Электротехникалы ралдар мен тізбектерді SIMULINK/MATLAB – та моделдеу

Зертханалы жмыс №1

Жмысты масаты:SIMULINK - пакетінде моделдерді ру, Sim Power System – нен блоктарды схемаа жинау, параметрлерін беру, блоктарды бір бірімен осу моделді есебін толы алады.

 

Физикалы былыстарды компьютерде моделдеу зертханалы жаттыуларды йымдастыруда нтижелі діс болып табылады. Наты зертханалы стендтерден араанда, виртуалды стендтерді ерекшеліктері бар:

- зерттелетін слбаны жне лкен макетті лшеу – баылау аппаратуралары болмайды;

- лшеу ателіктері аз;

- компьютерде моделдеу уаыты тжірибелік зерттеулер жргізу жне макет дайындау уаытына араанда бірнеше есе аз. Электронды блоктарды жобалауда тапсырмаларды шешу шін олданбалы компьютерлік арнайы пакеттер бар.

MATLAB — интерактивті ортадаы жоары дегейлі бадарламалау тілі, нтижелерді крсетеді жне есептейді. MATLAB кмегімен мліметтерді талдауа, алгоритмдерді деуге, осымшаларды жне моделдер жасауа болады.

MATLAB жйесі (матрицалы зертхана) MathWorks мамандары ран техникалы есептеулер жргізу шін жоары дрежелі бадарламалау тілі. MATLAB бадарламалау ортасыны негізгі терезесі 1- суретте крсетілген.

 

 

1 – cурет. MATLAB бадарламасыны терезесі

 

Экранны сол жаында (1 – сурет) жйе компоненттеріні браузерлер терезесін круге болады, олар операциялы баылау жасау шін ажет: Workspace – жмыс ауданыны ресурсын круге арналан арнайы браузер. Ол жмыс ауданыны делген кескінін береді: объектілірді (геометриялы фигураларды, трлі тсті суреттер жне т.б) клемін, оларды тзетуге жне де шіру ммкіндіктерін береді;

Command History– тапсырма орындалуыны тарихын крсететін браузер;

- Current Directory – файлды жйе браузері. Бл терезеде жаттар тізімі

жне файлдарды мліметі соы делу кнін крсетеді.

MATLAB 7.10.0. жаа Simulink 6.5 кеейтілімді пакетін сынады, ол сызыты жне сызыты емес динамикалы жйелер мен ралдарды математикалы моделдеуге арналан, жне де функционалды блок – слбасын сынады ол S- модель немесе жай модель деп атаймыз.

Модель рамына ртрлі трдегі орек сигналдар, виртуалды тіркеуші ралдар, анимация жасау шін графикалы ортасы кіруі ммкін. Моделдеуді бірнеше нсалары бар: уаыт ауданында, жиіліктік жне басарылатын жне т.б.

Simulink – моделдеуді графикалы ортасы. Ол блок – диаграмма кмегімен баытталан графтар трінде дискретті гибритті жне зіліссіз сызыты емес жне зілісті жйелер арылы динамикалы моделдер трызады.

Simulink пакетін іске осу шін саймандар татасынан крсетілген (2 сурет) батырманы басу арылы жзеге асырамыз. осыланан кейін барлы іс – рекеттер MATLAB+ Simulink ортасында жзеге асырылады, Simulink жмысы MATLAB жйесінде ашылан терезе бойынша жргізіледі, оны орындаан операциялардан баылауа болады.

2 - cурет. MATLAB бадарламасындаы саймандар татасыны терезесі

 

Simulink блокты компоненттерді (кітапхана браузері) кеейтілген кітапханасы бар жне те олайлы блок - слба Sim Power System редакторы болып табылады.

Кітапхана браузеріні терезесі 3 - суретте крсетілген.

 

3 – cурет. Sim Power System блогыны Power Electronics кітапхана браузеріні терезесі

 

Simulink пакетіні кітапхана браузеріне кптеген блоктар кіреді:

а) Simulink– блоктарды негізгі кітапханасы. Ол орек сигналдар оларды сер етуі, тіркеуші ралдар, сызыты компоненттер, дискретті компоненттер, математикалы операцияларды райды.

Компоненттерді олдану арылы олданушыы керекті блоктарды жмыс столына келіп жне блоктарды кірісі мен шыыстарын осамыз. Осылайша, жйені блок слбасы рылады, S – модель рылады. Simulink S – моделді автоматтандырып иын алгебралы жне дифференциалды тедеулерді шешеді. олданушы ран виртуалды ралды кескінін жасап шыуа септігін тигізеді. Simulink – та ралан S – модель блок – слбасы те кркем жне «шынайы жмыс» жасайды.

Жаа блоктар осылан кезде модельді математикалы сипатамасын Simulink тжірибеде лезде згереді. Simulink осымшасын «виртуалды зертхана» деп айтуа болады, ол электрлік тізбектерді, электрлік машиналарды жне электр жетегі ралдар слбаларын уатты электрониканы кптеген трлерін зерттеуге жне жинауа арналан.

