Нагрузочные диаграммы механизма и двигателя Трехфазная мостовая схема

Курс лекций по электротехнике

Создадим модель выпрямителя с трансформатором и проведем моделирование системы (рис. 4.12). Из данных рис. 4.12 видно, что результаты в модели с трансформатором практически идентичны результатам в модели с цепью источника, приведенной к вторичной стороне трансформатора, и учтенными индуктивностями рассеяния (рис. 4.9).

Рис. 4.12. Модель выпрямителя с трансформатором и результаты моделирования.

 

Пример 2. Проведем моделирование однофазного мостового выпрямителя с трансформатором, его расчет приведен в главе 2.2 (пример 2). Запустим MATLAB и вызовем приложение Simulink, создадим файл новой модели (Ctrl+N). Параметры первичного источника “AC Voltage Source” (“SimPowerSystems\Electrical Sources\”):

- амплитуда ЭДС первичной стороны (peak amplitude, V):  (В);

- начальная фаза ЭДС первичной стороны (phase, deg): 0º (град);

- реальная частота ЭДС первичной стороны (frequency, Hz):  (Гц).

Определим параметры приведенной модели трансформатора “Linear Transformer”, расчетные формулы (рис. 4.13) при этом не будут отличаться от приведенных в предыдущем примере 1 (см. рис. 4.10). Основные параметры трансформатора заимствуются из данных расчета (см. пример 2 в главе 2.2).

После запуска m-файла получим следующие результаты:

 - базовое сопротивление первичной стороны  = 660,3 (Ом);

 - базовое сопротивление вторичной стороны  = 30,136 (Ом);

 - реальные параметры первичной обмотки R1 = 38,34 (Ом), X1 = 17,21 (Ом);

 - реальные параметры вторичной обмотки R2 = 1,75 (Ом), X2 = 0,785 (Ом).

Приведенные параметры первичной и вторичной обмоток:

 = 0,0581 (о.е.),  = 0,0261 (о.е.).

Рис. 4.13. Программа расчета параметров трансформатора.

 Заложим полученные параметры в модель трансформатора “Linear Transformer” (рис. 4.14, а). В окне настройки параметров блока строку “Three windings transformer” необходимо деактивировать, так как необходима только одна вторичная обмотка. Цепь намагничивания не учитывается, поэтому оставим параметры   и  - 500 (о.е.).

 Мостовой выпрямитель можно выполнить на дискретных элементах “Diode” или использовать стандартный блок “Universal Bridge” (“SimPowerSystems\Power Electronics\”). В окне настройки параметров блока “Universal Bridge” необходимо выбрать: 2 – число “плеч” моста (“Number of bridge arms”), Diodes – тип вентилей (“Power Electronic device”), сопротивление диода в открытом состоянии (Ом), = 0 (В) - поскольку в расчете пороговым напряжением диода пренебрегли (рис. 4.14, б).

Модель включает конденсатор фильтра и цепь резистивной нагрузки, для создания которых используем стандартные блоки последовательной RLC-цепи. Введем соответствующие уникальные имена для этих блоков. Параметры конденсатора: С = 0,002 (Ф), параметры нагрузки (рис. 4.14, в): R = 50 (Ом).

Для соединения электрических элементов модели используем блоки “Bus Bar (thin horiz)” из библиотеки “SimPowerSystems\Connectors\”.

Дополним модель необходимыми измерительными блоками (см. предыдущий пример). Включим в модель блок измерения углов отсечки вентилей (см. подглаву 3.1.4). Для корректной работы блока в командной строке MATLAB следует задать величину T = 0.02. Поскольку ток в нагрузке должен составлять 1 А, то шаг дискретизации “Quantization interval” в блоке “Quantizer” выберем 0,1%, т.е. 0,001.

 а) б) в)

Рис. 4.14. Окна задания параметров блоков модели выпрямителя.

Введем в модель стандартный блок осциллографа “Scope” (“Simulink\Sinks\”). Выведем на него напряжение на нагрузке и ток вторичной обмотки трансформатора, для чего в параметрах настройки блока (раздел General) изменим количество осей (number of axes) на – 2 (рис. 4.15, а). В разделе Data history следует отключить устанавливаемое по умолчанию ограничение на число выводимых расчетных точек (рис. 4.15, б). Активируем функцию “Save data to workspace” (рис. 4.15, б), что позволит в дальнейшем провести гармонический анализ данных сигналов.

 а) б)

Рис. 4.15. Окна настройки блока осциллографа “Scope”.

Для гармонического анализа в модель следует добавить блок “powergui” (рис. 4.16) из “SimPowerSystems\”.

Помимо вычисления коэффициента пульсаций выпрямителя по первой гармонике , определим полный коэффициент пульсаций напряжения на нагрузке согласно формуле (1.6).

Для определения максимумов и минимумов напряжения на нагрузке используем блоки “Maximum” и “Minimum” библиотеки “DSP Blockset\Statistics\”. Для требуемой работы блоков в их параметрах следует задать режим (mode) - running. Для регистрации экстремумов функции в квазистатическом режиме необходимо сбрасывать данные, вычисленные блоками в переходном процессе.

В режимах близких к холостому ходу переходный процесс заряда конденсатора может значительно затянуться относительно заряда на номинальное сопротивление нагрузки, поэтому в окне настройки параметров моделирования введем варьируемую переменную tk, соответствующую времени окончания расчета

При проектировании выпрямителя расчет электромагнитных нагрузок, воздействующих на его элементы, производят по эмпирическим формулам, рассматривая работу устройства только в квазиустановившемся режиме, тогда как наиболее тяжелым режимом работы выпрямителя является включение в питающую сеть. Процесс включения выпрямителя в питающую сеть, при разряженном конденсаторе фильтра, как правило, сопровождается увеличением электромагнитных нагрузок и изменением режима работы схемы.

Пример моделирования выпрямителя с индуктивно-емкостным фильтром в пакете MATLAB \ Simulink Перед моделированием необходимо задать параметры моделирования в соответствующем меню модели “Simulation\Simulation Parameters…” (Ctrl+E).


Двухполупериодная схема со средней точкой (схема Миткевича)