phấn demo power_3phsignaldq sử dụng khối Discrete Three-Phase

Programmable Source để tạo ra điện áp dãy dương 1 p.u., 15 degrees. Lúc 0.05 sthe

dáy điện áp dương tăng lên đến 1.5 p.u. và lúc 0.1 s một sự không cân bằng được

tạo ra bằng cách thêm thành phần âm 0.3 p.u với góc lệch pha -30 degrees. Độ lớn

và biên độ của thành phần dãy dương được đánh giá theo hai hướng khác nhau:

Tính toán dáy của phương pháp phasors sử dụng phép phân tích

Fourier.

Sự chuyển đổi abc-to-dq0.

Simpower-system

of 545

Bắt đầu mô phỏng và quan sát các tín hiệu tức thời Vabc (Scope1), các tín hiệu

trả về bởi Sequence Analyzer (Scope2), và sự chuyển đổi abc-to-dq0 (Scope3).

Simpower-system

of 545

Chú ý Sequence Analyzer, dùng phép phân tích Fourier, khử thành phần song hài

và không cân bằng. Tuy nhiên đáp ứng của nó 1 bước là một độ dốc chu kỳ. Sự

chuyển đổi abc-to-dqo xảy ra tức thời. Tuy nhiên, sự không cân bằng tạo ra sự dao

động sóng tại các đầu ra V1 và Phi1.

See Also

dq0_to_abc Transformation reference section

http://www.mathworks.com/access/helpdesk/help/toolbox/physmod/powersys/dq0_to_abctransformation.html#657192

Simpower-system

of 545

Nguồn dòngAC

Purpose

Nguồn điện hình sin

Library

Nguồn điện

Mô tả

Khối AC Current Source cung cấp nguồn dòng điện AC lý tưởng. Chiều dòng

điện dương được cho thấy trong biểu tượng khối. Dòng điện I được mô tả bằng mối

quan hệ :

Góc lệch pha và biên độ có thể mang giá trị âm. Tần số zero chỉ ra nguồn dòng

DC. Bạn không thể enter một giá trị tần số âm; Simulink trả về một lỗi trong trường

hợp này, và khối hiển thị một dấu chấm hỏi trong biểu tượng khối. Bạn có thể thay

đổi thông số 3 khối đầu tai mọi lúc trong khi mô phỏng.

Dialog Box and Parameters

Peak amplitude

Biên độ đỉnh của dòng điện (A).

Phase

Simpower-system

of 545

Góc lệch pha (deg).

Frequency

Tần số nguồn (Hz).

Sample time

Chu ký mẫu, (s). Mặc đinh là 0, tương ứng với nguồn liên tục.

Measurements

Chọn Current để đo dòng điện chảy qua khối AC Current Source block.

Đặt một khối Multimeter trong mô hình để hiển thị các giá trị đo lường đã

lựa chọn trong quá trình mô phỏng. Trong danh mục Available

Measurements của khối Multimeter, các giá trị đo được định nghĩa bằng

nhãn cho trong bảng sau.

Measurem

ent

La

bel

Current Isrc

:

Example

Phần demo power_accurrent dùng hai khối AC Current Source nối song song để

tổng hợp hai dòng điện hình sin trong một điện trở.

See Also

Controlled Current Source reference section, Multimeter reference section

Công suất tác dụng & công suất phản Measure the active and reactive powers of a voltage-current pair

Thư viện

Extras/Measurements

Sự gián đoạn của khối được dùng trong thư viện Extras/Discrete Measurements

library.

http://www.mathworks.com/access/helpdesk/help/toolbox/physmod/powersys/rmvd_matlablink__2.html



Simpower-system

of 545

Mô tả

Khối Active & Reactive Power đo công suất tác dụng P và công suất phản kháng

Q liên quan đến cặp điện áp-dòng điện tuần hoàn mà có thể chứa các sóng hài. P và

Q được tính toán bằng việc tính trung bình tich số V I với của sổ hơn một chu kỳ

của tần số cơ bản, do đó các công suât được xác định lúc tần số cơ bản.

Trong đó T = 1/(tần số cơ bản ).

Một dòng điện chảy trong nhánh RL, cho ví dụ, tạo ra công suất phản kháng và

công suất tác dụng dương.

Khối sử dụng một của sổ window, một chu kỳ mô phỏng phải được hoàn thành

trước khi đầu ra cho công suất tác dụng và công suất phản kháng chính xác.

Sự gián đoận của khối này, có thể dùng trong thư viện Extras/Discrete

Measurements, cho phép bạn xác định dòng điện và điện áp đầu vào ban đầu (độ

lớn và góc pha). Chu kỳ đầu của sự mô phỏng tín hiệu đầu ra được giữ không đổi sử

dụng các giá trị được xác định bằng các thông số đầu vào ban đầu.


Fundamental frequency (Hz)

Tần số cơ bản của điện áp và dòng điện tức thời, in hertz.

Simpower-system

of 545

Inputs and Outputs

V

Tín hiệu thứ nhất là điện áp tức thời

I

Tín hiệu thứ hai là dòng điện tức thời

PQ

Tín hiệu đầu ra là một vecto [P Q] của công suất tác dụng và công suất

phản kháng.

Example

Demo power_transfo mô tả máy biến áp phân phối 3 cuộn dây có các thông số sau

75 kVA:14400/120/120 V. cuộn dây sơ cấp máy biện áp được nối đến nguồn điện

áp cao 14400 Vrms. Hai điện kháng giống nhau (20 kW-10 kvar) được nối đến hai

cuộn dây sơ cấp. Tải dung thứ 3 (30 kW-20 kvar) cung cấp lúc 240 V.

Ban đầu, máy cắt điện nối tiếp với tảiLoad 2 thí đóng, do đó hệ thống cân bằng.

Khi máy cắt mở, một dòng điện bắt đầu chảy trong đương trung tính là kết quả của

sự không cân bằng tải.

Công suất sơ cấp tính từ dòng điẹn áp và dòng điện sơ cấp được tính toán bằng

khối Active & Reactive Power. Khi máy cắt mở, công suất tác dụng giảm từ70 kW

đến 50 kW.

Simpower-system

of 545

AC Voltage Source

Nguồn điện áp hình sin

Library

Nguồn điện áp

Mô tả

Khối AC Voltage Source block cung cấp nguồn điện áp AC lý tưởng. Điện áp U

được mô tả bằng mối quan hệ:

Biên độ và pha cho phép giá trị âm. Nguồn áp DC có tần số xác định là 0. Không

cho phép tần số âm; nếu không Simulink sẽ báo lỗi, và hiển thị 1 câu hỏi trong biểu

tuợng khối.

Simpower-system

of 545

Hộp hội thoại và các thông số

Peak amplitude

Biên độ đỉnh điện áp phát (V).

Phase

Pha (độ).

Frequency

Tần số nguồn (Hz).

Sample time

Chu kì lấy mẫu (s). Mặc định là 0, tương ứng với nguồn liên tục.

Measurements

Select Voltage để đo áp qua cac đầu khối AC Voltage Source.

Thay thế khối Multimeter vào mô hình để hiển thị các giá trị đo trong thời

gian mô phỏng. Trong hộp liệt kê Available Measurements của khối

Multimeter, xác định phép đo bằng nhãn theo tên khối.

Measurem

ent

La

bel

Voltage Usr

c:

Example

Demo power_acvoltage dùng 2 khối AC Voltage Source ở tần số khác nhau nối

nối tiếp qua điện trở. Đọc tổng 2 áp bằng khối Voltage Measurement.


Simpower-system

of 545

Xem thêm

Controlled Voltage Source reference section, DC Voltage Source reference

section, Multimeter reference section

Máy điện không đồng bộ

Mô hình động lực học máy không đồng bộ 3 pha cũng xem như máy cảm ứng

Library

Machines

Description

Khối Asynchronous Machine la việc trong cả 2 chế độ máy phát và động cơ. Chế

độ làm việc theo dấu mômen cơ:

Nếu Tm dương, máy làm việc như động cơ.

Nếu Tm âm, máy làm việc như máy phát.

Thể hiện phần điện máy bằng mô hình không gian trạng thái thứ 4 và phần cơ

bằng hệ thống thứ 2. Tất cả các biến và thông số liên quan đến stator. Điều này thể

hiện ở kí hiệu đầu tiên trong phương trình cho ở dưới. Tất cả các đại lượng stator và

rotor là trong 2 trục quy chiếu bất kì (trục dq). Các chỉ số sử dụng được định nghĩa

như sau:

Subscr

ipt

Definition






Simpower-system

of 545

d Đại lượng trục d

q Đại lượng trục q

r Đại lượng Rotor

s Đại lượng Stator

l Điện cảm móc

vòng

m Điện cảm từ hóa

Hệ thống điện

Hệ thống cơ

Định nghĩa các thông số khối Asynchronous Machine như sau (tất cả các đại

lượng liên quan đến stator):

Thông số Định nghĩa

Rs, Lls Điện trở Stator và điện cảm móc vòng.

Simpower-system

of 545

R'r, L'lr Điện trở Rotor và điện cảm móc vòng.

Lm Điện cảm từ hóa.

Ls, L'r Tổng điện cảm stator và rotor.

Vqs, iqs Áp và dòng stator trục q.

V'qr, i'qr Áp và dòng rotor trục q.

Vds, ids Áp và dòng stator trục d.

V'dr, i'dr Áp và dòng rotor trục d.

qs, ds Từ thông trục q và d Stator.

'qr, 'dr Từ thông trục q và d Rotor.

m Vận tốc góc rotor.

m Vị trí góc Rotor.

p Số cặp cực.

r Vận tốc góc điện ( m x p).

r Vị trí góc điện rotor ( m x p).

Te Mômen điện từ.

Tm Mômen trục cơ.

J Kết hợp hệ số quán tính rotor và tải. Đặt ∞ để mô phỏng khóa rotor.

H Kết hợp hằng số quán tính rotor và tải. Đặt ∞ để mô phỏng khóa

rotor.

F Kết hợp hệ số ma sát nhớt rotor và tải.


Bạn có thể chọn giữa 2 khối Asynchronous Machine để xác định thông số điện và

cơ của mô hình.

Simpower-system

of 545

Preset model

Cung cấp 1 tâp hợp các thông số điện và cơ công suất định mức nhiều máy

không đồng bộ (HP), áp pha-pha (V), tần số (Hz), và tốc độ định mức (rpm).

Chọn một trong các mô hình có sẵn để tải các thông số điện và cơ tương

ứng trong hộp hội thoại. Chọn No nếu bạn không muốn dùng mô hình có

sẵn.

Chọn thông số Show detailed parameters để xem và soạn thảo các thông

số chi tiết kết hợp với mô hình có sẵn.

Show detailed parameters

Nếu chọn, mặt nạ hiển thị chi tiết thông số khối Asynchronous Machine.

Thông số chi tiết có thể thay đổi không ảnh hưởng gì chọn mô hình trước

trong Preset Model.

Rotor type

Xác định nhánh rẽ cuộn rotor.

Reference frame

Xác định cơ cấu quy chiếu mà cơ cấu này thường dùng để chuyển đổi tín

hiệu điện áp đầu vào (abc reference frame) đến cơ cấu quy chiếu dq, và dòng

Simpower-system

of 545

điện đầu ra (dq reference frame) đến khung quy chiếu abc. Bạn có thể chọn

giữa sự chuyển đổi sau:

Rotor (Park transformation)

Stationary (Clarke or transformation)

Đồng bộ

Sau những môi quan hệ sự chuyển đổi khung quy chiếu từ abc-đến-dq cho

điện áp giữa pha_pha của máy điện đồng bộ.

Trong phương trình trước, là vị trí góc khung quy chiếu, trong khi =

- r là độ lệch vị trí quy chiếu và vị trí (điện) rotor. Vì cuộn dây nối Y, không

có thành phần đơn cực (0). Điều này cũng biện hộ thực tế hai tín hiệu điện áp

giữa dây-dây được dùng bên trong mô hình để thay thế cho 3 tín hiệu điện áp

giữa pha với trung tính. Sau những môi quan hệ sự chuyển đổi khung quy

chiếu từ abc-đến-dq cho điện áp giữa pha_pha của máy điện không đồng bộ.

Bảng sau thể hiện giá trị và trong mổi khung quy chiếu ( e là vị trí

của khung quay quy chiếu đồng bộ ).

Reference

Frame

Rotor r

0

Stationary 0 - r

Synchronous e

e -

r

Simpower-system

of 545

Sự lựa chọn khung quy chiếu có ảnh hưởng đến các dạng sóng của tất cả

các biến số dq. Nó cũng ảnh hưởng đến tốc độ mô phỏng và sự chính sác của

kết quả. Những nguyên tắc được gợi ý trong [1]:

Sử dụng khung quy chiếu nếu điện áp stator không đối xứng

hay không liên tục và điện áp rotor thì cân bằng (hay 0).

Sử dụng khung quy chiếu rotor nếu điện áp rotor không đối

xứng hay không liên tục và điện áp stator thì cân bằng.

Sử dụng mổi khung tỉnh hay đồng bộ nếu tất cả các điện áp đối

xứng và liên tục.

Công suất định mức, L-L volt, and freq.

Công suất biểu kiến định mức Pn (VA), RMS áp dây-dây Vn (V), và tần

số fn (Hz).

Stator

Điện trở stator Rs ( or p.u.) và điện cảm móc vòng Lls (H or p.u.).

Rotor

Điện trở rotor Rr' ( or p.u.) và điện cảm móc vòng Llr' (H or p.u.), cả 2

liên quan đến stator.

Mutual inductance

Điện cảm từ hóa Lm (H or p.u.).

Inertia, friction factor, and pairs of poles

Hộp hội thoại SI units: kết hợp hệ số quán tính máy điện và tải J (kg.m2),

kết hợp hệ số ma sát nhớt F (N.m.s), và số cặp cực p. Mômen ma sát Tf cân

bằng với tốc độ rotor

(Tf = F.w).

Hộp hột thoại p.u. units: hằng số quán tính H (s), kết hợp hệ số ma sts

nhớt F (p.u.), và số cặp cực p.

Initial conditions

Xác định hệ số trượt ban đầu s, góc độ điện e (độ), độ lớn dòng stator (A

or p.u.), và góc pha (độ):

[slip, th, ias, ibs, ics, phaseas, phasebs, phasecs]

Với máy điện rotor dây cuốn, bạn có thể xác định những giá trị ban đầu độ

lớn dòng rotor (A or p.u.), và góc pha (độ):

[slip, th, ias, ibs, ics, phaseas, phasebs, phasecs, iar, ibr, icr,

phasear, phasebr, phasecr]

Với máy điện lồng sóc, có thể tính toán các điều kiện đầu bằng trào lưu

công suất trong khối Powergui.

Lưu ý Tùy thuộc hộp hội thoại bạn chọn sử dụng, SimPowerSystems tự

động chuyển các thông số bạn nhập vào đơn vị tương đối. Mô hình Simulink

khối Asynchronous Machine dùng các thông số trong đơn vị p.u.

Simpower-system

of 545

Đầu vào và đầu ra

Tm

Đầu vào Simulink khối là mômen cơ ở trục máy. Khi đầu vào là tín hiệu

Simulink dương, máy đồng bộ xem như động cơ. Khi đầu vào là tín hiệu âm,

máy đồng bộ xem như máy phát.

m

Đầu ra Simulink khối là vectơ có 21 tín hiệu. Bạn có thể phân kênh các tín

hiệu này bằng cách dùng khối Bus Selector có trong thư viện Simulink.

Tín

hiệu

Định nghĩa Đơn vị Ký

hiệu

1 Dòng Rotor ir_a A hoặc p.u. i'ra

2 Dòng Rotor ir_b A hoặc p.u. i'rb

3 Dòng Rotor ir_c A hoặc p.u. i'rc

4 Dòng Rotor iq A hoặc p.u. i'qr

5 Dòng Rotor id A hoặc p.u. i'dr

6 Từ thông Rotor

phir_q

V.s hoặc

p.u

'qr

7 Từ thông Rotor

phir_d

V.s hoặc

p.u

'dr

8 Áp Rotor Vr_q V hoặc p.u v'qr

9 Áp Rotor Vr_d V hoặc p.u v'd

10 Dòng Stator is_a A hoặc p.u. isa

11 Dòng Stator is_b A hoặc p.u. isb

12 Dòng Stator is_c A hoặc p.u. isc

13 Dòng Stator is_q A hoặc p.u. iqs

14 Dòng Stator is_d A hoặc p.u. ids

15 Từ thông Stator

phis_q

V.s hoặc

p.u. qs

Simpower-system

of 545

16 Từ thông Stator

phis_d

V.s hoặc

p.u. ds

17 Áp Stator vs_q V hoặc p.u. vqs

18 Áp Stator vs_d V hoặc p.u. vds

19 Tốc độ Rotor rad/s m

20 Mômen điện từ Te N.m hoặc

p.u.

Te

21 Góc Rotor theta rad m

Xác định đầu cuối stator khối Asynchronous Machine bằng kí tự A, B, và C. Xác

định các đầu cuối rotor bằng kí tự a, b, va c. Lưu ý rằng không có nối trung tính

cuộn dây stator và rotor; giả thiết nối Y.

Limitations

Khối Asynchronous Machine không thể hiện tổn hao sắt và bão hòa.

Bạn phải cẩn thận khi nối nguồn với stator. Nếu bạn chọn cung cấp nguồn cho

stator thông qua nguồn áp vô cùng lớn 3 pha nối Y, bạn phải dùng nguồn nối Y.

Tuy nhiên nếu bạn chọn mô phỏng nguồn nối , bạn chỉ phải dùng 2 nguồn mắc nối

tiếp.

Example

Demo power_pwm minh họa dùng khối Asynchronous Machine trong hcế độ

động cơ. Nó bao gồm máy dồng bộ trong hệ thống điều khiển tốc độ vòng hở.

Rotor máy bị ngắn mạch, và stator được cung cấp bằng bộ nghịch lưu PWM, xây

dựng với khối Simulink và giao diện với khối Asynchronous Machine qua khối

Controlled Voltage Source. Bộ nghịch lưu dùng điều biến độ rộng xung hình sin,

trình bày ở [2]. Tần số cơ bản sóng hình sin quy chiếu đặt là 60 Hz và tàn số sóng

mang răng cưa đặt ở 1980 Hz. Điều này tương ứng với hệ số điều biến tần số mf là

33 (60 Hz x 33 = 1980). Nó được giới thiệu ở [2] rằng mf bội số lẻ 3 và giá trị đó

càng cao càng tốt.

Simpower-system

of 545

Nối máy 3 HP với tải hằng giá trị định mức (11.9 N.m). Nó khởi động và đạt đến

tốc độ đặt là 1.0 p.u. ở t = 0.9 giây.

Các thông số máy tìm thấy trong hộp hội thoại SI Units ở trên, ngoại trừ điện

cảm móc vòng stator, nó được đặt 2 lần giá trị định mức của nó. Nó dùng để mô

phỏng một cuộn cảm đặt giữa bộ nghịch lưu và máy điện. Cũng vậy , khung quy

chiếu tỉnh đã được dùng để thu được kết quả sau.

Mở demo power_pwm. Lưu ý trong các thông số mô phỏng là yêu cầu dung sai

tương đối nhỏ vì bộ biến đổi có tốc độ chuyển mạch cao.

Chạy mô phỏng, quan sát mômen và tốc độ máy.

Simpower-system

of 545

Hình đầu đưa ra tốc độ máy đi từ 0 đến 1725 rpm (1.0 p.u.). Hình thứ 2 đưa ra

mômen điện từ do máy sinh ra. Vì cung cấp cho stator bằng bộ nghịch lưu PWM,

quan sát mômen nhiễu.

Tuy nhiên nhiễu này rõ ràng không phải trong tốc độ vì nó được quán tính máy

lọc rồi, nhưng nó cũng có thể thấy trong dòng stator và rotor, xem hình tiếp.

Simpower-system

of 545

Cuối cùng, xem đầu ra bộ nghịch lưu PWM. Vì không có gì quan tâm có thể thấy

trong dải thời gian mô phỏng, Đồ thị tập trung vào một thời gian ngắn cuối mô

phỏng.

Simpower-system

of 545

Tham khảo

[1] Krause, P.C., O. Wasynczuk, and S.D. Sudhoff, Analysis of Electric

Machinery, IEEE Press, 1995.

[2] Mohan, N., T.M. Undeland, and W.P. Robbins, Power Electronics:

Converters, Applications, and Design, John Wiley & Sons, Inc., New York, 1995,

Section 8.4.1.

Xem thêm

Machine Measurement Demux reference section, Powergui reference section

Breaker

Thực hiện mở máy cắt khi dòng qua giá trị 0

Library

Elements

Simpower-system

of 545

Description

Khối Breaker là một máy cắt mà số lần đóng mở mạch có thể điều khiển bằng cả

từ tín hiệu Simulink bên ngoài (chế độ điều khiển ngoài), hoặc từ bộ đếm thời gian

điều khiển trong (chế độ điều khiển trong).

The arc extinction process is simulated by opening the breaker device when the

current passes through 0 (first current zero crossing following the transition of the

Simulink control input from 1 to 0).

Khi máy cắt đóng xem nó như mạch điện trở. Thể hiện nó bằng điện trở Ron. Giá

trị Ron có thể đặt nhỏ cần thiết để không đáng kể đối với các thành phần ngoài (giá

trị cụ thể là 10 m ). Khi máy cắt mở thì nó là điện trở vô cùng lớn.

Nếu đặt khối Breaker ở chế độ điều khiển ngoài, 1 đầu vào Simulink xuất hiện

trên biểu tượng khối. Nối tín hiệu điều khiển với đầu vào Simulink phải là 0 hoặc 1:

0 để mở máy cắt, 1 để đóng máy cắt. Nếu đặt khối Breaker ở chế độ điều khiển

trong, số lần đóng mở xác định trong hộp hội thoại của khối.

Nếu trạng thái máy cắt ban đầu đặt là 1 (đóng), SimPowerSystems tự động khởi

tạo tất cả các trạng thái mạch tuyến tính và dòng ban đầu khối Breaker vì vậy sự mô

phỏng bắt đầu ở trạng thái ổn định.

Một mạch điện nối tiếp Rs-Cs trong mô hình. Nó có thể được nối đến máy cắt

điện. Nếu khối Breaker nối tiếp với mạch điện cảm, một mạch điện hở hay nguồn

dòng, mà bạn phải dùng một bộ giảm.


Simpower-system

of 545

Breaker resistance Ron

Điện trở trong máy cắt ohm ( ). Thông số Breaker resistance Ron

không thể đặt là 0.

Initial state

Trạng thái ban đầu máy cắt. Hiển thị tiếp điểm đóng trong biểu tượng khối

khi thông số Initial state đặt là 1, và mở khi đặt là 0.

Snubber resistance Rs

Điện trở giảm, ( ). Đặt thông số Snubber resistance Rs tiến đến vô cùng

để loại bộ giảm từ mô hình.

Snubber capacitance Cs

Điện dung giảm, (F). Đặt thông số Snubber capacitance Cs tiến đến 0 để

loại snubber, hay tiến đến vô cùng để được a resistive snubber.

Switching times

Xác địng vecto của thời gian chuyển mạch khi sử dụng khối Breaker trong

mô hình điều khiển trong. Mổi lúc thời gian chuyển mạch của khối Breaker

mở hay đóng phụ thuộc vào trạng thái ban đầu của nó. Ví dụ, nếu thông số

Initial state là 0 (mở), máy cắt đóng lúc thời gian chuyển mạch đầu tiên, mở

lúc thời gian chuyển mạch thứ 2và at the first switching time, opens at the

second switching time, …vv. Thông số Switching times không được nhìn

Simpower-system

of 545

thấy trong hộp thoại nếu thong số External control of switching times được

chọn.

External control of switching times

Nếu chọn, thêm đầu vào Simulink đến khối Breaker để điều khiển ngoài

thời gian chuiyển mạch máy cắt. Định nghĩa thời gian chuyển mạch bằng tín

hiệu logic (0 hoặc 1) nối với đầu vào Simulink.

Measurements

Chọn áp nhánh (Branch) để đo áp qua các đầu cuối khối Breaker.

Chọn dòng nhánh (Branch current) để đo dòng đi qua khối Breaker. Nếu

nối thiết bị giảm chấn với mô hình máy cắt, dòng đo là dòng chỉ đi qua tiếp

điểm máy cắt.

Chọn áp và dòng nhánh để đo áp và dòng máy cắt.

Đặt khối Multimeter vào mô hình để hiển thị những phép đo lựa chọn

trong thời gian mô phỏng.

Trong hộp liệt kê Available Measurements khối Multimeter, xác định phép đo

bằng nhãn theo tên khối:

Measurement Label

Branch voltage Ub:

Branch current Ib:

Limitations

Khi nối khối nối tiếp với điện cảm hoặc nguồn dòng khác, bạn phải thêm mạch

đệm. Trong hầu hết các ứng dụng bạn có thể dùng bộ đệm điện trở (đặt thông số

Snubber capacitance là inf) với điện trở lớn (đặt thông số Snubber resistance là

1e6 hoặc so). Because of modeling constraints, điện cảm trong máy cắt Ron không

thể là 0.

Bạn phải dùng một thuật giải liên hợp để mô phỏng mạch có khối Breaker.

ode23tb hoặc ode15s với các thông số mặc định thường cho tốc độ mô phỏng tốt

nhất.

Example

Demo power_breaker minh họa máy cắt mắc nối tiếp với mạch RL nối tiếp trong

hệ thống điện có nguồn áp 60 Hz. Điều khiển thời gian chuyển mạch khối Breaker

bằng tín hiệu Simulink. Ban đầu máy cắt đóng và mở ở t = 1.5 chu kì, khi dòng cực

đại. Dòng dòng ở điểm 0 kế tiếp, thì máy cắt đóng ở điểm điện áp 0 ở t = 3 chu kì.

Simpower-system

of 545

Mô phỏng sinh ra kết quả sau.

Lưu ý rằng máy cắt mở chỉ khi dòng tải bằng 0, sau khi mở.

See Also

Three-Phase Fault reference section

Connection Port

Tạo cổng bộ kết nối mô hình vật lý (Physical Modeling) cho hệ thống con

Library

http://www.mathworks.com/access/helpdesk/help/toolbox/physmod/powersys/threephasefault.html#690758

Simpower-system

of 545

Elements

Description

Khối Connection Port, đặt trong một hệ thống con của các khối

SimPowerSystems, creates a Physical Modeling open round connector port on the

boundary of the subsystem. Once connected to a connection line, the port becomes

solid . Trước khi bạn bắt đầu mô phỏng, the solid port becomes an electrical

terminal port, an open square .

Bạn nối riêng những khối SimPowerSystems và hệ thống con của khối

SimPowerSystems nối với nhau bằng những đường nối SimPowerSystems, thay thế

đường tín hiệu Simulink định mức. Chúng được giữ lại lúc mở, các cổng nối vòng

Hệ thống con của khối SimPowerSystems tự động mở các cổng nối vòng. Bạn có

thể thêm các cổng nối bằng cách thêm các khối Connection Port trong hệ thống con.


Port number

Nhãn cổng nối hệ thống con được tạo bởi khối. Cổng nối Multiple trên

ranh giới của hệ thống con đơn yêu cầu những số khác như các nhãn. Giá trị

mặc định cho cổng thứ nhất là 1.

Port location on parent subsystem

Chọn phía nào của hệ thống con mẹ là cổng được đặt trên nó. Chọn là Left

hay Right. Mặc định là Left.

See Also

Thấy Creating Subsystems trong tài liệu Simulink

Controlled Current Source

Nguồn điện áp điều khiển

Library

Các nguồn điện

http://www.mathworks.com/access/helpdesk/help/toolbox/simulink/ug/creating_model15.html#creating_subsystems

Simpower-system

of 545

Mô tả

Khối Controlled Current Source tạo ra nguồn dòng được điều khiển bởi tín hiệu

Simulink. Chiều dương dòng điện cho thấy bằng mủi tên trong biểu tượng khối.

Bạn có thể gán cho khối Controlled Current Source với dòng điện AC hay DC.

Nếu bạn muốn bắt đầu mô phỏng trong trạng thái ổn định,tín hiệu đầu vào của khối

phải được nối đến tín hiệu khởi động là dạng sóng hình sin hay DC tương ứng với

những giá trị ban đầu.


Initialize

Nếu chọn, gán cho khối Controlled Current Source với những thông số

Initial current, Initial phase, và Initial frequency .

Source type

Tham số Source type không được nhìn thấy nếu tham số Initialize không

được chọn.

Simpower-system

of 545

Kiểu của nguồn. Chọn AC để gán cho Controlled Current Source Block

như là nguồn dòng AC. Chọn DC để gán cho Controlled Current Source như

là dòng điện DC.

Initial current

Thông số Initial current không được nhìn thấy trong hộp thoại nếu thong

số Initialize không được chọn. Dòng điện đỉnh ban đầu cho sự tạo khởi của

nguồn (A).

Initial phase

Góc pha ban đầu cho sự tạo khởi của nguồn, in degrees. Thông số Initial

phase không được nhìn thấy trong hộp thoại nếu thông số Source type đặt là

DC.

Initial frequency

Tần số ban đầu cho sự tạo khởi của nguồn, in hertz (Hz). Thông số Initial


DC.

Measurements

Chọn Current để đo dòng điện chẩy qua khối Controlled Current Source.

Đặt khối Multimeter trong mô hình của bạn để hiển thị giá trị đo lường đã

chọn trong quá trình mô phỏng. Trong Available Measurements list box

của khối Multimeter, giá trị đo lường đựợc định nghĩa bằng nhãn trong bảnb

sau:

Measurement Label

Current Isrc:

Example

Demo power_controlcurr sử dụng Controlled Current Source để tạo ra dòng điện

60 Hz điều biến lúc 5 Hz.

Sự mô phỏng tạo ra dạng sóng sau:

Simpower-system

of 545

See Also

AC Current Source reference section, Controlled Voltage Source reference


Controlled Voltage Source

Nguồn điện áp điều khiển

Library

Nguồn điện

Description

Khối Controlled Voltage Source tạo ra một nguồn điện áp được điều khiển bằng

tín hiệu Simulink.

Bạn có thể gán cho khối Controlled Voltage Source với dòng điện AC hay DC.

Nếu bạn muốn bắt đầu mô phỏng trong trạng thái ổn định,tín hiệu đầu vào của khối

phải được nối đến tín hiệu khởi động là dạng sóng hình sin hay DC tương ứng với

những giá trị ban đầu.


Simpower-system

of 545

Initialize

Nếu chọn, gán cho khối Controlled Voltage Source với những thông số

Initial current, Initial phase, và Initial frequency.

Source type

Tham số Source type không được nhìn thấy nếu tham số Initialize không

được chọn.

Kiểu của nguồn điện áp. Chọn AC để gán cho Controlled VoltageSource

Block như là nguồn điện áp AC. Chọn DC để gán cho Controlled Voltage

Source như là điện áp DC

Initial voltage

Thông số Initial voltage không được nhìn thấy trong hộp thoại nếu thong

số Initialize không được chọn. Điện áp đỉnh ban đầu cho sự tạo khởi của

nguồn (A).

Initial phase

Góc pha ban đầu cho sự tạo khởi của nguồn, in degrees. Thông số Initial


DC.

Initial frequency

Tần số ban đầu cho sự tạo khởi của nguồn, in hertz (Hz). Thông số Initial


DC.

Measurements

Simpower-system

of 545

Chọn Voltage để đo điện áp của khối Controlled Voltage Source.

Đặt khối Multimeter trong mô hình của bạn để hiển thị giá trị đo lường đã

chọn trong quá trình mô phỏng. Trong Available Measurements list box

của khối Multimeter, giá trị đo lường đựợc định nghĩa bằng nhãn trong bảng

sau:

Measurement Label

Điện áp Usrc:

Example

Phần demo power_controlvolt sử dụng các khối Controlled Voltage Source để tạo

ra điện áp hình sin có tần số 60 Hz chứa tần số sóng hài bậc 3. Khối One Controlled

Voltage Source block được gán giá trị như nguồn điện áp 120 V AC với tần số 60

Hz và góc pha ban đầu là 0. Khối second Controlled Voltage Source không được

gán.

Lúc t = 0.0333 s một tín hiệu điện áp hình sin 100 V-180 Hz được tăng đến tín

hiệu 120 V Simulink. Kết quả điện áp tụ điện được so sánh trên khối Scope

Điện áp Vc bắt đầu ở trạng thái xác lập, trong khi điện áp Vc1 chứa phần bù DC.

