Электронный обучающий комплекс по дисциплине «Преобразовательная техника» (стр. 2 )

Исследование однофазного однополупериодного выпрямителя

Цель работы

Исследование внешней и энергетических характеристик однофазного однополупериодного выпрямителя при работе на активно-индуктивную нагрузку с обратным диодом (рис. 1.1).

Рисунок 1.1 Однофазный однополупериодный выпрямитель

а – схема; б – осциллограмма

(U1 и U2– соответственно, напряжения на первичной и вторичной обмотках трансформатора Т, i1 и i2 – соответственно, токи в первичной и вторичной обмотках трансформатора, id – ток в нагрузке, Ud – напряжение на нагрузке, Rd и Ld – соответственно, активная и реактивная части нагрузки, VD и VD0 - соответственно, выпрямительный и обратный диоды)

Внешней (нагрузочной) характеристикой выпрямителя называют зависимость выходного напряжения выпрямителя (напряжения на нагрузке) от тока нагрузки Uн=f(Iн). Она имеет вид, представленный на рис. 1.2.

Рисунок 1.2. Внешняя (нагрузочная) характеристика выпрямителя

Энергетической характеристикой выпрямителя называют зависимость полной и активной мощности по первой гармонике, потребляемой выпрямителем из сети от средней мощности в нагрузке S1(1), P1(1) = f(PH). Они имеют вид, представленный на рис. 1.3.

Рисунок 1.3. Энергетические характеристики выпрямителя

Описание и настройка моделируемой лабораторной установки

Перед началом выполнения лабораторной работы необходимо, прежде всего, открыть файл «Wyp_Odin_polup_1f. mdl» (находится на «Рабочем столе»). После открытия файла появится окно с моделируемой лабораторной установкой, показанной на рис. 1.4. Она содержит элементы, назначение которых указано в таблице 1.1 (здесь же указаны соответствующие элементы реальной электрической схемы рис. 1.1).

Таблица 1.1

№ п/п	Состав моделируемой установки (рис. 1.2)	Соответствующие элементы на электрической схеме (рис. 1.1)
1	Источник синусоидального напряжения (220 V, 50 Hz);	Напряжение U1
2	Однофазный трансформатор (Transformer);	Трансформатор Т
3	Диод (Diode1);	Диод VD
4	Активно-индуктивную нагрузку (R, L);	Нагрузка Rd-Ld
5	Обратный диод (Diode);	Диод VD0
6	Измерители мгновенных токов в источнике питания (I1) и нагрузке (I Load);	Токи i1 и id
7	Измеритель мгновенного напряжения на нагрузке (U Load);	Напряжение Ud
8	Блок для измерения гармонических составляющих тока питания (Fourier I1);	(на схеме отсутствует)
9	Блок для измерения гармонических составляющих тока нагрузки (Fourier I0) и аналогичный блок для измерения гармонических составляющих напряжения на нагрузке (Fourier U0);	–//–
10	Блок для наблюдения (измерения) мгновенных значений тока в цепи питания, тока нагрузки и напряжения на нагрузке (Scope);	–//–
11	Блок для наблюдения и измерения мгновенных значений величин, которые выбраны в поле Measurement соответствующих блоков (Multimeter);	–//–
12	Блок для измерения амплитудного значения тока первой гармоники и ее фазы в цепи питания (Display 1);	–//–
13	Блок для измерения средних значений тока и напряжения на нагрузке (Display 2).	–//–

Рис.1.4. Моделируемая лабораторная установка однофазного однополупериодного выпрямителя

Для выполнения лабораторной работы необходимо сначала провести настройку элементов моделируемой схемы в соответствии со своим вариантом по таблице I. Настройке подлежат элементы источник питания , трансформатор и параметры моделирования.

Окна настройки этих и других элементов моделируемой схемы вызываются двойным щелчком по пиктограмме (изображению) соответствующего элемента (их настройка описывается далее).

Окно настройки параметров источника питания показано на рис. 1.5.

В полях настройки (Parameters) задаются (согласно варианту):

•  амплитуда напряжения в вольтах (Peak amplitude, V);

•  начальная фаза напряжения в градусах (Phase, deg) – устанавливается для всех 0;

•  частота напряжения в герцах (Frequency, Hz) – устанавливается 50 Гц.

Параметр Sample time задает дискретность задания напряжения. Такой параметр имеется во многих библиотечных блоках, он должен быть согласован со временем дискретизации при задании параметров моделирования (см. рис. 1.12).

Рис. 1.5. Окно настройки параметров источника питания

Окно настройки параметров трансформатора показано на рис. 1.6. В полях окна настройки (Parameters) вводятся (согласно варианту) номинальная мощность и частота трансформатора (Nominal power and frequency), параметры первичной и вторичной обмоток (Winding 1 parameters, Winding 2 parameters), а параметры ветви намагничивания (Magnetization resistance and reactance) оставляют по умолчанию и не изменяют их. Ввод данных осуществляется в «квадратных» скобках через пробел в строгой последовательности, дробная часть отделяется точкой!!!

Рис. 1.6. Окно настройки параметров трансформатора

Окно настройки параметров диода (Diode1) показано на рис. 1.7. Параметры в данном окне остаются неизменными и должны соответствовать значениям, показанным на рис. 1.7.

Рис. 1.7. Окно настройки параметров диода

Окно настройки параметров нагрузки показано на рис. 1.8. Для реализации активно-индуктивной нагрузки в последовательной R, L, С цепи в двух первых полях (Resistance R, Inductance L) устанавливается значение активного сопротивления в Омах и индуктивности в Генри, в третьем поле (Capacitane С, F ) - бесконечность (inf).

Рис.1.8. Окно настройки параметров нагрузки

В окне настройки параметров блока Fourier I1 (рис. 1.9) устанавливается частота, равная частоте питающего напряжения, и номер первой гармоники (n=1).

Рис. 1.9. Окно настройки блока Fourier I1

Блоки Fourier I0, Fourier UO измеряют постоянные составляющие выходного тока и напряжения. При однополупериодном выпрямлении основная частота выходного напряжения (тока) равна частоте источника питания. В поле (Harmonic n) задается номер гармоники. В данном случае измеряется постоянная составляющая тока и напряжения (n = 0).

Окно приборов Display1 для измерения значений тока I1 и угла φ1 первичной обмотки трансформатора показано на рис. 1.10. В первом поле задается формат представления измеряемых значений.

Второе поле (Decimation) определяет периодичность вывода значений в окне Display.

Рис. 1.10. Окно настройки блока Display1

Параметр Sample time задает дискретность вывода измеряемых значений. Этот параметр должен быть согласован со временем дискретизации при задании параметров моделирования, т. е. параметр Sample time должен быть равен параметру Max step size в окне параметров симуляции (см. рис. 1.12).

Окно настройки блока Multimeter (показан отдельным блоком на рис. 1.4) показано на рис. 1.11.

Рис. 1.11. Окно настройки блока Multimeter

В левом поле (Available measurements) высвечиваются все напряжения и токи, которые могут быть измерены. В данной работе этими величинами являются напряжения на первичной и вторичной обмотках трансформатора, а также ток и напряжение на нагрузке. В правом поле (Selected measurements) отражены те переменные, которые будет измерять блок (они переносятся из левого поля в правое кнопкой >>, удаление – кнопкой Remove).