Трехфазный транзисторный мост. Исследование различных типов коммутации трехфазного транзисторного моста

Санкт-Петербургский государственный политехнический университет

Факультет технической кибернетики

Кафедра систем автоматического управления

Отчет по лабораторной работе по электронике

«Трехфазный транзисторный мост»

Выполнили студенты гр.4083/12

__________

_________

Проверил

________

Оглавление

1.      Цель работы.. 2

2.      Схема исследуемой модели в редакторе Multisim.. 2

3.      Исследование различных типов коммутации трехфазного транзисторного моста. 3

3.1.       180 градусная коммутация. 3

3.2.       Результаты моделирования схемы при 180 градусной коммутации. 3

3.3.       120 градусная коммутация. 4

3.4.       Результаты моделирования схемы при 120 градусной коммутации. 4

4.      Широтно-импульсная модуляция. 5

4.1.       Теоретические основы ШИМ.. 5

4.2.       Схема исследуемой модели. 6

4.3.       Результаты моделирования. 7

5.      Выводы.. 7

1.  Цель работы

Исследовать модель трехфазного транзисторного инвертора в среде моделирования Multisim. Получить на выходе трехфазное переменное напряжение сдвинутое друг относительно друга на 120 электрических градусов. Использовать различные способы коммутации транзисторных ключей (120 градусную, 180 градусную). Получить переменное напряжение на нагрузке, используя широтно-импульсную модуляцию.

2.  Схема исследуемой модели в редакторе Multisim

Рис.1. Схема трехфазного транзисторного моста

Рис.2. Схема блока cluch изображенного на схеме исследуемой модели

С помощью блока генератора слов обозначенного как XWG1 на схеме рисунка 1, мы будем коммутировать ключи в зависимости от исследуемого способа коммутации.

3.  Исследование различных типов коммутации трехфазного транзисторного моста

3.1.  180 градусная коммутация

При таком способе управления в каждой паре ключей всегда замкнут один ключ в течении половины периода коммутации.  Принцип управления изображен на временной диаграмме рис.3.

Рис.3. Временная диаграмма 180 градусной коммутации

3.2.  Результаты моделирования схемы при 180 градусной коммутации

Рис.4. График напряжений на нагрузке при 180 градусной коммутации ключей 10В на дел,20мс

3.3.  120 градусная коммутация

               При этом типе управления в каждый такт остаются замкнутыми два ключа коммутатора - один "верхний" и один "нижний". Принцип управления изображен на временной диаграмме рис.5.

Рис.5. Временная диаграмма 120 градусной коммутации

3.4.  Результаты моделирования схемы при 120 градусной коммутации

Рис.6. График напряжений на нагрузке при 120 градусной коммутации

Как видно из графика, в отличие от 180 градусной коммутации при 120 градусной в моменты переключений возникают сквозные токи, которые плохо сказываются на работе инвертора. Для того что избежать появления сквозных токов применяют различные методы, например задержку на включение  транзисторов. В данной работе, задачи исследования методов предотвращения сквозных токов, не ставилось

4.  Широтно-импульсная модуляция

4.1.  Теоретические основы ШИМ

Для получения широтно- импульсной модуляции генерируются два опорных сигнала, один синусоидальной формы, второй треугольной. Вид опорных сигналов изображен на рисунке 7. Далее с помощью компаратора эти два сигнала сравниваются. На выходе получаются импульсы прямоугольной формы и разной длительности.

Рис.7. График опорных сигналов

Рис.8. Выходные импульсы с компаратора

4.2.  Схема исследуемой модели

Рис.9. Схема реализации ШИМ(блок SHIM_VIRtual)

Рис.10. Схема трехфазного транзисторного инвертора с ШИМ управлением

4.3.  Результаты моделирования

Рис.11. График тока на нагрузке

5.  Выводы

Проанализировав графики можно сделать следующие выводы. При 120 градусной коммутации возникают сквозные токи, которые плохо влияют на работу схемы. Этого недостатка лишен способ 180 градусной коммутации. Оба этих метода позволяют получить трех фазное переменное напряжения. Однако его форма не является синусоидальной. Для получения напряжения  близкого к синусоидальному, применят широтно-импульсную модуляцию. Форма напряжения и тока на нагрузке зависит от частоты опорного треугольного сигнала. Чем выше частота, тем более гладкая синусоида.