複合三相モデルと展開三相モデルの作成とシミュレーション- MATLAB和Sim金宝appulink MathWorks日本

複合三相モデルと展開三相モデルの作成とシミュレーション

この例では,三相の純粋な抵抗負荷を駆動する三相交流電圧源の動作をシミュレートする,単純なSimscape™电气™モデルの作成と解析を行います。次に,このモデルの負荷を変更して,次に変えることができます。

三相無効負荷
各相に展開された三相抵抗負荷
すべての相の抵抗が同一ではない三相展開負荷

完成した初期モデルについては,简单的三相模型を参照してください。

システムコンポーネントブロックの選択と三相抵抗モデルの作成

金宝app^®スタートページを開きます。MATLAB^®の[ホーム]タブで,(金宝app模型)ボタンを選択します。または、コマンドラインで次のように入力します。
```
金宝app
```

(Simscape)セクションで,Simscape电でのモデル化用に事前に構成されたテンプレートを見つけます。电机三相テンプレートを選択します。これらのブロックが含まれるモデルが,金宝app仿真软件キャンバスで開きます。

ブロック	目的	ライブラリ
范围	三相システムの相電圧と相電流を表示します。	(金宝app模型)、(汇)
电子参考	電気量保存端子を接地接続します。	(Simscape)、(基础库)、(电气)、(电器)
PS-金宝appSimulink转换器	物理量信号を模金宝app型信号に変換します。	(Simscape)、(公用事业)
金宝appSimulink-PS转换器	金宝app仿真软件信号を物理量信号に変換します。	(Simscape)、(公用事业)
解算器配置	すべての物理モデリングブロックに適用されるソルバー設定を定義します。	(Simscape)、(公用事业)
中性接地(三相)	三相システムの各相を電気的に接地接続します。	(Simscape)、(电气)、(连接器和引用)
线路电压传感器(三相)	三相システムの線間電圧を測定し,3成分の物理量信号ベクトルを出力します。	(Simscape)、(电气)、(传感器和传感器)

また,モデルには,ダブルクリックするとSimscapeとSimscape电のライブラリにあるブロックにアクセスできる2つのリンクも含まれています。Simscape电を使用したモデル化でテンプレートを使用する方法の詳細については,Simscape电气を使用したアナログ回路アーキテクチャ,メカトロニクスシステム,および電力システムのモデル化を参照してください。

金宝appSimulink-PS转换器ブロックと线路电压传感器(三相)ブロックを削除します。

次のブロックをモデルに追加します。

ブロック	目的	ライブラリ
RLC(三相)	三相負荷の抵抗性,誘導性,容量性の各特性をモデル化します。	(Simscape)、(电气)、(被动)、(RLC总成)
电流传感器(三相)	三相負荷の各相に流れる電流をその電流に比例する物理量信号に変換します。	(Simscape)、(电气)、(传感器和传感器)
相位电压传感器(三相)	三相システムの各相の電圧をその電圧に比例する物理量信号に変換します。	(Simscape)、(电气)、(传感器和传感器)
电压源(三相)	電圧源に流れる電流に関係なく,すべての出力端子で正弦波電圧を維持する,理想的な三相電圧源を提供します。	(Simscape)、(电气)、(来源)

PS-金宝appSimulink转换器ブロックと接地中性点(三相)ブロックを右クリックして,キャンバス上の新しい場所にドラッグしてコピーします。
2番目の入力端子を范围ブロックに追加します。
1. 范围ブロックを右クリックします。
2. コンテキストメニューから(信号と端子)、(入力端子の数)、［2］を選択します。
以下に示すように,ブロックを接続します。
开放图书馆Simscapeと开放Simscape电图书馆という名前のキャンバス上の注釈を削除します。モデルをsimplethreephasemodelという名前で保存します。
このモデルのブロックでは,複合三相端子が使用されています。詳細は,三相端子を参照してください。

シミュレーションパラメーターの指定

Simscapeモデルの場合と同様に,トポロジ的に区別可能な物理ネットワークごとに解算器配置ブロックを含めなければなりません。このモデルには物理ネットワークが1つしかないため,1つの解算器配置ブロックを使用します。

解算器配置ブロックで[ローカルソルバーを使用)を選択し,[サンプル時間]を0.0001に設定します。
Simscapeベースのモデルでは,ローカルソルバーはサンプルベースのソルバーで,物理ネットワークの状態を離散状態として示します。Simscape电の大多数のモデルでは,ローカルソルバーが最初の選択肢として適しています。ローカルソルバーは[サンプル時間]で設定されるシミュレーションタイムステップごとにブロックの状態を更新します。60 Hz交流システムのシミュレーションでは,1的军医の位のサンプル時間を使用するのが適切です。ソルバーオプションの詳細については,解算器配置を参照してください。
離散ソルバーでなく連続ソルバーを使用する場合は,解算器配置ブロックの[ローカルソルバーを使用)チェックボックスをオフにします。これにより,シミュレーションでは,モデルのコンフィギュレーションパラメーター([モデル化)、[モデル設定))で指定された仿真金宝app软件ソルバーが使用されます。Simscape电のモデルでは,適度にスティッフなソルバーであるode23tを選択するのが適切です。60 Hz交流システムの場合は,(最大ステップサイズ]に1的军医の位の値を指定します。詳細は,陽的な可変ステップ連続ソルバーを参照してください。
金宝app仿真软件エディターでシミュレーションの[終了時間]を０.１に設定します。

負荷インピーダンスパラメーター

RLCブロックは三相負荷の抵抗性,誘導性,容量性の各特性をモデル化します。コンポーネントの構造パラメーターを使用して,抵抗,インダクタンス,静電容量の直列または並列の組み合わせを指定することができます。

RLCブロックでは,既定値は以下のとおりです。

コンポーネントの構造- - - - - -R。
抵抗- - - - - -1Ω。

[コンポーネントの構造)の既定値Rを使用すると,抵抗性のみの特性をもった三相負荷がモデル化されます。“各”相の抵抗は1Ωです。

表示パラメーターの指定

このモデルの传感器ブロックは,三相システムの各相の電流と電圧をそれらに比例する物理量信号に変換します。PS-金宝appSimulink转换器ブロックは物理量信号を模金宝app型信号に変換し,范围ブロックで表示できるようにします。

これら3つのタイプのブロックのうち,コンバーターブロックにのみパラメーターがあります。この例では,次のように設定します。
- [PS-金宝appSimulink Converter1]ブロックの[出力信号単位]をVに設定します。この設定により,ブロックに入力される電圧信号と同じ振幅の信号がブロックによって出力されます。
- [PS-金宝appSimulink Converter2]ブロックの[出力信号単位]を一个に設定します。この設定により,ブロックに入力される電流信号と同じ振幅の信号がブロックによって出力されます。
范围ブロックへの入力信号にラベルを付けます。各ラインをダブルクリックし,モデル図に示されているように,电压または电流というラベルを該当するラインに入力します。

これで,モデルをシミュレートし,結果を解析する準備が完了しました。

三相抵抗モデルのシミュレーションと解析

モデルを保存します。
モデルをシミュレートします。
相電流と相電圧を表示します。范围ブロックをダブルクリックします。
スコープメニューで[表示]、[コンフィギュレーションプロパティ]を選択します。[レイアウト]を1行2列の表示に設定します。
データに合わせて范围の座標軸をスケーリングするには,[オートスケール]ボタンをクリックします。

このシミュレーションでは,RLC(三相)ブロックの[コンポーネントの構造)パラメーターにより,三相負荷の電気特性を抵抗性のみに指定しています。このため,三相システムの各相では,電圧と電流が同相のままになります。各相の抵抗が1Ωであるため,相電圧の大きさは相電流の大きさと等しくなります。

