Мостового выпрямителя

Коммутационные падения напряжения, обусловленные наличием индуктивности в анодной цепи выпрямителя, сказываются на форме кривой напряжения и уменьшают его среднее значение U_Н. Среднее значение напряжения с учетом кооммутационных процессов определяется уравнением:

,

где U_H - среднее значение напряжения без учета ком­мутации; І_Н -среднее значение тока; X_a –индуктивное сопротивление анодной цепи выпрямителя.

Последнее соотношение является уравнением внешней характеристики трехфазного управляемого выпрямителя.

3.1.Энергетические характеристики управляемых выпрямителей

Энергетические характеристики управляемых выпрямителей (УВ) опре­деляются следующими зависимостями:

- зависимости среднего, эффективного и максимального тока ти­ристора от среднего тока нагрузки І _ср, І , І _max = f (І_Н);

- зависимости полной и активной мощности первой гармоники, потребляемой УВ из сети от средней мощности в нагрузке (S(l),P(l)= f (P_H));

- зависимости потерь в тиристоре от средней мощности в нагрузке P = f (P_H).

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. Несинусоидальность тока может быть охарактеризована коэффициентом гармоник (THD- Total Harmonic Distorsion)

THD=

где I(1)…I(n) – эффективные значения тока первой и т.д. гармоник,

- эффективный ток всех высших гармоник.

Фазовый сдвиг зависит от угла управления управляемым выпрямителем и несинусоидальности тока потребления. Поэтому коэффициент мощности УВ определяется следующим образом. Первую гармонику тока можно разложить на активную І_1а(1) и реактивную І_1р(1) составляющие. Если принять, что напряжение сети синусоидально, тогда отдельные составляющие мощности для трехфазных схем определяются следующими выражениями:

- полная мощность, потребляемая из сети S₁ =3U₁I₁;

- полная мощность по первой гармонике S₁(1) = 3 U₁I₁(1);

- активная мощность по первой гармонике

P₁(l) = 3 U₁I_1А (1) = 3 U₁I₁(1)cos ;

• реактивная мощность по первой гармонике

Q₁ (1) =3 U₁I_1Р (1) = 3 U₁I₁(1)sin ;

- мощность искажений D = 3U₁I .

Все перечисленные характеристики являются функцией среднего тока нагрузки УВ, который в общем случае определяется выражением

4. Описание виртуальной лабораторной установки

Архитектурно система MATLAB состоит из базовой программы и пакетов расширения. Интеграция этих средств в единой рабочей среде обеспечивает необходимую гибкость использования. Пакет расширения Simulink предназнач ен для решения задач имитационного блочного моделирования динамических систем и устройств.

4.1 Модель трехфазного управляемого выпрямителя

Модель трехфазного управляемого выпрямителя содержит:

• источник трехфазного синусоидального напряжения (Inductive source with neutral);

• трехфазный тиристорный мост (Universal Bridge);

• систему импульсно-фазового управления (СИФУ) - библиотечный блок управления трехфазным выпрямителем (Synchronized 6-Pulse Generator).

• активно-индуктивную нагрузку (R, L) с противо- ЭДС (Е);

• обратный диод (Diode);

• измерители мгновенных токов в источнике питания (I1) и нагрузке (I Load);

• измеритель мгновенного напряжения на нагрузке (U Load);

• блок для измерения гармонических составляющих тока питания (Fourier I1) и тока тиристора (Fourier T0);

• блок для измерения гармонических составляющих тока нагрузки (Fourier I0) и аналогичный блок для измерения гармонических составляющих напряжения на нагрузке (Fourier U0);

• блок для измерения действующего тока в тиристоре (RMS T);

• блок для наблюдения (измерения) мгновенных значений тока в цепи питания, тока нагрузки и напряжения на нагрузке (Scope);

• блок для наблюдения (измерения) мгновенных значений величин, которые выбраны в поле Measurement соответствующих блоков Multimeter;

• блок для измерения средних значений тока и напряжения на нагрузке