
- •Moсковский государственный университет дизайна и технологии
- •Введение
- •Работа 1ml. Исследование цепей постоянного тока
- •Изучение и практическое применение методов расчета и математического моделирования электрических цепей постоянного тока в среде Matlab/Simulink.
- •По результатам моделирования (ток нагрузки ir2 и напряжение нагрузки ur2) рассчитайте в окне команд MatLab:
- •Работа 2мL. Исследование двигателей постоянного тока с независимым возбуждением
- •Описание модели
- •Исследование режима пуска дпт с регулированием сопротивления в цепи якоря
- •Работа 3ml. Исследование импульсных регуляторов скорости вращения двигателей постоянного тока
- •Работа 4ml. Исследование однофазных цепей синусоидального тока
- •Изучение и практическое применение методов расчета и математического моделирования электрических цепей синусоидального тока в среде Matlab/Simulink.
- •Работа 5ml. Исследование трехфазных цепей синусоидального тока
- •Изучение и практическое применение методов расчета и математического моделирования электрических цепей трехфазного синусоидального тока в среде Matlab/Simulink.
- •Работа 6ml. Исследование переходных процессов в электрической цепи с емкостью или индуктивностью
- •Исследование апериодических переходных процессов при коммутациях в электрической цепи постоянного тока.
- •Работа 7ml. Исследование переходных процессов в электрических цепях с индуктивностью и емкостью
- •Исследование эффективности устройств защиты элементов электрической цепи постоянного тока от коммутационных перенапряжений.
- •Работа 8ml. Исследование импульсных регуляторов напряжения
- •Работа 9ml. Исследование трехфазных управляемых выпрямителей
- •Pабота 10ml. Исследование асинхронного электродвигателя с короткозамкнутым ротором
- •Исследование механических и рабочих характеристик асинхронного электродвигателя с короткозамкнутым ротором.
- •Исследование механических характеристик двигателя
- •Pабота 11ml. Исследование асинхронного электродвигателя с фазным ротором
- •Исследование механических характеристик двигателя
- •Исследование рабочих характеристик двигателя
- •Pабота 12ml. Исследование частотно-регулируемого асинхронного электропривода центробежного механизма
- •1. Общие сведения
- •2. Запуск Simulink
- •3. Обозреватель разделов библиотеки Simulink
- •4. Создание модели
- •5. Окно модели
- •6. Основные приемы редактирования модели
- •6.1. Добавление текстовых надписей
- •6.2. Выделение объектов
- •6.3. Копирование и перемещение объектов в буфер промежуточного хранения
- •6.4. Вставка объектов из буфера промежуточного хранения
- •6.5. Удаление объектов
- •6.6. Соединение блоков
- •6.7. Изменение размеров блоков
- •6.8. Перемещение блоков
- •6.9. Использование команд Undo и Redo
- •6.10. Форматирования объектов
- •7. Установка параметров расчета и его выполнение
- •8. Завершение работы
- •9.2.3. Графопостроитель ху Graph
- •9.2.4. Цифровой дисплей Display
- •9.3. Continuous – аналоговые блоки
- •9.3.1. Блок вычисления производной Derivative
- •9.3.2. Интегрирующий блок lntegrator
- •9.4. Релейный блок Relay
- •9.6. Math – блоки математических операций
- •9.6.6. Блок вычисления тригонометрических функций Trigonometric Function
- •10. 1. Библиотека блоков SimPowerSystems
- •10.5. Elements - электротехнические элементы
- •Mosfet [Mosfet транзистор]
- •Universal Bridge [Универсальный мост]
- •10.7 Machines [электрические машины]
- •10.7.1 Dc Machine [Машина постоянного тока]
- •10.7.3 Simplified Synchronous Machine [Упрощенная модель синхронной машины]
- •Учебное издание
- •Исследование электрических цепей на математических моделях в Matlab
- •115998, Садовническая ул., 33
Работа 9ml. Исследование трехфазных управляемых выпрямителей
Цель работы
Исследование управляемого выпрямителя с трехфазной мостовой схемой выпрямления на тиристорах при работе на активно-индуктивную нагрузку.
Методические указания
Изучите рекомендации по исследованию моделей электротехнических устройств в MatLab (см. Приложение).
Содержание работы
Исследование характеристик управляемого выпрямителя:
при питании от источника с неизменным напряжением и регулировании напряжения нагрузки;
при питании от источника с изменяющимся напряжением и стабилизации напряжения нагрузки.
Описание модели
Откройте окно MatLab, нажмите File/Open, откройте папку work/9ML, найдите и откройте файл psb_9ml.
Модель управляемого выпрямителя с трехфазной мостовой схемой выпрямления на тиристорах (рис. 9.1) содержит следующие блоки из библиотек Simulink и SimPowerSystem:
трехфазный источник синусоидальной ЭДС (Inductive source with neutral) из SimPowerSystem/Extra library/Tree-Phase Library;
трехфазный измеритель Tree-Phase V-I Measurement из SimPowerSystem/ Extra library/ Measurements;
блок Universal Bridge из SimPowerSystem/Extra Library/Power Electronic;
сглаживающий фильтр Lf и сопротивление нагрузки Load из SimPowerSystem/Elements/Series RLC Branch;
генератор импульсов управления тиристорами 6-pulse Generator) из SimPowerSystem/Extra Library/Control Bloks;
три измерителя напряжения Vab, Vbc, Vca из SimPowerSystem/Mesurements/Voltage Measurement;
блок источника постоянного сигнала Constant из Simulink/Sourses;
мультиметр (Muitimeter) из SimPowerSystem/Mesurements;
блоки разделения сигналов Demux и объединении сигналов Mux из Simulink/Signal routing;
блоки для измерения среднего значений напряжения нагрузки (Fourier), амплитуды пульсаций напряжения нагрузки (Fourier 1), фазного тока источника питания и его начальной фазы (Fourier 2) из SimPowerSystem /Extra library/Mesurements;
блоки для регистрации измеренных значений напряжений и токов (ULoad, Upuls_m, Ia, fi_s) из Simulink/Sinks;
блок для наблюдения мгновенных значений фазных напряжений источника, напряжения и тока тиристоров, и фазного тока источника (Scope) из Simulink/Sinks.
