11.6. Содержание отчёта.

11.6.1. Схема виртуальной установки однофазного (мостового) инвертора с несимметричным управлением.

11.6.2. Выражения для расчёта основных характеристик инвертора.

11.6.3. Нагрузочная характеристика инвертора.

11.6.4. Энергетические характеристики инвертора.

11.6.5. Регулировочная характеристика инвертора.

11.6.6. Спектральный состав напряжения и тока нагрузки.

11.6.7. Выводы по работе.111

Занятие 28 Исследование трёхфазного (мостового) инвертора с симметричным управлением

12.1. Цель работы. Исследование трёхфазного (мостового) инвертора с симметричным управлением, с синусоидальной широтно-импульсной модуляцией при работе на активно-индуктивную нагрузку.

12.2. Указания к выполнению работы. К выполнению работы следует приступить после изучения раздела теоретического введения

74

учебного пособия 5.3, 5.4. В качестве дополнительной литературы рекомендуется воспользоваться [1, 3, 14, 17].

12.3. Содержание работы.

12.3.1. Исследование внешних и энергетических характеристик

трёхфазного (мостового) инвертора с симметричным управлением, с синусоидальной широтно-импульсной модуляцией при работе на активно-индуктивную нагрузку.

12.3.2. Исследование регулировочных характеристик трёхфазного

(мостового) инвертора с симметричным управлением, с синусоидальной широтно-импульсной модуляцией при работе на активно-индуктивную нагрузку.

12.3.3. Исследование гармонического состава напряжения и тока в

нагрузке трёхфазного (мостового) инвертора с симметричным управлением, с синусоидальной широтно-импульсной модуляцией при работе на активно-индуктивную нагрузку.

12.4. Описание виртуальной лабораторной установки. Виртуальная установка для исследований по п. 12.3 показана на рис. 12.1.

Она отличается от предыдущей работы № 10 силовым блоком, блоком управления и нагрузки. Окно настройки параметров трёхфазного мостового транзисторного инвертора показано на рис. 12.2. Этот блок уже рассматривался ранее. Здесь, в отличие от рассмотренного в первом поле стоит цифра 3. свидетельствующая о том, что инвертор имеет три плеча.

Модель блока управления показана на рис. 10.3. Блок аналогичен,

рассмотренному в лабораторной работе № 6. Это библиотечный блок из библиотеки Powerlib/Extras/Control Blocks (рис. 1.31, гл.1). В первом поле окна настройки параметров устанавливается тип силового блока, подлежащего управлению. Во втором поле – несущая частота, в третьем поле – коэффициент модуляции, в четвёртом поле – частота модулирующего напряжения и в последнем поле – начальная фаза модулирующего напряжения.

Из рис. 12.3 следует, что частота модулирующего напряжения равна

25 Гц. На эту частоту, как на основную гармонику измерения, должны быть настроены параметры измерительных блоков Fourier I1, Fourier I, Fourier U, Fourier IТ, IT(RMS.

Все остальные блоки и их параметры повторяют аналогичные работы

№ 10.

12.5. Порядок проведения лабораторной работы. Исследование трёхфазного (мостового) инвертора с симметричным управлением, с синусоидальной широтно-импульсной модуляцией при работе на активно-индуктивную нагрузку по п. 6.12.3 содержания работы проводится на виртуальной установке (рис. 6.12.1), подробное описание которой приведено выше в лабораторной работе № 6.10.

75

Параметры источника питания, трёхфазного (мостового) транзисторного инвертора и его блока управления задаются преподавателем. При самостоятельном изучении их целесообразно задать такими же, как на рис. 6.12.1, 6.12.2, 6.12.3. Параметры моделирования задаются такими же, как на вкладке Simulation/рarameters (рис. 6.10.7).

При снятии внешних характеристик изменяются параметры , .

Сопротивление изменяется в пределах от 10 до 100 Ом. При этом для каждого

Значения рассчитывается величина так, чтобы постоянная времен нагрузки оставалась неизменной, равной = 0,01 с.

При этом моделирование проводится для каждого значения сопротивления нагрузки.

