Исследование трехфазного управляемого выпрямителя при работе на ак- тивно-индуктивную нагрузку проводится на виртуальной установке рис.2.4.3.
Параметры источников питания и нагрузки остаются такими же, как и в лабораторных работах №1, №2.
Параметры моделирования задаются на вкладке Simulation/Simulation Parameters/Solver рис.2.4.7. В поле Max step size устанавливается значение шага моделирования, это же значение устанавливается в поле Sample time всех блоков, которые имеют это поле. В оставшихся полях можно оставить то, что компьютер устанавливает по умолчанию.
в таблицу 2.4.1.
Рис.2.4.7
3.1 При снятии внешних характеристик управляемого выпрямите- ля параметры R, L нагруз- ки остаются без измене- ний, изменяется противо- э.д.с. нагрузки от -100В до 0В с шагом 20В. Внешние характеристики снимают- ся для трех значений угла управления выпрямителем (a = 0o, 40o, 60o).
Моделирование про- водится для каждого зна- чения противо-э.д.с. и угла управления. Результаты моделирования заносятся
Таблица 2.4.1
| Данные | Измерения | ||||||||
| a | E | I н | U н | I 1 ( 1 ) max | j1 | IT 0 | IT | UT max | IT max |
| град | В | А | В | А | град | А | А | В | А |
Принимаем, что амплитуда источника питания
U 1max
= const = 535В.
Амплитуда первой гармоники тока в источнике питания
I 1 ( 1 ) max
и началь-
ная фаза этого тока
j1 определяются по показаниям Display 1, ток и напря-
жение на нагрузке определяются по показаниям Display. Мгновенные значе- ния этих величин можно наблюдать на экране осциллоскопа. Для одного из расчетов представить эти зависимости (экран осциллоскопа) в отчете. В гра- фическом окне блока Multimeter наблюдаются и определяются максимальные
напряжение (UT max) и ток тиристора (IT max). Средний
IT 0
и эффективный
IT ток тиристора определяются по показаниям Display 2.
Вычисление полной и активной мощности, потребляемой выпрямителем от источника питания по первой гармонике, а также мощности в нагрузке, осуществляется по выражениям:
S (1) = 3 U 1max I 1(1)max(ВА),
P (1)=3 I 1(1)max U 1maxcosj1 (Вт),
1 2 1 2
P н = U н I н(Вт)
Потери в тиристоре управляемого выпрямителя рассчитываются по вы- ражению:
|
где
U f и
Ron
- параметры тиристора, определяемые в окне настройки
тиристорного моста (рис.2.4.4).
Результаты вычислений заносятся в таблицу 2.4.2.
Таблица 2.4.2
| Вычисления | |||
| S 1 ( 1 ) | P 1(1) | P н | PT |
| ВА | Вт | Вт | Вт |
3.2 По результатам таблиц 2.4.1, 2.4.2 строятся:
·внешняя (нагрузочная) характеристика управляемого выпрямителя
U н = f (I н);
·энергетические характеристики управляемого выпрямителя
I 1(1)max ,IT 0 ,IT = f (I н);
·энергетические характеристики управляемого выпрямителя
S 1(1) ,P 1(1) ,PT = f (P н).
3.3 Исследовать регулировочную характеристику управляемого трехфазного выпрямителя при одном значении противо-э.д.с. (задается пре- подавателем) и изменении угла управления от 0 до 120 градусов с шагом 20 градусов, при этом заполняется таблица 2.4.3.
Таблица 2.4.3
| Измерения | |
| a (град) | U н (В) |
По результатам таблицы 2.4.3 строится регулировочная характеристика
U н = f (a).
3.4 Исследовать спектральный состав тока потребления управляе- мым выпрямителем при одном значении угла управления (задается препода- вателем) в пакете расширения Signal Processing Toolbox. Используя средства просмотра сигнала, записанного в рабочую область под именем Lab _4, мож- но просмотреть исследуемый сигнал.
Для определения абсолютных значений гармонических составляющих в амперах следует воспользоваться формулой
I (J) (A) = J y J I
(1),
(1)
1 max
y 1 1
max
где J - номер гармоники,
I 1(J)max
- амплитуда тока J-ой гармоники в
амперах,
y 1, y J- значения определенные путем спектрального анализа,
I 1(1)max
- ток считанный с дисплея в амперах. По результатам измерений и
расчетов заполняются таблицы 2.4.4, 2.4.5.
