Алгоритм расчета переходных процессов стабилизированного источника питания на базе однофазного последовательного автономного инвертора тока при частотном регулировании | