Ứng dụng phần mềm mô phỏng SIMULINK trong tính toán và khảo sát thiết bị điện

Sự thâm nhập vũ bão của kỹ thuật vi tính, đặc biệt là kỹ vi xử lý tín hiệu đã cho phép giải quyết các thuật toán phức tạp điều khiển các thiết bị điện trong điều kiện thời gian thực với

-

TRẦN VĂN DƯƠNG

ỨNG DỤNG PHẦN MỀM MÔ PHỎNG SIMULINK TRONG TÍNH TOÁN VÀ KHẢO SÁT THIẾT BỊ ĐIỆN

LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT

-

TRẦN VĂN DƯƠNG

ỨNG DỤNG PHẦN MỀM MÔ PHỎNG SIMULINK TRONG TÍNH TOÁN VÀ KHẢO SÁT THIẾT BỊ ĐIỆN

LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT

Chuyªn ngµnh : Điện khí hoá M· sè : 60.52.54

Ng−êi h−íng dÉn khoa häc: TS TRẦN QUANG KHÁNH

HÀ NỘI - 2012

LỜI CAM ĐOAN

Tôi xin cam đoan luận văn này là công trình khoa học của riêng tôi thực hiện dưới sự hướng dẫn của TS Trần Quang Khánh Các số liệu sử dụng trong luận văn này đều được thu thập từ những nguồn gốc hợp pháp và có trích dẫn rõ ràng Những tài liệu đặc biệt đều đã được sự đồng ý của tác giả khi trích dẫn và sử dụng trong luận văn

Hà Nội, ngày 20 tháng 5 năm 2012

Tác giả

Trần Văn Dương

LỜI CẢM ƠN

Để hoàn thành luận văn này tôi đã nhận được sự hướng dẫn rất nhiệt tình của thầy giáo TS Trần Quang Khánh cùng với những ý kiến đóng góp quý báu của các thầy giáo, cô giáo Bộ môn Điện kỹ thuật – Khoa cơ điện, Viện sau Đại học Trường Đại học Nông nghiệp Hà Nội đã đọc và đóng góp nhiều ý kiến quý báu để luận văn của tôi được hoàn chỉnh hơn Tôi xin bày tỏ lòng cảm ơn chân thành và sâu sắc nhất tới những sự giúp đỡ quý báu đó

Tôi xin chân thành cảm ơn Trường Đại học Công nghiệp Thành phố Hồ Chí Minh đã tạo điều kiện cần thiết cho việc nghiên cứu luận văn

Tôi xin bày tỏ sự biết ơn chân thành tới gia đình, đồng nghiệp và bạn bè những người đã luôn bên tôi giúp đỡ về vật chất cũng như tinh thần trong suốt quá trình học tập và hoàn thành luận văn

Hà Nội, ngày 20 tháng 5 năm 2012

Tác giả

Trần Văn Dương

MỤC LỤC

LỜI CAM ĐOAN 1

LỜI CẢM ƠN ii

MỤC LỤC iii

DANH MỤC CÁC HÌNH v

DANH MỤC CÁC TỪ VIẾT TẮT vii

LỜI NÓI ĐẦU viii

CHƯƠNG 1 TỔNG QUAN VỀ PHƯƠNG PHÁP MÔ HÌNH MÔ PHỎNG SIMULINK 1

1.1 Phương pháp mô phỏng và ứng dụng của nó trong hệ thống điện 1

1.2 Các khối cơ bản của thư viện SimPowerSystems thuộc Simulink 2

1.3 Hệ đơn vị của các tham số của các khối chức năng 6

1.3.1 SOURCES: 6

1.3.2 SINKS: 12

1.3.3 DISCRETE: 14

1.3.4 LINEAR: 18

1.3.5 NONLINEAR: khoi toan 21

1.4 Sử dụng thư viện SPS xây dựng sơ đồ mô phỏng thiết bị hệ thống điện 27 1.4.1 Nguyên lý xây dựng các khối kỹ thuật điện 27

