Название: силовая электроника ( Г. С. Зиновьев А. С. Васильковский)

Жанр: Информатика

Просмотров: 1233


Лабораторная работа №1

Исследование трехфазного преобразователя частоты на базе инвертора тока

Цель работы: Исследовать модель трехфазного двухзвеньевого преобразователя частоты на базе инвертора тока при частотном регулировании для двух частот, при работе на асинхронный двигатель. Сравнить качество выходного тока при использовании широтно-импульсного регулирования (ШИР) и без него.

Принципиальная схема преобразователя изображена на рис.1 В схеме используется управляемый выпрямитель для задания уровня входного напряжения инвертора тока, и соответственно, напряжения нагрузки. В инверторе тока применены запираемые тиристоры, что вносит дополнительные требования к определению и выбору выходных емкостей.

Рис. 1. Схема преобразователя частоты на базе инвертора тока.

Для управления преобразователем используется система широтно-импульсного регулирования с пилообразным модулирующим сигналом.

Рис.2. Временные диаграммы работы ШИР для ПЧ на базе АИТ

 

Рис.3 Временные диаграммы работы преобразователя на АИТ

при реализации  ШИР

 

Последовательность импульсов на ключи фазы А формируется путем сравнения модулирующего пилообразного сигнала (GP1) с опорным, тоже пилообразным сигналом (GP2) и последующего их инвертирования. Полученные таким образом импульсы селектируются путем формирования стробируюших интервалов на выходах блоков F1, F2, F3, результат стробирования получается на выходе блоков А11, А12, А21, А22, А23 и А24, который потом суммируется с результатом работы блоков F1, F2, F3, соответственно, на выходах которых получены импульсы управления длительностью . Для исключения прерывания тока в звене постоянного тока на выходе сглаживающего дросселя, в сему включен дополнительный узел, представляющий из себя двухфазный диодный мост. В статическом состоянии диоды моста заперты напряжением на емкости, а в динамике мост открывается и конденсатор закорачивает на себе импульс тока, исключая таким образом перенапряжения на емкости и обеспечивая постоянство тока.

Исследуемая модель схемы преобразователя частоты на базе инвертора тока изображена на рис.4.

 

Рис. 4. Модель схемы преобразователя частоты на базе инвертора тока

Исходные данные:

Напряжение сети: f=50 Гц, U=220 В, асинхронный двигатель (см. приложение).

Предварительный расчет:

Рассчитать величину емкостей, параллельных фазам нагрузки;

Определить величину сглаживающего дросселя Ld в звене постоянного тока

Определить параметры противо-ЭДС схемы замещения асинхронного двигателя для частоты 25 Гц;

 

Программа работы:

Задать параметры элементов схемы.

Задать параметры выводимой графической информации.

Получить мгновенные значения напряжений и токов для характерных элементов схемы. Распечатать графики на принтере.

С помощью моделирования с варьированием  параметров, получить внешнюю характеристику. Распечатать табличные значения.

 

Рассчитать значения коэффициента гармоник (Кг) выходного тока при различных частотах,  получив необходимые данные с помощью меню «интегральные значения» и «спектральный анализ».

Пункты 1-5 выполнить для двух выходных частот инвертора: f=50 Гц (вырожденная 120-градусная структура управления), и f=25 Гц (управление с ШИР).

Получить временные диаграммы функционирования основных элементов системы управления реализующей ШИР на выходной частоте преобразователя f=25 Гц..

 

Контрольные вопросы:

Области применения электропривода с асинхронным двигателем с короткозамкнутым ротором.

Чем отличается инвертор тока на полностью управляемых ключах от инвертора тока на полууправляемых ключах?

Назначение емкостей, параллельных фазам нагрузки, в инверторе тока на запираемых тиристорах, в чем их отличие от емкостей в параллельном инверторе тока на однооперационных тиристорах. Каково влияние их величины на форму выходного тока?

Зачем в схему замещения асинхронного двигателя введена синусоидальная противо-ЭДС, показать на эпюрах выходных токов и напряжений проявление ее влияния на форму выходного сигнала?

Какой параметр асинхронного двигателя определяет величину реактивной составляющей тока его фазы, каким образом он учтен в схеме замещения двигателя?

Какие проблемы возникают при использовании инверторов тока в преобразователях частоты для электроприводов?

Почему на низких частотах требуется применение ШИР. Как ШИР влияет на форму выходного сигнала?

Каким образом в данном преобразователе производится регулирование амплитуды выходного напряжения?

Почему среднее значение выпрямленного тока меньше чем действующее значение тока фазы двигателя, и как это соотношение меняется от частоты?

Объясните принцип действия ШИР для трехфазного мостового инвертора тока. Алгоритм реализации данного регулирования покажите на временных диаграммах, снятых для используемой в данной лабораторной работе системы управления при частоте выходного напряжения f=25 Гц.