Задание к курсовой работе

В соответствии с вариантом индивидуального задания следует выполнить компьютерное моделирование режимов работы резонансного инвертора. Для моделирования использовать систему компьютерной математики Matlab.

Вычисления по заданным математическим моделям для отдельных интервалов работы инвертора выполнять до выхода на установившийся режим. В установившемся режиме работы инвертора рассчитать:

1. Среднее значение тока, потребляемого от сети i ₁, и тока тиристора i _а

где – период; – частота инвертора; – номер расчетной точки; – количество расчетных точек на периоде; – шаг моделирования (время между двумя отсчетами).

2. Действующие значения I _н.д тока нагрузки i _н и напряжений на и на нагрузке: и соответственно

где – мгновенные значения соответствующих величин.

В результате расчетов необходимо представить:

1) осциллограммы токов и напряжений (2-3 первых периода и отдельно период установившегося режима) для , и ;

2) нагрузочные характеристики для активно-индуктивной и чисто активной нагрузки;

3) зависимость амплитуды и , где – номер периода.

Листинг программы Tipovoy_30

f=2500 Гц, U_d=300 В, L^’_н=74мкГн, R^’_н=0,46 Ом, L_k=38 мкГн, C_пар=20 мкФ, С_пос=8,5 мкФ, C_п=8,5мкФ, L_п=0,1 мкГн, R_µ=10 кОм, L_µ=5 мГн, r_k=r_п=r₁=r^’₂=0,01 Ом, t_в.п=20 мкс, L_S1=L^’_S2=5 мкГн

close all

clear all

global A D E

f=2500;

Ud=300;

E=-Ud;

step=10e-6;

Ln1=74e-6;

Rn1=0.46;

Lk=38e-6;

Cpar=20e-6;

Cpos=8.5e-6;

Cp=8.5e-6;

Ln=0.1e-6;

Rv=10e+3;

Lv=5e-3;

rk=0.01;

rn=rk;

r1=rk;

r21=rk;

tvn=20e-6;

Ls1=5e-6;

Ls21=5e-6;

R1=Rv+Rn1+r21;

L1=Lv+Ln1+Ls21;

Z=L1*(Ls1+Lv)-Lv^2;

A1=Lv/Z;

A2=(Lv*r1-Rv*Ls1)/Z;

A3=(R1*(Lv+Ls1)-Lv*Rv)/Z;

B1=(L1*A1)/Lv;

B2=(L1*A2+Rv)/Lv;

B3=(R1-L1*A3)/Lv;

D=1/Lk;

A=zeros(7,7);

A(1,1)=-rk/Lk;

A(1,7)=-1/Lk;

A(2,2)=-rn/Ln;

A(2,5)=-1/Ln;

A(2,6)=-1/Ln;

A(2,7)=1/Ln;

A(3,4)=B3;

A(3,3)=-B2;

A(3,5)=B1;

A(4,4)=-A3;

A(4,3)=-A2;

A(4,5)=A1;

A(5,3)=-1/Cpar;

A(5,2)=1/Cpar;

A(6,2)=1/Cpos;

A(7,2)=-1/Cp;

A(7,1)=1/Cp;

y0=zeros(7,1);

tstart=0;

tend=1/f/4;

NumInt=1;

options=odeset('Event',@MyEvents);

hold on

y=[];

t=[];

t_ust=[];

y_ust=[];

I1max=[];

Ucmax=[];

while (NumInt<30)

E=-E;

[tt,yt]=ode23(@MyModel,tstart:step:tend,y0,options);

t=[t; tt];

y=[y; yt];

I1max=[I1max max(abs(yt(:,1)))];

if NumInt>38

t_ust=[t_ust; tt];

y_ust=[y_ust; yt];

end

plot(tt,yt)

tstart=t(end);

y0=yt(end,:)';

[tp,yp]=ode23(@MyModel1,tstart:step:tend,y0);% расчет паузы тока i1

t=[t; tp];

y=[y; yp];

