主要内容

简单电路分析

介绍

在这一部分,你

  • 使用模型的状态空间表示power_analyze命令

  • 使用PowerGui块的图形用户界面计算稳态电压和电流

  • 分析频域中的电路

电状态变量

电气状态变量是Simulink金宝app®与电容器和电感器件相关的图表Simscape™电气™专门的电力系统块。电感和电容元件存在于RLC支路模块中,如串联RLC支路模块、三相并联RLC负载模块、变压器模型中、PI分段线路模块中、电力电子器件的缓冲器中等。

电源状态变量包括电感电流和电容电压。变量名称Simscape电气专用电力系统电气状态包含在找到电感器或电容的块的名称,前面是IL_前缀表示电感电流或UC_前缀为电容电压。

使用power_analyze的状态空间表示

属性计算模型的状态空间表示power_analyze命令。在MATLAB输入以下命令®提示。

[A,B,C,D,X0,电气_States,输入,输出] = Power_Analyze('Power_Gui')

power_analyze命令返回状态空间模型power_gui.在四个矩阵A, B, C和d的例子模型中,x0是电路的初始状态的向量。电状态变量、输入和输出的名称以三个矩阵的形式返回。

看看power_analyze有关如何使用此函数的更多细节,请参阅参考页。

稳态分析

输入以下命令打开power_gui示例模型power_gui.在命令行。然后打开PowerGui稳态电压和电流工具显示通过模型的电压测量和电流测量块测量的稳态相量电压。

每个测量输出由一个与测量块名称对应的字符向量标识。相量的大小对应于正弦电压的峰值。

您还可以通过选择稳定的源电压或电感电流和电容电压的稳态值来显示稳态值。来源或者复选框。

请参阅测量电压和电流中列出的电源电压和电流和电气状态变量的符号约定的更多细节稳态工具窗口。

频率分析

simscape.>电气>电力系统专业>基本块>测量库包含一个阻抗测量块测量电路的任何两个节点之间的阻抗。在以下两个部分中,您可以测量阻抗power_gui.模型采用两种方法:

  • 使用阻抗测量块和PowerGui块自动测量

  • 从状态空间模型计算

从阻抗测量和Powergui块中获得阻抗与频率的关系

从状态空间模型(将在下一节详细描述)测量电路阻抗的过程,从状态空间模型获取阻抗与频率关系)已经自动化了Simscape电气特殊电力系统模块。在power_gui.示例模型,两个阻抗测量powerlib块测量模型中两点的阻抗。删除阻抗B3块,按图示重新连接阻抗B1。

用阻抗测量块测量阻抗与频率

线150公里块,集合截面数为1,单击好的.打开Powergui对话框。在工具选项卡,选择阻抗测量.打开一个新窗口,显示电路中可用的阻抗测量块的列表。

进入填写频率范围0:2:5000(零至5000Hz,步长2 Hz)。选择对数刻度显示Z幅度。

计算完成后,窗口显示幅度和相位作为频率的函数。在线150公里块对话框,设置截面数到10。在Powergui阻抗vs频率测量工具中,单击更新按钮。块对话框显示新电路的频率响应。

从状态空间模型获取阻抗与频率关系

请注意

以下部分假定您安装了控制系统工具箱™软件。

为了在连接阻抗测量块的相同节点处测量阻抗与频率,需要将第二输入的电流源提供给状态空间模型。添加交流电流源块的simscape.>电气>电力系统专业>基本块>电源库到模型。连接这个源,如下所示。将电流源大小设置为零,频率保持在60 Hz.

B2节点的交流电流源

现在计算模型的状态空间表示power_analyze命令。在MATLAB提示符处输入以下命令。

sys1 = power_analyze(“power_gui”、“党卫军”)

这个命令返回一个状态空间模型,表示电路的连续时间状态空间模型。

在拉普拉斯域中,阻抗被定义为由AC电流源块注入的电流之间的传递函数和由U2电压测量块测量的电压。

Z 2 年代 U 2 年代 2 年代

您可以获得这个状态空间模型的输入和输出的名称,如下所示。

sys1。我nputName ans = 'U_Vs (60Hz)' 'I_AC Current Source' sys1.OutputName ans = 'U_Ub2' 'U_Ub1'

被测节点处的阻抗对应于该状态空间模型的输出1和输入2之间的传递函数。对于0 - 5000hz范围,可以计算和显示如下。

freq = 0:5000;w = 2 * pi * freq;BODE(SYS1(1,2),W);

重复同样的过程得到频率响应与10段线模型。打开PI段线对话框中更改节数110.要计算新的频率响应并在使用单行部分获得的频率响应并叠加它,请输入以下命令。

sys10 = power_Analyze('power_gui','ss');BODE(SYS1(1,2),SYS10(1,2),W);

打开Bode绘图的属性编辑器,并使用Log Scale使用线性比例和幅度选择Hz的频率单位。得到的图如下所示。

测量节点的阻抗作为频率的函数

这张图表明,单线截面模型所代表的频率范围是有限的,而10线截面模型对更高的频率给出了更好的近似