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

Жанр: Информатика

Просмотров: 1214


Лабораторная работа №2

Исследование трехфазного преобразователя частоты на базе инвертора напряжения

Цель работы: Исследовать модель трехфазного двухзвеньевого преобразователя частоты на базе инвертора напряжения при частотном регулировании для двух частот, при работе на асинхронный двигатель. Сравнить качество выходного тока при использовании широтно-импульсной модуляции (ШИМ) и без неё.

Принципиальная схема преобразователя изображена на рис. 5.

Система управления инвертора напряжения реализует двуполярную синусоидальную ШИМ. Временные диаграммы, поясняющие работу используемой системы управления представлены на рис.6.

Используется довольно простой алгоритм ШИМ. При сравнении модулирующего сигнала (синусоида задания) с модулируемым (пилообразный сигнал), вырабатывается последовательность модулированных импульсов, которые в энергетическом плане так же очень похожи на синус. Эта последовательность импульсов управляет катодным вентилем одной фазы нагрузки, а инверсия её – анодным вентилем этой же фазы.

 

Рис. 5. Схема преобразователя частоты на базе инвертора напряжения

 

Рис.6 Временные диаграммы работы системы управления с реализацией синусоидальной ШИМ

 

Рис.7 Временные диаграммы работы преобразователя при реализации синусоидальной ШИМ

действующее значение выходного напряжения определяется амплитудой, а его частота соответственно – частотой модулирующего напряжения. Формирование импульсов управления для других фаз нагрузки полностью аналогично с той лишь разницей, что модулирующие сигналы сдвинуты друг относительно друга на 120 о.

Модель схемы преобразователя на базе инвертора напряжения с системой управления, реализующей синусоидальную ШИМ, представлена на рис. 8.

Исходные данные:

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

Предварительный расчет:

Рассчитать величину фильтровой емкости С на входе инвертора;

Определить величину сглаживающего дросселя Ld в звене постоянного тока

Определить параметры противо-ЭДС схемы замещения асинхронного двигателя для частоты 5 Гц;

 

Рис. 8. Модель схемы преобразователя частоты на базе инвертора напряжения

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 (вырожденное 180-градусное управление), и  f=5 Гц (управление с ШИМ).

Построить зависимость выходного напряжения от глубины модуляции в системе управления инвертором (регулировочная характеристика).

Получить временные диаграммы функционирования основных элементов системы управления реализующей синусоидальную ШИМ на выходной частоте f=5 Гц..

 

Контрольные вопросы:

В чем преимущества электропривода на асинхронном двигателе с короткозамкнутым ротором по сравнению с электроприводами на других типах двигателей (асинхронный двигатель с фазным ротором, синхронный двигатель)?

Назначение фильтровой емкости, стоящей на входе инвертора напряжения. К чему может привести её уменьшение?

Каким образом рассчитывается входная фильтровая емкость? Как влияет частота коммутации ключей (частота управления при ШИМ) на величину этой емкости?

Показать на эпюрах токов и напряжений преобразователя, каким образом сказывается наличие синусоидальной противо-ЭДС в схеме замещения асинхронного двигателя, на форме выходного напряжения. Как будут выглядеть временные диаграммы при работе преобразователя на активно-индуктивную нагрузку?

Как использование широтно-импульсной модуляции (ШИМ) влияет на форму выходного сигнала? Какие типы ШИМ ещё используются в подобных преобразовательных системах?

Каким образом в данном преобразователе производится регулирование амплитуды выходного напряжения.

Объясните принцип действия ШИМ для трехфазного мостового инвертора напряжения. Алгоритм реализации данного регулирования покажите на временных диаграммах снятых для используемой в данной лабораторной работе системы управления при частоте выходного напряжения f=5 Гц.

Каким образом зависит вид характеристики управления от типа опорного сигнала в системе управления. Какие используются типы опорных сигналов.