Герман-Галкин С.Г. - Компьютерное моделирование полупроводниковых систем в MatLab 6.0 (1057404), страница 2
Текст из файла (страница 2)
Пути решения этой проблемы известны — это снижение потерь в каждом звене злекгропривода (путем совершенствования конструкций этих звеньев) и согласование выходных параметров элекгропрнвода с параметрами нагрузки (путем регулирования скорости и момента на выходе электропрнвода). Теория регулируемого элехтропривода, насчитывающая уже ни один десяток лет, постоянно совершенствуется вместе с совершенствованием конструктивных решении. Особенно интенсивное развитие она получила в последнее время благодаря усовершенствованию традиционных и созданию новых силовых управляемых полупроводниковых приборов, интегральных схем, развитию цифровых информационных технологий и разработке разнообразных систем микропроцессорного управления.
Владение теорией в области регулируемого элеьтропривода является необходимым элементом технической культуры, важной составляющей профессиональной полготовки н востребованности специалиста данного профиля на рынке труда. Сегодня достижение такой цели возможно лишь при применении новых форм обучения с использованием новых компьютерных технологий, базирующихся на современных прикладных программных пакетах. Современные компьютерные технологии, в основе которых лежат прикладные пакеты, предоставляют возможность более глубокого изучения вопросов, связанных с проектированием полупроводникового электропривода. Они позволяют качественно изменит н существенно улучшить технологию изучения, перевести ее в виртуальную действительность, осуществить в этой виртуальной лаборатории необходимые исследования с получением количественных результатов.
Олнако проблемы, возникающие на пути решения этой задачи, могут быть преололены только путем глубокого изучения физических явлений во всех звеньях системы. Про ще сказать, для грамотного использования компьютера необходимо хорошо знать и пони мать физику работы отдельных звеньев систел~ьк их взаимосвязь н взаимозависимость. В настоящее время имеется обширная литература по теории электропривода. С другш стороны, игиеется литература по прикладным пакетам. Однако практически отсутствую работы, в которых теоретические вопросы регулируемого электропривода исследовалис бы с привлечением компьютерных ирнкяадных программ.
Для современного студеьпа колшьютер перестает быть экзотикой, а становится ин струментом в изучении тех или иных теоретических основ. Будущий инженер должа не только владеть основами теории в той или иной области, но и уметь меть решать задачи с использованием современных средств вычислительной техники. Компьютерное обучение в настоящее время направлено на освоение офисных пакетов, Правда, в последнее время появилось много хороших книг, посвященных прикладным техническим пакетам 18, 9, !О, 16, 17, 20, 22, 24, 36), но в основе их лежит сам пакет; конкретные примеры, приведенные в этих монографиях, призваны демонстрировать возможности пакета и компьютера (приятным исключением являются монографии [8, 9)).
С каждым годом студенты вузов, да и не только они, становятся все более и более грамотными пользователями компьютера. Одновременно с этим наблюдается понижение общефизической грамотности, все слабее и слабее студенты чувствуют качественную и количественную сторону изучаемых физических процессов. Предлагаемая читателю книга является практически первой попыткой изложить основы полупроводникового элекгропривода с использованием пакета Ма!1.аЬ !Вйпц))пк).
Автор является представителем научной школы в области создания силовых полупроводниковых преобразователей для систем элекгропривода постоянного и переменного тока, которая была основана профессором Т. А. Глазенко в Ленинградском институте точной механики и оптики (ныне СПбГИТМО). В предлагаемой читателю монографии автор стремился сохранить специфику этого направления.
Книга содержит шесть глав. Первая глава посвящена описанию пакета 81пш11пх. При этом основное внимание уделено тем вопросам, которые нужны для дальнейшего изложения. Во второй главе рассматриваются основы электропривода. Здесь рассмотрены основные статические и динамические характеристики, определяющие качество регулируемого электропривода. Особое внимание уделено вопросу выбора исполнительного двигателя, т.к.
именно с этого начинается проектирование элекгропривода. В третьеи главе рассмотрены современные полупроводниковые преобразователи, используемые при построении регулируемого элехтропривода. Четвертая, пятая и шестая главы посвящены вопросам построения и исследованию электропривода постоянного тока, асинхронного и синхронного электропривода. Данную монографию следует рассматривать прежде всего как учебное пособие по основам проектирования полупроводникового электропривода с использованием методов компьютерного моделирования. Компьютерные технологии в системе обучения предоставляют широкие возможности как преподавателю, так и студенту. Они позволяют качественно изменить н существенно улучшить саму технологию обучения, перевести ее в виртуальную действительность и, наконец, преодолеть вечное противоречие между количеством лекционных и практических часов и обьемом знаний, необходимых студенту.
