Содержание к диссертации
Введение
1 Современное состояние проблемы повышения качества электроэнергии, потребляемой тяговыми подстанциями переменного тока 11
1.1 Особенности влияния электромагнитных процессов тяговых подстанций переменного тока на систему внешнего электроснабжения 11
1.2 Показатели качества электроэнергии 19
1.3 Влияние несимметрии тока и напряжения на потребителей электрической энергии 24
1.4 Способы повышения энергетических характеристик ЭПС переменного тока
1.5 Существующие способы повышения качества электроэнергии, потребляемой тяговыми подстанциями переменного тока 31
1.6 Преобразовательные устройства для улучшения показателей качества электроэнергии 35
1.7 Задачи и методы исследования 40
2 Методика и алгоритм управления статическим компенсатором 42
2.1 Направления компенсации реактивных составляющих полной мощности 42
2.2 Методы управления преобразователями 45
2.3 Методика управления режимами статического компенсатора для снижения коэффициента несимметрии токов по обратной последовательности 55
2.4 Алгоритм управления режимами статического компенсатора для снижения коэффициента несимметрии токов по обратной последовательности 60
2.5 Выводы по главе 75
3 Разработка математической модели системы автоматического управления статическим компенсатором 76
3.1 Методы анализа электромагнитных процессов в цепях с СПП 77
3.2 Разработка математической модели статического компенсатора 82
3.3 Расчт параметров системы автоматического управления статического компенсатора 89
3.4 Выводы по главе 96
4 Определение численных значений основных элементов статического компенсатора 100
4.1 Расчт значений мкости конденсатора и индуктивности дросселя 100
4.2 Зависимость значений мкости и индуктивности статического компенсатора от параметров системы внешнего электроснабжения 104
4.3 Выводы по главе 116
5 Разработка имитационной математической модели системы «источник внешнего электроснабжения – понижающий трансформатор – статический компенсатор – электротяговая сеть переменного тока» 117
5.1 Выбор и описание среды моделирования 117
5.2 Описание компьютерной имитационной модели 120
5.3 Проверка адекватности модели системы тягового электроснабжения переменного тока 129
5.4 Модель статического компенсатора 132
5.5 Исследование симметричности загрузки фаз питающих линий 135
5.6 Исследование компенсации реактивной мощности 141
5.7 Технико-экономическая оценка целесообразности применения статического компенсатора для симметрирования 142
5.8 Выводы по главе 153
6 Экспериментальное исследование методики управления статическим компенсатором 154
6.1 Описание макета статического компенсатора 154
6.2 Проведение эксперимента и анализ результатов 157
6.3 Выводы по главе 164
Заключение 165
Библиографический список 167
- Способы повышения энергетических характеристик ЭПС переменного тока
- Методика управления режимами статического компенсатора для снижения коэффициента несимметрии токов по обратной последовательности
- Расчт параметров системы автоматического управления статического компенсатора
- Зависимость значений мкости и индуктивности статического компенсатора от параметров системы внешнего электроснабжения
Введение к работе
Актуальность темы исследования. В стратегии развития
железнодорожного транспорта России на период до 2030 г., утвержднной распоряжением правительства РФ от 17.06.2008 № № 877-р, поставлена задача внедрения энергосберегающих технологий, направленных на снижение расхода топливно-энергетических ресурсов. Значительным потенциалом для внедрения таких технологий обладают железные дороги, электрифицированные на переменном однофазном токе промышленной частоты. Приоритетными направлениями по энергосбережению являются снижение несимметрии токов в трехфазных питающих сетях и уменьшение потребления реактивной мощности.
Существующие способы повышения качества электроэнергии,
потребляемой тяговыми подстанциями переменного тока, обладают
недостатками, что обуславливает поиск новых решений. Одним из
актуальных направлений в электроэнергетике является разработка и
внедрение современных типов полупроводниковых преобразователей
(статических компенсаторов реактивной мощности), способных повышать
качество электроэнергии, потребляемой из сети. В связи с этим актуальной
научной задачей является совершенствование управления статическим
компенсатором реактивной мощности по критерию снижения
несимметрии токов, вызываемой однофазными тяговыми нагрузками.