三相無効モデルのシミュレーションと解析

モデルを変更して,無効負荷を作成できます。無効負荷には誘導性または容量性の特性があります。

このモデルのバージョンをsimplethreephasemodel_reactiveという名前で保存します。
RLC(三相)ブロックで,以下を設定します。
- コンポーネントの構造：RL系列
- インダクタンス：0．002
モデルをシミュレートします。
シミュレーション結果を表示します。范围の座標軸をオートスケールします。
結果を詳しく調べます。たとえば,ズームボタンをクリックし,いずれかのプロットの最初の1/3にボックスをドラッグします。

三相負荷の電気特性は純粋な抵抗性ではなくなっています。負荷に誘導性があるため,各相で流れる電流は電圧より遅延します。

展開平衡三相モデルの作成

最初に作成した三相抵抗モデルsimplethreephasemodelを開きます。
RLC(三相)ブロックを削除します。
(Simscape)、(电气)、(连接和引用)を選択し,このライブラリから分相器ブロックのコピーを2つこのモデルにドラッグします。
分相器ブロックの1つを左右反転します。ブロックを右クリックし,(回転と反転]、[ブロックの反転]、[左-右]を選択します。
(Simscape)、(基础库)、(电气)、(电器)を選択し,このライブラリから电阻器素子をモデルにドラッグします。
他のコンポーネント用にスペースを空けるため,电阻器素子のラベルを非表示にします。抵抗器を右クリックし,[形式]、[ブロック名を表示)を選択してこのオプションの選択を解除します。
电阻器素子のコピーをもう2つ作成します。
以下に示すように,コンポーネントを接続します。
この変更したモデルのバージョンをsimplethreephasemodel_expanded_balancedという名前で保存します。
このモデル名は,前にRLCブロックによってモデル化した負荷が各相に展開されたことを表しています。負荷はそのまま平衡がとれています。つまり,各相の抵抗は同じです。

展開不平衡三相モデルの作成

1つの相の抵抗を変更して,simplethreephasemodel_expanded_balancedの負荷を不平衡にします。相cの抵抗器素子をダブルクリックします。[抵抗]を2に変更します。
この変更したモデルのバージョンをsimplethreephasemodel_expanded_unbalancedという名前で保存します。
このモデル名は,前にRLCブロックによってモデル化した三相負荷が各相に展開されたことを表しています。負荷は不平衡になっています。つまり,いずれかの相の抵抗が他の2つの相の抵抗より高くなっています。

展開平衡三相モデルと展開不平衡三相モデルのシミュレーションと結果の解析

simplethreephasemodel_expanded_balancedモデルをシミュレートします。金宝app仿真软件エクスプローラーのメニューバーで,[実行]ボタンをクリックします。
シミュレーション結果を表示します。范围ブロックをダブルクリックします。
データに合わせて范围の座標軸をスケーリングするには,[オートスケール]ボタンをクリックします。

simplethreephasemodelでは,RLC(三相)ブロックの[コンポーネントの構造)パラメーターで,三相負荷が抵抗性のみになるように指定しています。このモデルのバージョンでは負荷は各相の個々の抵抗素子として展開されますが,各相の抵抗は不変です。三相システムの各相では,電圧と電流が同相のままになります。各相の抵抗が1Ωであるため,相電圧の大きさは相電流の大きさと等しくなります。
これらの結果を三相抵抗モデルの結果と比較すると,複合三相端子のあるブロック(元のモデルのRLC(三相)ブロック)が相の展開されたブロックと同じ忠実度で結果を生成していることがわかります。
simplethreephasemodel_expanded_unbalancedモデルを開きます。
モデルをシミュレートします。范围の座標軸をオートスケールします。

このモデルのバージョンでは,三相負荷のc相の抵抗は他の相の抵抗の2倍になります。したがって2番目のプロットが示すように,この相で流れる電流は半分です。ただし,負荷は抵抗性のみであるため,電圧と電流が同相のままになります。