Logo GenDocs.ru

Поиск по сайту:  

Загрузка...

Федеральное агентство железнодорожного транспорта - файл


скачать (75.9 kb.)



ФЕДЕРАЛЬНОЕ АГЕНТСТВО ЖЕЛЕЗНОДОРОЖНОГО ТРАНСПОРТА
Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования
«Иркутский государственный университет путей сообщения»
(ФГБОУ ВО ИрГУПС)
Факультет «Транспортные системы»
Кафедра «Электроподвижной состав»
Лабораторная работа №6
«Моделирование управляемого выпрямителя с зонно-фазным регулирова- нием напряжения»
Иркутск 2020
Выполнил: студент гр. ПСЖ. 3-16-3
Исупов И.Д.
«____» ________2020 г.
Проверил: к.т.н., доцент
Яговкин Д. А.
«____»________2020 г.






Изм. Лист
№ докум.
Подпись Дата
Лист
3

Лабораторная работа №6. Моделирование управляе-
мого выпрямителя с зонно-фазным регулированием
напряжения
Цель работы: произвести расчёт математической модели управляемого тиристорного выпрямителя с зонно-фазным регулированием выпрямленного напряжения.
Теоретическое описание объекта моделирования
Управляемые выпрямители с зонно-фазным регулированием напряжения являются основными силовыми преобразователями на таких отечественных электровозах, как ВЛ80Р, ВЛ85, ЭП1в/и, 2ЭС5К и т. д.
В работе необходимо смоделировать упрощённую силовую схему электровоза, содержащую источник высокого напряжения ИВН (25 кВ), тяговый трансформатор ТТ, выпрямитель ВИП, RL-цепь, имитирующую цепь тяговых двигателей ТЭД и систему управления СУ, генерирующую импульсы управления для тиристоров выпрямителя.
Принципиальная схема такой модели представлена на рисунке 1.
СУ
ИВН
ДН
ТТ
ВИП
ТЭД
R
d
L
d
U
d
U
I
U
II
α
0
α
P
Рисунок 1 – Принципиальная схема электровоза


Изм. Лист
№ докум.
Подпись Дата
Лист
4

Функционирует такая схема следующим образом. Напряжение с источника
ИВН поступает на первичную обмотку тягового трансформатора ТТ, который понижает его до необходимого уровня. Ко вторичной обмотке тягового трансформатора ТТ подключён выпрямитель ВИП, к выходу которого подключена цепь тяговых двигателей ТЭД. Система управления СУ с помощью датчика напряжения ДН следит за фазой напряжения в сети и в соответствии с ним выдаёт импульсы управления α
0
, α
р
, которые открывают тиристоры. В результате открытия тиристоров, на тяговые двигатели подаётся выпрямленное пульсирующее напряжение. Форма напряжения на выходе выпрямителя ВИП представлена на рисунке 2.
Рисунок 2 – Форма напряжения на выходе выпрямителя при зонно-фазном регулировании напряжения
На рисунке 2 приняты следующие обозначения: α
0
, α
р
– углы регулирования;
γ
0
, γ
р
– углы коммутации; U
Im
, U
IIm
– соответственно амплитудное значение напряжения первой и второй секции вторичной обмотки тягового трансформатора.
На рисунке 3 представлены диаграммы, поясняющие принцип формирования импульсов управления.


Изм. Лист
№ докум.
Подпись Дата
Лист
5

Рисунок 3 – Диаграммы, поясняющие принцип формирования импульсов управления
Импульсы управления формируются следующим образом. Сигнал о напряжении сети u с
поступает на вход системы управления. В системе управления
СУ формируется пилообразный сигнал u гпн
, фаза которого совпадает с фазой питающего напряжения u с
. Сигнал сравнивается с сигналом управления u упр
. Когда сигнал u гпн становится больше сигнала uупр, логическими элементами формируется сигнал ua, являющийся углом регулирования для тиристоров. Далее этот сигнал надо распределить по диагональным группам тиристоров в соответствии с фазой питающего напряжения. Это осуществляется благодаря сигналам u опв1
и u опв2
. На первую группу тиристоров импульсы попадают в первый полупериод питающего напряжения (сигнал u а1
), а на вторую группу – во второй полупериод (сигнал u а2
).


