Методичні вказівки до виконання лабораторної роботи. Дана лабораторна робота присвячена дослідженню мостового широтно-імпульсного перетворювача з симетричним законом керування

Дана лабораторна робота присвячена дослідженню мостового широтно-імпульсного перетворювача з симетричним законом керування. Електрична схема пристрою наведена на рис. 6.1.

Рисунок 6.1 – Схема широтно-імпульсного перетворювача

Рисунок 6.2 – Схема моделі для дослідження

Рисунок 6.3 – Схема підсистеми керування

Схема представляє собою 4 напівпровідники, які вмикаються попарно, в разі симетричного керування – попарно почергово. Параметри навантаги задані сталою часу активно-індуктивного ланцюжка, як було розглянуто у попередніх роботах. Навантага також містить джерело напруги для аналізу роботи з віддачею енергії до джерела.

Величина вихідної напруги залежить від заданого вхідного сигналу.

Методика зняття регулювальних характеристик аналогічна попереднім роботам.

Таблиця 6.1 – Опис використаних блоків

Блок	Бібліотека	Призначення та параметри
	SimPowerSystems\ Electrical Sources\ DC Voltage Source	Блок, представляє собою джерело постійної напруги заданої величини. Параметрами для блока є: 1. Величина напруги (Amplitude) = 240 В; 2. Вимірювання (Measurements) – будь яке значення. В роботі використовується також і другий елемент живлення, що дозволяє моделювати ЕРС в навантазі перетворювача. Значення напруги обирається згідно свого варіанту.
	SimPowerSystems\ Measurements\ Current Measurement	Блок, призначений для вимірювання струму. Параметрів для редагування не має. Входи + і – підключаються до електричного кола (послідовно), вихід «і» - інформаційний, несе сигнал про величину струму у колі.
	SimPowerSystems\ Measurements\ Voltage Measurement	Блок, призначений для вимірювання напруги. Параметрів для редагування не має. Входи + і – підключаються до електричного кола (паралельно), вихід «V» - інформаційний, несе сигнал про величину напруги у колі.
	SimPowerSystems\ Power Electronics\ Universal Bridge	Блок, що моделює мостову схему. Параметрами для блока є: кількість плечей у мості (Number of bridge arms) = 2; конфігурація елемента (Port configuration) = ABC as output terminals; опір паралельного елемента (Snubber resistance Rs) = 10000; ємність паралельного елемента (Snubber Capacitance) = 0,1e-6; тип напівпровідників (Power electronic Device) = Ideal Switches; прямий опір (Ron) = 1e-2; Вимірювані величини (Measurements) – All Voltages and Currents.
	Simulink\ Ports & Subsystems\ Subsystem	Блок, що вміщає в себе підсистему керування.
	Simulink\ Signal Routing\ Manual Switch	Блок, що дозволяє підключати до вихідного порту один із двох вхідних. Переключення відбувається після подвійного кліку миші на цьому блоці.
	Simulink\ Sources\ Constant	Блок, на виході якого на протязі симуляції є постійний сигнал заданої величини. Параметрами блоку є значення виходу (Constant Value); Передавати вихід як одновимірний (Interpret vector parameters as 1-D) – вибрано. Блок в основній моделі слугує для завдання скважності керуючих імпульсів. Змінюючи цей параметр змінюється вихідна напруга перетворювача.
	Simulink\ Sources\ Repeating Sequence	Джерело, на виході якого формується періодичний сигнал, один період якого задається по точках. Блок в основній моделі використовується для побудови регулювальних характеристик перетворювача. Параметрами блоку є: Моменти часу (Time Values) = [0 0.01 0.2]; Вихідні значення (Output Values) = [-1 -1 1]. Блок організує початкову витримку для завершення перехідного процесу в системі, а потім лінійно змінює величину кута керування. Блок в підсистемі керування використовується для формування опорного сигналу. Параметрами блоку є: Моменти часу (Time Values) = [0 0,001 0,001 0,002]; Вихідні значення (Output Values) = [-1 1 1 -1].