Результаты моделирования заносятся в табл. 12.1.

Рис. 12.1. Модель трёхфазного инвертора с симметричным управлением

76

Рис. 12.2. Окно настройки трёхфазного мостового инвертора

Рис. 12.3. Окно настройки параметров блока управления

77

Табл. 12.1

Данные

Измерения

Вычисления

RMS

(1)

Ом

Гн

А

В

А

град

А

А

град

ВА

Вт

Вт

Вт

Амплитуды первых гармоник тока и напряжения на нагрузке и их начальные фазы определяются по показаниям Display. Средний ток в источнике питания определяются по показаниям Display 1. Мгновенные значения этих величин можно наблюдать на экране осциллоскопа (рис. 6.12.4). Средний и действующий ток в силовом полупроводниковом модуле

Р ис. 12.4. Ток питания, ток нагрузки и напряжение на нагрузке трёхфазного инвертора

определяется по показаниям Display 2.

В графическом окне блока Multimeter (рис. 12.5) наблюдаются и определяются максимальные напряжение и ток силового модуля.

Сдвиг по фазе между первой гармоникой тока и напряжения на нагрузке рассчитывается по формуле:

= - .

78

Полная и активная мощность по первой гармонике в нагрузке рассчитываются по выражениям:

= (Вт).

Мощность, потребляемая от источника питания, определяется по выражению:

(Вт)

Потери в силовом полупроводниковом модуле рассчитываются по выражению:

,

где , , - параметры силового модуля (рис. 12.2);

I , I (RMS) – его средний и действующий ток (табл. 12.1).

Рис. 12.5. Напряжение и ток силового модуля

Коэффициент модуляции напряжения на нагрузке определяется по формуле:

,

79

где - амплитуда модулирующего синусоидального напряжения;

- амплитуда напряжения ГПН.

Коэффициент модуляции напряжения на нагрузке задаётся в окне настройки блока управления (рис. 12.3).

По результатам табл. 12.1 строятся:

• внешняя (нагрузочная) характеристика инвертора ;

• энергетические характеристики , , ( ) = f( );

• энергетические характеристики инвертора , , = f( ).

Исследование регулировочной характеристики инвертора по п. 12.3.2 содержания лабораторной работы осуществляется на модели (рис. 12.1) при одном значении сопротивления нагрузки (задаётся преподавателем) и изменении

Рис. 12.6. Спектральный состав напряжения на нагрузке

инвертора с симметричным управлением

коэффициента модуляции от 0 до 1 В с шагом 0,2. Моделирование осуществляется при каждом значении коэффициента модуляции, при этом заполняется табл. 12.2.

Табл. 6.12.2

Измерения
m	(В)

По данным таблицы строится регулировочная характеристика

.

80

Рис. 12.7. Спектральный состав тока нагрузки АИН при m=0,6

Исследование спектрального состава напряжения и тока нагрузки инвертора осуществляется при двух значениях коэффициента модуляции m<1, m>1)напряжения в пакете расширения Signal Processing Toolbox. Подробное описание интерактивных средств этого пакета расширения было дано в гл. 1, гл. 3. Используя средства просмотра сигнала, записанного в рабочую область под именем Lab 12, можно просмотреть исследуемый сигнал тока в нагрузке (рис. 12.5).

В данном случае записано два последних периода исследуемого сигнала.

Спектральный состав напряжения и тока нагрузки АИН при m = 0,6 показан на рис. 12.6, 12.7.

Спектральный состав напряжения нагрузки АИН при m = 2 показан на рис. 12.8.

Для определения абсолютных значений гармонических составляющих в вольтах и амперах следует воспользоваться формулами:

; ,

где - номер гармоники;

- амплитуды первых гармоник напряжения и тока в

вольтах и амперах, считанные с дисплея;

- значения, определённые из рис. 6.10.11, 6.10.12.

По результатам измерений и расчётов заполняется таблица 12.3.

Табл. 12.3

Измерения				Вычисления
(В)		(А)		(В)	(А)

81

Рис. 12.8. Спектральный состав напряжения на нагрузке инвертора при m=2