Герман-Галкин С.Г. - Компьютерное моделирование полупроводниковых систем в MatLab 6.0 (1057404), страница 21
Текст из файла (страница 21)
Транзисторные кл1о„ НН ТКЗ и ТК4 перскл1очаются в противофазе, обеспечивая протекал„, тока якоря от противо-эдс двигателя. При этом на выходе щ)йн)) формируются однополярные импульсы и среднее напряжение л НН выходе равно нулю, ко~да относительная продолжительность вкл, чсниЯ одного из нижних по схеме Рис. 3.28 тРанзистоРов Ув ь 0 Недостатком рассмотренного способа управления является то, ч всрхнис по схеме транзисторные ключи (ТК1, ТКЗ) по току загруже1н„ больше, чем нижние. Этот недостаток устранен при поочередном ун, равлснии, временныс диаграммы которого изображены на рис.
3,29 й Здесь при любом знаке входного сигнала в состоянии переклк1 чения находятся все четыре транзисторных ключа моста, при этан частота переключения каждого из них в два раза меньше частота напряжения на выходе. Управляющие напряжения транзисторньц ключей одной фазы моста ТК1, ТК2 и ТКЗ,ТК4 постоянно находится в противофазе; при этом ключи переключаются через пер11ол выходного напряжения Т.
Этим достигаются одинаковыс условул работы полупроводниковых приборов в мостовой схеме. При некотором знаке входного сигнала управляющие импульсы и1, и4 длительностью ) = (1+у)Т подаются на диагонально располо. женные транзисторные ключи (рис. 3.29) со сдвигом на полпсриодв, а управляющие импульсы и2, и3 длительностью ) = (1 — у)Т, также св сдвигом на полпсриода, подаются на транзисторы противоположной диагонали (ТК2, ТКЗ). В этом случае на интервале нагрузка подклку а) Рис.
3.29. Способы управления СТК ШИП Силовые пол и ово никовые и еоб азователи чена к источнику питания с помощью диагонально расположенных ключей, а на интервале (1 — у)Т нагрузка закорочсна с помощью верхних или нижних транзисторных ключей. При изменении знака входного сигнала порядок управления диагональными ключал1и изменяется на противоположный. При поочередном управлении на нагрузке формируются однополярныс импульсы длительностью Т, пропорциональной сигналу на входе. Обобщенная функциональная схема управления транзисторным ШИП изображена на рис. 3.30. Она содержит генератор (Г), генератор пилообразного напряжения (ГПН), схему сравнения (СС), распределитель импульсов (РИ) и усилители (У).
Как правило, между усилителями сигнала управления и распределителем включены элементы гальванической развязки (оптотранзисторы). Диаграммы на рис. 3.30 поясняют принцип работы схемы управления ШИП. вие. е. 3.30. Функциональная схема управления ШИП а) О» о»В )1Ь:«о» р 'ВС» Ье и «с ррьс« Р о,с«е ь* Рос,мм В» ЬЬе е )нер с»Ьь с Р Е1» О»1»е«е! В»1ор»1 О Ь «о1 Впар» Рс 1'ВЬ 1е1 а) Г» «с )(с с1 б), 1тч 1. м« б) Компьютерное моделирование полупроводниковых систем 3.6.2. Мояепирование транзисторных ШИП При моделировании ШИП могут быть использованы матсмати.
чсские, фупкциональныс и виртуальныс модели. Рассмотрим вирту. альные модели ШИП. В библиотеке (Роьусг Буз)сш В!ос)снег) имеют. сн модели, позволяющие моделировать ШИП с различными полу. проводниковыьш элсмснтамп, На рис. 3.31 а показаны два таких блока (полумостовой и мостовой). Широтно импульсный прообразе. ватель, состоящий из одного плеча, формирует однополнрнос напргь жение на выходе при питании от одного источника и двухполярнсс при питании от двух источников, соединенных последовательно, При этом нагрузка должна быть присоединена к общей точке двух источников. Мостовой Н1ИП, состоящий из двух плечей, формирует напряжение на выходе в зависимости от алгоритма управления.
Блока (рнс. 3.31 а) имеют трн входа — два длн источника питания и один дла входного сигнала. Выход предназначен для присоединения нагрузки Окно настройки является универсальной для всех ШИП, Основным, замечательным свойством блоков ШИП является то, что в нргх могут быть использованы различные типы полупроводппковьж ключей. В выпадающем списке окна Роуует Е!сс)гогйс 11су!сс окна настройки (рнс.
3.31 о) выбираются типы этих приборов. Рис. 3.31. Виртуальные блоки (а) фф и окно настройки (б) ШИП Силовые пол и ово никовые и еоб ааователи Исследование характеристик рассмотрим на модели мостового ШИП. Полнан схема модели представлена на рис. 3.32 а. Модель содержит л1остовой ШИП на 1ОВТ транзисторах, шунтированных диодами, источник питания и схему управления ШИП (блок Кеда!а!от), рсализующую симметричный закон управления ШИП, На выходе ШИП включена )(, Е нагрузка с противо-эдс. Блоки измерения Вие.
е. 3.32. Виртуальная модель (а) и Влек ектромагнитные процессы (б) в ШИП в) а) г) Компьютерное моделирование полупроводниковьи систем измеряют ток нагрузки, ток и напряженно на СТК, а также квазнсг тичсскую мо~цность рассеиваемую СТК. Результаты моделирован„„ схемы показаны на рис. 3.32 б. Эти результаты по существу предст~ ляют собой основные энергетические характеристики ШИП, Модель ШИП, питаюп)сгося от первично~о источника перемец. ного тока через трансформатор, выпрямитель и фильтр приведец на рис. 3.33 а.
