6. Содержание отчета

1. Схема виртуальной установки.

2. Выражения для расчета основных характеристик.

3. Нагрузочная характеристика инвертора.

4. Энергетические характеристики инвертора.

5. Регулировачная характеристика инвертора.

6. Спектральный состав напряжения и тока нагрузки

7. Выводы по работе.

Лабораторная работа №8 Исследование трехфазного (мостового) инвертора с симметричным управлением

1. Цель работы

Исследование трехфазного (мостового) инвертора с симметричным управлением, с синусоидальной широтно-импульсной модуляцией при работе на активно-индуктивную нагрузку.

2. Указание к выполнению работы

К выполнению лабораторной работы следует приступить после изучения разделов книги 5.3, 5.4. В качестве дополнительной литературы рекомендуется воспользоваться [1, 3, 14, 17].

3. Содержание работы

1. Исследование внешних и энергетических характеристик трехфазного (мостового) инвертора с симметричным управлением, с синусоидальной широтно-импульсной модуляцией при работе на активно-индуктивную нагрузку.

2. Исследование регулировочных характеристик трехфазного (мостового) инвертора с симметричным управлением, с синусоидальной широтно-импульсной модуляцией при работе на активно-индуктивную нагрузку.

3. Исследование гармонического состава напряжения и тока нагрузки трехфазного (мостового) инвертора с симметричным управлением, с синусоидальной широтно-импульсной модуляцией при работе на активно-индуктивную нагрузку.

4. Описание виртуальной лабораторной установки

Виртуальная лабораторная установка для исследований по п. 3.1 показана на рис. 6.12.1.

Она отличается от предыдущей лаб. раб. №10 силовым блоком, блоком управления и нагрузки.

Окно настройки параметров трехфазного мостового транзисторного инвертора показано на рис. 6.12.2. Этот блок уже рассматривался ранее (лаб. раб. №6). Здесь, в отличие от рассмотренного в первом поле, стоит цифра 3, свидетельствующая о том, что инвертор имеет три плеча.

Модель блока управления показана на рис. 6.12.3. это библиотечный блок из библиотеки Powerlib/Extras/Control Blocks (рис. 1.24, гл.1). В первом поле окна настройки параметров устанавливается тип силового блока, подлежащего управлению. Во втором поле – несущая частота, в третьем поле – коэффициент модуляции, в четвертом поле – частота моделирующего напряжения и в последнем поле – начальная фаза модулирующего напряжения.

Из рис. 6.12.3 следует, что моделирующее напряжение равно 25 Гц. На эту частоту, как на оснавную гармонику измерения, должны быть настроены параметры измеретильных блоков Fourier I1, Fourier I, Fourier U, Fourier IT, IT (RMS).

Все остальные блоки и их параметры повтряют аналогичные лабороторной работы №10.

Рис. 6.12.1. Модель трехфазного инвертора

Рис. 6.12.2. Окно настройки трехфазного мостового инвртора

Рис. 6.12.3. Окно настройки параметров блока управления

5. Порядок проведения лабораторной работы

Исследование трехфазного (мостового) инвертора с симметричным управлением, с синусоидальной широтно-импульсной модуляцией при работе на активно-индуктивную нагрузку п. 3.1 содержания работы проводится на виртуальной установке (рис. 6.12.1).

Параметры источника питания, трехфазного мостового транзисторного инвертора и его блока управления задаются преподавателем. При самостаятельном изучении их целесообразно задать такими же, как на рис. 6.12.1, 6.12.2, 6.12.3. Параметры моделирования задаются такими, как на вкладке Simulation/parameters (рис. 6.10.7).

При снятии внешних характеристик изменяются параметры R_H,L_H нагрузки. Сопративление R_H изменяется в пределах от 10 до 100 Ом. При этом для каждого значения R_H рассчитывается величина L_H так, чтобы постоянная времен нагрузки оставалось неизменной, равной Т_Н= =0.01c. Моделирование проводится для каждого значения сопративления нагрузки. Результаты моделирования заносятся в табл. 6.12.1.

Табл. 6.12.1

Исходные данные модели (U₁(В), f_мод(Гц)).

Данные

Измерения

Вычисления

RH

Lh

I1

UH(1)max

IH(1)max

φUφI

IT

ITRMS

φH

SH(1)

P1

PH(1)

PT

Ом

Гн

А

В

А

град

А

А

град

ВА

Вт

Вт

Вт

Амплитуда первых гармоник тока и напряжения на нагрузке и их начальные фазы определяются по показаниям Display, средний ток в источнике питвния определяются по пакозаниям Display1. Мгновенные значения этих величин можно наблюдать на экране осциллоскопа (рис. 6.12.4). ). Средний действующий ток в силовом полупроводниковом модуле определяются по показаниям Display2.

Рис. 6.12.4. ток питания, ток нагрузки и напряжение на нагрузке инвертора

В графическом окне блока Multimeter (рис. 6.12.5) наблюдаются максимальные напряжение и ток силового модуля.

Рис. 6.12.5. Напряжение и ток силового модуля

Сдвиг по фазе между первой гармоникой тока и напряжения на нагрузке рассчитывается по формуле: : φ_Н=φ_U-φ_I.

Полная активная мощность по первой гармонике в нагрузке рассчитываются по выражениям:

Мощность, потребляемая от источника питания, определяется по выражению:

P₁=U₁I₁ (Вт).

Потери в силовом полупроводниковом модуле определяются по формуле: , где - параметры силового модуля (рис. 6.12.2), а , – его средний и действующий ток (табл. 6.12.1).

Коэффициент модуляции напряжения на нагрузке задается в окне настройки блока управления (рис. 6.12.3).

По результатам табл. 6.12.1 строятся:

• внешняя (нагрузочная) характеристика инвертора U_H=f(I_H);

• энергетические характеристики I₁, I_T, I_T(RMS);

• энергетические характеристики инвертора S₁(1), P₁(1), P_T=ƒ(P_H).

Исследование регулировочной характеристики инвертора по п. 3.2 содержания лабораторной работы осуществляется на модели (рис. 6.12.1) при одном значении сопративления нагрузки (задается преподавателем) и изменении коэффициента модуляции от 0 до 1 В с шагом 0.2 В. Моделирование осуществляется при каждом значении коэффициента модуляции, при этом заполняется табл. 6.12.2.

Табл. 6.12.2

Измерения
m	UH (В)

По данным таблицы строится регулировачная характеристика U_Н =f(m).

Исследование спектрального состава напряжения и тока нагрузки инвертора осуществляется при двух значениях модуляции m>1, m<1 (задается преподавателем) в пакете расширения Signal Processing Toolbox.

Спектральный состав напряжения и тока нагрузки при m=0,6 показан на рис. 6.12.6, 6.12.7. Спектральный состав напряжения нагрузки при m=2 показан на рис. 6.12.8.

Для определения абсолютных значений гармонических составляющихв вольтах и амперах следует воспользоваться формулой:

где, (1)_max, I_H(1)_max – амплитуды первых гармоник напряжения и тока нагрузки в вольтах и амперах, считанные с дисплея, значения, определенные из рис. 6.10.11, 6.10.12.

По результатам измерений и расчетов заполняется табл. 6.12.3.

Табл. 6.12.3

Измерения				Вычисления
(1)max (В)	y2…yυ	IH(1)max(A)	y2…yυ	(2)max… (υ)max (B)	IH(2)max… IH(υ)max (A)

Рис. 6.12.6. спектральный состав напряжения на нагрузке инвертора

Рис. 6.12.7. Спектральный состав тока нагрузки инвертора при