Изм. Лист
№ докум.
Подпись Дата
Лист
6

1 Модель упрощенной силовой схемы электровоза
Создадим модель упрощённой силовой схемы электровоза.
Рисунок 4 – Упрощённая модель электровоза с зонно-фазным регулированием напряжения
Рисунок 5 – Внешний вид подсистемы ВИП


Изм. Лист
№ докум.
Подпись Дата
Лист
7

Рисунок 6 – Внешний вид подсистемы БУВИП
Представленная модель работает следующим образом. Первичная обмотка тягового трансформатора (Linear Transformer) питается от источника с амплитудным напряжением 35250 В, а к двум секциям вторичной обмотки подключен тиристорный мост (ВИП). К выходу тиристорного моста подключена активно-индуктивная нагрузка (Series RLC Branch), имитирующая тяговые двигатели.
Тиристорный мост управляется с помощью системы управления (БУВИП), которая работает следующим образом. Датчик напряжения в основной модели формирует сигнал, равный напряжению источника питания. Этот сигнал поступает на второй вход системы управления (In2) и далее на индикатор пересечения и на определитель знака входного сигнала. С выхода индикатора пересечения сигнал поступает на сбрасывающий вход интегратора. На интегрирующий вход интегратора поступает постоянный сигнал, соответственно на выходе интегратора сигнал будет увеличиваться с постоянной скоростью. Сигналы с индикатора пересечения необходимы для обнуления выходного сигнала интегратора.
Поскольку индикатор пересечения выдаёт сигнал каждые 0,01 с (полупериод


Изм. Лист
№ докум.
Подпись Дата
Лист
8

синусоиды 50 Гц), то на выходе интегратора формируется пилообразный сигнал с шагом 0,01 с и амплитудой, равной «1». Этот пилообразный сигнал поступает на два сумматора. Первый сумматор (Sum Alpha_p) служит для определения угла регулирования αр, а второй сумматор (Sum Alpha_0) – для угла регулирования α0.
В первом сумматоре происходит вычитание сигнала, полученного из внешнего входа In1, из пилообразного сигнала. Например, если входной сигнал равен 0,5, то на выходе первого сумматора появится пилообразный сигнал, смещённый вниз по горизонтальной оси на 0,5. К выходу первого сумматора подключено первое реле (Relay), которое выдаёт на выходе «1» если входной сигнал становится больше нуля и выдаёт «0» если входной сигнал меньше «–0,01».
А поскольку на вход реле поступает пилообразный сигнал с периодом 0,01 с, минимальным значением «–0,5», и максимальным значением «0,5», то на выходе реле будет положительный единичный сигнал с момента времени 0,005 с (входной сигнал реле становится больше нуля) до 0,01 с (входной сигнал реле становится меньше «–0,01»). Аналогичный процесс будет повторяться каждый полупериод.
Сигнал с выхода первого реле будет являться углом регулирования αр. Этот угол регулируется с помощью сигнала, поступающего с внешнего входа In1.
Функция второго сумматора и второго реле аналогична первому сумматору и первому реле. Отличие лишь заключается в том, что во втором сумматоре из
«пилы» вычитается постоянный сигнал, создаваемый блоком Constant1 и равный
«0,08». Сигнал с выхода второго реле будет являться углом регулирования α0. Этот угол регулируется с помощью сигнала, поступающего с внешнего блока Constant1.
Определитель знака входного сигнала и следующие за ним элементы служат для распределения сигналов управления (углы регулирования) по полупериодам питающего напряжения между плечами тиристорного моста. Происходит это следующим образом. На выходе определителя знака входного сигнала в первый полупериод сетевого напряжения формируется сигнал, равный «–1», а во второй полупериод – сигнал, равный «-1». Далее этот сигнал поступает на первый и второй элементы – определители входного сигнала относительно нуля: Compare To Zero 1 и Compare To Zero 2. На выходе элемента Compare To Zero 1 в первый полупериод сетевого напряжения формируется сигнал, равный «1», а во второй полупериод –


