Герман-Галкин С.Г. - Компьютерное моделирование полупроводниковых систем в MatLab 6.0 (1057404), страница 26
Текст из файла (страница 26)
Для определения элсктромапштиых и эисргстичсских хараюо ристик, как это слсдуст из материалов гл. 2, необходимо измсргпк ! б эффслгивиый ток в сети, питающей УВ; (.1 средний и эффективный токи в тиристорс УВ; 'о.б срсдиий ток в нагрузке. Этим целям служат спсциальиыс измерительные приборы, лмь ющисся в дополнительной библиотеке инструментов Рожсг Яуз)еа В!ос)сзе!. Приборы, служащие для измсрсиия эффективных тока (блоки КМК рис. 4.18), вкчючсиы в питающую есть через бага измерсиия тока и в цепь тиристора УВ посрслством бл ' блом Мц!!ипс)ст, описаиис этого блока приведено в гл. 3.
В поле с аа стройки блока КМЯ указывается только один параметр — — часто ствтз сигнала измерения (рис. 4.19 о). Для измерения срсдиих токов ас пользоваи прибор гонг!ег, позволяющий наблюдать гармоники ае данного иа исто сигнала. На рис. 4.19 б показано окно иастр ойвб амстраб прибора, измеряющего средний ток тиристора, В полях парам '," указывается основная частота сигнала и порядковьш помер р ники, подлежащей опредслсиию.
Здесь выбрала пулевая гарлюиика (постояипая составляб ющая которая равпа среднему зиачсиию сигнала (тока тиристора). скоро"'" Дииамичсскис процессы «в большом» по момспту и ск Р привсдсиы иа рис. 4.20. В рсжимс пуска ограничение по ь риомс~ осуществлено иа уровне 1.5Ми. Токи, опрсдслуиошис эис!тг гетин" кис характсристики элсктропривода, показаны иа рис.
4.21. ! Ра еоппкое и ЧЬЧ тпе. а пеыасппып ! Рабесопо!у!!с«се! р !оопп!и епо б , епбапо!оп!суп а!оеьпбооеп!б!папессу в !и бесс!по абрах , 'ео пеер сп пупе о мбее брпо (бероева!сп ке оеб са р оп ее ! р ее !еб ! ср спи Рпыоео ! !пеппе куб тмв Ф Рис. 4. е9. Окна настройки блоков Я)ЫЯ Еоипег е Рис. 4 ° 4.20. Переходные процессы пв большом по моменту к ск "орости в злектроприводе с уН Элект оп иво и постоянного тока ;!дю,в)ЛЫВ~а б) а) пял а) пяя в) Компьютерное моделирование полупроводниковых систем ®Еу, Рис. 4.21.
Электромагнитные процессы в алектроприводе Я' при переходном процессе «в большом» 4 Э. Эпектромаанцтные процессы сцстеме ШИП-ЙПТ ~?, 301 Основным вариантом реверсивного ШИП с выходолт на постоянном токе является мостовая схема (рис. 3.23), выполненная на четырех транзисторных ключах ТК! — ТК4, шунтированных диодами.
Каждый транзисторный ключ кроме выходных транзисторов содержит предвыходной каскад, блок зашиты и управления (гл. 3). Все эти устройства не загружаются силовыы током, протекающим через нагрузку. В дальнсйшсм расслитривается методика расчета токов, протекающих только через выходные транзисторы и включенные встречно-параллельно пм диоды. Электромагнитные процессы в нагрузке (якоре двигателя постоянного тока) при двухполярном выходном напряжешш (симметричном управлении транзисторными ключами ШИП) изображены на рис. 4.22 а, а при однополярном выходном напряжении (несимметричном и поочередном управлении) — на рис. 4.22 б, вас.
