simulink的Three-Phase Source、Three-Phase Programmable Voltage Source、AC Voltage Source区别
作为一枚研一电气小白,在simulink仿真的过程中经常出现一些低级问题,在此同大家分享经验,亦是自己成长的见证。
线电压、相电压、峰值、有效值、sqrt(2)以及sqrt(3)之间的关系
simulink中双击点开三者的parameter设置,均能看到如下parameter需要设置(部分parameter经笔者改动后与初始值不尽相同):
分别给出Three-Phase Source、Three-Phase Programmable Voltage Source、AC Voltage Source的parameter:
回到题目所讨论的线电压、相电压、峰值、有效值、sqrt(2)以及sqrt(3)之间的关系。相信也有不少人常被220、311、380这几个数弄得晕头转向,笔者本科虽然是电气专业,也是一直到最近才明白这六者之间的关系(惭愧)。
干货部分:
相电压:即一个相(A、B或C相)的电压,分为有效值与峰值。有效值就是我们非常熟悉的220;但是在simulink里以及教材里,在表达一个正弦(或余弦)信号时,比如y=Amsin(wt+x),这里的Am是峰值,也就是有效值的sqrt(2)倍,也就是220sqrt(2)=311。(根据第图3可以细细品味)
线电压:指相与相(AB、BC或CA)之间的电压,也分为有效值与峰值。(每一相都是由一根线组成的,所以才叫做“线电压”,这是笔者之前一直困惑的地方。)有效值的计算方法,学过电路分析基础的同学都清楚,为220sqrt(3)=380。而峰值同样也是有效值的sqrt(2)倍,也就是380sqrt(2)=538。
总结:相电压有效值=220
相电压峰值=sqrt(2)相电压有效值=311
线电压有效值=sqrt(3)相电压有效值=380
线电压峰值=sqrt(2)线电压有效值=538。
仿真验证
根据前文总结部分再加上些许的英文知识,便可以对三类电源的parameter进行设置了,具体的数值在前面三个图已经给出了,进行说明如下:
1Three-Phase Source的Phase-to-phase voltage (Vrms):笔者认为是线电压的有效值,故设置为380,在测量相电压时理论上应为311。
2Three-Phase Programmable Voltage Source的Positive-sequence: [ Amplitude(Vrms Ph-Ph) Phase(deg.) Freq. (Hz) ]:笔者认为是线电压的峰值,故设置为380sqrt(2),在测量相电压时理论上应为311。
3AC Voltage Source的Peak amplitude (V):即相电压的峰值,设置为220sqrt(2),在测量相电压时理论上应为311。
仿真结果发现:
1和3与预期设想一样,输出相电压峰值均为311V。
然而2的结果与设想却大不相同,输出相电压峰值为348V。可知其实Three-Phase Programmable Voltage Source的Amplitude(Vrms Ph-Ph)也应该为220sqrt(3)。经参数更改后,仿真结果如图:
总结
至此,simulink的这三类电压源parameter设置已经基本清楚,如下:
Three-Phase Source的Phase-to-phase voltage (Vrms):设置为 220sqrt(3)。
Three-Phase Programmable Voltage Source的Positive-sequence: [ Amplitude(Vrms Ph-Ph) Phase(deg.) Freq. (Hz) ]:故设置为220sqrt(3)。
AC Voltage Source的Peak amplitude (V):设置为220*sqrt(2)。
这样子,三种电压的输出相电压幅值才均为311。
需要本文仿真模型的同学可私信我,欢迎交流探讨。