Изм. Лист
№ докум.
Подпись Дата
Лист
9

сигнал, равный нулю. На выходе элемента Compare To Zero 2 в первый полупериод сетевого напряжения формируется сигнал, равный нулю, а во второй полупериод – сигнал, равный «1». Далее в соответствии с полупериодом при помощи логических элементов сигналы распределяются по соответствующим выходам системы управления.
2 Расчёт модели упрощённой силовой схемы электровоза
Источник напряжения должен генерировать напряжение амплитудой 35,25 кВ, с частотой 50 Гц и фазой, равной нулю. Параметры тягового трансформатора и тиристора приведены соответственно в таблице 1 и 2. Параметры RL-элементов, имитирующих тяговые двигатели, составляют 1 Ом и 3 мГн.
Таблица 1 – Параметры блока Linear transformer
Параметры
Значение
Номинальная полная мощность и номинальная частота
75е3 60
Параметры первой обмотки
14.4e3 0.01 0.03
Параметры второй обмотки
180 0.02 0
Параметры третей обмотки
360 0.02 0
Сопротивление и индуктивность цепи намагничивания
50 50
Таблица 2 – Параметры блока Thyristor
Параметры
Значение
Активное сопротивление во включённом состоянии
0.001
Индуктивное сопротивление во включённом состоянии
0
Падение напряжения в прямом направлении
0.8
Начальное значение катодного тока
0
Активное сопротивление демпфирующей цепи
500
Ёмкостное сопротивление демпфирующей цепи
250e
-9


Изм. Лист
№ докум.
Подпись Дата
Лист
10

Параметры элемента источника ступенчатого сигнала (Alpha_p): время переключения 0,02 с; значение сигнала до переключения и значение сигнала после переключения выбирается согласно варианту (U
упр
= 0,55 В).
Настройки элементов системы управления. Индикатор пересечения: значение сигнала, достижение которого на входе требуется определить – 0; направление пересечения входным сигналом заданного значения – любое направление. Реле: значение входного сигнала, при котором реле переходит во включенное состояние, – 0; значение входного сигнала, при котором реле переходит в выключенное состояние, – (–0,01); величина на выходе реле при включенном состоянии – 1; величина на выходе реле при выключенном состоянии
– 0.
Параметры расчёта модели: время моделирования 0–0,2 с; метод ode23s.
Рисунок 7 – График зависимости: а) напряжения в первичной обмотке трансформатора от времени; б) тока в первичной обмотке трансформатора от времени


Изм. Лист
№ докум.
Подпись Дата
Лист
11

Рисунок 8 – График зависимости а) выпрямленного напряжения от времени; б) выпрямленного тока от времени
Рассмотрим показания осциллографов, находящиеся в подсистеме БУВИП.
Рисунок 9 – График зависимости напряжения питающей сети U
c и напряжения сигнала угла регулирования U
a от времени соответственно


Изм. Лист
№ докум.
Подпись Дата
Лист
12

Рисунок 10 – График зависимости: пилообразного сигнала U
ГПН и сигналов, подаваемых от группы тиристоров U
ОПВ1,
U
ОПВ2 в соответствии с фазой питающего напряжения от времени соответсвенно
Рисунок 11 – График зависимости сигнала управления U
УПР и сигналов, подаваемых на первую группу тиристоров U
a1
и на вторую группу тиристоров U
a2
участвующих в полупериоде от времени соответсвенно


Изм. Лист
№ докум.
Подпись Дата
Лист
13

Рисунок 12 – График зависимости напряжения логического сигнала, подаваемого на плечи ВИП согласно алгоритму его работы от времени
Рисунок 13 – Зависимости сигнала управления тиристорами, угла регулирования
𝛼
0
, сигнала угла регулирования
𝛼
0
на выходе от времени


Изм. Лист
№ докум.
Подпись Дата
Лист
14

Рисунок 14 – Зависимости сигнала угла регулирования
𝛼
р
, сигнала управления тиристорами, сигнала угла регулирования
𝛼
р на выходе от времени


Изм. Лист
№ докум.
Подпись Дата
Лист
15

Вывод:
В ходе выполнения лабораторной работы была изучена модель упрощённой силовой схемы электровоза с выпрямительно – инверторным преобразователем
(ВИП) и блоком управления выпрямительно – инверторного преобразователя
(БУВИП).



Скачать файл (75.9 kb.)

Поиск по сайту:  

© gendocs.ru
При копировании укажите ссылку.
обратиться к администрации