4.22 Электромагнитные процессы в системе ШИП вЂ” ДПТ Элект ол иво ы постоянного тока 14,11! (4.!31 (4.11) — Т (1-й„, -7 )у— Я» Д7 (4.15) 2 — у— Т Тя Компьютерное моделирование полупРоводниковых систем В квазиустановнвшсмся режиме электромагнитные процсссь, ! л нагрузке описываются следующими диффсрснциальиылш урал„ пнями в относительных величинах [30): тП» 1 = !» +҄— +»2,„при 0«! <уТ, т!! с!Т, — А = Та+Та '+ь2„, пРи УТ«с<Т, тй где А = 1 при двухполярном выходном напряжсшш, А = 0 — лрл однополярным, О„, =ь2„, =сопи.
Срсдисс напряжение на выходе ШИП определяется из ураваь нпй: 17»ч, = 2у †! — при двухполярпом напряжении, 77„„, у при однополярном напряжении. Из рис. 4.22 видно, что ток в якоре содержит среднюю (пав кую) составляющую 7»ч, и пульсирующую составлюощую Д1, Гладкая составляющая тока обусловлена средним значением напри жения на якоре и установившейся скоростью вращения: !»„, =(2у — 1) — Й„, — при двухполяриом напряжении »и на выходе ШИП, 7»гя =у-Й„, — при однополярном напряжении.
Уравнения (4.14) одповрсмсшю описьшаюг и механические ха рактсристики исполнительной машины, т. к. момент на валу оправе лястся лишь гладкой составляющей тока, эти харалтсристики показ" пы на рис. 4.23„где в скобках указаны зиачс1щя у для двухполяр на!1 модуляции. Как следует из (4.14) механические характеристики сист тсил ШИП вЂ” двигатсль постоянного тока представляют собой ссмсист , пс1к прямых с постоянным углом наклона к оси абсцисс (рис, 4.23). и 1 через сскаюших ось ординат при у =я, (при несимметричном и пооч р й„, +! оп~~") нем управлении) или при Л = — "' — (при сил1л1стричном управвсщ 2 Рис.
4.23. Ляеханические характеристики системы ШИП вЂ” ДПТ Таким образом, механические характсристики системы ШИП вЂ”,~ двигатель постоянного тока аналогичны механическим характерно- % тикам системы генератор — двигатсль. Импульсное управление Г двигатслсм от ШИП практически нс искажает естественных механических характеристик двш.ателя. Величина пульсирующей составляющей находится из решения системы уравнений (4.12); ес обобщенное выражение имеет вид: Средине и эффективные токи в якоре машины, в силовых транзисторах и диодах и в источнике питания могут быть опрсдслеиы по упрощенным выражсииялц сели принять, что мпювсцпый ток якоря изменяется по закону; Элект оп иве ы постоянного тока О.З 0.З =() — )1) )»- Я т Прн 0 < 1 <уТ, 2Ыя Я ЯР Я Т 14 161 0,2 0.2 01 О.1 Теб1ила )4 10 О 0.4 0.4 у 0.8 1.0 0.6 0.8 б) 1.О 1.0 0.8 О.а 0.6 0,4 О.4 0.2 02 04 06 08 10 О 2 0.4 0.6 О. Компьютерное моделирование полупроводниковых систем 2м)я )я =()яа,+Ы ) — " ) при уТ<т<Т.
,1- у)Т В этом случае выражения для определения относительных токо, во всех отмеченных вствях представлены в табл. 3.1 В качестве примсра на рис. 4.24 а, б приведены зависиыоа10 относительных токов в силовых транзисторах и диодах для двухаа лярной модуляции, рассчитанные по выражениям табл. 3.1. а) $ф; Рис. 4.24. Средние и эффективные токи в силовых транзисторах (а) и диод ах) И ьие.
4.24 (продолжение), Средние и эффективные токи в силовых траизи р 10) и диодах Гб) Целью расчета и проектирования транзисторного ШИП является выбор способа управления, типа транзисторов и диодов, определение токов и мощности рассеяния и оптимальной частоты коммутации в ШИП. При выборе способа управления необходимо исходить из трсбо- Д наний, предъявляемых 'к рсгулировочным и энергетическим харак-'~ я~ теристикам электропривода. Симметричное управление ШИТ! по- Д зволяет получить линейные регулировочныс характеристики двигателя. Однако энсргстичсскис характеристики ШИП при этом ~д способе управления ухудшены вследствие повышенных пульсаций Щ тока в якоре и в полупроводниковых приборах.
