Материал: Расчет_СимухинВИ_7408_21.05.2020

2.4. Обобщенная регулировочная характеристика

По выведенной ранее аналитической зависимости среднего значения выпрямленного напряжения от угла управления определим U_dmin, в котором закончим построение регулировочной характеристики.

На рисунке 9 представлена регулировочная характеристика в относительных единицах ( в относительных долях от напряжения U_d0).

Рис.9 Обобщенная регулировочная характеристика ОМВИ

2.5 Энергетические характеристики омви

1. Активная мощность, потребляемая ВИ от источника:

2. Гармонический состав тока питающей сети:

Потребляемый ток является периодической функцией, которую можно разложить в ряд Фурье, представить в виде суммы простых синусоидальных сигналов.

где – среднее значение разлагаемой функции за период.

Потребляемый первичный ток является знакопеременной периодической нечетной функцией, симметричной относительно оси абсцисс (оси ωt) при совмещении полупериодов. В разложении в ряд отсутствует постоянная составляющая (среднее значение) потребляемого первичного тока равная нулю, все косинусоиды и четные синусоиды.

В результате получим:

Амплитуда каждой гармоники определяется выражением:

Результаты расчетов представлены в таблице 3

Таблица 3. Расчетные значения гармоник

3. Активная мощность, отдаваемая ОМВИ в сеть переменного тока:

4. Реактивная мощность, генерируемая сетью в инверторе:

5. Полная мощность на стороне переменного тока:

6. Коэффициент мощности ведомого инвертора:

3. Разработка виртуальной модели исследуемого преобразователя

Так как в работе приводятся два режима работы преобразователя в качестве ОМУВ и ОМВИ, рассмотрим модели обеих схем. На рисунке 10 представлена виртуальная модель проектируемого ОМУВ.

Рис.10 Виртуальная модель ОМУВ

Рис.11 Значение тока и напряжения на нагрузке, соответственно, при угле управления

Полученные в результате моделирования действующие значения тока и напряжения на нагрузке при нулевом угле управления близки к теоретическим значениям, полученным при расчете ( ).

На рисунках 12-13 представлены мгновенные значения токов и напряжений при работе ОМУВ на активно-индуктивную нагрузку при нулевом угле управления.

Рис.12 Мгновенные значения напряжения и тока ОМУВ на тиристоре, соответственно, при угле управления

Рис.13 Мгновенные значения тока вторичной обмотки, тока и напряжения на нагрузке ОМУВ, соответственно, при угле управления

Исходя из рисунков 2 и 12-13 можно сделать вывод, что временные диаграммы, полученные в результате моделирования, соответствуют теоретическим.

Промоделируем работу схемы при номинальном угле управления

Рис.14 Значение тока и напряжения на нагрузке, соответственно, при номинальном угле управления

Полученные в результате моделирования действующие значения тока и напряжения на нагрузке при номинальном угле управления близки к теоретическим значениям, полученным при расчете

( ).

На рисунках 15-16 представлены мгновенные значения токов и напряжений при работе ОМУВ на активно-индуктивную нагрузку при номинальном угле управления.

Рис.15 Мгновенные значения напряжения и тока ОМУВ на тиристоре, соответственно, при номинальном угле управления

Рис.16 Мгновенные значения тока вторичной обмотки, тока и напряжения на нагрузке ОМУВ, соответственно, при угле номинальном управления

Исходя из рисунков 2 и 15-16 можно сделать вывод, что временные диаграммы работы ОМУВ при номинальном угле управления, полученные в результате моделирования, соответствуют теоретическим.

Построим виртуальную модель однофазного мостового ведомого инвертора.

Для перевода управляемого выпрямителя в режим инвертирования необходимо выполнение следующих условий:

• Наличие в качестве нагрузки выпрямителя эдс (аккумулятор или двигатель постоянного тока, работающий в генераторном режиме);

• Направление тока и противоЭДС электрической машины должны совпадать;

• Угол управления тиристоров должен превышать 90° эл.

На рисунке 17 представлена виртуальная модель проектируемого ОМВИ.

Рис.17 Виртуальная модель ОМВИ

Смоделируем работу ОМВИ при номинальном угле опережения .

Рис.18 Значение тока и напряжения на нагрузке, соответственно, при номинальном угле опережения

Полученные в результате моделирования действующие значения тока и напряжения на нагрузке при номинальном угле опережения близки к теоретическим значениям, полученным при расчете

( ).

На рисунках 19-20 представлены мгновенные значения токов и напряжений при работе ОМВИ на активно-индуктивную нагрузку при номинальном угле опережения.

Рис.19 Мгновенные значения напряжения и тока ОМВИ на тиристоре, соответственно, при номинальном угле опережения

Рис.20 Мгновенные значения тока вторичной обмотки, тока и напряжения на нагрузке ОМВИ, соответственно, при номинальном угле опережения

Исходя из рисунков 7 и 19-20 можно сделать вывод, что временные диаграммы работы ОМВИ при номинальном угле опережения, полученные в результате моделирования, соответствуют теоретическим.

Смоделируем работу ОМВИ при минимальном угле опережения .

На рисунках 21-22 представлены мгновенные значения токов и напряжений при работе ОМВИ на активно-индуктивную нагрузку при минимальном угле опережения.

Рис.21 Мгновенные значения напряжения и тока ОМВИ на тиристоре, соответственно, при минимальном угле опережения

Рис.22 Мгновенные значения тока вторичной обмотки, тока и напряжения на нагрузке ОМВИ, соответственно, при минимальном угле опережения

Исходя из рисунков 21-22 можно делать вывод, что полученные диаграммы работы ОМВИ на активно-индуктивную нагрузку при минимальном угле опережения соответствуют теоретическим.

4. Спектральный анализ

Проведем спектральный анализ полученной модели. На рисунке 23 представлена спектральная характеристика для нулевого угла управления α.

Рис.23 Спектр тока вторичной обмотки ОМУВ

С помощью спектра тока вторичной обмотки и связи между токами первичной и вторичной обмоток трансформатора рассчитаем значения гармоник тока первичной стороны.

Так как единицами измерения мгновенных значений гармоник тока вторичной обмотки являются дБ, то воспользуемся следующим соотношением:

=

Аналогично рассчитаем другие гармоники и сравним с теоретическими значениями:

Таблица 4