1.4.3 Mô hình cuộn kháng bảo hòa 31

CHƯƠNG 2 CÁC ĐẶC TÍNH KỸ THUẬT CỦA MÁY ĐIỆN 38

2.1 Máy điện quay: 38

2.1.1 Máy điện một chiều 38

2.1.2 Máy điện không đồng bộ 39

2.1.3 Máy điện đồng bộ 40

CHƯƠNG 3 XÂY DỰNG MÔ HÌNH MÔ PHỎNG THỬ NGHIỆM ĐỘNG

CƠ ĐIỆN 44

3.1 Xây dựng mô hình mô phỏng thử nghiệm máy điện một chiều 44

3.2 Xây dựng mô hình mô phỏng thử nghiệm máy điện đồng bộ 50

3.3 Xây dựng mô hình mô phỏng thử nghiệm máy điện không đồng bộ 56

CHƯƠNG 4 XÂY DỰNG MÔ HÌNH MÔ PHỎNG THỬ NGHIỆM MBA 63 4.1 MBA Ba pha hai cuộn dây 63

4.2 MBA Ba pha ba cuộn dây 66

4.3 MBA bão hòa từ 69

CHƯƠNG 5 THỰC HIỆN CHƯƠNG TRÌNH KHẢO NGHIỆM MÁY ĐIỆN 73

5.1 Khai báo các tham số và chạy mô hình khảo sát máy điện 73

5.1.1 Mô hình mô phỏng máy điện một chiều: 73

5.1.2 Mô hình mô phỏng máy điện đồng bộ: 76

5.1.3 Mô hình mô phỏng máy điện không đồng bộ: 78

5.1.4 Mô hình mô phỏng máy biến áp 3 pha 2 cuộn dây: 81

5.1.5 Mô hình mô phỏng máy biến áp 3 pha 3 cuộn dây: 84

5.1.6 Mô hình mô phỏng máy biến áp bão hòa từ: 85

5.2 Đánh giá chương trình mô phỏng thiết bị điện 87

KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 88

TÀI LIỆU THAM KHẢO 90

DANH MỤC CÁC HÌNH

Hình 1.1 Thư viện Simulink 1

Hình 1.2 Môi trường soạn thảo Simulink 2

Hình 1.3 Lấy một khối từ thư viện 2

Hình 1.4 Thư viện phần rời rạc (Discrete) 3

Hình 1.5 Thư viện Đồ thị (SINKS) 4

Hình 1.6 Thư viện Phần tuyến tính (LINEAR) 4

Hình 1.7 Thư viện Phần phi tuyến (NONLINEAR) 5

Hình 1.8 Thư viện Phần đầu nối (CONECTIONS) 5

Hình 1.9 Thư viện BLOCKSETS và TOOLBOXES 6

Hình 1.10 Khối kỹ thuật điện 28

Hình 1.11 Mô hình biến trở phi tuyến 29

Hình 1.12 Khối biến dòng và điện áp 30

Hình 1.13 Mô hình biến trở phi tuyến có bộ lọc 31

Hình 1.14 Hàn truyền từ thông và dòng cuộn kháng 32

Hình 1.15 Sơ đồ mô phỏng cuộn kháng bão hoà 32

Hình 1.16 Động cơ một chiều kích từ độc lập 33

Hình 1.17 Mô hình và đồ thị mômen điện từ và vận tốc 35

Hình 1.18 Mô hình mô phỏng động cơ nguồn dòng có điều khiển 36

Hình 1.19 Mô hình tổ hợp của động cơ 37

Hình 2.1 Lá thép và lõi thép stato 40

Hình 2.2 Cấu tạo rotor động cơ không đồng bộ 40

Hình 2.3 Mặt cắt ngang trục máy: 41

Hình 2.4 Mô hình máy biến áp 3 pha 42

Hình 3.1 Mô hình mô phỏng máy điện một chiều 45

Hình 3.4 Sơ đồ mô phỏng động cơ một chiều khởi động 3 cấp 49

Hình 3.5 Kết quả mô phỏng 50

Hình 3.6 Sơ đồ thay thế máy điện đồng bộ 51

Hình 3.7 Sơ đồ mô phỏng máy điện đồng bộ 55

Hình 3.8 Kết quả mô phỏng 55

Hình 3.9 Sơ đồ thay thế máy điện không đồng bộ 56

Hình 3.10 Sơ đồ mô phỏng động cơ dị bộ 62

Hình 3.11 Kết quả mô phỏng 62

Hình 4.1 Sơ đồ mô phỏng máy biến áp 3 pha 2 cuộn dây 65

Hình 5.1 Mô hình mô phỏng máy điện một chiều 73

Hình 5.2 Kết quả mô phỏng 75

