3779

1 файл – временные диаграммы:

напряжения первичной обмотки трансформатора;

напряжения 1 полуобмотоки вторичной обмотки трансформатора;

напряжения 2 полуобмотоки вторичной обмотки трансформатора; 2 файл – временные диаграммы:

напряжения на диодах;

тока через диоды;

3 файл – временные диаграммы:

напряжения на сопротивлении нагрузки;

тока через сопротивление нагрузки.

Таблица параметров

Указанные файлы экспортируют в любой графический редактор, где формируется 4-й файл – результаты моделирования.

Схему выпрямителя из NL5 копировать в формате bmp не надо, следует воспользоваться функцией Print Screen.

В качестве примера на рис. 14 приведены результаты моделирования рассматриваемого выпрямителя при U1m = 100 В; КТ = 0,5; Rн = 2 Ом; VD = 1,5 B.

Лабораторная работа № 3

ИССЛЕДОВАНИЕ ДВУХПОЛУПЕРИОДНОГО МОСТОВОГО ВЫПРЯМИТЕЛЯ ПРИ РАБОТЕ НА АКТИВНУЮ НАГРУЗКУ

Цель работы: освоение методов работы с виртуальными математическими моделями полупроводниковых силовых преобразователей и изучение принципа работы двухполупериодного мостового выпрямителя при работе на активную нагрузку.

Принцип работы двухполупериодного мостового выпрямителя при работе на активную нагрузку

Мостовая схема двухполупериодного мостового выпрямителя состоит из трансформатора и четырех диодов, собранных по мостовой схеме.

Одна из диагоналей моста соединена с выводами вторичной обмотки трансформатора, вторая диагональ – с нагрузкой Rн. Одним полюсом сопротивления нагрузки является общая точка соединения катодов вентилей, другим – точка соединения анодов.

Схема и временные диаграммы однополупериодного мостового выпрямителя приведены на рис. 15.

21

а)

б)

Рис. 15. Схема (а) и временные диаграммы (б) двухполупериодного мостового выпрямителя

В интервале времени 0 – Т/2 полярность напряжения на вторичной обмотке трансформатора – точка а = +, точка б = 0. Напряжение на анодах диодов VD2 и VD3 больше напряжения на катодах – диоды VD2 и VD3 открыты, прямое напряжение на каждом из диодов равно соответственно uD2пр и uD3пр. К сопротивлению нагрузки RН приложено напряжение, равное по величине uн= u2 – (uD2пр + uD3пр) и совпадающее по форме с напряжением вторичной обмотки трансформатора u2. Через сопротивление нагрузки протекает ток iаб = iН.

В то же самое время напряжение на анодах диодов VD1 и VD4 меньше напряжения катодов – диоды VD1 и VD4 закрыты. Обратное напряжение диодов равно соответственно

uD1обр = u2 – uD3пр; uD4обр = u2 – uD2пр.

В интервале времени Т/2 – Т полярность напряжения на вторичной обмотке трансформатора – точка а = –, точка б = 0. Напряжение на анодах диодов VD1 и VD4 больше напряжения на катодах – диоды VD1 и VD4 открыты, прямое напряжение на каждом из диодов равно соответственно uD1пр и uD4пр. К сопротивлению нагрузки RН приложено напряжение, равное по величине uн= u2 – (uD1пр + uD4пр) и совпадающее по форме с напряжением вторичной обмотки трансформатора u2. Через сопротивление нагрузки протекает ток iба = iН.

В то же самое время напряжение на анодах диодов VD2 и VD3 меньше напряжения катодов – диоды VD2 и VD3 закрыты. Обратное напряжение на каждом из диодов равно соответственно uD2обр = u2 – uD4пр; uD3обр = u2 – uD1пр.

Указания по выполнению лабораторной работы

При помощи инструментов программы NL5 собирается схема рассматриваемого выпрямителя (рис. 16).

22

Рис. 16. Схема двухполупериодного мостового выпрямителя при работе на активную нагрузку в программе NL5

Вводят исходные данные из приложения 3.

