Otchyot_lb4

МИНИСТЕРСТВО НАУКИ И ВЫСШЕГО ОБРАЗОВАНИЯ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования

«НАЦИОНАЛЬНЫЙ ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКИЙ ТОМСКИЙ ПОЛИТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИСТЕТ»

Институт: Инженерная школа энергетики (ИШЭ) Направление: 13.03.02 Электроэнергетика и электротехника

Отделение: Отделение электроэнергетики и электротехники (ОЭЭ)

Лабораторная работа №4

Изучение трёхфазного статического преобразователя на основе автономного инвертора напряжения

по дисциплине

Системы электроснабжения летательных аппаратов

Томск - 2024

Описание виртуальной лабораторной установки

Система электроснабжения на основе автономного трехфазного инвертора напряжения.

Виртуальная лабораторная установка для исследований, предусмотренных содержанием работы, показана на рис. 9 и выполняется в среде имитационного моделирования Multisim 12.

Схема содержит:

источник постоянного тока 270 В с компенсирующим конденсатором С4;

автономный трехфазный инвертор напряжения на шести идеальных ключах (аналог транзисторов) и обратных диодах;

схемы управления на ШИМ-контроллере U1 с выходными узлами s1 – s6;

s1

P3

P3

Рис. 1 УГО ШИМ-контроллера в среде MULTISIM

ШИМ-контроллер (рис.4.9), который реализует формирование шести парафазных ШИМ-сигналов (Р1 – Р3) для управления транзисторными стойками инвертора, представленных в описании выше (см. рис 4.2 и рис

4.11);

Выходной трехфазный L-C-фильтр (С1-3 … L1-3);

активная нагрузка R1-R3 50 Ом;

измерительные приборы (осциллографа XSC1, частотомера XFC1 и измерителя коэффициента нелинейных искажений XDA2; мультиметравольтметра переменного напряжения ХММ1);

согласующего преобразователя V2(рис.4.10), необходимого для гальванической развязки и корректных измерений.

Рис. 2 УГО согласующего преобразователя

2

Последовательность операций при исследовании автономного инвертора.

Собрать схему преобразователя, в соответствии с рис. 2, используя вместо «классических» транзисторов их аналог управляемого ключа. Для управляющих цепей транзистора и исключения лишних связей (соединений) с блоком ШИМконтроллера U1 использовать узлы из меню «Place – Connectors – On-page cоnnector».

Кликнув по значку ШИМ-контроллера U1 устанавливается в поле значения:

основной частоты 400 Гц;

несущей частоты ШИМ 16000 Гц;

выходное напряжение 10 В;

время переключения 1 ns;

глубину модуляции М =1. В опытах глубина модуляции меняется

(от 0,1 до 10).

Рис. 3 Схема исследуемого инвертора

Включается схема и снимаются осциллограммы:

линейного (рис. 4) и фазного напряжений инвертора (рис. 5), а также фазного напряжения нагрузки при различных глубинах модуляции (в таблице 1). При этом фиксировать коэффициент нелинейных искажений

3

КНИ по прибору XDA2 и выходное напряжение по прибору ХММ1. Данные в таблице 1.

снимается вид линейного напряжения инвертора и фазного напряжения нагрузки при М =1 и различных несущих частотах 16000 Гц; 10000 Гц; 4000 Гц; 2000 Гц.

После проведения экспериментов строятся зависимости:

КНИ Uф н = f (M);

Uф = f (M);

КНИ Uф инв. = f (M).

Рис. 4 Осцилограмма линейного напряжения инвертора

Рис. 5 Осцилограмма фазного напряжения инвертора

4

Рис. 6 Линейное напряжение инвертора при несущей частоте 16 кГц

Рис. 7 Фазное напряжение нагрузки при несущей частоте 16 кГц

5

Рис. 8 Линейное напряжение инвертора при несущей частоте 10 кГц

Рис. 9 Фазное напряжение нагрузки при несущей частоте 10 кГц

6

Рис. 10 Линейное напряжение инвертора при несущей частоте 4 кГц

Рис. 11 Фазное напряжение нагрузки при несущей частоте 4 кГц

7

Рис. 12 Линейное напряжение инвертора при несущей частоте 2 кГц

Рис. 13 Фазное напряжение нагрузки при несущей частоте 2 кГц

8

160

140

120

100

Uф, В

80

60

40

20

0

М

Рис. 14 Зависимость фазного напряжения нагрузки от глубины модуляции

Рис. 15 Зависимость КНИ от глубины модуляции

Вывод: в ходе лабораторной работы были изучены особенности трёхфазного статического преобразователя на основе автономного инвертора напряжения.

Форма напряжения на нагрузке зависит от величины фундаментальной частоты ШИМ-контроллера и от глубины модуляции. При уменьшении глубины модуляции форма синусоиды напряжения на нагрузке становится более гладкой, но при этом величина напряжения уменьшается. Уменьшая величину несущей частоты, форма осциллограммы напряжения на нагрузке приобретает ступенчатый характер.

10