Hình 5.3 Mô hình mô phỏng máy điện đồng bộ 76

Hình 5.4 Kết quả mô phỏng 78

Hình 5.5 Mô phỏng máy điện không đồng bộ 79

Hình 5.6 Kết quả mô phỏng 81

Hình 5.7 Mô hình mô phỏng máy biến áp 3 pha 2 cuộn dây: 82

Hình 5.8 Kết quả mô phỏng 83

Hình 5.9 Mô hình mô phỏng máy biến áp 3 pha 3 cuộn dây 84

Hình 5.10 Kết quả mô phỏng 85

Hình 5.11 Mô hình mô phỏng máy biến áp bão hòa từ: 86

Hình 5.12 Kế quả mô phỏng 87

DANH MỤC CÁC TỪ VIẾT TẮT

SI Hệ đơn vị đo lường quốc tế

DSP Hệ thống thôn tin mô phỏng khối

TL Cổng chuyển tín hiệu mô men cản

LỜI NÓI ĐẦU

Bên cạnh các dạng truyền động cơ khí, khí nén, truyền động điện được sử dụng vô cùng rộng rãi và đã trở thành một khâu chấp hành không thể thiếu trong quá trình tự động hoá Ở đâu có chuyển động cơ học, ở đó cần đến thiết bị điện làm khâu trung gian để chuyển hoá điện năng thành dòng cơ năng với những đặc tính cần thiết Việc điều khiển chính xác dòng cơ năng tạo nên các chuyển động phức tạp của dây truyền công nghệ là nhiệm vụ của hệ thống truyền động Bởi vậy truyền động điện là môn khoa học ứng dụng các kiến thức mới nhất của lý thuyết tự động điều khiển, các tiến bộ của công nghệ vi điện tử và vi tính, nhằm gán cho máy điện các tính năng cao, đáp ứng được các đòi hỏi mới của quá trình tự động hoá đặt ra cho thiết bị

Sự thâm nhập vũ bão của kỹ thuật vi tính, đặc biệt là kỹ vi xử lý tín hiệu đã cho phép giải quyết các thuật toán phức tạp điều khiển các thiết bị điện trong điều kiện thời gian thực với chất lượng rất cao Đối với các kỹ sư Cơ tin nói riêng và những người nghiên cứu khoa học - kỹ thuật nói chung, mô phỏng là công cụ quan trọng cho phép khảo sát các đối tượng, hệ thống hay quá trình kỹ thuật - vật lý, mà không nhất thiết phải có đối tượng hay hệ thống thực Được trang bị một công cụ

mô phỏng mạnh và có hiểu biết về các phương pháp mô hình hoá, người kỹ sư sẽ có khả năng rút ngắn thời gian và giảm chi phí nghiên cứu – phát triển sản phẩm một cách đáng kể Điều này đặc biệt có ý nghĩa khi sản phẩm là các hệ thống kỹ thuật phức hợp với giá trị kinh tế lớn

Với mục đích đó, luận án tốt nghiệp chuyên ngành điện khí hoá ứng dụng không ngoài mục đích giúp các kỹ sư tiếp cận và sử dụng thành thạo các phần mềm

mô phỏng với sự trợ giúp của máy tính để giải quyết các vấn đề của kỹ thuật Cụ thể là trong luận án tốt nghiệp này, với nhiệm vụ là: “ Mô phỏng thiết bị điện trong thư viện SIMULINK ”, tôi đã sử dụng công cụ mô phỏng trong Matlab của MathWork luận án gồm năm chương:

CHƯƠNG 1 TỔNG QUAN VỀ PHƯƠNG PHÁP MÔ HÌNH MÔ PHỎNG

SIMULINK

1.1 Phương pháp mô phỏng và ứng dụng của nó trong hệ thống điện

phỏng và phân tích một hệ thống động Thông thường dùng để thiết kế hệ thống điều khiển,thiết kế DSP,hệ thống thông tin và các ứng dụng mô phỏng khác

