ОПТ / опт схема Кюблера / моя работа / из опт

Министерство образования и науки РФ

ТОМСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ СИСТЕМ УПРАВЛЕНИЯ И РАДИОЭЛЕКТРОНИКИ

(ТУСУР)

Кафедра промышленной электроники (ПрЭ)

РАСЧЕТ И АНАЛИЗ СХЕМЫ КЮБЛЕРА

Пояснительная записка к индивидуальному заданию

по дисциплине: «Основы преобразовательной техники»

Преподаватель: Выполнила:

Профессор кафедры ПрЭ, студентка гр.361-3

_________Семенов В.Д. ________Ким Е.В.

2014г.

Рассчитать схему выпрямителя по следующим выходным данным

1. Среднее значение выпрямленного напряжения Ud=60B

2. Среднее значение выпрямленного тока Id =85A

3. Фазное напряжение питающей сети U1=127B

4. Частота питающей сети f = 50Гц

5. Коэффициент пульсации выпрямленного напряжения Kп=2,5%

1.Задание

1. Привести полную принципиальную схему силовой части выпрямителя с перечнем элементов

2. Выбрать схему фильтра и рассчитать элементы

3. Рассчитать параметры схемы замещения транзистора

4. Оценить необходимость коммутации

5. Выбрать тип вентилей и рассчитать потери в них

6. Рассчитать КПД выпрямителя с учетом трансформатора

7. Построить внешнюю характеристику.

8. Дать анализ схемы выпрямителя

9. Список используемой литературы.

Расчётные соотношения для данной схемы с индуктивной нагрузкой

U2/Ud	I2/Id	I2=/Id	(I1*n)/Id	Sтр/Pd	S2/Pd	S1/Pd	Umобр/Ud	Iв/Id			Imв/Id		IB=/Id		Kп%
(0,855)	(0,29)	(0,167)	(0,41)	(1.27)	(1.48)	(1,05)	(2,09)		(0,29)	(0,5)		(0,167)		(5,7)
0,94	0.275	0,167	0,39	1.33	1.56	1,1	2,3		0,275	0,5		0,167		8

Схема задания

Схема Кюблера

Расчет паразитных параметров трансформатора

2.Моделирование в среде Matlab13

По данным полученным в результате расчета была построена электронная модель схемы для подтверждения расчетных результатов.

Рисунок 2.1 - Схема экспериментальной установки в среде Matlab13

Работа в среде построена по следующему принципу, выбранную схему исследуем сначала при активной нагрузке, затем устанавливаем рассчитанные фильтры, наблюдаем основные процессы происходящие в схеме.

2.1. Исследование работы схемы на активную нагрузку

Рисунок 2.2 - Осциллограммы напряжения и тока

Для активной нагрузки форма тока повторяет форму напряжения

2.2. Исследование работы схемы с различными фильтрами на активную нагрузку

Рисунок 2.3 - Осциллограммы напряжения и тока при активно-индуктивной нагрузке

Некоторое несоответствие объясняется невозможностью уменьшить сопротивление трансформатора до 0, а так же не идеальностью вентилей.Форма тока и напряжение не совпадают из за наличия индуктивности.

Рисунок 2.4 - Осциллограммы напряжения и тока при активно-емкостной нагрузке

Наличия несоответствия между формой тока и напряжения объясняется тем что конденсатору необходимо время на то чтобы зарядиться и разрядиться на значение ∆U.(Из законов коммутации следует что напряжение на конденсаторе скачком не меняется)

Рис2.5 Напряжение на диодах(R нагрузка)

Управляемый выпрямитель

В управляемых выпрямителях вместо диодов применяются управляемые вентили-тиристоры. ВАХ тиристора напоминает характеристику диода, но в отличии от нее имеет на прямой ветви выброс симметричный обратной ветви. По этой причине тиристор не проводит ток как в прямом , так и в обратном направлении. При подаче импульса на управляющий электрод при положительной полярности напряжение на аноде, тиристор откроется. В этом случае снижается напряжение выброса до минимума и ВАХ тиристора становится похожей на характеристику диода.

После включения тиристора необходимость управляющего импульса отпадает. Для выключения требуется уменьшить ток в тиристоре до значения меньшего чем ток удержания.