Simpower-system

of 545

See Also

AC Current Source reference section, Controlled Current Source reference


Current Measurement

Đo dòng trong mạch

Library

Measurements

Description

Dùng khối Current Measurement để đo dòng tức thời đi qua bất kì khối điện nào

hoặc đuờng dây nào. Đầu ra Simulink cung cấp tín hiệu Simulink có thể sử dụng

bằng các khối Simulink khác.


Simpower-system

of 545

Output signal

Định dạng tín hiệu đầu ra khi khối được sử dụng trong phương pháp

phasor. Thông số Output signal được vô hiệu hóa khi khối không được sử

dụng trong phép mô phỏng phasor. Phương pháp mô phỏng phasor được

thực hiện bằng khối Powergui đặt trong mô hình.

Chọn Complex để dòng đo đầu ra như là 1 giá trị phức tạp. Tìn hiệu này là

một tín hiệu phức tạp.

Chọn Real-Imag để đầu ra của dòng đo gồm phần thực và phần ảo. Đầu ra

là vecto của hai thành phần này.

Chọn Magnitude-Angle để đầu ra của dòng điện đo là độ lớn và góc pha.

Đầu ra là vecto của hai thành phần này.

Chọn Magnitude để đầu ra của dòng điện đo là độ lớn. Đầu ra là giá trị vô

hướng .

Example

Demo power_currmeasure dùng khối Current Measurement để đọc dòng trong

các nhánh khác. 2 scope đều hiển thị dòng.

See Also

Powergui reference section, Three-Phase V-I Measurement reference section,

Voltage Measurement reference section

DC Machine

Máy điện DC kích từ độc lập

Simpower-system

of 545

Library

Machines

Description

Khối này là một máy điện kích từ độc lập This block implements a separately

excited DC machine. Sự truy cập được cung cấp đến các cực (F+, F-) do đó mô hình

máy điện có thể được dùng máy điện DC nối sun hay máy điện DC nối tiếp. Mômen

cung cấp cho trục được tạo ra tại đầu vào Simulink TL.

Mạch phần ứng (A+, A-) có 1 điện cảm La và điện trở Ra nối tiếp với một lực

điện động (counter-electromotive force) (CEMF) E.

CEMF cân bằng với tốc độ máy

KE là hàng số áp và là tốc độ máy.

Trong máy DC kích từ riêng, hằng số áp KE cân bằng với dòng trường If:

Với Laf là hỗ cảm trường phần ứng.

Mômen điện cơ do máy DC sinh ra cân bằng với dòng phần ứng Ia.

Với KT là hằng số mômen. Dấu quy ước cho Te và TL là

Hằng số mômen bằng hằng số áp.

Nối mạch phần ứng giữa cực A+ và A- khối DC Machine. Thể hiện bằng nhánh

Ra La nối tiếp mắc nối tiếp với khối Controlled Voltage Source và Current

Measuremen.

Simpower-system

of 545

Phần cơ:

Thể hiện mạch trường bằng 1 mạch RL. Nối mạch RL giữa cổng F+ và F- của

khối DC Machine.

Phần cơ tính toán tốc độ máy DC từ mômen hệ thống cấp cho rotor. Dùng tốc độ

để thực hiện sức điện động CEMF E mạch phần ứng.

Thể hiện phần cơ bằng khối Simulink thực hiện phương trình.

Với J = quán tính, Bm = hệ số ma sát nhớt, và Tf = Coulomb mômen ma sát.


Simpower-system

of 545

Preset Model

Cung cấp tập hợp những thông số điện và cơ đã định trước cho các máy

điện DC tương đương công suất (HP), điện áp DC (V), tỉ số tốc độ (rpm), và

điện áp trường(V).

Chọn một trong những mô hình hiện tại để tải những thông số điện và cơ

tương ứng trong những mục của hộp thoại. Chọn No nếu bạn không muốn

dùng mô hình sơ bộ.

Chọn Show detailed parameters để quan sát và soạn thảo những tham số

chi tiết liên quan đến mô hính hiện sơ bộ.

Show detailed parameters

Nếu chọn, mặt nạ hiển thị các thông sốchi tiết của khối DC Machine .

Những thông số chi tiết có thể được sửa đổi vấn đề mô hình sơ bộ mà bạn đã

chọn trong dang sách Preset Model .

Armature resistance and inductance [Ra La]

Điện trở phần ứng Ra, in ohms, và điện kháng phần ứng La, in henries.

Field resistance and inductance [Rf Lf]

Điện trở trường Rf, in ohms, điện kháng trường Lf, in henries.

Field armature mutual inductance Laf

Simpower-system

of 545

Điện kháng cảm ứng, in henries.

Total inertia J

Tổng mômen quán tính của máy điện DC, in kg.m2.

Viscous friction coefficient Bm

Tổng hệ số ma sát của máy điện DC, in N.m.s.

Coulomb friction torque Tf

Tổng hắng số mômen ma sát Coulomb của máy điện DC, in N.m.

Initial speed

Xác định tốc độ ban đầu cho máy điện DC, in rad/s, để bắt đầu mô phỏng

với tốc độ ban đầu. Để khởi độn mô phỏng trong trạng thái xác lập, giá trị

ban đầu của tín hiệu mômen đầu vào TL phải tỉ lệ với tốc độ ban đầu.

Inputs and Outputs

m

Tín hiệu đầu ra Simulink của khối là một vecto chứa 4 tín hiệu. Bạn có thể

phân các tín hiệu bằn cách sử dụng khối Bus Selector được tạo ra trong thư

viện Simulink library.

Tín

hiệu

Định nghĩa Đơn

vị

1 Tốc độ wm rad/

s

2 Dòng điện phần ứng

ia

A

3 Dòng điệnn if A

4 Electrical torque Te N.m

Example

The power_dcmotor demo illustrates the starting of a 5 HP 240 V DC machine

with a three-step resistance starter.

Simpower-system

of 545

Hệ thóng con Motor Starter là

References

Analysis of Electric Machinery, Krause et al., pp. 89-92.

See Also

Simpower-system

of 545

Asynchronous Machine reference section, Synchronous Machine reference

section

DC Voltage Source

Implement a DC voltage source

Library

Electrical Sources

Description

Khối DC Voltage Source thực hiện nguồn áp DC lý tưởng. Thể hiện đầu dương

bằng dấu + ở 1 cực. Bạn có thể thay đổi áp ở bất cứ thời điểm nào trong thời gian

mô phỏng.


Amplitude

Độ lớn nguồn (V).

Measurements

Select Voltage để đo áp đi qua các đầu cuối khối DC Voltage Source.

Place a Multimeter block in your model to display the selected

measurements during the simulation. In the Available Measurements list

box of the Multimeter block, the measurement is identified by a label

followed by the block name:

Measurement Label

Voltage Usrc:

Example

Demo power_dcvoltage minh họa mô phỏng đáp ứng quá độ mạch RC.

http://www.mathworks.com/access/helpdesk/help/toolbox/physmod/powersys/asynchronousmachine.html#628139




Simpower-system

of 545

See Also

AC Voltage Source reference section, Controlled Voltage Source reference

section

Diode

Thực hiện mô hình diode

Library

Power Electronics

Simpower-system

of 545

Description

Diode là thiết bị bán dẫn điều khiển bằng áp Vak và dòng Iak. Khi diode phân

cực thuận (Vak > 0), nó bắt đầu dẫn áp hướng thuận Vf nhỏ đi qua nó. Nó đóng khi

dòng qua thiết bị là 0. Khi diode phân cực ngược (Vak < 0), và nó vẫn ở trạng thái

này.

Mô phỏng khối Diode bằng 1 điện trở, 1 cảm, và nguồn áp DC mác nối tiếp với 1

chuyển mạch. Điều khiển sự làm việc của chuyển mạch bằng áp Vak và dòng Iak.

Khối Diode cũng có mạch Rs-Cs mạch này cũng có thể nối song song với thiết bị

diode (giữa hai điểm A và K).


Simpower-system

of 545

Resistance Ron

Điện trở trong diode Ron, ( ). Thông số Resistance Ron không thể đặt là

0 khi thông số Inductance Lon đặt là 0.

Inductance Lon

Điện cảm trong diode Lon, (H). Thông số Inductance Lon không thể đặt

là 0 khi thông số Resistance Ron đặt là 0.

Forward voltage Vf

Áp thuận diode, (V).

Initial current Ic

Xác địng dòng diẹn ban đầu chảy qua diode. Nó thường đặt lf 0 để bắt đầu

mô phỏng với thiết bị diode. Nếu thông số Initial Current IC được đặt giá

trị lớn hơn 0,sự tính toán ổn định của SimPowerSystems về trạng thái ban

đầu của diode là đóng.

Khởi tạo tất cả các trạng thái của bộ chuyển đổi công suất điện là một

nhiệm vụ phức tạp. Do đó, sự chọn này dùng chỉ với những mạch điẹn đơn

giản.

Snubber resistance Rs

Điện trở snubber, in ohms ( ). Đặt thông số Snubber resistance Rs đên

vô cùng để triệt tiêu snubber từ mô hình.

Snubber capacitance Cs

Simpower-system

of 545

Dung kháng snubber (F). Đặt thông số Snubber capacitance Cs là 0 để

triệt tiêu snubber, hay là vô cùng để được 1 điện trở snubber.

Show measurement port

Nếu chọn, thêm 1 khối đầu vào Simulink để trả về giá trị điện áp và dòng

điện diode.

Inputs and Outputs

m

Đầu ra Simulink khối là vectơ có 2 tín hiệu. bạn có thể phân kênh các tín

hiệu này bằng khối Bus Selector có trong thư viện Simulink.

Tín

hiệu

Định

nghĩa

Đơn

vị

1 Dòng

Diode

A

2 Áp Diode V

Assumptions and Limitations

Một mô hình vĩ mô khối Diode của thiết bị diode. Nó không kể đến hình học của

thiết bị hay các quá trình vật lý phức tạp dưới trạng thái thay đổi [1]. Dòng điện khe

hở trong thái khóa và dòng điện phục hồi nghịch đảo không được nói đến. Trong

phần lớn mạch điện, dòng điện nghịch đảo không có tác dụng chuyển đổi hay đặc

trưng của những thiết bị khác.

Tùy thực gia trị điện cảm Lon, mô hình diode như một nguồn dòng (Lon > 0)

hoặc nhưi mạch tôpô thay đổi (Lon = 0). Khối Diode không thể mắc nối tiếp với

điện cảm, nguồn dòng, hoặc mặch hở, trừ khi đang sử dụng mạch giảm chấn. Xem

Improving Simulation Performance để có chi tiết hơn về vấn đề này.

Bạn phải dùng thuật toán tích phân cứng để mô tả mạch điện có các diode.

ode23tb hay ode15s với thông số mặc định thường cho tốc độ mô phỏng tốc.

Cảm kháng Lon được gán 0 nếu bạn chọn để gián đoạn dòng điện.

Example

Demo power_diode minh họa bộ chỉnh lưu 1 xung có 1 khối Diode, 1 tải RL, và

khối nguồn áp AC (AC Voltage source).

Simpower-system

of 545

Mô phỏng sinh ra kết quả sau.

Tham khảo

[1] Rajagopalan, V., Computer-Aided Analysis of Power Electronic Systems,

Marcel Dekker, Inc., New York, 1987.

[2] Mohan, N., T.M. Undeland, and W.P. Robbins, Power Electronics:

Converters, Applications, and Design, John Wiley & Sons, Inc., New York, 1995.

Xem thêm

Simpower-system

of 545

Thyristor reference section, Universal Bridge reference section

Discrete System

Gián đoạn mô hình không gian trạng thái 1 mạch

Library

powerlib

Description

Khối Discrete System, ở version trước của SimPowerSystems, đáp ứng đến sự

gián đoạn mô hình trạng thái của mô hình điện. Những mô hình thời gian gián đoạn

được dùng cho thành phần tuyến tính cũng như cho những khối phi tuyến của thư

viện Elements, Machines, and Power Electronics libraries of powerlib.

Lưu ý Khối này bây giờ lỗi thời. Dùng khối Powergui thay thế khối

này.

See Also

Powergui reference section

Distributed Parameter Line

Implement an N-phase distributed parameter transmission line model with

lumped losses

Thư viện

Elements

Description


Simpower-system

of 545

Khối Distributed Parameter Line cung cấp một mô hình đường dây phân phối N

pha với các tổn thất. Mô hình dựa trên phương pháp dạng sóng lưu động của

Bergeron được sử dụng bởi Electromagnetic Transient Program (EMTP) [1]. Trong

mô hình này, tổn thất đường dây phân phối LC được đặt trưng bởi hai giá trị : trở

kháng dâng sóng và vận tốc pha .

Mô hình sử dụng thực tế mà con số e+Zi (với e là áp đường dây và i la dòng

đường dây) entering one end of the line must arrive unchanged at the other end after

a transport delay of , với d là chiều dài đường dây. Bởi dồn R/4 tại cả hai

điểm cuối của đường dây và R/2 trong điểm giữa và sử dung phương pháp bơm

dòng của SimPowerSystems, cho phép mô hình hai cổng được xuất ra.

Với , , , và .

Cho mô hình đường dây nhiều pha, For multiphase line models, modal phép biến

đổi được dùng để biến đổi số lượng đường dây từ các giá trị pha (dòng và áp đường

dây) bên trong giá trị trở kháng của nhau. Sự tính toán trước được ra trong lĩnh

vực modal trước khi chuyển đổi lại giá trị pha.

Khi so sánh tới mô hình đường dây phần PI section, đường dây phân phối dưa ra

hiện tượng truyền sóng và cuối đường dây phản xạ với sự chính xác cao. Xem sự so

sánh giữa 2 mô hình trong phần Example.


Simpower-system

of 545

Số pha N

Xác định số pha N mô hình. Biểu tượng khối thay đổi theo số pha bạn

chọn. Khi bạn chấp nhận thông số hoặc đóng hộp hội thoại, cập nhật số đầu

vào và đầu ra.

Tần số sử dụng để xác định RLC

Xác định tần số để tính toán ma trận điện trở R, điện cảm L, và điện dung

C mô hình đường dây.

Điện trở trên đơn vị chiều dài

Điện trở R trên đơn vị chiều dài, là 1 ma trận NN ohms/km ( /km).

Với đường dây đối xứng, bạn có thể xác định ma trận NN hoặc thông số

thứ tự. Với đường đây chuyển đổi liên tục 2 hoặc 3 pha, bạn có thể nhập điện

trở thứ tự thuận và không [R1 R0]. Với đường dây 6-pha đối xứng bạn có thể

nhập các thông số thứ tự cộng với điện trở tương hỗ thứ tự không [R1 R0

R0m].

Với các đường dây không đối xứng bạn phải xác định đầy đủ ma trậnđiện

trở NN.

Điện cảm trên đơn vị chiều dài

Simpower-system

of 545

Điện cảm L trên đơn vị chiều dài, là 1 ma trận NN henries/km (H/km).



cảm thứ tự thuận và không [L1 L0]. Với đường dây 6-pha đối xứng bạn có

thể nhập các thông số thứ tự cộng với điện cảm tương hỗ thứ tự không [L1

L0 L0m].

Với các đường dây không đối xứng bạn phải xác định đầy đủ ma trận điện

cảm NN.

Điện dung trên đơn vị chiều dài

Điện dung C trên đơn vị chiều dài, là 1 ma trận NN farads/km (F/km).



dung thứ tự thuận và không [C1 C0]. Với đường dây 6-pha đối xứng bạn có

thể nhập các thông số thứ tự cộng với điện dung tương hỗ thứ tự không [C1

C0 C0m].

Với các đường dây không đối xứng bạn phải xác định đầy đủ ma trận điện

dung NN.

Lưu ý Khối Powergui cung cấp công cụ đồ họa cho tính toán điện trở,

điện cảm, và điện dung trên đơn vị chiều dài dựa vào đặc tính hình học và

điện cảm đường dây.

Line length

Chiều dài dừong dây, km.

Measurements

Chọn áp pha-đất (Phase-to-ground) để đo áp gửi và nhận cuối cho mỗi pha

mô hình đường dây.

Thay khối Multimeter trong mô hình để hiển thị đo chọn lọc trong thời

gian mô phỏng.

Trong hộp Available Measurements khối Multimeter, xác định phép đo

bằng nhãn theo tên khối:

Measurement Label

Phase-to-ground voltages, sending

end

Us_ph1_gnd:, Us_ph2_gnd:,

Us_ph3_gnd:, etc.

Phase-to-ground voltages,

receiving end

Ur_ph1_gnd:, Ur_ph2_gnd:,

Ur_ph3_gnd:, etc.

Limitations

Simpower-system

of 545

Mô hình này không thể hiện chính xác phụ thuộc tần số các thông số RLC đường

dây công suất thực. Thực vậy vì hiệu ứng bề mặt trên điện cảm và đất, ma trận R và

L exhibit strong frequency dependence, gây ra sự suy giảm tần số cao.

Example

Demo power_monophaseline minh họa đường dây 200 km nối với nguồn vô cùng

lớn 1 kV, 60 Hz. Đuờng dây nạp và xả sau 2 chu kì. Thực hiện mô phỏng đồng thời

với khối Distributed Parameter Line và khối PI Section Line.

Điện áp đầu cuối nhận thu được với khối Distributed Parameter Line được so

sánh với một phần khối PI Section Line (two sections).

Simpower-system

of 545

Mở Powergui. Nhấp nút Impedance vs Frequency Measurement. Một cửa sổ

mới mở ra, liệt kê 2 khối Impedance Measurement nối với mạch. Đặt thông số

Impedance vs Frequency Measurement để tính điện kháng trong dải tần [0,2000]

Hz, chọn 2 phép đo trong list, rối nhấp nút Update.

Đường dây phân phối cho thấy sự liên tiếp của các cực vá 0 được đặt cách đều

nhau, every 486 Hz. Cực thứ nhất xuất hiện tại giá trị 243 Hz, tương ứng tần số f =

1/(4 * T), trong đó:

T = thời gian chuyển = = 1.028 ms

Đường dây PI section chỉ thể hiện hai cực bởi vì nó bao gồm hai phần PI

sections. Sự so sánh trử kháng thể hiện cho thấy một của 2 phần đường dây đưa ra

sự sắp xỉ tốt của đường dây phân phối có tần số nằm trong giới hạn từ 0 đến 350

Hz.

Tham khảo

[1] Dommel, H., "Digital Computer Solution of Electromagnetic Transients in

Single and Multiple Networks," IEEE Transactions on Power Apparatus and

Systems, Vol. PAS-88, No. 4, April, 1969.

Simpower-system

of 545

Xem thêm

PI Section Line reference section

dq0_to_abc Transformation

thực hiện một sự chuyển đổi Park từ khung quy chiếu dq0 đến khung quy chiếu

abc.

Library

Extras/Measurements

Một kiểu gián đoạn của khối này có thể dùng trong thư viện Extras/Discrete

Measurements library.

Mô tả

Khối dq0_to_abc Transformation thực hiện sự nghịch đảo của sự chuyển đổi

so-called Park, mà thường được dùng trong mô hình máy điện 3 pha. Nó biên đổi 3

lượng (thành phần ngang trục, dọc trục, và thành phần dãy không) biểu diển trong

khung quy chiếu hai trục. Sực huyển đổi được dùng :

Trong đó

Sự chuyển đổi là giống nhau cho trường hợp dòng điện 3 pha,; bạn chỉ thay thế

Va, Vb, Vc, Vd, Vq, và V0 thành Ia, Ib, Ic, Id, Iq, và I0 tương ứng.

Dùng khối dq0_to_abc Transformation trong mô hình khối Synchronous Machine

mà các đại lượng stator liên quan đến rotor. Sự chuyển đổi Park sau đó loại trừ các

điện kháng thay thay đổi theo thời gian bằng việc chuyển số lượng stator and rotor

đến khung quy chiếu cố định hay quay. Dòng Id và Iq thể hiện 2 dòng DC chạy trong

2 cuộn dây rotor đẳng trị (cuộn d trên cùng trục với cuộn trường, và cuộn q vuông

góc) sinh ra cùng từ thông như dòng Ia, Ib, và Ic stator.



Simpower-system

of 545

Inputs and Outputs

dq0

Nối đầu vào thứ nhất 1 vectơ tín hiệu có các thành phần thứ tự [d q 0] để

chuyển đổi.

sin_cos

Nối đầu vào thứ 2 một vectơ tín hiệu có giá trị [sin( t) cos( t)], với là

tốc độ góc khung quy chiếu.

abc

Đầu ra là 1 vectơ có đại lượng hình sin 3 pha [pha A pha B pha C].

Example

Xem demo khối abc_to_dq0 Transformation là một ví dụ dùng khối dq0_to_abc

Transformation.

See Also

abc_to_dq0 Transformation reference section

DTC Induction Motor Drive

Mô hình điều khiển động cơ cảm ứng điều khiển từ thông và chiều mômen

Library

Electric Drives/AC drives

Description

Sơ đồ mức cao như hình dưới xây dựng từ 6 khối chính. Động cơ cảm ứng, bộ

nghịch lưu 3 pha, và mô hình bộ chỉnh lưu diode 3 pha có trong thư viện

SimPowerSystems. Thông tin chi tiết hơn 3 khối này có trong hướng dẫn sử dụng

Simpower-system

of 545

SimPowerSystems. Bộ điều chỉnh tốc độ, the braking chopper, và mô hình bộ điều

khiển DTC are specific to the drive library.

High-Level Schematic

AC4 Motor Drive High-level Schematic

Simulink Schematic

AC4 Motor Drive Simulink Schematic

Speed Controller

Bộ điều khiển tốc độ dựa vào bộ điều chỉnh PI như hình dưới. Đầu ra bộ điều

chỉnh này là điểm tập hợp mômen cấp cho khối điều khiển DTC.

Simpower-system

of 545

Speed PI Regulator Schematic

DTC Controller

Bộ điều khiển DTC có 5 khối chính. Mô tả các khối này ở dưới.

Tách các tín hiêu đo lường mô hình máy điện vào các tín hiệu riêng biệt.

Thư viện .

Máy điện .

Mô tả

Khối The Machine Measurement Demux được sử dụng để tổng hợp các tín hiệu đo

lường của máy điện đồng bộ đơn giản, máy điện đồng bộ,máy điện không đồng bộ

và khối máy điện đồng bộ nam châm điện vĩnh cửu.

Khối the Machine Measurement Demux block được nối chính xác với tín hiệu đầu

ra máy điện .Ban chọn loai của máy điện để nối đến khối và chọn các chỉ số đo mà

bạn muốn quan sát. Đầu ra thì được thêm đến khối cho mỗi chỉ số đo trong danh

sách .

Chú ý: Bạn cũng có thể sử dụng the Bus Selector block từ Simulink library

để tổng hợp các tín hiệu đo của máy điện .

Các tham số

Loại máy điện.

Simpower-system

of 545

Chọn khối máy điện đồng bộ đơn giản để trình bày danh sách các chỉ số đo

cho khối máy điện đồng bộ đơn giản.

Chọn khối máy điện đồng bộ để trình bày danh sách các chỉ số đo cho khối

máy điện đồng bộ.

Chọn khối máy điện không đồng bộ đơn giản để trình bày danh sách các chỉ

số đo cho khối máy không điện đồng bộ đơn giản.

Chọn khối máy điện đồng dùng nam châm vĩnh cửu để trình bày danh sách

các chỉ số đo cho khối máy điện đồng bộ đơn giản khối máy điện đồng dùng

nam châm vĩnh cửu.

Danh sách các chỉ số đo

Lựa chọn các tham số bạn muốn cho ra đầu ra .

Xem kết quả

Bus Selector

Linear Transformer Mechanical Shaft

Mechanical Shaft

Công cụ là trục máy điện

Thư viện

Truyền động điện trục và bộ giảm tốc độ .

Mô tả

Mô hình đầu ra truyền mô men xoắn qua một trục cho ra tốc độ khác nhau ở giữa

phía truyền lực và phía tải của trục.

Mô men truyền xoắn được cho bởi công thức sau:

Simpower-system

of 545

Trong đó K (N.m) là độ cứng của trục B (N.m.s) là độ phá huỷ nội bộ và

là tốc độ (rad/s) phía truyền lực và phía tải của trục tách biệt ra. Sơ đồ bên dưới là

giả đồ nội bộ của mô hình. Trong mô hình này tốc độ được chuyển đổi từ rpm sang

rad/s..

Giản đồ mô hình trục máy

Độ cứng thì được định nghĩa bằng công thức .

Trong đó T là mô men xoắn cấp đến trục và là góc lệch kết quả (rad).

Độ cứng cũng được định nghĩa bằng:

Trong đó suất biến dạng, J là mô men quán tính, l là chiều dài của trục

Với thép suất biến dạng thường ở mức 80 GPa, và cực của mômen quán tính J của

trục đoạn mạch đường kính D được cho bởi :

Trục máy có góc lệch nhỏ để tránh các vấn đề nẩy sinh. Ví dụ như bảng bên dưới độ

cứng tương ứng với góc lệch 0.1 độ ở độ xoắn lớn nhất đứng về khía cạnh năng

lượng và tốc độ của mô men điện nối với điểm cuối của trục nối với điểm cuối của

trục. Độ xoắn lớn nhất ở đây cộng thêm 1.5 lần lớn hơn độ xoắn thường .

Độ cứng của trục K

P (HP) N (rpm) T (N.m) Tmax (N.m) (=1.5 T) K (N.m)

Simpower-system

of 545

5 1750 20 30 17190

200 1750 815 1223 700730

200 1200 1190 1785 1022730

Hệ số giảm sóc B được hình dung do sự va chạm nội bộ. Hệ số này tăng lên theo đọ

cứng. Ví dụ ở bảng sau cho một số giá trị của độ cứng B ứng với độ cứng của bảng

cho trước .

Shaft Internal Damping B

K (N.m) B (N.m.s)

17190 600

700730 24460

1022730 35700

Simulink Schematic

Mechanical Shaft Simulink Schematic

Nhận xét .

Độ cứng phải đủ cao để tránh góc lệch lớn nó có thể là nguyên nhân gây ra các chấn

động bên trong .

Giảm sóc nội bộ đủ cao để tránh giá trị tốc độ tức thời không mong muốn và dao

động của mômen xoắn .

Mô hình là rời rạc. Kết quả mô phỏng chính xác với bước nhảy thời gian là 10 s

Hộp thoại

Simpower-system

of 545

Mechanical Shaft Dialog Box

Mô hình đặt trước

Trên đầu của thực đơn cho phép ban chọn mô hình đặt trước các tham biến .

Độ cứng

Độ cứng của trục (N.m).

Giảm sóc .

Độ phá huỷ nội bộ của trục(N.m.s).

Khối đầu vào và đầu ra .

Đầu vào .

The block has two inputs: Nm and Nl.Khối có hai đầu vào: Nm và Nl .

Đầu vào thứ nhất Nm là đầu tốc độ (rpm) của điểm cuối lực trục .

Đầu vào thứ hai Nl là đầu tốc độ (rpm) của tải nối đến cuối cùng thứ hai của truc .

Đầu ra.

Khối có một đầu ra Tl.

Đầu ra Tl là mômen xoắn truyền từ điểm cuối truyền lực cảu trục đến tải

Mô hình chỉ ra .

Simpower-system

of 545

Thư viện chứa các mô hình đặt trước. Mômen xoắn bình thường của các trục máy

điện được chỉ ra ở bảng bên dưới :

Preset Mechanical Shaft Models

1st 2nd 3rd

Nominal torque (N.m) 20 815 1190

Mô hình đặt trước đã được thiết kế hợp lí ở góc lệch 0.10 lúc mô men xoắn cực đại

(mục đích tạo ra 1.5 lần mômen xoắn bình thường )

Ví dụ

Sơ đồ ví đụ trục cơ

Ví dụ minh hoạ cho mô hình truc máy

Trục chạy và thay đổi tốc độ nguồn và được nối đến tải .Tải có quán tính là 0.35

kg.m2 và giới han ma sát 0.006 N.m.s.

Trục có độ cứng là 17190 N.m và hệ số phá huỷ nội bộ là 600 n.m.s. Tải đượ thiết

kế có góc lệch la 0.1 độ ứng với mô men xoắn tải là 30 .N.m

Ở t= 0s tôc độ truyền lực vượt qua 1750 rpm với mức gia tốc là 00 rpm/s.Góc lệch

nhảy lên đến 0.06 độ và trục truyền một lực khoảng 18.5 N.m đến tải trong trường

hợp gia tốc Ở t=0.2 s tốc độ truyền lực và tốc độ tải giữ như nhau .Trong suốt thời

kì gia tốc góc lệch tăng chậm hợp lí để truyền một mô men xoắn ở mức cao,để bù

vào phần tăng do ma sát .

Simpower-system

of 545

Ở t =3.5 s tốc độ truyền lực đạt 1750 rpm góc lệch giảm, mômen truyền tải cũng

tương tự như vậy nó dao động quanh giá trị 1.1 N.m để bù ma sát tải .

Ở t = 5 s tốc độ truyền lực thấp mức độ 0 rpm với mức giảm tốc -500 rpm. Góc

lệch trở nên âm và sau đó mô men truyền tải hợp lí để giảm tốc tải . Trong thời gian

giảm tải góc lệch tăng hợp lí để truyền một mô men gia tốc ở mức cao để bù vào

phần bị thiếu hụt do ma sát .

Ở t= 8.5 s tốc độ truyền lực ổn định ở mức 0 rpm. Đây là nguyên nhân làm góc lệch

giảm xuống 00, mômen truyền tải trở nên vô hiệu và ngừng tải .

Lược đô bên dưới chỉ ra tốc độ truyền lực và phía tải, tốc độ khác nhau giữa hai

phía, góc lệch và mô men xoắn truyền tải .

Mechanical Shaft Example Waveforms

Sách tham khảo .

[3] Norton, Robert L., Machine Design, Prentice Hall, 1998.

Simpower-system

of 545

[4] Nise, Norman S., Control Systems Engineering, Addison-Wesley Publishing

Company, 1995.

Machine Measurement Demux MOSFET

MOSFET

Công cụ mô hình MOSFET

Thư viện

Công suất điện

Mô tả

Chất bán dẫn oxit kim loại là transistor (MOSFET)là một thiết bị bán dẫn điều

khiển bởi tin hiệu cổng (g>0) nếu dòng của nó mang giá trị âm (Id > 0).thiết bị

MOSFET được kết nối song song với điod bên trong mở khi thiết bị MOSFET đão

cực tính (Vds < 0).Mô hìnhthì được mô phỏng giống như sự tổ hợp nối tiếp do sự

thay đổi điện trở Rt và điện cảm (Lon) mắt nối tiếp với một công tấc điều khiển bởi

tín hiệu Logic (g > 0 hoặc g = 0).

Thiết bị MOSFET mở khi điện áp nguôn là dương và tín hiêu dương này được cấp

đến ở cổng đầu ra (g > 0).

Với một dòng dương đi qua thiết bị MOSFET tắt khi cổng đầu ra bằng 0. Nếu dòng

Id là âm (Id chảy qua diod )và không có tín hiệu ở cổng ra (g=0).

Chú ý :Điện trở Rt phụ thuộc vào hướng của dòng điện.

Simpower-system

of 545

Rt = Ron nếu Id > 0 trong đó Ron tương ứng với giá trị đặt trưng của điện

trở của thiết bị MOSFET

Rt = Rd nếu Id < 0 trong đo Rd tương ứng với điện trở bên trong điod .

Khối MOSFET cũng chứa mạch giảm sóc nối tiếp Rs-Cs có thể nối song song với

MOSFET (giữa cực d và cực d s).

Hộp thoại và tham biến .

Simpower-system

of 545

Điện Ron

Điện trở bên trong Ron đơn vị ( ).

Điện cảm Lon.

Điện cảm trong Lon, (H). Thông số điện cảm Lon không thể đặt là 0.

Điện trở trong của diode Rd.

Điện trở trong của điod diod bên trong Rd có đơn vị là ohms ( ).

Dòng điện bên trong Ic

Bạn có thể chỉ ra dòng bên trong chảy qua thiết bị MOSFET .Nó thì thường

chọn ở mức 0 là hợp lí .để bắt đầu mô phỏng với khối thiết bị .

Nếu tham số của dòng bên trong IC được chọn một giá trị lớn hơn 0 .Trạng

thái ổn định tĩnh SimPowerSystems đề cập đến trạng thái ban đầu của

MOSFET giống như trạng thái đóng .Tất cả các trạng thái ổn định của bộ

chuyển đổi năng lượng điện là một quá trình phức tạp .Bởi vậy chọn lựa này

chỉ thích hợp với mạch đơn giản .

