1.4 Завдання до лабораторної роботи
- Зібрати схему та задати параметри згідно отриманого варіанту.
- Отримати криві вхідної напруги, напруги і струму на нагрузке при чисто активній нагрузке.
- Дослідити роботу випрямляча з активно-індуктивною навантагою і нульовим діодом. Пояснити отримані результати.
- Дослідити роботу випрямляча з активно-індуктивною навантагою без нульового діода. Пояснити отримані результати.
- Визначити коефіцієнт пульсацій вихідної напруги для схеми з активно-індуктивною навантагою.
Отримані числові результати занести у таблицю:
Данные |
Измерения |
ВычисленияU |
||||||||||||
U1max |
f1 |
Lн |
Rн |
Iн |
Uн |
I(1) max |
φ1 |
UD max |
ID max |
S1(1) |
P1(1) |
P |
||
В |
Гц |
Гн |
Ом |
А |
В |
А |
Град |
В |
А |
Ва |
Вт |
Вт |
||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
Амплитуда первуй гармоники тока в источнике питания I(1) max и начальная фаза этого тока φ1 определяется по показанням Display1, ток и напряжение на нагрузке определяются по показаниям Display2.
Вычисление полной и активной мощности, потребляемой выпрямителем от источниkа питания по первой гармонике, а также мощность в нагрузке, осуществляется по выражениям
S1(1)=U1 maxI1 max/2 (ВА), Р1(1)=S1(1)cos φ1, Pн= UнIн
1.5 Вміст звіту з лабораторної роботи:
- титульний аркуш;
- мета роботи;
- досліджувана схема;
- графічні результати досліджень;
- пояснення отриманих результатів та наведення розрахунків;
- висновки.
ЛАБОРАТОРНА РОБОТА №2
Тема роботи: Дослідження трифазного двопівперіодного (мостового) випрямляча.
Мета роботи: Ознайомитись з роботою перетворювача та вплив характеру навантаження на криві вихідної напруги та струму.
2.1 Методичні вказівки до виконання лабораторної роботи
Дана лабораторна робота присвячена дослідженню трифазного двопівперіодного випрямляча. Електрична схема пристрою наведена на рис. 2.1.
Рисунок 2.1 – Схема двопівперіодного випрямляча
При виконанні роботи необхідно дослідити роботу трифазного випрямляча. Пристрій виконується на базі мостової трифазної схеми з використанням нульового діода. На рис. 2.2 наведено схему, яка має бути реалізована у середовищі MATLAB, а в таблиці 2.1 надані опис та параметри складових блоків.
Рисунок 2.2 – Схема моделі для дослідження
Таблиця 2.1 – Опис використаних блоків
Блок |
Бібліотека |
Призначення та параметри |
|
SimPowerSystems\ Extra Library\ Three-Phase Library\ Inductive source with neutral |
Блок, представляє собою неідеальне трьохфазне джерело змінної напруги заданої амплітуди і частоти. Параметрами для блока є: 1. Амплітудне значення фазної напруги (Phase-to-ground peak voltage) = 310; 2. Фаза (Phase angle of Phase A) = 0; 3. Частота (Frequency) = 50; 4. Опір джерела (Source Resistance) = 0,1 Ом; 5. Індуктивність джерела (Source Inductance) = 0. |
|
SimPowerSystems\ Measurements\ Current Measurement |
Блок, призначений для вимірювання струму. Параметрів для редагування не має. Входи + і – підключаються до електричного кола (послідовно), вихід «і» - інформаційний, несе сигнал про величину струму у колі. |
|
SimPowerSystems\ Elements\ Three-Phase Transformer (Two Windings) |
Моделює силовий трифазний трансформатор в схемі. Параметрами елемента є: номінальна потужність (Nominal Power) = 1000 ВА; номінальна частота (Nominal Frequency) = 50; З’єднання первинних обмоток (Winding 1 (ABC) connection) - Y; параметри первинної обмотки (Winding 1 parameters) V1 = 380 R1 = 0.002 L1 – залежить від досліду (0 або 0,008); З’єднання вторинних обмоток (Winding 2 (abc) connection) - Y; параметри вторинної обмотки (Winding 2 parameters) V2 – згідно завдання свого варіанту R2 = 0.002 L2 L1 – залежить від досліду (0 або 0,008); Saturable core – не вибрано; опір та індуктивність намагнічування (Magnetization resistance and reactance) Rm = Lm = 500; Вимірювані величини (Measurements) – будь-яке значення. |
|
SimPowerSystems\ Power Electronics\ Universal Bridge |
Блок, що моделює мостову схему. Параметрами для блока є: кількість плечей у мості (Number of bridge arms) = 3; конфігурація елемента (Port configuration) = ABC as input terminals; опір паралельного елемента (Snubber resistance Rs) = 1е5; ємність паралельного елемента (Snubber Capacitance) = 0.1e-6; тип напівпровідників (Power electronic Device) = Diodes; прямий опір (Ron) = 0,1; індуктивність (Lon) = 0; пряме падіння напруги (Forward voltage) = 0,8; Вимірювані величини (Measurements) – будь-яке значення. |
|
SimPowerSystems\ Extra Library\ Measurements\ Fourier |