Книга предназначена в основном для студентов старших курсов соответствующих специальностей. О ' й. Она может оказаться полезнои аспирантам и специалистам, занимающимся вопросами проектирования полупроводниковых светел~ электропривода. Практически все людели, представленные в книге, разработаны автором, Эти молели могут рассматриваться как база для изучения и исследования систем электропривола в рамках курсового или дипломного проектирования. Все замечая» амечания и предложения по книге автор с благодарностью примет и учтет в дальнейшей! работе.
1 ° 1 ° Общие замечания Литература по силовым полупроводниковым преобразователям, предназначенным для управления электрическими машинами в сис темах электропрнвода, нуждается в постоянной корректировке, поскольку совершенствуются предмет и методы исследования. Силовые полупроводниковые преобразователи, существенно улучшая энергетику, позволяют реализовать (конечно, при современном микропроцессорном управлении) качественно новыс способы регулирования электрическими машинами. При этом классические машины при управлении от полупроводникового преобразователя приобретают новые свойства и качественно новые, лучшие характеристики. Силовые полупроводниковые преобразователи позволяют также реализовать новые конструктивные и технологические решения, обладающие свойствами, недоступными классическому электроприводу. Такой' симбиоз электрической машины и силового полупроводникового преобразователя вместе с системой управления иногда называют мехатронной или электромсхатронной системой.
В данной монографии используется термин «полупроводниковый элсктропривод». Современный электропривод с использованием полупроводниковых узлов (далее —. «полупроводниковый электропривод») состоит из трех основных отличных частей: 1. Силовая преобразовательная часть, содержащая силовой полупроводниковый преобразователь. Основная функция заключается в преобразовании электрической энергии между источником питания и электрическим двигателем. 2. Электромеханическая часть, содержащая рабочий механизм, соединенный посредством механической передачи с электрическим двигателем. 3.
Информационная (управляющая) часть, служащая для управления силовым полупроводниковым преобразователем и обеспечивающая заданные свойства электроприводу. Проектирование полупроводникового электропривода включает в себя последовательность решения множества взаимосвязанных задач, начиная от получения (иногда и разработки) технического задания и кончая выпуском рабочей конструкторской документации. В ряду этих задач можно выделить задачи, связанные с проектированием силовой преобразовательной и управляющей части Компьютерное моделирование полупроводниковых систем Компьютерные технологии проектирования системы электропривода. Эти задачи проектирования в последние 7-10 лет решаются на совершенно новой основе.
В теоретическом плане это связано с возникновением мощных компьютерных технологий, опирающихся на прикладные пакеты программ, способных решать практически любыс задачи анализа, синтеза, расчета и конструирования как отдельных 'элементов, так и системы в целом, В технологическом плане это связано с достижением электроники в области создания силовых интегральных и интеллектуальных модулей, в которых решены все задачи управления, защиты и диагностики силовых полупроводниковых преобразователей.
Еще большие достижения электроники наблюдаются в области создания микропроцессоров для построения информационной (управляющей) части полупроводникового электропривода. В связи с изменением теоретической и практической базы изменился труд инженера-проектировщика. Схемотехническое творчество в области построения силовой и информационной частей элсктропривода, которое раньше было предметом его тайной гордости, теперь частично вытеснено компьютерными и конструктивными технологиями. Реализация компьютерных моделей для рассматриваемых систем является задачей творческой.
Основной проблемой исследования становится адекватное использование прикладных программ для решения конкретной задачи. В связи с этим меняется содержание творческого начала в работе исследователя, которое теперь заключается в выборе соответствующего прикладного пакета, в грамотном использовании выбранного пакета и математических методов, заложенных в нем, в грамотной обработке полученных результатов и в их наглядном представлении. Поэтому наряду с обязательным изучением физических процессов, протекающих в системах полупроводникового электропривода, необходимо изучать возможности и особенности прикладных пакетов при решении конкретных задач.
В предлагаемой читателю монографии система Ма!).аЬ (матричная лаборатория) со своими пакетами расширения (Тоо1Ьохез) принята в качестве основного инструмента изучения полупроводникового элсктропривода Основными пакетами расширения, которые использованы при исследовании полупроводникового электропривода в данной кни- ге, являются Бппп!!пй и Ранет Яуз!еш В!ос1сзеь В первую главу, которая посвящена описанию пакетов расширения 51пзп!пзй и Ролуег Буыегп В!ос1свец включены псобходигмыс сведения по этим пакетам.
Хотелось бы обратить внимание читателя еще на один момент. Книга, которую он сейчас держит в руках представляет собой (в несколько завуалированном виде) методические указания к лабораторным работам по полупроводниковому электроприводу. Здесь в качестве этой лаборатории выступает виртуальная компьютерная лаборатория. Лабораторныс работы представлены не физическими установками, а компьютерными моделями, собранными на диске, который прилагается к книге. Основное требование, выполнение которого необходимо для усвоения изложенного материала, — обязательное наличие компьютера с инсталлированной последней версией пакета МагЬаЬ.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