В этой модели учтены внутрсннис параметры цс„, вичного источника питания, трансформатора и диодного выпрямц, тслыюго моста. Окна настроек перечисленных элементов показана на рис. 3.33 б, в, г. б) И~~. Щ Рис. 3.33. Модель ШИП (а) и окна настройки блоков (б) Силовые пол и ово никовые п еоб азователи Цце. 3 3 33 (продолжение). Модель ШЫП и окна настройки блоков (в, г) йз: денев В~С Б)апсй 100 50 0.16 0.17 0.18 0.19 0,2 1ап уу1: 380Ч 1140Ч 10 кЧА 50 -50 0.16 0.17 0.18 0.19 0.2 и 3.35. Выходной каскад АИН ! Компьютерное моделирование полупроводниковых систем Результаты моделирования представлены на рис, 3.34. В каче.
ство результатов здесь показаны только ток нагрузки и ток в фаз источника питания, полученные как с помощью осциллоскопоа так и с помощью блока Мцййпссег. Следует, однако, подчеркнуть, что модель позволяет исслсдоват все энергетические характеристики, интересуюшие проектировщика Рис. '3.34. Электромагнитные процессы в ШИП Силовые пол и ово никовые и еоб аэователи З.б. Автономные инверторы в системах эпектровривояа веременноао тока [б, 11, 30, 351 р.6.1.
Принцияы яосязроения и уяравяения В современных системах элсктропривода переменного тока практически повсеместно в качестве силовых регуляторов используются транзисторные автономныс инвсрторы. Оконечный каскад трехфазного автономного инвертора содержит шесть транзисторов с обратными диодами. Основшле принципы построения, управления и защиты таких схем были изложены выше. Для управления трсхфазными машинами переменного тока в ~) элсктроприводс используется схема автономного инвсртора (АИН), содержащая шесть транзисторных ключей ТК! — ТКб (рис. 3.35).
Статорные обмотки машины при питании от такого ипвертора включаются либо по схеме «звезда», либо по схеме «треугольник». ~ Как в первом, так и во втором случае переключение транзисторных 1 Тпат нз п2 пз на пб пб цк Таблггца 3,2 .20 з Структура силовой псин Средний модуль Модуль н средина фаза Средний модуль н среднак фаза Модуль Постоянная Регулирование напряжения в зве- не псстпяннсгс тока прн а = 180' Широтно-нмпудь- снос регулирование (ШИР)* Регудггровантгс напряагсннк в звене постоянного тока прн ШИМ Широтна-импуль- сная модудкпнк (ШИМ) Тс жс прн а = 180', 150' Псременнаа Тс нгсчв Тс жсчв Тс же** Компьютерное моделирование пелупреведннковьи систем ключей любой фазы инвертора (например, ТК1, ТК4) вызыва звает изменение напряжения на всех обмотках двигателя. Это обете тоа. тельство сильно усложняет анализ электромагнитных процессов В настоящее время известно большое число различных снос, Со. бов управления силовыми ключами инвсртора.
Для сравнитсльнг,- нойг оценки различных схем и способов управления инвертором целссс. образно разделить их на ряд групп, положив в основу деленн ия структуру силовой цепи инвсртора н рсгулируемыс параметры ре зультирующсго пространственного вектора напряжения и тока иа выходе инвертора (табл.
3.2). В зависимости от структуры силовез", цепи все инвсрторы подразделяются на два класса: инверторы с постоянной структурой силовой цепи и с переменной структурой силовой цепи. Способы управления трехфазными автономными инверторами напряжения !'егуднруемыс параметры результирующего вектора г — С тремя снвсвымн ключами, сткрытымн в тсчсннс импульса и паузы.
" — С одним (ЛОП) нкн с двумя (ЛГП) снвсвымн ключами, закрьггымн в тсчсннс паузы. В схемах первого класса управляющие сигналы подаются всегда на три силовых ключа, что обуславливает неизменность структурь1 силовой цепи. В схемах второго класса число ключей, на которы~ подаются управляющие сигналы, может быть меньше трех. Простейшим способом управления транзисторными ключами ТК! — ТКб инвсртора, обеспечивающим неизменность структур»' силовой цепи, является способ с (х = 180' (рис.
3.36). Силовые пол и ове пиковые п ееб азевателн рис. 3.36. Алгоритм управления АИН с а = !80' Здесь в течение 1/6 периода выходного напряжения (в течение периода повторяемости Тгзат) включены три транзисторных ключа. Последовательность управления ключами следующая: 123, 234, 345, 456, 561, 612.
Простейшими способами управления транзисторными ключами, при которых изменяется структура силовой цепи инвсртора, являются способы с о( = 120' и а = 150'. Последовательность управления транзисторными ключами при а = 120' следующая: !2, 23, 34, 45, 56, 61. При а = 150' транзисторные ключи переключаются в такой последовательности: 12, 123, 23, 234, 34, 345, 45, 456, 56, 561, 61, 612. Электромагнитные и элсктромсхаиические характеристики систем при простейших способах управления инвсртором достаточно подробно освещены в литературе 16, 11, 30, 35). Общим недостатком этих способов является необходимость применения управляемого выпрямителя для изменения напряжения на выходе инвсртора.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
