Порядок проведения лабораторной работы

Исследование трехфазного управляемого выпрямителя при работе на ак- тивно-индуктивную нагрузку проводится на виртуальной установке рис.2.4.3.

Параметры источников питания и нагрузки остаются такими же, как и в лабораторных работах №1, №2.


Параметры моделирования задаются на вкладке Simulation/Simulation Parameters/Solver рис.2.4.7. В поле Max step size устанавливается значение шага моделирования, это же значение устанавливается в поле Sample time всех блоков, которые имеют это поле. В оставшихся полях можно оставить то, что компьютер устанавливает по умолчанию.

 


 

в таблицу 2.4.1.


 

Рис.2.4.7


3.1 При снятии внешних характеристик управляемого выпрямите- ля параметры R, L нагруз- ки остаются без измене- ний, изменяется противо- э.д.с. нагрузки от -100В до 0В с шагом 20В. Внешние характеристики снимают- ся для трех значений угла управления выпрямителем ( a = 0o,40o,60o).

Моделирование про- водится для каждого зна- чения противо-э.д.с. и угла управления. Результаты моделирования заносятся

 

Таблица 2.4.1


Данные Измерения
a E Iн U н I1(1)max j1 IT 0 IT UTmax ITmax
град В А В А град А А В А
                   

 


Принимаем, что амплитуда источника питания


U1max


= const = 535В .


Амплитуда первой гармоники тока в источнике питания


I1(1)max


и началь-


ная фаза этого тока


j1 определяются по показаниям Display1, ток и напря-


жение на нагрузке определяются по показаниям Display. Мгновенные значе- ния этих величин можно наблюдать на экране осциллоскопа. Для одного из расчетов представить эти зависимости (экран осциллоскопа) в отчете. В гра- фическом окне блока Multimeter наблюдаются и определяются максимальные


напряжение (UTmax) и ток тиристора ( ITmax). Средний


IT 0


и эффективный


IT ток тиристора определяются по показаниям Display2.


Вычисление полной и активной мощности, потребляемой выпрямителем от источника питания по первой гармонике, а также мощности в нагрузке, осуществляется по выражениям:

 


S (1) = 3U1maxI1(1)max(ВА),


P (1)=3I1(1)maxU1maxcosj1 (Вт),


1 2 1 2

Pн = U н Iн(Вт)

 

Потери в тиристоре управляемого выпрямителя рассчитываются по вы- ражению:

Т
PТ = U f IТ 0 + I 2 Ron ,


где


U fи


Ron


- параметры тиристора, определяемые в окне настройки


тиристорного моста (рис.2.4.4).

Результаты вычислений заносятся в таблицу 2.4.2.


 

 

Таблица 2.4.2


Вычисления
S1(1) P1(1) Pн PT
ВА Вт Вт Вт
       

 

3.2 По результатам таблиц 2.4.1, 2.4.2 строятся:

·внешняя (нагрузочная) характеристика управляемого выпрямителя

Uн = f (Iн );

·энергетические характеристики управляемого выпрямителя

I1(1)max ,IT 0 ,IT = f (Iн );

·энергетические характеристики управляемого выпрямителя

S1(1),P1(1),PT= f (Pн ).

 

3.3 Исследовать регулировочную характеристику управляемого трехфазного выпрямителя при одном значении противо-э.д.с. (задается пре- подавателем) и изменении угла управления от 0 до 120 градусов с шагом 20 градусов, при этом заполняется таблица 2.4.3.

Таблица 2.4.3

Измерения
a (град) Uн (В)
   

 

По результатам таблицы 2.4.3 строится регулировочная характеристика

Uн = f (a).


3.4 Исследовать спектральный состав тока потребления управляе- мым выпрямителем при одном значении угла управления (задается препода- вателем) в пакете расширения Signal Processing Toolbox. Используя средства просмотра сигнала, записанного в рабочую область под именем Lab_4, мож- но просмотреть исследуемый сигнал.

Для определения абсолютных значений гармонических составляющих в амперах следует воспользоваться формулой

 


I (J) (A) = JyJI


(1) ,


(1)


1 max


y1 1


max


 


где J - номер гармоники,


I1(J)max


- амплитуда тока J-ой гармоники в


амперах,


y1 , yJ- значения определенные путем спектрального анализа,


I1(1)max


- ток считанный с дисплея в амперах. По результатам измерений и


расчетов заполняются таблицы 2.4.4, 2.4.5.