Điện trở giảm sóc Rs

Điện trở giảm sóc đơn vị là ohms ( ). Đặt tyham số điện trở giảm sóc Rs

đến vô cùng để chống lại độ sóc từ mô hình .

Điện dung giảm sóc Cs

Điện dung giảm sóc đơn vị farads (F).Đặt tham số điện dung giảm sóc Cs ở

mức 0 để tránh độ giảm sóc .hay đạt ở vô cùng để chống lại ma sát .

Chỉ ra danh sách các chỉ số đo .

Nếu lựa chọn cộng thêm đầu ra của trình mô phỏng hướng đến dòng và điện

thế khối MOSFET

Đầu vào và đầu ra .

g

Tín hiệu mô phỏng để điều khiển mở mở hay đóng khối MOSFET

m

Đầu ra của trình mô phỏng của khối là một vecto chứa hai tín hiệu .Bạn có

thể tổng hợp các tín hiêu này bằng cách sử dụng khối Bus Selector tao ra

trong thư viện Simulink library.

Tún hiệu Định nghĩa Đơn vị

1 Dòng MOSFET A

2 Điện áp MOSFET V

Giả định và giới hạn .

Khối MOSFETcông cụ là mô hình macro của thiết bị MOSFET thực .Nó không còn

nằm trong tính toán hình học của thiết bị. Hay quá trình vật lý phức tạp [1].

Khối MOSFET được làm mô hình giống như dòng nguồn .Nó không thể nối nối

tiếp với điện cảm ,dòng nguồn hay hở mạch trừy khi mạch giảm sóc được sử dụng

.Hợp lí để tránh vòng lặp đại số, bạn không thể đặt điện cảm của khối MOSFET

Simpower-system

of 545

Lon =0.Mỗi khối MOSFET cộng thêm trạng thái mô hình mạch điện. Xem

Improving Simulation Performance cho nhiều đề mục trong dẫy .

Mạch chứa khối MOSFET riêng bịêt không thể bị rời rạc hoá .Tuy nhiên sự gián

đoạn được giới hạn cầu MOSFET/Diode mô phỏng với khối Universal Bridge block

hay khối the Three-Level Bridge.

Bạn phải dùng may tích phân thuật toán để mô phỏng mạch chứa MOSFETs.

ode23tb or ode15s với tham số mặt định dùng cho tốc độ mô phỏng tốt nhất .

Ví dụ .

The power_mosconv demo minh hoạ cho việc sử dụng khối MOSFET với dòng

cộng hưởng công tấc chuyển đổi.Nằm trong bộ chuyển đổi dòng được tạo ra bằng

mạch cộng hưởng Lr-Cr chảy xuyên qua MOSFET điod bên trong .Dòng âm chaỷ

qua điod bên trong điêu đó làm dòng giảm xuống 0 [1].Chuyên mạch tần số là 2

MHz và độ rộng xung là 72 độ (công suất là 20 %).

Chạy trình mô phỏng và quan sát tín hiệu xung ở cổng ra dòng MOSFET điện áp tụ

,và dòng qua điod theo bốn hướng mục tiêu của khối .

Simpower-system

of 545

Tham khảo .

[1] Mohan, N., T.M. Undeland, and W.P. Robbins, Power Electronics: Converters,

Applications, and Design, John Wiley & Sons, Inc., New York, 1995.

Xem kết quả .

Diode reference section, GTO reference section, Ideal Switch reference section,

Three-Level Bridge reference section, Thyristor reference section, Universal Bridge

reference section

Mechanical Shaft Multiband Power System Stabilizer

Multiband Power System Stabilizer

công cụ là một bộ cân bằng hệ thống năng lượng .

Thư viện.

Các máy điện.

Simpower-system

of 545

Mô tả

Nhiễu trong hệ thống điện gây ra nhiều nhiễu trong các máy phát điện .Nhiễu nay

gọi là sự thích ứng năng lượng .Phải có hiệu quả hãm để giữ sự ổn định của hệ

thống .Dao động của máy điện có thể phân làm bốn loại chủ yếu :

Dao động cục bộ : Giữa đơn vị và chế độ nghĩ của trạm phát và giữa sau

trạng thái nghĩ của hệ thống năng lượng Giá trị qui chiếu của tần số từ 0.8

đến 4.0 Hz.

Dao động xen vào : Giữa hai chế độ đóng điện phát sinh của máy phát điện

.Tần số có thể thay đổi từ 1 đến 2 Hz.

Dao động tương hổ: Giữa hai nhóm chuyên ngành của thiết bị phát sinh Tần

số thì được phân loại trong các giá trị 0.2 đến 0.8 Hz.

Dao động toàn bộ: Đặc trưng bởi sự dao động pha chủ yếu của tất cả các máy

phát điện giống như việc tìm thấy trong hệ thống riêng biệt .Tần số của mô

hình toàn bộ là loại dưới 0.2 Hz.

Cần hiệu quả hãm trong một phạm vi rộng gần như gồm hai nhóm dao động cuỉa

máy điện thúc đẩy cho việc ổn định hệ thống năng lượng (MB-PSS). .

Tên của nó được tìm ra ,kết cấu của MB-PSS được dùng trong nhiều công việc

phức tạp. Ba dãi riêng biệt được sử dụng, phân tinh vi cho mức thấp, trung gian,và

mẫu tần số cao của dao động ,dãi thấp kết hợp với mô hìmh hệ thống năng lượng

toàn bộ, trung gian với mô hình ảnh hưởng lẫn nhau và ở mức cao với mô hình cục

bộ .

Mỗi của ba dãi tạo nên từ bộ lọc khác nhau bộ lặp bộ hạn chế .(hình ở lược đồ

gọiConceptual Representation). Đầu ra của ba dãi được cộng lai và cho qua bộ hạn

chế tạo ra sự ổn định của đầu ra Vstab.Tín hiệu này sau đó làm mẫu cho việc chọn

điểm của điện thế máy phát điều chỉnh kết quả cải tiến tính hãm sự dao động của

động cơ điện .

Để đảm bảo hãm mạnh MB-PSS nbên kết luận một thuận lợi pha vừa phải ở tất cả

các hằng số để bù vào sự chậm trể kích thích vốn có và mô men điện từ được kết

luận bỡi hoạt động MB-PSS


Simpower-system

of 545

Conceptual Representation

Đặt điểm kĩ thuật bên trong .

MB-PSS được mô tả bởi IEEE St. 421.5 PSS 4B loại mô hinh [2], minh hoạ trong

lược đồ gọi là Internal Specifications .với tốc độ xây dựng bên trong gắn liền với

tốc độ bộ chuyển đổi mà tham biến được nén theo thông số của nhà sản xuất .

Nhìn chung chỉ một ít của khối lead-lag trong lược đồ nên được sử dụng trong trình

ứng dụng PSS.Hai sự khác nhau gần như có giá trị cho cấu hình đạt theo thứ tự của

tiến trình dễ dàng.

1. Bố trí đơn giản .


Simpower-system

of 545

1. Chỉ khối lead-lag đầu tiên cảu mỗi dãi tần số để phu hợp với khối

Multiband Power System Stabilizer .Các bộ locv j khác nhau được giả sử

như chúng đối xứng nhau .Tách biệt để tđiều chỉnh ở tần số trung tâm F1 F2

và Fh .Tầm quan trọng của tần số phản hồi có thể điều chỉnh qua ba hệ số có

lợi KL,KI Và Chỉ có sau tham số trước đó thì cần đến cho việc điều chỉnh

đơn giản cua MB.SS.

2. Chọn các đề mục .

1. Việc thiết kế là tự do dể dùng tất cả tính xây dựng linh hoạt trong cấu trúc

MB.SS ngưòi điều khiển phối hợp và ngăn cản được các vấn đề nẩy sinh (vi

dụ nhiều đơn vị thiết bị kể cả mô hình trung gian ,trong điều kiện mô hình

cục bộ và những mô hình khác )Trong trường hợp này tất cả các hằng số và

hệ số hiện ra trên lược đồ goi là Internal Specifications có thể dược chỉ ra

trong hộp thoại .


Mô hình chọn đơn giản

Hệ số toàn bộ .

Hệ số K cho sự ổn định của toàn bộ dãi ổn định của hệ thống .


Simpower-system

of 545

Dãi tần số thấp : [FL KL]

Tần số trung tâm đơn vị Hz và hệ số của bộ lọc tần số cao .

Dãi tần số thấp [FI KI]

Tần số trung tâm đơn vị Hz và hệ số của bộ lọc tần số trung gian

Dãi tần số cao: [FH KH]

Tần số trung tâm đơn vị Hz và hệ số của bộ lọc tần sô cao.

Những tín hiêu giới hạn [VLmax VImax VHmax VSmax]

Lợi dụng giới hạn trên đầu ra của dãi tần số thấp trung gian và cao .Giới hạn

Vsmax ở đầu ra bộ ổn định .tất cả dùng đơn vị là p.u.

Lược đồ dáp ứng lại của tần số :

Nếu chọn Lược đồ dáp ứng lại tần số của bộ ổn định được trình bày khi bạn

kích vao nút button.

Mô hình chọn chi tiết .

Hệ số tần số thấp : [KL1 KL2 KL]

Hệ số của nhánh dương và nhánh âm của các bộ lọc khác nhau trong tần số

thấp và hệ số tới hạn KL của dãi tần số thấp có đơn vị là p.p.

Simpower-system

of 545

Hằng số thời gian tần số thấp .

Hằng số thời gian có đơn vị là s của khối lead-lag trong nhánh dương và

nhánh âm của bộ lọc tần số thấp .bạn cần để chỉ ra bên dưới 11 hằng số thời

gian và 2 hệ số :

[TB1 TB2 TB3 TB4 TB5 TB6 TB7 TB8 TB9 TB10 TB11 TB12 KB11 KB17]

Đặt KB11 0 là hợp lí để làm khối đầu tiên của nhánh bộ lọc dương khối

washout .Dặt KB11 to mức 1 hợp lí để làm khối lead-lag

Đặt KB17 0 là hợp lí để làm khối đầu tiên của nhánh bộ lọc dương khối

washout .Đặt KB17to mức 1 hợp lí để làm khối lead-lag.

Hệ số tần số trung gian : : [KI1 KI2 KI]

Hệ số tần số của nhánh âm và dương của các bộ lọc khác nhau trong dãi tần

số trung gian đơn vị p.u.và hệ số vượt KI của dãi tần số trung gian có đơn vị

p.u.

Hằng số thời gian trung gian .

Hằng số thời gian đơn vị s của khối lead-lag trong nhánh dương và âm của

bộ lọc tần số trung gian .Bạn cần chỉ ra 11 hằng số thời gian và hai hệ số :

[TI1 TI2 TI3 TI4 TI5 TI6 TI7 TI8 TI9 TI10 TI11 TI12 KI11 KI17]

Đặt KI11 0 là hợp lí để làm khối đầu tiên của nhánh bộ lọc dương khối

washout .Đặt KI11to mức 1 hợp lí để làm khối lead-lag

Đặt KI17 0 là hợp lí để làm khối đầu tiên của nhánh bộ lọc dương khối

washout .Đặt KI17to mức 1 hợp lí để làm khối lead-lag.

Hệ số tần số cao : [KH1 KH2 KH]

Hệ số của nhánh dương và nhánh âm của các bộ lọc khác nhau trong tần số

cao và hệ số tới hạn KI của dãi tần số cao có đơn vị là p.u.

Hằng số thời gian tần số cao.

Hằng số thời gian có đơn vị là s của khối lead-lag trong nhánh dương và

nhánh âm của bộ lọc tần số cao .bạn cần để chỉ ra bên dưới 11 hằng số thời

gian và 2 hệ số :

[TH1 TH2 TH3 TH4 TH5 TH6 TH7 TH8 TH9 TH10 TH11 TH12 KH11 KH17]

KH11Đặt KH11 0 là hợp lí để làm khối đầu tiên của nhánh bộ lọc dương khối

washout .Đặt KH11to mức 1 hợp lí để làm khối lead-lag

Đặt KH17 0 là hợp lí để làm khối đầu tiên của nhánh bộ lọc dương khối

washout .Đặt K KH17 mức 1 hợp lí để làm khối lead-lag.

Tín hiệu giới hạn [VLmax VImax VHmax VSmax]

Lợi dụng giới hạn trên đầu ra của dãi tần số thấp trung gian và cao .Giới hạn

Vsmax ở đầu ra bộ ổn định .tất cả dùng đơn vị là p.u.

Lược đồ dáp ứng lại của tần số :

Nếu chọn Lược đồ dáp ứng lại tần số của bộ ổn định được trình bày khi bạn

kích vao nút button.

Simpower-system

of 545


dw

Nối đến đầu vào độ lệch tốc độ đầu tiên của máy điện đồng bộ dw tín hiệu

đơn vị p.u.

Vstab

Đầu ra là điện áp ổn định đơn vị p.u. nối đến đầu ra vstab của khối

Excitation System sử dụng để điều khiển điện áp cuối của khối Synchronous

Machine.

Ví dụ .

Xem ở đề mục giúp đở ở mô hình power_PSS demo.

Sách tham khảo .

[1] Grondin, R., I. Kamwa, L. Soulieres, J. Potvin, and R. Champagne, "An

approach to PSS design for transient stability improvement through supplementary

damping of the common low frequency," IEEE Transactions on Power Systems,

8(3), August 1993, pp. 954-963.

[2] IEEE recommended practice for excitation system models for power system

stability studies: IEEE St. 421.5-2002 (Section 9).

Xem kết quả .

Generic Power System Stabilizer reference section

MOSFET Multimeter

Multimeter

Đo điện áp và dòng điện chỉ ra trong hộp thoại của khối SimPowerSystems

Thư viện .

Các tín hiệu đo .

Mô tả


http://www.mathworks.com/access/helpdesk/help/toolbox/physmod/powersys/genericpowersystemstabilizer.html#998246

Simpower-system

of 545

Khối Multimeter được sử dụng đê đo điện áp và dòng điện của các tín hiệu đo rời

rạc bởi hộp thoại của khối SimPowerSystems

Danh sách khối powerlib trong bảng bên dưới có các tham số đặc biệt ( tín hiêu đo

)cho phép bạn đo điện áp và dòng điện liên quan đến khối .Chọn điện thế hay dòng

điện qua các tham số của tín hiệu đo này là tương đương nhau để nối đén điệnu áp

cuối hay dòng của khối bên trong khối của bạn .Tín hiệu đo lường có thể được quan

sát qua khối Multimeter đặt trong mạch của bạn .

Kéo khối Multimeter lên đỉnh hệ thống trong mạch của bạn và kích đôi chuột vào

biểu tượng để mở hộp thoại .

Block Name Block Name

AC Current Source PI Section Line

AC Voltage Source Saturable Transformer

Breaker Series RLC Branch

Controlled Current Source Series RLC Load

Controlled Voltage Source Surge Arrester

DC Voltage Source Three-Level Bridge

Distributed Parameter Line Three-Phase Harmonic Filter

Linear Transformer Three-Phase Load (Series and Parallel)

Multi-Winding Transformer Three-Phase Branch (Series and Parallel)

Mutual Inductance Three-Phase Transformer (Two and Three Windings)

Parallel RLC Branch Universal Bridge

Parallel RLC Load Zigzag Phase-Shifting Transformer

Thiết kế qui ước cho áp và dòng .

Khi bạn đo một dòng điện sử dụnh khối Current Measurement hướng dương của

dòng điện biểu thi trong khối biểu tượng (dòng dương chảy từ đầu dương đến đầu

âm ).Tương tự muốn đo điện áp sử dụng khối đo Voltage Measurement điện thế đo

được là điện áp từ phía âm sang phía dương .Tuy nhiên khi điện thế và dòng điện từ

Elements library đươc đoở dụng khối Multimeter điện áp và dòng phân cực không

tức thì rỏ ràng bởi vì khối cần có sự luôn phiên và không có tín hiệu cần phải phân

cực trong khối biểu tượng.

Không giống với tín hiệu đường dẫn Simulink và dạng của đầu vao và đầu ra .Mô

hình được kết nối tự nhiên làm vạch và định giới hạn của SimPowerSystems thiếu

http://www.mathworks.com/access/helpdesk/help/toolbox/physmod/powersys/accurrentsource.html#647989


http://www.mathworks.com/access/helpdesk/help/toolbox/physmod/powersys/acvoltagesource.html#45665


http://www.mathworks.com/access/helpdesk/help/toolbox/physmod/powersys/breaker.html#552957





http://www.mathworks.com/access/helpdesk/help/toolbox/physmod/powersys/surgearrester.html#39994


http://www.mathworks.com/access/helpdesk/help/toolbox/physmod/powersys/threelevelbridge.html#1216580


http://www.mathworks.com/access/helpdesk/help/toolbox/physmod/powersys/threephaseharmonicfilter.html#1969725


http://www.mathworks.com/access/helpdesk/help/toolbox/physmod/powersys/multiwindingtransformer.html#1924819





http://www.mathworks.com/access/helpdesk/help/toolbox/physmod/powersys/zigzagphaseshiftingtransformer.html#995582

Simpower-system

of 545

chỉ dẫn bên trong .Điện áp và dòng không được xác định không bằng hướng đường

dây nhưng đã được thay thế bằng khối định hướng, Tìm ngoài khối định hướng đầu

tiên ta kích vào khối để chọn nó .

get_param(gcb,'Orientation')

Bảng bên dưới chỉ ra sự phân cực của dòng và áp đo với khối Multimeter cho mach

RLC một pha hay ba pha .(nhánh hay tải ),chống sắt van và công tấc một pha hay ba

pha .Bảng cũng chỉ ra bảng của các trạng thái thay đổi chúng .(dòng điện cảm và áp

điện dung )

Khối định hướng Hướng dương dòng điện Điện áp đo

phải Trái --> phải Vleft - Vright

Trái phải --> Trái Vright - Vleft

Dưới Đỉnh --> Đáy Vtop - Vbottom

Trên Đáy --> Đỉnh Vbottom - Vtop

Khối định hướng tự nhiên ( đó là khối định hướng của chúng trong the Element

library) là right cho khối ngang và down cho khối đứng

Với máy biến áp một pha (tuyến tính hay bão hoà )với cuộn dây bộ kết nối xuất

hiện ở phía trái hay phía phải , cuộn áp là điện áp trên đỉnh bộ kết nối chi tiết đến

đáy bộ kết nối với tất cả các khối định hướng (right or left). Cuộn dòng điện và

những dòng điện đivào đỉnh bộ kết nối .

Với máy biến áp ba pha điện áp phân cực và hướng dòng dương được chỉ ra trong

bảng tín hiệu dùng trong khối Multimeter .Ví dụ áp Uan_w2 bằng pha A đến mạng

của cuộn dâyu nối sao #2, Iab_w1 = dòng chảy từ pha A đến pha B của cuộn dây

nối tam giác #1.


Simpower-system

of 545

Thay đổi chỉ số đo

The Available Measurements list box shows the measurements in the

Multimeter block. Use the >> button to select measurements from the

Available Measurements list box. Click the Update button to refresh the list

of available measurements in the Multimeter block. Thay đổi chỉ số đo hộp

danh sách chỉ ra các hỉ số đo trong khối Multimeter .Dùng nút >> để chọn

lựa chỉ số đo từ trong danh sách

hộp the Available Measurements .Chọn nút Update button

Các chỉ số đo trong hộp danh sách được chỉ ra bởi tên khối nên mà tên khối

được làm .Loại của các chỉ số đo (điện thế dòng điện hay từ thông )được

định nghĩa bằng tên cho trước trong khối tên .Nhìn đoạn chỉ dẫn của khối

danh sách trong previous table ch sự mô tả các chỉ số đo .

Lựa chọn các chỉ số đo .

Để lựa chọn chỉ số đo trong hộp danh sách chỉ ra chỉ số đo đã gửi đến đầu ra

của khối .Bạn có thể sắp xếp lại chỉ số đo bằng cách sử dụng các nút Up,

Down, and Remove.Nút +/- cho phép bạn đão sự phân cực của các tín hiêu

lựa chọn .

Biểu đồ lựa chọn các chỉ số đo .

Nếu lựa chọn trình bày biểu đồ chọn các tham số dùng cửa sổ biểu đồ

MATLAB Biểu đồ được phát sinh khi trình mô phỏng kết thúc .

Loại đầu ra.

Chỉ định dạng của tín hiệu đầu ra khi khối được sử dụng trình mô phỏng

phasor.Tham số tín hiệu đầu ra bị làm vô hiệu hoá khi khối không được sử


Simpower-system

of 545

dụng trình mô phỏng phasor.Trình mô phỏng phasor được hoạt động bởi

khối dặt trong mô hình .

Đặt cho phức tạp để các chỉ số đo ở đầu ra bằng các gia strị phức tạp .Đầu ra

là những tín hiệu phức tạp

Đặt Real-Imag để đầu ra là phần thực hay ảo của các chỉ số đo .Cho mỗi sự

lựa chon các chỉ số đo đầu ra multimeter có phần thực và phần ảo .

Set to Magnitude-Angle to output the magnitude and angle of the selected

measurements. For each selected measurement, the multimeter outputs the

magnitude and angle values.

Đặt khối Magnitude-Angle để độ lớn và góc của các chỉ số lựa chọn .Cho

mỗi chỉ số đo lựa chọn đầu ra multimeter giá trị độ lớn và góc .

Ví dụ .

power_compensated demo dùng khối Multimeter để đo điện thế xuyên qua cuộn

dây thứ cấp của khối Saturable Transformer và dòng chảy qua hai mạch nối tiếp

khối tải RLC .

A Multimeter block is dragged into the model. In the dialog box of the 250 MVA

block, set the Measurements parameter to All measurements (V,I,flux). In the 110

Mvar block, set it to Branch voltage and in the 110 Mvar1 block, set it to Branch

voltage and current.

The output of the Multimeter block is connected to a Scope block in order to display

the measurements during the simulation. In addition, you can select the Plot

selected measurements parameter to display a plot of selected measurements when

simulation stops.

Mở hộp thoại khối Multimeter và chọn tín hiêu bạn muốn quan sát ,giống như chỉ

dẫn trong hộp thoại của đoạn tham biến .Chú ý tên sử dụng để định nghĩa cho sự

thay đổi các chỉ số đo trong khối Multimeter .Xem đoạn tham khảo của khối the

Saturable Transformer và tải nối tiếp RLC cho sự mô tả tên của chúng .


Simpower-system

of 545

Bắt đầu trình mô phỏng .Sau khoảng thời gian 0.4 s trình mô phỏng tạm dừng và

cửa sổ biểu đồ MATLAB mở ra để trình bày việc lựa chọn các chỉ số đo trong khối

Multimeter.

Xem kết quả .

Current Measurement reference section, Voltage Measurement reference section

Multiband Power System Stabilizer Multi-Winding Transformer

Máy biến áp nhiều cuộn dây .

Máy biến áp nhiều cuộn dây taps.

Thư viện

Các yếu tố .

Mô tả

Khối Multi-Winding Transformer công cụ máy biến áp nơi mà số cuộn dây có thể

chỉ ra cho cả hai đầu sơ cấp (phía trái cuộn dây ).và thứ cấp (phia phải cuộn dây ).

Mạch tương đương của khối the Multi-Winding Transformer thì giống nhau để một

khối the Linear Transformer để đặc diểm từ hoá của lỏi thép có thể được chỉ ra hoặc

không .Xem trang chỉ dẫn khối Saturable Transformer cho nhiều đè mục trên mức

độ từ hoá và đặc điểm kích thích được thi hành .

Mạch tương đương của khối the Multi-Winding Transformer với hai cuộn dây sơ

cấp và ba cuộn dây thứ cấp được chỉ ra ở lược đồ tiếp theo .

http://www.mathworks.com/access/helpdesk/help/toolbox/physmod/powersys/currentmeasurement.html#10000

http://www.mathworks.com/access/helpdesk/help/toolbox/physmod/powersys/voltagemeasurement.html#610410

http://www.mathworks.com/access/helpdesk/help/toolbox/physmod/powersys/saturabletransformer.html

Simpower-system

of 545

Bạn có thể thêm số đầu bằng nhau vào khoảng không gian ở hai đầu cuộn dây sơ

cấp (đầu pyhân áp bên trái ).hay cuộn thứ đầu tiên (đầu phân áp bên phải ).Mạch

tương đương của khối Multi-Winding Transformer với một cuộn dây sơ cấp và các

đầu phân áp giống nhau trên cuộn dây thư cấp đầu tiên hay thứ hai được chỉ ra ở

lược đồ tiếp theo.

Cuộn dây đầu tiên được chỉ ra bởi các cuộn dây tương ứng Cuộn đầu tiên là cuộn

đầu bên phía sơ cấp .( đầu phân áp bên trái )và cuộn dây sau cùng là cuộn dây cuối

phía thứ cấp (phía đáy bên phải )Sự phân cực của các cuộn dây được dịnh nghĩa bỡi

sự thiết kế số dương .

Simpower-system

of 545

Đầu phân áp đầu tiên được chỉ ra bởi số cuộn dây của chúng bên dưới bơỉ kí tự và

số đầu phân áp .Khoảng cách giữa các đầu phân áp là như nhauđiều đó làm điện áp

xuất hiện không tải giữa hai đầu phân áp liên tiếp thì giống nhau .để tổng điện áp

các cuộn dây phân biệt bởi ( số đầu phân áp ).Tổng cuộn dây điện trở và điện

kháng khe hở của một đầu cuộn dây thì phân bố giống nhau theo số đầu .


Số đầu cuộn dây phía trái

Specifies the number of windings on the primary side (left side) of the

transformer. Chỉ ra số đầu cuộn dây phía sơ cấp (phía trái )của máy biến áp ).

Simpower-system

of 545

Số đầu cuộn dây phía phải.

Chỉ ra Số đầu cuộn dây phía sơ cấp ( phía phải )của máy biến áp .

Đầu cuộn dây .

Lựa chọn no taps nếu bạn không muốn thêm số đầu phân áp cho máy biến áp

Lựa chọn số đầu ở trên cuộn dây bên trái để thêm số đầu phân áp đến cuộn

dây đầu tiên bên phía sơ cấp máy biến áp . Lựa chọn số đầu ở trên cuộn dây

bên phải để thêm số đầu phân áp đến cuộn dây thứ cấp của máy biến áp .Số

đầu phân áp được chỉ ra bởi số Number of taps ( khoảng khôngngian giống

nhau )

Số đầu phân áp (khoảng khong gian giống nhau ).

Tham số nà không được nhình thấy nếu tham số của cuộn dây phân áp được

đặt đến no taps.

Nếu tham số của cuộn dây đầu phân áp được đặt dến đầu ở phía trên cuộn

dây bên trái , bạn chỉ ra số của đầu phân áp để thêm đến cuộn dây đầu tiên

bên trái .

If the Tapped winding parameter is set to taps on upper right windings, you

specify the number of taps to add to the first winding on the right side.Nếu

tham số của cuộn dây phân áp được đặt đến đầu phía trên cuộn dây bên phải ,

bạn chỉ ra số của đầu phân áp để thêm đến cuộn dây đầu tiên bên phải.

Tên Công suất và tần số.

Loại công suất thường đơn vị volt-amperes (VA), và tần số thường đơn vị Hz

của máy biến áp.

Tên cuộn dây diện áp .

Chỉ ra một vector chứa tên điện áp RMS .của cuộn dây phía bên trái bên dưới

bởi tên điện áp RMS của cuộn dây phía bên phải .Bạn không có để chỉ ra số

đầu riêng biệt tên điện áp

Cuộn dây điện trở .

Chỉ ra vecto chứa giá trị điện trở đơn vị p.u. của cuộn dây phía bên trái bên

dưới bởi giá trị điện trở của cuộn dây phía bên phải Bạn không có để chỉ ra

số đầu riêng biệt tên điện trở .

Cuộn dây khe hở điện cảm .

Chỉ ra vecto chứa giá trị điện cảm khe hở trở đơn vị p.u. của cuộn dây phía

bên trái bên dưới bởi giá trị điện trở của cuộn dây phía bên phải Bạn không

có để chỉ ra số đầu riêng biệt tên điện cảm khe hở .

Lỏi từ .

Nếu chọn công cụ là máy biến áp từ .

Điện trở từ hoá Rm.

Điện trở từ hoá Rm đoen vị p.u.

Điện cảm từ hoá Lm .

Điện cảm từ hoá Lm tham só không được nhìn thấy trong hộp thoại nếu

tham số lỏi từ được lựa chọn .

Điện cảm từ hoá Lmđơn vị p.u cho một lỏi không từ hoá .

Đặc điểm từ hoá .

Simpower-system

of 545

Tham số nay được chỉ ra nếu tham số lỏi từ được lựa chọn .

Đặc điểm từ hoá lỏi từ .Chỉ ra sự nối tiếp của dòng điện /cặp từ thông .(đơn

vị p.u.)

Mô phỏng tính trể .

Lựa chọn đến mô hình đặc tính từ trể đểt thay thế giá trị đơn đường cong từ

hoá .

Hysteresis Data Mat file Sự trể Hysteresis Data Mat file.

Tham số sự trể Hysteresis Data Mat file chỉ được nhìn thấy nếu tham số mô

tả sự trể được lựa chọn .

Chỉ ra a .mat file chứa dữ liệu đã được dùng cho mô hình từ trể .Khi bạn mở

công cụ Hysteresis Design của Powergui Những tham số và vòng lặp trể lưu

trong the hysteresis.mat file đẫ dược trình bày .Dùng File --> Load thực đơn

mô hình của công cụ Hysteresis Design đến tải khác .mat file. .Dùng File -->

Save thực đơn mô hình này lưu trong mô hình của bạn trong a new .mat file.

Các chỉ số đo

Lựa chọn cuộn áp để đo điện áp băng qua cuộn cuối cảu khối the Saturable

Transformer.

Lựa chọn cuộn dòng để đo dòng chảy qua cuộn dây khối the Saturable

Transformer.

Lựa chọn từ thông để đo và kích thích dòng (Im + IRm) để đo từ thông cảm

ứng đơn vị(V.s), và tổng dòng kích từ bao gồm cả tổn hao sắt từ mô hình

bằng điện trở Rm

Lựa chọn từ thông và dòng từ hoá (Im) để đo từ thông liên kết có đơn vị

(V.s) và dòng từ hoá đơn vị là (A), không bao gồm dòng tổn hao từ hoá bởi

Rm .

Lựa chọn tất cả các tham số (V, I, Flux) để đo điện ap cuộn dây ,dòng ,dòng

từ hoá và từ thông cảm ứng .

Đặt khối Multimeter trong mô hình của bạn để trình bày lựa chọn tham số

trong suốt quá trình mô phỏng .

Trong hộp danh sách Available Measurements của khối Multimeter Các chỉ

số đo được chỉ ra bởi tên bên dưới bằng khối tên .

Chỉ số đo Tên

Cuộn áp Uw1:, Uw2:, Uw3:

Cuộn dòng Iw1:, Iw2:, Iw3:

Cuộn kích từ Iexc:

Cuộn từ hoá Imag:

Từ thông cảm ứng Flux:

Ví dụ .

The power_OLTCregtransformer demodùng ba khối Multi-Winding Transformer để

thực hiện ba pha trên Tap Changer (OLTC) máy biến áp .


Simpower-system

of 545

Bởi thời gian của trình mô phỏng cần minh hoạ cho hoạt động của đầu bộ chuyển

đổi (hời gian mô phỏng đặt 120 s). the demo dùng phương pháp mô phỏng Phasor.

Trình mô phỏng Phasor trên bộ chuyển đổi đầu tải (OLTC) điều chỉnh máy biến áp .

Mạng phân phối 25 Kv của ba đường dây phân phối nối nối tiếp cấp đến công suất

36 MW /10 Mvar load (0.964 PF lagging) từ 120 kV, 1000 MVA hệ thống và một

120kV/25 kV OLTC máy bién áp điều chỉnh..Máy biến áp OLTC được sử dụng để

điều chỉnh điện áp hệ thống .ở 25 Kv .

Mạch tương tự được nhân đôi để so sánh trình diễn của hai mô hình khấc nhau của

máy biến áp OLTC .

Mô hình 1 là mô hình chi tiết nơi mà tất cả các chuyển mạch của OLTC và

cuộn dây máy biến áp được miêu tả .Mô hình này sử dụng máy biến áp nhiều

cuộn dây để thực hiện điều chỉnh máy biến áp cả ba pha .Với kết nối OLTC

bên phía cao áp (120 kV).Mô hình này có thể được dùng trong sự phân ly

liên tục hay rời rạc để thu được dạng sóng chi tiết hay phương pháp mô

phỏng phasor để quan sát sự suy giảm của điện áp và dòng phasor .

