Методичні вказівки до виконання лабораторної роботи. Дана лабораторна робота присвячена дослідженню однофазного двопівперіодного випрямляча

Дана лабораторна робота присвячена дослідженню однофазного двопівперіодного випрямляча. Електрична схема пристрою наведена на рис. 1.1.

Рисунок 1.1 – Схема двопівперіодного випрямляча

Схема базується на мості, побудованому на некерованих напівпровідникових елементах – діодах. Схема моделі, що використовується у роботі наведена на рис. 1.2, а перелік компонентів, що входять до складу схеми, їх параметри та функціональне призначення наведені у таблиці 1.1.

Для вмикання чи вимикання нульового діоду необхідно розірвати лінії зв’язку відповідного блока. Коефіцієнт пульсацій визначається як відношення двох амплітуд першої гармоніки коливань струму до його середнього значення. При дослідженні схеми з чисто активною навантагою індуктивність задати рівною 0.

Рисунок 1.2 – Схема моделі для дослідження

Таблиця 1.1 – Опис використаних блоків

Блок	Бібліотека	Призначення та параметри
	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 – 50 Гц, 1 гармоніка. 2. Fourier IO – для аналізу постійної складової вихідного струму Id. Частота 100 Гц, гармоніка 0 (постійний струм). 3. Fourier IO(1) – Для аналізу першої гармоніки коливань вихідного струму. Частота 100Гц, гармоніка 1. 4. Fourier UO – для аналізу постійної складової вихідної напруги Ud. Частота 100 Гц, гармоніка 0 (постійний струм).
	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\ Electrical Sources\ AC Voltage Source	Блок, представляє собою джерело змінної напруги заданої амплітуди і частоти. Параметрами для блока є: 1. Амплітудне значення напруги (Peak amplitude) = 310; 2. Фаза (Phase) = 0; 3. Частота (Frequency) = 50; 4. Sample Time = 2e-4;
	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 амплітудного значення та фази вхідного струму. Display2: для виводу постійної складової вихідного струму, амплітуди першої гармоніки коливань струму, амплітуди постійної складової вихідної напруги.
	Simulink\ Sinks\ Scope	Блок, призначений для виводу графічної інформації. Параметри блоку розглядались у пункті 1.1.
	Simulink\ Signal Routing\ Mux	Блок, що використовується для поєднання кількох сигналів для спільного виводу. Параметром блоку є кількість вхідних величин Number of Inputs.
	SimPowerSystems\ Elements\ Series RLC Branch	Блок, що включає послідовно ввімкнені резистор, індуктивність та ємність. Параметрами цього блоку є: Активна складова (Resistance); Індуктивність (Inductance); Ємність (Capacitance) = inf. Параметри опору і індуктивності вибираються згідно свого варіанту завдання.
	SimPowerSystems\ Power Electronics\ Diode	Блок, що відповідає напівпровідниковому елементу – діоду. В даному випадку, цей елемент є нульовим діодом. Параметри блока: прямий опір (Resistance Ron) = 1; індуктивність (Inductance) = 0; пряме падіння напруги (Forward Voltage) = 0.8; початковий струм (Initial Current) = 0; опір паралельного елемента (Snubber resistance Rs) = 1000; ємність паралельного елемента (Snubber Capacitance) = 0.01e-6.
	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).
	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 input terminals; опір паралельного елемента (Snubber resistance Rs) = 1000; ємність паралельного елемента (Snubber Capacitance) = 0.01e-6; тип напівпровідників (Power electronic Device) = Diodes; прямий опір (Ron) = 1; індуктивність (Lon) = 0; пряме падіння напруги (Forward voltage) = 1; Вимірювані величини (Measurements) – будь-яке значення.
	SimPowerSystems\ Elements\ Linear Transformer	Моделює силовий трансформатор в схемі. Параметрами елемента є: номінальна потужність (Nominal Power) = 5e3; номінальна частота (Nominal Frequency) = 50; параметри первинної обмотки (Winding 1 parameters) V1 = 220 R1 = 0.2 L1 = 0.8; параметри вторинної обмотки (Winding 2 parameters) V2 – згідно завдання свого варіанту R2 = 0.2 L2 = 0.8; триобмотковий трансформатор (Three windings transformer) – не вибрано; опір та індуктивність намагнічування (Magnetization resistance and reactance) Rm = Lm = 500; Вимірювані величини (Measurements) – будь-яке значення.

Рекомендовані параметри моделювання:

Параметры источника питания и диодного моста целесообразно принимать такими как они указаны в схеме

1.3. Параметры нагрузки задаються так, чтобы постоянная времени нагрузки Τ_н = L_н/R_н находилась в пределах (2-5)Т

(Т=1/f f- частота источника).

Параметры моделирования задаются на вкладке.

Изменяя параметры сопротивления от 10 Ом до 100 Ом с шагом 10 Ом и индуктивность нагрузки так, чтобы постоянная времени оставалась постоянной, измеряем и рассчитываем основные характеристики выпрямителя. При этом моделирование проводится для каждого сопротивления нагрузки