3.3 МОДЕЛИРОВАНИЕ УПРАВЛЯЕМЫХ ВЫПРЯМИТЕЛЕЙ
Герман-Галкин С.Г. Компьютерное моделирование полупроводниковых систем в MayLab 6.0: Учебное пособие. - СПб.: КОРОНА принт, 2001. - 320с., ил.


Моделирование управляемых выпрямителей (УВ) в пакете Simulink можно реализовать с использованием как виртуальных, так и функциональных моделей. На рис. 3.11а показана виртуальная модель мостового (однофазного, двухфазного) УВ с функциональной схемой управления.


Модель содержит два Sublocks: 1 Control System (рис. 3.11б) – систему управления УВ. 2 Rectifier (рис. 3.11в) – силовой тиристорный мост, состоящий из четырех тиристоров. Питание от источника однофазного синусоидального напряжения подается на тиристорный мост по входам InS1 InS2. Выход тиристорного моста через порты Out1 Out2 подсоединены к нагрузке. Управление тиристорным мостом осуществляется через порты In1 In2 In3 In5 от системы управления. На вход системы управления через порт In1 подается синхронизирующий сигнал от источника синусоидального напряжения, а через порт In2 – сигнал управления. Результаты моделирования при активной нагрузке и скачкообразным изменением входного сигнала в момент t=0,02сек показаны на рисунке 3.11г.
На рисунке 3.12а показана виртуальная модель схемы, состоящей из трехфазного источника питания и управляемого выпрямителя с блоком управления. Окна настройки трехфазного источника питания и блока управления УВ показаны на рис. 3.12б и рис. 3.12в


а)

б)

в)

г)
Рисунок 3.12 Виртуальная модель а), окно настроек б) и в), результаты моделирования г) трехфазного двухполупериодного УВ


В полях настройки источника питания задаются:
1. амплитудное значение фазного напряжения
2. начальная фаза
3. частота
4. внутренние параметры источника (активное сопротивление, индуктивность)
В окнах панели настройки регулятора, управляющего работой тиристорного моста, задаются частота и ширина управляющего импульса. На вход регулятора подается сигнал, соответствующий углу управления УВ. Результаты моделирования показывают, что до момента t=0,02сек этот сигнал, соответствует углу управления 90 град., а после этого момента – приблизительно 80 град.
Внутреннее содержание блока 6-Pulse Thyristor Bridge приведено на рис. 3.13. В силовой части схемы модель имеет три входных порта (1,2,3) и два выходных (1,2), в управляющей части модель имеет один входной порт (4). Управление тиристорами осуществляется через блоки Selector, Demax.


Рисунок 3.13 Виртуальная модель силового блока

Исследование энергетических характеристик трехфазного мостового УВ может быть осуществлено с использованием модели, показанной на рисунке 3.14а. Эта модель в максимальной степени приближенна к реальным устройствам с УВ:
1.Здесь учтена внутренняя импеданция трехфазного источника питания.
2. На входе УВ включен индуктивный фильтр, которых необходим для обеспечения процессов коммутации тиристоров УВ.
3. В модели УВ учтены параметры тиристоров в открытом состоянии, а также параметры так называемых снаберов (дополнительных элементов, обеспечивающих траекторию переключения тиристора).
4. В качестве нагрузки выбрана активно-индуктивная с противо-ЭДС, обеспечивающая как выпрямительный, так и инверторный режим работ схемы.


б)

в)
Рисунок 3.14 Виртуальная модель УВ (а) и окно настроек (б,в) блоков измерения энергетических характеристик

Кроме того, в рассматриваемой модели показаны некоторые из многочисленных возможностей получения и представления результатов моделирования. Здесь для считывания и представления результатов моделирования использовано два блока: Multimeter и Total Harmonic Distorsion (THD). Первый позволяет получить временные осциллограммы токов и напряжений в ряде силовых элементов и блоков, второй – измерить коэффициент гармоник тока или напряжения. В данном случае измеряется коэффициент гармоник тока на входе УВ.
Для измерения тока и/или напряжения элемента или блока в поле Measurements окна этого элемента (рис. 3.14б) или блока в раскрывающемся списке следует выбрать соответствующую опцию.
В этом случае в окне настройки блока Multimeter (рис. 3.14в) в окне появляется измеренное значение. Кнопкой Select все или часть измеряемых величин переносятся в поле Selected, если включить флажок Display signals at simulation stop, измеряемые величины отображаются на экране осциллоскопа. На рис. 3.14б показано окно настройки R,L,C элемента, включенного в данном случае на входе УВ. В полях окна настройки установлены соответствующие значения параметров.
В нижнем поле Measurements из ниспадающего меню выбрано измерение тока. Этот ток появляется в поле окна настройки блока Multimeter (рис. 3.14в). В этом поле видно, что блок измеряет также напряжение на входе и выходе УВ, а также ток в R,L,C ветви на входе управляемого выпрямителя. Результаты моделирования квазиустановившихся процессов представлены на рис. 3.15, 3.16, 3.17. На рис. 3.15 показаны результаты измерения коэффициента гармоник на входе УВ в установившемся режиме. Напряжение на нагрузке в установившемся режиме, а на рис. 3.17 представлены электромагнитные процессы (напряжение и ток) тиристора УВ.


Рисунок 3.15 Коэффициент гармоник тока потребления УВ
Назад