Герман-Галкин С.Г. - Компьютерное моделирование полупроводниковых систем в MatLab 6.0 (1057404), страница 18
Текст из файла (страница 18)
— — — - . -- -4» у г' Овв ВИ Ы о ой и Ве Ве 6 ВУ»в!огв о1 о 6-Ри!ее сопие»ег тье ои!ри! о о гесггх о! 6 риаее (О 1) Вдмдиойу вупсйгопеео оп!»в Б со»ГГПЦ!О!ГОП иайа9ЕВ Ривеп ОГЕ 9ЕПЕГа!Ед а!Рйа БЕГКЕЕВ айвГВЕ ( ° , гпсгеовег! !его-сговепвв а! Ве сопхпйопоп айаг)ев (!про ! й Веа!Рйейгй9 еопа!(Оезйев) !»рца 2 3 ап» 4 аге Ве вупсЬгопиаапп и йояев Аа ВС СА еысй »Пои!» Ье гп ,' р»МЕ М!й ВЕ 3 Рйапп-Рйапв иайаввп а! ВЕ СОПив»ВГ !ЕГПГГ»а!В , !при! 6 о!(оив ЫосМ»9 а! !Ье Ри!сев ггйеп !Ье аРР(гед евпо! о поп пего г) Рис.
3.12 (продолжение). Окно настроек (в) н результаты моделирования (г) трехфазного двухполупериодного УВ В полях настройки источника питания задаются: (.6 амплитудное значение фазного напряжения; (.з начальная фаза; 1 1 частота; й.в впутрсннис параметры источника (активное сопротивление, индуктивность). В окнах панели настройки регулятора, управляющего работой тиристорного моста, задаются частота и ширина управляющего импульса. На вход регулятора подастся сигнал, соответствующий углу управления згВ.
Результаты моделирования показывают, что до момента ( = 0,02 с этот сигнал соответствует углу управления 90 град., а после этого момента — приблизительно 80 град. Внутрсннсс содержание блока 6-Рп)зс Т!(уПБ(ог Вт!()дс приведено на рис. 3.13.
В силовой части схемы модель имеет три входных порта (1, 2, 3) и два выходных (1, 2), в управляющей части молсль зоеч псс з.рп еп ее а) с Яенеанссвгапсп(воок) (Епх) ) !вр)евепи а оепеа ВЬС Ь~опсе. Рис. 3.13. Виртуальнап модель силового блока У — Рыове~ев —— Вев*|апсе Р (Оьва) (паос1апсе 'с (В) Сорасвапсе С (Г). Меаовевепи В~аппп сопеп~ б) ви "с. 3.14. Виртуальная модель УВ (а) и окно настроек (о, в) бло псков измерения энергетических характерис1ик Компьютерное моделирование полупроводниковых систем имеет один входной порт (4). Управление тиристорами осуществл„. стоя через блоки с)е1ес(ог, цензах. Исследование энергетических характеристик трехфазного мосте. ного уира.вляемого выпрямителя может быть осуществлено с ис пользованием модели, показанной на рис.
3.14 а. Эта модель в мак симальной степени приближена к реальным устройствам с УВ; (..1 Зде,сь учтена внутренняя импеданция трехфазного источника питания. ( ) На входе УВ включен индуктивный фильтр, который необхо дим для обеспечения процессов коммутации тиристоров УВ. О В модели УВ учтены параметры тиристоров в открытом сс стоянии, а также параметры так называемых снабсров (дополни" тельных элементов, обеспечивающих траекторию персключения тиристора). 1 ! 1 Силовые пол и ово никовые и еоб азователи гз х ир аеп в) п~ач о р~е Оп ~ Сепае~ ~ Не~Р Компьютерное моделирование полупроводниковых систем Силовые пол и ово никовые и еоб азователи Зс)соголя, если включить флажок 13!яр!ау з!ява!з а! зппп!арон в!ор измсряспиыс величины отображаются на экранс осциллосгопа рпс.