Simulink là thuật ngữ mô phỏng dễ nhớ được ghép bởi 2 từ: Simulation và Link Simulink cho phép mô tả hệ thống tuyến tính,hệ phi tuyến,các mô hình trong miền thời gian liên tục, hay gián đoạn hoặc một hệ gồm cả liên tục và gián đoạn

và xây dựng mô hình sử dụng thao tác “nhấn và kéo” chuột Với giao diện đồ họa ta

có thể xây mô hình và khảo sát mô hình một cách trực quan hơn Đây là sự khác xa các phần mềm trước đó mà người sử dụng phải đưa vào các phương trình vi phân và các phương trình sai phân bằng một ngôn ngữ lập trình

Từ cửa sổ lệnh của Matlab đánh dòng lệnh: >> simulink ↵

Thư viện simulink hiện ra:

Từ đây có thể tạo mô hình bằng Simulink:

Hình 1.2 Môi trường soạn thảo Simulink

- Cửa sổ này cho phép ta “nhấp-kéo-thả” vào từng khối chức năng trong thư viện simulink

VD: Đặt vào khối ‘Sine wave’ trong thư viện

Hình 1.3 Lấy một khối từ thư viện

Sau khi đặt tất cả các khối cần thiết của mô hình,ta nối chúng bằng cách

“nhấp-giữ” và kéo một đường từ đầu ra của khối này đến đầu vào của khối kia rồi thả phím trái chuột ra, một kết nối sẽ được thiết lập

1.2 Các khối cơ bản của thư viện SimPowerSystems thuộc Simulink

Thư viện các khối SimPowerSystems (ở các phiên bản trước MATLAB 6.1

là Power System Blockset) là một phần trong hộp công cụ mở rộng Simulink của MATLAB, nó bao gồm hệ thống các khối chức năng cho phép giải các bài toán hệ thống theo phương pháp mô hình mô phỏng Trong các thư viện con của

SimPowerSystems có chứa các mô hình của các phần tử thụ động (pasive) và chủ động (active), các nguồn năng lượng, các thiết bị điện như động cơ, máy phát, máy biến áp, đường dây truyền tải, cơ cấu đóng cắt, điều khiển v.v Áp dụng các khả năng đặc biệt của Simulink và SimPowerSystems, người sử dụng không chỉ có thể

mô phỏng được các hoạt động của các thiết bị trong khoảng thời gian xét, mà còn

có thể thực hiện các dạng phân tích khác nhau đối với các thiết bị này như: giải tích chế độ xác lập của mạng điện, phân tích chất lượng điện, ổn định hệ thống điện v.v

SimPowerSystems có thể cho phép mô phỏng được ngay cả các quá trình phức tạp của các hệ thống như quá trình chuyển đổi năng lượng trong bộ chỉnh lưu, quá trình quá độ trong hệ thống điện v.v Sự kết hợp của các thư viện khác của Simulink và các hàm của MATLAB cho phép SimPowerSystems có một khả năng tuyệt với trong việc mô phỏng các hoạt động của các hệ thống kỹ thuật điện

Có thể nói SimPowerSystems hiện tại được coi là một phương tiện mô phỏng các thiết bị và hệ thống điện thuận tiện và hiệu quả nhất

Hình 1.4 Thư viện phần rời rạc (Discrete)

Hình 1.5 Thư viện Đồ thị (SINKS)

Hình 1.6 Thư viện Phần tuyến tính (LINEAR)

Hình 1.7 Thư viện Phần phi tuyến (NONLINEAR)

Hình 1.9 Thư viện BLOCKSETS và TOOLBOXES

Thư viện SimPowerSystems bao gồm các thư viện con sau:

Với các khối chức năng có trong các thư viện trên, người sử dụng có thể thiết lập được các mô hình mô phỏng của các thiết bị và hệ thống điện và khảo sát các đặc tính, quá trình của chúng một cách dễ dàng

