Порядок и методика выполнения лабораторной работы

1. Составить модель однофазного однополупериодного выпрямителя, изображенную на рисунке 3 (раздел «Описание виртуальной лабораторной установки»).

2. Установить параметры всех блоков, составляющих модель выпрямителя, согласно приведенным выше настройкам (раздел «Краткое описание используемых блоков и первоначальная настройка параметров моделирования»).

3. Убедиться, что измеренное блоком RMS E2 действующее значение напряжения питания действительно равно .

4. Меняя угол управления от 0 до 180 градусов, понаблюдать изменение напряжения на нагрузке и тиристоре, для отчета снять диаграммы токов и напряжений при значении угла управления в 60 градусов.

5. Построить регулировочную характеристику. Для этого модель дополнена двумя блоками частотного анализа Fourier, в каждый из которых вносится основная частота 50 Гц и номер исследуемой гармоники, в данном случае исследуются гармоники с номерами 0 и 1. На цифровых дисплеях будут отображаться амплитуды выбранных гармоник выходного напряжения. Изменяя угол управления от 0 до 180 градусов с шагом 30 градусов, снять соответствующие значения напряжений, внести их в таблицу 1 и на одном графике построить зависимость выходного напряжения от угла управления для каждой гармоники. Кривая, соответствующая нулевой гармонике, будет одновременно и регулировочной характеристикой.

Таблица 1

α, гр.	UН0, В	UН1, В

Содержание отчета

Отчет по лабораторной работе должен включать:

1. Цель работы;

2. Схема виртуальной лабораторной установки.

3. Формы кривых токов и напряжений (блок Scope), снимаемых для одного значения угла управления.

4. Таблица с результатами моделирования и построенные характеристики зависимости выходного напряжения выпрямителя от величины угла управления.

Лабораторная работа №2

Исследование трехфазного мостового управляемого выпрямителя Цель работы

Целью работы является исследование трехфазного мостового управляемого выпрямителя при работе на активно-индуктивную нагрузку с противо-э.д.с. и с обратным диодом.

В лабораторной работе исследуются внешние, энергетические, регулировочные характеристики выпрямителя, а также рассматривается гармонический состав потребляемого преобразователем тока.

Лабораторная работа позволяет закрепить теоретические знания о принципе действия и характеристиках трехфазного мостового выпрямителя, освоить моделирование полупроводниковых преобразователей в программе Simulink.

Теоретические сведения к лабораторной работе

Одной из наиболее распространенных среди всех схем выпрямления является трехфазная мостовая схема (схема Ларионова), изображенная на рисунке 4.

Рисунок 4 – Трехфазная мостовая схема

Трехфазная мостовая схема обладает высокими энергетическими и эксплуатационными характеристиками: наилучшим коэффициентом использования трансформатора по мощности и высокой частотой пульсаций (шестипульсная) выпрямленного напряжения.

Схема трехфазного мостового выпрямителя содержит выпрямительный мост из шести вентилей, в котором последовательно соединены две трехфазные группы. В левой группе (VD1, VD3, VD5) вентили соединены катодами (катодная группа), а в правой (VD4, VD6, VD2) – анодами (анодная группа). Нагрузка подключается между точками соединения катодов и анодов вентилей. Схема допускает соединение как первичных, так и вторичных обмоток трансформатора звездой или треугольником.

Особенность работы управляемого выпрямителя заключается в задержке на угол α момента отпирания очередных тиристоров относительно точек естественного отпирания. На рисунке 5 приведены диаграммы токов и напряжений, поясняющие работу выпрямителя на активную нагрузку при α=30°, 60° и 90°.

Рисунок 5 – Диаграммы работы трехфазного управляемого выпрямителя на активную нагрузку

Как видно из диаграмм при α≤60° кривые выпрямленного тока и напряжения (U_d и i_d) непрерывны. При этом зависимость среднего значения выпрямленного напряжения от угла регулирования (регулировочная характеристика) определяется выражением:

,

где .

Для активной нагрузки угол α=60° является критическим и при дальнейшем его увеличении в кривых U_d и i_d появляются паузы – работа выпрямителя в режиме прерывистых токов. Для индуктивной нагрузки критическим является угол α=90°.

На рисунке 6 приведены регулировочные характеристики трехфазного выпрямителя при работе на индуктивную (а) и активную (б) нагрузки.

Рисунок 6 – Регулировочные характеристики трехфазного управляемого выпрямителя

При рассмотрении работы управляемого трехфазного выпрямителя необходимо особое внимание уделить его энергетическим показателям. Это связано с тем, что управляемый выпрямитель отрицательно влияет на питающую сеть переменного тока. Во-первых, он потребляет из сети несинусоидальный ток. Во-вторых, он сдвигает фазу потребляемого тока относительно питающего напряжения.