simpowersystem非标准教程 OWERGUI的进一步讨论.docx
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simpowersystem非标准教程OWERGUI的进一步讨论
第四章的进一步讨论
powergui
夫夷以近，则游者众；
险以远，则至者少。
——王安石
如果你已经被我忽悠，那么你也会认同，powergui
才是电气仿真的灵魂，基
本操作在“初窥门径”中已展示的差不多，剩下的就是研究如何好好理解、利用powergui进
行电路分析啦！
4.1设定初
始状态
如果你对微分方程有一定了解的话，你就知道初始条件意味着什么了。
如果
你不知道，你看到我用了这么多笔墨，总该知道了吧？
4.1.1状态
变量
状态变量严格定义请参考任何一本“现代控制理论”。
（statevariables）的
我们用）电气状态。
主要类的
到的状态变量一共有三种。
1
是指RLCSimPowerSystems模块。
电流；2）SimPowerSystems
电气模块的Simulink状
一般为电容的电压和电感的
态。
这样的模块主要有同步电机、饱和变压器和三相动态
负载；3）其他Simulink模块的Simulink状
模块以及其他工具箱的一些模块。
下图中，蓝色模块是1），黄色模块是2），粉
色模块是3）：
态。
主要包括控制模块、用户自定义
4.1.2初始
状态
初始状是指的是仿真开始的时候（t=0+时刻）各
绝大多数的Simulink模块都允许用
况下软件设定的是稳态值（steadystate）。
他值。
态在这里就个模块的状态。
户自己设定初始状态；对于电气状态，默认情
当然你也可以自己设定它的初值为其
还记得不？
上章提到的powergui中“simulationandconfigurationoptions”下
的“preferences”中的一个选项“Startsimulationwithinitialelectricalstatesfrom”？
下拉菜单中有三个选项（blocks、zero、steady），选择其中一个，那么整个
中的所有电气状态都被强制为所选项规定的初始状态，原设定值被覆盖。
模型
4.2用powergui设定初始状态
4.2.1热热身
本节我们学习的是powergui分的InitialStateSettings。
主要研究析工具中
1.
我们需要一个模型，不过我们不“亲自”搭建了，我们使用系统自带的示例。
找到示例可以到help或者Demo中翻，
一页页翻，看哪个顺眼用哪个；也可
以直接从MATLAB
命令行中调用，前提是你知道这个文件叫什么。
在命令行
中敲进：
sient，打开如下的一个模型：
power_tran
2.
先看一下这个布局，熟悉一下各个部分，尤其是它的名称，因为后面的分析
引用他们的名称。
双击continuous，其实它就是powergui模
块，并且它选用
的是连续会看到其实它会变三种脸。
选择Initial
时间积分State
算法。
以后
Settings，弹出一个气状态变
新的窗口。
空白部分显示了途中的5个电量（2个电压3个电流，第三列就是引用标号），这些量都是软件自动计算得到
的稳
态值。
看图：
3.scope，的是
回到模型窗口，打开开始仿真。
看一下波形，由于初始状态设置
稳态值，所以观察到的是稳态波形——正弦波形。
看图：
4.
电容C2的初始值1.589e+005
是根据电路的稳态值设定的。
我们下面以它为例
改一下1。
打开C2这个模块，
选择Settheinitialcapacitorvoltage选项，将参
数值修改ettings工From
为‐2e5V，点OK确认。
回到InitialStateS具，点一下
diagram一下，这时候C2的
按钮，刷新初值就该是我们刚刚设定的了。
我们
预期，应该和稳态值的结果不图：
一样2。
看
5.