Порядок проведения лабораторной работы
В окне настройки параметров источника Inductive source with neutral установить амплитуду напряжения sqrt(2)*220, частоту 50 и начальную фазу фазы A 0, активное сопротивление 0.05 и индуктивность 0.5е-3.
В окне настройки блока Universal Bridge установить:
Number of bridge arms [Число плеч моста] 3;.
Port configuration [Конфигурация портов] A, B, C – input;
Power Electronic device [Вид полупроводниковых устройств моста] – Thyristors;
Measurements [Измеряемые переменные] -All voltages and currents.
В окне настройки сглаживающего фильтра Filter установить активное сопротивление R=0, индуктивность L =0.2 и емкость С=inf).
В окне настройки нагрузки Load установить сопротивление нагрузки R=10+N, индуктивность L = 0 и емкость inf.
Рис.9.1. Схема модели выпрямителя
В окне настройки параметров генератора импульсов (6-Pulse Generator) установить:
Frequency 50;
Pulse width (%) γ=5
В окне настройки мультиметра выбрать (рис.9.2):
ток одного из тиристоров IswN:Universal Bridge;
ток другого тиристора IswN+2:Universal Bridge;
напряжение на одном из тиристоров UswN:Universal Bridge;
напряжение нагрузки Ub:Load.
Рис.9.2. Окно настройки мультиметра
В окне настройки параметров блока Fourier, вычисляющего среднее напряжение нагрузки, установить основную частоту f1=50 и номер гармоники n=0.
В окне настройки параметров блока Fourier1, вычисляющего амплитуду напряжения пульсаций, установить основную частоту f1=50 и номер гармоники n=6.
В окне настройки параметров блока Fourier 2, вычисляющего амплитуду и начальную фазу тока источника, установить основную частоту f1=50 и номер гармоники n=1.
Откройте блок Constant и установите угол задержки α=0.
Откройте Simulation/Simulation parameter, задайте время моделирования 0.1, способ моделирования - с переменным шагом и метод расчета – ode 15s и запустите моделирование. Результаты моделирования (рис.9.3) и последующих вычислений занесите на бланк (табл. 9.1).
Среднее значение выпрямленного напряжения UL, амплитуду пульсаций UПm, действующее значение фазного тока источника IS и его начальную фазу спишите с цифровых регистрирующих блоков Display – Display3.
Рис.9.3. Результаты моделирования при USf =220 B, RS = 0,05 Ом , L S =0.5e-3 Гн, L f =0.2 Гн, RL= 10 Ом и угле задержки α=10˚
Таблица 9.1.Зависимость параметров управляемого выпрямителя от угла задержки при USf =220 B, RS = 0,05 Ом , L S=0.5e-3 Гн, L f =0.2 Гн, RL=10 Ом
Результаты измерений |
Результаты расчета | ||||||||
α, ˚ |
UL, В |
UПm, В |
IS , A |
fi_S ,˚ |
IL, А |
PL, Вт |
PS , Вт |
K П |
η |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Ток нагрузки IL, мощность нагрузки PL, мощность источника питания PS, коэффициент пульсаций КП и КПД выпрямителя η рассчитайте по выражениям:
IL=UL/RL; PL=UL*IL; PS=3 USf *IS *cos(fiS); КП =UП.m /UL; η = PL / PS.
Откройте блок Constant, измените угол задержки и повторите моделирование для α=(10+5*N)˚ и для α=(20+5*N)˚. Результаты моделирования и последующих вычислений занесите в табл.9.1.
Определите угол задержки, обеспечивающий при амплитудном значении фазного напряжения источника USfm = sqrt(2)*220 получение среднего значения выпрямленного напряжения UL=400-10*N. Осциллограммы напряжений и токов и результаты измерений занесите в табл. 9.2.
Откройте окна настройки параметров источника Source, установите амплитуду фазного напряжения sqrt(2)*220 *0.8 и определите угол задержки, обеспечивающий получение среднего значения выпрямленного напряжения UL=400-10*N. Результаты измерений занесите в табл. 9.2.
Откройте окно настройки параметров источника Source , установите амплитуду фазного напряжения sqrt(2)*220 *1.2 и определите угол задержки, обеспечивающий получение среднего значения выпрямленного напряжения UL=400-10*N. Результаты измерений занесите в табл. 9.2.
Таблица 9.2. Зависимость угла задержки, обеспечивающего получение среднего значения выпрямленного напряжения UL=400 В, от напряжения источника
Результаты измерений |
Результаты расчета | ||||||||
USf, В |
α, ˚ |
UПm, В |
IS , A |
fiS ,˚ |
IL, А |
PL, Вт |
PS , Вт |
K П |
η |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
По результатам моделирования постройте графики UL(α), KП(α), η(α) при неизменном напряжении источника USf и графики α(USf), KП(USf), η(USf) при неизменном напряжении нагрузки UL .