3.!4 б показано окно настройки й, 1., С элемента, вк )Р'сино'о в данном случас на выходс УВ. В полях окна настройки ус ны соотвстствуюшпс значения параметров. В нижнсм попс Мсавцгстспгз из ниспадаюшсго меню яыбратю измсрсннс тока. Этот ток появлястся в попс окна настройгтт бтюка Ми!!нпс!сг (рис. 3.14 в). В этом попс видно, что блок г)змсРЯст также напряжение на входе и выходе УВ, а также ток в ~' 1" С встви на входе управляемого выпрямителя. Результаты мс'дслиро вания квазиустановившихся процессов прсдставлсны на !т 3.16, 3.17.
На рис. 3.15 показаны рсзультаты измерснй" коэф фициснта гармоник на входе УВ в установившсмся рсжт™' рис. 3.16 прсдставлсны ток нагрузки, ток на входс УВ жение на нагрузкс в установившстися рсжимс, а на на р представлены электромагнитные процессы (напряжснист тиристора УВ. Рис. 3.14 (продолжение). Виртуальная модель УВ (а) и окно настроек (б, в) блоков измерения энергетических характеристик О В качсствс нагрузки выбрана активно-индуктивная с противоэдс, обсспсчиваюшая как вьшрямитсльный, так и инвсрториый режим работ схсмы. Кроме того, в рассматривасмой модсли показаны нскоторыс нз многочисленных возможностей получения и представления результатов модслирования.
Здесь для считывания и представления результатов модслирования использовано два блока: Ми!ьйпсгст и Тона! Наппоп!с О!зтогв!оп (ТН)3). Первый позволяст получить врс мснныс осциллограммы токов и напряжсний в рядо силовых элс ментов и блоков, второй — изл1срить коэффициснт гарлюник тока или напряжсния. В данном случае измсрястся коэффициент гарме ник тока на входс УВ. Для измсрсння тока н)или напряжения элемента или блока в попс Мсавцгстпспьв окна этого элемента (рис.
3.14 б) или блока а раскрывающсмся спискс слсдуст выбрать соотвстствуюшую оп цию. В этом случае в окно настройки блока Ми!!Ьлстст (рис. 3.14 в) в окно (АуайаЬсв Мсаьвгсшсп!) появятся измеряемые значения. Кноп кой Яс!сот все нли часть измсрясмых величин переносятся в пола р Ие 31 лат 1о. КоэФФициент гармоник тока Ребления УВ оэМ. ТЬгпегог Соптепег 500 -500 0.32 0 34 0 36 0 38 0.4 ~ь~1 тпупяог сопеепег 80 ОО 40 го 032 034 036 038 04 Компьютерное моделирование полупроводниковых систем Рис. 3.16.
Ток нагрузки, напряжение на нагрузке и ток на входе УВ Рис. 3.17. Напряжение и ток тиристора УВ Силовые пол и ово никовые и еоб азователи З.4. Транзисторные яреобразоватепи ~21, 23, 27, 29, 30, 35~ з„4.1. Общие замечания Полупроводниковые преобразователи в электроприводах постоянного и переменного тока должны характеризоваться следующими основными свойствами: О двусторонней проводимостью энергии между источником питания и исполнительным двигателем, являющимся нагрузкой преобразователя, для обеспечения его работы во всех квадрантах механической характеристики; 'о г малым и не зависящим от тока выходным сопротивлением ~ для получения механических характеристик, близких к естественным, и, в конечном счете, для получения хороших ! статических и динамических характеристик электропривода в целом; 'ьз жесткой внешней характеристикой п лгалой инерционностью, высоким КПД, достаточной перегрузочной способностью для обеспечения необходимых форсировок в переходных режимах работы привода; г 'о.з высокой помехозащищенностью и надежностью; малой массой и габаритами; отсутствием влияния на сеть.
