Выбор электродвигателя Моделирование и анализ электронных схем Основы электротехники Методические указания Основы электроники Лабораторные работы Основы теории цепей

Курсовая Методики анализа и расчета выпрямителей

Для измерения переменных состояния модель дополняется необходимыми измерительными блоками библиотеки “SimPowerSystems\ Measurements\”

– идеальными вольтметрами “Voltage Measurement” и амперметрами “Current Measurement”. Только после измерения этими блоками переменные состояния становятся информационными сигналами и можно оценить их интегральные или спектральные характеристики. Для этого применяются стандартные блоки библиотеки “SimPowerSystems\Extra Library\Measurements\” и приложение SimPowerSystems - powergui.

Измерительный вывод (m) диода VD1 выдает обобщенный информационный вектор тока и напряжения диода. Для разделения сигналов используется стандартный блок библиотеки “Simulink\Signal Routing\” – “Demux”. В окне настройки параметров блока “Demux” задается только количество выходов блока, по умолчанию оно равно 2. Воспользуемся стандартным блоком библиотеки “SimPowerSystems\Extra Library\Measurements\” – “RMS” для измерения действующего значения тока диода. В окне настройки параметров блока “RMS” задается только основная реальная частота (Гц) – Fundamental frequency. По умолчанию она равна 60 Гц, поэтому для правильного измерения ее следует изменить на 50 Гц.

Дополним модель блоком “Voltage Measurement” для измерения напряжения на нагрузке. Для определения постоянной и амплитуды переменной составляющих этого сигнала воспользуемся стандартным блоком библиотеки “SimPowerSystems\Extra Library\Measurements\” – Фурье-анализатором “Fourier”. В окне настройки параметров блока “Fourier” задаются два параметра: основная (первая) реальная частота (Гц) – Fundamental frequency и номер гармонической в ряде Фурье. Для выделения постоянной и амплитуды 1-й гармонической составляющих необходимо два блока “Fourier”. Следует помнить, что основная частота пульсаций напряжения на конденсаторе превышает частоту сети переменного тока в m раз согласно формуле (2.27).

Для вычисления коэффициента пульсаций выпрямителя по первой гармонике   необходимо найти отношение амплитуды 1-й гармонической к постоянной составляющей ряда Фурье напряжения на конденсаторе (см. формулу 1.7). Математические действия с информационными сигналами осуществляются с применением стандартных блоков библиотеки “Simulink\Math Operations\”. Стандартный блок “Product” по умолчанию осуществляет перемножение двух сигналов, если в окне настройки параметров этого блока записать “ */ ”, то блок станет выполнять требуемые операции умножения и деления (рис. 4.5). Параллельное соединение нелинейных элементов

Величины интегральных или спектральных характеристик сигналов отражаются посредством стандартного блока библиотеки “Simulink\Sinks\” – “Display” (рис. 4.5).

Рис. 4.5. Окна модели и задания параметров блоков “Fourier” и “RMS”.

Включим в модель блок измерения углов отсечки вентилей (см. подглаву 3.1.4). Для корректной работы блока в командной строке MATLAB следует задать величину T = 0.02. Поскольку ток в нагрузке должен составлять 0,1 А, то шаг дискретизации “Quantization interval” в блоке “Quantizer” выберем 0,5%, т.е. 0,0005. Поскольку измеряется ток вентиля, проводящего на положительной полуволне питающего напряжения, то время расчета должно быть кратно нечетному числу полупериодов Т/2.

Перед моделированием необходимо задать параметры моделирования в соответствующем меню модели “Simulation\Simulation Parameters…” (Ctrl+E) раздел Solver. По умолчанию выбирается решатель ode45 (Dormand-Prince), его настоятельно рекомендуется сменить на ode23tb (stiff/TR-BDF2), более подходящий для решения рассматриваемого класса задач. Улучшить точность расчета можно, если задать вручную максимальный расчетный шаг (max step size) - рекомендуется не более 1е-5 при частоте сети 50 Гц (рис. 4.6).

Для правильного расчета важно также корректно задать время окончания расчета (stop time). Время расчета должно быть всегда кратно полупериоду напряжения первичного источника, в этом случае все интегральные характеристики определяются верно. Следует помнить, что конденсатор фильтра первоначально разряжен и моделируется процесс его заряда, который не успеет завершиться и система не выйдет в квазиустановившийся режим, если выбрано малое время расчета. Время расчета рекомендуется выбирать не менее

 > ,

где  - постоянная времени зарядной цепи. Для данного примера сек, поэтому время расчета должно быть не менее 0,44 сек. Выберем время расчета - 0,61 сек (рис. 4.6).

Рис. 4.6. Окно настройки параметров моделирования.

  Убедиться, что переходный процесс закончился и система вышла в квазиустановившийся режим можно, если дополнить модель стандартным блоком осциллографа “Scope” (“Simulink\Sinks\”). В параметрах блока “Scope” в разделе Data history следует отключить устанавливаемое по умолчанию ограничение на число выводимых расчетных точек (рис. 4.7).

Рис. 4.7. Окно настройки блока осциллографа “Scope”.

Для запуска процесса моделирования следует щелкнуть ЛКМ на соответствующей кнопке  “Start simulation” панели инструментов в окне модели. Результаты моделирования всей системы приведены на рис. 4.8.

Рис. 4.8. Модель однофазного выпрямителя со средней точкой, с цепью источника приведенной к вторичной стороне, и результаты моделирования.

В системах различают иерархические уровни, определяющие подчиненность ее элементов по некоторым признакам. С учетом этого систему можно рассматривать как совокупность подсистем. Подсистема - это составная часть системы, выделенная по составу элементов, функциональному или иным признакам. При этом в качестве элементов могут рассматриваться человеческие коллективы, технические средства, информация и т.д. Отметим, что каждая система может быть представлена как подсистема, а каждая подсистема - как система. Это зависит от того, какой уровень в иерархии представляет наибольший интерес для изучения.
Вернуться на главную сайта