[PDF] 5. Prise en main de simulink 5.0 Simulink

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1 induit inducteur ia if va La Ra e Rf Lf vf

Université de Batna II Licence ELT

Faculté de Technologies ELT541

Département d'Electrotechnique

5. Prise en main de simulink

5.0 Simulink

C'est un outil très puissant de modélisation et de simulation des comportements des systèmes. Il est

développé sous matlab et il est muni d'une interface graphique " GUI » (Graphical User Interface), il

permet ainsi : -d'Etablir (dessiner) le modèle du système en utilisant des "blocs" présents en librairie. -de placer des sources de signaux aux "entrées" du modèle ; -de placer des "instruments de visualisation" en sortie du modèle ; -de paramétrer et lancer la simulation du fonctionnement du modèle ;

-d'observer les résultats à l'aide des "instruments de visualisation" tels que (oscilloscope " scope »

ampèremètre, voltmètre et multimètre). Il se lance à partir de Matlab en tapant après l'invite (prompt >>) : >>simulink Ou bien en cliquant sur l'icône ou selon les versions.

5.1 Prise en main rapide de simulink

Exemple: simulation d'un Moteur à Courant Continu (excitation séparée) avec simulink en régime dynamique.

Equations régissant le fonctionnement du MCC

Equations électriques : fonctionnement moteur et RMI négligeable :

Equation mécanique :

En régime dynamique, l'équation mécanique est donnée par : Avec

݂ : Coefficient de frottement

: vitesse de rotation en rd/s

Equations de liaison :

2 On sait que : ܥ௘௠=ܭ௙ܫ௔ et ܭ=ܧ Si la machine n'est pas saturée, on peut écrire :

௙=݇ܫ௙ et donc ܥ௘௠=ܭ݇ܫ௙ܫ௔ et ܭ=ܧ݇ܫ௙ en posant ܭ்=ܭ݇ܫ

Fonction de transfert du MCC à excitation séparée :

En formulant les équations précédentes dans le domaine de Laplace, on peut décrire le modèle

dynamique du moteur par les fonctions de transferts suivantes : (1) (2) (3) (4) (5) A partir des équations (2) et (3), on peut écrire :

Les données de simulation sont les paramètres du modèle (les résistances, inductance J F etc..), ils peuvent

être introduit dans un script matlab et exécuté avant la simulation :

Data_MCC.m

5.3 Simulink Ports & Subsystems

Le modèle précédant du MCC peut être transformé en un bloc appelé subsystem (sous système) pour faire on

doit lui faire quelques modifications pour introduire les ports d'entrées et de sortie du subsystem en court de

création. Kt Gain 1

La.s+Ra

Transfer Fcn

1 J.s+f

Transfer Fcn1

Kt Gain1 Step

Scope1

Scope2

Scope3

Ua

Constant

Cem omega 3 En sélectionne les différents blocs (sans les ports d'entrée et de sorties) on va au menu principal puis Diagramme puis subsystem & model reference puis create subsystem from

selection. Le subsystem créé peut être utilisé dans d'autres modèle qui nécessite un MCC à excitation

séparée et a comme entrée ( Ua et Cr)et comme sortie (Cem et oméga). Les paramètres du moteur

peuvent être changés à partir du script data_MCC ou par un double clique sur le subsystem.

5.4 Masquage de sous-systèmes

On désire faire un masquage du système précédent. Dans la boite de dialogue du masque, nous pouvons

spécifier des valeurs particulières aux différents paramètres du moteur et du couple résistant.

Pour faire on sélectionne le " sous système » puis on va à diagram puis Mask puis edit mask.

La fenêtre de configuaration du mask s'ouvre et on doit introduire les paramètres du masque (Ra La J f et

Kt). Un double clic sur le " sous système » ouvre la fenêtre de configuration pour introduire les différents

paramètres du moteur.

5.5 Masquage du sous-systeme, Utilisation des Callbacks

Définition des fonctions Callbacks

Les fonctions Callbacks contiennent des commandes Matlab qui sont exécutées à une étape particulière de

la simulation du modèle Simulink. On y accède à partir du menu principal de simulink en allant à :

File Model proprieties Model proprieties

On clique ici, pour

éditer un paramètre.