В процессе моделирования форматируют 3 файла в формате bmp. 1 файл – временные диаграммы:

 напряжения первичной обмотки трансформатора;  напряжения вторичной обмотки трансформатора; 2 файл – временные диаграммы:

 напряжения на диодах;  тока через диоды;

3 файл – временные диаграммы:

 напряжения на сопротивлении нагрузки;  тока через сопротивление нагрузки.

Таблица параметров

Указанные файлы экспортируют в любой графический редактор, где формируется 4-й файл – результаты моделирования.

Схему выпрямителя из NL5 копировать в формате bmp не надо, следует воспользоваться функцией Print Screen.

В качестве примера на рис. 17 приведены результаты моделирования рассматриваемого выпрямителя при U1m = 100 В; КТ = 0,5; Rн = 2 Ом; VD = 1,5 B.

23

Рис. 17. Результаты моделирования двухполупериодного мостового выпрямителя

24

Лабораторная работа № 4

ИССЛЕДОВАНИЕ ТРЕХФАЗНОГО ВЫПРЯМИТЕЛЯ С НУЛЕВЫМ ВЫВОДОМ ПРИ РАБОТЕ НА АКТИВНУЮ НАГРУЗКУ

Цель работы: освоение методов работы с виртуальными математическими моделями полупроводниковых силовых преобразователей и изучение принципа работы трехфазного выпрямителя с нулевым выводом при работе на активную нагрузку.

Принцип работы трехфазного выпрямителя с нулевым выводом при работе на активную нагрузку

Выводы вторичных обмоток связаны с анодами трех вентилей. Нагрузка подключается к общей точке соединения катодов вентилей и среднему выводу вторичных обмоток.

Схема и временные диаграммы трехфазного выпрямителя, выполненного по нулевой схеме, приведены на рис. 18.

а)		б)

Рис. 18. Схема (а) и временные диаграммы (б) трехфазного выпрямителя с нулевым выводом

Влюбой момент времени открыт только один вентиль, анод которого имеет наиболее высокий потенциал относительно катода.

Винтервале времени t1 – t2 наиболее высокий потенциал анода у вентиля VD1 – вен-

тиль открыт. Остальные вентили закрыты. Напряжение uA приложено к сопротивлению нагрузки RН.

В интервале времени t2 – t3 наиболее высокий потенциал анода у вентиля VD2 – вентиль открыт. Остальные вентили закрыты. Напряжение uВ приложено к сопротивлению нагрузки RН.

25

Винтервале времени t3 – t4 наиболее высокий потенциал анода у вентиля VD3 – вентиль открыт. Остальные вентили закрыты. Напряжение uС приложено к сопротивлению нагрузки RН.

Интервал проводимости каждого вентиля составляет 2π/3 (120º).

Врезультате в нагрузке действует однополярное пульсирующее напряжение uR, представляющее собой участки фазных напряжений вторичных обмоток и содержащее трехкратные пульсации за период. При чисто активной нагрузке выпрямленное напряжение и ток имеют одинаковую форму.

Указания по выполнению лабораторной работы

При помощи инструментов программы NL5 собирается схема рассматриваемого выпрямителя (рис. 19).

Рис. 19. Схема трехфазного выпрямителя с нулевым выводом при работе на активную нагрузку в программе NL5

Вводят исходные данные из приложения 3.

В процессе моделирования форматируют файл в формате bmp. Временные диаграммы:

 напряжения вторичных обмоток фаз А, В, С;  напряжения на сопротивлении нагрузки.

Таблица параметров

Указанный файл экспортируется в любой графический редактор, где формируется 2-й файл – результаты моделирования.

26

Схему выпрямителя из NL5 копировать в формате bmp не надо, следует воспользоваться функцией Print Screen.

В качестве примера на рис. 20 приведены результаты моделирования рассматриваемого выпрямителя при U1m = 100 В; КТ = 0,5; RН = 2 Ом; VD = 1,5 B.