Mô hinh 2 là mô hình phasor đơn giản trong đó may biến áp và OLTC được

mô phỏng bằng nguồn dòng .Mô hình này chỉ có thể được sử dụng với

phương pháp mô phỏng phasor . Nó thì nhanh để thực hiện và no là mô hình

đã hoàn thành cho nghiên cứu ổn định tạm thời .khi trình phục vụ thiết bị

được sử dụng trong hệ thống giống nhau .

Simpower-system

of 545

Cả hai mô hình máy biến áp OLTC thực hiện điều chỉnh máy biến áp cả ba pha với

hoảng gias trị điều chỉnh 47 MVA, 120 kV/25 kV Y/ Delta nối với OLTC ở phía

điện áp cao(120 kV). .

Lựa chọn khối mô hình một máy biến áp và dùng thực đơn the Edit/Look_under

mask để xem sự điều khiển máy biến áp được thực hiện .Mô hình máy biến áp

OLTC được xây dựng từ khối three Multi-Winding Transformer . Mỗi pha bao

gồm hai cuộn dây chính (cuộn 2 = 120 kV và cuộn 3 = 25 kV)và một cuộn dây

điều chỉnh .Bảy đầu phân áp cảu cuộn dây diều chỉnh cho phép các bước nhảy này

hay bước nhảy kia của điện áp thay đổi theo chiều dương hay chiêu âm .Ba cuộn

dây phụ chứa các đầu chuyển mạch lựa chọn phục vụ và điều chỉnh cuộn dây .

Chạy demo kích đôi cho info block để chọn mô hình chi tiết .

Multimeter Mutual Inductance

Mutual Inductance

Thực hiện một cặp từ hoá giữa hai hay ba cuộn dây .

Thư viện .

Các yêu tố .

Mô tả .

Khối The Mutual Inductance thực hiện giữa cặp từ hoá ba cuộn dâyy phân chia .

Chỉ ra các điện trở cùng loại và điện cảm của mỗi cuộn dây trên ba đầu đầu tiên của

hộp thoại và điện trở và điện cảm trong đầu sau . cảm ứng

Mô hình điện khối này cho ở bên dưói .

Simpower-system

of 545

Cuộn 1 được nối giữa đầu vào 1 và đầu ra 1 của khối the Mutual Inductance . Cuộn

2 được nối giữa đầu vào 2 và đầu ra 2 và cuộn 3 nếu định nghĩa là nối giữa đầu vào

3 và đầu ra 3 .

Đầu ra của khối Mutual Inductance ở sự phân cực tức thì giống nhau .

Hộp thoại và tham biến

Cuộn dây tự cảm 1

Điện trở tự cảm và điện kháng tự cảm cho cuộn dây 1đơn vị ohms ( ) và

henries (H).


Điện trở tự cảm và điện kháng tự cảm cho cuộn dây 2 đơn vị ohms ( ) và

henries (H).

Ba cuôn dây điện cảm tương hổ .

Simpower-system

of 545

Nếu được lựa chọn thực hiện với ba cặp cuộn dây theo đó nó thực hiện với

hai cặp cuộn dây .


Tham sô Cuộn dây tự cảm 3 không thay đổi nếu tham số ba cuộn dây điệnh

cảm tương hổ không được lựa chọn. Điện trở tự cảm và điện kháng tự cảm

đơn vị ohms ( ) và henries (H).

Điện kháng hổ cảm .

Điện trở và điện kháng hổ cảm giữa hai cuọn dây đơn vị ohms ( ) và

henries (H). Điện trở và điện kháng hổ cảm tương ứng điện trở và điện cảm

từ hoá trên sơ đồ mạch máy biến áp tiêu chuẩn.Nếu điện trở và điện kháng

hổ cảm đặt [0 0], khối thi hành cho ba cuộn dây riêng biệt với không có cặp

hổ cảm .

Chỉ số đo .

Lựa chọn cuộn áp để đo điện thế băng qua cuộn cuối .

Lựa chọn cuộn dòng để đo các dòng điện chảy qua các cuộn dây .

Lựa chọn cuộn áp và cuộn dòng để đo điện áp và dòng của cuộn dây .

Đặt khối Multimeter trong mô hình của bạn để trình bày lựa chọn chit số đo

trong suôt quá trinh mô phỏng .

Trong hộp danh sách the Available Measurements của khối Multimeter các chỉ số

đo thì được chỉ ra trong bảng bên dưới bởi tên khối .

Chỉ số đo Label

Cuộn áp Uw1:, Uw2:, Uw3:

Cuộn dòng Iw1:, Iw2:, Iw3:

Sự giới hạn .

bởi vì mô hình bắt buột cấp giới hạn bên dưới

Gía trị âm cho phép điện cảm trự cảm và điện cảm tương hổ dài như điện cảm tự thì

khác nhau từ điện cảm hổ cảm .

Những cuộn dây thay đổi về bên trái (không nối bởi điện kháng đến chế độ nghĩ của

mạch ).Tuy nhiên điện trở bên trong giữa cuộn dây thay đổi và mạch chính được

thêm vào tự động .Sự kết nối bên trong này không ảnh hưởng đến chỉ số đo của

điện áp và dòng điện .

Ví dụ

Simpower-system

of 545

The power_mutual demo dùng ba cặp cuộn dây liên hệ đến ba điện áp trung hoà

trong mạch ở cấp tần số Hz.

Simulation produces the following load voltage waveform:

Xem kết quả .


Simpower-system

of 545

Linear Transformer reference section, Saturable Transformer reference section,

Three-Phase Mutual Inductance Z1-Z0 reference section

Multi-Winding Transformer Neutral

Neutral

Thực hiện với một nút phổ biến trong mạch .

Thư viện

Các yếu tố .

Mô tả

khối mạng thực hiện với nút phổ biến với số nút chỉ ra . Bạn có thể dùng khối để tạo

ra mạng thay đôi hay để nối liền giữa hai điểm không đi qua đường kết nối .


số nút.

Chỉ ra số điểm nút trong mạng . nếu tham số nút được đặt 0 khối mạng thực

hiện nối đất .Số nút được trình bày ở biểu tượng tiếp theo .

Ví dụ .

The power_neutral demo dung ba khối Neutral .Khối Neutral được sử dụng để qui

về khối điện thế đo đến đất (mút 0)



http://www.mathworks.com/access/helpdesk/help/toolbox/physmod/powersys/threephasemutualinductancez1z0.html#1260364


Simpower-system

of 545

Xem kết quả .

Ground reference section

Mutual Inductance One-Quadrant Chopper DC Drive

One-Quadrant Chopper DC Drive

Thực hiện one-quadrant chopper (chuyển đổi hình học nhanh )chạy DC

Thư viện

Electric Drives/DC drives

Mô tả .

Sơ đồ high-level chỉ ra bên dưới xây dựng từ bốn khối chính .Khối động cơ một

chiêu và thiết bị IGBT/Diode (khối the Universal Bridge) được tạo ra với thư viện

SimPowerSystems .Nhiều chi tiết trên hai khối thì thay đổi trong trình sử dụng

SimPowerSystems .Nhai khối khác được chỉ ra đến thư viện the Electric Drives

Những khối này là bộ điều khiển tốc độ và điề khiển dòng điệnChúng cho phép điều

khiển tốc đọ hay mô men xoắn .Khối "regulation switch" cho phép bạn làm thay

http://www.mathworks.com/access/helpdesk/help/toolbox/physmod/powersys/ground.html#10682

Simpower-system

of 545

đổi từ một loại từ sự điều chỉnh hay cách khác Suốt quá trình thay đổi mômen xoắn

tốc độ điều khiển được loại trừ .

Lược đồ High-Level

DC5 Motor Drive High-Level Schematic

Simulink Schematic

DC5 Motor Drive Simulink Schematic

Tốc độ điều khiển

Simpower-system

of 545

Tốc độ bộ điều chỉnh chỉ ra bên dưới dùng bộ điều khiển PI .Đầu ra bộ điều khiển là

dòng cảm ứng qui chiếu .đơn vị p.u.dùng bởi dòng điều khiển hợp lí để thu được

mômen điện từ để đạt tốc độ mong muốn .Suốt quá trình điều chỉnh mô men tốc độ

điều khiển được loại trừ .

Bộ điều khiển đưa ra tốc độ qui chiếu đơn vị rpm và tốc độ roto của máy điện DC

giống đầu vào .Tốc độ qui chiếu thay đổi giá trị sẽ theo sau user-defined gia tốc và

giảm tốc ramps hợp lí để tránh sự thay đổi đột ngột đó có thể là nguyên nhân gây ra

quá dòng cảm ứng và mất ổn định trong hệ thống .Hợp lí để tránh tốc độ âm điều đó

có thể bao gồm sự dẫn điện của the free-wheeling diode tốc độ qui chiếu có giới hạn

thấp 0 rpm.

Chỉ số tốc độ được lọc bởi bộ lọc first-order low-pass .

Đầu ra dòng qui chiếu giới hạn giữa 0 và dưới giới hạn định nghĩa bỡi ngfười sử

dụng .

Speed Controller Schematic

Điều chỉnh tốc độ.

Bộ điều chỉnh dòng cảm ứng chỉ ra bên dưới làm cơ sở cho bộ điều khiển thứ hai

PI.Máy điều chỉnh điều khiển dòng cảm ứng bằng máy tính có chức năng thích hợp

số truyền của xung tần số IGBT nhất định .(điều biên độ rộng xung ) Phát sinh này

của điện áp cảm ứng trung bình cần để thu được dòng cảm ứng mong muốn và theo

đó thu được mô men điện từ mong muốn .

Bộ điều khiển đưa ra dòng qui chiếu đơn vị p.u.và dòng cảm ứng chảy qua động cơ

giống đầu vào .Dòng qui chiếu được tạo ra là giống nhau bởi bộ điều chỉnh tốc độ

trong suốt quá trình điều chinh tốc độ hay tính toán từ mô men qui chiếu của người

sử dụng trong suốt quá trình điều chỉnh mô men .Khống chế này bằng khối

"regulation switch".Dòng cảm ứng đầu vào được lọc bởi bộ lọc first-order low-pass

filter.

Sự điều chỉnh độ rộng xung đã thu được bằng sự so sánh đầu ra PI và tần số cố định

mang tín hiệu (xem lược đồ gọiPulse Width Modulation (PWM))

http://www.mathworks.com/access/helpdesk/help/toolbox/physmod/powersys/onequadrantchopperdcdrive.html#2232795

Simpower-system

of 545

Lược đồ bộ điều khiển dòng.

Nhận xét.

Máy điện được kích từ bằng hằng số trường điện thế nguồn DC. Ở đó không có

trường điện thế điều khiển bằng mặt định trường dòng điện được đặt đến giá trị

trạng thái tĩnh của nó. Khi trình mô phỏng đã bắt đầu .

Điện thế cảm ứng được tạo ra bằng bô chuyển đổi nhanh IGBTđiều chỉnh bởi hai

máy điều chỉnh PI Bộ chuyển đổi nhanh được cấp bởi hằng số điện thế DC Dao

động của dòng cam ứng được làm giảm bởi điện cảm sang bằng nôi nối tiếp với

mạch cảm ứng.

Mô hình là rời rạc Kết quả mô phỏng tốt đã thu được với 1 bước nhảy thời gian

.Hợp lí để mô phỏng thiết bị điều khiển số .Hệ thống điều khiển có hai thời gian lấy

mẫu khác nhau :

Thời gian lấy mẫu tốc độ điều khiển .

Thời gian lấy mẫu dòng điều khiển .

Thời gian lấy mẫu tốc độ điều khiển để có nhiều thời gian lấy mẫu dòng . Thời gian

lấy mẫu sau cùng để có nhiều bước nhảy thời gian mô phỏng .

Simpower-system

of 545

Điều biến dộ rộng xung (PWM)

Hộp thoại

DC Machine Tab

Simpower-system

of 545

Tab của máy điện DC trình bày khối tham số của máy điện DC trong thư

viện powerlib .Qui về SimPowerSystems user guide cho nhiều thông tin trên

khối tham số máy điện .

Tab chuyển đổi .

Simpower-system

of 545

IGBT/Diode Device section

Đoạn thiết bị IGBT/Diode của Tab chuyển đổi trình bay tham số của khối

Universal Bridge trong thưi viện powerlib. Qui về SimPowerSystems user

guide cho nhiều thông tin trên khối tham số Universal Bridge.

Điện cảm sang bằng .

The smoothing inductance value (H). Gía trị Điện cảm sang bằng (H).

Trường nguồn DC .

Giá trị trường điện thế động cơ điện DC (V).

Tab BỘ ĐIỀU KHIỂN .

Simpower-system

of 545

Lược đô các nút .

Khi bạn ấn nút này một lược đồ minh hoạ cho tốc độ và dòng điều khiển

lược đồ xuất hiện .

Loại điều chỉnh

Trên đầu của thực đơn này cho phép bạn chọn giữa tốc độ và mô men điều

chỉnh .

Controller - Speed Controller Subtab

Tên tốc độ

Tên giá trị tốc độ của động cơ điện DC (rpm). Gía trị này dùng để chuyển

đôi tốc độ motơ tue rpm sang p.u.(trên đơn vị )

Tốc độ qui chiếu ban đầu .

Gía trị này cho phép người sử dụng bắt đầu sự mô phỏng với tốc độ qui

chiếu khác hơn 0 rpm.

Low-Pass Filter Cutoff Frequency

Cutoff frequency của bộ lọc low-pass dùng để chỉ số đo tốc độ động cơ (Hz).

Thời gian lấy mẫu .

Thời gian lấy mẫu tốc độ bộ điều khiển (s).Thời gioan lấy mẫu này có thể là

nhiều của thời gian lấy mẫu dòng bộ điều khiển và bước nhảy thời gian trình

mô phỏng .

Simpower-system

of 545

Hệ số điều khiển .

Hệ số điều khiển tương ứng của bộ điều khiển PI.

Hệ số đầy đủ.

Hệ số đầy đủ của bộ điều khiển PI.

Gia tốc .

Sự thay đổi tốc độ lớn nhất của tốc độ cho phép trong suốt quá trình gia tốc

motor (rpm/s). Cũng là giá trị lớn có thể là nguyên nhân gây ra quá dòng cảm

ứng .

Giảm tốc .

Sự thay đổi tốc độ lớn nhất của tốc độ cho phép trong suốt quá trình giảm tốc

motor (rpm/s). Cũng là giá trị lớn có thể là nguyên nhân gây ra.

Controller - Current Controller Subtab

Low-Pass Filter Cutoff Frequency

Cutoff frequency của bộ lọc low-pass dùng để lọc armature Cutoff frequency

chỉ số đo tốc độ động cơ (Hz).

Chỉ số dòng (Hz).

Giới hạn qui chiếu .

Gía trị lớn nhất dòng qui chiếu (p.u.). 1.5 p.u.là một giá trị phổ biến .

The switching frequency of the IGBT device (Hz).

Simpower-system

of 545

Thời gian lấy mẫu .

Thời gian lấy mẫu dòng điều khiển này có thể là nhiều của thời gian lấy mẫu

phụ dòng bộ điều khiển và nhiều bước nhảy thời gian trình mô phỏng .

Hệ số điều khiển .

Tên giá trị Công suất (W) và điện áp (V).Những giá trị này dùng để chuyển

đổi donghf cảm ứng tư A sang p.u.(trên một đơn vị)

Hệ số tương ứng .

Hệ số tương ứng của bộ điều khiển dòng PI .

Hệ số đầy đủ.

Hệ số đầy đủ của bộ điều khiển dòng PI .

Khối đầu vào và đầu ra .

Đầu vào

Khối có 4 đầu vào : SP, Mec_T, Vcc, and Gnd.

ramps.Đầu vào đầu tiên là đầu tốc độ (rpm) hay điểm đặt mô men .Chú ý đó

là tốc độ điểm đặt có thể là hàm nhảy .nhưng khoảng thay đổi tốc độ sẽ đi

theo quá trình tăng tốc hay giảm tốc ramps.

Đầu vào thứ hai là đầu mô men tải máy điện Nếu giá trị của mômen tải và

tốc độ kí hiệu ngược nhau mô men tăng tốc sẽ là tổng của sức từ động và mô

men tải .

Hai đầu vào cuối Vcc and Gnd là điện thế kết nối nguồn DC .Điện thế phải

đủ độ lớn cho kích thước động cơ .

Đầu ra .

Khối có 3 vector đầu ra : Motor, Conv., and Ctrl.

Đâù ra đầu tiên là vector môtơ .Vector gồm hai yếu tố :

Điện áp cảm ứng

Vecto DC motor "m"(chứa tốc độ ,trường cảm ứng ,và giá trịmômen

điện từ

Chú ý ở đó vecto tốc độ “m” được chuyển đổi từ rad/s sang rpm .trước đầu ra

.

Đầu ra thứ hai là vecto chỉ số đo thiết bi IGBT/Diode.Vecto này bao gồm bộ

chuyển đổi điện áp đầu ra .Đầu ra dòng thì không bao gồm từ khi nó không

thay đổi đến dòng điện cảm ứng động cơ DC .Chú ý ở đó tấ cả các giá trị

dòng và điện thế của bô chưyển đổi có thể được hình dung với khối đo đa

mulimeter (qui về mulimeter đếy đến người sử dụng ).

Simpower-system

of 545

Ba đầu ra là vecto bộ điều khiển .vecto này chứa chứa giá trị của .

Dòng cảm ứng tham chiếu .

Chu kỳ xung PWM

Tốc độ hay lỗi của mô men (khác nhau giữa tốc độ qui chiếu và tốc độ

có thật hay giữa môme qui chiếu và mô men có thật ).

Tốc độ qui chiếu ramp hay giữa môme qui chiếu.

Những mô hình chỉ rỏ .

The library contains a 5 hp drive parameter set. The specifications of the 5 hp

drive are shown in the following table.Thư viện chứa 5 tham số chạy hp đặt

chỉ ra ở bảng bên dưới :

5 HP Drive Specifications

Drive Input Voltage

Amplitude 280 V


Power 5 hp

Speed 1750 rpm

Voltage 240 V

Ví dụ .

DC5 Example Schematic

Simpower-system

of 545

Ví dụ nay minh hoạ one-quadrant chopper drive dùng với 5 tham số chạy hp

đặt suôt quá trình điều chỉnh tốc độ .

Bộ chuyển đổi nhanh được cấp bởi điện thế nguồn 280 V DC là 5 kHz

Tốc độ qui chiếu được đặt 500 rpm ở t = 0 s .Mô men tải ban đầu là 15 N.m.

Quan sát tốc độ đó của moto đi sau ramp qui chiếu chính xác (+250 rpm/s)

và đạt đến trạng thái ổn định xung quanh t = 2.5 s.

Dòng cảm ứng theo sdau dòng qui chiuêú rất tốt thời gian phản ứng nhanh

với những gợn sóng nhỏ .chú ý dòng sóng tần số là 5 kHz.

ở t=2.5s mô men tải tăng từ 15 N.m đến 20 N.m tốc độ đạt được nhanh và

sau 500 rpm ở t=3s .dòng qui chiếu tăng khoảng 16.7A làmg phát sinh một

mô men điện từ cao hơn đẻ di trì tốc độ liên hệ .Bằng quan sát trước dòng

cảm ứng theo sau nó có quan hệ tuyệt đối .

Ở t= 3 s tốc độ liên hệ nhảy xuống 350 rpm. Dòng ảm ứng thấp hợp lí để tốc

đọ giảm theo sau độ nghiêng tốc độ âm (-250 rpm/s) với sự trợ giúp của

mômen tải.

ở t =4 s tốc độ ổn định xung quanh tốc độ qui chiếu của nó .

Lược đồ bên dưới chỉ dòng cảm ứng và dạng sóng tốc độ .

DC5 Example -- Current and Speed Waveforms

Lược đồ tiếp theo chỉ duty cylce của xung chopper và dạng sóng điện áp

cảm ứng và dòng tương ứng khoảng thời gian là 2 ms.

Simpower-system

of 545

Neutral Parallel RLC Branch

Parallel RLC Branch

Thực hiện với nhánh song song RLC.

Thư viện

Các yếu tố .

Mô tả .

Khối nhánh song song RLC thực hiện với tín hiệu điện trở ,điện cảm và tụ điện hay

sự phối hợp sòn song giữa chúng.để loại trừ điện trở điện cảm và điện dung của

nhánh và giá trị R,L,C phải được đặt ở vô cùng .,vô cùng và 0.chỉ yếu tố thoát được

trình bày trong khối biẻu tượng .

Những giá trị âm cho phép cho điện trở ,điện cảm và điện dung .


Điện trở R

Điện trở đơn vị ( ).

Điện cảm L

Nhánh điện cảm đơn vị (H).

Simpower-system

of 545

Điện dung C

Điện dung đơn vị (F).

Các chỉ số đo .

Lựa chọn nhánh điện thế để đo điệnthế băng qua khối nhánh song song cuối

cùng RLC .

Nhánh dòng điện để đo tổng dòng (tổng dòng của R,L C).xuyên qua khối

nhánh song song RLC .

Lựa chọn nhánh điện áp để đo điện áp và dòng của khối nhánh song song

RLC .

Đặt khối Multimeter trong mô hình của bạn để trình bày lựa chọn chỉ số đo

trong suôt quá trình mô phỏng .Trong hop danh sách Available

Measurements của khối Multimeter ,chỉ số đo được chỉ ra bởi tên bên dưới

bởi khối tên .


Nhánh điện áp Ub:

Nhánh dòng điện Ib:

Ví dụ

power_paralbranch demo dùng để thu tần số tương ứng của bộ lọc eleventh-

harmonic (bậc tần số ở 660 Hz) nối với hệ thống có tần số 60 Hz.

Điện khnág mạng trong khai triển Laplace là :

Để thu được tần số phản ứng của điện kháng bạn chọn không gian trạng thái (ma

trận A B C D) của hệ thống .


Simpower-system

of 545

Hệ thống này là một đầu vào (Is) và một đầu ra (Vs) hệ thống .

Chú ý : Nếu bạn có minh hoạ Control System Toolbox bạn có thể cho hàm

truyền Z(s) từ không gian trạng thái ma trận và hàm bode

o [A,B,C,D] = power_analyze('power_paralbranch');

o freq = logspace(1,4,500);

o w = 2*pi*freq;

o [Zmag,Zphase] = bode(A,B,C,D,1,w);

o subplot(2,1,1)

o loglog(freq,Zmag)

o grid

o title('11th harmonic filter')

o xlabel('Frequency, Hz')

o ylabel('Impedance Z')

o subplot(2,1,2)

o semilogx(freq,Zphase)


o ylabel('phase Z')

o grid

Bạn cũng có thể dùng khối Impedance Measurement block và khối

Powerguicho biểu đồ điện kháng giống như hàm của tần số .

http://www.mathworks.com/access/helpdesk/help/toolbox/control/control_product_page.html

Simpower-system

of 545

xem kết quả

Multimeter reference section, Parallel RLC Load reference section, Powergui

reference section, Series RLC Branch reference section, Series RLC Load reference

section

One-Quadrant Chopper DC Drive Parallel RLC Load

Parallel RLC Load

Thực hiện với tải tuyến tính song song RLC

Thư viện

Các yếu tố .










Simpower-system

of 545

Mô tả .

Khối tải song song RLC thực hiện với khối tải tuyến tính giống như sự phối hợp

song song các yếu tố RLC .Ở việc chỉ ra tần số ,tải phơi bày hằng số điện cảm

.Công suất tác dụng và công suất phản kháng hấp thụ bởi tải đối xứng hoà hợp với

điện thế cung cấp .

Chỉ những yếu tố kết hợp với công suất khác 0 được trình bày trong khối biểu tượng

.


Tên điện thế Vn

Tên điện thế của tải đơn vị RMS (Vrms).

Tên tần số fn

The nominal frequency, in hertz (Hz). Tên tần số fn đơn vị hertz (Hz). Công

suất tác dụng P

Công suất tác dụng của tải đơn vị watts.

Công suất phản kháng QL.

Công suất phản kháng QL. Đơn vị vars chỉ ra giá trị dương hay 0.

Công suất phản kháng điện dung QC

Simpower-system

of 545

Công suất phản kháng điện dung QC đơn vị vars chỉ ra giá trị dương hay 0.

Chỉ số đo .

Nhánh điện thế để đo điện áp qua khối tải cuối cùng song song RLC .

Lựa chọn nhánh dòng điện để đo dòng chảy qua khối tải song song RLC .

Lựa chọn nhánh điện áp và nhánh dòng để đo điện áp và dong chảy qua khối

tải RLC .

Place a Multimeter block in your model to display the selected measurements

during the simulation. In the Available Measurements list box of the

Multimeter block, the measurement is identified by a label followed by the

block name.Đặt khối Multimeter trong mô hình của ban để trình bày lựa

chọn chỉ số đo trong suốt quá trình mô phỏng.Trong hộp danh sách Available

Measurements của khối Multimeter các chỉ số đo chỉ ra bởi nhãn tên bên

dưới bằng khối tên .


Nánh điện áp Ub:

Nhánh dòng điện Ib:

Ví dụ

power_paralload demo dùng khối tải song song RLC dể thực hiện với một tải .

xem kết quả.

Multimeter reference section, Parallel RLC Branch reference section, Series RLC

Branch reference section, Series RLC Load reference section








Simpower-system

of 545

Parallel RLC Branch Permanent Magnet Synchronous Machine

Permanent Magnet Synchronous Machine

Mô hình độngcủa máy điện đồng bộ nam châm vĩnh cửu ba pha với từ thông phân

phối hình sin .

Thư viện

Máy điện

Mô tả .

hối máy điện đồng bộ nam châm vĩnh cửu hoạt động như máy phát hay mô hình

môto .Mô hình hoạt động được ra lệnh bởi bởi dấu của mô men máy ( dương đối

với mô hình môtơ âm đối với mô hình máy phát ) .Bộ phận điện và máy điện của

máy điện được mô tả bởi mô hinh second-order state-space Mô hình tổng hợp từ

thông thiết lập bởi nam châm vĩnh cửu trong stator là sin đsiều đó dưa đến lực điện

động là sin.

Khối thực hiện phương trình bên dưói nói rỏ trong khung rotor tham chiếu (khung

qd)

Hệ thống điện

Trong đó (tất cả cac công thức trong hộp tham chiiếu rôto được qui về stator

Lq, Ld Điện cảm dọc truc và ngang trục

R Điện trở của cuộn dây stato

iq, id Dòng điện doc trục và ngang trục

vq, vd Điện thế dọc trục và ngang trục

Simpower-system

of 545

r Ttốc độ góc của rôto.

l Độ lớn từ thông gây ra bởi nam châm vĩnh cữu cảu pha stato và roto .

p Số đôi cực

Te Mô men điện từ .

Mechanical System

where

J Combined inertia of rotor and load

F Phối hợp ma sát rôto và tải

Vị trí góc kệch rôto

Tm Mô men trục máy


Simpower-system

of 545

Mô hình đặt trước

Tạo ra lượng điện đặt trước và tham số máy điện cho giá trị ma sát động cơ

điện nam châm vĩnh cửu của mô men (N.m), điện thế DC bus ,giá trị tốc độ

(rpm), và điều kiện ngăn mô men (N.m) .

Lựa chọn một mô hình đặt trước dể tải tương ứng và tham số máy điện khi đi

vào hôp thoại .lưaqj chọn No nếu bạn không muốn lựa chọn mô hình đặt

trước .

Lựa chọn tham số chi tiết để xem và sắp xếp tham số chi tiết kết hợp với mô

hình đặt trước .

Chỉ ra tham số chi tiết .

Nếu lựa chọn bề mặt trình bày các tham số chi tiết của khối Permanent

Magnet Synchronous Machine. Tham ssó chi tiết có thể làm giảm bớt mà

không làm ảmh hưởng đến mô hìnhmnđặt trước bạn lụa chọn trong danh

sách môp hình đặt trước .

Điện trở

Điện trở stator R ( ).

Điện cảm

Điện cảm dọc trục và ngang trục stator Ld (H) và Lq (H).

Từ thông gây ra bởi nam châm điện .

Hằng số từ thông (Wb) gây ra trong cuộn dây stato ởi nam châm .

Hệ số ma sát ,quán tính và số đôi cực .

Máy điện kết hợp và tải hệ số quán tính J (kg.m2), kết hợp hệ số ma sát F

(N.m.s),và số đôi cực p.


Simpower-system

of 545

Tm

Đầu vào Simulink là mô men máy điện ở trục máy Đầu vào này thường là

giá trị dương bởi vì khối Permanent Magnet Synchronous Machine thì

thường sử dụng cho moto .Tuy nhiên bạn có thể cấp đầu vào mô men âm nếu

bạn chọn để sử dụng khối trong mô hình động cơ.

m

Đầu ra Simulink của khối là một vecto chứa 10 tín hiệu .Bạn có thể tổng hợp

tín hiêu này bằng cách dùng khối Bus Selector .tạo ra trong thư viện Bus

Selector.

Tín hiệu Định nghĩa Đơn vị Kí hiệu

1 Stator current is_a A ia

2 Stator current ir_b A ib

3 Stator current ir_c A ic

4 Stator current is_q A iq

5 Stator current is_d A id

6 Stator voltage Vs_q V vq

7 Stator voltage Vs_d V vd

8 Rotor speed wm rad/s r

9 Rotor angle thetam rad ,

10 Electromagnetic torque Te N.m Te

Giả định

Khối Permanent Magnet Synchronous Machine tổng mạch từ hoá mạch

tuyến tính với không từ hoá của lõi thép stato và rôto .Sự tổng hợp này có thể

được làm bởi vì khe hở không khí thường thây trong nam châm vĩnh cửu

máy điện đồng bộ .

Ví dụ .

This power_pmmotor demo illustrates the use of the Permanent Magnet

Synchronous Machine block in motoring mode with a closed-loop control

system built entirely in Simulink. The interfacing is done using Controlled

Voltage Source blocks from the Electrical Sources library. The complete

system consists of a PWM inverter built with ideal switches (Simulink Relay

blocks). Two control loops are used; the inner loop is used to regulate the

motor line currents and the outer loop regulates the motor's speed. More

elaborate and efficient control schemes for the Permanent Magnet

Synchronous Machine block can be found, for instance, in [1]. The


Simpower-system

of 545

mechanical torque applied at the motor's shaft is originally 3 N.m (nominal)

and steps to 1 N.m at t = 0.04 seconds. The parameters of the machine are

those found in the dialog box section. power_pmmotor demo này minh hoạ

sử dụng khối Điểm nối được làm dùng khối điều khiển nguồn điện thế từ

nguồn điện .Hệ thống hoàn thành chứa bộ điều biến xung PWM với chuyển

mạch lí tưởng .Hai loại mạch được dùng :mạch bên trong sử dụng để điều

chỉnh moto và mạch bên ngoài sử dụng để điều chỉnh tốc đô của motor .Việc

sắp xếp điều khiển kĩ lưỡng và hiệu quả cho nam châm vĩnh cửu động cơ

điện đồng bộ có thể tìm thấy cho trường hợp 1 .Mô men máy cấp ở trục động

cơ .bắt đầu ở 3 N.m và bước nhảy 1 N.m ở thời điểm t =0.04 s.Chỉ số của

máy được tìm thấy trong hộp thoại.

Đặt tham số trình mô phỏng bên dưới :

loại máy tích phân : độ cứng , ode15s

thời gian dừng : 0.06

vị trí đặt máy tích phân : dùng vi trí mặt định loại trừ dung sai tuyệt

đối bạn có thể đặt 1e-3 .Chạy trình mô phỏng và quan sát mô men tốc


Simpower-system

of 545

độ ,mô men và dòng của motor .

Mô men vượt đến giá trị gần 32 Nm khi motor bắt đầu khơỉ động nhưng ổn

định nhanh chóng và thường có giá trị (3 N.m), từ khi bước nhảy cấp đến .Ở

điểm đó mô men dao động nhẹ trước khi ổn định ở một giá trị mới (1 N.m).

Giống như cho tốc độ bạn có thể nhìn thấy trạng thái ổn định của nó khá

nhanh và không thực bởi bước nhảy tải .

Dòng ban đầu cao khi máy điện bắt đầu giống như mô men nhưng ổn định

nhanh đến giá trị thường của nó trừ khi bbước nhảy được cấp đến ,ở điểm đó

chúng dao động trước khi ổn định đến một giá trị thấp .tương ứng với mô

men tải giảm .

Sách tham khảo .

[1] Grenier, D., L.-A. Dessaint, O. Akhrif, Y. Bonnassieux, and B.