Sous système (subsystem) MCC)

4

La fenêtre suivante s'ouvre. En cliquant sur callbacks une seconde fenêtre s'ouvre contenant des fonctions

sur lesquelles on peut écrire des instructions en langage matlab. Pour notre exemple on va utiliser les

fonctions : PreloadFcn ; InitFcn et StopFcn. On remarque que, les fonctions contenant des instructions, sont terminées par un astérisque (*)

Callbacks

5 V1R2

R L

6. Prise en main SimPowerSystems

C'est un logiciel développé sous simulink et est dédié à la modélisation et la simulation des systèmes

électriques. Sa bibliothèque est composée de modèles des éléments qui peuvent constituer un système

électrique tels que : transformateurs, machines électriques convertisseurs statiques et même les lignes de

transmission électrique.

Il se lance à partir du menu principal de simulink en cliquant sur simscape puis sur Simpowersystems. Sa

bibliothèque principale est composée des différents blocs :

Exemple 1

Soit à simuler le circuit électrique composé par une source de tension, une résistance et une inductance.

1) Ouvrir une fenêtre à partir du menu principal de simulink en

allant vers file New model Une page s'ouvre dans laquelle on peut dessiner le circuit.

On enregistre sous le nom exemple1

2) On ouvre le bloc de " electrical sources » on sélectionne " AC voltage source » on appuie sur le

bouton droit de la souris puis on sélectionne " add to exemple1 »

On double clique sur la source (à partir du fichier exemple1). La fenêtre définissant les paramètres s'ouvre

peak amplitude amplitude de la tension en volts (V).

Phase déphasage (en degrés).

Frequency la fréquence de la source en Hertz (Hz).

Sample time on garde 0 pour une source continue.

Measurements si on veut avoir accès à la tension on choisit votage.

3) On ouvre le bloc de " elements on sélectionne " serie RLC branche » puis on appuie sur le bouton

droit de la souris puis on sélectionne " add to exemple1 » On double clique sur la branche, la fenêtre définissant les paramètres s'ouvre :

Branch type : On choisit RL.

Inductance L : on introduit la valeur de L en Henries (H). Set the initial inductor current : on introduit la condition initiale i(t=0). Measurements : on Selectionne Branch voltage pour mesurer la tension aux bornes de la charge, ou Branch current pour mesurer le courant circulant dans la branche, ou les deux à la fois.

4) On introduit de la même façon une deuxième branche, ou tout simplement on sélectionne la

première branche puis on la copie puis on la colle tout en restant dans la fenêtre de notre modèle

exemple1. On choisit R dans Branch type.

5) Placement des appareils de mesures :

6 a) Utilisation d'un ampèremètre et d'un voltmètre

On veut mesurer le courant circulant dans la maille et la tension aux bornes de R1, pour faire, on va au bloc

measurements, on ajoute les blocs " current measurement » et " voltage measurement » dans notre

modèle.

On va dans " sink » à partir de la bibliothèque de simulink, et on ajoute deux " scope » à notre modèle.

Finalement on réalise les connexions telle que indiquées dans la figure ci-dessous :

On peut aussi, avec un seul oscilloscope, visualiser les deux signaux i(t) et v(t) , pour cela on introduit un "

mux ». ce dernier se trouve dans le bloc " commonly used blocks » de la bibliothèque de simulink voir la

figure ci-dessous : b- Utilisation d'un seul multimètre

On peut avoir toutes les mesures à partir d'un seul multimètre et d'un seul oscilloscope. Pour faire, on

introduit le bloc du " multimeter » qui se trouve dans le bloc de " measurements » de powerlib et d'un

nouveau " scope » voir fig cidessous : v+-

Voltage Measurement

V1

Scope1

Scope R1

R L

i+-

Current Measurement

powergui v+-

Voltage Measurement

V1

Scope3

Scope1

Scope R1

R L

i+-

Current Measurement

powergui v+-

Voltage Measurement

V1

Scope3

Scope2

Scope1

Scope R1

R L

3

Multimeter

i+-

Current Measurement

mux 7

On configure le multimètre pour voir la tension aux bornes de, R1, de la source et le courant de maille voir

la fig ci-dessous.

