Исследование способов регулирования выходного напряжения для одноканальных и двухканальных однофазных инверторов напряжения

1. Имитационная компьютерная модель (ИКМ) нулевой инверторной ячейки

Для создания ИКМ силовой части, необходимо собрать схему в соответствии с рисунком 1. Данная схема состоит из источника напряжения VDC (библиотека SOURCE), ключей S1 – S2 (библиотека ANALOG), диодов D1 – D2 (библиотека BREAKOUT), резисторов и индуктивностей R1, L1 – L3 (библиотека ANALOG). Также используется элемент K_Linear для создания магнитной связи между индуктивностями L1 – L3. Важно установить сопротивление ключей в открытом состоянии Ron = 0.01 Ом.

Для формирования сигналов управления, в настоящей работе используются источник пилообразного сигнала VPULSE (библиотека SOURCE), а также источника постоянного напряжения VDC, которые сравниваются между собой на элементах OPAMP (библиотека ANALOG).

Рис.1 – ИКМ одноканального однофазного инвертора напряжения

Величина нагрузки и частота источников VPULSE определяются в соответствии с вариантом задания в приложении 1.

Величины индуктивностей L1 – L3 определяются по указаниям в приложении 2.

Параметры моделирования устанавливаются в соответствии с рисунком 2.

Рис.2 – Параметры моделирования. Параметр Run to time необходимо изменить в соответствии со своим вариантом, чтобы обеспечить вывод 3-4 периодов

 

 

2. Анализ полученной ИКМ

В данном пункте необходимо промоделировать сформированную модель при различных углах управления (путем изменения величины напряжения источника постоянного напряжения в цепи управления), для трех вариантов:

- Активная нагрузка;

- Активно-индуктивная нагрузка;

- Работа на мостовой однофазный выпрямитель.

Углы управления α взять равными 0, π/4 и π/2.

Для каждого случая необходимо снять осциллограммы выходного напряжения, а также осциллограммы потребляемого тока.

Полученные результаты необходимо объяснить и вставить в отчет.

 

3. Формирование однофазного двухканального инвертора напряжения

Для создания двухканального варианта, необходимо дополнить существующую схему в соответствии с рисунком 3. Легко заметить, что двухканальный вариант состоит из двух НИЯ, напряжение которых суммируется на вторичных обмотках трансформатора.

Рекомендуется создать параметр (элемент PARAM из библиотеки SPECIAL) угла управления альфа и вставить его в графу TD, как указано на рисунке 3.

Рис.3 - ИКМ двухканального однофазного инвертора напряжения

 

4. Анализ двухканального инвертора напряжения

Провести эксперименты аналогичные пункту 2.

Полученные результаты занести в отчет с пояснениями протекающих процессов.

 

Приложение 1. Индивидуальные варианты заданий.

№ Варианта	Напряжение питания, [В]	Мощность, [Вт]	Выходная частота, [Гц]	Cosφ	Коэффициент трансформации
1	30	150	1000	0,6	2
2	24	100	2000	0,4	1,5
3	30	200	3000	0,5	2,5
4	24	230	1000	0,4	2
5	36	210	1500	0,6	1,5
6	40	250	2500	0,4	3
7	24	170	2000	0,5	2
8	30	300	1500	0,6	1,5
9	36	250	3500	0,4	2
10	24	270	4000	0,6	3
11	40	310	5000	0,5	2,5
12	36	110	5500	0,4	1,5
13	24	310	4500	0,6	2
14	30	245	2500	0,5	3
15	36	185	1000	0,4	2,5

 

 

 

Приложение 2. Определение значений индуктивностей.

Значения индуктивностей обмоток трансформаторов рассчитываются индивидуально при заданных напряжении питания, коэффициенте трансформации и выходной частоте. Определение индуктивности первичной полуобмотки трансформатора рассчитывается по следующей методике:

1. При заданной выходной мощности ИН определяем входную мощность, потребляемую от источника питания с напряжением Еп.

2. При заданном напряжении питания определяем потребляемый ИН от источника питания ток I_W1.

3. Задаёмся током ХХ ИН, например, I_W1(хх)=0,05· IW1(ном).

5. Определяем входное сопротивление полуобмотки трансформатора на выходной частоте: Zвх=Еп / I_W1(хх) ≈ X_L(W1) (пренебрегая её активным сопротивлением).

6. Используя равенство: X_L(W1)=ωL(W1), находим L_W1.

7. При известном коэффициенте трансформации и при известной индуктивности первичной полуобмотки определяем индуктивность вторичной обмотки: L_{W 2}= К ²_Т L_{W 1}.