1.3 Hệ đơn vị của các tham số của các khối chức năng

1.3.1 SOURCES:

Đây là nhóm bao gồm các khối phát và nhận tín hiệu

1 Clock: Cung cấp vector theo thời gian

Màn hình hiển thị

Mở trong suốt thời gian mô phỏng,hiển thị thời gian lien tục mà cuộc mô phỏng đang xảy ra Điểm quan trọng là Clock không phải là khối phát thời gian,mà

chỉ là khối hiển thị thời gian mô phỏng Được phép nối với To Workspace để

chuyển vector thời gian vào trong matlab

2 Constant:

Màn hình cài đặt thông số là hằng số

Phát ra giá trị là hằng số

Những thông số: giá trị constant

3 Sine Wave: Khối phát sóng có dạng Sine

Những thông số : Giá trị biên độ, tần số ( rad/s, hezt), pha, thời gian lấy

mẫu (chỉ áp dụng cho hệ gián đoạn)

4 Signal Generator:

Cung cấp cho 4 dạng sóng khác nhau (giống như máy phát sóng):

+ Sóng Sin

+ Sóng vuông (square)

+ Sóng răng cưa (sawtooth)

+ Sóng ngẩu nhiên ( random)

Những thông số : Dạng sóng, giá trị biên độ (giá trị đỉnh), tần số, đơn vị tần số

Nhũng giá trị này có thể thay đổi trong quá trình mô phỏng

5 Repeating sequency: Lặp lại dạng song đã cho một cách tuần tự

Những thông số : vector thời gian và quan hệ giá trị của hàm vector (cùng chiều)

Khi mô phỏng thời gian rơi vào trong phạm vi của vector thời gian của ngõ

ra thì nó được xem như From Workspace Nói cách khác, hàm này là phần mở rộng

bởi một dạng sóng cơ bản có chu kì lặp Tín hiệu được phát ra với chu kì tuần hoàn

có biên độ bằng vector

6 Step input: Phát ra dạng sóng có tính chất hàm bước:

Những thông số : Thời gian chuyển đổi (Steptime), giá trị đầu, giá trị cuối

Thời gian chuyển đổi có thể âm và điều kiện đầu có thể lớn hơn giá trị cuối

Khối này được dùng trong việc phân tích phổ của hệ không tuyến tính Tần

số đặt ban đầu có thể lớn hơn tại tần số đặt cuối cùng Nhưng sau thời gian đích đã

8 Pulse Generator :

Phát ra một chuổi xung tuần tự với khoảng thời gian ổn định

Những thông số : Chu kì xung, độ rộng xung (hệ số chu kì), biên độ xung,

thời gian bắt đầu phát xung

9 Random Number:

Bộ phát số ngẫu nhiên (ý nghiã Zero) phân bố chuẩn (Phân bố Gauss)

Những thông số: Giá trị trung bình, khoảng biến đổi, giá trị bắt đầu phát

sinh (seed), thời gian lấy mẫu

Điểm khác biệt cuả khối này sự khác nhau của giá trị "seed" Giá trị này có thể là một vector

Trong hệ rời rạc (phụ thuộc vào thời gian) liên quan đến vấn đề số nó thường

được dùng hơn khối Band –Limited White Noise

10 From Workspace: Đọc dữ liệu từ ma trận MATLAB

Những thông số: bảng ma trận

11 From File: Đọc dữ liệu từ một file

Những thông số : Tên file

Dữ liệu phải giống như một ma trận Mỗi cột phải phải có giá trị của n cửa vào tại thời điểm cho trước (yếu tố đầu tiên của cột) Sau đó, hàng thứ nhất là một

vector thời gian (so với From Workspace hàng và cột ngược nhau)

12 Digital Clock: Cung cấp thời gian cho hệ rời rạc

13 Band –Limited White Noise: Phát ra một dãy tín hiệu ồn trắng

Mỗi một cột ma trận đại diện cho mỗi giá trị khác nhau dữ liệu được truyền đến MATLAB cho đến khi kết thúc mô phỏng

Nêú sự mô phỏng cần số bước lớn hơn giá trị maximum một đơn vị thì khối này chỉ lưu giá trị n cuối cùng ,với n là giá trị lấy mẫu maximum đã quy định

