Силовая преобразовательная техника

График тока на тиристоре

График напряжения на нагрузке в фазе А

351

Лабораторная работа №6

МОДЕЛИРОВАНИЕ И ИССЛЕДОВАНИЕ АВТОНОМНЫХ ИНВЕРТОРОВ НАПРЯЖЕНИЯ (АИН)

Цель работы: исследовать свойства АИН при различных углах проводимости и различных видах нагрузки; изучить особенности управления ключами АИН при различных углах проводимости .

Введение

Автономный инвертор – это устройство, преобразующее постоянное напряжение на входе, в переменное напряжение с постоянной или регулируемой частотой, и работающее на автономную нагрузку.

Взависимости от типа ключей применяемых в инверторах, они могут выполняться на полностью управляемых ключах (транзисторы и запираемые тиристоры) и на обычных тиристорах. В случае если инвертор выполняется на обычных тиристорах, то в схеме инвертора необходимо предусмотреть устройство принудительной коммутации.

Взависимости от особенностей протекания электромагнитных процессов автономные инверторы можно разделить на 3 основных вида:

- инверторы напряжения; - инверторы тока; - инверторы резонансные.

Для инвертора напряжения характерно то, что они формируют в нагрузке форму напряжения, а форма и фаза тока зависит от характера нагрузки. Источники питания инвертора напряжения работает в режиме источника ЭДС. Если инвертор напряжения питается от выпрямителя, то на его входе ставится конденсатор достаточно большой емкости для обеспечения проводимости постоянного напряжения в обратном направлении. Это необходимо, когда в составе нагрузки имеются реактивные элементы. Конденсатор выполняет также функции фильтра высших гармонических токов, так как по нему протекает разность между выходным и постоянным в пределах полупериода входным током.

Для инверторов тока характерно то, что они формируют в нагрузке кривую тока, а кривая напряжения зависит от типа нагрузки. При этом источник постоянного тока работает в режиме источника тока, для чего во входной цепи включают реактор с большой индуктивностью. Кроме того, реактор выполняет функции фильтра высших гармонических напряжений, так как ему в любой момент времени прикладывается разность между неизменным напряжением источника питания и пульсирующим напряжением на входе инвертора.

353

На основании принципиальных схем с использованием блоков библиотеки Simulink, в частности, модуля SimPowerSystem составить имитационные модели выпрямителей.

Порядок выполнения работы:

1.Составить полную принципиальную (без указания типов и значений элементов цепи) электрическую схему однофазного и трехфазного мостовых АИН при питании от сети постоянного тока, работающего на R-L нагрузку.

2.На основании принципиальных схем составить имитационные модели АИН с использованием блоков библиотеки Simulink, в частности, ее модуля SimPowerSystem:

2.1 Ввести параметры напряжения источника питания, параметры диода, сопротивления R и индуктивности L нагрузки (задаются преподавателем), параметры защитной R-С цепи; при составлении имитационной модели управляемого выпрямителя ввести ещё и параметры управляющих импульсов ГИ;

2.2.Выбрать метод численного решения дифференциальных уравнений, шаг и время расчета;

2.3.Осуществить расчет однофазного мостового АИН с различными частотами выходного напряжения (задаются преподавателем). Осуществить расчет трехфазного мостового АИН с различными частотами выходного напряжения для следующих значений угла проводимости :1200 ,1500 ,1800 (по

заданию преподавателя).

3. В результате расчета получить графики зависимости:

3.1. Для однофазного мостового АИН при активной нагрузке (φ=0) и при активно-индуктивной нагрузке для φ <60o и φ>60o: тока нагрузки iА=f(t), напряжения на нагрузке uА=f(t), управляющих импульсов для одного из транзисторов uGT, тока и напряжения на одном из ключей iVT=f(t) uVT=f(t).

3.2.Для трехфазного мостового АИН при активной (φ=0) и при активноиндуктивной нагрузках (φ <60o и φ>60o )для значений угла проводимости ключей 1200 ,1500 ,1800 : фазного тока нагрузки iА=f(t), фазного напряжения uА=f(t), линейного напряжения uАB=f(t), линейного тока iл=f(t), тока источника питания iП=f(t), тока и напряжения на одном из ключей iVT=f(t) uVT=f(t).

Содержание отчета:

1.Титульный лист.

2.Цель работы.

3.Полная принципиальная электрическая схема однофазного и трехфазного мостовых АИН.

354

4. Имитационные модели однофазного и трехфазного мостовых АИН, составленные из блоков библиотеки Simulink с указанием введенных параметров напряжения источника питания, R и L нагрузки, параметров защитной R-С цепи и параметров управляющих импульсов ГИ.

5. Диаграммы работы АИН при активной (φ=0) и при активноиндуктивной нагрузках (φ <60o и φ>60o ) для различных значений угла

моделирования.

6. Выводы по работе.

Рисунок 6.1 – Имитационная модель однофазного АИН

355

Рисунок 6.2 – Параметры настройки блоков Pulse generator 1,4

Рисунок 6.3 – Параметры настройки блоков Pulse generator 2,3

356

Рисунок 6.4 – Параметры настройки блока IGBTтранзистора

Рисунок 6.5 -. Диаграммы работы однофазного АИН при R-нагрузке

357

Рисунок 6.6 – Диаграммы работы однофазного АИН при RL-нагрузке и 600

Рисунок 6.7 – Диаграммы работы однофазного АИН при RL-нагрузке и 600

358

Рисунок 6.8 – Имитационная модель трёхфазных АИН при различных углах проводимости

Рисунок 6.9 – Параметры настройки блоков Pulse generator 1,6

359

Рисунок 6.10 – Параметры настройки блоков Pulse generator 3,2

Рисунок 6.11 – Параметры настройки блоков Pulse generator 5,4

360