Таблица 2.4.4
| Измерения | |||||
| a (град) | y 2 | y 3 | y 4 | y 5 | I 1(1)max (А) |
Таблица 2.4.5
| Вычисления | |||
| I 1(2)max (А) | I 1(3)max (А) | I 1(4)max (А) | I 1(5)max (А) |
3.5 Исследовать регулировочную и энергетические характеристики ведомого сетью инвертора. При снятии характеристик параметры R, L в цепи постоянного тока инвертора остаются без изменений, изменяется угол управ-
ления от
90o
до 110o
с шагом 10o. Характеристики снимаются для трех зна-
чений э.д.с. нагрузки 200В, 300В, 400В. Для одного из расчетов представить временные зависимости потребляемого тока, напряжения и тока на нагрузке (экран осциллоскопа) в отчете. Моделирование проводится для каждого зна- чения угла управления и э.д.с., результаты заносятся в таблицу 2.4.6.
Таблица 2.4.6
| Данные | Измерения | ||||||
| a | E | I н | U н | I 1 ( 1 ) max | j1 | UT max | IT max |
| град | В | А | В | А | град | В | А |
Полная и активная мощность по первой гармонике, генерируемая ведо- мым инвертором в сеть переменного тока, мощность в цепи постоянного тока рассчитываются по выражениям:
S (1) = U 1max I 1(1)max(ВА), P (1) = I 1(1)max U 1maxcosj1(Вт),
1 2 1 2
P н = U н I н(Вт)
Результаты вычислений заносятся в таблицу 2.4.7.
Таблица 2.4.7
| Вычисления | ||
| S 1 ( 1 ) | P 1 ( 1 ) | P н |
| ВА | Вт | Вт |
По результатам таблиц 2.4.6, 2.4.7 строятся: регулировочная характери-
стика ведомого сетью инвертора U н = f (I н) и его энергетические характери-
стики S 1(1) ,P 1(1) = f (P н).
3.6 Исследовать спектральный состав тока, генерируемого инверто- ром в сеть, осуществляется при одном значении угла управления (задается преподавателем) в пакете расширения SPTool. Используя средства просмотра сигнала, записанного в рабочую область под именем Lab _4, можно просмот- реть исследуемый сигнал.
Для определения абсолютных значений гармонических составляющих в амперах следует воспользоваться формулой (1). По результатам измерений и расчетов заполняются таблицы 2.4.8, 2.4.9.
Таблица 2.4.8
| Измерения | |||||
| a (град) | y 2 | y 3 | y 4 | y 5 | I 1(1)max (А) |
Таблица 2.4.9
| Вычисления | |||
| I 1(2)max (А) | I 1(3)max (А) | I 1(4)max (А) | I 1(5)max (А) |
Содержание отчета
4.1 Схема установки (рис.2.1.1).
4.2 Выражения для расчета основных характеристик выпрямителя и ин- вертора.
4.3 Нагрузочная, энергетические и регулировочная характеристики управляемого выпрямителя, таблицы 2.4.1-2.4.3.
4.4 Спектральный состав тока потребления, таблицы 2.4.4, 2.4.5.
4.5 Регулировочная и энергетические характеристики ведомого сетью инвертора, таблицы 2.4.6, 2.4.7.
4.6 Спектральный состав тока генерируемого инвертором в сеть, табли- цы 2.4.8, 2.4.9.
4.7 Осциллограммы мгновенных напряжений и токов управляемого вы- прямителя и ведомого сетью инвертора.
4.8 Выводы по работе.
Контрольные вопросы
5.1 Выполните анализ нагрузочной и регулировочной характеристик управляемого выпрямителя.
5.2 Выполните анализ энергетических характеристик управляемого вы- прямителя.
5.3 Дайте характеристику спектрального состава потребляемого тока управляемого тока управляемого выпрямителя.
5.4 Почему в схему инвертора не включают обратный диод?
5.5 Выполните анализ регулировочной характеристики инвертора.
Литература
6.1 Герман-Галкин С.Г. Силовая электроника: Лабораторные работы на ПК.- СПб.: Учитель и ученик, Корона принт, 2002. – 304с.
Лабораторная работа №4
ИССЛЕДОВАНИЕ МОСТОВОГО ШИРОТНО-ИМПУЛЬСНОГО ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЯ С СИММЕТРИЧНЫМ ЗАКОНОМ УПРАВЛЕНИЯ
Цель работы: Исследование регулировочной и энергетических характе- ристик мостового широтно-импульсного преобразователя (ШИП) с симмет- ричным законом управления при работе на активно-индуктивную нагрузку с противо-э.д.с.