LePioufle, "Experimental Nonlinear Torque Control of a Permanent Magnet

Synchronous Motor Using Saliency," IEEE Transactions on Industrial

Electronics, Vol. 44, No. 5, October 1997, pp. 680-687.

Parallel RLC Load PI Section Line

PI Section Line

Simpower-system

of 545

Thực hiện đường truyền đơn pha với chỉ số toàn bộ .

Thư viện .

Các yếu tố

Mô tả .

.khối PI Section Line thực hiện hiện đường truyền đơn pha với chỉ số toàn bộ trong

đoạn PI .

Cho đường dây truyền ,điện trở ,điện cảm và điện dung giống như sự phân phối trên

đường dây dài .Mô hình tương ứng của phân phối tham số đường dây đã thu được

nhiều tần đồng nhất khác nhau đoạn PI chỉ ra ở lược đồ bên dưới .

không giống với khối Distributed Parameter Line nó có trạng thái vô cùng ,mô hình

đoạn PI tuyến tính có trạng thái vô cùng điều đó cho phép bạn tính mô hình trạng

thái không gian tuyến tính .số đoạn được dùng phụ thuộc vào giá trị tần số đã miêu

tả .

Tương ứng tốt nhất của giá trị tần số mô tả bởi mô hình đường dây PI được cho bởi

công thức bên dưới .

Trong đó

N Number of PI sections

V Tốc độ truyền km/s = Lđơn vị H/km, Cđơn vị F/km

L Chiều dài đường dây km

Simpower-system

of 545

For example, for a 100 km aerial line having a propagation speed of 300,000 km/s,

the maximum frequency range represented with a single PI section is approximately

375 Hz. For studying interactions between a power system and a control system,

this simple model could be sufficient. However for switching surge studies

involving high-frequency transients in the kHz range, much shorter PI sections

should be used. In fact, you can obtain the most accurate results by using a

distributed parameters line model.

Note The Powergui block provides a graphical tool for the calculation of

the resistance, inductance, and capacitance per unit length based on the line

geometry and the conductor characteristics.


Frequency used for RLC specifications

Tần số dùng đê tính toán đường dây đơn vị Hz .

Điện trở trên một đơn vị chiều dài

Điện trở trên một đơn vị chiều dài của đường dây , đơn vị ohms/km ( ).

Điện cảm trên một đơn vị chiều dài

Điện cảm trên một đơn vị chiều dài của đường dây đơn vị henries/km

(H/km).

Điện dung trên một đơn vị chiều dài.

Điện dung trên một đơn vị chiều dài.đơn vị farads/km (F/km).

Chiều dài.


Simpower-system

of 545

Length Chiều dài đường dây in km.

Number of pi sections Số phần PI. Giá trị nhỏ nhất là 1.

Measurements Chọn Input and output voltages để đo giá trị điện áp đầu ra và đầu vào của

mô hình đường dây

Chọn Input and output voltages để đo giá trị điện áp đầu ra và đầu vào của

mô hình đường dây

Chọn All voltages and currents để đo điện áp và dòng điện đầu vào và đầu

ra của mô hình đường dây

Đặt một khối Multimeter trong mô hình của bạn để hiện thị giá trị đo đạt đã

chọn trong suốt quá trình mô phỏng . Trong Available Measurements list

box của khối Multimeter, giá trị đo lường được gán bằng một kí hiệu cho

trong bảng sau:

Measurement Label

Điện áp đầu ra Us:

Điện áp đầu vào Ur:

Dòng đầu ra Is:

Dòng đầu vào Ir:

Example

The power_piline demo thể hiện giá trị điện áp và dòng điện làm việc của một phần

đường dây PI

Kết quả thu được với mô hình đường dây bởi 1 phần PI ứng với 100Kmvà 10PI ứng

với10 Km thể


Simpower-system

of 545

hiện

See Also

Distributed Parameter Line reference section

Permanent Magnet Synchronous Machine PM Synchronous Motor Drive

PM Synchronous Motor Drive

Library



Simpower-system

of 545

Description

Sơ đò mức cao được xây dựng từ 6 khối chính.mô hình động cơ PMSM, bộ nghịch

lưu 3 pha,bộ chỉnh lưu diod 3 pha được xây dựng với thư viện,

SimPowerSystems.Phần lớn nội dung của 3 khối này được chỉ rỏ trong phần hương

dãn người sử dụng của SimPowerSystems. Mô hình bộ điều chỉnh tốc độ quay ,bộ

ngắt hảm,bộ điều chỉnh vecto đựợc xác định trong thư viện điều khiển


AC6 Motor Drive High-Level Schematic

Simulink Schematic

Simpower-system

of 545


Speed Controller

Bộ điều chỉnh tốc độ dựa vào khâu hiệu chỉnh PI .tín hiệu đầu ra của khâu này là

điểm đặt momen quay cung cấp cho vector controller


Vector Controller

Simpower-system

of 545

The vector controller bao gồm 4 khối chính ,thể hiện bên

dưới

Vector Controller Schematic

The dq-abc block thực hiện sự biến đổi dòng dq được thực hiện khi thay đổi pha

bên trong 1 mẩu roto chuẩn

The current regulator bộ điều chỉnh dòng cân bằng với sự điếu chỉnh độ rộng dãi

tần số

The angle conversion block thừơng được dùng để tính góc lệch roto về điện từ góc

lệch roto về cơ.

The Switching control block thừơng được dùng để giới hạn tần số chuyển mạch nhỏ

hơn giá trị do ngươi sử dụng quy định.

Braking Chopper

Khối braking chopper bao gồm tụ điện bus DC và bộ hảm đông năng ,các thiết bị

nay dùng để tiêu thụ năng lượng sinh ra bởi sự hảm tốc của động cơ

Remarks

Mô hình là gián đoạn . kết quả mô phỏng phải được thực hiện với bước thời gian là

1 . Đẻ một thiết bị điều khiển số mô phỏng, hệ thống điều khiển phải có hai

bước thời gian chuẩn khac nhau

bước thời gian chuẩn điều chỉnh tốc độ

bước thời gian chuẩn điều chỉnh vecto

bước thời gian chuẩn điều chỉnh tốc độ phải là bội số của bước thời gian vecto.bước

thời gian sau phải là bội số của bước thời gian mô phỏng

Simpower-system

of 545

thành phần dòng điện id* có giá trị đặt la o bên trong khối điêu chỉnh vecto bởi vì

từ thông roto được sinh ra từ một nam châm vĩnh cữu

Dialog Box

PM Synchronous Machine Tab

Phần mục PM synchronous machine hiển thị thông số của khối PM synchronous

machine thuộc thư viện powerlib. Hơn nữa phần hướng dẫn người sử dụng

SimPowerSystem cung cấp nhiều thông tin vế các thông số của PM synchronous

machine

Converters and DC Bus Tab

Simpower-system

of 545

Rectifier section Phần rectifier của phần mục Converters and DC bus hiển thị các thoong số

của Universal Bridge thuộc thư viện powerlib library. Hơn nữa phần hướng

dẫn người sử dụng SimPowerSystem cung cấp nhiều thông tin vế các thông

số của universal bridge

Inverter section The inverter section of the Converters and DC bus tab displays the

parameters of the Universal Brige block of the powerlib library. Hơn nữa

phần hướng dẫn người sử dụng SimPowerSystem cung cấp nhiều thông tin

vế các thông số của universal bridge

DC Bus Field -- Capacitance Tụ điện DC bus (F).

Braking Chopper section

Resistance Điện trở hảm thường dùng để trành quá điện áp trong suốt quá trình hảm tốc

động cơ hay khi mômen cản có xu hướng tăng lên ( ).

Frequency

Simpower-system

of 545

Tần số hảm (Hz).

Activation Voltage Động năng hảm đã được sinh ra khi bus điện áp đạt đến giới hạn trên độ

rộng dãy từ trể hình bên dưới mô tả logic trể hảm

Deactivation Voltage Động năng hảm giảm khi bus điện áp tiến đến dưới của độ rộng dãy trừ trể

.

Chopper Hysteresis Logic

Controller Tab

Simpower-system

of 545

Regulation Type Menu kéo xuống cho phép bạn chọn giữa speed and torque regulation.

Schematic Button Khi bạn nhấn nút này một hộp thoại mô tả sơ đồ điều chỉnh tốc độ và dòng

điện hiện ra.

Speed Controller section

Speed Sensor Cutoff Frequency Tần số ngưỡng của bộ lọc dãy tần số thấp (Hz).

Sampling Time Bước tính thời gian ddiều chỉnh tốc độ (s). bước tính thời gian phải là bội số

của bậc thời gian mô phỏng

Speed Ramps -- Acceleration Sự thay đổi lớn nhất của tốc độ trong suốt quá trình tăng tốc của động

cơ.Một giá trị dương quá lớn có thể là nguyên nhân giảm điện áp bus DC

(rpm/s).

Speed Ramps -- Deceleration

Simpower-system

of 545

Sự thay đổi lớn nhất của tốc độ trong suốt quá trình hảm tốc của động

cơ.Một giá trị âm quá lớn có thể là nguyên nhân quá điện áp bus DC (rpm/s).

Proportional Gain Hệ số khuyếch đại tỉ lệ điều chỉnh tốc độ

Integral Gain Hệ số khuyếch đại tích phân điều chỉnh tốc độ

Output Limits -- Negative Giá trị âm lớn nhất cung cấp cho động cơ bằng bộ điều chỉnh vecto (N.m).

Output Limits -- Positive Giá trị dương lớn nhất cung cấp cho động cơ bằng bộ điều chỉnh vecto

(N.m).

Vector Controller section

Sampling Time Bước tính thời gian ddiều chỉnh tốc độ (s). bước tính thời gian phải là bội số

của bậc thời gian mô phỏng

.

Hysteresis Bandwidth -- Current Độ rộng dòng từ trể.giá tri này là tổng độ rộng phân bố đối xứng quanh điểm

đặt dòng điện (A)

. hình bên dưới mô tả một trường hợp khi dòng điện đặt là

Is*and the current hysteresis bandwidth is set to

dx.

Current Hysteresis Bandwidth

Block Inputs and Outputs

Inputs

Khối có 5 tín hiệu đầu vào: A, B, C, SP, and Mec_T.

Tín hiệu A, B và C là 3 pha của nguồn

Tín hiệu thứ 4 là điểm đặt tốc độ hay mô men và tín hiệu thứ 5 là mômen tải cản

Chú ý điểm đặt tốc độ có thể là hàm bậc nhung tỉ lệ thay đổi tốc độ cho phep

acceleration / deceleration ramps. Nếu momen tải và tốc độ có ký hiệu ngược nhau

thì momen tăng tốc sẽ là tổng của momen điện từ và momen tải

Outputs

Simpower-system

of 545

Khối này có 3 vecto đầu vào: Motor, Conv., and Ctrl.

Thứ nhất là vecto động cơ.vecto này cho phep bạn quan sát sự thay đổi của động cơ

sử dung phần SimPowerSystems motor demux.

Tín hiệu thứ hai là vecto đo lường của bộ chuỷen đổi 3 pha .vecto này gồm có

Điện áp DC bus

Dòng điện đầu ra của bộ chỉnh lưu

Dòng điện đầu vào của bộ nhgịch lưu

Chú ý cả giá trị dòng điện và điện áp của cầu co thể quan sát với mulimeter block

Tín hiệu đầu ra thứ 3 là vecto điều khiển Vecto này chứa các giá trị của:

. Mô men chuẩn

Sự sai khác tốc độ (sai khác giữa tốc độ chuẩn và tốc độ thực)

Độ dốc tiêu chuẩn hay Mô men chuẩn

Model Specifications

Thư viện chứa thông số dặt a 3 hp drive.Sự xác dịnh của thông số 3 hp drive are

thể hiện trong bảng sau


Drive Input Voltage

Biên độ 220 V

Tần số 60 Hz


Công suất 3 hp

Tốc độ 1800

Điện áp 300

Example

Hình bên dưới mô tả sự mô phỏng điều khiển động cơ AC6 với điều kiện tải tiêu

chuẩn.Lúc t=0s thì tốc độ là 300 rpm.

Simpower-system

of 545

AC6 Example Schematic

Như thể hiện trong hình , tốc độ chính xác cho phép độ dốc tăng .lúc t = 0.5 s,

mômen tải định mức cung cấp cho động cơ. Lúc t = 1 s, tốc độ đặt thay đổi đến 0

rpm.. lúc t = 1.5 s., momen tải tăng từ 11 N.m đến -11 N.m.

AC6 Example Waveforms

References

[1] Bose, B. K., Modern Power Electronics and AC Drives, Prentice-Hall, N.J.,

2002.

Simpower-system

of 545

[3] Krause, P. C., Analysis of Electric Machinery, McGraw-Hill, 1986.

PI Section Line Powergui

Powergui

Graphical user interface for the analysis of circuits and systems

Library

powerlib

Description

The Powergui block có thể dùng thanh công cụ GUI(giao diện đồ thị) cho phép

phân tích của môhình SimPowerSystems. Copy the Powergui block bên trong mô

hình của ban và double-click vào khối để mở ra

What the Powergui Block Does

The Powergui block cho phép bạn chọn mọt trong 3 phương pháp để giải quyết

mạch điện của bạn:

Phương pháp liên tục , phương pháp này dùng cách giải quyết thay đổi bước

thời gian từ Simulink

Sự gián đoạn của hệ thống điện dùng để giải quyết bài toán với bước thời

gian cố định

Phương pháp giảiquyết phasor

The Powergui block cung cho phép bạn

Hiển thị giá trị xác lập của dòng điện và điện áp cũng như sự thay đổi trạng

thái của mạch điện

Định nghĩa trạng thái ban đầu để khởi động sự mô phỏng từ những điều kiện

này. Tên của trạng thái thay đổi là tên của khối mà tại khối nàytụ điện và

cuộn cảm được tìm thấy, đặt trước bởi Uc cho điện áp của tụ điện và IL_ cho

dòng diện của cuộn cảm

Dòng tải và 3 pha của mạng điện bao gồm cả máy điện 3 pha do đó bắt đầu

mô phỏng ở trạng thái xác lập. Sự lựu chọn nàycó thể dùng các dòng điện

phù hợp với kiểu máy điện : Simplified Synchronous Machine(động cơ đồng

bộ đơn giản), Synchronous Machine(động cơ đồng bộ), or Asynchronous

Machine (squirrel cage)(động cơ không đồng bộ roto lồng sóc)

Simpower-system

of 545

Hiển thị đồ thị quan hệ trở kháng đối với tần số khi khối Impedance

Measurement hiện diện trong mạch điện của bạn.

Kết quả của phép khai triển nhanh furie FFF.

Tạo ra mô hình không gian trạng thái(SS)của hệ thống của bạn (nếu bạn co

cài đặt the Control System Toolbox) và tự đọng mở LTI Viewer interface

cho những hiệu ứng về thời gian và tần số

Tạo ra 1 bảng các giá trị xác lập của khối measurement blocks, nguồn ,mô

hình phi tuyến và các trạng thái của mạng điện. Bảng này được lưu trong một

file có đuôi.ref

Mô hình đặc tính trừ trể của khối Saturable Transformer

Dialog Boxes and Parameters

Simulation Type

Phasor simulation


Simpower-system

of 545

Nếu được lựa chọn, SimPowerSystems thực hiện sự mô phỏng phasor của

mô hình, tần số được xác định bằng tham chiếu Frequency

Frequency (Hz) Xác định tần số của SimPowerSystems để thực hiện sự mô phỏng của mô

hình Trường The Frequency sẽ mờ nếu Phasor simulation không được

chọn.

Discretize electrical model Nếu được chọn, SimPowerSystems mô tả sự gián đoận của mô hình. Bước

thời gian được xác định bởi tham chiếu Sample time.

Sample time(s) Bước thời gian thường được dùng để làm gián đoạn mạch điện . Đặt tham số

Sample time lớn hơn 0. biểu tượng hiển thị giá trị của bước thơi gian. Nếu

bước thời gian được gán bằng 1 thì sự gián đoạn ko được thực hiện, và

phương pháp liên tục được dùng. Trường Sample time sẽ mờ nếu tham

chiếu Discretize electrical model không được lựa chọn.

Continuous Nếu được lựa chọn, SimPowerSystems thực hiện sự liên tục cuả mô hình.

Show messages during simulation Nếu được chọn,thì trong suồt quá trình phân tích và nmô phỏng của mô hình

hộp thoai thông báo có thể đựơc lặp lại

Analysis Tools

Steady-State Voltages and Currents Mở của sổ hiện thị gái trị dòng điện và điện áp xác lập của mô hình

Initial States Setting Mở cửa sổ đó cho phép bạn hiển thị và xác dịnh giá trị diện áp và dòng điện

của mô hình

Load Flow and Machine Initialization Mở cửa sổ để thực hiện dòng tải và initialization máy điện.

Use LTI Viewer Mở của sổđể dùng LTI Viewer của Control System Toolbox.

Impedance vs Frequency Measurement Mở cửa sổ đó cho phép bạn hiển thị các giá trị đo lường trở kháng đối với tần

số được thực hiện bởi khối Impedance Measurement của mô hình.

FFT Analysis Mở cửa sổ để sủ dụng công cụ FFT analysis.

Generate Report Mở một cửa sổ và tạo ra một bảng các giá trị tính toán ở trạng thái xác lập.

Hysteresis Design Tool Mở cửa sổ phác họa dặc tính trể cho lõi sắt bão hòa của khối Saturable

Transformer và khối Three-Phase Transformer (hai hay ba cuộn dây).

Steady-State Voltages and Currents GUI


Simpower-system

of 545

Steady state values Hiện thị các giá trị đo của điện áp và dòng điện xác lập trong mô hình

Units Đặt tham chiếu Units là Peak values để hiện thị giá trị đỉnh của giá trị được

lựa chọn. Đặt tham chiếu Units là RMS để hiện thị giá trị căn bậc hai trung

bình của giá trị được lựa chọn

Frequency Cho phép bạn chọn tần số , (Hz), điều đó khi ban muốn hiển thị phasor dòng

điện và điện áp. Tham chiếu Frequency ghi tất cả các giá trị tần số khác

nhau của nguồn điện của mô hình.

States Nếu lựa chọn,cửa sổ hiển thị các phasor xác lập của điện áp tụ điện và dòng

điện cuộn cảm của mạch điện . Mặc định không được lựa chọn.

Measurements Nếu lựa chọn, của sổ hiển thị phasor dòng và áp xác lập của khối

measurement của mạch điện .Mặc định được lựa chọn.

Sources Nếu lựa chọn, của sổ hiển thị phasor dòng và áp xác lập của nguồn điện của

mạch điện .Mặc định không được lựa chọn.

Nonlinear elements Nếu lựa chọn, của sổ hiển thị giá trị dòng và áp xác lập của khối nonlinear

của mạch điện .Mặc định không được lựa chọn.

Format

Simpower-system

of 545

Trong menu pull-down, chọn format tai dây bạn muốn các giá trị đo đạt hiển

thị. Nếu lựa chọn floating point được hiển thị trong công thức mũ từ 5 số gợi

ý.Nếu lựa chọn best of hiển thị với 4 số gợi ývà chỉ sử dụng công thức này

cho những số lớn hơn 9999. Lựa chon sau được hiển thị những con số tối

giản với 2 số bên phải dấu chấm thập phân.. Mặc định là floating point.

Reload Steady State Values Không tính toán và hiển thị giá trị ở trạng thái xác lập

Initial States Setting GUI

Initial state values for simulation Hiển thị tên của trạng thái mẫu và trang thái ban đầu

Set selected state Trong danh mục Initial state values for simulation ban enter một giá trị tại

đây thì giá trị này được chọn làm giá trị ban đầu

Reset all states Nếu To Steady State được lựa chọn đặt tất cả các giá trị trạng thái ban đầu

đến các giá trị trạng thái xác lập .Nếu To Zero được lựa chọn,đặt tất cả các

giá trị bằng không.

Reload states Nếu From File được lựa chọn ,cho phép bạn chọn một file đã lưu trước đây.

Nếu From Diagram được lựa chọn, đặt tất cả giá trị trạng thái ban đầu đến

giá trị dòng điện của chúng

Apply

Simpower-system

of 545

Apply the sự lựa chọn mô phỏng

Revert Reapply từ mô hình gốc khi GUI đã được mở ra.

Save Initial States Lưu trạng thái ban đầu của mô hình trong một file.

Format Trong menu pull-down, chọn format tai dây bạn muốn các giá trị đo đạt hiển





.

Sort values by Lựa chọn theo thứ tự giá trị trạng thái ban đầu đã hiển thị sự lựa chọn.

Chọn Default order hiển thị bằng khối thứ tự trong giao diện.Lựa

chọn State number hiển thị những giá trị phù hợp trạng thái trong mô

hình không gian trạng thái. Lựa chọn Type hiển thị các giá trị đã phân

theo nhóm tụ điện hay điện cảm. Mặc định là Default order.

Sign Conventions for Voltages and Currents

Không giống như cổng đầu ra – đầu vào và các đường tín hiệu mô phỏng, các

đương nối the Physical Modeling và các cổng đầu cực của SimPowerSystems

thiếu hương thực tế . Chiều phân cực của điện áp và dòng điện được xác định không

phải bằng đường mủi tên mà được thay thế bằng khối định hướng.Để tìm đầu ra của

một khối định hướng ,đầu tiên click vào khối để lựa chọn nó. Sau đó enter để thực

hiện lệnh:

get_param(gcb,'Orientation')

Bảng sau cho biết chiều phân cực của dòng điện và điện áp các thành phần RLC 3

pha và một pha,chống sét van,và cho bộ ngắt điện 1 pha và 3 pha.Bảng này cũng

cho biết chiều phân cực của trạng thái thay đổi

Block

Orientation

Positive Current

Direction

Measured

Voltage

phải trái --> phải Vtrái - Vphải

trái phải --> trái Vphải - Vtrái

down top --> bottom Vtop - Vbottom

up bottom --> top Vbottom - Vtop

Sự định hướng tự nhiên của khối là right cho khối horizontal và down cho khối

vertical

Simpower-system

of 545

Cho máy biến áp một pha (tuyến tính hay bảo hòa),với cuộn dây được nối theo phía

trái và phía phải , điện áp của các cuộn dây là điện áp của bộ nối trên với bộ nối

dưới cho dù khối định hướng là phải hay là trái.Dòng chay qua cuộn dây là dòng

của bộ nối trên

Cho máy biến áp 3 pha ,điện áp phân cực và chiều dương của dòng điện được cho

biết bởi các kí hiệu được dùng trong khối Multimeter block.

Load Flow and Machine Initialization GUI

Machine load flow Hiển thị các đặc tính dòng tải của máy điện được lựa chọn trong trường

Machines .

Machines Hiển thị những tên của các khối Simplified Synchronous Machines, the

Synchronous Machines, the Asynchronous Machine, and the Three-Phase

Dynamic Load của mô hình. Lựa chọn một máy điện hay tải để đặt các thông

số cho dòng tải.

Bus type Nếu Bus type đặt P&V Generator, bạn có thể đặt điện áp đầu cực và công

suất thực của máy điện .Nếu Bus type đặt PQ generator, bạn có thể đặt

Simpower-system

of 545

công suất tác dụng và công suất phản kháng. Nếu Bus type đặt Swing Bus,

bạn có thể đăt điện áp đầu cực you và enter một giá trị công suất tác dụng

nào đó và định rỏ pha A của máy điện.

Nếu bạn chọn khối máy điện Asynchronous Machine bạn chỉ cần enter

công suất máy được cung cấp bởi máy điện. Nếu lựa chọn một khối Three-

Phase Dynamic Load, bạn phải xác định công suất tác dụng và công suất

phản kháng tiêu thụ bởi tải.

Terminal voltage UAB Xác định điện áp dây của máy điện được lựa chọn.

Active power Xác định công suất tác dụng của máy điện hay tải được lựa chọn

Active power guess Xác định giá vtrị công suất tác dụng để start iterations khi machine bus type

là Swing Bus.

Reactive power Xác định công suất phản kháng của máy điện hay tải được lựa chọn .

Phase of UAN voltage Tham biến này chỉ được tạo ra khi kiểu bus là Swing Bus.

Xác định điện áp pha của pha A của máy điện được lựa chọn.

Mechanical power Trong chế độ động cơ xác định công suất máy bởi máy điện cảm ứng lồng

sóc.trong chế độ máy phát được tiêu thụ bởi máy đện là một giá trị âm.

Load flow frequency Xác định tần số dùng để tính toán dòng tải (thông thường là 60 Hz hay 50

Hz).

Load flow initial condition Thônh thường bạn nên giữ giá trị mặc định là Auto . Nếu bạn chọn Start

from previous solution, thì dòng tải làm việc với những điều kiện ban

đầutương ứng với cách giải quyết trước. Thử sự lựa chọn này nếu dòng tải

saisau một sự thay đổi của công suất và điện áp máy điện hay tham số dòng

điện .

Update Circuit & Measurements Cập nhật danh sách máy điện ,dòng điện và điện áp,cũng như công suất trong

cửa sổ load flow .nếu bạn đã có sự thay đổi trong mô hình trong khi cửa sổ

đã mở. Giá tri công suất và điện áp mới hiển thị trong của sổ được tính toán

bởi dong của máy điện từ dòng tải .

Execute Load Flow Thực hiện tính toán dòng tải để cho ra thông số dòng tải.

Use LTI Viewer GUI

Simpower-system

of 545

System inputs Dang sách các đầu vào của mô hình trạng thái của mạch điện của bạn.Lựa

chọn các tín hiệu đầu vào bằng LTI Viewer.

System outputs Dang sách các đầu ra của mô hình trạng thái của mạch điện của bạn.Lựa

chọn các tín hiệu đầu vào bằng LTI Viewer.

System outputs .

Open New LTI Viewer Tạo ra mô hình không gian trạng thái của dòng điện và mở LTI viewer lựa

chọn tín hiệu đầu ra và tín hiệu đầu vào

Impedance vs Frequency Measurement GUI

Simpower-system

of 545

Measurement Danh sách các khối Impedance Measurement của mô hình. Lựa chọn các

khối mà các khối này bạn muốn thu được đáp ứng tần số. Dùng phím CTRL

để lựa chọn vài giá trị trở kháng để hiển thị trong đồ thị .

Axis

Range (Hz) Xác định vector tần số , in hertz (Hz). You can specify in that field any valid

MATLAB expression defining a vector of frequencies; for example,

0:2:1000 or linspace(0,1000,500). The default is logspace(0,3,50).

Logarithmic Impedance/Linear Impedance Chọn cách chia độ logarithmic hay tuyến tính cho truc trở kháng đứng(trục

trung).

Logarithmic Frequency/Linear Frequency Chọn cách chia độ logarithmic hay tuyến tính cho truc tần số ngang(trục

ngang).

.

Grid Nếu lựa chọn ,đường kẻ ô hiển thị cho hai đồ thị .Mặc định không được chọn

Save data when updated

Simpower-system

of 545

Nếu được chọn ,dữ liệu được lưu trong workspace.Tên của biến số được xác

định băng tham chiếu Workspace variable name . Trở kháng được lưu

trong một mảng cùng với tần số tương ứng Tần số được lưu trong một cột và

trở kháng được lưu trong một cột kế tiếp .Mặc định không được chọn.

Display/Save or Update Click hiển thị giá trị trở kháng đối với tần số và nếu Save data when

updated check box được lựa chọn,lưu dữ liệu trong workspace.

Click mở lặp lạigiảtị trở kháng đôi với tần số và hiển thị kết quả sau khi chay

mô hình.

FFT Analysis GUI

Structure Lists cấu trúc với thời gian linh hoạt đang hiện trong workspace. Các cấu

trúc được tạo ra bởi khối Scope hay To Workspace trong mô hình của

bạn.Dùng menu pull-down để lựa chọn biến mà bạn muốn phân tích.

Input Chọn tín hiệu đầu vào của cấu trúc được chọn với thời gian thay đổi được

xác định trong trường Structure .Những cấu trúc với thời gian thay đổi theo

tín hiệu vào có thể được tạo ra bởi khối Scope có các cổng đầu vào.

Signal Number

Simpower-system

of 545

Xác định chỉ số của tín hiệu đầu vào đã được chọn trong tham chiếu Input

r. Cho ví dụ, tham chiếu Signal Number cho phép bạn chọn tìn hiệu pha A

của tín hiệu 3 pha nối đầu vào 2 của khối Scope block.

Start time(s) Xác định thời gian bắt đầu cho phép phân tích FFT .

Number of cycles Xác định số chu kì cho phép phân tích FFT .

Display FFT window/Display entire signal Trong menu pulldown , chọn Display entire signal để hiển thị toàn bộ đã

chọn trong đồ thị .Chọn Display FFT window chỉ hiển thị 1 phần tìn hiệu

mà tại đây phép phân tích FFT được thực hiện.

Fundamental frequency Xác địn tần số cơ bản cho phép phân tích FFT, in hertz (Hz).

Max Frequency Xác địn tần số max cho phép phân tích FFT, in hertz (Hz).

Frequency axis Trong menu pull-down , chọn Hertz để hiển thị trục tần số .Chọn

Harmonic order để hiển thị trục tần số phổ.

Display style Trong menu pull-down, chọn Bar (relative to Fund. or DC) to display the

spectrum as a bar graph relative to the fundamental frequency. Select Bar

(relative to specified base) to display the spectrum as a bar graph relative to

the base defined by the Base value parameter.

Select List (relative to Fund. or DC) to display the spectrum as a list in %

relative to the fundamental or DC component. Select List (relative to

specified base) to display the spectrum as a list in % relative to the base

value defined by the Base value parameter

Base value Enter một giá trị cơ bản của sóng hài hiển thị.

Display Hiển thị kết quả của phép phân tích FFT cho giá trị đã chọn.

Generate Report GUI

Simpower-system

of 545

Items to include in the report Trong các check boxes, chọn sự kết hợp của giá trị đo đạt để tạo ra bảng

Steady state, Initial states, and Machine load flow. Mặc định không chọn

cả 3.

Frequency to include in the report Chọn mot hay nhiều giá trị tần số trong bảng 60 Hz hay tất cả . Mặc định là

60 Hz.

Units Đặt tham chiếu Units là Peak values để hiện thị giá trị đỉnh của giá trị được

lựa chọn. Đặt tham chiếu Units là RMS để hiện thị giá trị căn bậc hai trung

bình của giá trị được lựa chọn

Format Trong menu pull-down, chọn format tai dây bạn muốn các giá trị đo đạt hiển





.

Create Report Tạo ra một bảng và lưu nó trong 1 file.

Hysteresis Design Tool GUI

Simpower-system

of 545

Segments Trong menu pull-down , xác định số đoạn tuyến tính về phía bên phải của

đường cong từ hóa .Phía trái của đường cong làphần đối xứng của phía phải.

Remanent flux Fr Xác định từ thông dư của đường cong từ hóa (từ thông lúc dòng điện bằng

0).

Saturation Flux Fs Xác định điểm từ thông bảo hòa mà tại đây đường cong từ hóa trở thành

đương cong bão hòa đơn.

Saturation current Is Xác định dòng bão hòa mà tại đây đường cong từ hóa trở thành đương cong

bão hòa đơn.

. Miền bão hòa được xác định trong tham chiếu Saturation region currents

Coercive current Ic Xác định điểm dòng điện cưỡng bức của đường đặc tính từ trể.

dF/dl at coercive current

Simpower-system

of 545

Đặt độ nghiên của từ thông tại điêmdòng cưỡng bức (dòng khi từ thông

bằng 0).

Saturation region currents Định rỏ vecto các giá trị dòng mà các giá trị này được xác định trên đặc tính

bão hòa .Số điểm phải đặt trong tham chiếu Saturation region fluxes . Bạn

chỉ cần phần dương của đường đặc tính.

Saturation region fluxes Định rỏ vecto các giá trị từ thông mà các giá trị này được xác định trên đặc

tính bão hòa .Số điểm phải đặt trong tham chiếu Saturation region fluxes .

Bạn chỉ cần phần dương của đường đặc tính.

.

Transfo Nominal Parameters Xác định các tham số định mức (coong suất định mức in VA, điện áp định

mức của cuộn dây 1, in volts RMS, tần số định mức in Hz) được dùng trong

sự biên đổi của tham biến từ trể.

Parameter units Chuyển đổi giá trị từ thông và dòng điện để định ra dương đặc tính bão hòa

từ SI đến p.u. hay từ p.u. đến SI.