Thông số thứ hai cuả hàng trong maximum là tuỳ ý (timestep: buớc thời gian), Matlab chỉ lưu giá trị n chung Thường thường vector thời gian không cần khoảng cách đều; thông số thứ ba của maximum cũng tuỳ ý nhưng có đặc điểm là

phải phù hợp với thời gian lấy mẫu với dữ liệu được thu thập

Ví dụ nếu bạn cài đặt thông số cho maximum…

[100,5,0.8]

Cửa ra của ma trận gồm 100 hàng (số cột tương ứng với chiều của khối vào)

3 To File: Lưu trữ dữ liệu dưới dạng file

Những thông số : Tên file ,tên matrận

Dữ liệu ở đây là một ma trận, hang đầu tiên là một vetor thời gian, những cột

khác là biến ngõ ra (so với To Workspace hàng và cột đảo nhau)

Hàng đầu tiên luôn là vector thời gian (không cần thiết phải nối đến Clock để hiện ra)

4 XY graph:

Hai đồ thị của hai tín hiệu sẽ được vẽ trên cửa sổ đồ họa của Matlab

Những thông số : biên duới và biên trên của trục

5 Stop Simulation:

Ngừng cuộc mô phỏng ngay lậy tức khi ngõ vào bằng không

Khi nhiều tín hiệu vào là đa biến nếu có một thành phần ngõ vào bằng không thì cuộc mô phỏng sẽ ngừng ngay lập tức

6 Graph: Vẽ số liệu trên cửa sổ đồ họa

Những thông số : phạm vi trục thời gian, biên dưới và biên trên của trục

ngang, màu sắc của mỗi đường

Nếu thời gian mô phỏng vuợt quá thời gian đặt thì đồ thị sẽ bắt đầu được vẽ

từ cạnh trái của Graph

1.3.3 DISCRETE:

1 Unit Delay :

Ngõ vào bị trễ bởi một chu kì lấy mẫu

Những thông số : Giá trị đầu (giá trị giả định trong chu kì mô phỏng đầu

tiên khi ngõ ra không xác định được), thời gian lấy mẫu

2 Discrete Zero –Pole:

Thực hiện một hàm truyền rời rạc (theo thời gian) ở dạng Cực và Zero

Những thông số : Các zero, Các cực, độ lợi, thời gian lấy mẫu

3 Discrete State- Space:

Thực hiện một hệ rời rạc dưới dạng hệ phuơng trình trạng thái

Những thông số : Hệ ma trận, điều kiện đầu, thời gian lấy mẫu

4 Discrete Filter: Thực hiện lọc IIR và lọc FIR

Những thông số : hệ số tử và mẩu của hàm truyền, thời gian lấy mẫu

6 Zero – Order Hold: khâu giữ bậc không

Thực hiện một hàm giữ và lấy mẫu

Những thông số : thời gian lấy mẫu

Khâu này cho biết được cấu trúc của tín hiệu Tín hiệu được lấy mẫu và giữ cho đến khi tín hiệu kế tiếp được lấy mẫu

7 First – Order Hold: khâu giữ bậc một

Những thông số : thời gian lấy mẫu

Ngõ ra bị trễ một khoảng thời gian khi ngõ ra được đưa vào giữa hai lần lấy mẫu kế tiếp

8 Discrete- Time Integrator: Thực hiện hàm phân tích gián đoạn

Những thông số : Điều kiện đầu

Giới hạn cận dưới và trên, thời gian lấy mẫu

Nó thực hiện một phép biến đổi hàm truyền Z

1.3.4 LINEAR:

Đây là nhóm tuyến tính trong miền thời gian và Laplace

1 Sum: Cửa ra tổng (hiệu) các cổng vào

Những thông số : Các dấu của cửa vào

Số dấu sẽ cho biết số cửa vào của khối Nếu tất cả các tín hiệu vào là đa biến ( cùng chiều) thì cửa ra là tổng Nếu cửa vào bao gồm hai đại luợng đa biến và vô hướng thì tổng các thành phần đa biến là lượng vô hướng

2.Gain: Nhân tín hiệu vào với một hằng số

Nhũng thông số : Giá trị độ lợi

Nếu thông số được dùng trong Gain ở dạng vector thì nội dung để hiển thị phải ở trong ngoặc đơn