6) Finalement, on introduit le bloc de " powergui » de la bibliothèque de SimPowerSystems.

Ce bloc est nécessaire, pour la simulation de tout modèle, développé sous simulink utilisant "

simpowersystems ».

7) On configure les paramètres de la simulation, en allant à partir du menu principal à simulation puis

configuration parameters : on prend pour stop time 1:

Continuous

powergui v+-

Voltage Measurement

V1

Scope3

Scope2

Scope1

Scope R1

R L

3

Multimeter

i+-

Current Measurement

8

8) On peut maintenant lancer la simulation, en allant dans le menu à :

Simulation puis start

9) On peut examiner les différents résultats (courant dans la maille et tensions), en double cliquant sur

les différents " scopes ».

10) On peut transférer les résultats de la simulation vers l'espace de travail de matlab, pour faire, on

suit les étapes suivantes : - On va à simulink library sinks, on ajoute le bloc simout à notre modèle. to workspace

-Dans la fenêtre où est développé le modèle, on clique sur le bloc simout , on change le nom de la

variable par exemple " courant » et dans save format on prend " Array ».

On relie le bloc au courant de la maille.

-Finalement, on transfère la variable temps (time) au workspace, pour faire, on va à la bibliothèque

de simulink sources et on ajoute le bloc clock

De même, on copie un bloc simout et on change de la même façon le nom " time» et on modifie " save

format » à " Array "

On branche les deux blocs ensemble :

9 On va ensuite dans la fenêtre de commande et on tape: >> plot(time,courant) pour voir le tracé du courant en fonction du temps. D'autre traitement

peuvent être réalisé sur ces résultats au niveau de matlab tels que calcul de la valeur efficace ou

autre.

Interfaces : Simpowersystems-Simulink

Les terminaisons des éléments de Simpowersystems sont différentes de celle d'un bloc de simulink :

IL est impossible de lier directement un bloc de Simpowersystems à un bloc de simulink et vice-versa.

Cependant, ils existent des éléments pouvant assurer une interface entre les deux blocs, on cite à titre

d'exemple : Interfaces : simpowersystems simulink simulink simpowersystems V

Signal vers bloc

simulink " voltage measurement » i

Signal vers bloc

simulink

Bloc de Simpowersystems Bloc de Simulink

" Current measurement » Controlled voltage source 10

Bloc Powergui

Il est nécessaire d'introduire le bloc de " powergui » dans tout modèle de simulink utilisant

" simpowersystems ». Ce dernier, permet d'interpréter le circuit électrique sous forme d'équations d'états.

- Il est préférable de le placer au niveau supérieur de la fenêtre du modèle. - On ne peut mettre qu'un seul bloc par modèle. - On ne doit pas lui changer de nom.

- Si on oublie de mettre le bloc de " powergui », un message d'erreur est émit en lançant la

simulation.

Configuration du bloc powergui

En cliquant sur " powergui » on a le choix entre trois types de simulation :

Continuous

Par défaut, le type de simulation est continus " continuous ». Ceci suppose que les variables d'états

sont continues (pas de discontinuités ni de non-linéarités dans le ciruit). Ce type de simulation est

préférable pour la simulation des systèmes de petites tailles (peu d'inconnues) sans discontinuités

des variables d'états (courants dans les inductances et tensions dans les capacités) et sans éléments

non-linéaires.

Discret

Ce mode de simulation est utilisé dès que le système à simuler devient grand (nombre d'inconnues

élevé) ou il présente des discontinuités par la présence des interrupteurs d'électronique de

puissance ou bien des éléments saturables.

Phasor

Il permet de simuler le régime permanent des systèmes. Ceci dans l'hypothèse de modélisation en

linéaire (la saturation étant négligée) des systèmes simples (tel que un transformateur) ou des

systèmes multi-machines (tel que un réseau de distribution électrique).

Configure parameters Simulation type

Continuous

Discrete

Phasor

quotesdbs_dbs33.pdfusesText_39

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