Zoom around the hysteresis Nếu lựa chọn thì có thể phóng to hay thu nhỏ quanh đường cong từ trể . Mặc

định không được chọn

Example

Mở phần demos của SimPowerSystems và double-click vào khối Powergui có

trong mô hình. Mổi phần demo, bạn có thể dùng thanh công cụ của Powergui để

thấy được các giá trị ban đầu và các giá trị xác lậpcủa điện áp tụ điện và dòng cuộn

cảm. Cho phần demo của máy điện bạn có thể thực hiện phép phân tích dòng tải.

See Also

Multimeter reference section, Saturable Transformer reference section

PM Synchronous Motor Drive PWM Generator

PWM Generator

Generate pulses for a carrier-based two-level pulse width modulator (PWM) in

converter bridge

Library

Extras/Control Blocks

A discrete version of this block is available in the Extras/Discrete Control Blocks

library.



Simpower-system

of 545

Description

Khối The PWM Generator tạo ra xung cho carrier-based pulse width modulation

(PWM) . khối này có thể dùng các linh kiện điện tử (FETs, GTOs, or IGBTs) :1

pha ,hai pha ,ba pha ,cầu kếp hay sự kết hợp của hai cầu 3 pha.

Số xung đựoc tạo ra bởi khốiPWM Generator bđược xác định bằng số nhánh của

cầu mà bạn phải điều khiển:

Hai xung được tao ra bởi cầu đơn nhánh.Xung 1 được kích khởi bởi thiết bị

trên và xung hai kích khởi bởi thiết bị dưới (thể hiện trong hình la thiết bị

IGBT ).

Bốn xung được tao ra bởi cầu hai nhánh.Xung 1và 3 được kích khởi bởi thiết

bị trên và xung 2 và4 kích khởi bởi thiết bị dưới (thể hiện trong hình la thiết

bị IGBT ).

Simpower-system

of 545

Sáu xung được tao ra bởi cầu ba nhánh.Xung 1, 3 và 5 được kích khởi bởi

thiết bị trên của nhánh thứ 1,2,3và xung 2,4,6 kích khởi bởi thiết bị dưới (thể

hiện trong hình la thiết bị IGBT ).

Mười hai xung được tao ra bởi hai cầu ba nhánh.sáu xung đầu (1 đến 6)được

kích khởi bởi 6 thiết bị của cầu 3 nhánh I và sáu xung sau (7 đến 12) kích

khởi bởi thiết bị của cầu 3 nhánh II

Mổi xung của nhánh được tạo ra bởi sự so sánh 1 dạng sóng mang tam giác và 1

dạng tín hiệu chuẩn.TÍn hiệu này có thể được tạo ra bởi khối PWM

Generatorhay có thể là một vecto của tín hiệu ngoài được nối với tín hiệu đầu

vào của khối .Một tín hiệu chuẩn cần tạo ra xung cho cầu 1 hay 2 nhánh và 3 tín

hiệu chuẩn cần được tạo ra cho cầu đơn hay đôi 3 pha

Biên độ ,pha, và tín hiệu chuẩn được để điều chỉnh điện áp đầu vào của cầu được

nối đến khối PWM Generator .

Hai xung kích khởi hai linh kiện của cầu một nhánh thì bù nhau.Cho ví dụ,xung 4

thì thấp (0) khi xung 3 cao (1). Điều này mô tả trong hai hình kế bên.

Hình dười hiển thị hai xung được tạo ra bởi khối PWM Generator .khoi no được lập

trình để điểu khiển cầu một nhánh.

Simpower-system

of 545

Tín hiệu sóng mang tam giác được so sánh với tín hiẹu điều biến hình sin . Khi tín

hiệu này lớn hơn xung mang 1 thì cao (1) và xung mang 2 thì thấp (0).

Tín hiệu điều chỉnh của cầu hai nhánh một pha sử dụng cho nhánh hai là phủ định

của tín hiêu điều biến 1 (180 degrees phase shift).

Tín hiệu điều biến của cầu 6 nhánh 3 pha sử dụng cho cầu 2 thì phủ định của tín

hiệu điều biến dùng cho cầu 1.

Hình dưới hiển thị 6 xung được tạo ra bởi khối PWM Generator block khi nó được

lập trình để điều khiển cầu 3 nhánh.

Simpower-system

of 545


Simpower-system

of 545

Generator Mode Xác định số xung tao ra .Số xung thì tỉ lệ với số nhánh của cầu kích khởi.Ví

dụ chọn Double 3-arm bridges (12 pulses) để kích khởi các thiết bị của hai

cầu 6 xung được nối trong cầu 12 xung.

Carrier frequency Tần số của tín hiệu sóng mang hình tam giác, in hertz,

Internal generation of modulating signal Nếu được chọn tín điều biến được tao ra bởi khối.Mặc khác, tín hiệu điều

biến ngoài dùng cho sự phát xung.

Modulation index (0 < m < 1) Tham biến Modulation index chỉ dược nhìn thấy nếu Internal generation

of modulating signal (s) được chọn

Biên độ của tín hiệu điều biến hình sin . The Modulation index phải lớn hơn

0, và nhỏ hơn 1. Tham số này dùng để điều chỉnh biên độ của điện áp đầu ra

của cầu điều khiển.

Frequency of output voltage Tham số Frequency of output voltage (Hz) chỉ được nhìn thấy nếu như

Internal generation of modulating signal (s) được chọn.

Tần số của tín hiệu điều biến trong. Tham số nay thường dùng để điều chỉnh

tần số của điện áp đầu ra của cầu điều khiển.

Phase of output voltage Tham số Phase of output voltage chỉ được nhìn thấy nếu như tham số

Internal generation of modulating signal (s) đựoc chọn.

Simpower-system

of 545

Góc pha của tín hiệu điều biến trong, in degrees. Tham số này được dùng để

điều chỉnh điện áp đầu ra của cầu điều khiển.

Inputs and Outputs

Signal(s) Tín hiệu này chỉ được nhìn thấy khi Internal generation of modulating

signal (s) được chọn.

Tín hiệu là vecto của các tín hiêu điều biến khi Internal generation of

modulating signal không đựoc chọn.Nối tín hiêu này đến tín hiệu hình sin 1

phakhi khối được dùng để điều chỉnh cầu hai nhánh hay cầu một nhánh,hay

đến tín hiệu hình sin 3 pha khi khối PWM Generator block điều khiển cầu

đơn hay đôi 3 pha.

Pulses Tín hiệu đầu ra bao gồm 2,4,6 hay 12 tín hiệu xung dùng để kích khởi thiết

bị (MOSFETs, GTOs, or IGBTs) : 1 pha,2 pha , hay 3 pha hay sự kết hợp hai

cầu 3 ba.

Example

See the power_1phPWM and power_3phPWM demos for examples of single-phase

and three-phase two-level inverters.

See Also

Universal Bridge reference section

Powergui RMS

RMS

Đo đạt giá trị căn bậc hai trung bình (RMS)của tín hiệu

Library

Extras/Measurements

A discrete version of this block is available in the Extras/Discrete Measurements

library.

Description




Simpower-system

of 545

Khối này đo giá trị căn bậc hai trung bình của tín hiệu dòng điện và điện áp tức thời

được nối với đầu ra của khối. Giá trị RMS của tín hiệu đầu vào được tính toántheo

công thức.

Khối này dùng chạy cửa sổ trung bình ,một chu kỳ mô phỏng phải hoàn thành trước

khi tín hiệu đầu ra cho giá trị hiệu chỉnh ,Sự trể của khối này cho phép bạn xác

định biên độ của tín hiệu ,Chu kỳ đầu tiên của tín hiệu có thể tính bằng giá trị RMS

của tín hiệu ban đầu


Fundamental frequency Tần số cơ bản của tín hiệu ,Hz.

Example

Trong phần demo power_controlvolt, bạn có thể thêm khối RMS thể hiện bean dưới

cho phép đo giá trị RMS của điện áp tụ điện. Khối The Controlled Voltage Source

tạo ra sóng hài bậc ba lúc

t t = 0.4 seconds.


Simpower-system

of 545

Lúc bắt đầu mô phỏng khối RMS can một chu kỳ của tần số cơ bản (60Hz) để tính

giá trị RMS của điện áp

Lúc t = 0.4 giá trị RMS tăng chậm bởi vì sự tăng lên của tín hiệu sóng hài bậc ba.

Khối RMS can một chu kỳ của tín hiệu cơ bản để làm ổn định và cho giá trị chính

xác

Simpower-system

of 545

PWM Generator Saturable Transformer

Saturable Transformer

Implement a two- or three-winding saturable transformer

Library

Elements

Simpower-system

of 545

Description

Khối máy biến áp bảo hòa The Saturable Transformer bao gồm ba cuộn day quấn

trên một lõi sắt

Mô hình đưa vào để tính giá trị điẹn trở cuộn dây

(R1 R2 R3) điện kháng khe hở (L1 L2 L3) cũng như đặc tính từ hóa của lõi sắt, mà

nó được đặc trưng bởi điện trở Rm xem như tổn thất sắt và điện kháng bảo hòa

Lsat.

Bạn có thể chọn một trong hai sự lựa chọn để mô tả đặc tính của dòng từ thông phi

tuyến

Sự bảo hòa không có tính trể. Tổn that sắt (dòng điện xoáy + dòng fuco) được đặc

trưng bởi điện trở Rm.

Từ trễ và sự bảo hòa. Đặc điểm của tính trễ được thể hiện trên thanh công cụ

Hysteresis Design Tool của khối Powergui block. Tổn that dòng xoáy trong lõi sắt

được đặc trưng bởi điện trở tuyến tính Rm.

Note Modeling the hysteresis requires additional computation load and

therefore slows down the simulation. The hysteresis model should be

reserved for specific applications where this phenomenon is important.

Simpower-system

of 545

Saturation Characteristic Without Hysteresis

Khi tính trể không được thể hiện thì đặc tính bảo hòa của khối Saturable

Transformer được xác định bằng mối quan hệ tuyến tính giữa từ thông và dòng từ

hóa

Do đó, nếu bạn muốn xác định giá trị từ thông dư (phi 0), điểm thứ hai của đường

đặc tính bảo hòa đối xứng qua hư điểm của dòng điện ( điểm 0), như thể hiện trong

hình b Đặc tính bảo hòa được thành lập bằng các cặp điểm (i, phi) mà bắt đầu với

cặp (0, 0). SimPowerSystems chuyển đổi vectơ tử thông pu và vectơ dòng điện

Ipu trong đơn vị chuẩn được sử dụng để mô tả sự bảo hòa của khối Saturable

Transformer block:

khi từ thông móc vòng cơ bản ( base) và dòng điện cơ bản (Ibase) là các giá trị

đỉnh tồn tại khi tần số và công xuất định mức

Từ thông cơ bản được xác định như là giá trị đỉnh của từ thông hình sin. Khi cuộn

day 1 được nối với nguồn điện áp hình sin. Giá trị từ thông được xác định dựa trên

đặc điểm của tử thông móc vòng. Từ thông cơ bản được xác định bằng công thức

Simpower-system

of 545

Khi được thể hiện trong đơn vị tương đối thì từ thông và từ thông móc vòng có

cùng giá trị .

Saturation Characteristic with Hysteresis

Dòng từ hóa I được tính toán từ giá trị từ thông được sinh ra bởi dòng điện chạy

qua nhánh từ hóa. Mô hình tỉnh của từ trễ được xác định bằng mối quan hệ giữa từ

thông và dòng từ hóa. Khi tổn thất sắt không được hiện diện

Mô hình trễ được dựa trên đặc tính semiempirical, sử dụng phép phân tích

arctangent đối với biểu thức (I) va biểu thức ngược I( ) đựơc thể hiện trên quỹ

đạo và đặc tính bảo hòa đơn . The Hysteresis design tool của khối Powergui block

được dùng để tạo ra phần đường cong từ trễ của lõi sắt đặc biệt. Các tham biến được

xác định bằng từ thông dư dòng điện dung (Ic) và (d /dI) tại điểm (0, Ic) thể hiện

trong hình kế bên.

Nữa chu kỳ của đường cung được xác định bằng chuỗi N điểm cách đều nhau được

nối lại bằng những đường phân đoạn. Giá trị N đựơc xác định trong Hysteresis

design tool của khối Powergui block. Khi N = 256 thì thu được đường cong trơn

và kết quả tốt đẹp

Đặc tính bảo hòa đơn được xác định bằng các cặp giá trị từ thông – dòng điện

đường cong này phải tiệm cận với điện kháng của cuộn cảm lõi không khí Ls.

Đặc điểm chính của mô hình trễ đượ tóm tat bên dưới

Simpower-system

of 545

Một sự biến đổi đói xứng của từ thông tạo ra sự thay đổi của dòng điện đối xứng

giữa hai giá trị -Imax và +Imax, cho ra một đường cong từ trễ đối xứng. Đường

cong này có hình dáng và diện tích phụ thuộc vào giá trị của từ thông max.

Đường cong được tạo ra khi max bằng từ thông dòng bảo hòa ( s).

Trong điều kiện tạm thời , dòng từ hóa dao động tạo ra đường cong không đối

xứng thể hiện trong hình kế bên và tất cả các điểm làm việc được vẽ bên trong

đường cong lớn. Đường cong kín không có nhiều ảnh hưởng đến việc khai triển

sau.

Quỹ đạo bắt đầu từ điểm giá trị từ thông dư điểm này thuộc trục thẳng đứng bên

trong đường cong lớn. Bạn có thể xác định giá trị từ thông ban đầu phi không hay

nó tự động quy định để cho sự mô phỏng bắt đầu tiến đến trạng thái xác lập

The Per Unit Conversion

Bạn cần xác định giá trị điện trở và điện kháng của cuộn dây trong đơn vị tương

đối. Giá trị này được xác định trên lý lịch của máy biến áp: công xuất định mức Pn

tần số định mức Hz điện áp định mức Un của các cuộn dây tương đương. Điện trở

và điện kháng trong đơn vị tương đối được xác định như sau:

Simpower-system

of 545

Điện trở và điện kháng cơ bản được sử dụng của mỗi cuộn day được xác định:

Điện trở nhánh từ hóa. Giá trị tương đối được căn cứ trên máy biến áp được xem

như là công suất và điện áp định mức của cuộn dây 1

Các giá trị mặc định của cuộn day 1 được xác định trong hộp thoại cho những giá trị

cơ bản sau:

Ví dụ: nếu thông số của cuộn day 1 là R1 = 1.44 and L1 = 0.1528 H giá trị tương

đương được cho trong hộp thoại là:


Simpower-system

of 545

Nominal power and frequency Công suất định mức, tần số của máy biến áp

Winding 1 parameters Điện áp định mức điện trở và điện kháng khe hở trong đơn vị tương đối của

cuộn dây l

Winding 2 parameters Điện áp định mức điện trở và điện kháng khe hở trong đơn vị tương đối của

cuộn dây2.

Three windings transformer Nếu được lựa chọn xác định máy biến áp bảo hòa với ba cuộn day. Nếu

không nó thực thi là máy biến áp hai cuộn day

Winding 3 parameters The Winding 3 parameters không được thể hiện nếu như Three windings

transformer không được chọn. Điện áp định mức, điện trở và điện kháng

khe hở của cuộn day ba

Saturation characteristic Xác định chuỗi các cặp điểm (dòng từ hóa-từ thông) bắt đầu từ cặp điểm

(0,0).

Core loss resistance and initial flux Công suất tác dụng tiêu hao trên lõi sắt đặc trưng bởi điện trở tương đương.

Ví dụ 0.2% tổn thất sắt công suất tác dụng lúc điện áp định mức , Rm = 500

p.u. Bạn cũng có thể xác định giá trị từ thông ban đầu phi0 (p.u). Gía trị từ

thông này trở nên đặc biệt quan trọng khi máy biến áp hoạt động. Nếu như

Simpower-system

of 545

phi 0 không được xác định thí từ thông ban đầu sẽ tự động điền vào để sự mô

phỏng bắt đầu ở trạng thái xác lập. Khi mô phỏng tính trễ, Rm đặc trưng cho

tổn hao dòng xoáy

Simulate hysteresis Đặc tính bảo hòa từ trễ thay thế bằng đường cong bảo hòa

Hysteresis data MAT file The Hysteresis data MAT file chỉ được nhìn thấy nếu như Simulate

hysteresis được lựa chọn .

File a .mat bao gồm dữ liệu dùng cho mô hình trễ. Khi bạn mở Hysteresis

Design tool của khối Powergui, đường cong mặc định từ trễ và các thông số

được lưu vào hysteresis.mat file được hiển thị . File --> Load a model của

Hysteresis Design tool để tải một file khác có đuôi.mat file. File --> Save

this model của Hysteresis Design tool để lưu mô hình của bạn trong một

file mới

Measurements Chọn Winding voltages để đo điện thế giữa hai đầu cuộn day của khối

Saturable Transformer block.

Chọn Winding currents để đo dòng chảy qua các cuộn day của khối

Saturable Transformer block.

Chọn Flux and excitation current (Im + IRm) để đo từ thông móc vòng và

tổng dòng kích thích bao gồm cả tổn thất sắt đặc trưng bởi điện trở Rm.

Chọn Flux and magnetization current (Im) để đo từ thông móc vòng và dòng

từ hóa

Chọn All measurement (V, I, Flux) để đo điện áp dòng điện ,dòng từ hóa và

từ thông móc vòng.

Đặt khối Multimeter block trong mô hình của bạn để hiển thị các giá trị đo

lường trong suốt quá trình mô phỏng

Trong list box Available Measurements của khối Multimeter block, giá tri

đo được gán bằng một kí hiệu như sau:

Measurement Label

Điênáp cuộn dây Uw1:, Uw2:, Uw3:

Dòng cuộn dây Iw1:, Iw2:, Iw3:

Dòng kích thích Iexc:

Dòng từ hóa Imag:

Từ thông móc vòng Flux:

Limitations

Các cuộn day có thể được nối trái .Tuy nhiên cuộn day hạn chế được nối bên trong

mạch điện qua một điện trở .sự kết nối này không ảnh hưởng đến điện áp và phép

đo hiện thời

Simpower-system

of 545

Example

Phần demo power_xfosaturable minh họa hiệu ứng của một pha trong 3 pha máy

biến áp 450 MVA, 500/230 kV ,công suất 3000 MVA .các thông số của máy biến

áp

Tần số và công suất định

mức

Pn = 150e6 VA fn = 60 Hz

Thông số của cuộn day 1 (sơ

cấp )

V1 = 500e3

Vrms/sqrt(3)

R1 = 0.002

p.u.

L1 = 0.08

p.u

Thông số của cuộn day 2 (thứ cấp)

V2 = 230e3

Vrms/sqrt(3)

R2 = 0.002

p.u.

L2 = 0.08

p.u.

Đặc tính bảo hòa [0 0; 0.0 1.2; 1.0 1.52]

Từ thông ban đầu và điện

trở

Rm = 500 p.u. phi0 = 0.8

p.u.

Sự mô phỏng của mạch điện miêu tả những hiệu ứng của dòng điện và điện thế .

Nguồn cộnh hưởng lúc sóng hài thứ tư.bạn có thể quan sát một sóng hài bật 4 của

điện áp thứ cấp .Trong mạch điện này từ thông tính theo hai cách :

Bằng phương pháp tích phân điện áp thứ cấp

Bằng khối Multimeter block

Kết quả mô phỏng được biểu hiện qua các điểm :


Simpower-system

of 545

References

Casoria, S., P. Brunelle, and G. Sybille, "Hysteresis Modeling in the

MATLAB/Power System Blockset," Electrimacs 2002, cole de technologie

suprieure, Montreal, 2002.

Frame, J.G., N. Mohan, and Tsu-huei Liu, "Hysteresis modeling in an Electro-

Magnetic Transients Program," presented at the IEEE PES winter meeting, New

York, January 31 to February 5, 1982.

See Also

Linear Transformer reference section, Multimeter reference section, Mutual

Inductance reference section, Powergui reference section, Three-Phase Transformer

(Two Windings) reference section, Three-Phase Transformer (Three Windings)

reference section

RMS Self-Controlled Synchronous Motor Drive

Self-Controlled Synchronous Motor Drive











Simpower-system

of 545

Implement a Self-Controlled Synchronous Motor Drive

Library


Description

Khôi này là mô hình điều khiển động cơ đồng bộ roto day quấn. Sơ đồ mức cao bên

dưới được xây doing trên 6 khối chính .Động cơ WFSM, bộ ngịch lưu 3 pha va bộ

chỉnh lưu 3 pha được tạo ra từ thư viện SimPowerSystems. Phần lớn nội dung của

các khối này được thể hiện trong phần hướng dẫn người sử dụng của

SimPowerSystems. Bộ điều chỉnh tốc độ , bộ chỉnh lưu, và môhình điều khiển vecto



Simulink Schematic

Simpower-system

of 545


Speed Controller

Bộ điều chỉnh tốc độ quay dựa vào khâu hiệu chỉnh PI .Tín hiệu đầu ra của khâu

hiệu chỉnh là momen quay được đặt vào khối vecto control .


Rectifier Controller

Simpower-system

of 545

Bộ điều khiển chỉnh lưu dựa vào khâu hiệu chỉnh PI ,được thể hiện bên dưới .Tín

hiệu đầu ra của khối này là hướng của dòng xoay chiều

Khối dq-abc block biểu diển sự chuyển đổi của dong dq khi thay đổi

The current regulator là bộ điều chỉnh dòng can bằng với sự điều chỉnh độ rộng dãi

trể.

Vector Controller

The vector control có 5 khối chính thể hiện như trong hình .các khối được mô tả bên

dưới

Khối flux estimator được dùng để đánh giá từ thông stato động cơ .

The flux PI controller được dùng để để điều chỉnh máy điện .

Khối dq2abc biểu diển sự thay đổi của dòng dq .

The current regulator là bộ điều chỉnh dòng can bằng với sự điều chỉnh độ rộng dãi

trể.

.

The magnetization control unit bao gốm các khối logic được dùng để chuyển mạch

giữa sự từ hóa và các phép tính thông thường .

Remarks

Mô hình gián đoạn .Kết quả mô phỏng tốt phải thực hiện với bước thời gian là.1

.ĐỂ một thiết bị điều khiển số mô phỏng thì hệ thống điều khiển có hai bước

tính thời gian khác nhau :

Simpower-system

of 545

Bước tính thời gian điều khiển tốc độ

Bước tính thời gian điều khiển

Bước tính thời gian của bộ điều chỉnh tốc độ phỉa là bội số của vecto thời gian

bbước tính thời gian sau phải là bội số của bậc thời gian .

Quy ước ký hiệu của momen của máy điện đồng bộ khác với động cơ không đồng

bộ và động cơ đồng bộ nam châm vĩnh cữu PM .Nghĩa là máy điện đồng bộ hoạt

động ổ chế độ động cơ khi momen điện mang dấu âm và hoạt dộng ở chế độ máy

phát khi momen điện mang dấu dương.

Dialog Box

Synchronous Machine Tab

Simpower-system

of 545

Phần mục synchronous machine hiển thị các thông số của khối synchronous

machine block của powerlib library. Hơn nữa phần hướng dẫn người sử dụng của

SimPowerSystem cung cấp nhiều thông tin về các thông số của máy đồng bộ

Converters and DC bus tab

Rectifier section Phần rectifier của phần mục Converters and DC bus hiển thị các thông số

của khối Universal Bridge của powerlib library. . Hơn nữa phần hướng dẫn

người sử dụng của SimPowerSystem cung cấp nhiều thông tin về các thông

số của Universal Bridge

Inverter section Phần Inverter của phần mục Converters and DC bus hiển thị các thông số

của khối Universal Bridge của powerlib library. . Hơn nữa phần hướng dẫn

người sử dụng của SimPowerSystem cung cấp nhiều thông tin về các thông

số của Universal Bridge

DC Bus Capacitance Giá trị tụ điện DC bus (F).

Input Choke -- Inductance

Simpower-system

of 545

Giá trị cảm kháng chặn đầu ra (henrys).

Input Choke -- Resistance Giá trị điện trở chặn đầu ra ( ).

Controller tab

Regulation Type Menu pop-up cho phép bạn chọn giữa speed and torque regulation.

Schematic Button Khi bạn nhấn nut này thì một biểu đò minh họa sơ đồ điều khiển tốc độ và

dòng điện xuất hiện .

Controller - Speed controller Subtab

Speed Sensor Cutoff Frequency Tần số tới hạn của bộ lọc tần số thấp (Hz).

Speed Controller Sampling Time

Simpower-system

of 545

Bước tính thời gian điều khiển tốc độ (s). Bước tính thời gian phải là bội số

của bậc thời gian .

Speed Ramps -- Acceleration Trong suốt quá trìng động cơ tăng tốc giá trị max của tốc độ thay đổi . giá trị

dương quá lớn có thể là nguyên nhân làm giảm áp trên bus DC

(rpm/s).

Speed Ramps -- Deceleration Trong suốt quá trìng động cơ hảm tốc giá trị max của tốc độ thay đổi . giá trị

âm quá lớn có thể là nguyên nhân làm quá áp trên bus DC (rpm/s).

Proportional Gain Hệ số khuyếch đại tỉ lệ của bộ điều chỉnh tốc độ .

Integral Gain Hệ số khuyếch đại tích phân của bộ điều chỉnh tốc độ.

Current Output Limits -- Negative Giá trị âm cần thiết của dòng để cung cấp cho động cơ bằng vector control

(A).

Current Output Limits -- Positive Giá trị dương cần thiết của dòng để cung cấp cho động cơ bằng vector

control (A).

Controller - DC Bus Controller Subtab

Simpower-system

of 545

Proportional Gain Hệ số tỉ lệ của DC bus controller.

Integral Gain Hệ số tích phân của DC bus controller.

Limits -- Negative Dóng điện cực đại chạy từ tụ điện DC bus về hướng dường dây AC (A).

Limits -- Positive Dóng điện cực đại chạy từ đường dây AC về hướng tụ điện DC bus (A).

Voltage Measurement Low-Pass Filter Tần số giới hạn của bộ lọc tần số thấp (Hz).

Sampling Time Bước tính thời gian của bộ điều chỉnh điện áp DC bus .Bước tính thời gian

phải là bội số của bậc thời gian .

Current Hysteresis Bandwidth Độ rộng dòng từ hóa . Giá trị này là tổng độ rông phân bố đối xứng quanh

điểm dòng điện đặt (A)

. hình dưới mô tả một trường hợp khi điểm đặt dòng

điện là Is*and the current hysteresis bandwidth is set to

dx.

Simpower-system

of 545

Controller - Vector Controller Subtab

Current Hysteresis Bandwidth Độ rộng dòng từ hóa . Giá trị này là tổng độ rông phân bố đối xứng quanh

điểm dòng điện đặt (A)

. hình dưới mô tả một trường hợp khi điểm đặt dòng

điện là Is*and the current hysteresis bandwidth is set to

dx.

Simpower-system

of 545

Current Hysteresis Bandwidth

Delta Angle Estimation Low-Pass Filter Tần số bộ lọc tần số thấp với góc quy ước (Hz).

Vector Controller Sampling Time Buớc tính thời gian điều chỉnh vecto (s). Buớc tính thời gian phải là bội số

của bậc thời gian

Motor Nominal Flux Từ thông định mức stator động cơ (Wb).

Flux Controller section

Proportional Gain Hệ số tỉ lệ của bộ điều chỉnh từ thông

Integral Gain Hệ số tích phân của bộ điều chỉnh từ thông

Voltage Limits -- Minimum Giá trị điện áp thấp nhất cung cấp cho kích tứ động cơ (V).

Voltage Limits -- Maximum Giá trị điện áp cao nhất cung cấp cho kích tứ động cơ (V).

First-Order Low-Pass Cutoff Frequency The flux estimation first-order filter cutoff frequency (Hz).

Magnetization Controller section

Khi bạn khởi động động cơ đồng bộ tự kích từ từ thông của động cơ phải được đặt

trước khi động cơ tạo ra momen điện . Trước đó hằng số thời gian cao,điịen áp

pahỉ cao hơn giá trị định mức cung cấp để tăng từ thông của độnh cơ đồng bộ .Sau

thời gian dùng điện áp cao ,thì điện áp giảm xuống đến giá trị định mức trong thời

gian tiếp theo . Công việc này giúp cho động cơ đồng khởi động mịn hơn

.

Field Magnetization Voltage Điện áp từ hóa được cung cấp để tạo ra từ thông stato (V).

High voltage field magnetization time Thời gian cung cấp điện áp cao từ hóa (s).

Field Nominal Voltage Điện áp định mức (V).

Total Magnetization Time Tổng thời gian trước khi sự điều khiển tạo ra momen xoắn (s).

Simpower-system

of 545


Inputs

Khối này có 5 tín hiệu đầu vào : A, B, C, SP, and Mec_T.

Tín hiệu A, B, and C là 3 pha nguồn

Tín hiệu thứ 4 là tốc độ hay momen quay . tín hiệu thứ 5 là momen tải cản

Chú ý tốc độ đặt có thể là một hàm bậc nhưng sự thay đổi tốc độ theo tỉ lệ

acceleration / deceleration. Nếu momen tải và tốc đọ có ký hiệu ngược nhau

,momen tăng tốc là tổng của mômen tải và mômen điên từ

Outputs

Khối có 4 tín hiệu đầu ra:

Đầu tiên là vecto động cơ . Vecto này cho phép bạn quan sát sự thay đổi của động

cơ sử dụng phần SimPowerSystems motor demux.

Đầu ra thứ hai là vecto giá trị đo của bộ chuyển đổi 3 pha .Vecto này gồm

Điện áp bus DC

Dòng điên đầu ra của bô chỉnh lưu

Dòng điện đầu vào của bộ nghịch lưu

Chú ý: tất cả các giá trị của dòng điện và điện áp của cầu có thể quan sát trên khối

mulimeter block (refer to the multimeter user note).

Tín hiệu thứ 3 là controller vector. Vecto này bao gồm các giá trị của

Tiêu chuẩn momen

Sai số tốc độ (sự sai khác giữa tốc độ chuẩn và tốc độ thực )

Độ dốc tốc độ chuẩn và iêu chuẩn momen

Ttín hiêu thứ 4 là vecto active rectifier. Vecto này bao gồm các giá trị của :

Tiêu chuẩn dòng điện

Sai số điện áp (sự sai khác giữa điện áp tiêu chuẩn DC và điện áp DC bus)

Tiêu chuẩn điện áp bus DC


Simpower-system

of 545

Thư viện chứa tham số điều khiển a 200 hp. Sự xác định tham số 200 hp drive như

thể hiện trong bảng


Drive Input Voltage

Biên độ 460 V

Tần số 60 Hz


Công suất 200 hp

Tốc độ 1800

Điện áp 460

.

Example

Hình bên dưới mô tả sự mô phỏng điều khiển động cơ AC5 với điều tải chuẩn .

Lúc t = 0 s, tốc độ đặt là 300 rpm.


Như thể hiện bên dưới , tốc độ tăng theo độ dốc. Lúc t=3s mômen động cơ là

mômen tải định mức. Lúc t=5s tốc độ bằng 0. Tốc độ giảm đến 0. Lúc t=7s. Tải cơ

tăng từ 890N.m đến -890 N.m

Simpower-system

of 545


References


2002.


Saturable Transformer Series RLC Branch

Series RLC Branch

Library

Elements

Description

Simpower-system

of 545

Khối Series RLC Branch cung cấp điện trở đơn giản , cuộn cảm hay tụ điện hay sự

kết hợp của các linh kiện đó mỗi điện trở cuộn cảm hay tụ điện của nhánh. Giá trị

RLC có giá trị tương ứng là 0,0 và vô cùng. Các linh kiện được hiển thị trong biểu

tượng khối. Giá trị âm dùng để tính điện trở, điẹn kháng, điện dung.


Resistance Điện trở nhánh ( ).

Inductance Điẹn kháng nhánh (H).

Capacitance Điện dung nhánh (F).

Measurements Chọn Branch voltage để đo điện áp các cực của khối Series RLC Branch.

Chọn Branch current để đo dòng chảy qua khối Series RLC Branch .

Chọn Branch voltage and current để đo điện áp và dòng của khối Series

RLC Branch .

Đặt một khối Multimeter trong mô hình của bạn để hiển thị sự đo đạt trong

suốt quá trình mô phỏng. Trong danh mục Available Measurements của

khối Multimeter. Giá trị đo đạt được gán bằng một ký hiệu ghi trong bảng

sau .

