Geum.ru

Математическое моделирование системы управления для управляемого выпрямителя на igbt-транзисторах в пакете matlab

Вид материалаДокументы
Подобный материал:

УДК 533.9(06) Физика плазмы и управляемый термоядерный синтез

МО ЗО ТВЕ

Научный руководитель – А.В. ЩАГИН, д.т.н., прфессор

Московский государственный институт электронной техники


МАТЕМАТИЧЕСКОЕ МОДЕЛИРОВАНИЕ СИСТЕМЫ
УПРАВЛЕНИЯ ДЛЯ УПРАВЛЯЕМОГО ВЫПРЯМИТЕЛЯ
НА IGBT-ТРАНЗИСТОРАХ В ПАКЕТЕ MATLAB


В системах управления различными нагрузками, питающимися постоянным током важное место занимают устройства формирования постоянного напряжения с возможностью управления средним значением выпрямленного напряжения на нагрузке – активные или управляемые выпрямители. Обеспечение высоких тактико-технических характеристик активных выпрямителей (АВ) обеспечивает система управления режимами работы выпрямителя. Обеспечение оптимальных режимов работы активного выпрямителя имеет важное значение при работе с большими токами, при которых возникают дополнительные потери. В качестве силовых элементов в АВ используются не полностью управляемые полупроводниковые приборы – тиристоры и семисторы, представляющие собой два антипараллельных тиристора, интегрированных на одной кремниевой пластине с разделенными управляющими электродами, либо полностью управляемые полупроводниковые приборы IGBT-транзисторы. В данной работе изложены основные принципы аппаратных решений для систем с активным выпрямителем. Рассмотрены электромагнитные процессы в трехфазном мостовом управляемом выпрямителе на IGBT транзисторах. Проведено математическое моделирование системы управления для трехфазного мостового выпрямителя.

Диодные и тиристорные выпрямители представляют собой нелинейную нагрузку для источника трехфазного напряжения, вследствие чего производят токовые гармоники, приводят к низкому коэффициенту мощности за счет применения сглаживающих емкостей после выпрямителя, низкому качеству энергии и вредят другим потребителям. В общем случае активный выпрямитель (или ШИМ-выпрямитель) представляет собой обычный трехфазный ШИМ-инвертор, построенный на базе IGBT транзисторов. Он подключается к трехфазной сети питания через L-C-L фильтры низких частот для изолирования частоты переключения ключей от частоты питающей сети. Индуктивность входного фильтра является неотъемлемой частью схемы, носит характер источника тока и обеспечивает повышающий режим работы преобразователя. Таким образом, напряжение в звене постоянного тока получается на 10-20% выше, чем при использовании обычного диодного выпрямителя. Напряжение в звене постоянного тока поддерживается постоянным через PI-регулятор, который управляет в последствии модулем генерации ШИМ для выпрямителя. Основной закон управления для модуля генерации ШИМ выпрямителя является обеспечение формы линейного тока как у линейного напряжения. Другими словами, чтобы ток совпадал с линейным напряжением по фазе.

В работе приведены результаты математического моделирования системы управления для управляемого выпрямителя на IGBT транзисторах в пакете MATLAB. Моделирование системы управления для управляемого выпрямителя в пакете MATLAB можно реализовать как для виртуальных, так и функциональных моделей. В данной математической модели учтены параметры транзисторов в открытом состоянии, а также параметры дополнительных элементов, обеспечивающих траекторию переключения IGBT транзисторов. Математическая модель системы управления активного выпрямителя позволяет исследовать энергетические и технические характеристики трехфазного мостового управляемого выпрямителя.

Развитие математической модели позволяет оценить динамические характеристики активного выпрямителя и переходные процессы на нагрузках различных типов. Моделирование режимов работы позволяет исследовать работу активного выпрямителя до аппаратной реализации, обеспечивая экономию времени и средств, что имеет особое значение при создании систем большой мощности.


Список литературы


1. L. Mom, P.D. Ziogas, and G. Joos. Design aspects of synchronous PWM rectifier-inverter system under unbalanced input voltage conditions.