3.Derivative: Tín hiệu vào được lấy vi phân theo thời gian

Ở mỗi đoạn lấy vi phân được tính trên cơ sở của tỉ số vi phân đối với giá trị đoạn trước Kết quả có thể sai nếu đoạn lấy vi phân có thời gian quá lớn

4 Tranfer Fcn: Thực hiện chức năng một hàm truyền

Những thông số : Hệ số tử và mẫu của hàm truyền

5 Integrator: Tín hiệu vào được lấy tích phân

Những thông số : Điều kiện đầu

6 State-Space :

Thực hiện một hệ tuyến tính không thay đổi theo thời gian

Những thông số : hệ ma trận,điều kiện đầu

7 Zero-pole: Thực hiện hàm truyền dưới dạng cực và zero

Những thông số : Các Zero, các cực, độ lợi

8 Matrix Gain: Cửa vào là một vector thì ngõ ra là một ma trận

Những thông số : Giá trị gain

Nếu có tín hiệu là đa biến thì nó được khuếch đại bởi hệ số đó

1.3.5 NONLINEAR: khoi toan

1 Abs: Tính giá trị tuyệt đối của cửa vào

2 Product: Cửa vào được nhân với nhau (giống SUM)

Những thông số : Số cửa vào

3 Fcn: Tính toán biểu thức

Ngõ vào phải là một hàm u(I), giá trị phải là đại lượng vô hướng

Khối này khả năng thực hiện cho SISO (single input single output) và MISO

4 Dead Zone:

Ngõ ra có giá trị là Zero khi ngõ vào nằm trong vùng chết (tắt) Ngoài ra ngõ

ra sẽ bằng ngõ vào khi ngõ vào không nằm trong đoạn Dead Zone

Những thông số : Giá trị đầu và cuối của đoạn Dead Zone

5 Backlash : khâu khe hở

Mô hình xử lý hệ thống có thời gian dự trữ

Những thông số: Độ rộng Dead Zone, giá trị đầu của cửa ra và vào

Cửa ra là hằng số khi cửa vào nằm trong đoạn Dead Zone

trị thứ ba

Những thông số : giá trị ngưỡng

8 Look-Up Table: Thi hành mẫu đồ thị tuyến tính của ngõ vào

9 2-D Look-Up Table

Thi hành mẫu đồ thị tuyến tính trong tọa độ hai chiều

Những thông số: Giá trị của chỉ số X và Y và quan hệ với giá trị ngõ ra

10 Rate Limiter: Giới hạn tốc độ thay đổi của tính hiệu ngõ vào

Những thông số: Giá trị tối đa của sự thay đổi

11 Relay: Mô phỏng một rơ le

Những thông số : Giá trị ngưỡng của cửa ra ở trạng thái ON và OFF

Sự chuyển đổi của cửa ra giữa hai giá trị đặc biệt Khi rơle ở vị trí ON, nó giữ nguyên khi giá trị cửa vào hạ xuống thấp hơn ngưỡng OFF, ngược lại thì rơle ở

vị trí OFF

12 MATLAB Fcn:

Cho phép gọi một hàm MATLAB trong sơ đồ SIMULINK

Những thông số : Tên hàm, chiều của ngõ

ngõ ra (-1 mang nghĩa là ngõ ra cùng chiều với ngõ vào)

SIMULINK không có khả năng kiểm tra chiều của hàm MATLAB đó là đặc điểm riêng của khối

13.Quantizer: Mô phỏng bộ lượng tử

Những thông số : Khoảng thời gian lượng tử

14 Coulombic Friction: Mô phỏng ma sát Coulomb

15 Logical Operator:

Cửa ra mang giá trị 1 nếu toán tử logic cửa vào mang giá trị đúng, ngược lại mang giá trị 0

Những thông số:Toán tử logic, số cổng vào

16 Combinatorial Logic: Thực thi một bảng tổ hợp logic

18 Variable Transport Delay:

Giới thiệu một biến thời gian trễ : Cửa vào thứ hai trễ một khoảng thời gian so với ngõ vào thứ nhất

