Герман-Галкин С.Г. - Компьютерное моделирование полупроводниковых систем в MatLab 6.0 (1057404), страница 17
Текст из файла (страница 17)
Эти выпрям.нтелн подкшочаются к трсхфазно сетя й переменного тока, как прапило, через трехфазный трансформатор Рассмотрим особенности работы трехфазного однополупериод. ного выпрямителя, схема которого приведена на рис. 3.. . 3.6. П активно-индуктивной нагрузке кривая выпрямленного тога ри 1 будет иметь незначительные пульсации, и без больших погрешностей ток нагрузки можно считать непрерывным и идеально сглаженным (рнс. 3.6). При а > 0~ так же, как и в однофазных схемах, кривая выпрямленного напряжения имсст отрицательные значения Это обьяснястся возможностью тнрнстора пропускать ток при отрицательном напряжении на 'обмотке данной фазы за счет накопленной энергии в магнитном'тюле индуктивностп нагрузки. Силовые пол и ово пиковые и еоб азователи 1 В трехфазном мостовом выпрямителе (рис.
3.7) последовательно соединены два трсхфазных однополупсриодных выпрямителя: анодный (на тиристорах Т1, ТЗ, Т5) н катодньш (на тнристорах Т2, Т4, Тб). Каждая из этих групп повторяет работу трехфазного однополупсриодного выпрямителя. При активно-индуктивной нагрузке ток в цепи нагрузки получается идеально сглаженным и непрерывным практически во всем диапазоне регулирования (рис. 3.7).
В общем случае для иыфазного управляемого выпрямителя выражение для У,„можст быть получсно.при пепрсрывном токе путем интегрирования фазного напряжения на интервале проводимости 2л/т, где тл определяется как произведение числа фаз на количество полупсриодов. кь +а Г ГП . ГГ Л ТГ„„= — ) ГГ созшт сlшГ = — Т7 ~яп( — +а)+ я1п( — — Гт) 21т -[к! -ю Гт )П ти Я, л где 1!ФФ„, =:лну'тйп —, л ш Ы Е вЂ” !.!,У рР н (3.5) 1,О Рис.
3.9. Реверсивный УВ 0,5 0 -0,5 уа и!Д'Ф + ~Ф Компьютерное моделирование полупроводниковых систем Рассмотрим работу управляемых выпрямителей при а >90' Во всех схемах при а =90' и достаточной индуктивности в цепи иа. грузки С!,р = 0 (рис. 3.4). При 90'<а <!80' в соответствии с (3,4) это напряжение должно изменить знак. Отрицательное напряжение С!,р не в состоянии создать ток в на. грузке, так как вентили нм заппра!отея. Вот почему на характерис.
тике рис. 3.4 этот участок совпадает с осью абсцисс. Положение меняется, сели нагрузка имеет собственный источник ЭДС. Если ЭДС имеет полярность, совпадающую с выходным напра. женисм УВ, то на участке 90'<а<!80'ток принимает значение то есть ток ток протекает под действием эдс нагрузки, преодолевая напРЯженис !У',р выпРЯмителЯ. Рис.
З.В. Выходное напряжение УВ теист При этом вентили остаются открытых|и, так как ток в них ки в сеть в проводящем направлении, а энергия передается от нагрузки РассмозРснные процессы в нагрузке с источником эдс опю юсятсв " жег имс™ установившемуся рсжиму работы. Подобная же картина может Силовые пол и ово никовые п еоб ааователи место в переходном режиме и при отсутствии источника эдс, когда угол а резко возрастет (У,р уменьшится и может стать отрицательным).
Режим работы УВ, когда ток нагрузки протекает навстречу выпрямленному напряжению под действием эдс называется инверторным. На рис. 3.8 показана зависимость относительного среднего напряжения на вьгходе УВ при наличии в цепи нагрузки индуктивности и эдс. В этом случае при 90 < а < 180' УВ работает в инверторном режиме, возвращая энергию нагрузки в сеть. В электроприводе постоянного тока обычно применяются реверсивные управляемые выпрямители (рис. 3.9)„состоящие из двух УВ, соединенных встречно-параллельно нагрузке. В этом случае один управляемый выпрямитель работает в режиме выпрямителя, а другой в режиме инвертора.
Момент на валу двигателя определяется средним током на выходе УВ. Поэтому в первом приближении УВ можно считать непрерывным регулируемым источником напряжения. Среднее напряжение этого источника определяется выражением (3.4), а внутреннее сопротивление э~о~о источника определяется из уравнения [5) где ! — частота сети, ЕФ, Я, — индуктивность и активное сопротивление фазной обмотки трансформатора в цепи питания УВ.
Динамические характеристики УВ, при его представлении непрерывным звеном, представляются апериодическим звеном с по2л 1 стояиной времени тув =— лко и!т Оср Таблала '3. 1 в) а) Компьютерное моделирование полупроводниковых систем Регулировочная и механические характеристики системы «УВ. машина постоянного тока» показаны на рис. 3.10 применитсльн„ к схеме (рис. 3.9). Существует два способа управления вентиль.
