08 Диссертация (1221745), страница 5
Текст из файла (страница 5)
А такжеразработки системы управления, её изготовления, проведения испытаний,доработкипоихрезультатампринципиальнойэлектрическойилифункциональной схемы, внесения изменений в систему управления и т.д. иосуществляемые до тех пор, пока не будут удовлетворены все требованиятехнического задания. С повышением сложности аппаратуры, переходом кболее высоким диапазонам частот, применением смешанных аналого-цифровыхустройств число итерации увеличивается.
Связано это с тем, что аналитическитрудно учесть паразитные эффекты присущие, как электронным компонентам,там и проводникам печатных плат, и их взаимное влияние. Единственныйвыходизположениязаключаетсяворганизациисквозногоциклаавтоматизированного проектирования аппаратуры, включающего в себя какмоделирование идеальной схемы, так и реальной конструкции и её испытаниепри действии различных дестабилизирующих факторов.3.2 Выбор пакета программ для моделирования источника питанияВ настоящее время для моделирования и анализа преобразовательныхустройств используют такие пакеты прикладных программ как Delphi,MathCAD, Electronic Workbench, и другие прикладные программы.Высокие удобства при отладке осуществляются с помощью модулярасширения Simulink, благодаря наличию широкой библиотечной базыэлементов электромеханики и электроники, включаю стандартные устройства.54Некоторые модели для достоверности и очевидности приведены в средеDelphi, путем дифференцирования систем линейных алгебраических уравнений(СЛАУ).Simulink позволяет выполнять уточнённый анализ процессов работы схемы.При этом Simulink не позволяет создать самозапускающийся файл, пригодный вработе с диалоговым меню ввода-вывода данных.Тем не менее программа Simulink пакета прикладных программ MATLABимеет дополнительные возможности:- удобные средства ведения проектов;- отображение непосредственно на схеме результатов расчета;- автоматическое создание графики символов компонентов при создании ихматематических моделей;- средства поиска, быстрого просмотра и мастера создания графикисимволов компонентов;- возможность вывода графиков не только результирующей функции, но ивкладакаждогокомпонента(особеннополезноприпроектированиивысокочастотных схем);- возможность создания новых моделей компонентов;- повышенная надёжность алгоритмов расчёта переходных процессов.Все эти возможности реализует моделирование процессов в источнике сприменением программы Simulink пакета прикладных программ MATLAB.3.3Имитационнаямодельисточникапитанияирегуляторанапряженияэлектровоз транзистор состав экономическийСхема математической модели преобразователя приведена на рисунке 3.1.
Всхеме проведено имитационное моделирование части источника, котораявключает в себя следующие элементы:55Рисунок 3.1 – Схема модели источника питания1 – источник переменного напряжения, имитирующий напряжение в сети;2 – разделительный трансформатор, обеспечивающий гальваническуюразвязку сети и цепей источника питания;3 – плечо неуправляемого, диодного выпрямителя;4 – тиристор, обеспечивающий управляемое напряжение;565 – формирователь импульсов управления, для открытия тиристора,которые приходят с импульсного трансформатора регулятора напряжения;6 – терминатор линии (сохраняет целостность цепи), ставится в томслучае, если сигнал не используется;7 – цепь нагрузки, отслеживающая уровень напряжения сети;8- формирователь графиков (все результаты моделирования заносятся вэтот блок и формируются в виде графиков внутри блока);На рисунке 3.2 приведена упрощённая схема регулятора напряжения,который по заданному алгоритму работы обеспечивает напряжение на выходевеличиной 50 В.57Рисунок 3.2 – Схема модели регулятора напряжения источникаСхема включает в себя следующие элементы:1 – Импульсный трансформатор, подающий сигнал на открытиетиристоров;2 – трансформатор, подающий в цепь напряжение управления;3 – резистор, через который осуществляется разряд конденсатора;4 – диод, обеспечивающий заряд конденсатора в первый полупериод;5 – конденсатор, который меняет фазу импульсов управления, с помощьюзаряда-разряда.58транзистор, через который осуществляется подача6 –сигналаимпульсному трансформатору;7 – блок свойств, функций и управления схемой моделирования;8 – формирователь графиков (все результаты моделирования заносятся вэтот блок и формируются в виде графиков внутри блока);Рассмотрим более подробно процессы, происходящие в источнике питанияи регуляторе напряжения, на примере выходных осциллограмм, полученных спомощью блоков Scope1, Scope2, Scope3, Scope4, в среде Simulink.3.4 Анализ результатов моделирования источника питания ирегулятора напряженияНа рисунке 3.3 представлена осциллограмма выходного напряжения сразделительного трансформатора, поступающее на неуправляемое плечовыпрямителя источника питания.Uc<60300-30-60π2π3π4π5π6πРисунок 3.3 – Осциллограмма напряжения источника питанияНа рисунке 3.4 представлена осциллограмма напряжения на нагрузке(напряжение управления регулятора), выпрямленное через диодный мост, сдобавлениемрегулируемогонапряжения.отслеживается колебания в сети.59Именноспомощьюнего,U80604020π02π3π4π5π6πРисунок 3.4 – Осциллограмма напряжения нагрузкиНа рисунках 3.5 и 3.6 представления осциллограммы напряжений наконденсаторах С1 и С2, в процессе их зарядки-разрядки.