Ucmax=[Ucmax max(abs([yt(:,5); yp(:,5)]))];

if NumInt>38

t_ust=[t_ust; tp];

y_ust=[y_ust; yp];

end

plot(tp,yp)

xlabel('x')

ylabel('y')

% подготовка к следующему полупериоду

tstart=tp(end);

NumInt=NumInt+1;

tend=NumInt/f/2;

y0=yp(end,:)';

end

grid

Unr=y_ust(:,4).*Rn1;

Unrl=Unr+Ln1*(A(4,3)*y_ust(:,3)+A(4,4)*y_ust(:,4)+A(4,5)*y_ust(:,5));

figure(2)

plot(t_ust,[y_ust Unrl Unr]),grid

xlabel('x')

ylabel('y')

legend('i1','i2','i3','Uc','Uc2','Unrl','Unr')

Unr_d=sqrt(step*f*sum(Unr.^2));

Unrl_d=sqrt(step*f*sum(Unrl.^2));

In_d=sqrt(step*f*sum(y_ust(:,4).^2));

figure(4)

plot(I1max,'o-'),grid

xlabel('x')

ylabel('y')

title('Зависимость I1max')

figure(5)

plot(Ucmax,'o-'),grid

xlabel('x')

ylabel('y')

title('Зависимость Ucmax')

MyModel

function proizvodn = MyModel(t,y)

global A D E

proizvodn = [A(1,1)*y(1)+A(1,7)*y(7)+E*D

A(2,2)*y(2)+A(2,5)*y(5)+A(2,6)*y(6)+A(2,7)*y(7)

A(3,3)*y(3)+A(3,4)*y(4)+A(3,5)*y(5)

A(4,3)*y(3)+A(4,4)*y(4)+A(4,5)*y(5)

A(5,2)*y(2)+A(5,3)*y(3)

A(6,2)*y(2)

A(7,1)*y(1)+A(7,2)*y(2)];

MyModel1

function proizvodn = MyModel1(t,y)

global A D E

proizvodn = [0

A(2,2)*y(2)+A(2,5)*y(5)+A(2,6)*y(6)+A(2,7)*y(7)

A(3,3)*y(3)+A(3,4)*y(4)+A(3,5)*y(5)

A(4,3)*y(3)+A(4,4)*y(4)+A(4,5)*y(5)

A(5,2)*y(2)+A(5,3)*y(3)

A(6,2)*y(2)

A(7,2)*y(2)];

MyEvents

function [value,isterminal,direction]=MyEvents(t,y)

value=y(1);

isterminal=1;

direction=0;

Nagr

I=[54.5090 54.7917 54.8761 55.2863 56.5419 71.2475 94.9558];

Ur=[872.1446 821.8751 603.6366 718.7213 452.3350 178.1189 170.9204];

Url=[922.0807 871.9013 679.9600 777.0173 548.3416 457.1635 605.1320];

figure(3)

plot(I,Ur,'ko-',I,Url,'ro-'),grid

xlabel('x')

ylabel('y')

title('Нагрузочная характеристика')

Осциллограмма токов и напряжений для Rn1=0.46

Осциллограмма токов и напряжений для Rn1=0.80

Осциллограмма токов и напряжений установившегося режима для Rn1=0.80 Ом

Нагрузочные характеристики для активно-индуктивной и чисто активной нагрузки:

Rн	I, А	U R, В	U RL, В
	54.5090	873.1446	922.0807
	54.7918	821.8751	871.9013
	54.8759	603.6366	679.9600
	55.2863	719.7213	777.0173
	56.5419	452.3350	548.3416
2,5	63.3206	215.2901	423.9878
1,8	71.2475	178.1189	457.1635
3,4	94.9558	170.9204	605.1320

Вывод

При выполнении данной расчетно-графической работы я приобрела навык моделирования резонансных инверторов в компьютерной среде Matlab. Так же я изучила принципиальные электрические схемы мостового инвертора с обратными диодами и П-образным трансформаторным подключением нагрузки и алгоритм его работы.

Литература

Компьютерное моделирование резонансных инверторов: учеб. Пособие / Н.М. Лазерева, В.М. Яров. Чебоксары: изд-во Чуваш. ун-та. 2011.