Объект исследования. Тяговая подстанция переменного тока с трехфазным статическим компенсатором реактивной мощности.
Предмет исследования. Электромагнитные процессы в сети внешнего
электроснабжения при управлении статическим компенсатором
реактивной мощности по критерию снижения токов обратной последовательности.
Цель работы заключается в симметрировании токов трхфазной сети
внешнего электроснабжения при питании однофазных тяговых нагрузок за
счт управления режимами работы статического компенсатора реактивной мощности.
Для достижения поставленной цели сформулированы и решены следующие задачи:
1.Разработка методики и алгоритма управления статическим компенсатором реактивной мощности для снижения коэффициента несимметрии по обратной последовательности тока трехфазной сети внешнего электроснабжения.
2.Создание математической модели системы управления статическим компенсатором реактивной мощности.
3. Получение аналитических выражений для определения численных значений индуктивности входного дросселя и мкости выходного конденсатора статического компенсатора реактивной мощности в режиме снижения несимметрии токов, вызываемой однофазными тяговыми нагрузками.
4.Создание имитационной математической модели системы
«источник внешнего электроснабжения – понижающий трансформатор – статический компенсатор реактивной мощности – электротяговая сеть переменного тока» и оценка е достоверности с использованием макета.
Научная новизна исследования:
1.Разработана методика определения токов статического
компенсатора для симметрирования нагрузки тяговой подстанции
переменного тока, отличающаяся применением метода преобразования
координат в электрических системах и позволяющая решать задачи
энергосбережения.
2. Получены аналитические выражения для определения мкости
выходного конденсатора и индуктивности входного дросселя статического
компенсатора, в которых дополнительно учитываются параметры системы
внешнего электроснабжения и нагрузки однофазной электротяговой сети.
3.Создана имитационная математическая модель системы «источник внешнего электроснабжения – понижающий трансформатор – статический компенсатор реактивной мощности – электротяговая сеть переменного тока», позволяющая производить оценку показателей несимметрии в системе внешнего электроснабжения в условиях питания однофазных электротяговых нагрузок и заданных режимах компенсации реактивных токов.
Методы исследования. Теоретическая база проведения исследований
основывается на методе преобразования координат в электрических
системах, общих положениях теории электрических цепей, методах
решения дифференциальных и алгебраических уравнений,
вычислительных методах и использовании современных
инструментальных систем моделирования MatLab и MathCAD.
Практическая значимость исследования:
1. Разработан алгоритм управления режимами системы «трхфазный
статический компенсатор реактивной мощности – понижающий
трансформатор», обеспечивающий снижение тока обратной
последовательности в сети внешнего электроснабжения при питании
однофазных тяговых нагрузок.
-
Получены расчтные соотношения для определения численных значений мкости выходного конденсатора и индуктивности входного дросселя статического компенсатора, которые рекомендуется использовать при проектировании энергоэффективных устройств электроснабжения.
-
Разработанная имитационная математическая модель позволяет осуществлять выбор энергоэкономичного режима работы электротяговой сети реальных участков переменного тока со статическими компенсаторами.
Личный вклад соискателя. Автором выполнен основной объм
теоретических и экспериментальных исследований и анализ полученных
результатов. Самостоятельно сформулированы положения диссертации, составляющие е научную новизну и практическую значимость.
Достоверность и обоснованность подтверждены тем, что расхождение
между экспериментальными данными и результатами расчтов
коэффициента несимметрии токов по обратной последовательности не превысило 10%.
Апробация результатов исследования. Основные результаты
доложены и обсуждены на: первой международной научно-практической
конференции «Интеллектуальные системы на транспорте
(ИнтеллектТранс-2011)»; Шестом Международном симпозиуме Элтранс-
2011 (Санкт-Петербург, 2011); Седьмом Международном симпозиуме
Элтранс-2013 (Санкт-Петербург, 2013). Работа в полном объме была
доложена и обсуждена: на научных семинарах кафедры
«Электроснабжение железных дорог» ПГУПС в 2011-2015 гг.; на заседании кафедры «Электроэнергетика транспорта» ФГБОУ ВО МГУПС в 2015 г.; на научно-техническом совете ООО «НИИЭФА-ЭНЕРГО» в 2015 г.
Публикации. По материалам диссертации опубликовано 7 печатных работ, из которых 4 статьи в изданиях, определнных ВАК Минобрнауки Российской Федерации, 2 – в материалах научно-технических конференций, 1 – в научном журнале.
Структура и объем работы. Диссертационная работа включает 175 страниц основного текста, в том числе 60 рисунков и 9 таблиц. Она состоит из шести разделов, включая введение, заключение, список используемой литературы из 66 наименований и одного приложения.
Способы повышения энергетических характеристик ЭПС переменного тока
Обобщая вышесказанное можно выделить следующие особенности электромагнитных процессов тяговых подстанций переменного тока по отношению к системе внешнего электроснабжения: несимметричная система трхфазных токов и высокое потребление реактивной мощности.
Основным документом, регламентирующим требования к качеству электроэнергии на территории РФ, является ГОСТ 32144 – 2013 «Нормы качества электрической энергии в системах электроснабжения общего назначения»[5] (введн в действие с 01.07.2014 г.). ГОСТ устанавливает показатели и нормы качества электроэнергии в точках передачи электрической энергии пользователям электрических сетей низкого, среднего и высокого напряжений систем электроснабжения общего назначения переменного тока частотой 50 Гц (точка передачи электрической энергии – точка электрический сети, находящаяся на линии раздела объектов электроэнергетики между владельцами по признаку собственности или владения на ином предусмотренном федеральными законами, определнная в процессе технологического присоединения). Качество электроэнергии определяется следующими основными показателями качества (ПКЭ): отклонением напряжения SU, коэффициентами гармонических составляющих напряжения Кщп , значением суммарного коэффициента гармонических составляющих напряжения KJJ , отклонением частоты Sf, длительностью провала напряжения Atп, импульсным напряжением Uп, для трхфазной системы вводятся коэффициенты несимметрии напряжений по обратной и нулевой последовательностям K2lJ,K0lj, размахом изменения напряжения Sm и дозой колебания фликера. Существуют нормальные и допустимые значения ПКЭ. Следует особо отметить, что ГОСТ 32144 - 2013 не устанавливает требований к потребляемому из сети току.
В нормальных режимах допускается: отклонение напряжения ±5%, суммарный коэффициент гармонических составляющих напряжения 3%, коэффициенты обратной и нулевой последовательностей 2%, отклонение частоты ±0,2 Гц. Показатели качества оцениваются в точках передачи электрической энергии. Превышение ПКЭ в точках передачи электрической энергии ведт к штрафным санкциям, связанным с надбавками к тарифу на электроэнергию. Приказом Федеральной службы по тарифам от 31 августа 2010 г. N 219-э/6 утверждены «Методические указания по расчету повышающих (понижающих) коэффициентов к тарифам на услуги по передаче электрической энергии в зависимости от соотношения потребления активной и реактивной мощности для отдельных энергопринимающих устройств (групп энергопринимающих устройств) потребителей электрической энергии, применяемых для определения обязательств сторон по договорам об оказании услуг по передаче электрической энергии по единой национальной (общероссийской) электрической сети (договорам энергоснабжения)». В данных методических указаниях приведен порядок расчета повышающего (понижающего) коэффициента, применяемого к тарифу на услуги по передаче электрической энергии в зависимости от соотношения потребления активной и реактивной мощности.
Отклонение частоты регулируется питающей энергосистемой и зависит только от нее. Отдельные электропримники на промышленных предприятиях (а тем более в быту) не могут оказать влияния на этот показатель, так как мощность их несоизмеримо мала по сравнению с суммарной мощностью генераторов электростанций энергосистемы. Колебания напряжения, несимметрия и несинусоидальность напряжения вызываются, в основном, работой отдельных мощных электропримников на промышленных предприятиях. Отклонения напряжения зависят как от уровня напряжения, которое подается энергосистемой на промышленные предприятия, так и от работы отдельных промышленных электропримников, особенно с большим потреблением реактивной мощности. Поэтому вопросы качества электрической энергии следует рассматривать в непосредственной связи с вопросами компенсации реактивной мощности.
В таблице 1.1 приведены характеристики электрической энергии, показатели качества соответствующие им, и виновники ухудшения качества электрической энергии. При этом курсивом выделены те ПКЭ, которые непосредственно зависят от потребителя электрической энергии.
Необходимо отметить, что ГОСТ 32144 – 2013 рассматривает вопрос качества электроэнергии только с позиции влияния электросети на потребителя, то есть фактически термин «качество электроэнергии» приравнивается к термину «качество напряжения». Система энергоснабжения может управлять только качеством напряжения, но не имеет возможности влиять на потребляемый ток, который определяется спецификой потребителя.
Методика управления режимами статического компенсатора для снижения коэффициента несимметрии токов по обратной последовательности
Если питающее напряжение содержит высшие гармоники и симметричные составляющие обратной и нулевой последовательностей, то в (2.31) и (2.25) необходимо подставить значения проекций обобщнного вектора напряжения прямой последовательности основной частоты на оси d,q:
В соответствии с принятой в п.2.1 тактической задачей можно выделить составляющие в (2.33), которые подлежат компенсации: 1) «мнимую» мгновенную мощность - qx + qx; 2) составляющую мгновенной «действительной» мощности, изменяющуюся с двойной частотой -рх. При совмещении продольной оси d с обобщнным вектором симметричной составляющей прямой последовательности основной частоты питающего напряжения отсутствует необходимость в расчте мгновенной мощности для определения компенсационных токов при выбранной тактической задаче компенсации. Выражение для мгновенной мощности по аналогии с (2.33) имеет вид: s = {ud + уо).(ld(Y) - jlq{l))=Ud-Id(l) - jTTd Iq{X) =pl+ql={pl+pl)+ l+ql\
где Ud - проекция на ось d обобщнного вектора симметричной составляющей прямой последовательности основной частоты питающего напряжения; Id(i)Jq(i) – проекции на оси d,q первой гармонической составляющей токов нагрузки. Компенсационные токи по формулам (2.32): ldv - = = 1 = = = 1d(1) u2d+o2 ud ud d Kin = = = u, f/d2+o2 / = u, ud+o2 44 /d2+o2 f/d f/d 9(1) Таким образом, определение компенсационных токов сводится к выделению соответствующих составляющих из преобразованных в двухфазную систему токов нагрузки, расчт мгновенной мощности не требуется.
Таким образом, суть разработанной методики состоит в следующем: - выделение основных гармонических составляющих из потребляемого тока и питающего напряжения; - ориентация d,q системы координат по обобщнному вектору симметричной составляющей прямой последовательности основной частоты питающего напряжения; - преобразование трхфазных систем питающего напряжения и потребляемого тока основной частоты в двухфазные во вращающейся системе d,q координат; - выделение постоянных и переменных составляющих из d,q проекций тока нагрузки; - идентификация наличия составляющих, требующих компенсации; Достоинством такой методики управления служит возможность создания компенсирующих токов как для одновременной компенсации тока обратной последовательности и реактивной мощности, так и компенсации их по отдельности. 2.4 Алгоритм управления режимами статического компенсатора для снижения коэффициента несимметрии токов по обратной последовательности
На основании предложенной методики разработан алгоритм управления статическим компенсатором, структурная схема которого представлена на рис. 2.2. Рассмотрим функционирование алгоритма применительно к схеме на рис. 1.7. С датчиков напряжения поступает информация о мгновенных значениях фазных напряжений ua, иь, Uc в точке подключения статического компенсатора. Мгновенные значения фазных напряжений сети поступают на блок синхронизации, который приводит в соответствие угловую частоту вращения ортогональной d,q системы координат с угловой частотой трхфазной системы. На основании рассчитанного значения угловой частоты вращения системы координат вырабатываются два гармонических сигнала. Данные гармонические сигналы используются для d,q преобразования. Датчики тока измеряют фазные токи нагрузки, из которых выделяется основная гармоника ia(i), ib(i iC(i Далее с помощью гармонических сигналов sincot, coscot выполняется прямое преобразование abcdq для фазных напряжений (Ud, Uq) и токов нагрузки (Id(1), Iq(i)). Преобразование выполняется в соответствии с формулами (2.15). Компенсирующие токи находятся путм выделения соответствующих составляющих (Idk, Iqk) из преобразованных токов нагрузки Id(1), Iq(1). Далее осуществляется расчт фактических показателей: коэффициента реактивной мощности tg и коэффициента несимметрии потребляемых токов по обратной последовательности К2ь Если фактические значения не превышают нормативные, то формирование компенсирующих токов не требуется. В противном случае значения Idk, Iqk поступают на блок сравнения. Кроме того, в данный блок сравнения поступает информация о текущем уровне напряжения исф на выходном конденсаторе преобразователя. Уровень напряжения на выходном конденсаторе определяет способность преобразователя создавать требуемые компенсационные токи, поэтому необходимо поддерживать его на определнном уровне. Далее выполняется сравнение между рассчитанными компенсационными токами Idk, Iqk и фактическими токами преобразователя Idп, Iqп, преобразованными в двухфазную систему. Кроме того, осуществляется сравнение требуемого уровня напряжения на выходном конденсаторе Uc с фактическим Ucф. Если Idk=Idп, Iqk=Iqп, Uc=Ucф, то изменения режима работы компенсатора не требуется. В противоположном случае по значениям Idk, Iqk, Uc вычисляются d,q составляющие напряжения преобразователя Udk, Uqk. Далее осуществляется обратное преобразование dqabc, после чего формируется ШИМ-сигнал, который затем поступает на драйверы полупроводникового моста.
Расчт параметров системы автоматического управления статического компенсатора
Рассмотрим структуру и функционирование системы векторного управления статическим компенсатором. На рис. 3.5 представлена функциональная схема такой системы. Контуры регулирования координат образуют концентрическую систему, в которой каждый внутренний контур управляется сигналом от внешнего контура, т. е. является подчиненным по отношению к нему. В электроприводе такие системы строятся по принципу подчиннного регулирования координат.
Внешний контур – это контур регулирования напряжения на выходном конденсаторе. Как правило, используется ПИ-регулятор напряжения (РН). На вход РН поступает разность сигнала задания напряжения на конденсаторе и сигнала текущего напряжения на конденсаторе с датчика напряжения (ДН1). На выходе регулятора напряжения получаем значение d составляющей тока id , которая обеспечит заряд конденсатора до требуемого уровня напряжения. Внутренний подчиннный контур – это контур регулирования тока сети. Регулирование осуществляется по двум проекциям на оси системы координат dq, вращающейся с круговой частотой сети. Ось d этой системы координат с помощью блока синхронизации совмещается с обобщнным вектором фазного напряжения сети. Датчики тока ДТ1, ДТ2 (третий ток вычисляется из условия равенства нулю суммы токов) измеряют фазные токи нагрузки, из которых выделяется основная гармоника ia(1), ib(1), ic(1). Компенсирующие токи находятся путм выделения соответствующих составляющих ( Id (1) ,Iq(1),Iq(1) ) из проекций обобщнного вектора токов нагрузки Id(1), Iq(1) с помощью блока выделения. В цепи обратной связи по току предусмотрен преобразователь координат ПК1 вектора токов преобразователя, измеряемых датчиками тока ДТ3 и ДТ4 (третий ток вычисляется из условия равенства нулю суммы токов). В координатном преобразователе тока ПК2 осуществляется переход от проекций обобщнного вектора тока преобразователя на оси вращающейся системы координат. Сигналы о значении токов преобразователя Idп, Iqп поступают на сумматоры, на выходе которых получаем значение рассогласования между заданным компенсирующим током и реальным в цепи преобразователя. Регулирование осуществляется по двум проекциям на оси системы координат dq. На выходе регуляторов тока получаем значения напряжений статического компенсатора (uп d ,uп q ), обеспечивающих формирование требуемых компенсационных токов, в двухфазной системе координат. В преобразователе координат ПКЗ осуществляется переход от двухфазной вращающейся (uп d ,uп q ) к трхфазной системе координат (uп А,uп B,uп C ). На вход ШИМ-модулятора поступают трхфазные изменяющиеся по синусоидальному закону с частотой сети модулирующие сигналы uп А,uп B,uп C . На выходе ШИМ-модулятора формируются коммутационные функции FпА, FпB, FпC и на основании их импульсы напряжения, подаваемые на ключи силового преобразователя. Функциональная схема САУ статического компенсатора В теории автоматического управления для замкнутого контура с передаточной функцией W з=i& известны различные критерии d0+n dipi i оптимизации с помощью настройки регулятора, последовательно включнного с объектом управления [55,56,57]. Широкое применение для настройки регуляторов, управляющих различными преобразователями, в том числе автономными инверторами в электроприводе, нашл метод коррекции, называемый динамическим, или модульным оптимумом [53,57].
Настройка регулятора САУ на модульный оптимум (МО) означает придание ей свойств фильтра Баттерворта, что существенно упрощает синтез САУ. В радиотехнике и связи фильтры Баттерворта используются потому, что их частотная характеристика близка к прямоугольной. Это позволяет осуществлять избирательный прием сигналов от разных радиостанций. Чем выше порядок фильтра, тем лучше избирательность. Прямоугольность частотной характеристики для САУ не является важнейшим свойством. Для САУ важнее обеспечить требуемое время переходного процесса и минимизировать ошибки переходного и установившегося режимов. Фильтры Баттерворта первых порядков имеют неплохие в этом смысле характеристики, поэтому они и используются в качестве целей при синтезе САУ. Фильтр Баттерворта любого порядка устойчив. Это значит, что при настройке САУ на модульный оптимум отпадает необходимость проверки ее устойчивости.
Для настройки на технический оптимум передаточная функция всей замкнутой системы с одним контуром управления должна быть равна [57]: Wp=2Tlp.(T p + (3.17) где Ті - постоянная времени такой части объекта управления, которая характеризуется малой инерционностью, обусловленной фильтрами датчиков и преобразователей сигналов, ШИМ-модулятором и т.д.
Зависимость значений мкости и индуктивности статического компенсатора от параметров системы внешнего электроснабжения
На сегодняшний день существует множество прикладных пакетов, используемых для проектирования и исследования электротехнических систем – MATLAB, DesignLab, WorkBench, OrCad, Vis Sim. Одним из самых перспективных прикладных пакетов в первую очередь следует отметить пакет MATLAB с широко развитыми расширениями (Toolboxes) и пакет Simulink со своими расширениями (Blocksets).
Программа Simulink является приложением к пакету MATLAB. При моделировании с использованием Simulink реализуется принцип визуального программирования, в соответствии с которым пользователь на экране из библиотеки стандартных блоков создает модель устройства и осуществляет расчеты. При этом, в отличие от классических способов моделирования, пользователю не нужно досконально изучать язык программирования и численные методы математики, а достаточно общих знаний, требующихся при работе на компьютере, и, естественно, знаний той предметной области, в которой он работает.
Simulink является достаточно самостоятельным инструментом MATLAB и при работе с ним совсем не требуется знать сам MATLAB и остальные его приложения. С другой стороны, доступ к функциям MATLAB и другим его инструментам остается открытым и их можно использовать в Simulink. Часть входящих в состав пакетов имеет инструменты, встраиваемые в Simulink (например, LTI-Viewer приложения Control System Toolbox – пакета для разработки систем управления). Имеются также дополнительные библиотеки блоков для разных областей применения (например, Power System Blockset – моделирование электротехнических устройств, Digital Signal Processing Blockset – набор блоков для разработки цифровых устройств и т.д). При работе с Simulink пользователь имеет возможность модернизировать библиотечные блоки, создавать свои собственные, а также составлять новые библиотеки блоков.
При моделировании пользователь может выбирать метод решения дифференциальных уравнений, а также способ изменения модельного времени (с фиксированным или переменным шагом). В ходе моделирования имеется возможность следить за процессами, происходящими в системе. Для этого используются специальные устройства наблюдения, входящие в состав библиотеки Simulink. Результаты моделирования могут быть представлены в виде графиков или таблиц.
Преимущество Simulink заключается также в том, что он позволяет пополнять библиотеки блоков с помощью подпрограмм, написанных как на языке MATLAB, так и на языках С + +, Fortran и Ada.
Для моделирования электротехнических устройств служит библиотека SimPowerSystems, которая содержит семь основных разделов: Electrical Sources - источники электрической энергии; Connectors - соединители; Measurements - измерительные и контрольные устройства; Elements - электротехнические элементы; Power Electronics - устройства силовой электроники; Machines - электрические машины; Powerlib Extras - дополнительные электротехнические устройства. Библиотека блоков SimPowerSystems является одной из множества дополнительных библиотек Simulink, ориентированных на моделирование конкретных устройств. SimPowerSystems содержит набор блоков для имитационного моделирования электротехнических устройств. В состав библиотеки входят модели пассивных и активных электротехнических элементов, источников энергии, электродвигателей, трансформаторов, линий электропередачи и т.п. оборудования. Имеется также раздел, содержащий блоки для моделирования устройств силовой электроники, включая системы управления для них. Используя специальные возможности Simulink и SimPowerSystems, пользователь может не только имитировать работу устройств во временной области, но и выполнять различные виды анализа таких устройств. В частности, пользователь имеет возможность рассчитать установившийся режим работы системы на переменном токе, выполнить расчет импеданса (полного сопротивления) участка цепи, получить частотные характеристики, проанализировать устойчивость, а также выполнить гармонический анализ токов и напряжений. Несомненным достоинством SimPowerSystems является то, что сложные электротехнические системы можно моделировать, сочетая методы имитационного и структурного моделирования. Например, силовую часть полупроводникового преобразователя электрической энергии можно выполнить с использованием имитационных блоков SimPowerSystems, а систему управления с помощью обычных блоков Simulink, отражающих лишь алгоритм ее работы, а не ее электрическую схему. Такой подход, в отличие от пакетов схемотехнического моделирования, позволяет значительно упростить всю модель, а значит повысить ее работоспособность и скорость работы. Кроме того, в модели с использованием блоков SimPowerSystems (в дальнейшем SPS-модели) можно использовать блоки и остальных библиотек Simulink, а также функции самого MATLAB.
Библиотека SimPowerSystems достаточно обширна. В том случае, если все же нужного блока в библиотеке нет, пользователь имеет возможность создать свой собственный блок как с помощью уже имеющихся в библиотеке блоков, реализуя возможности Simulink по созданию подсистем, так и на основе блоков основной библиотеки Simulink и управляемых источников тока или напряжения. Таким образом, SimPowerSystems в составе Simulink в настоящее время может считаться одним из лучших пакетов для моделирования электротехнических устройств и систем.