	SimPowerSystems\ Extra Library\ Measurements\ Fourier	Блок призначений для аналізу сигналу. В параметрах блока можна обрати базову частоту (Fundamental frequency f1) та номер гармоніки (Harmonic). В моделі використовуються 4 таких блоки: 1. Fourier I1 – для аналізу вхідної напруги. Частота – 500 Гц, гармоніка 0 (постійний струм 2. Fourier IO – для аналізу постійної складової вихідного струму Id. Частота 500 Гц, гармоніка 0 (постійний струм). 3. Fourier VO – для аналізу постійної складової вихідної напруги Ud. Частота 500 Гц, гармоніка 0 (постійний струм). 4. Fourier TO – для аналізу постійної складової струму через вентиль. Частота 500 Гц, гармоніка 0 (постійний струм).
	SimPowerSystems\ Extra Library\ Measurements\ RMS	Блок, що обчислює середньоквадратичне значення сигналу. Використовується для визначення діючого значення струму. Параметром блоку є базова частота (Fundamental frequency) = 500 Гц.
	Simulink\ Sinks\ Display	Блок, призначений для виводу миттєвих значень сигналу. Параметрами блоку є вибірка (Decimation) = 1 і Sample Time = 2e-4. Блок виводить поточні значення під час симуляції, а після її закінчення – останні за час симуляції. У роботі використовуються 2 блоки: Display1: для виводу постійної складової вхідного струму. Display: для виводу постійної складової вихідного струму, постійної складової вихідної напруги, постійної складової струму через вентиль та його діючого значення.
	SimPowerSystems\ Elements\ Series RLC Branch	Блок, що включає послідовно ввімкнені резистор, індуктивність та ємність. Моделює навантагу. Параметрами цього блоку є: Активна складова (Resistance); Індуктивність (Inductance); Ємність (Capacitance) = inf. Параметри опору і індуктивності вибираються згідно свого варіанту завдання.
	Simulink\ Signal Routing\ Mux	Блок, що використовується для поєднання кількох сигналів для спільного виводу. Параметром блоку є кількість вхідних величин Number of Inputs.
	Simulink\ Signal Routing\ Demux	Блок, що використовується для розбиття раніше поєднаного сигналу на складові. Параметром блоку є кількість вхідних величин Number of Outputs.
	SimPowerSystems\ Connectors\Ground (Input) або SimPowerSystems\ Connectors\Ground (Output)	Приєднання до заземлення. Використовуються блоки з входом або виходом, залежно від того, до якого блоку має бути приєднано заземлення.
	SimPowerSystems\ Connectors\ Bus Bar	Блок, призначений для поєднання окремих елементів в один електричний ланцюг. Параметрами цього блока є кількість входів (Number of inputs) і виходів (Number of outputs).
	Simulink\ Math Operations\ Sum	Блок знаходження суми (різниці) сигналів. Параметрами блоку є: Представлення блоку (Icon shape) – Rectangular; Перелік операцій (List of signs) – +-.
	Simulink\ Discontinuous\ Relay	Блок, який моделює гістерезис вмикання і вимикання. Параметрами блоку є: Величина входу, при якій відбувається вмикання (Switch on point) = 0.01; величина входу, при якій відбувається вимикання (Switch off point) = -0.01; вихід при ввімкненому стані (Output when on) = 1; вихід при вимкненому стані (Output when off) = 0.
	Simulink\ Sources\ In1	Блок, що відповідає входу підсистеми. Параметри блоку: Номер порту (Port Number) – автоматично проставляється системою при додаванні нових блоків. Параметри Розмірність порту (Port Dimensions) та дискретний час (Sample Time) приймають рівними -1. Слід звернути увагу, щоб номера портів чітко відповідали необхідним вхідним сигналам підсистеми.
	Simulink\ Sinks\ Out1	Блок, що відповідає виходу підсистеми. Параметри блоку: Номер порту (Port Number) – автоматично проставляється системою при додаванні нових блоків. Слід звернути увагу, щоб номера портів чітко відповідали необхідним вихідним сигналам підсистеми.
	Simulink\ Math Operations\ Logical Operator	Блок, що здійснює вибрану логічну операцію. Параметром блоку є власне логічна операція (Operator) = NOT.
	SimPowerSystems\ Measurements\ Multimeter	Блок вимірювання зафіксованих величин. В блоці використовується перелік всіх зафіксованих величин. Для цієї роботи слід з переліку вибрати сигнали: Usw1: Universal Bridge 2 arms Isw1: Universal Bridge 2 arms. Ці сигнали стануть доступними для вибору після відповідного параметрування блоку Universal Bridge.
	Simulink\ Sinks\Scope	Блок, призначений для виводу графічної інформації.

Рекомендовані параметри моделювання: