Matlab 版 (精华区)

发信人: matlab (Matlab教授), 信区: Matlab
标  题: Power System Blockset 
发信站: 紫 丁 香 (Sun Sep 13 23:27:56 1998), 转信

Power System Blockset  
 
 

Simulink block libraries for the design, simulation, and prototyping of electrical power systems. 

About the Authors Overview 
Background Functions & Blocks 
Key Features Requirements 


The Power System Blockset is a state-of-the-art design tool, developed by scientists and researchers at TEQSIM, Inc., and Hydro-Québec, for modeling and simulating electric power systems within the Simulink environment. 

The Power System Blockset block library contains Simulink blocks that represent common components and devices found in electrical power networks. Most of the blocks are based on well-known electro-magnetic and electro-mechanical equations. These blocks 
use standard electrical symbols, making it easy to create intuitive graphical models of electrical power systems. 

The Power System Blockset extends Simulink to provide a unique environment for multidomain modeling and controller design. By connecting the electrical parts of the simulation to blocks from Simulink's extensive modeling library, you can rapidly draw 
the circuit topology and simultaneously analyze the circuit's interactions with mechanical, thermal, and control systems. 

     
Power System Blockset of a motor-generator UPS (uninterruptable power supply). Using two machines connected together, this system models the mechanical and electrical transients following the fault and islanding of the motor/generator system. The 
Simulink Scope display (right) shows stator currents of the asynchronous machine. Click on the graphics for the full size of each image. 

Background
Most forms of transportation, including cars, buses, trains, ships, aircraft, and spacecraft, contain intricate power systems. These systems consist of combinations of electrical circuits, electro-mechanical loads (motors and generators), switches, and 
control mechanisms. Designers of these systems are concerned with redistributing power based on active loads, developing strategies for switching power, and keeping power clean. 

To achieve the desired performance and power distribution objectives – and meet requirements for increased efficiency and quality – power system designers must rely on power electronic devices and sophisticated control system concepts. Traditional 
power system analysis tools, such as Fortran programs, lack graphical user interfaces and do not offer the flexibility that designers need. Furthermore, they do not let you easily incorporate other system representations or control strategies. 

Because power systems are typically nonlinear, the best way to understand their behavior is through simulation. The Power System Blockset, with its graphical modeling and simulation capabilities, gives power system engineers an efficient and intuitive 
solution for designing power systems together with their corresponding control systems. 

Key Features 
? Provides topological modeling and simulation of electric power systems within Simulink 
? Uses standard electrical symbols for intuitive modeling of power systems 
? Includes standard blocks for AC motors, transformers, transmission lines, generators, and a wide variety of devices, including circuit breakers, diodes, GTOs, MOSFETs, and thyristors 
? Delivers highly accurate simulations of power system models using the powerful variable-step integrators and zero-crossing detection capabilities in Simulink 
? Provides analysis methods that enable you to: 


- compute state-space representations of your circuit 
- compute steady-state currents and voltages 
- set or reset initial currents and voltages 
- compute load flow for machines 

? Includes a library of pre-assembled block models for power system networks, electric machinery, power electronics, control and measurement blocks, and triphase components 

Overview 
Seamless Integration with Simulink and MATLAB
The Power System Blockset is seamlessly integrated with Simulink and MATLAB. You can use Simulink's powerful variable-step integrators – some of which are specifically designed for stiff systems – to perform highly accurate simulations of power 
system models. In addition, Simulink's zero-crossing detection capabilities ensure that discontinuities are detected and solved with full machine precision. 

You can also take advantage of the broad range of analysis capabilities in MATLAB and the MATLAB Toolboxes to analyze and visualize your simulation results. By combining the Power System Blockset with the control design tools available for MATLAB and 
Simulink, you can model and simulate the total system – including power generation, transmission, and consumption – and optimize the design of the controller portion of your model. 

 
The library of blocks that make up the Power System Blockset.
Click on the graphic for the full size of the image.

