Описание виртуальной лабораторной установки
Лабораторная работа №3
ИССЛЕДОВАНИЕ ОДНОФАЗНОГО МОСТОВОГО
УПРАВЛЯЕМОГО ВЫПРЯМИТЕЛЯ
Цель работы: Исследование однофазного мостового управляемого выпрямителя при работе на активно-индуктивную нагрузку с противо-е.д.с. и с обратным диодом. Исследование внешней, регулировочной и энергетических характеристик. Определение гармонического состава тока потребления однофазного управляемого выпрямителя.
1. Указания к выполнению работы
В большинстве случаев применения выпрямителей приходится решать задачу управления выпрямленного напряжения на нагрузке 
. Среди однофазных схем наибольшее распространение получила мостовая схема выпрямления рис.2.3.1.
 |
Рассмотрим процессы, протекающие при активной нагрузке. Так как нагрузка резистивная, кривая тока повторяет кривую напряжения. В момент времени
ток уменьшается до 0 и соответствующая пара тиристоров закрывается. Этот процесс повторяется каждый полупериод. Управление тиристорами желательно осуществлять импульсами возможно меньшей длительности (так как ее увеличение ведет к росту мощности системы управления), но несколько превышающей время включения тиристора. Необходимо также обеспечить достаточно крутой фронт управляющего импульса, что уменьшает потери мощности в тиристоре при включении а, следовательно, его нагрев.
Рассмотренный фазовый способ управления может быть основан на сравнении опорного напряжения (обычно пилообразной формы) и постоянного напряжения сигнала управления. Равенство мгновенных значений этих напряжений определяет фазу 
, при которой схема вырабатывает импульс, затем усиливаемый и подаваемый на управляющий электрод тиристора. Изменение фазы управляющего импульса достигается изменением уровня напряжения сигнала управления.
|
|
|
 |
Функциональная схема управления приведена на рис.2.3.2. Опорное напряжение, вырабатываемое генератором пилообразного напряжения ГПН и синхронизированное с напряжением сети с помощью синхронизирующего устройства СУ, подается на схему сравнения СС, на которую одновременно поступает и входное напряжение (сигнал управления). Сигнал со схемы сравнения поступает на формирователь импульсов (ФИ), затем на распределитель импульсов (РИ), на усилители мощности (У), и на управляющий электрод тиристора.
На рис.2.3.3 изображена функция выходного напряжения на нагрузке.
Процессы в выпрямителе усложняются, если нагрузка имеет активно-индуктивный характер. На рис.2.3.4. показаны процессы, протекающие в подобных цепях. Нарастание тока тиристора теперь осуществляется не скачком, а плавно за счет индуктивности нагрузки 
. Причем, когда напряжение фазы питающей тиристор проходит через 0, ток не прекращается, а под действием э.д.с. самоиндукции, создаваемой , продолжает протекать еще некоторое время, преодолевая отрицательное напряжение питающей фазы.
|
|
|
Для улучшения энергетических характеристик выпрямителя устанавливают обратный диод (при этом в момент запирания пары тиристоров ток нагрузки, поддерживаемый энергией, накопленной в индуктивности, будет протекать через обратный диод). Вследствие этого ток нагрузки, после перехода вторичного напряжения через 0, переводится в цепь диода VD0. Из-за шунтирования диодом выходной цепи в кривой выходного напряжения создаются нулевые паузы.
В результате, как и при чисто активной нагрузке, на участке 
происходит разрыв тока в цепи. По мере уменьшения угла угол 
увеличивается, и интервал проводимости одной диагонали (VS1, VS4) может перекрыть момент отпирания другой диагонали. Наступает режим непрерывного тока, при котором 
. Среднее значение напряжения на нагрузке в режиме непрерывного тока равно 
. Режим непрерывного тока сохраняется при изменении в приделах 
, где 
является функцией 
. При 
.
Описание виртуальной лабораторной установки
|
|
|
 |
Виртуальная лабораторная установка для исследований показана на рис.2.3.5, она содержит:
· источник синусоидального напряжения (220V, 50Hz);
· однофазный трансформатор (Transformer);
· активно-индуктивную нагрузку с противо-э.д.с.(R , L), (E);
· обратный диод (Diode);
· измерители мгновенных токов в источнике питания (I1) и нагрузке (I load);
· измеритель мгновенного напряжения на нагрузке (U Load);
· блоки для измерения гармонических составляющих тока питания (Fourier I1) тока тиристора (Fourier T0);
· блок для измерения гармонических составляющих тока нагрузки (Fourier I0) и аналогичный блок для измерения гармонических составляющих напряжения на нагрузке (Fourier U0);
· блок для измерения действующего тока тиристора (RMC T)
· блок для наблюдения мгновенных значений тока в цепи питания, тока нагрузки и напряжения на нагрузке (Scope);
· 
блок для наблюдения и измерения мгновенных значений величин, которые выбраны в поле Measurement соответствующих блоков (Multimeter);
· блок для измерения амплитудного значения первой гармоники тока и ее фазы в цепи питания (Display1);
· блок для измерения средних значений тока и напряжения на нагрузке (Display);
· блок для измерения среднего и действующего значения тока тиристора (Display2);
|
|
|
· однофазный тиристорный мост (Universal Bridge) (рис.2.3.6);
· блок To Workspace, предназначенный для передачи исследуемого сигнала в рабочее пространство MatLab с последующей обработкой пакетом расширения Signal Processing Toolbox для исследования гармонического спектра тока потребления.
Все перечисленные блоки (кроме двух последних) и их параметры повторяют те, которые были рассмотрены в лабораторной работе №1. Модель блока (Control System) показана на рис.2.3.7. На вход In1 блока поступает синхронизирующий сигнал от сети и сигнал задания угла управления (вход In2).
Окно настройки блока To Workspace показано на рис.2.3.8.
В первое поле окна настройки введено название переменной, под которой измеренный вектор будет фигурировать в рабочем пространстве, Во втором окне определена длина вектора (количество записанных значений исследуемой переменной). Длина вектора должна быть связана как с частотой исследуемого сигнала, так и с временем поля Sample Time. При условии, что частота равна 50 Гц, при времени считывания 2е-4, на периоде считывается 100 точек. Из этого следует, что в рабочую область при длине вектора 200 будут записаны два последних периода исследуемого сигнала, так как для получения спектра необходимо записывать не менее двух периодов. Формат вектора записывается в нижнем поле окна.
Дата добавления: 2021-04-15; просмотров: 67; Мы поможем в написании вашей работы! |
Мы поможем в написании ваших работ!