При несимметричном и поочередном управлснии ШИП в рсгулировочной характеристике электропривода имеет место зона нечувствительности. Схемные способы уменьшения этой зоны ухудшают устойчивость элсктропривода. Энергетические характеристики ШИП с несимметричным и поочерсдпым управлением лучше, чем у ШИП с сиымстричныы управлением, так как пульсации тока здесь в два раза меньше. В паспортных данных силовых транзисторов и диодов обычно приводится допустимая рассеиваемая мощность, как с радиатором, так и без него. Поэтому опрсдслсние мощности, рассеиваемой транзистором и диодом, может рассматриваться как конечный рсзультат расчета.
Элект оп иво ы постоянного тока б! Компьютерное моделирование полупроводниковых систем 4.4. Эпектрояривоя постоянноео тока на базе широтно-импупьсных преобразоватепеи Система элсктропривода с ШИП, синтезированная по «гла, кой» составляющей ничелс нс отличастся от аналогичной с уь (рнс. 4. !2). При этом за нсскомпснсирова>шую постоянную след ст принять период коммутации ШР!П.
Модель электропривода с ШИП может быть реализована с „ пользованием как функциональных, так и виртуальных блоков а первом случае модель двигателя реализуется структурной схемой составленной по уравпсннялц описывающим двигатель. Функциональная модсль элсктропривода постоянного тока с ШИП на базе машины с независиьчым возбуждением прсдставлеьч на рис. 4.25 а. В блоке Р%-Соп!го! (рис. 4.25 о) смоделирован широтночвь пульсный преобразователь. В схеме (рис. 4.25 а), кроме того, пока заца несколько измененная по сравнению с рис.
4.З модель маши. ны постоянного тока с независимым возбуждением. Здесь она оо тавлсна аналогичной обобщенной машине (рис. 4,2), но цепь возбуждения реализована как безьшсрционная (из рис. 4.25 видна что постоянная времени в цепи возбуждения равна нулю). бама Рис. 4.25. Электропривод постоянного тока ; Н', с функциональной моделью ШИП Ь рис. 4.2б !продолжение). Электропривод постоянного тока с Функциональной моделью ШИП Псрсходныс процессы по л~омснту и скорости «в маломл при синтезе скоростной системы на оптпмуьч по модулю приведны на рис.
4.26. Сравнивая эти процессы с аналогичными для непрерывной модели, можно сделать вывод о достаточно близком совпадении. Однако и здесь, как и в системах с УВ, ШИП вносит свою спсцифику. Эта специфика проявляется в пульсации момента и в несколько измененных динамических свойствах системы. Г "яе ° 4.26. Переходные процессы «в малом» в электроприаоде с ШИП Элект оп иво ы постоянного тока 'ьа средний ток в источнике (Пср); Щ Компьютерное моделирование полупроводниковых систем Рис. 4.27.
Переходные процессы «в большом» в электроприводе с ШИП Переходные процессы «в большом» по моменту и скорости ~ системе с ШИП при ограничении относительного тока якоря вз уровне 0,5 приведены на рис. 4.27. Сравнивая эти процессы с ане логичными для непрерывной системы, можно судить об их пракпь ческом совпадении. Модель электропривода с виртуальными ШИП и машиной пв стоянного тока представлены на рис.
4.28. Регуляторы тока и свт рости в системе рассчитаны аналогично вышеизложенному. Согласование регуляторов„рассчитанных для машины в относя тельных величинах с моделью виртуальной машины, осушествлев' усилителями в цепи обратной связи (Оа(п, Оа1п1). Измерительвьк приборы измеряют: ()эффективный ток в источнике (!1); 1.1 средний ток транзистора (1Тср); 11 эффективный ток транзистора (1Т). Рис. 4.2В.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