The Power System Blockset Block Library
The Power System Blockset block library can be used in combination with the standard Simulink block library to create electrical block diagrams consisting of Power System Blockset elements and control circuitry. The interconnection between the 
electrical blocks and the Simulink blocks allows you to study the control system as it relates to the power system. 

Two types of measurement blocks are available in the Power System Blockset block library: a current measurement block and a voltage measurement block. These two blocks act as links between electrical signals (voltages across elements and currents 
flowing through lines) and Simulink blocks (transfer functions). You can use the measurement blocks at selected points within your model to observe the electrical signals via Simulink scopes, or to convert them into Simulink signals. 


 
Above model shows the combination of electrical blocks and Simulink blocks used to study the current regulation of a high-voltage DC (HVDC) system. Click on the graphic for the full size of the image. 

  
Current and voltage measurement blocks are used to observe the electrical signals – via the Simulink Scopes – and to convert power circuit data to a format that can be passed to Simulink blocks. Click on the graphics for the full size of each image. 

Interactive Parameter Setting
The Power System Blockset features interactive dialog boxes for setting the initial values of the inductor currents and the capacitor voltages of the electric models you build. This feature makes it easy to analyze circuits with varying initial 
conditions. To set initial conditions for your model, you simply drag the Powergui block into your system model. When you double-click on this block, a dialog box appears that allows you to compute and observe the steady-state values of voltage and 
current sources, measurements, state variables, and nonlinear elements. 

The Powergui block also provides access to a load flow computational engine that computes initial currents of synchronous and asynchronous machines. This feature automatically writes the resulting initial currents into the parameters for the machines. 
You specify the values for voltage and power that you want to simulate in your circuit and push a button to compute the load flow. 

Simulation and Analysis
To display simulation results, you connect Power System Blockset measurement blocks to Simulink scopes. Alternatively, you can connect the measurement outputs of machines and power electronics blocks to Simulink scopes. When you start the simulation, 
the Power System Blockset generates a state-space representation of your electric circuit in a format that you can work with in Simulink. 

The Power System Blockset provides a Power2sys function as a MATLAB M-file, so that you can obtain the state-space representation of your circuit external to the simulation. This function analyzes the electrical network topology and computes the 
equivalent state-space model. With the information provided by this function, you can perform enhanced analyses with a tool such as the MATLAB Control System Toolbox. 

Open and Extensible
The Power System Blockset and Simulink are completely extensible to fit the needs of control system engineers working with electrical power systems. Simulink models are saved in a structured file format called MDL. This format facilitates the 
post-processing of Simulink block diagrams so that your models can be easily transferred to other applications. In addition, you can take advantage of Simulink's customization capability, using Power System Blockset blocks and Simulink blocks as a 
basis for creating your own blocks and models. 


    The Power GUI block allows you to control various aspects of simulation. 


  The State Variables dialog box allows you to set the initial state of electric circuits. Click on the graphic for the full size of the image. 


  The Steady-State Computations dialog box displays steady-state values of currents and voltages in the electrical circuit. You can also display the values calculated for all frequencies of sources found in the circuit. Click on the graphic for the 
full size of the image. 


Documentation and Examples 
In addition to covering basic product usage, the Power System Blockset documentation covers advanced topics such as choosing integration algorithms, increasing simulation speed, and customizing blocks. The documentation includes full descriptions of 
all of the blocks, five detailed case studies, and a tutorial. 

The Power System Blockset comes with twenty-four demonstrations featuring models that can be simulated immediately. The demonstrations also illustrate more advanced modeling concepts for experienced users. Topics include transient analysis, HVDC 
transmission modeling, three-phase rectification, and MOSFET conversion. 

Power System Blockset Functions and Blocks 
Lists of the functions and blocks included in the Power System Blockset are available. 


Requirements 
? Product Requirements. MATLAB and Simulink are required to use the Power System Blockset. 
? System Requirements 

 

--
※ 来源:．紫 丁 香 bbs.hit.edu.cn．[FROM: ppp181.hr.hl.cn]