Блок призначений для аналізу сигналу. В параметрах блока можна обрати базову частоту (Fundamental frequency f1) та номер гармоніки (Harmonic). В моделі використовуються 4 таких блоки: 1. Fourier I1 – для аналізу вхідної напруги. Частота – 50 Гц, 1 гармоніка. 2. Fourier IO – для аналізу постійної складової вихідного струму Id. Частота 300 Гц, гармоніка 0 (постійний струм). 3. Fourier I2 – Для аналізу першої гармоніки коливань вихідного струму. Частота 300Гц, гармоніка 1. 4. Fourier UO – для аналізу постійної складової вихідної напруги Ud. Частота 300 Гц, гармоніка 0 (постійний струм). |
|
Simulink\ Signal Routing\ Mux |
Блок, що використовується для поєднання кількох сигналів для спільного виводу. Параметром блоку є кількість вхідних величин Number of Inputs. |
|
Simulink\ Sinks\ Display |
Блок, призначений для виводу миттєвих значень сигналу. Параметрами блоку є вибірка (Decimation) = 1 і Sample Time = 2e-4. Блок виводить поточні значення під час симуляції, а після її закінчення – останні за час симуляції. У роботі використовуються 2 блоки: Display1: для виводу амплітудного значення та фази вхідного струму. Display: для виводу постійної складової вихідного струму, амплітуди першої гармоніки коливань струму, амплітуди постійної складової вихідної напруги. |
|
Simulink\ Sinks\ Scope |
Блок, призначений для виводу графічної інформації. |
|
SimPowerSystems\ Measurements\ Voltage Measurement |
Блок, призначений для вимірювання напруги. Параметрів для редагування не має. Входи + і – підключаються до електричного кола (паралельно), вихід «V» - інформаційний, несе сигнал про величину напруги у колі. |
|
SimPowerSystems\ Connectors\Ground (Input) або SimPowerSystems\ Connectors\Ground (Output) |
Приєднання до заземлення. Використовуються блоки з входом або виходом, залежно від того, до якого блоку має бути приєднано заземлення. |
|
SimPowerSystems\ Power Electronics\ Diode |
Блок, що відповідає напівпровідниковому елементу – діоду. В даному випадку, цей елемент є нульовим діодом. Параметри блока: прямий опір (Resistance Ron) = 0,1; індуктивність (Inductance) = 0,1е-4; пряме падіння напруги (Forward Voltage) = 0.8; початковий струм (Initial Current) = 0; опір паралельного елемента (Snubber resistance Rs) = 10000; ємність паралельного елемента (Snubber Capacitance) = 0.01e-6. |
|
SimPowerSystems\ Elements\ Series RLC Branch |
Блок, що включає послідовно ввімкнені резистор, індуктивність та ємність. Параметрами цього блоку є: Активна складова (Resistance); Індуктивність (Inductance); Ємність (Capacitance) = inf. Параметри опору і індуктивності вибираються згідно свого варіанту завдання.
|
|
SimPowerSystems\ Connectors\ Bus Bar |
Блок, призначений для поєднання окремих елементів в один електричний ланцюг. Параметрами цього блока є кількість входів (Number of inputs) і виходів (Number of outputs). |
При виконанні роботи необхідно виконати досліди для трьох режимів:
1. При відсутності індуктивності трансформатора (прийняти рівною 0 в блоці трансформатора) та з використанням лише активної навантаги (індуктивність навантаги прийняти рівною 0 у відповідному елементі).
2. Додати індуктивність трансформатора (прийняти рівною 0.008), навантагу залишити без змін.
3. При відсутності індуктивності трансформатора (прийняти рівною 0 в блоці трансформатора) та з використанням активно-індуктивної навантаги. Параметры источника питания и диодного моста целесообразно принимать такими как они указаны в схеме
4. Параметры нагрузки задаються так, чтобы постоянная времени нагрузки Τн = Lн/Rн находилась в пределах (2-5)Т (Т=1/f f- частота источника).
5. Изменяя параметры сопротивления от 10 Ом до 100 Ом с шагом 10 Ом и индуктивность нагрузки так, чтобы постоянная времени оставалась постоянной, измеряем и рассчитываем основные характеристики выпрямителя. При этом моделирование проводится для каждого сопротивления нагрузк
Параметры моделирования задаются на вкладке.
Результаты заносятся в табл..2.2
Рекомендовані параметри моделювання:
Данные |
Измерения |
ВычисленияU |
||||||||||||
U1max |
f1 |
Lн |
Rн |
Iн |
Uн |
I(1) max |
φ1 |
UD max |
ID max |
S1(1) |
P1(1) |
P |
||
В |
Гц |
Гн |
Ом |
А |
В |
А |
Град |
В |
А |
Ва |
Вт |
Вт |
||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
Амплитуда первуй гармоники тока в источнике питания I(1) max и начальная фаза этого тока φ1 определяется по показанням Display1, ток и напряжение на нагрузке определяются по показаниям Display2.
Вычисление полной и активной мощности, потребляемой выпрямителем от источниkа питания по первой гармонике, а также мощность в нагрузке, осуществляется по выражениям
S1(1)=3U1 max I1 I1 max/2 (ВА), Р1(1)=S1(1)cos φ1, Pн= UнIн