Modelowanie w elektrotechnicecz wykorzystaniem środowiska MATLAB.

Skrypt jest przeznaczony dla studentów wydziałów elektrycznych wyższych szkół technicznych, rozpoczynających pracę z programem MATLAB. W skrypcie zaprezentowane zostały rozwiązania  podstawowych zagadnień z dziedziny nauk numerycznych, elektrotechniki i elektroenergetyki uzyskane za pomocą metod i narzędzi dostępnych w programie MATLAB.

Spis tre
ci
PRZEDMOWA …………………………………………………………………… 5
1. PODSTAWOWE WIADOMO
CI O
RODOWISKU MATLAB …………… 6
1.1. Wiadomoci wstpne ……………………………………………………… 6
1.2. Pomocnicze polecenia okna Command Window …………………………. 7
1.3. Skrypty i funkcje uytkownika ……………………………………………. 11
1.4. Operacje na macierzach i tablicach wartoci ……………………………… 14
1.5. Funkcje wspomagajce generowanie macierzy …………………………… 27
1.6. Liczby zespolone ………………………………………………………….. 28
1.7. Funkcje matematyczne …………………………………………………….. 29
1.8. Instrukcje jzyka skryptowego ……………………………………………. 32
1.9. Instrukcje graficzne ………………………………………………………... 34
2. METODY NUMERYCZNE …………………………………………………… 38
2.1. Interpolacja ………………………………………………………………... 38
2.2. Aproksymacja ……………………………………………………………... 42
2.3. Miejsca zerowe wielomianów ……………………………………………... 44
2.4. Miejsca zerowe funkcji ……………………………………………………. 46
2.5. Algebra liniowa ……………………………………………………………. 47
2.5.1. Układy równa liniowych …………………………………………... 47
2.5.2. Wartoci własne i wektory własne macierzy ………………………... 49
2.6. Całkowanie ………………………………………………………………... 51
2.7. Róniczkowanie …………………………………………………………… 53
3. PRZYKŁADOWE OBLICZENIA ELEKTROENERGETYCZNE …………... 58
3.1. Wyznaczanie przebiegu napicia odkształconego ………………………… 58
3.2. Obliczanie rozpływu prdów w sieci zamknitej …………………………. 59
3.3. Wyznaczenie macierzy impedancyjnej zwarciowej ………………………. 63
3.4. Obliczanie prdów zwarciowych ………………………………………….. 66
3.5. Obliczanie rozkładu potencjału oraz natenia pola elektrycznego dla uziomu
półkulistego ………………………………………………………………... 71
4. WYKORZYSTANIE
RODOWISKA MATLAB DO MODELOWANIA
WYBRANYCH ZAGADNIE Z DZIEDZINY ELEKTROTECHNIKI …….. 74
4.1. Modele matematyczne podstawowych elementów elektrycznych ………... 74
4.2. Modelowanie obiektów złoonych ………………………………………... 75
4.3. Szeregowy obwód RL zasilany napiciem stałym lub sinusoidalnie
zmiennym ………………………………………………………………….. 76
4.4. Szeregowy obwód RC zasilany napiciem stałym lub sinusoidalnie
zmiennym ………………………………………………………………….. 79
4.5. Szeregowy obwód RLC zasilany napiciem stałym lub sinusoidalnie
zmiennym ………………………………………………………………….. 81
4.6. Szeregowy obwód RL zasilany z prostownika jednopołówkowego ………. 85
4.7. Model silnika obcowzbudnego szeregowego prdu stałego ………………. 87
5. MODELOWANIE WYBRANYCH ZAGADNIE ZA POMOC
RODO-
WISKA GRAFICZNEGO SIMULINK ………………………….…………….. 91
5.1. Wprowadzenie do modelowania w SIMULINK-u ……………………….. 91
5.2. Obliczanie podstawowych parametrów schematu zastpczego sieci elektro-
energetycznych ……………………………………………………… 98
5.2.1. Parametry schematu zastpczego trójfazowego układu zasilajcego 98
5.2.2. Parametry schematu zastpczego linii przesyłowej ………………... 99
5.2.3. Parametry schematu zastpczego transformatora trójfazowego …… 101
5.2.4. Parametry schematu zastpczego silnika indukcyjnego …………… 104
5.3. Pomiary wielkoci elektrycznych ………………………………………… 108
5.3.1. Wiadomoci teoretyczne …………………………………………… 108
5.3.2. Zastosowanie programu Simulink do pomiarów wielkoci
elektrycznych ……………………..………………………………… 112
5.4. Pomiary mocy w układach trójfazowych …………………………………. 116
5.4.1. Wiadomoci teoretyczne …………………………………………… 116
5.4.2. Pomiary mocy z wykorzystaniem SIMULINK-a ………………….. 120
5.5. Rozruch silnika asynchronicznego ……………………………………….. 126
5.5.1. Wiadomoci teoretyczne …………………………………………… 126
5.5.2. Modelowanie rozruchu silnika asynchronicznego klatkowego ……. 127
5.6. Kompensacja mocy biernej ……………………………………………….. 135
5.6.1. Wiadomoci teoretyczne …………………………………………… 135
5.6.2. Model układu kompensacji mocy biernej ………………………….. 138
5.7. Prostownik mostkowy 6D ………………………………………………… 141
5.7.1. Wiadomoci teoretyczne …………………………………………… 141
5.7.2. Model prostownika 6D …………………………………………….. 146
5.8. Symulacje stanów pracy transformatora dwuuzwojeniowego trójfazowego 152
5.8.1. Obliczenia parametrów schematu zastpczego …………………….. 153
5.8.2. Symulacja biegu jałowego transformatora …………………………. 157
5.8.3. Symulacja próby zwarcia transformatora ………………………….. 158
5.8.4. Symulacja stanu pracy przy obcieniu znamionowym …………… 159
6. OBLICZANIE ROZPŁYWÓW MOCY W SIECIACH ELEKTRO-
ENERGETYCZNYCH ZA POMOC PAKIETU MATPOWER ……..……. 162
6.1. Teoretyczne podstawy obliczania rozpływu mocy w sieciach elektro-
energetycznych ………………………………………………………….. 162
6.2. Opis pakietu MATPOWER ………………………………………………. 164
6.2.1. Format plików zawierajce dane …………………………………... 164
6.2.2. Obliczenia rozpływu mocy ………………………………………… 167
6.2.3. Przykładowe obliczenie rozpływu mocy dla testowej sieci
14-wzłowej IEEE …………………………………………………. 168
7. LITERATURA …………………………………………………………...……. 173
8. DODATEK: BIBLIOTEKA „POWER SYSTEM BLOCKSET” ……………... 175
8.1. Wiadomoci podstawowe …………………………………………………. 175
8.2. Opis wybranych bloków biblioteki „Power System Blockset” …………… 176