Дискретизация модели

Дискретизация электрической модели позволяет, как правило, существенно увеличить скорость ее расчета. Величина шага дискретизации задается в окне параметров блока Powergui. Дискретизация выполняется с использованием метода Тастина (интегрирование методом трапеций с фиксированным шагом). Для того чтобы устранить замкнутые алгебраические контуры, при дискретизации моделей электрических машин применяется прямой метод Эйлера. Точность расчета определяется величиной шага дискретизации. При большом шаге дискретизации точность может быть не высока.

Рисунок 3.3 - Модель расчета схемы комплексным методом и

ее осциллограммы

Рисунок 3.3 - Модель расчета схемы комплексным методом и

ее осциллограммы

Для выбора нужного значения шага требуется выполнить несколько расчетов с разными значениями величины шага дискретизации и сравнить результаты с расчетом по непрерывной модели. После сравнения следует выбрать наибольшее значение шага, при котором разницу с расчетом по непрерывной модели можно считать несущественной. Обычно, для расчета систем работающих на частотах 50-60 Гц шаг дискретизации может быть выбран равным 20-50 мкс. Для систем содержащих полностью управляемые ключи (IGBT транзисторы, GTO тиристоры, схемы с искусственной коммутацией и т.п.) шаг дискретизации должен быть существенно снижен. Так, например, для расчета инвертора с широтно-импульсной модуляцией работающего на частоте 8 кГц шаг дискретизации должен быть задан не менее чем 1 мкс. При расчете дискретных схем системы управления могут быть как непрерывными, так и дискретными, но наибольшая скорость расчета может быть достигнута только в последнем случае.

При выполнении дискретизации существуют некоторые ограничения:

1) Дискретизация полностью управляемых полупроводниковых устройств (IGBT, GTO, или MOSFET) может выполняться только в том случае, если они входят в состав блока Universal Bridge. Если же такие устройства используются по отдельности, то дискретизация выполнена не будет, а появится окно с сообщением об ошибке при попытке запуска модели на расчет.

2) При моделировании электрических машин в дискретном режиме возможно возникновение колебаний решения. Для устранения этого источники питания к зажимам машины необходимо подключать через резистор с малым сопротивлением. Величина сопротивления определяется мощностью машины и величиной шага дискретизации. При шаге дискретизации 25 мкс для системы, работающей на частоте 60 Гц, выделяемая активная мощность на резисторе должна составлять примерно 2.5% от номинальной мощности машины. При увеличении шага дискретизации мощность резистора должна быть увеличена. Например, для синхронной машины мощностью 200 МВА и шагом дискретизации модели 50 мкс требуется, чтобы на дополнительном резисторе выделялось 5% от номинальной мощности машины или 10 МВт. При уменьшении шага дискретизации до 20 мкс мощность резистора может быть уменьшена до 4 МВт.

3) Индуктивность диодов и тиристоров во включенном состоянии (Lon) должна быть задана равной нулю. Если параметр Lon задан не равным нулю, то этот параметр будет обнулен принудительно и SimPowerSystem выдаст предупреждающее сообщение об этом.

Пример

На рисунке 3.4, а показана модель однофазного мостового выпрямителя, работающего на активно-емкостную нагрузку. На рисунке 3.4, б приведены также осциллограммы напряжения на нагрузке и токи вентилей моста.

Пример (Powergui_Discrete.zip).