Основным назначением полупроводникового преобразователя является регулирование скорости исполнительного двигателя электропрпвода. В электроприводах постоянного тока это достигается регулированием напряжения на выходе преобразователя. В приводах переменного тока необходимо регулировать напряжение и частоту на выходе преобразователя по определенному закону. Перечисленным основным требованиям в наибольшей степени удовлетворяют транзисторные преобразователи, работающие в режиме переключения и питающиеся от источника постоянного напряжения. Такис преобразователи в элсктроприводах постоянного тока получили название широтно-импульсных ГШИП).
В элсктроприводах переменного тока такие преобразователи названы автономными инверторами напряжения (АИН). !б 5.0 7,5 1О.О 0.5 1.0 1.5 2.0 цс Компьютерное моделирование полупроводниковых систем 3.4.2. Принципы построения сиповых транзисторных кпючей Силовой транзисторный ключ (СТК), является тем элементом пре. образоватсля, который управляет процессами преобразования энсрпщ Спспифика протекания этих процессов требует более детального рас. смотрения принципов работы СТК и сто элементной базы для обсспе.
чсния надежности элсктропривода в целом. Рассмотрим классическук! схему одного плеча преобразователя. Заметим, что ШИП содержит даа таких плеча, а АИН вЂ” три. Поэтому специфика работы транзистороз в такой схеме остается одной и той же, как в приводах постоянноп1, так н в приводах переменного тока. На рис. 3.18 представлена схема такого плеча и показаны элсктромапштныс процессы, протекающие з нем при включении и выключении транзистора. Классическая тсорвз динамических процессов выделяет четыре коммутационных интервала при работе плеча на акгивно-иидуктивную нагрузку, два при включении транзистора и два при выключении.
При включении транзистора выделяются этап восстановления диода в фазе высокой обратной проводимости (!1 на рис. 3.18) и этап установления стационарноп! состояния силового высоковольтного транзистора (12 на рис. 3.18). Нз первом из отмеченных этапов по цепи «транзистор-диод» протекает значительный ток, который может превысить номинальный в несколь.
ко раз. Прн этом напряжение на транзисторе остается равным напряжению питания. Этот этап является наиболсс опасным для транзисяра. На втором этапе ток уменьшается до номинального при одновро менном уменьшении напряжен!та на транзисторе. При выключении транзистора вьщсляются этап рассасывания нсосновных носит слей заряда в коллекторе силового высоковольтного транзистора (13 на р!к 3.18) и этап спада тока коллектора силового !ранзистора и включен!и диода (14 на рис.
3.18). На всех отмеченных интервалах коммутапиа ' транзисторе и диоде выделяется значительная мощность. Э у . Эт моы. ность, которая определяет динамические потери в прсобраз азователа нсобходилю уметь определять для того, чтобы иметь возможность Уас рснно судить о надежности работы последнего. 3.19, гл' Подтверждение вышесказанному представлено на рис. 3. ШИМ пР" показаны потери в транзисторе трсхфазного инвсртора с Ш включении и выключении, рассчитанпыс с использованием пр граммы ОгСАР, В качестве транзисторов тп!вертора были исполу зованы 1бВТ транзисторы типа НОТО241»60Р!Р, напряжение "' авнялав тания инвсртора 13=600 Ч, выходная мощность инвсртора р 50 кВт.
Силовые пол и ово никовые п еоб азователи Рис. 3.18. Динамические процессы переключения СТК в 31 .10. Динамические потери в транзисторе СТК 100 500 50 200 100 500 800 1000 200 400 600 800 1000 100 10 100 1 10 Компьютерное моделирование полупроводниковых систем Кроме необходимости расчета мощности динамических потерь имеется сщс ряд факторов, которые необходимо принимать во вни. мание при проектировании преобразователя. Технология изготовления силовых транзисторов до сих пор требует применения спсппальных мер для обеспечения надежной работы СТК.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