Những thông số : Điều kiện đầu

Khối này được áp dụng cho việc giải các vòng lượng giác

20 Sign: Thực thi một hàm dấu

1.4 Sử dụng thư viện SPS xây dựng sơ đồ mô phỏng thiết bị hệ thống điện

1.4.1 Nguyên lý xây dựng các khối kỹ thuật điện

tuyên, mô hình cuộn kháng bảo hòa, các máy điện kiểu mới v.v Trong trường hợp đó người sử dụng có thể tự tạo ra mô hình cần thiết trên cơ sở các khối của Simulink và SimPowerSystems Mô hình cấu trúc chung được biểu thị trên hình 1.10

Hình 1.10 Khối kỹ thuật điện

Trên sơ đồ khí cụ đo điện áp được mắc song song với nguồn dòng Giữa cổng ra của bộ đo điện áp và cổng vào của nguồn dòng có mắc một khối Simulink-model để thực hiện đo đặc tính V-A của cơ cấu Song song với nguồn dòng còn có mắc một biến trở khử ghép Sự hiện diện của biến trở này cần thiết vì đa số các khối SimPowerSystems được thực hiện trên cơ sở nguồn dòng Khi mắc nối tiếp các khối này, các nguồn dòng sẽ bị mắc nối tiếp với nhau, điều đó là không thể Khi có sự hiện diện của biến trở sẽ cho phép các khối mắc nối tiếp với nhau mà không ảnh hưởng đến các nguồn dòng Giá trị của biến trở cần được chọn đủ lớn để ảnh hưởng của nó đến đặc tính của khối được xây dựng là nhỏ nhất (thường đối với các khối kỹ thuật điện giá trị của biến trở được chọn trong giơid hạn 500 ÷ 1000 Ω) Các đầu cực của khối là cổng vào và cổng ra Như vậy, để tạo ra một khối kỹ thuật điện người sử dụng trước hết cần tạo ra một khối Simulink – model bình thường, mà cổng vào là tín hiệu tỷ lệ với điện áp trên đầu cực của cơ cấu, còn tín hiệu ra tỷ lệ với dòng điện của nó, sau đó sử dụng mô hình này trong sơ đồ trên hình 1.10 Khi xây dựng cơ cấu nhiều pha, cần xây dựng mô hình cho từng pha sau đó kết nối chúng theo sơ đồ phù hợp

1.4.2 Mô hình biến trở phi tuyến

Giả dụ đường đặc tính V-A của biến trở được cho trước theo biểu thức:

U

u I i

trong đó:

i và u – giá trị tức thời của dòng điện và điện áp;

I 0 – giá trị dòng điện của cơ cấu khi điện áp bằng giá trị ngưỡng;

- chỉ số mũ, xác định đặc tính V-A của biến trở (thường có giá trị trong khoảng 0 ÷ 50)

Sơ đồ khối biến trở phi tuyến được biểu thị trên hình 1.11 Мô hình Simulink của biến trở được thực hiện với sự trợ giúp của khối Fcn Các giá trị của tham số được lấy như sau:

I 0 = 500 А,

= 24

Hình 1.11 Mô hình biến trở phi tuyến

Sơ đồ toàn bộ mô hình và biểu đồ làm việc của nó được thể hiện trên hình 1.12

Hình 1.12 Khối biến dòng và điện áp

tỷ lệ với các biến này Đồ thị V-A của biến trở được xây dựng trên XY-Grraph Đồ thị biến thiên của dòng và áp theo thời gian cho thấy tính phi tuyến của biến trở

quán tính, tạo thành bởi cảm biến điện áp, khối Fcn và nguồn dòng có điều khiển (hình 1.4.1) Simulink thực hiện tính toán các mô hình này với sự áp dụng thủ tục tích phân do đó làm giản tốc độ của phép tính Ngoài ra, do sự hiện diện của vòng kín địa số không thể tính toán ở chế độ gia tốc (Acceleration mode) Để phá bỏ vòng kín cần mắc vào đường dây giữa cảm biến điện áp và nguồn dòng một bộ lọc với hằng số thời gian nhỏ Giá trị hằng số thời gian cần chọn sao cho sự thay đổi

hình biến trở phi tuyến có áp dụng bộ lọc được thể hiện trên hình 1.12

Biểu đồ thời gian làm việc của mô hình không khác gì so với biểu đồ thể hiện trên hình 1.12