Главная | Случайная
Обратная связь

ТОР 5 статей:

Методические подходы к анализу финансового состояния предприятия

Проблема периодизации русской литературы ХХ века. Краткая характеристика второй половины ХХ века

Ценовые и неценовые факторы

Характеристика шлифовальных кругов и ее маркировка

Служебные части речи. Предлог. Союз. Частицы

КАТЕГОРИИ:






Теоретические сведения




В то время как большинство источников питания электротехнологических установок основаны на тиристорах, в палитре электрических блоков Xcos такой элемент как тиристор отсутствует (рисунок 2.1). В дополнительном модуле Coselica только в версии Scilab 5.4.1 появилась заготовка тиристора на будущее, функциональность которой длительное время не была подтверждена. Поэтому задача моделирования этого прибора, как и любых других, отсутствующих в стандартном наборе, является актуальной. Одним из производительных с точки зрения вычислительных ресурсов вариантом является написание собственного блока на высокоуровневом языке программирования, например, Си или Фортран. Однако при отладке работы прибора удобным является использование стандартных блоков Xcos.

Рассмотрим самую простейшую модель тиристора [2, 3]. Модель состоит из последовательно включенных резистора Ron, индуктивности Lon (однако во многих случаях индуктивностью принимается за ноль, т.е. элемент отсутствует), источника постоянного напряжения Uf и ключа SW (рисунок 2.2). Блок логики управляет работой ключа. При положительном напряжении на тиристоре (Uak - Uf) и наличии положительного сигнала на управляющем электроде (g) происходит замыкание ключа и через прибор начинает протекать ток. Размыкание ключа (выключение тиристора) выполняется при снижении тока Iak, протекающего через тиристор, до нуля.

 

 

Рисунок 2.1 – Электрические блоки Xcos

 

 

Рисунок 2.2 – Упрощенная модель тиристора

 

Статические вольт-амперные характеристики модели тиристора для включенного и выключенного состояний показаны на рисунке 2.3.

 

 

Рисунок 2.3 - вольт-амперные характеристики простейшей модели тиристора

 

В более сложных моделях тиристора длительность управляющего импульса должна быть такой, чтобы, при включении, анодный ток тиристора превысил ток удержания (Il). В противном случае включение не произойдет. При выключении тиристора длительность приложения отрицательного напряжения анод-катод должна превышать время выключения тиристора (Tq). В противном случае произойдет автоматическое включение тиристора даже, если управляющий сигнал равен нулю.

Типичное сопротивление Ron равно 1 мОм, а Uf = 0.8 В, такая модель применяется, например, в MATLAB Simulink.

Рассмотрим модель возможную модель тиристора в Xcos, приведенную на рисунке 2.4 (настройки отдельных блоков не показаны!).

 

 

Рисунок 2.4 – Упрощенная модель тиристора в Xcos

 

Основная цепь в модели полностью описывается стандартными электрическими блоками Xcos:

1. логически управляемый ключ: если на управляющем входе ноль, то он находится в закрытом состоянии, в противном случае наоборот;

2. резистор;

3. источник постоянного напряжения.

Напряжение Uak – Uf снимается блоком «Вольтметр», ток Iak блоком «Амперметр». Логика работы ключа следующая. Если измеренное напряжение и управляющий сигнал тиристора положительные, то на управляющий вход ключа подается единица. Если ток равен или меньше нуля, на ключ подается ноль. Для сравнения величин используются блоки сравнения Relational Op. В модели на один вход подается константное значение 0, на другой измеренная величина или управляющий сигнал.

Остается вопрос: что произойдет, если не выполняется условие включения (например, пропал короткий управляющий импульс включения тиристора), но и не выполняется условие выключения? Ответ такой: ключ должен остаться в предыдущем неизменном состоянии.

