Simpowersystem中信号的转换 - 利用戴维南和诺顿定理

本文介绍了如何在Simpowersystem中利用戴维宁和诺顿定理进行电气信号到Simulink信号的转换。通过建立戴维宁等效模型和诺顿等效模型,解决Simulink库中缺乏直接转换模块的问题,实现了复杂电路的等效简化。

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1. 需求

在Simscape Electrical Specialized Technology中,我们会有需要将电气信号转换成Simulink信号的情况。然而,Simulink Library并没有提供可以使用的相应模块,这种情况就需要我们自己转换成可以复现成电气信号的Simulink信号。

2. 电气原理

利用戴维南定理和诺顿定理这种常用的电路简化方法。我们可以将某一个支路简化。这样,不论是通过测量的方式获得电器信号的Simulink信号值,或者是利用这个Simulink信号值复现该电气信号,都会比较容易。

2.1 戴维南定理

戴维南定理,又称等效电压源定律,内容为含独立电源的线性电阻单口网络N,就端口特性而言,可以等效为一个电压源和电阻串联的单口网络。电压源的电压等于单口网络在负载开路时的电压uoc;电阻R0是单口网络内全部独立电源为零值时所得单口网络N0的等效电阻。

2.2 诺顿定理

诺顿定理的内容是,含独立源的线性电阻单口网络N,就端口特性而言,可以等效为一个电流源和电阻的并联。电流源的电流等于单口网络从外部短路时的端口电流isc;电阻R0是单口网络内全部独立源为零值时所得网络N0的等效电阻。

3. 建模详情

3.1 戴维南等效模型

根据定理,可以很清晰的了解到,这个等效的主要组成部分为一个可控的电压源作为独立电源,一个电阻作为该单口网络的内阻即可。

由于计算出复杂电路的等效电阻和等效电源值很困难,且无法等效动态电路,我们就干脆取

SimPowerSystems中建立仿真电路并连接受控电压源,可以通过以下步骤实现: 1. **打开SimPowerSystems库**:在MATLAB命令窗口中输入`powerlib`命令,打开SimPowerSystems库。 2. **选择受控电压源**:在SimPowerSystems库中,找到并选择“Electrical Sources”子库,然后选择“Controlled Voltage Source”(受控电压源)。 3. **放置受控电压源**:将受控电压源拖放到Simulink模型窗口中。 4. **连接电源**:在SimPowerSystems库中,找到并选择“Elements”子库,然后选择适当的电源(如直流电源或交流电源)并将其拖放到模型窗口中。 5. **连接负载**:在SimPowerSystems库中,找到并选择“Elements”子库,然后选择适当的负载(如电阻、电感或电容)并将其拖放到模型窗口中。 6. **连接受控电压源**:使用Simulink中的连线工具,将受控电压源的输出端连接到负载的输入端。 7. **设置受控电压源的参数**:双击受控电压源图标,设置其参数,如电压幅值、频率等。 8. **添加控制信号**:在Simulink库中找到“Sources”子库,选择合适的信号源(如正弦波、方波等)并将其拖放到模型窗口中。将信号源连接到受控电压源的控制输入端。 9. **运行仿真**:点击Simulink模型窗口中的“Run”按钮,运行仿真,观察电路的响应。 以下是一个简单的示例电路图: ``` [电源] -- [受控电压源] -- [负载] | [控制信号] ``` 在这个示例中,电源提供电压,受控电压源根据控制信号调节输出电压,负载接收电压并产生响应。
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