Краткое описание используемых блоков и первоначальная настройка параметров моделирования

ИССЛЕДОВАНИЕ СИЛОВЫХ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЕЙ ЭЛЕКТРИЧЕСКОЙ ЭНЕРГИИ

 

Методические указания по выполнению лабораторных работ

по дисциплине «Энергетическая электроника»

для направления подготовки 210100 –

Электроника и наноэлектроника,

профиль подготовки «Промышленная электроника»,

всех форм обучения

 

Новокузнецк 2012

 

Общие сведения

Для исследования характеристик электротехнических устройств в настоящее время широкое распространение получило их моделирование с помощью программы Simulink, являющейся приложением к пакету MATLAB. Раздел SimPowerSystems, входящий в состав Simulink, включает в себя модели трансформаторов, выпрямителей, электродвигателей, пассивные и активные элементы и т.д. Возможности Simulink и SimPowerSystems позволяют не только имитировать работу электротехнических устройств во временной области, но и выполнять различные виды анализа таких устройств (исследование устойчивости, гармонический анализ токов и напряжений).

 

Краткое описание используемых блоков и первоначальная настройка параметров моделирования

Для создания новой модели в главном окне MATLAB в меню File выберите команду New Model. В открывшемся рабочем окне untitled в меню Simulation выберите команду Configuration Parameters. В появившемся окне определяются параметры моделирования, установите их в соответствии с приведенными на рисунке 1. После чего сохраните модель, в меню File выбрав команду Save As (в имени файла желательно не использовать кириллицу).

Рисунок 1 – Параметры моделирования

 

Окно обозревателя библиотеки Simulink Library Browser открывается кнопкой в главном окне MATLAB. В левой части окна обозревателя следует закрыть дерево Simulink, нажав знак «–» слева от названия библиотеки, и открыть дерево SimPowerSystems, нажав знак «+». В ходе выполнения лабораторных работ будут использованы приведенные ниже блоки библиотеки SimPowerSystems с указанными настройками.

1. Универсальный мост – Universal Bridge (SimPowerSystems/Power Electronics). Блок моделирует мостовую схему соединения вентилей в лабораторной работе №2 и транзисторный широтно-импульсный преобразователь в лабораторной работе №3.

Пиктограмма блока и окно настройки параметров:

· число плеч моста,

· параметры демпфирующей цепи – сопротивление (Ом), емкость (Ф),

· вид полупроводниковых устройств моста,

· сопротивление (Ом), индуктивность (Гн) во включенном состоянии,

· падение напряжение в прямом направлении (В), измеряемые переменные, передаваемые в блок Multimeter.

 

2. Блок управления трехфазным мостовым управляемым выпрямителем – Synchronized 6-Pulse Generator (SimPowerSystems/Extra Library/Control Blocks).

Пиктограмма блока и окно настройки параметров:

В параметрах блока указываются частота источника (Гц) и длительность импульса управления (град).

3. Идеальный источник переменного напряжения – AC Voltage Source (SimPowerSystems/Electrical Sources).

Пиктограмма и окно настройки параметров:

· амплитуда выходного напряжения источника (В),

· начальная фаза (градусы),

· частота источника (Гц).

4. Трехфазный программируемый источник синусоидального напряжения – 3-Phase Programmable Voltage Source (SimPowerSystems/Electrical Sources).

Пиктограмма и окно настройки параметров:

· параметры выходного напряжения – [Амплитуда Фаза (градусы) Частота (Гц)],

· изменение во времени – позволяет выбрать параметр источника, который будет изменяться во времени.

5. Последовательная RLC цепь – Series RLC Branch (SimPowerSystems/Elements). Моделирует нагрузку выпрямителя.

Пиктограмма блока и окно настройки параметров:

· тип цепочки, для активно-индуктивной нагрузки выбираем тип RL,

· сопротивление (Ом), индуктивность (Гн), емкость (Ф) цепи,

· измеряемые переменные, передаваемые в блок Multimeter.

6. Последовательная трехфазная RLC-цепь – 3-Phase Series RLC Branch (SimPowerSystems/Elements). Моделирует комплексное активное и реактивное сопротивление трансформатора.

Пиктограмма блока и окно настройки параметров:

7. Источник постоянного тока – DC Voltage Source (SimPowerSystems/Electrical Sources). Моделирует противо-э.д.с в нагрузке.

Пиктограмма блока и окно настройки параметров:

· амплитуда выходного напряжения (В),

· измеряемые переменные, передаваемые в блок Multimeter.

8. Диод – Diode (SimPowerSystems/Power Electronics).

Пиктограмма блока и окно настройки параметров:

· сопротивление (Ом), индуктивность (Гн) во включенном состоянии,

· падение напряжение в прямом направлении (В),

· начальное значение тока (А),

· параметры демпфирующей цепи – сопротивление (Ом), емкость (Ф).

9. Тиристор – Thyristor (SimPowerSystems/Power Electronics).

Пиктограмма блока и окно настройки параметров:

· сопротивление во включенном состоянии (Ом),

· индуктивность во включенном состоянии (Гн),

· падение напряжения в прямом направлении (В),

· начальное значение тока (А): при значении параметра равном нулю моделирование начинается при закрытом состоянии тиристора, если параметр задан положительным значением, то моделирование будет начато при открытом состоянии тиристора,

· сопротивление демпфирующей цепи (Ом),

· емкость демпфирующей цепи (Ф),

· отображение выходного измерительного порта блока, обозначенного m, на котором формируется векторный сигнал из двух элементов: первый элемент – анодный ток тиристора, второй – напряжение анод-катод тиристора.

10. Измерители мгновенного значения тока и напряжения – Current Measurement, Voltage Measurement (SimPowerSystems/Measurements).

Пиктограммы блоков:

11. Блок для измерения гармонических составляющих сигнала – Fourier (SimPowerSystems/Extra Library/Measurements).

Пиктограмма блока и окно настройки параметров:

· базовая частота (Гц),

· номер гармоники.

12. Блок измерения эффективного (действующего) значения несинусоидального периодического напряжения или тока – RMS (SimPowerSystems/Extra Library/Measurements).

Пиктограмма блока:

В настройках блока указывается частота сигнала.

13. Заземление – Ground (SimPowerSystems/Elements).

Пиктограмма блока:

14. Источник постоянного сигнала – Constant (Simulink/Sources).

Пиктограмма блока:

15. Источник импульсного сигнала, формирующий прямоугольные импульсы, – Pulse Generator (Simulink/Sources).

Пиктограмма блока и окно настройки параметров:

· способ формирования сигнала (Time based – по текущему времени),

· амплитуда,

· период (с),

· ширина импульсов (в % по отношению к периоду),

· фазовая задержка (с).

16. Блок периодического сигнала – Repeating Sequence (Simulink/Sources).

Пиктограмма блока и окно настройки параметров:

· вектор значений модельного времени (с),

· вектор значений сигнала для заданного вектора времени.

17. Осциллограф – Scope (Simulink/Sinks).

Пиктограмма блока:

18. Цифровой дисплей, отображающий значение сигнала в виде числа – Display (Simulink/Sinks).

Пиктограмма блока и окно настройки параметров:

· формат отображения данных,

· кратность отображения сигнала.

 

Лабораторная работа №1