Sim powersystems

SimPowerSystems
Introducción
Es una herramienta de MATLAB que trabaja en entorno Simulink, el cual nos
permite construir modelos que simulan un Sistema de Potencia Eléctrico.
Un Sistema de Potencia Eléctrico, combina elementos eléctricos(circuitos
eléctricos) y electromecánicos(Motores, generadores), lo cual dificulta en gran
manera su análisis en detalle.
Librerías
Esta herramienta trabaja con dos librerías:
• Powerlib
• Powerlib_models
Requerimientos
Se necesita los siguientes programas en la computadora:
• MATLAB
• Simulink
Simulación de un circuito Simple
Los componentes utilizados son agrupados en la librería denominado powerlib.
Pasos para implementar el modelo
1. Abrimos SimPowerSystem, ingresando powerlib, en la ventana principal de
MATLAB.
2. Se abrirá la siguiente ventana, que contiene los componentes principales de
un sistema de potencia.

3. Se muestra varios íconos también denominados bloques, donde se encuentran
clasificados los diversos elementos de un Sistema de Potencia.
4. Del menú File, elegimos la opción new/model, al cual le pondremos por
nombre circuito1.
5. Abrimos el icono Electrical Sources, de donde copiamos el elemento AC
voltaje Sources a la ventana circuito1.
6. Arrastrando todos los elementos que requerimos de las librerias a la
ventana circuito1, se obtendrá lo siguiente:

7. Para ingresar los valores a cada componente debemos realizar doble-click en el
elemento.
8. También cambiamos los nombres de cada componente realizando clic en el
texto del elemento.
9. Para obtener Rs_eq, copiamos el bloque parallel RLC Block que se
encuentra en el bloque elements de la librería de powerlib, luego
ingresamos los valores de 0 para la capacitancia e inf para la inductancia,
de esta forma se eliminarán en el gráfico la capacitancia y la inductancia
automáticamente.
10. Una vez ingresados los valores y nombres de los componentes, procedemos a
mover las figuras, para llegar al ejemplo planteado. Para realizar la rotación
de una figura, ingresamos al menú format/Rotate Block.
11. Una vez ingresados los bloques, es necesario conocer las magnitudes de
voltajes, para el cual utilizaremos la herramienta sinks de simulink ,
obteniendo un gráfico similar al siguiente:
12. Del menú simulation, elegimos Star, para hacer correr nuestro modelo.
Terminales y conexión de líneas
En Simulink son conocidos las conexiones direccionales de puertos de salidas y
de entradas >.
Para la conexión de líneas eléctricas se implementan otro tipo de conexiones, que
no poseen dirección cuya representación es: ◘.
Medición de Voltajes y Corrientes

Principios básicos de conexión de capacitancias e inductancias
Se debe tomar énfasis en la conexión de capacitancias e inductancias a las
fuentes de voltajes y fuentes de corrientes, ya que una mala conexión produce un
error en el programa. Los errores se producen en los siguientes casos:
1. La conexión de un capacitor o un conjunto de capacitores en serie, a una
fuente de voltaje, como se muestra en la siguiente figura:
Para eliminar el error se debe, introducir una resistencia entre la fuente de
voltaje y la capacitancia.
2. La conexión de inductancias, en paralelo con una fuente de corriente produce
un error en el programa. Para eliminar el error introducimos una resistencia en
paralelo a la fuente de corriente.
ANALISIS DE UN CIRCUITO SIMPLE
Las variables de estado son: la corriente en el inductor y el voltaje en el
capacitor.
Una forma de obtener el espacio de estados es con el comando power_analyze,
siendo su sintaxis el siguiente:
[A,B,C,D,x0,estado,entradas,salidas] = power_analyze(‘circuito1’)

El programa nos entregara el espacio de estados en cuatro matrices que serán
guardados en A, B, C y D. En x0 se guardara las condiciones iniciales. Los
nombres de las variables se guardan en estado, entradas y salidas.
Analisis con Steady_state
Para el análisis del circuito se cuenta con una herramienta grafica, que se
encuentra en la librería de powerlib en el bloque powergui, el cual se debe
copiar a circuito1.
Realizando doble click en powergui elegimos la opción steady_state voltages and
currents, de donde obtendremos los siguientes resultados:
En la opción display, elegimos States y Sources, obteniendo la siguiente figura:

ANALISIS DE FRECUENCIA
Obtención de la relación impedancia vs frecuencia del modelo de estado
estacionario
Para medir la relación impedancia vs frecuencia en el nodo B2, se necesita incorporar
una fuente de corriente que alimente al nodo B2. Se debe especificar la fuente de
corriente con una magnitud de cero amperios y con una frecuencia de 60 Hz.
FENOMENOS TRANSITORIOS
Se debe armar los bloques con los siguientes parámetros:
Bloque:AC Voltaje Source
Peak Amplitude:20000V
Phase(deg) :180
Frequency :50
Bloque : Breaker
Breaker Resistance Ron(ohm):1e(-4)
Initial State: 1
Snubber resistance Rs(ohm):1e6
Bloque: Timer(Powerlib_extras/Control Block)
Time(s):[0 1.5/60 3/60]
Amplitude:[1 0 1]
Bloque: Series RLC Branch
Resistance(ohm):0.8
Inductance(H):25.5e-3

El armado debe quedar como en la siguiente figura:
Obteniéndose los siguientes resultados:
CIRCUITOS POLIFASICOS
Para trabajar con circuitos trifásicos se debe tener la siguiente nomenclatura:

Consideremos el siguiente ejemplo
En el siguiente circuito, hallar ONV y OBV .
Los parámetros más importantes son:
Para la fuente trifásico:
El Voltaje que se debe introducir es el voltaje RMS Fase-Fase. Que para nuestro
caso es: 220/sqrt(2)=155.5635
El ángulo a introducir debe ser de 90º, esto para ser coherentes con la nomenclatura
elegida.
La frecuencia a introducirse debe ser de 50 Hertz.
No se deben modificar los demás parámetros.
Para la simulación:
Para obtener gráficos con pocas deformaciones, en el menú
simulation/Configuration parameters, en la opcion solver options/Max step Size;
debemos colocar el valor 1e-3.
En la ventana de tiempo de ejecución debemos iniciar en 0 y terminar en 0.2.
Para hallar el valor de la impedancia –j5, se debe utilizar un valor de 636.62e-6
Faradios.

Para el valor de la impedancia inf, se debe introducir un valor muy grande o en
otro caso abrir la conexión.
El armado de bloques debe ser como en la siguiente figura:
Los resultados mediante Powergui son los siguientes:

Donde los resultados obtenidos en Voltios son:
15052.80
3049.46
∠=
−∠=
OB
ON
V
V

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