С помощью процессазаряда-разряда, осуществляется плавное регулирование напряжения источникапитания, путем открытия тиристоров в нужным момент.Uc115105π02π3π4π6π5πРисунок 3.5 – Осциллограмма напряжения на конденсаторе С1Uc215105π02π3π4π5π6πРисунок 3.6 – Осциллограмма напряжения на конденсаторе С2Теперь смоделируем процесс, когда входное напряжение имеет отклонениеот нормы, увеличивается или уменьшается (проседает).На рисунке 3.7, 3.8, 3.9 представлены осциллограмма напряжения нанагрузке, и на конденсаторах С1 и С2, при повышении напряжения сети до470 В.60U80604020π02π3π4π5π6πРисунок 3.7 – Осциллограмма напряжения нагрузки при повышении UUc115105π02π3π4π6π5πРисунок 3.8 – Осциллограмма напряжения на конденсаторе С1 при повышениинапряженияUc215105π02π3π4π5π6πРисунок 3.9 – Осциллограмма напряжения на конденсаторе С2 при повышениинапряженияНа рисунке 3.10, 3.11, 3.12 представлены осциллограмма напряжения нанагрузке, и на конденсаторах С1 и С2, при понижении напряжения сети до230 В.61U806040200π2π3π4π5π6πРисунок 3.10 – Осциллограмма напряжения нагрузки при понижении UUc1151050π2π3π4π5π6πРисунок 3.11 – Осциллограмма напряжения на конденсаторе С1 при понижениинапряженияUc2151050π2π3π4π5π6πРисунок 3.12 – Осциллограмма напряжения на конденсаторе С2 при понижениинапряжения624 КОНСТРУКЦИЯ И РАЗМЕЩЕНИЕ ИСТОЧНИКА ПИТАНИЯКонструкция шкафа питания, куда помещается источник, формируется взависимости от современных требований унификации, предъявляемых кконструкции преобразователей.Шкаф питания имеет модульную конструкцию и состоит из 3-х уровнейаппаратуры:- нижний уровень- средний уровень;- верхний уровень.На нижнем уровне расположены элементы, представляющие довольнобольшие массогабаритные конструкции.
К таким элементам относятся:- разделительный импульсный трансформатор, имеющий одну первичную идве вторичные обмотки.- дроссели;- силовой блок конденсаторов;- резисторы.На среднем уровне расположены силовые полупроводниковые приборы сэлементами охлаждения:- два блока выпрямителей с радиаторным охлаждением. Каждый блоквключает в себя четыре полупроводниковых прибора, которые крепятся нарадиаторное охлаждение.- два преобразователя, в конструкцию которых входят IGBT-модули.Первый преобразователь -инвертортока, выполняющий подзарядаккумуляторной батареи выполнен в виде 2-х силовых полупроводниковыхмодулей, которые имеют радиаторное охлаждение.Второйпреобразователь-стабилизаторнапряжения,имеющийаналогичную конструкцию по сравнению с первым преобразователемОба преобразователя помимо радиаторного охлаждения имеют воздушное,которое осуществляется за счёт использования вентилятора.63Наверхнемуровнерасположеныкомпонентырадиоэлектроннойаппаратуры, а также блоки управления инвертором тока и стабилизаторанапряжения.Блокиуправленияпредставляютсобойзакрытуюконструкцию,расположенную в защитном кожухе.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
