Моделювання мостового керованого випрямляча трьохфазного струму

Лабораторна робота №3.

Моделювання мостового керованого випрямляча трьохфазного струму.

    Модель мостового керованого випрямляча трьохфазного струму представлена на рис. 2.1

Рис. 2.1. Модель мостового керованого випрямляча трьохфазного струму

Особливість роботи керованого випрямляча полягає у затримці на кут a моменту відпирання чергових тиристорів відносно точок природного включення. Це зумовлено затримкою на кут a моментів подачі імпульсів, що відпирають тиристор, від системи керування випрямляча.

Схема керування представляє собою блок Synchronized6–PulseGenerator (Power System Blockset®Extra Library®Control Blocks), який є генератором імпульсів керування і синхронізується лінійними напругами джерела трьохфазної ЕРС U_AB, U_BC, U_CA.

Внутрішня структура блоку Synchronized6–PulseGenerator зображена на рис. 2.2. Принцип роботи основної частини підсистеми керування ідентичний одноканальній та двоканальній системам фазового керування (СФК), що були розглянуті у лабораторній роботі №1. Розширення кількості входів блоку Mux (Simulink®Signals & Systems) дозволяє одночасно опрацьовувати незалежно  друг від друга шість скалярних сигналов, які є елементами векторного сигналу.

Відомо, що необхідна тривалість керуючих імпульсів залежить від типу схеми перетворювача та характеру навантаження. Так, у трьохфазному мостовому керованому випрямлячі контур струму навантаження створюється двома тиристорами, один з яких знаходиться в катодній групі, а другий – в

Рис. 2.2. Внутрішня структура блоку Synchronized 6–Pulse Generator анодній. Для даного випрямляча необхідно забезпечити присутність імпульсів відпирання одночасно на двох послідовних тиристорах: 1 і 2, 2 і 3,

3 і 4 та ін (рис. 2.3). Це необхідно для його пуску та створення робочої спроможності у режимі переривчастих струмів, коли струм навантаження зменшується до нуля к моменту відпирання чергового тиристору.

    Задачу вирішують тим, що подають подвоєні керуючі імпульси зі зсувом у 60°.

Рис. 2.3. Внутрішня структура блоку 6 - pulse thyristor bridge

 (Power System Blockset®Extra Library®Three-Phase Library)

Моделювання подвоєних імпульсів виконується блоками Selector (Simulink® Signals & Systems),  Logical Operator [OR] (Simulink®Math) та Switch [Double Pulse] (Simulink®Nonlinear).

Якщо у параметрах блоку Synchronized6–PulseGenerator встановлена опція DoublePulse, то перемикач Switch переведений у верхнє положення. Блок Selector виконує перегрупування вхідного вектору. У нашому випадку вхідний вектор V₁ = [P₁, P₂, P₃, P₄, P₅, P₆] перетворюється у вектор V₁ = [P₂, P₃, P₄, P₅, P₆, P₁], де P₁, P₂ ...P₆ – імпульси керування тиристорами Т₁, Т₂...Т₆ відповідно.

Логічний оператор OR виконує логічне АБО векторів V₁ та V₂. На виході цього блоку вихідний вектор буде мати вигляд:

V = [P₁+P₂, P₂+P₃, P₃+P₄, P₄+P₅, P₅+P₆, P₆+P₁], тобто на кожний тиристор буде подано два імпульси, зсунутих друг відносно друга на 60°.

    Вікно настройки параметрів блоку Synchronized6–PulseGenerator зображено на рис. 2.4.

Рис. 2.4. Параметри блокуSynchronized 6–Pulse Generator

У полі Frequency задається частота сіті. У полі PulseWidth встановлюється тривалість імпульсів керування. Вибором прапорцю doublepulses вмикається генерація подвоєних керуючих імпульсів.

Кожна фаза генератору модулюється джерелом змінної ЕРС та послідовним R – L колом. Нагадаємо, що фазовий зсув становить: для фази А - 0°, для фази В -  –120°, для фази С - +120°.

Фазна напруга та фазний струм контролюються за допомогою осцилографу Scope1. Напруга V_d та струм I_d навантаження – Scope2.

Мостова схема включення тиристорів моделюється блоком 6 - pulse thyristorbridge (PowerSystemBlockset®ExtraLibrary®Three-PhaseLibrary) або  блоком UniversalBridge (PowerSystemBlockset®PowerElectronics)

Константа Alpha задає значення кута керування a. Приклад моделювання для a = 30° приведений на рис. 2.5 - 2.6.

Рис. 2.5.

Рис. 2.6.

Зняття регулювальної характеристики випрямляча.

Для зняття регулювальної характеристики випрямляча читачеві пропонується схема (рис. 2.7).

Рис. 2.7.

До моделі додані графобудівник XY Graph (Simulink®Sinks) та розглянутий у лабораторній роботі №1 блок для виміру середнього значення періодичного несинусоїдального сигналу. Через те, що частота пульсацій випрямленої напруги у 6 разів більше частоти джерела, то у властивостях блоків Gain та Transport Delay встановлюється період випрямленої напруги

 (Для блоку Gain необхідно ввести )