Рис. 20. Результаты моделирования работы трехфазного выпрямителя с нулевым выводом

Лабораторная работа № 5

ИССЛЕДОВАНИЕ ТРЕХФАЗНОГО МОСТОВОГО ВЫПРЯМИТЕЛЯ ПРИ РАБОТЕ НА АКТИВНУЮ НАГРУЗКУ

Цель работы: освоение методов работы с виртуальными математическими моделями полупроводниковых силовых преобразователей и изучение принципа работы трехфазного мостового выпрямителя при работе на активную нагрузку.

Принцип работы трехфазного выпрямителя с нулевым выводом при работе на активную нагрузку

Схема трехфазного мостового выпрямителя содержит выпрямительный мост из шести вентилей, в котором последовательно соединены две трехфазные группы. В правой группе вентили соединены катодами (катодная группа), а в левой – анодами (анодная группа). Нагрузка подключается между точками соединения катодов и анодов вентилей.

Схема и временные диаграммы трехфазного выпрямителя выполненного по мостовой схеме приведены на рис. 22.

27

а)

б)

Рис. 22. Схема (а) и временные диаграммы (б) трехфазного мостового выпрямителя

Вмостовой схеме одновременно открыты два вентиля: один – с наиболее высоким потенциалом анода относительно нулевой точки трансформатора из катодной группы вентилей, а с другой – с наиболее низким потенциалом катода из анодной группы вентилей. Так, например, в интервале t1 – t2 пропускают ток вентили VD1 и VD4, в интервале t2 – t3 – вентили VD1 и VD6, в интервале t3 – t4 – вентили VD3и VD6 и т. д.

Винтервале t1 – t2 выпрямленное напряжение определяется разностью фазных

напряжений uА – uВ , в интервале t2 – t3 напряжение определяется разностью фазных напряжений uА – uС и т. д. Таким образом, выпрямленное напряжение имеет шестифазные пульсации, хотя продолжительность работы каждого вентиля осталось таким же, как и в трехфазной схеме с нулевым выводом.

Указания по выполнению лабораторной работы

При помощи инструментов программы NL5 собирается схема рассматриваемого выпрямителя (рис. 23).

Вводят исходные данные из приложения 3.

В процессе моделирования форматируют файл в формате bmp.

Временные диаграммы:

напряжения вторичных обмоток фаз А, В, С;

напряжения на сопротивлении нагрузки.

28

Рис. 23. Схема однополупериодного выпрямителя при работе на активную нагрузку в программе NL5

Таблица параметров

Указанные файлы экспортируются в любой графический редактор, где формируется 3-й файл – результаты моделирования.

Схему выпрямителя из NL5 копировать в формате bmp не надо, следует воспользоваться функцией Print Screen.

В качестве примера на рис. 24 приведены результаты моделирования рассматриваемого выпрямителя при U1m = 100 В; КТ = 0,5; Rн = 2 Ом; VD = 1,5 B.

Рис. 24. Результаты моделирования трехфазного мостового выпрямителя

29

Лабораторная работа № 6

ИССЛЕДОВАНИЕ УПРАВЛЯЕМОГО ВЫПРЯМИТЕЛЯ

Цель работы: освоение методов работы с виртуальными математическими моделями полупроводниковых силовых преобразователей и изучение принципа работы управляемого выпрямителя при работе на активную нагрузку.

Принцип работы управляемых выпрямителей

Выпрямители, позволяющие регулировать величину выпрямленного напряжения в заданных пределах, называются управляемыми выпрямителями. Регулировать величину выпрямленного напряжения можно двумя принципиально различными способами [3]:

изменить каким-либо способом величину подводимого к выпрямителю напряжения (с помощью автотрансформатора, с помощью ступенчато регулируемых трансформаторов и др.);

использовать в выпрямителях свойства управляемых вентилей (с полностью или частичной управляемостью).

Наибольшее распространение в технике получили управляемые выпрямители, относящиеся ко второй группе. В данной лабораторной работе исследуются однополупериодный управляемый выпрямитель.

Схема и временные диаграммы однополупериодного управляемого выпрямителя приведены на рис. 25.

а)

б)

Рис. 25. Схема (а) и временные диаграммы напряжений (б) управляемого выпрямителя

30