Measurement Label

Điện áp nhánh Ub:

Dòng điện nhánh Ib:

Example

Simpower-system

of 545

Đáp ứng tần số của bộ lọc sóng điều hòa bậc 5 nối với hệ thống điện có tần số 60

Hz . Ví dụ này được mô tả trong mô hình power_seriesbranch

Tổng trở kháng của mạng điện theo Laplace là

Để thu được đáp ứng tần số của trở kháng bạn phải có mô hình không gian trạng

thái của hệ thống. Mà hệ thống này là hệ thống tín hiệu đầu vào thứ nhất ( Vnguồn)

và tín hiệu đầu ra của khối (Current Measurement ) .

Chú ý nếu bạn có cài đặt the Control System Toolbox bạn có thể dùng

the bode function to get the transfer function Z(s) from the state-space

matrices as follows:

o [A,B,C,D] = power_analyze('power_seriesbranch');

o freq = logspace(1,4,500);

o w = 2*pi*freq;

o [Ymag,Yphase] = bode(A,B,C,D,1,w);

o % invert Y(s) to get Z(s)

o Zmag = 1./Ymag;

o Zphase = -Yphase;

o subplot(2,1,1)

o loglog(freq,Zphase)

o grid

o title('5th harmonic filter')


o ylabel('Impedance Zmag')

o subplot(2,1,2)

o semilogx(freq,Zphase)


o ylabel('phase Z')

o grid



Simpower-system

of 545

o

Bạn có thể dùng khối Impedance Measurement của khối Powergui để phac

họa trở kháng như một hàm của tần số .Để mà đo được điện áp bạn phải ngắt

nguồn điện áp .

See Also

Multimeter reference section, Parallel RLC Branch reference section, Parallel RLC

Load reference section, Series RLC Load reference section

Self-Controlled Synchronous Motor Drive Series RLC Load

Series RLC Load

Library

Elements

Description







Simpower-system

of 545

Khối Series RLC Load cung cấp tải tuyến tính cũng như sự kết hợp của RLC, với

một tần số xác định thì tải cho một giá trị trở kháng cố định. Công suất tác dụng và

công suất phản kháng được tiêu thụ bởi tải tỷ lệ bình phương với điện áp cung cấp.

Kết hợp với linh kiện RLC với công suất được hiển thị trong biểu tượng khối.


Nominal voltage Vn Điện áp định mức của tải, RMS.

Nominal frequency fn Tần số dịnh mức, in hertz.

Active power P Công suất tác dụng của tải, in watts.

Inductive reactive power QL Công suất phản khángtiêu thụ trên cuộn cảm QL, in vars. Gía trị QL lớn hơn

hay bằng 0.

Capacitive reactive power QC Công suất phản kháng tiêu thụ trên tụ điện QC, in vars. Gía trị QC lớn hơn

hay bằng 0.

.

Measurements Chọn Branch voltage để đo điện áp giữa các đầu cực của khối Series RLC

Load .

Chọn Branch current để đo dòng điện chạy qua khối Series RLC Load .

Chọn Branch voltage and current để đo điện áp và dòng điện của khối Series

RLC Load

Simpower-system

of 545

Đặt một khối Multimeter trong mô hình của bạn để hiển thị sự đo đạt trong

suốt quá trình mô phỏng. Trong danh mục Available Measurements của

khối Multimeter. Giá trị đo đạt được gán bằng một ký hiệu ghi trong bảng

sau:

Measurement Label

Điện áp nhánh Ub:

Dòng điện nhánh Ib:

Example

Phần demo power_seriesload sử dụng một tải đơn giản của khối Series RLC Load

See Also

Multimeter reference section, Parallel RLC Branch reference section, Parallel RLC

Load reference section, Series RLC Branch reference section

Series RLC Branch Simplified Synchronous Machine

Simplified Synchronous Machine

Mô hình động lực học của máy điện đồng bộ ba pha đơn giản

Library

Machines








Simpower-system

of 545

Description

Khối Simplified Synchronous Machine mô tả cả hai đặc tính điện và cơ của máy

điện đồng bộ đơn giản. Hệ thống điện với một pha của điện áp nguồn mace nối tiếp

với trở kháng RL. Các linh kiện này được xem như trở kháng nội của máy điện. Giá

trị R có thể bằng 0 nhưng giá trị L phải dương

Hệ thống động học của khối Simplified Synchronous Machine miêu tả bằng:

Trong đó

Mặc dù các thông số có thể dùng đơn vị SI hay đơn vị tương đối. Nhưng sự tính

toán trong này được thể hiện trong đơn vị tương đối. Sơ đồ khối miêu tả mô hình về

phẩn cơ học được thể hiện. Chú ý mô hình tính toán sự sai leach với tốc độ đồng bộ

và bản thân nó không phải là tốc độ tuyệt đối.

Hệ số tắt dần Kd mô phỏng tác dụng của cuộn hảm thường được dùng trong máy

điện đồng bộ. Khi máy điện được nối với mạng vô cùng lớn sự thay đổi góc công

Simpower-system

of 545

suất từ sự thay đổi công suất máy điện (Pm) có thể được tính sấp xỉ bằng một hàm

truyền bậc hai

Trong đó

Góc công suất, góc giữa E và U (rad)

Pm Công suất máy điện

n Tần số góc = in rad/s

Hệ số tỷlệ

s Tần số góc điện rad/s

Pmax Công suất cực đại truyền qua cuộn kháng X Pmax (p.u.) trong đó

Vt, E, và X trong đơn vị tương đối

H Hằng số quán tính

Kd Hệ số tắt dần

Hàm truyền sấp xỉ thu được khi sin( )= , thì phù hợp cho những góc công suất (

< 30 degrees).Từ biểu thức expression trên.Giá trị Kd cần dùng tỷ lệ với hệ số tỷ

lệ


Trong thư viện powerlib bạn có thể chọn giữa đơn vị SI hay đơn vị tương đối. Khối

Simplified Synchronous Machine xác định thông số điện và cơ của mô hình

Simpower-system

of 545

Connection type Xác định số day được dùng trong sự nối hình sao ba pha (ba pha ba day hay

ba pha bốn day)

Nominal power, L-L voltage, and frequency Công suất biểu kiến định mức tần số, điện áp day. Sử dụng tính toán mômen

định mức và chuyển đổi đơn vị SI thành đơn vị tương đối

Inertia, friction factor and pairs of poles Hệ số tắt dần và số cặp cực. Hệ số tắt dần được xác định trong (p.u. of

torque)/(p.u. of speed) trong cả hai hộp thoại (in p.u. and in SI).

Internal impedance Điện trở R ( or p.u.) và điện kháng L (H or p.u.) cho mỗi pha.

Initial conditions Độ lệch tốc độ ban đầu (% của định mức), góc rotor (độ ), biên độ dòng

điện đường day và góc lệch pha. Các giá trị này có thể tính toán bằng dòng

tải trong khối Powergui .

Chú ý Hai khối này mô phỏng chính xác giống như mô hình máy điện đơn

giản chỉ có khác ở điểm: đơn vị của thông số

Inputs and Outputs

Pm Công suất cung cấp cho máy điện. Tín hiệu đầu váo có thể là hằng số hay có

thể được nối với đầu ra của khối Hydraulic Turbine and Governor . Tần số

của điện áp phụ thuộc vào tốc độ của máy điện

E

Simpower-system

of 545

Biên đô điện áp của khối. Nó có thể là hằng số hay có thể nối đến đầu ra của

bộ điều chỉnh điện áp. Nếu bạn dùng đơn vị SI thì công suất (W) và điện áp

Vd (RMS). Nếu dùng đơn vị tương đối thì cả hai tín hiệu phải là đơn vị

tương đối .

m Đầu ra tín hiệu mô phỏng của khối là vectơ chứa 12 tín hiệu bạn có thể nhận

biết các tín hiệu này bởi khối Bus Selector trong thư viện Simulink .

Signal Definition Units Symbol

1 Dòng điện stato pha

a

A or

p.u.

isa


b

A or

p.u.

isb


c

A or

p.u.

isc

4 Điện áp đầu cực Va V or

p.u.

va

5 Điện áp đầu cực Vb V or

p.u.

vb

6 Điện áp đầu cực Vc V or

p.u.

vc

7 Điện áp nội Ea V or

p.u

Ea

8 Điện áp nội Eb V or

p.u

Eb

9 Điện áp nội Ec V or

p.u

Ec

10 Góc lệch roto rad

11 Tốc độ roto wm rad/s

12 Công suất điện Pe W Pe

Assumptions

Hệ thống điện của khối Simplified Synchronous Machine chức một nguồn điện

phía sau là một điện trở và điện kháng đồng bộ. Tất cả chúng và độ từ cảm của phần

ứng, từ trường, cuộn hảm không được nhắc đến. Tác dụng của cuộn hảm được đặc

trưng bởi hệ số tat dần Kd. Nguồn điện áp ba pha và trở kháng RL được nối theo

hình sau (ba pha ba day hay bốn day). tải có thể hay không đối xứng

Example

Simpower-system

of 545

Phần demo power_simplealt sử dụng khối Simplified Synchronous Machine đặc

trưng cho một nguồn tương đương 1000 MVA, 315 kV, 60 Hz nối với bus vô cùng

lớn. Khối Simplified Synchronous Machine (SI Units) được dùng như một máy phát

đồng bộ .Điện trở và điện kháng có giá trị tương ứng là 0.02 p.u. (1.9845 ) và 0.2

p.u. (X = 19.845 ; L = 0.0526 H). Quán tính của máy điện J = 168,870 kg.m2,

tương ứng với hằng số quán tính H = 3 s. tần số điện là s = 2* *60/2 = 377 rad/s.

máy điện có hai cặp cực sao cho tốc độ đồng bộ là 2* *60/2 = 188.5 rad/s hay

1800 rpm.

Chọn Load Flow của Powergui phải dùng điều kiện ban đầu của máy điện để khởi

động sự mô phỏng ở trạng thái xác lập với công suất phát 500 MW. Điện áp tính

toán các cực của dòng tải 1.0149 p.u. Do đó điện áp nội là E = 315e3*1.0149 =

319,690 Vrms .Khối Constant xác định điện áp pha _pha nối với tín hiệu E. Công

suất cực đại là công suất có thể được cung cấp từ một máy phát điện với điện áp Vt

= 1.0 p.uvà điện áp nội E = 1.0149 p.u. là Pmax = Vt*E/X = 1.0149/0.2 = 5.0745 p.u.

Hệ số quán tính Kd được điều chỉnh để mà thu được tỉ số tắc dần = 0.3. Theo

công thức cho trong phần Description .Giá tri Kd là

Hai khối Fourier dùng để đo góc công suất . Góc này chính là sự sai khác giữa

góc lệch pha của V và E

Trong phần demo này , một bậc công suất cung cấp cho trục. Vào lúc đầu trong

trạng thái xác lập máy điện chạy với công suất là 505 MW (mechanical power

required for an output electrical power of 500 MW, considering the resistive losses).

Lúc t = 0.5 s thì công suất tăng lên 1000 MW.


Simpower-system

of 545

Chạy phần demo và quan sát qúatrình điện cơ thoáng qua trong khối Scope hiển thị

góc lệch công suất (độ ), tốc độ máy rpm, và công suất điện MW. Kết quả mô

phỏng được thể hiện trong hình bên dưới

Cho công suất ban đầu Pe = 500 MW (0.5 p.u.), góc tải is 5.65 degrees, mà nó

đúng với giá trị yêu cầu :

Bước công suất từ 0.5 p.u. to 1.0 p.u., góc tải tăng lên và đi qua một chuổi dao động

trước khi ổn định đến một giá trị mới tại 11,3 độ. Tần số của dao động cho theo

công suất sau

Simpower-system

of 545

See Also

Excitation System reference section, Hydraulic Turbine and Governor reference

section, Machine Measurement Demux reference section, Powergui reference

section, Steam Turbine and Governor reference section, Synchronous Machine

reference section

Series RLC Load Six-Step VSI Induction Motor Drive

Six-Step VSI Induction Motor Drive

Implement a six-step inverter fed Induction Motor Drive

Library


Description

Sơ đồ mức cao thể hiện bên dưới được xây doing từ 7 khối chính. Động cơ cảm

ứng, nghịch lưu 3 pha, chỉnh lưu thyristor 3 pha, đơn cầu được cung cấp từ thư

viện. Phần hướng dẫn của SimPowerSystems cho nhiều thông tin của 4 khối này.

Ba khối kia được xác định trong thư viện Electric Drives. Các khối này là : bộ điều

chỉnh điện áp bus DC, máy phát 6 bậc và bộ lọc điện áp bus DC


http://www.mathworks.com/access/helpdesk/help/toolbox/physmod/powersys/excitationsystem.html#10463




http://www.mathworks.com/access/helpdesk/help/toolbox/physmod/powersys/machinemeasurementdemux.html#1118134




http://www.mathworks.com/access/helpdesk/help/toolbox/physmod/powersys/steamturbineandgovernor.html#370718




Simpower-system

of 545

Simulink Schematic

Bridge Firing Unit

Đơn vị kích khởi cầu được sử dụng để thay đổi góc phát sung được cung cấp từ bộ

điều chỉnh điện áp bus DC. Xung mở cổng thyristor. Khối The bridge firing unit

chứa các bộ lọc dùng để đo điện áp và loại bỏ các sóng hài. Khối discrete

synchronized six-pulse generator từ SimPowerSystems thường dùng để tạo ra sung.

Simpower-system

of 545

Hơn nữa phần hướng dẫn người sử dụng của SimPowerSystems cung cấp nhiều

thông tin trong khối này .

DC Bus Voltage Regulator and Braking Chopper

Bộ điều chỉnh điện áp bus DC dựa vào khâu hiệu chỉnh PI và logic ngắt trễ. Khi

điện áp bus giảm xuống bộ điều chỉnh PI giảm góc phát sung. Khi điẹn áp bus tăng

lên. Bộ điều chỉnh PI, logic ngắt hảm dựa vào sự điều chỉnh trễ. Nếu điện áp tiến

đến giới hạn trễ trên thì bộ điều chỉnh điện áp tác động vào bộ phận hảm và máy

ngắt điện hoạt động. Trong khi đó cầu thyrictor bị khóa. Trong bộ ngắt cơ cấu tỷ lệ

vẫn làm việc nhưng hệ số tích phân bằng 0 bởi vì động năng của bộ ngắt rất lớn do

đó hệ số tích phân không được dùng. Khi điện áp bus tiến đến giới hạn trễ dưới thì

bộ ngắt hảm ngừng làm việc và cầu thyrictor phục hồi sự hoạt động. Hình mô tả bộ

điều chỉnh PI bus DC thyristor bridge is reactivated. The following figure

illustrates the DC bus PI regulator.

DC Bus PI Regulator

Six-Step Generator

Máy phát 6 bậc mô tả trong hình chứa 6 mạch so sánh để tạo ra dạng sóng ngắt 6

bước. Một vài logic phụ cho phép đẩo chiều tốc độ bằng sự thay đổi 2 pha by

inverting two phases.

Simpower-system

of 545

Six-Step Generator Schematic

Remarks

Trong sự điều khiển động cơ AC1 tốc độ không được điều chỉnh theo một chu trình

kín. Đáng lẽ tốc độ đặt chỉ được sử dụng để xác định tần số và điện áp động cơ cung

cấp từ bộ ngịch lưu 6 bước để giữ hằng số tỷ lệ từ 0 đến tốc độ định mức. Trên tốc

độ định mức thì động cơ hoạt động với sự giảm từ thông, nghĩa là điện áp được giữ

hằng số lúc nó có giá trị định mức. Trong khi tần số tăng tỷ lệ đến một tốc độ đặt.

Khi tốc độ đổi chiều một sự chậm trễ ngắn là cần thiết lúc tốc độ bằng 0 do đó từ

thông khe hở không khí giảm đến 0

Dialog Box

Asynchronous Machine Tab

Simpower-system

of 545

Phần mục asynchronous machine tab hiển thị các thông số của khối asynchronous

machine của thư viện. Hơn nữa phần hướng dẫn người sử dụng của

SimPowerSystem cung cấp nhiều thông tin về các thông số của máy điện không

đồng bộ.


Simpower-system

of 545

Rectifier section Phần rectifier của phần mục Converters and DC bus hiển thị thông số của

Universal Bridge của thư viện powerlib . . Hơn nữa phần hướng dẫn người

sử dụng của SimPowerSystem cung cấp nhiều thông tin về các thông số của

cầu đa năng .

Inverter section Phần Inverter của phần mục Converters and DC bus hiển thị thông số của

Universal Bridge của thư viện powerlib . . Hơn nữa phần hướng dẫn người

sử dụng của SimPowerSystem cung cấp nhiều thông tin về các thông số của

cầu đa năng .

.

DC Bus Filter -- Inductance Cảm kháng bộ lọc bus DC tần số thấp (H).

DC Bus Filter -- Capacitance Dung kháng bộ lọc bus DC tần số thấp (F).


Simpower-system

of 545

Resistance Điện trở hãm thường dùng để tránh quá điện áp bus trong suốt quá trình động

cơ hãm tốc hay khi momen tải có xu hướng tăng lên ( ).

Frequency Tần số bộ ngắt hãm (Hz).

Controller Tab

Schematic Button Khi bạn nhấn nut này, một hộp thoại mô tả sơ đồ bộ điều chỉnh dòng điện và

tốc độ hiện ra

DC Bus Control section

Voltage Sensor Cutoff Frequency Tần số giới hạn của bộ lọc (Hz).

DC Bus Negative Deviation Độ lệch cực đại của điện áp bus thực dưới điểm đặt bus DC

DC Bus Positive Deviation Độ lệch cực đại của điện áp bus thực trên điểm đặt bus DC

Simpower-system

of 545

DC Bus Voltage Deviation

Proportional Gain Hệ số tỷ lệ của DC bus PI controller.

Integral Gain Hệ số tích phân của DC bus PI controller.

Voltage limits -- Minimum Điện áp bus DC cực tiểu

Voltage limits -- Maximum Điện áp bus DC cực đại

Six-Step Generator section

Volts / Hertz Ratio Hằng số tỷ lệ giữa điện áp day phía stator và tần số (V / Hz).

Zero Speed Crossing Time Sự chậm trễ lúc tốc độ bằng không để khử từ thông dư khe hở không khí của

động cơ (s).

Speed Ramps -- Acceleration Sự thay đổi lớm nhất của tốc độ trong suốt quá trình động cơ tăng tốc .một

giá trị dương quá lớn có thể là nguyên nhân làm điện áp bus DC giảm xuất

hiện các sóng điều hòa không cần thiết trên đường day (rpm/s).

Speed Ramps -- Deceleration Sự thay đổi lớm nhất của tốc độ trong suốt quá trình động cơ hảm tốc .một

giá trị âm quá lớn có thể là nguyên nhân làm quá điện áp bus DC (rpm/s).

Frequency Limits -- Minimum Tần số đầu ra nhỏ nhất của mạch phát 6 bậc (Hz).

Frequency Limits -- Maximum Tần số đầu ra lớn nhất của mạch phát 6 bậc (Hz).

Simpower-system

of 545

Graphical Representation of the Six-Step Generator Limits


Inputs

Khối có 5 tín hiệu đầu vào : A, B, C, Speed_ref, and Mec_torque.

Tín hiệu A, B, and C là 3 pha của nguồn.

Tín hiệu thứ 4 là điểm đặc tốc độ ,tín hiệu thứ 5 là momen tải .

Chú ý điểm đặt tốc độ có thể là một hàm bậc nhưng tỉ lệ thay đổi theo tỉ số

acceleration / deceleration ramps. Nếu ký hiệu momen ngược với ký hiệu tốc độ thì

momen tăng tốc là tổng của momen điện từ và momen tải

Outputs

Khối này có 3 vecto đầu ra: Motor, Conv., and Ctrl.

Thứ nhất là vecto động cơ . Vecto này cho phép bạn quan sát sự thay đổi của động

cơ sử dụng phần SimPowerSystems motor demux.

Tín hiệu đầu ra thứ hai là vecto đo lường của bộ chuyển đổi 3 pha .Vecto này bao

gồm

Điện áp đầu ra của bô chỉnh lưu

Simpower-system

of 545

Điện áp đầu ra của bô nghịch lưu

Dòng điện đầu vào của bộ chỉnh lưu

Dòng điện đầu ra của bộ nghịch lưu

Chú ý tất cả các giá trị đo của điện áp và dòng điện của cầu có thể quan sát với khối

mulimeter

Tín hiệu thứ 5 là vecto điều khiển . vecto này chứa các giá trị của

Góc phát (xung) tính toán bởi bộ điều chỉnh dòng điện

Sai số tốc độ (sự sai khác của tốc độ chuẩn với tốc độ thực )

Độ dốc tiêu chuẩn tốc độ


Thư viện chứa thông số đặt 3 hp and a 500 hp. Đặc điểm của 2 giá trị điều khiển

này được thể hiện trong bảng sau

3 HP and 500 HP Drive Specifications

3 HP Drive 500 HP Drive

Drive Input Voltage

Biên độ 220 V 2300 V

Tần số 60 Hz 60 Hz


Công suất 3 hp 500 hp

Tốc độ 1705 rpm 1773 rpm

Điện áp 220 V 2300 V

Example

Hình môtả sự hoạt động của tiêu biểu của sự điều khiển động cơ AC1 Bước tiêu

chuẩn tốc độ từ 0 đến 1800 rpm lúc t = 0.

Simpower-system

of 545


Như thể hiện trong hình ,điểm đặc tốc độ không đạt được ngay lập tức the 1800

rpm nhưng cho phép tăng lên (2000 rpm/s). Động cơ tiến đến xác lập tại t = 1.3 s.

Lúc t = 2 s, momen tăng tốc tuyền cho trục động cơ .Bạn có thể quan sát sự tăng lên

của tốc độ .Bởi vì tốc dộ của roto lớn hơn tốc độ đồng bộ nên động cơ làm việc ở

chế độ máy phát .Năng lượng hảm được truyền đến nối DC và điện áp bus DC có

xu hướng tăng lên .Tuy nhiên quá điện áp làm cho bộ ngắt hảm hoạt động mà bộ

này hoạt động thì làm cho điện áp giảm xuống .trong ví dụ này thì điện trở hảm

không đủ lớn để tránh hiện tượng quá áp nhưng bus được giữ trong một giới hạn

khá lớn Lúc t= 3s momen cung cấp cho trục động cơ từ -11 N.m to +11 N.m.bạn có

thể quan sát điện áp bus DC và sự giảm tốc tại điểm này Bộ điều khiển DC bus

chuyển đổi từ chế độ hảm sang chế độ động cơ .lúc t = 4s mômen tải được chuyển

đổi trọn vẹn

Simpower-system

of 545


References


2002.

[2] Harunur, M. R., Power Electronics, Prentice-Hall, 1988.

Simplified Synchronous

Machine

Space Vector PWM VSI Induction Motor

Drive

Space Vector PWM VSI Induction Motor Drive

Implement a space vector PWM VSI induction motor drive

Library


Description

Sơ đồ mức cao được thể hiện bên dưới được xây dựng từ 6 khối chính .Động cơ

cảm ứng ,bộ nghịch lưu 3 pha bộ chỉnh lưu diod được tạo ra với thư viện

SimPowerSystems library.Phàn lớn đặc điểm của 3 khối này được thể hiện trong

phần hướng dẫn người sử dụng của SimPowerSystem .Mô hình bộ điều chỉnh tốc

độ ,bộ ngắt hảm và bộ điều chế vecto không gian được xác định trong không gian

điều khiển.


Simpower-system

of 545


Simulink Schematic


Speed Controller

Bộ điều chỉnh tốc độ dựa vào khâu hiệu chỉnh PI mà khâu nay điều chỉnh hệ số

trượt của động cơ Như trong hình ,hệ số trược tính toán từ khâu hiệu chỉnh PI làm

tăng thêm tốc độ của động cơ để thu được đáp ứng tần số yêu cầu .Luc sau tần số

cũng được dùng để tạo ra điện áp yêu cầu để mà duy trì tỉ số V/F là hằng số .

Simpower-system

of 545

Slip Regulator High-Level Schematic

Space Vector Modulator

Bộ điều chế vecto không gian bao gồm 7 khối. Các khôi này được thể hiện trong

hình bên dưới :

Space Vector Modulator (SVM) Simulink Schematic

The three-phase generator để tạo ra 3 dạng sóng hình sin với tần số và biên độ có

thể thay đổi được Ba tín hiệu này là đầu ra của pha với mỗi pha lệch nhau 120 .Điện

áp và tần số yêu cầu của bộ nghịch lưu là hai tín hiệu đầu vào của khối

Simpower-system

of 545

The low-pass bus filter dùng để chuyển nhanh giá trị đo điện áp bus DC .Dùng giá

trị này để tính toán vecto điện áp cần cung cấp cho động cơ

The alpha beta transformation có thể chuyển đổi hệ thống 3 pha sang hệ thống

The vector sector dùng để tìm phần plane mà vecto điện áp . The plane

được chia thành 6 phần lệch nhau 60 độ

The ramp generator dùng để tạo ra độ dốc của tần số chuyển mạch PWM .dường

dốc này được dùng như là thời gian cơ sở cho sự chuyển mạch

The switching time calculator được dùng để tính toán sự điều chỉnh của vecto điện

áp cung cấp cho động cơ .tín hiệu đầu vào của khối là một phần mà tại đây vectơ

điện áp lies.

The gates logic tiếp nhận sự liên tục điều khiển từ switching time calculator và

đường dốc ramp generator. Khối này so sánh đường dốc và tín hiệu điều khiển

cổng làm cho bộ nghịch lưu khóa đúng lúc

Braking Chopper

Khối braking chopper chứa tụ điện bus DC và bộ hỏng động năng, bộ này dùng để

tiêu hao năng lượng tạo ra bởi sự hảm tốc của động cơ

Remarks

Mô hình là gián đoạn. Kết quả mô phỏng tốt phải thực hiện với bước thời gian là 1

. Để mà mô phỏng bằng thiết bị điều khiển số hệ thống điều khiển phải có hai

bước thời gian chuẩn khác nhau

Bước thời gian điều chỉnh tốc độ

Bước thời gian điều chỉnh SVM

Bước thời gian điều chỉnh tốc độ phải là bội số của bước thời gian SVM bước thời

gian phải là bội số của bước thời gian mô phỏng

Trong sự điều khiển động cơ AC2 tốc độ động cơ được điều chỉnh bởi sự điều chỉnh

hệ số trược của động cơ. Dòng điện động cơ hay momen không được điều khiển.

Tuy nhiên sự đáp ứng tốc độ có su hướng giảm bởi vì momen ripple.

Độ lớn bước mô phỏng phải được chọn phù hợp với tần số chuyển mạch của bộ

nghịch lưu. Một kinh nghiệm chọn độ lớn bước thời gian mô phỏng là 100, nhỏ hơn

chu kỳ chuyển mạch nếu độ lớn bước thời gian quá lớn thì kết quả mô phỏng không

chính xác. Khi tốc độ ngược một sự chậm trễ ngắn là cần thiết lúc tốc độ có giá trị

bằng 0, do đó từ thông khe hở giảm đến 0

Simpower-system

of 545

Dialog Box

Asynchronous Machine Tab

Phần mục The asynchronous machine hiển thị các thông số của khối asynchronous

machine của thư viện powerlib library. Hơn nữa phần hướng dẫn người sử dụng của

SimPowerSystem cung cấp nhiều thông tin về các thông số của máy điện không

đồng bộ .


Simpower-system

of 545

Rectifier section Phần rectifier của phần mục Converters and DC bus tab hiển thị các tham

số của khối Universal Bridge của thư viện powerlib library. Hơn nữa phần

hướng dẫm người sử dụng của SimPowerSystems cung cấp nhiều thông tin

về các tham số của cầu đa năng .

Inverter section Phần Inverter của phần mục Converters and DC bus tab hiển thị các tham

số của khối Universal Bridge của thư viện powerlib library. Hơn nữa phần

hướng dẫm người sử dụng của SimPowerSystems cung cấp nhiều thông tin

về các tham số của cầu đa năng .

.


Capacitance Tụ điện bus DC (F).

Resistance Điện trở bộ ngắt hãm dùng để tránh quá điện áp bus trong suốt quá trình hãm

tốc của động cơ hay khi mômen tải có su hướng tăng lên ( ).

Simpower-system

of 545

Frequency Tần số bộ ngắt hãm (Hz).

Activation and Shutdown Voltage Mạch hãm động năng làm việc khi điện áp bus tiến đến giới hạn trên của dải

trễ. Mạch hãm động năng ngừng làm việc khi điện áp bus tiến đến giới hạn

dưới của dải trễ. Hình mô tả logic hãm trễ

Chopper Hysteresis Logic

Controller Tab

Simpower-system

of 545

Schematic Button Khi bạn ấn nút này một hộp thoại mô tả sơ đồ điều chỉnh tốc độ và dòng điện

hiện ra .

Speed Controller section

Speed Ramps -- Acceleration Sự thay đổi lớn nhất của tốc độ trong suốt quá trình tăng tốc của động cơ.

Một giá trị dương quá lớn có thể là nguyên nhân làm điện áp bus DC giảm

xuống (rpm/s).

Speed Ramps -- Deceleration Sự thay đổi lớn nhất của tốc độ trong suốt quá trình hãm tốc của động cơ.

Một giá trị âm quá lớn có thể là nguyên nhân làm quá điện áp bus DC

(rpm/s).

Proportional Gain Hệ số tỷ lệ điều chỉnh tốc độ.

Integral Gain Hệ số tích phân của bộ điều chỉnh tốc độ.

Output Negative Saturation

Simpower-system

of 545

Sự bù trược giá trị âm lớn nhất được tính bởi bộ điều chỉnh hệ số trược (Hz).

Output Positive Saturation Sự bù trược giá trị dương lớn nhất được tính bởi bộ điều chỉnh hệ số trược

(Hz).

Minimum Frequency Tần số nghịch lưu bé nhất yêu cầu cung cấp cho động cơ (Hz).

Maximum Frequency Tần số nghịch lưu lớn nhất yêu cầu cung cấp cho động cơ (Hz).

Minimum Output Voltage Điện áp đầu ra bộ nghịch lưu bé nhất. Nếu tham số này được đặt bằng 0 thì

tốc độ có thể tiến đến dưới điều kiện tải

Maximum Output Voltage Điện áp đầu ra của bộ nghịch lưu lớn nhất. Tham số này phải phù hợp với

hiệu suất động cơ. Nếu tham số này quá lớn bạn sẽ quan sát sự điều biến phía

tren trong những dạng sóng của dòng điện và điện áp

Volts / Hertz Ratio Hằng số tỷ lệ giữa điện áp dây-dây stator và tần số (V / Hz).

Zero Speed Crossing Time Sự trễ lúc tốc độ bằng 0 để khử từ thông dư khe hở không khí (s).

Speed Sensor Cutoff Frequency Tần số giới hạn của bộ lọc tần số thấp (Hz).

Sampling Time Bước thời gian điều chỉnh tốc độ (s). Bước thời gian phải là bội số của bước

thời gian mô phỏng

SVM Generator section

Switching Frequency Tần số chuyển mạch nghịch lưu (Hz).

Voltage Sensor Cutoff Frequency Tần số giới hạn của bộ lọc tần số thấp cung cấp để đo đạt điện áp bus DC

(Hz).

Sampling Time Bước thời gian của máy phát SVM (s). Bước thời gian phải là bội số của

bước thời gian mô phỏng


Inputs

Khối có 5 tín hiệu đầu vào : A, B, C, Speed_ref, and Mec_torque.

Tín hiệu A, B, và C là 3 pha nguồn .

Tín hiệu thứ 4 là điểm đặt tốc độ và tín hiệu thứ 5 là mômen tải cản .

Simpower-system

of 545

Chú ý điểm đặ tốc dộ có thể là hàm bậc nhưng tỷ lệ thay đổi tốc độ phải phù hợp

với tỷ số acceleration / deceleration . Nếu momen tải và tốc độ có ký hiệu ngược

nhau thì mômen tăng tốc là tổng của mômen điện từ và momen tải.

Outputs

Khối có 3 vectơ đầu ra : Motor, Conv., and Ctrl.

Tín hiệu thứ nhất là vectơ động cơ. Vectơ này cho phép bạn quan sát sự thay đổi

của động cơ sử dụng SimPowerSystems motor demux.

Tín hiệu thứ 2 là vectơ đo lường bộ chuyển đổi 3 pha. Veclơ này bao gồm

Điện áp bus DC

Dòng điện đàu ra bộ chỉnh lưu

Dòng điện đầu vào bộ nghịch lưu

Chú ý tất cả các giá trị của dòng điện và điện áp của cầu có thể quan sát với khối

mulimeter block

Tín hiệu thứ 3 là vectơ điều khiển. Vectơ này chứa các giá trị của

The slip compensation

Sai số tốc độ (là sự sai khác giữa tốc độ chuẩn và tốc độ thực )

Độ dốc tốc độ chuẩn


Thư viện chứa tham số điều khiển 3 hp and a 200 hp drive. Đặc điểm của 2 tham

biến điều khiển được thể hiện trong bảng sau.

