Исследование энергетических и электромагнитных характеристик полупроводниковых выпрямителей

Исследование энергетических и электромагнитных характеристик полупроводниковых выпрямителей

В статье рассмотрена компьютерная модель трехфазного управляемого выпрямителя в программе Matlab. Дано описание электромагнитных и энергетических характеристик выпрямителей. С помощью представленной модели произведен расчет характеристик выпрямителя и построены графики зависимостей электромагнитных и энергетических характеристик от тока нагрузки.

Аннотация статьи
выпрямитель
полупроводниковый преобразователь
электромагнитные характеристики
энергетические характеристики
источник питания
Ключевые слова

Эффективность работы управляемых полупроводниковых выпрямителей, широко использующихся как непосредственно для получения постоянного (выпрямленного) тока, так и в составе полупроводниковых преобразователей со звеном постоянного тока, характеризуется характеристиками, среди которых можно отметить [1, 2]:

  1. Внешняя характеристика, которая представляет собой зависимость среднего значения выпрямленного напряжения от среднего значения выпрямленного тока Ud = f (Id).
  2. Регулировочная характеристика, отражающая зависимость среднего значения выпрямленного напряжения от величины угла управления Ud = f (α).
  3. Электромагнитные характеристики, представляющие собой зависимости среднего значения тока вентиля, действующего значения тока вентиля, а также действующего значения потребляемого выпрямителем тока от среднего значения выпрямленного тока: Iv0, Iv, I1 = f (Id).
  4. Энергетические характеристики, определяемые как зависимости полной и активной потребляемых мощностей, а также активной мощности в нагрузке от среднего значения тока нагрузки: S1, P1, Pd = f (Id).

Кроме того, качество работы выпрямителя может оцениваться по значениям коэффициента мощности выпрямителя и его КПД.

Рассмотренные характеристики, а также другие интересующие параметры при расчете и исследовании эксплуатируемых выпрямительных установок и источников питания могут быть эффективно смоделированы при помощи программного комплекса Matlab. На рис. 1 приведена компьютерная модель [1] трехфазного управляемого мостового выпрямителя в программе Matlab с использованием библиотек Simulink и Power Systems.

Рассмотрим использование представленной модели для расчета электромагнитных и энергетических характеристик трехфазного управляемого выпрямителя. При этом считаем, что напряжение сети имеет синусоидальную форму. Величины, соответствующие потребляемой мощности и потребляемому току, будем рассчитывать по первой гармонике. Для простоты рассмотрим характеристики при значении угла управления α = 0°.

Путем снятия значений измерительных приборов (рис. 1) при моделировании могут быть построены и изучены графики зависимостей исследуемых характеристик. На рис. 2 приведены графики зависимостей электромагнитных характеристик выпрямителя.

Рис. 1. Компьютерная модель управляемого мостового выпрямителя

Рис. 2. Электромагнитные характеристики выпрямителя

На рис. 3 показан график рассчитанных энергетических характеристик трехфазного выпрямителя.

Рис. 3. Энергетические характеристики выпрямителя

Как видно, при заданных в модели параметрах выпрямителя и источника питания при росте тока нагрузки значения токов вентилей, потребляемого тока, а также потребляемой мощности и мощности нагрузки практически линейно возрастают. С помощью представленной модели могут быть эффективно рассчитаны требуемые характеристики и параметры исследуемых выпрямителей в различных режимах работы и при учете воздействия реальных факторов, включая сопротивления источника питания, реальные параметры вентилей и др.

Текст статьи
  1. Герман-Галкин С.Г. Компьютерное моделирование полупроводниковых систем в Matlab 6.0: Учебное пособие. Санкт-Петербург: КОРОНА принт, 2001. 320 с.
  2. Полупроводниковые выпрямители / Е.И. Беркович [и др.]; под ред. Ф.И. Ковалева и Г.П. Мостковой. 2-е изд., перераб. М.: Энергия, 1978. 448 с.
Список литературы
Ведется прием статей
Прием материалов
c 01 декабря по 15 декабря
Осталось 13 дней до окончания
Препринт статьи — после оплаты
Справка о публикации
сразу после оплаты
Размещение электронной версии
19 декабря
Загрузка в elibrary
19 декабря
Рассылка печатных экземпляров
23 декабря