Порядок и методика выполнения лабораторной работы

1. Составить модель транзисторного широтно-импульсного преобразователя, изображенную на рисунке 13 (раздел «Описание виртуальной лабораторной установки»).

2. Параметры источника питания и транзисторного широтно-импульсного преобразователя, а также параметры моделирования устанавливаются в соответствии с разделом «Краткое описание используемых блоков и первоначальная настройка параметров моделирования».

Параметры блоков Series RLC Branch и DC Voltage Source, моделирующих соответственно нагрузку и противо-э.д.с. в нагрузке, устанавливаются согласно приложению 2, т.к. в качестве нагрузки выступает двигатель постоянного тока.

Для получения среднего значения тока (напряжения) в настройках блока Fourier необходимо задать номер гармоники – 0.

В настройки блока RMS T измерения действующего значения тока вносится значение частоты, равное 500 Гц.

3. Снять регулировочные и энергетические характеристики широтно-импульсного преобразователя.

При снятии характеристик параметры RL нагрузки остаются без изменений, изменяется напряжение управления от –2 В до 2 В с шагом 0,5 В. Характеристики снимаются для трёх значений противо-э.д.с. нагрузки: 0, 100, 200 В. При этом моделирование проводится для каждого значения напряжения управления и противо-э.д.с. Результаты моделирования и последующих вычислений заносятся в таблицу 4.

Таблица 4

Данные

Измерения

Вычисления

Uу, В

E, В

Iн, А

Uн, В

I1, А

Iт, А

IтRMS, А

Umax, В

Iтmax, А

γ

P1, Вт

Pт, Вт

Pн, Вт

Средний ток в источнике питания определяется по показаниям Display. На блоке Display 1 (рис. 13) измеряемые величины представлены в следующей последовательности:

1) Средний ток нагрузки, Iн.

2) Среднее напряжение на нагрузке, Uн.

3) Средний ток в силовом полупроводниковом модуле, Iт.

4) Действующий ток в силовом полупроводниковом модуле, IтRMS.

Мгновенные значения тока питания, нагрузки и напряжения на нагрузке можно наблюдать на экране осциллоскопа (рисунок 17).

В графическом окне блока Multimeter наблюдаются и определяются максимальные напряжение и ток силового полупроводникового модуля.

Относительная продолжительность импульса напряжения на нагрузке определяется по формуле:

γ = t₀/T₀, где T₀ — период напряжения ГПН, а t₀ — длительность открытого состояния ключа, — определяется по осциллограмме Load Voltage (рис. 17) на оси абсцисс (т.е. при напряжении 0 В). Коэффициент заполнения импульсов определяется после снятия диаграмм, соответствующих своему варианту задания.

Рисунок 17 – Ток питания, ток нагрузки и напряжение на нагрузке ШИП

Мощность в цепи источника питания рассчитывается по выражению: , где U_П – напряжение питания.

Квазистатические потери в силовом полупроводниковом модуле рассчитываются по уравнению:

, где V_f, V_fd, R_on — параметры силового модуля (рис. 15), а I_T, I_T(RMS) — его средний и действующий ток.

Мощность в нагрузке определяется по выражению: .

4. По результатам таблицы 1 построить:

· регулировочные характеристики ШИП U_Н = f(γ);

· энергетические характеристики ШИП I₁ = f(I_Н), I_T(RMS) = f(I_Н), I_T = f(I_Н), I_Tmax = f(I_Н), P₁ = f(P_Н), P_T = f(P_Н).

Содержание отчета

1. Схема виртуальной установки.

2. Выражения для расчета основных характеристик.

3. Регулировочные характеристики при трёх заданных ЭДС нагрузки.

4. Энергетические характеристики при трёх заданных ЭДС нагрузки.

5. Выводы по работе.

Приложение 1