Таблица 2.4.4

Измерения
a (град) y2 y3 y4 y5 I1(1)max (А)
           

 

Таблица 2.4.5

Вычисления
I1(2)max (А) I1(3)max (А) I1(4)max (А) I1(5)max (А)
       

 

3.5 Исследовать регулировочную и энергетические характеристики ведомого сетью инвертора. При снятии характеристик параметры R, L в цепи постоянного тока инвертора остаются без изменений, изменяется угол управ-


ления от


90o


до 110o


с шагом 10o. Характеристики снимаются для трех зна-


чений э.д.с. нагрузки 200В, 300В, 400В. Для одного из расчетов представить временные зависимости потребляемого тока, напряжения и тока на нагрузке (экран осциллоскопа) в отчете. Моделирование проводится для каждого зна- чения угла управления и э.д.с., результаты заносятся в таблицу 2.4.6.

Таблица 2.4.6

Данные Измерения
a E Iн U н I1(1)max j1 UTmax ITmax
град В А В А град В А
               

Полная и активная мощность по первой гармонике, генерируемая ведо- мым инвертором в сеть переменного тока, мощность в цепи постоянного тока рассчитываются по выражениям:

 

S (1) = U1maxI1(1)max(ВА), P (1) = I1(1)maxU1maxcosj1(Вт),

1 2 1 2

Pн = UнIн(Вт)

 

Результаты вычислений заносятся в таблицу 2.4.7.

Таблица 2.4.7

Вычисления
S1(1) P1(1 ) Pн
ВА Вт Вт
     

 

По результатам таблиц 2.4.6, 2.4.7 строятся: регулировочная характери-

стика ведомого сетью инвертора Uн = f (Iн ) и его энергетические характери-

стики S1(1),P1(1) = f (Pн ) .

 

3.6 Исследовать спектральный состав тока, генерируемого инверто- ром в сеть, осуществляется при одном значении угла управления (задается преподавателем) в пакете расширения SPTool. Используя средства просмотра сигнала, записанного в рабочую область под именем Lab_4, можно просмот- реть исследуемый сигнал.

Для определения абсолютных значений гармонических составляющих в амперах следует воспользоваться формулой (1). По результатам измерений и расчетов заполняются таблицы 2.4.8, 2.4.9.

Таблица 2.4.8

Измерения
a (град) y2 y3 y4 y5 I1(1)max (А)
           

Таблица 2.4.9

Вычисления
I1(2)max (А) I1(3)max (А) I1(4)max (А) I1(5)max (А)
       

 

Содержание отчета

4.1 Схема установки (рис.2.1.1).

4.2 Выражения для расчета основных характеристик выпрямителя и ин- вертора.


4.3 Нагрузочная, энергетические и регулировочная характеристики управляемого выпрямителя, таблицы 2.4.1-2.4.3.

4.4 Спектральный состав тока потребления, таблицы 2.4.4, 2.4.5.

4.5 Регулировочная и энергетические характеристики ведомого сетью инвертора, таблицы 2.4.6, 2.4.7.

4.6 Спектральный состав тока генерируемого инвертором в сеть, табли- цы 2.4.8, 2.4.9.

4.7 Осциллограммы мгновенных напряжений и токов управляемого вы- прямителя и ведомого сетью инвертора.

4.8 Выводы по работе.

 

Контрольные вопросы

5.1 Выполните анализ нагрузочной и регулировочной характеристик управляемого выпрямителя.

5.2 Выполните анализ энергетических характеристик управляемого вы- прямителя.

5.3 Дайте характеристику спектрального состава потребляемого тока управляемого тока управляемого выпрямителя.

5.4 Почему в схему инвертора не включают обратный диод?

5.5 Выполните анализ регулировочной характеристики инвертора.

 

Литература

6.1 Герман-Галкин С.Г. Силовая электроника: Лабораторные работы на ПК.- СПб.: Учитель и ученик, Корона принт, 2002. – 304с.


Лабораторная работа №4

ИССЛЕДОВАНИЕ МОСТОВОГО ШИРОТНО-ИМПУЛЬСНОГО ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЯ С СИММЕТРИЧНЫМ ЗАКОНОМ УПРАВЛЕНИЯ

 

Цель работы: Исследование регулировочной и энергетических характе- ристик мостового широтно-импульсного преобразователя (ШИП) с симмет- ричным законом управления при работе на активно-индуктивную нагрузку с противо-э.д.с.