ными группами В! и В2 — совместное и раздельное. При совме стном управлении целесообразно линсйнос согласованно угле~ у р правления а, +а, =тт. При этом необходимо ограничить минц. мальное значение углов управления. Регулировочная и механичес. кие характеристики для случая совместного управления показаны на рис. 3.10 а, б. Недостатком совместного управления являетс„) протекание уравнительных токов между вентильными группамц В1 и В2. Для уменьшения этих токов в схему включаются допол. ~ нительные индуктивности Ь1 и Ь2 (рис.
3.9). При раздельном уц. ~ равлении импульсы подаются только на одну вентильную групп» „ в зависимости от полярности входного сигнала. Раздельное управ. 1 ление исключает появление уравнительных токов. Механическцв ° ! характеристики для этого случая показаны на рис. 3.10 в. Разрыв ~ механических характеристик определяется появлением режнлп прерывистых токов при малых моментах.
Рис. 3.10. Регулировочные и механические характеристики реверсивного У8 Энергетические характеристики управляемого выпрями мителя о"' редсляются следующими параметрами: , отнссб я О средним выходным напряжением на холостом ходу гт ) ~l,т . ным к эффективному фазовому напряжению на входе ( (), Силовые пол и ово пиковые п еоб ааователи О количеством пульсаций выходного напряжения на периоде частоты сети (ш); (),.„ (й пульсацией выходного напряжения ( ); ни О срсдним и эффективным током тнристора, отнесенным к 1п )т среднему току нагрузки ( * ); 1.а установленной мощностью трансформатора и полной потребляемой мощностью из сети, отнесенными к средней ат~ мощности в нагрузке (() 1 ' () ) ). ы Эти параметры рассчитываются в предположении, что ток нагрузки идеально сглажен.
В табл. 3.1 приведены выражения для расчета основных энергетических характсристик наиболее употребляемых схем управляемых выпрямителей 1351. Управляемый выпрямитель отрицательно влияет на питающую сеть переменного тока. Во-первых, он потребляет из сети несинусоидальный ток. Во-вторых, он сдвигает фазу потребляелюго тока относительно питающего напряжения. Несинусоидальность тока можст быть охарактеризована коэффициентом гармоник (ТНР— То!а! Нагпвоп)с Р)вьотз)оп) в) а) 5,(1) = — сова; "хв (3.7) б) т) Компьютерное моделирование полупроводниковых систем / 1 ти)3— l,(1) ),(1) ' (З.б) где Ц1)...1,(л) — эффективные значения тока первой и т, д, гармо.! ! ник, I — эффективный ток всех высших гармоник.
Фазовый сдвиг зависит от угла управления управляемым выпря. мителем и несинусоидальности тока потребления. Поэтому коэф. фициент мощности УВ определяется следующим образом. Первую гармонику тока можно разложить на активную ),„(1) и реактивную ),„(1) составляющие. Если принять, что напряжение сети синусоидально, тогда отдельные составляющие мощности для трехфазных схем определятся следующими выражениями: ° полная мощность, потребляемая из сети 5, = 3(),),; ° полная мощность по первой гармонике Я,(1) =3(),),(1); ° активная мощность по первой гармонике Р(1) = 3(),)ы(1); ° реактивная мощность по первой ~армонике Я(1) =31)А„(1); ° мощность искажений 0 =3() ) .
Коэффициент мощности УВ определяется из выражения: 3.3. Мояеаирование управяяемых выярямитеяеи Моделирование УВ в пакете аппп!1п(с можно реализовать с ис пользованием как виртуальных, так и функциональных моделей На рис. 3.11 а показана виртуальная модель мостового (однофазно' го, двухполупериодного) УВ с функциональной схемой управления. Модель содержит два БцЫос1сж 1 Сон!то! Куя!егп (рис. 3.1! б) систему управления УВ, реализованную в соответствии с блок-схе' мой (рис.
3.3). 2 Кес!!Лет (рис. 3.11 в) — силовой тиристорныя мост, состоящий из четырех тиристоров. Питание от источника о'~' нофазного синусоидального напряжения подается на тиристорнм' 1й Силовые пол и ово пиковые и еоб азователи ~ис. 3.11. Модель (а, б, в) и результаты моделирования (г) однофазного двухполупериодного УВ мост по входам 1пБ! и 1пЯ2. Выход тирнсторного моста через порты Ои!1 ОЙ!2 подсоединены к нагрузке.
Управление тиристорным мостом осуществляется через порты 1п1 1п2 1пЗ 1пб от системы управления. На вход системы управления чсрез порт 1п1 подастся синхроннзирующий сигнал от источника сннусоидального напряжения, а через порт 1п2 — сигнал управления. Результаты модели- ! Р(рз Р ' 66 й й 6) го х а) в) ! Компьютерное моделирование попупроводниковых систем рования прн активной нагрузке и скачкообразным изменением входного сигнала в мол!снт ( = 0,02 сок показаны на рис.
3.11 г. На рис. 3.!2 о показана виртуальная модель схсл!ы, состоящей пз трехфазного истосишка питания и управляемого выпрял!ителя с блоком управления. Окна настройки трехфазного источника пита. пия и блока управления УВ показаны на рис. 3.12 б и рис. 3.12 а у~у ) Рис. 3.12. Виртуальная модель (а), окно настроек (б) ~Щ ~ трехфазного двукполупернодного УВ Силовые поп и ово пиковые и еоб азователн Бупсйгопгедб Риве 9епегагог(Вовк)(!гпй) .-.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