下面改一在InitialSts中，选中入50，
下电感3。
ateSettingRs,Ls，在右上角输
点Apply然后这个初为50A了。
值就被改不信回到模型窗口打开这个模块看
看，是不是改了？
开始仿真，和稳态波形比较一下。
1第一种方法。
在单独模块中“各自为战”。
其他量改法完全相同。
2即便参数变了，我们有什么理由就说它结果不一样呢？
不要陷入思维定势。
3第二种方法。
在一个“控制室"里集中处理，这个方法显然更好，推荐。
4.2.2强制初始状态为零
现在有一个疑问，就是一种初始状态设置会“覆盖1”另一种。
这可是很麻烦的事情！
想看看不同条件的响应就要来回的改来改去，麻烦也麻烦死了！
InitialStateSettings
工具给了我们指了一条明路，大大减少了我们的工作量。
1.在InitialStateTool窗口中，选择Forceinitialelectricalstates下面的To
zero单选框，点Apply。
2.重启仿真，你会看到全部状态确实是从零开始的。
3.打开各个模块，你会发现他们的状态都没有变。
这时候也看到，MATLAB命令行中输出了一条提示，告诉你现在你使用的是强制为零的仿真。
以后只要你采取的是这个策略，都会输出这个信息。
这就很好玩了！
怎么回事呢？
打个比方吧，掌门人永远可以强迫门下弟子，使其按照自己的一套来。
powergui
的核心作用又一次得到了验证。
4.2.3强制所有初始状态为稳态
与4.2.2完全类似。
4.2.4回到模块设置
4.2.2和4.2.3介绍了如何强制模型使用规定状态而不改变模块的本来设置。
怎块自己的设置中去呢？
要将Forceinitialelectricalstates
么回到模简单，只下面
的两个单选框清空了点Apply就行了！
师傅来了可是不容分说，师傅走了你还要送一程。
在再奉送小窍门一枚：
按下计算机的电源按钮，重启，再打开模型，就又恢
复了模块的自己值……
4.3使用powergui分析稳态
本节我们学习的是“Steady‐StateVoltagesandCurrents”分
析工具，这个工
具是很简单的。
1.在MATLAB命令行中敲进：
power_filter,打开如下的一个电路：
1
覆盖的意思是原先的值被抹去，数据永久丢失。
2.老规矩，还是先看看电路，熟悉一下这个电路的各个部分。
熟悉了之后
可以大胆的启动仿真。
具，如下
3.双击powergui，进入Steady‐StateVoltagesandCurrents工图：
左侧空白处显示的就是你想知道的各个稳态值，每
一个、以示，响应控制部分都
个值有2个分量：
大小和相位。
究竟是想显示哪什么格式显在右边。
Units，选择显示峰值（peak）（RMS）；frequency，
还是有效值控制显示哪一个频率的，
本例中有两个不同频率的电源，可以分别选中看看结果，回想一下叠加定理是怎么说的；display，就是
控制显示的项目啦，下有四个复选框，我都给勾上了，所
以状态（States）、测量（measurements）、电源（sources）和非线性元件（nonlinear
elements）（本例中没有）都在左面的空白处显示出来了；format，控制左侧显示
数字的格式，有浮点、定点和最佳三种，这个显然是偏好，看哪个顺眼就选哪个好了；ordering，控制
左侧大小和相位的显示先后顺序；最下面的按钮是刷新，
就是修改参数后重启了仿真，点一下它就会出现新的稳态值。
以上就是这个工具的全部应用，没什么新奇的技巧。
4.4使用powergui分析阻抗‐频率特
性
使用4.3的电路，这次进入“ImpedancevsFrequencyMeasurement”。
如图：
嗯？
这图怎么面熟？
没错，面熟就对了，这不过！
想使用电路中必
是一个定制版的figure这个工具，须要用Impe模块，它隶
danceMeasurement属于measurements子库，和
电流测量、电压测量在同一库中，地位也相当，标志是一
个Z。
这个图那个Z算出来然后显示出来的。
就是通过
看左侧的两个图，上面是“曲线，下面是“相线；
阻抗‐频率”位‐频率”曲再看右边，右上角是选择框，一个电路中如果有多个阻抗测量模块，那么在这里
都会显示出来，选中的在左侧得到显示。
下面是坐标轴控制，可以设定频率范围
以及步长值，显然步长越小图越精确，至于频率范围，就看你要干什么了！
下面
的四个是坐标轴格式设定，线形坐标还是对数坐标？
自己视情况而定，对数坐标的优点是显示范围广。
可以给图加上网格，只需勾选grid。
下面的一个是和MATLAB
的接口，勾选之后，会在MATLAB工作空间生成一个变量，本变量记录了图像中
的数据，变量名称自己可以设定。
如图：
这些数据，都是以相量的形式给出的。
第一列是频率，步长就是设定的2；第二列是阻抗相量。
如果分析的时候用得着，复制过去用就行了。
上面说了，这个工具不过是一个定制版的figure，窗口中也显示出了figure
所特有的各种工具，因此，你可以按照figure的修饰方法“再加工”显示出来的
图形。
4.5小结
到此，我们介绍了powergui分析工具中的比较简单并常用的三个。
FFT和LTI也很常用并且很有用，不过涉及到比较多的内容，还是留在后面专题讨论吧！
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