Разделы сайта

Разработка структурной схемы СЭП в Matlab

Подбор моделей элементов (формирование модели ШС, БС и тд)

Чтобы оценить работоспособность всей СЭП не прибегая к натурному моделированию, необходимо составить достоверные модели всех узлов входящих в её состав.

Основываясь на проведенных ранее опытах [2] структурная схема БС (без учета динамики) может иметь вид показанный на рисунке 2.1 Входными параметрами для данной модели являются величина фототока и приложенное напряжение, а выходным параметром ток БС. В состав модели входит нелинейный элемент имитирующий ВАХ БС.

Рис. 2.1. Модель БС в MatLab.

Модель ШС представлена на рисунке 2.2. она состоит из источника смещения входного сигнала ошибки, коэффициента передачи схемы управления ШС (или её передаточной функции), нелинейного элемента (типа зона насышения, с линейным диапазоном от 0 до 1) и устройства умножения. В зависимости от величины входного сигнала ШС либо не пропускает ток БС в нагрузку, либо пропускает его часть, либо весь ток целиком.

Рис 2.2. Модель ШС в MatLab.

Так как в такой постановке модели фаз ШС являются моделями источников токов, и эти токи текут в нагрузку, следовательно по второму закону Кирхгофа (закон о сумме токов в узле) [3], токи можно просуммировать, и пропустить через передаточную функцию, характеризующую структуру и параметры нагрузки (в данном случае активное сопротивление и емкость соединённые параллельно), на выходе передаточной функции будет напряжение шины.

Выходное напряжение сравнивается с опорным, пропускается через передаточную функцию интегратора, на выходе будет сигнал пропорциональный интегралу ошибки (модель интегратора приведена на рисунке 2.3). Этот сигнал и подаётся на фазы ШС.

Рис. 2.3. Модель интегратора в MatLab.

Медленный контур (контур коммутатора) построен следующим образом: сигнал на выходе нелинейного элемента зона насыщения в модели ШС является аналогом коэффициента заполнения, в реальной схеме, и пропорционален току ШС. Сумма этих сигналов показывает в каком состоянии находятся все каналы ШС. Сравнивая эту сумму с заданными пределами можно сформировать сигналы управляющие коммутатором. Если сумма будет больше верхнего предела то формируется +1 если меньше нижнего то формируется -1 во всех остальных случаях формируется 0. Пропустив этот сигнал через интегратор с постоянной времени подобранной так, чтобы его выходное значение увеличивалось либо уменьшалось на единицу за время несколько большее чем время переходного процесса, возникающего при коммутации ключа. Получим число равное количеству подключенных, в текущий момент времени, секций коммутатора. Чтобы это число менялось дискретно, его нужно пропустить через нелинейный элемент дискритизатор (шаг дискретизации единица) причем с ограничением от 0 до числа равного максимальному количеству секций коммутатора (рисунок 2.4). Коэффициент К1 задает скорость переключения коммутатора.

Рис. 2.4. Модель коммутатора в MatLab.

Вся структурная схема для моделирования в Matlab представлена в приложении 2.1.

Оценка устойчивости

Система, структурная схема которой приведенная в приложении 2.1, является, с точки зрения классификации применяемой в ТАУ, многоконтурной нелинейной одномерной системой автоматического управления. Все нелинейности входящие в состав системы однозначные. Одна нелинейность содержится в блоке БС (по сути ограничивает выходное напряжение на уровне 150В), вторая нелинейность содержится в блоке ШС (коэффициент заполнения меняется от 0 до 1), и три нелинейности в блоке СУ коммутатора. Если ток нагрузки не выходит за пределы возможностей ШС, то этот контур можно временно исключить из анализа устойчивости. Нелинейность в составе БС проявляется только когда выходное напряжение приближается к значению 150В, следовательно ей так же можно пренебречь. Нелинейностью присутствующей в блоках ШС пренебречь нельзя, но так как логика их работы построена таким образом, что все каналы работают по очереди, то систему можно привести к более простому виду: вместо 5 каналов ШС с коэффициентом от 0 до 1 один канал с коэффициентом от 0 до 5. Ещё одни острый момент это наличие в системе умножителя, но так как при вышеперечисленных допущениях БС является источником тока, то умножитель можно заменить коэффициентом численно равным номинальному току БС. Такая система является нелинейной одноконтурной, с устойчивой линейной частью (астатизм равен 1), и об её устойчивость можно судить по тому, пересекаются годографы нелинейного элемента и линейной части или нет. Упрощенная структурная схема приведена на рисунке 2.5.

Перейти на страницу: 1 2

Самое читаемое:

Информационно-вычислительная сеть на основе архитектуры клиент-сервер, предметная область Магазин бытовой техники
Компьютерная сеть обозначает наборы связанных между собой автономных компьютеров. Два компьютера называются связанными между собой, если они могут обмениваться информацией. Связь не обязательно должна осуществляться при помощи медного провода. Могут использоваться самые разнообразные средства связи, включая волоконную оптику, ...