SimPowerSystems кітапхана блогы Simulink - ті осымша арнайы моделдеу блогы. SimPowerSystems электротехникалы ралдарды моделдеу блоктарынан трады.

Кітапхана рамына орек кздер, трансформатор, жартылай ткізгіш элементтер, транзистрлар, тиристорлар, электр тарату жолдары жне т.б ралдар активті жне пассивті моделге кіреді. Simulink жне SimPowerSystems арнайы ммкіншіліктерін олдана отырып, ттынушы уаыт бойынша ралдара ртрлі талдаулар жасауа болады.

SimPowerSystems артышылыы иын электротехникалы жйелерді имитациялы жне рылымды моделдер алу. Мысалы, электр энергиясыны жартылай ткізгіш трлендіргіш кш уатты блігін SimPowerSystems имитациялы блоктарды олданып жзеге асыруа болады, ол басару жйесін Simulink блоктары арылы жмыс алгаритмін крсетеді. Мндай діс, схематехникалы моделдеуден айырмашылыы, моделді ышамдайды, жмыс жылдамдыын жоарлатады. SimPowerSystems блоктарын олдану арылы Simulink кітапханасыны баса блоктарында олдана аламыз, ол электротехникалы жйелерді моделдеуде кптеген ммкіншілік береді.

SimPowerSystems кітапханасыны 7 негізгі рамы:

1 electricalSources – электр энергия кздері;

2 connectors – осыштар;

3 measurements – лшеу жне баылау ралдары;

4 elements – электротехникалы элементтер;

5 powerElectronics – уатты электроника ралдары;

6 machines – электротехникалы машиналар;

7 powerlibExtras – осымша электротехникалы ралдар.

Моделді MatLab 7.10.1. бадарламасында жасалады. Моделдеу кезінде келесідей элементтер олданылды: DC Voltage Source – траты ток кзі; Timer – таймер; Voltage Measurement – вольтметр; жне де IGBT – биполярлы транзистор т.б.

Simulink пакетіні баса да кітапханаларын крсетуге болады.

 

4 - cурет. Sim Power System блогыны кітапхана терезесі

 

Electrical Sources -бл кітапхана басарылатын жне басарылмайтын траты жне айнымалы кернеу мен тотардантрады (5 сурет). р бір блокты баптау арылы амплитуда, кернеу, басты фазасы мен жиілігін береміз.

 

 

5 – cурет.Electrical Sources кітапханасы

 

Measurements аясы – Multimeter блогына шыыс параметрлерін лшеулерін алу шін осатын блок.

Elements – электротехникалы элементтер. 6 - суретте кітапханасы крсетілген. Бл кітапхана рамына келесідей элементтер кіреді:

- тізбектей жне параллель, бір фазалы жне ш фазалы пассивті R,L,C элементтерден трады.

 

6 – cурет. Elements кітапханасы

 

 

- Бірфазалы жне шфазалы магнитбайланысты тізбектер (Mutual Inductance, Three-phase Mutual Inductance).

Сызыты бірфазалы жне шфазалы трансформаторлар (Linear Transformer, Three-Phase Transformer).

- Бірфазалы жне шфазалы кілттер (Breaker), оны параметрлері кедергі мен индуктивтілік баптау аясында беріледі.

ш фазалы кп орамды жне ш орамды трансформаторлар (Three-Phase Transformer, Two windings, Three windings).

AC Voltage Source –Айнымалы кернеу кзі 7 – суретте крсетілген. Бл пиктограмма да параметрлерді Peak Amplitude (V) — кернеу кзіні шыыс амплитудасы; Phase (deg) — басты фаза градуспен; Frequency (Hz) — жиілік; Sample time —шыыс кернеуді дискретизация адамы бойынша дискретті модельдерді жасау шін ажет; Measurements — бл айнымалыларды тадау арылы Multimeter блогына береді.

 

 

7 – cурет. Айнымалы кернеу кзі

 

AC Current Source – Айнымалы ток кзі. Бл пиктограмма

 

8 – cурет. Айнымалы ток кзі

 

3-Phase Source –шфазалы синусойдалы кернеу кзі.Блокты пиктограммасы 9 – суретте крсетілген.

 

 

9 – cурет. шфазалы синусойдалы кернеу кзі

 

Phase-to-phase rms voltage (V) — сызыты кернеу мні (В). Phase angle of phase A (deg) –кернеуді басты фазасы (градус). Frequency (Hz) - жиілік(Гц). Internal connection –кернеу фазасыны осылуы.

Sim Power Systemпассивті элементтер: Series RLC Branch – Тізбектей RLC – тізбек. Parallel RLC Branch -параллельRLC тізбек.

 

10 – сурет. Пассивті электрлік тізбектер пиктограмма

 

Мазмны

1.Виртуалтуалды орнату слбасы.

2.Негізгі сипаттамаларды есептеу шін сипаттамалар.

3.Жктемелік сипаттамалар.

4.Энергетикалы сипаттамалар.

5.Сол мезеттегі кернеу жне то осцилограммалары.

6.Жмыс бойынша орытынды.