Для реализации управления выпрямителем, диоды были заменены на тиристоры, а для управления ими была реализована система Система управления тиристорами реализована при помощи источника постоянного напряжения, величина напряжения которого регулирует ширину импульса. Второй частью системы управления является ГЛИН , который выдает линейно изменяющееся напряжения определенной амплитуды. Оба источника напряжения подключены к компаратору который сравнивает напряжения, и выдает импульс на управляющие входы тиристоров когда напряжения на ГЛИН выше чем на источнике постоянного напряжение. Таким нехитрым путем мы реализовали ШИМ. Значение const связанно с углом α выражением . Таких ШИМ генераторов мы делаем 3, задав угол между импульсами от разных генераторов в 120 электрических градусов.

Рисунок 3.1 - схема установки Управляемого выпрямителя смоделированном в среде Matlab13

Проверяем работоспособность схемы : для этого устанавливаем активную нагрузку, значение постоянной константы выбираем так что бы примерно тиристор открывался на шестой части периода.

Рисунок 3.2 Осциллограммы токов и напряжений управляемого трехфазного выпрямителя при активной нагрузке

Рисунок 3.3 Осциллограммы токов и напряжений на тиристорах управляемого трехфазного выпрямителя при активной нагрузке.

Рисунок 3.4 - Осциллограммы тока и напряжения первичной обмотки трансформатора

Исследуем работу управляемого выпрямителя на активно-индуктивную нагрузку.

Рисунок 3.5 Осциллограммы токов и напряжений на тиристорах управляемого трехфазного выпрямителя на активно - индуктивной нагрузке.

Рисунок 3.6 Осциллограммы токов и напряжений на тиристорах управляемого трехфазного выпрямителя при активно - индуктивной нагрузке.

При наличии индуктивности в цепи нагрузки увеличивается длительность открытого состояния тиристора. Энергия, запасаемая индуктивностью, препятствует резкому изменению тока. При открытом состоянии ток в индуктивности плавно нарастает, что соответствует запасанию энергии в индуктивности дросселя. При спадании тока, напряжение на дросселе меняет свою полярность, в результате чего ток продолжает протекать через нагрузку после перехода напряжения вторичной полуобмотки трансформатора через нуль в отрицательную область. В кривой выпрямленного напряжения появляются участки напряжения отрицательной полярности, уменьшается среднее значение выпрямленного напряжения.

Инвертор ведомый сетью.

Инверторы производят преобразование энергии постоянного тока в переменный ток. Если это преобразование осуществляется с отдачей энергии в сеть промышленной частоты, то такие инверторы называют зависимыми или ведомыми сетью.

Управление в данной системе реализовано следующим образом. В генераторе управляющих импульсов (Synchronized 6-Pulse Generator) предусмотрена подача управляющих импульсов на трёхфазную схему, поэтому необходимо взять только 1 , 3 и 5 управляющие импульсы (1 , 3 и 5) выходы с блока разделения сигналов MUX), разница между которыми равна 120° эл. Таким образом, наиболее простым решением является использование шестипульсового генератора управляющих импульсов. Возможности Simulink позволяют собрать и использовать такую систему управления, для которой в качестве источника питания можно использовать однофазный источник переменного напряжения .Управляющие импульсы контролируются с помощью осциллографа Scope . Как уже известно, обязательным условием для перевода управляемого выпрямителя в режим инвертора является наличие противоэдс.

Рисунок 4.1 - Схема инвертора ведомого сетью.

Рисунок 4.2 - Осциллограммы напряжения и тока на выходе инвертора

Рисунок 4.3 - осциллограммы токов и напряжений инвертора ведомого сетью

Заключение

В ходе данной индивидуальной работы были получены знания о среде моделирования Matlab, а так же о принципах работы выпрямителей, как управляемых так и неуправляемых. В ходе моделирование было произведено переведение управляемого выпрямителя в режим инвертора, причем с использованием разных систем управления тиристорами.

СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ

1. Борисов П.А., Томасов В.С. Расчет и моделирование выпрямителей. Учебное пособие по курсу “Элементы систем автоматики” (Часть I) . – СПб: СПб ГУ ИТМО, 2009 – 169 c.

2. Семенов В.Д. Основы преобразовательной техники. Руководство к организации самостоятельной работы. 2005-49с

3. В. С. Руденко, И. М. Чиженко, В. И. Сенько. Основы преобразова-

тельной техники. -М.: Высшая школа, 1980.- 424c2.