Реализовать такую логику возможно с использованием элементов памяти. В Xcos элементы памяти представлены блоками триггеров. Работа триггеров различных типов соответствует аналогичным электрическим триггерам. В примере использован RS триггер. На S вход подается условие включения тиристора и ключа, на R условие выключения. Несколько условий объединяются логической операцией «И», реализуемой соответствующим блоком. Одновременно нельзя подавать единицу на R и S, для чего дополнительным условием в логическом блоке «И» для одного из входов является инверсное значение другого.

На порты триггера необходимо подавать данные типа int8 (то есть только целые числа), в то время как большинство данных, которыми оперирует модель тип double (вещественные числа). Для преобразования используются блоки Convert To.

При работе ключевых элементов, когда состояние ключа определяет логику его включения или выключения (то есть, например, ток тиристора определяет, включен он или нет с одной стороны, с другой стороны состояние тиристора определяет ток в ветви), возможны ситуации, которые называются алгебраической петлей. Простым способом решить данную проблему, является добавление элементов небольшой задержки сигнала Delay.

На рисунке 2.4 тиристор реализуется в виде отдельной подсистемы, где порт слева – анод, справа – катод, а передача управляющего сигнала реализуется с помощью блоков GOTO/FROM из группы «Маршрутизация сигналов».

Кратко рассмотрим упомянутый ранее модуль Coselica (рисунок 2.5). В последней версии, выпущенной летом 2013 года, появилась поддержка большого количества электрических элементов (рисунок 2.6).

Устанавливается модуль аналогично модулю поддержки компиляторов, рассмотренному в лабораторной работе №1, и находится в категории Xcos.

 

Рисунок 2.5 – Установка модуля Coselica

 

 

Рисунок 2.6 – Палитры блоков Coselica

 

На рисунке 2.7 представлена модель выпрямителя, реализованного блоками Coselica. Можно заметить, что цвет блоков и портов синий в отличие от применяемого в Xcos черного цвета: блоки полностью не совместимы между собой! Поэтому в состав электрических компонентов входят и источники сигналов, и электрической энергии, и измерительные блоки. Впрочем, блоки регистрации сигналов отсутствуют. Для отображения сигналов их необходимо преобразовать в сигналы Xcos с помощью блоков сопряжений, расположенных в группе Interfaces. Возможно и обратное преобразование с помощью аналогичного блока из той же группы. Интересной особенностью некоторых блоков Coselica является наличие теплового порта, обозначенного красным квадратом, что позволяет проводить моделирование тепловых режимов. В примере на рисунке 2.7 рассчитывается температура выпрямительного диода с радиатором.

 

Рисунок 2.7 – Пример моделирования тепловых процессов

 

На рисунке 2.8 приведена модель с использованием тиристора Coselica. К сожалению, в последней версии выводы еще не обозначены. Входной порт №1 (синий квадрат) является анодом, входной порт №2 – управляющий электрод, а единственный выходной порт (белый квадрат) - катод. Чтобы узнать номер порта, наведите на квадрат курсор, номер отобразится в всплывающей подсказке. Из документации следует, что блок представляет модель простого однооперационного тиристора и работает в трех режимах: проводящий (conducting), запирающий (blocking) и в режиме обратного пробоя. В запирающем режиме поведение тиристора аналогично высокоомному резистору. Чтобы перевести тиристор в проводящий режим напряжение между анодом и катодом должно быть больше напряжения пробоя VDRM (рисунок 2.9) или ток управляющего электрода положителен в течение TON. Тиристор будет находиться в этом режиме до тех пор, пока ток анода не снизится ниже тока удержания IH, после чего вернется обратно в запирающий режим. Следует отметить, что время восстановления запирающих свойств тиристора TOFF должно быть установлено больше шага моделирования, иначе модель не будет симулироваться.

 

 

Рисунок 2.8 – Работа тиристора в Coselica на активную нагрузку (показаны напряжение сети, нагрузки и управляющие импульсы)

 

Рисунок 2.9 – Параметры модели тиристора в Coselica

 




Не нашли, что искали? Воспользуйтесь поиском:

vikidalka.ru - 2015-2018 год. Все права принадлежат их авторам! Нарушение авторских прав | Нарушение персональных данных