Описание виртуальной лабораторной установки
 |
Виртуальная лабораторная установка для исследований показана на рис.2.2.2, она содержит:
· источник трехфазного синусоидального напряжения (Inductive Source with neutral);
· трехфазный диодный мост (Universal Bridge);
· активно-индуктивную нагрузку (R,L);
· обратный диод (Diode);
· измерители мгновенных токов в источнике питания (I 1) и нагрузке (I load);
· измеритель мгновенного напряжения на нагрузке (U Load);
· блок для измерения гармонических составляющих тока питания (Fourier I 1);
· блок для измерения постоянной составляющей (среднего значения) тока нагрузки (Fourier I 0) и аналогичный блок для измерения среднего значения напряжения на нагрузке (Fourier U 0);
· блок для измерения среднего значения тока в диоде выпрямителя (Fourier D 0);
· блок для наблюдения мгновенных значений тока в цепи питания, тока нагрузки и напряжения на нагрузке (Scope);
· блок для наблюдения и измерения мгновенных значений величин, которые выбраны в поле Measurement соответствующих блоков (Multimeter);
· блок для измерения амплитудного значения первой гармоники тока и ее фазы в цепи питания (Display 1) - блок для измерения средних значений тока и напряжения на нагрузке и среднего тока в диоде выпрямителя (Display).
Окно настройки параметров источника питания показано на рис.2.2.3. В полях задаются:
· 
амплитуда фазного напряжения в вольтах (Phase-to-ground peak voltage, V);
· начальная фаза напряжения в градусах (Phase angle of phase A, deg);
· частота напряжения в герцах (Frequency, Hz);
· внутренние параметры источника.
Окно настройки выпрямителя показано на рис.2.2.4.
Все остальные блоки практически повторяют те, которые подробно рассмотрены в лабораторной работе №1. Следует, однако, иметь в виду, что основная частота для блоков Fourier I 0 и Fourier U 0 равна 300 Гц, так как измерения проводятся на выходе трехфазного мостового выпрямителя.
Порядок проведения лабораторной работы
Исследование трехфазного мостового выпрямителя при работе на активно-индуктивную нагрузку проводится на виртуальной установке рис.2.2.2.
Параметры нагрузки задаются так, чтобы постоянная времени нагрузки 
находилась в пределах 
(
частота источника).
Параметры моделирования задаются на вкладке Simulation/Simulation Parameters/Solver рис.2.2.5. В поле Max step size устанавливается значение шага моделирования, это же значение устанавливается в поле Sample time всех блоков, которые имеют это поле. В оставшихся полях можно оставить то, что компьютер устанавливает по умолчанию.
3.1 Изменяя сопротивление нагрузки от 10 Ом до 100 Ом с шагом 10 Ом и индуктивность нагрузки так, чтобы постоянная времени 
оставалась постоянной, измерить и рассчитать основные характеристики выпрямителя.
Результаты моделирования занести в таблицу 2.2.1
Таблица 2.2.1
| Данные | Измерения | |||||||
| 
| 
| 
| 
| 
| 
| 
| 
|
| Гн | Ом | А | В | А | град | А | В | А |
Принимаем, что амплитуда источника питания 
. Амплитуда первой гармоники тока в источнике питания и начальная фаза этого тока определяются по показаниям Display 1. Ток и напряжение на нагрузке, а также средний ток в диоде определяются по показаниям Display. Мгновенные значения тока питания, тока и напряжения на нагрузке можно наблюдать на экране осциллоскопа. Для одного из расчетов представить эти зависимости (экран осциллоскопа) в отчете.
По завершению очередного моделирования появляется графическое окно блока Multimeter с кривыми мгновенных значений напряжения и тока диода, и определяются максимальные значения этих величин.
Вычисление полной и активной мощности, потребляемой выпрямителем от источника питания по первой гармонике, а также мощности в нагрузке, осуществляется по выражениям:
Результаты вычислений заносятся в таблицу 2.2.2.
Таблица 2.2.2
| Вычисления | ||
| 
| 
|
| ВА | Вт | Вт |
3.2 По результатам таблицы 2.2.1 и таблицы 2.2.2 строятся:
· внешняя (нагрузочная) характеристика выпрямителя 
;
· энергетические характеристики выпрямителя 
;
· энергетические характеристики выпрямителя 
.
3.3 Исследовать трехфазный мостовой выпрямитель при работе на активно-индуктивную нагрузку с учетом коммутации. При выполнении этого пункта в окне параметров источника в поле Source Inductance нужно задать величину индуктивности порядка 0.01-0.1Гн. Порядок выполнения работы аналогичен рассмотренному выше, по п.3.1,3.2.
Содержание отчета
4.1 Схема виртуальной установки (рис.2.2.1).
4.2 Выражения для расчета основных характеристик.
4.3 Нагрузочные характеристики выпрямителя без учета коммутации и при учете коммутации (на одном графике).
4.4 Энергетические характеристики выпрямителя без учета коммутации и при учете коммутации (на одном графике).
4.5 Осциллограммы мгновенных напряжений и токов.
4.6 Варианты заполнения таблицы 2.2.1 и таблицы 2.2.2 при учете коммутации и без учета коммутации.
4.7 Выводы по работе.
5. Контрольные вопросы
5.1 Выполните анализ нагрузочных характеристик без учета коммутации и при учете коммутации.
5.2 Выполните анализ энергетических характеристик без учета коммутации и при учете коммутации.
5.3 Сравните показатели работы трехфазного мостового выпрямителя при работе на активную и активно-индуктивную нагрузки.
5.4 Дайте сравнительную оценку трехфазных схем: однополупериодной и мостовой.
Литература
6.1 Герман-Галкин С.Г. Силовая электроника: Лабораторные работы на ПК.- СПб.: Учитель и ученик, Корона принт, 2002. – 304с.
6.2 Дьяконов В. MatLab. Анализ, идентификация и моделирование систем. Специальный справочник. – СПб.: Питер, 2002. – 448 с.