3 HP and 200 HP Drive Specifications

3 HP Drive 200 HP Drive

Drive Input Voltage

Biên độ 220 V 575 V

Tần số 60 Hz 60 Hz


Công suất 3 hp 200 hp

Tốc độ 1705 rpm 1785 rpm

Simpower-system

of 545

Điện áp 220 V 575 V

Example

Hình mô tả sự mô phỏng điều khiển động cơ cảm ứng AC2 với điều kiện tải tiêu

chuẩn. Lúc t=0s thì tốc độ đặt là 1000 rpm.


Như thể hiện trong hình . lúc t=0,5s cung cấp cho động cơ là momen tải định mức.

Lúc t=1s tốc độ thay đổi đến 1500 rpm. Lúc t= 1,5s momen tăng từ 11 N.m đến -11

N.m.

Simpower-system

of 545


References


2002.

[2] Grelet, G., and G. Clerc, Actionneurs lectriques, ditions Eyrolles, Paris, 1997.


Six-Step VSI Induction Motor Drive Speed Reducer

Speed Reducer

Implement a speed reducer

Library

Electric Drives/Shafts and Speed Reducers

Simpower-system

of 545

Description

Sơ đồ mức cao thể hiện bên dưới được xây dựng từ ba khối chính :trục tốc độ cao,

thiết bị chuyển đổi, trục tốc độ thấp. Những đặc điểm của mô hình trục gòmm có

những trang Mechanical Shaft reference pages .


Speed Reducer High-Level Schematic

Simulink Schematic

Hình kế bên mô tả sơ đồ mô phỏng của mô hình giảm tốc

Speed Reducer Simulink Schematic

Reduction Device

Biểu thức động lực học của thiết bị giảm tốc:

Simpower-system

of 545

Trong đó: là quán tính của thiết bị giảm tốc quan hệ về phía tốc độ cao,

là gia tốc của phía tốc độ cao của thiết bị giảm tốc , là momen đựơc truyền bởi

trục tốc độ cao từ đầu vào của bộ chuyển đổi, là momen đựơc truyền bởi trục

tốc độ thấp từ đầu ra của bộ chuyển đổi, là hiệu suất của thiết bị giảm tốc, và I là

tỷ số biến đổi ( ).

Thiết bị biến đổi bao gồm các bánh răng truyền dộng ,gia tốc biến thiên theo kiểu

bánh răng ,số cấp ,dầu bôi trơn ..vv .Đối với tỷ số biến đổi nhỏ ,gia tốc có thể tăng

đến 95%. .Đối với tỷ số biến đổi cao,gia tốc có thể giảm đến 75%. Tuy nhiên ,bay

giờ phần lớn máy hảm tốc có gia tốc lớn từ 90% to 95%.

Tốc độ đầu ra của thiết bị chuyển đổi được cho bởi công thức

Trong đó là tín hiệu đầu vào của thiết bị chuyển đổi

Hình thể hiện sơ đồ thiết bị chuyển đổi :

Reduction Device Schematic

Remarks

Độ cứng của trục phải đủ cứng để tránh sự lệch góc lớn mà điều đó có thể là nguyên

nhân làm hư hỏng

Simpower-system

of 545

Trục tốc độ thấp sẽ có độ cứng cao và hệ số quán tính lớn hơn trục tốc độ cao.

Mômen trục tốc độ thấp phải lớn hơn nhiều để kết quả mô phỏng chính xác, hệ số

quán tính cả hai trục phải đủ lớn để tránh những dao động của tốc độ và mômen tức

thời không cần thiết

Hệ số quán tính và độ cứng quá lớn hay quán tính của hộp số quá bé làm cho sự mô

phỏng sai lệch .

Mô hình là rời rạc (gián đoạn). Kết quả mô phỏng phải được thực hiện với bước

thời gian 1 µs.

Dialog Box

Speed Reducer Dialog Box

reset Model trong menu pop-up cho phép bạn chọn những tham số của mô hình .

Reduction Ratio

Tỷ số biển đổi của thiết bị giảm tốc ( .

Reduction Device Inertia Quán tính của thiết bị chuyển đổi quan hệ về phía tốc độ cao (kg.m2).

Efficiency

Simpower-system

of 545

Hiệu suất của thiết bị chuyển đổi.

High-Speed Shaft Stiffness Độ cứng của trục tốc độ cao (N.m).

High-Speed Shaft Damping Sự tắt dần của trục tốc độ cao (N.m.s).

Low-Speed Shaft Stiffness Dộ cứng của trục tốc độ thấp (N.m).

Low-Speed Shaft Damping Sự tắt dần của trục tốc độ thấp (N.m.s).


Inputs

Khối có 2 tín hiệu đầu vào: Nh và Nl.

Tín hiệu thứ nhất là Nh , tốc độ đầu cuối của trục tốc độ

Tín hiệu thứ 2 là Nl , tốc độ đầu đầu của trục tốc độ thấp

Outputs

Khối có 2 tín hiệu đầu ra: Th và Tl.

Tín hiệu đầu ra Th là mômen truyền từ trục tốc độ cao đến thiết bị chuyển tốc

Tín hiệu đầu ra Tl là mômen được truyền từ trục tốc độ thấp đến tải


Đặc điểm mô hình thiết bị chuyển tốc được thể hiện trong bảng sau.

Preset Speed Reducer Models

1st 2nd 3rd 4th

Công suất(hp) 5 5 200 200

Tỷ số chuyển đổi 10 100 10 100

Simpower-system

of 545

Mômen đầu ra cực đại (N.m) 300 3000 12200 122000

Trục tốc độ cao và trục tốc độ thấp của mô hình đã được thiết kế đưa ra góc lệch 0,1

độ lúc momen cực đại

Example

Speed Reducer Example Schematic

Ví dụ này mô tả mô hình bộ chuyển tốc

Máy chuyển tốc được điều chỉnh bởi nguồn tốc độ có thể thay đổi và nó được nối

với tải. Tải có quán tính 30 kg.m2 và sự ma sát là 0.5 N.m.s.

Thiết bị chuyển tốc có tỷ số biến đổi là 10 và quán tính của thiết bị chuyển đổi quan

hệ về phía tộc độ cao là 0.0005 kg.m2. Tỷ số biến đổi khá thấp còn hiệu suất thì

cao và có giá trị là 0.95.

Trục tốc độ cao có độ cứng 17190 N.m và hệ số tắc dần là 600 N.m.s. Trục này

được thiết kế có góc lệch hướng là 0.1 độ mômen tải là 30 N.m. Trục tốc độ thấp

truyền mômen lớn hơn và có độ cứng 171900 N.m và hệ số tắt dần 6000 N.m.s.

Trục này được thiết kế có góc sai lệch 0.1 degree , mômen tải là 300 N.m load

torque.

Lúc t = 0 s,tốc độ điều khiển tăng lên đến 1750 rpm với 500 rpm/s acceleration

ramp. Nguyên nhân này do mômen truyền tải của trục tốc độ cao tăng vọt đến

khoảng 18 N.m. Bởi vì thiết bị chuyển đổi có momen momen truyền đến từ trục tốc

độ thấp là lớn hơn nhiều và có giá trị khoảng 170 N.m.

Simpower-system

of 545

Trong suốt giai đoạn tăng tốc các mômen của trục tốc độ cao gữ ngày càng tăng lên

để bù vào sự ma sát của tải .Chú ý tải tăng lên với độ dốc +50 rpm/s bởi do tỷ số

biến đổi của hộp số

Lúc t = 3.5 s, tốc độ ổn định lúc 1750 rpm. Trước đó không cần nhiều momen tăng

tốc .momen đầu ra và momen đầu vào làm giảm và ổn định tương ứng 0.965 N.m

và 9.16 N.m lúc t = 4 s. Tốc độ tải hiện tại bằng 175 rpm.

Hình thể hiện momen và tốc độ đầu vào và đầu ra của thiết bị chuyên đổi .

Speed Reducer Example Waveforms

References

[5] Norton, Robert L., Machine Design, Prentice Hall, 1998.

Simpower-system

of 545

[6] Nise, Norman S., Control Systems Engineering, Addison-Wesley Publishing

Company, 1995.

Space Vector PWM VSI Induction

Motor Drive

Static Synchronous Compensator

(Phasor Type)

Static Synchronous Compensator (Phasor Type)

Thực hiện mô hình phasor của bộ bù tỉnh học 3 pha

Library

Flexible AC Transmission Systems (FACTS)/Power-Electronics Based FACTS

Description

The Static Synchronous Compensator (STATCOM) là thiết bị chuyển đổi của họ

Flexible AC Transmission Systems (FACTS) sử dụng công suất điện để điều khiển

công suất truyền tải và cải thiện sự ổn định tạm thời trên các lưới công suất

.STATCOM điều chỉnh điện áp đầu cuối bằng sự điều chỉnh công suất phản kháng

được nạp hay được tiếp nhận từ hệ thống công suất .Khi hệ điện áp của hệ thống

cao thì nó tiêu thụ công suất phản kháng

Sự biến thiên của công suất phản kháng được thể hiện bằng Voltage-Sourced

Converter (VSC) nối về phía thứ cấp của máy biến áp nối .VSC dùng thiết bị điện

tử công suất (GTOs, IGBTs or IGCTs) để tổng hợp điện áp V2 từ điện áp nguồn

DC.Nguyên tắc hoạt động của STATCOM được chỉ rỏ trong hình bên dưới thể hiện

công suất phản kháng và công suất tác dụng truỳen giữa nguồn V1 và nguồn V2.

Trong hình này , V1 đắc trưng cho điện ấp hệ thống để điều khiển và V2 là điện áp

được tạo ra bởi VSC.

Simpower-system

of 545

Operating Principle of the STATCOM

Hoạt động trong trạng thái xác lập .điên áp V2 tạo ra bởi VSC cùng pha với V1 (

=0), do đó chỉ có công suất phản kháng truyền tải .Nếu V2 thấp hơn V1, Q thì chảy

từ V1 đến V2 (STATCOM is absorbing reactive power). Sự đảo chiều nếu V2 lớn

hơn V1, Q chảy từ V2 đến V1 (STATCOM tạo ra công suất phản kháng). Phần lớn

công suất phản kháng xác định theo biểu thứ sau:

Một tụ điện nối về phía DC của VSC hoạt đọng như một nguồn điện áp DC .Ở trạng

thái xác lập điện áp V2 phải đảo pha trể hơn V1 để bù cho máy biến áp và tổn thất

VSC và giữ tụ điện nạp điện. Hai công nghệ VSC có thể dùng cho VSC:

VSC dùng nghịch lưu sóng vuông dựa vào thiết bị GTOvà máy biến áp nối

đặc biệt .Bốn bộ nghịch lưu 3 pha được dùng để tạo ra dạng sóng điện áp 48

bước .Máy biến áp nối đặc biệt dùng để tiệt tiêu sóng hài có trong dạng sóng

vuông được tạo ra bởi các bộ nghịch lưu riêng lẽ .VSC kiểu này ,thành phần

điện áp V2 tỉ lệ với điện áp Vdc. Do đó Vdc phải thay đổi theo sự điều

chỉnh công suất phản kháng

VSC dùng nghịch lưu PWM bằng thiết bị IGBT.Bộ nghịch lưu này dùng

công nghệ Pulse-Width Modulation (PWM) để tổng hợp dạng sóng sin từ 1

nguồn điện áp DC với tần số ngắt khoảng vài kHz .Điện áp điều hòa có thể

đựoc khử bằng các bộ lọc nối về phía AC của VSC .VSC kiểu này dùng giá

trị điện áp Vdc cố định . Điện áp V2 được thay đổi bởi sự điều biến của

PWM modulator.

Khối STATCOM (Phasor Type) mô tả IGBT-based STATCOM (điện áp DC cố

định).Tuy nhiên đặc điểm của bộ ngịch lưu và sóng điều hòa không được mô tả ,nó

Simpower-system

of 545

có thể dùng mô hình GTO-based STATCOM .Mô hình chi tiết của GTO-based

STATCOM được tạo ra trong thư viện FACTS demo library

Hình bên dưới thẻ hiện sơ đồ nối đơn giản của STATCOM và sơ đồ nối đơn giản

của hệ thống điều khiển

Single-line Diagram of a STATCOM and Its Control System Block Diagram

Hệ thống điều khiển bao gồm :

Một vòng pha khóa mà vòng pha này đồng bộ với điện áp sơ cấp 3 pha V1.

Tín hiệu đầu ra của PLL (angle = t) thường dùng để tính toán trục hoành

và trục vuông góc của dòng và điện áp 3 pha AC và dòng điện (được ký hiệu

Vd, Vq or Id, Iq).

Hệ thống đo lường đo thành phần d và q của dong điện và điện áp hồi tiếp

dương AC để điều khiển cũng như điện áp DC Vdc.

Vòng đềiu chỉnh bên ngoài bao gồm bộ điều chỉnh điện áp AC và bộ điều

chỉnh điện áp DC .Tín hiệu đầu ra của bịi điều chỉnh điện áp AC là là dòng

điện tiêu chuẩn Iqref cho bộ điều chỉnh dòng điện .Tín hiệu đầu ra của bộ

biến đổi điên áp DC là là dòng tiêu chuẩn Idref cho bộ biến đổi dòng điện

Vòng điều chỉnh điện áp bên trong bao gồm bộ điều chỉnh dòng .Bộ điêu

chỉnh dòng điều chỉnh độ lớn và pha của điện áp được sinh ra bởi bộ biến

đổi PWM (V2d V2q) từ dòng điện tiêu chuẩn Idref and Iqref được tạo ra

tương ứng bởi bộ điều chỉnh điện áp DC và bộ điều chỉnh điện áp AC .Bộ

điều chỉnh dòng điện hiện bởi bộ điều chỉnh hướng dòng cung cấp mà bộ này

đã xác định trước tín hiệu điện áp V2 (V2d V2q) từ giá trị đo V1 (V1d V1q)

và điện khán khe hở không khí của mát biến áp

Simpower-system

of 545

Khối STACOM là một mô hình mà mô hình này không mô tả đến chi tiết phần

điện tử công suất .Bạn phải dùng nó với phương pháp mô phỏng phasor thực hiện

với khối Powergui block. Nó có thể dùng hệ thống công suất 3 pha cùng với máy

phát đồng bộ ,động cơ ,các tải động , FACTS và hệ thống DR đẻ thực hiện những

bài học ngắn và quan sát nhữnh tác đông của STATCOM otrong những dao động

điện cơ và tụ điện truyền dữ liệu.

STATCOM V-I Characteristic

The STATCOM có thể hoạt động theo hai phương thức khác nhau:

Phương pháp thay đổi điện áp

Phương pháp thay đổi công suất phản kháng (giữ công suất phản kháng

STATCOM là hằng số )

Khi STATCOM hoạt động với phương thức thay đổi điện áp .Nó cho đường đặc

tính V-I.

STATCOM V-I characteristic

Với điều kiện dòng phản kháng ở phía trong giá trị dòng (-Imax, Imax) được lạm

dụng bởi hiệu suất chuyển đổi, Điện ap hiệu chỉnh theo diện áp chuẩn Vref. Tuy

nhiên voltage thường được dùng (thường giữa 1% và 4% lúc tín hiệu đầu ra công

suất phan kháng max), và đặc tính V-I có độ dốc như thể hiện trong hình V-I

.Trong phương pháp thay đổi điện áp đăc tínhđược mô tả theo công thức:

where

V Điện áp hồi tiếp dương (p.u.)

I Dòng phản kháng (p.u./Pnom) (I > 0 indicates an inductive current)

Simpower-system

of 545

Xs Điện trở Slope or droop (p.u./Pnom)

Pnom Công suất định mức 3 pha của bộ chuyển đổi

STATCOM vs SVC

The STATCOM thưchiện chức năng giống như SVC.Tuy nhiên điện áp thấp hơn

dãy điện áp bình thường ,STATCOM có thể tạo ra nhiều công suất phản kháng hơn

VC. Điều này là do thực tế ,công suất phản kháng max được sinh ra bởi SVC thì tỉ

lệ bậc hai của điện áp hệ thống .Trong khi đó công suất phản kháng max được tạo ra

bởi STATCOM tăng tuyến tính với điện áp. Thêm vào đó STATCOM sẽ dược

kích mở nhanh hơn SVC. Bởi vì với VSC, the STATCOM không có liên kết trể

với sự kích khởi của thyristor


Tham số của STATCOM được phân thành hai loại «Power Data» và «Control

Parameters». Dùng Display để lựa chọn nhóm thông số mà bạn muốn quan sát

Power Data Parameters

System nominal voltage and frequency [Vrms f]

Simpower-system

of 545

Điên áp day định mức, in Vrms và tần số hệ thống định mức Hz.

Converter rating Snom Công suất định mức của bộ chuyển đổi VA.

Converter impedance [R L] Điện trở nối tiếp dương của bộ chuyển đổi trên cơ sở điện áp và công suất

định mức. Điện trở và điện kháng khe hở không khí R và L của máy biến áp

nối và điện trở –điện kháng của phần cảm điện của bộ lọc được nối với đầu

ra VSC.

Converter initial current [Mag Phase] Giá trị ban đầu của dòng điện nối tiếp dương .Nếu bạ biết giá trị nàycủa dòng

điện tương ứng với điều kiện làm việc của STATCOM mà bạn phải xác dịnh

nó để bắt đầu ở trạng thái xác lập .Nếu không bạn biết giá trị này thì bạn có

thể đặt (0,0) hệ thống sẽ tiến đến trạng thái xác lập sau một khoảng thời gian

ngắn

DC link nominal voltage Điện áp định mức của DC link .

DC link total equivalent capacitance Tổng điện dung của DC link (F). Giá trị điện dung này có thể liên quan đến

đến hiẹu suất của STATCOM và điện áp định mức DC link. Năng lượng

tích lũy trong tụ điện đã phân chia bởi hiệu suất STATCOM (in VA) là một

khoảng thời gian .Mà khoảng thời gian này thường là 1 phần của chu kỳ lúc

tần số có giá trị định mức Ví dụ những tham số mặc định , (C=375 µF,

Vdc=40 000 V, Snom=100 MVA) tỉ số :

là 3.0 ms, giá trị này chiếm 0.18 chu kì của tần

số 60 Hz. Nếu bạn muốn thay đổi giá trị mặc định của công suất định mức và

điện áp DC bạn cũng phải thay dổi giá trị điện dung

Simpower-system

of 545

Control Parameters

Mode of operation Xác đinh phương thức hoạt động của STATCOM. Lựa chọn Voltage

regulation hay Var Control.

External control of reference voltage Vref Nếu tham số này được check vào .Tín hiệu Vref hiện ra trên khối , cho phép

điều chỉnh điện áp từ tín hiệu bên ngoài .Nếu không thì dùng điện áp chuẩn

cố định cũng xác định bằng các thông số dưới

Reference voltage Vref Tham số này không được nhìn thấy khi Mode of operation lụa chọn là Var

Control hay khi tham số External control of reference voltage Vref được

check.

Bộ điều chỉnh điện áp cho giá trị điện áp chuẩn trong đơn vị tương đối.

Maximum rate of change of reference voltage Vref Tham số này không được nhìn thấy khi Mode of operation đặt là Var

Control.

Tỷ lệ lớn nhất của sự thay đổi điện áp chuẩn .Khi điên áp chuẩn bên ngoài

được sử dụng

Droop (pu):

Simpower-system

of 545

Tham số này không được nhìn thấy khi Mode of operation đặt là Var

Control.

Vac Regulator Gains: [Kp Ki] Tham số này không được nhìn thấy khi Mode of operation đặt là Var

Control.

Hhệ số của bộ hiệu chỉnh PI điện áp AC .Xác định hệ số khuyếch đại tỉ lệ Kp

in (p.u. of I)/(p.u. of V), và hệ số khuyếch đại tích phân Ki, in (p.u. of

I)/(p.u. of V)/s, trong đó V là sai số điện áp AC và I tín hiệu đầu ra của bộ

biến đổi điện áp

Reactive power setpoint Qref Tham số này chỉ được nhìn thấy khi Mode of operation đặt là Voltage

Control.

Công suất phản kháng chuẩn khi STATCOM đặt là Var Control.

Maximum rate of change of reactive power setpoint Qref Tham số này không được nhìn thấy khi Mode of operation đặt là Voltage

Control.

Mức thay đổi lớn nhất của công suất phản kháng , in p.u./s.

Vdc Regulator Gains: [Kp Ki] Hhẹ số của khâu hiệu chỉnh PI điện áp DC bộ này điều chỉnh điện áp giũa hai

ầu tụ điện DC .Xác định hệ số tỉ lệ Kp in (p.u. of I)/Vdc, và hệ số tích phân

Ki, in (p.u. of I)/Vdc/s, trong đó Vdc là sai số điện áp DC và I là tín hiệu

đầu ra của bộ điều chỉnh điện áp

Current Regulators Gains: [Kp Ki Kf] Hệ số tỉ lệ của đường cong điều chỉnh điện áp trong

Hệ số tỉ lệ Kp in (p.u. of V)/(p.u. of I), hệ số Ki, in (p.u. of

V)/(p.u. of I)/s, and và hệ số Kf in (p.u. of V)/(p.u. of I), trong đó V là tín

hiệu đàu ra V2d or V2q của bộ điều chỉnh dòng điện và I là Id hay Iq.

Hiệu quả tốt nhất , hệ số Kf sẽ đặt trở kháng bộ chuyển đổi cho tham số L

trong tham chiếu Converter impedance [R L].

Inputs and Outputs

A B C Là các cực của STATCOM.

Trip Apply tín hiệu logic mô phỏng (0 or 1) cho tín hiệu đầu vào .Khi tín hiệu

náy cao thì STATCOM là gián đoạn và hêi thống điều khiển của nó không

đủ khả năng làm việc .Sử dụng tín hiệu đầu vào để cung cấp bản dịch đơn

giản của hê thống bảo vệ .

Vref Tín hiệu đầu vào Simulink của tín hiệu điện áp chuẩn bên ngoài

Tín hiệu này chỉ được nhìn thấy khi tham số External control of reference

voltage Vref được check vào

m Tín hiệu đầu ra Simulink bao gồm 16 tín hiệu bên trong STATCOM .Các tín

hiệu này là tín hiệu điện áp và dòng điện hay tín hiệu diều khiển . Chúng có

thể ấy tín hiệu riêng biệt bằng cách sử dụng khôi Bus Selector

Simpower-system

of 545

Signal

Signal

Group

Signal

Names

Definition

1-3 Power

Vabc

(cmplx)

Va_prim (pu)

Vb_prim (pu)

Vc_prim (pu)

Điện áp pha (pha đến đất) Va, Vb, Vc

4-6 Power

Iabc

(cmplx)

Ia_prim (pu)

Ib_prim (pu)

Ic_prim (pu)

Dong pha Ia, Ib, Ic chảy bên trong

STATCOM (p.u.)

7 Power Vdc (V) Điện DC (V)

8 Control Vm (pu) Giá trị nối tiếp dương của dòng điện

(p.u.)

9 Control Vref (pu) Điện áp chuẩn (p.u.)

10 Control Qm (pu) Công suất phản kháng STATCOM

11 Control Qref (pu) Công suất phản kháng chuẩn (p.u.)

12 Control Id (pu) Thành phần dọc trục của dòng điện

(dòng thực) chảy vào trong STATCOM

(p.u.). Một giá trị dương để chỉ công suất

tác dụng của STATCOM.

13 Control Iq (pu) Thành phần ngang trục của dòng điện

(dònh phản kháng) chảy vào trong

STATCOM (p.u.). Một giá trị dương để

chỉ điện dung

14 Control Idref (pu) Thành phần dọc trục quy chiếu của dòng

điện chảy vào trong STATCOM (p.u.)

15 Control Iqref (pu) Thành phần ngang trục quy chiếu của

dòng điện chảy vào trong STATCOM

(p.u.)

16 Control modindex Chỉ số điều biến m của bộ điều biến ,bộ

điều chế PWM .

Example

Nhìn phần demo power_statcom nó mô tả sự ổn định và thực hiện đọng của điện

áp điều chỉnh STATCOM trên 500 kV, 60 Hz, Phấn demo cũng so sánh sự thoạt

đọng của STACOM với SVC

References

[1] N. G. Hingorani, L. Gyugyi, «Understanding FACTS; Concepts and Technology

of Flexible AC Transmission Systems», IEEE Press book, 2000.

Simpower-system

of 545

See Also

Static Var Compensator (Phasor Type), Unified Power Flow Converter (Phasor

Type)

Speed Reducer Static Synchronous Series Compensator (Phasor Type)

Static Synchronous Series Compensator (Phasor Type)

Library

Flexible AC Transmission Systems (FACTS)/Power-Electronics Based FACTS

Description

The Static Synchronous Series Compensator (SSSC) là nhóm thiết bị của họ

Flexible AC Transmission Systems (FACTS) sử dụng điện tử công suất để điều

khiển dòng công suất và sự tắc dần dao đông công suất trên lưới công suất [1]. The

SSSC cung ấp điện áp Vs nối tiếp với đường truyền .

Simpower-system

of 545

Single-line Diagram of a SSSC and Its Control System Block Diagram

SSSC không sử dụng công suất tác dụng ,điện áp phải vuông góc với dòng điện

đường day .sự thay biên độ Vq của của điẹn áp vuông góc với dòng điện , SSSC

thực hiện chức năng của cơ cấu bù trở kháng hoặc điẹn dung hoặc điên cảm.

Sự biến thiện của điện áp được thực hiện bởi Voltage-Sourced Converter (VSC) dã

nối với phía thứ cấp của máy biến áp nối VSC sử dụng các linh kiện điện tử (GTOs,

IGBTs or IGCTs) để tổng hợp điện áp V_conv từ nguồn điện áp DC

Một tụ điện được nối về phía DC của VSC để thực hiện chức năng của nguồn điện

áp DC .Một giá trị nhỏ công suất tác dụng được phát ra từ đường day để giữ tụ điện

được nạp và sinh ra tổn thất trên máy biến áp và VSC do đó điện áp Vs phát lệch

pha 90 độ so với dòng điện I. Sơ dồ khối hệ thống điều khiển Vd_conv và

Vq_conv bổ xung vào thành phần của điện áp biến đổi V_conv mà điện áp này của

Simpower-system

of 545

từng pha vuông góc với dòng điện tương ứng .hai công nghệ của VSC có thể dùng

cho VSC:

VSC dùng nghịch lưu sóng vuông dựa vào thiết bị GTOvà máy biến áp nối

đặc biệt .Bốn bộ nghịch lưu 3 pha được dùng để tạo ra dạng sóng điện áp 48

bước .Máy biến áp nối đặc biệt dùng để tiệt tiêu sóng hài có trong dạng sóng

vuông được tạo ra bởi các bộ nghịch lưu riêng lẽ .VSC kiểu này ,thành phần

điện áp V2 tỉ lệ với điện áp Vdc. Do đó Vdc phải thay đổi theo sự điều

chỉnh diện áp phát

VSC dùng nghịch lưu PWM bằng thiết bị IGBT.Bộ nghịch lưu này dùng

công nghệ Pulse-Width Modulation (PWM) để tổng hợp dạng sóng sin từ 1

nguồn điện áp DC với tần số ngắt khoảng vài kHz .Điện áp điều hòa có thể

đựoc khử bằng các bộ lọc nối về phía AC của VSC .VSC kiểu này dùng giá

trị điện áp Vdc cố định . Điện áp V2 được thay đổi bởi sự điều biến của

PWM modulator.

Khối SSSC (Phasor Type) mô tả một IGBT-based SSSC (điện áp DC ). Tuy nhiên

nội dung và bội nghịch lưu không được mô tả ,nhưng nó cũng có thể dùng mô hình

GTO-based SSSC.

Hệ thống điều khiển bao gồm :

Một vòng pha khóa mà vòng pha này đồng bộ với điện áp sơ cấp 3 pha V1.

Tín hiệu đầu ra của PLL (angle = t) thường dùng để tính toán trục hoành

và trục vuông góc của dòng và điện áp 3 pha AC và dòng điện (được ký hiệu

Vd, Vq or Id, Iq).

Hệ thống đo lường đo thành phần q của điện áp V1,V2 cũng như điện áp DC

Vdc.

Bộ điều chỉnh điện áp AC và bộ điều chỉnh điện áp DC .Bộ này tính toán hai

yhành phần của điện áp chuyển đổi (Vd-conv và Vq-conv) cần thiết để thu

được điên áp DC mong muốn .Bộ điều chỉnh điện áp Vq được sự trợ giúp

của bộ điều chỉnh hướng cung cấp mà điện áp Vq được dự đoán trước từ giá

trị đo dòng Id

.

Khối SSSC là một mô hình mà mô hình này không mô tả đến chi tiết phần điện tử

công suất .Bạn phải dùng nó với phương pháp mô phỏng phasor thực hiện với khối

Powergui block. Nó có thể dùng hệ thống công suất 3 pha cùng với máy phát đồng

bộ ,động cơ ,các tải động , FACTS và hệ thống DR để thực hiện những bài học

ngắn và quan sát nhữnh tác đông của SSSC trong những dao động điện cơ và tụ

điện truyền dữ liệu lúc tần số định mức .

.


Simpower-system

of 545

Tham số của SSSC được chia thành hai loại: «Power data» và «Control

parameters». Dùng Display để lựa chọn nhóm mà bạn muốn quan sát .

Tham số dữ liệu công suất

System nominal voltage and frequency [Vrms f] Điện áp day _dây định mức và tần số hệ thống định mức

Series converter rating [Snom, Max. Injected voltage] Công suất định mức của bộ biến đổi và giá trị điện áp Injected cực đại về

phía VSC của máy biến áp.

Series converter impedance [R L] Điện trở và điện kháng nối tiếp dương của bộ chuyển đổi trong đơn vị tương

đối căn cứ theo công suất chuyển đổi định mức và điện áp định mức định

mức ,Điện trở và điện kháng khe hở (R,L) của máy biến áp nối cộng với điện

trở của chuổi cuộn cảm nối tại đầu ra của VSC

Series converter initial current [Mag Phase] Giá trị ban đầu của dòng điện nối tiếp .Nếu bạn biêt giá trị ban đầu của dòng

tương ứng với điểm làm việc của SSSC . bạn phải xác định nó để sự mô

phỏng bắt đầu ở trạng thái xác lập .Nếu bạn không biết giá trị này thì ban có

thể xuất phát từ (0,0) hệ thống tiến đến xác lập sau một khoảng thời gian

ngắn

DC link nominal voltage

Simpower-system

of 545

Điện áp định mức của DC link, in volts.

DC link total equivalent capacitance Tổn dung khán của DC link, in farads. Giá trị điện dung này có quan hệ với

hiệu suất biến đổi của SSSC và điện áp định mức DC link. Năng lượng tích

lũy trong tụ điện bị phân ra bởi hiệu suất biên đổi là một khoảng thời gian mà

khoảng thời gian này thường là một phần của chu kỳ khi tần số là định mức

.Cho ví dụ ,các giá trị mặc định (C=375 µF, Vdc=40 000 V, Snom=100

MVA) tỉ số này

là3.0 ms, giá trị náy tương ứng với 0,18 chu kỳ

của tần số 60 Hz . Nếu bạn muốn thay đổi giá trị mặc địnhcủa công suất

định mức và điện áp ,bạn phải thay đổi giá trị điện dung của tụ điện

Tham số điều khiển

Bypass Breaker Xác định trạng thái của bộ ngắt điện phân dòng được nối phía trong khối đối

diện với điện cực A1, B1, C1 và A2, B2, C2. Chọn mỗi External Control,

Open hay Closed. Nếu bộ ngắt điện phân dòng điều khiển ngoài thìtín hiệu

mô phỏng Bypass hiện ra trên khối ,cho phép điều khiển trạng thái của bộ

ngắt điện phân dòng

External control of injected voltage Vqref Nếu tham số này được check vào thì tín hiệu mô phỏng Vqref hiện ra trên

khối cho phép điều chỉnh điện áp từ tín hiệu điện áp bên ngoài (in p.u.). Mặc

Simpower-system

of 545

khác điện áp quy chiếu cố định được dùng và được xác định bởi các thông số

bên dưới.

Injected voltage reference Vqref Tham số này chỉ được nhìn thấy khi External control of injected voltage

Vqref được check vào.

simpower system 4d84168207a2f

Documents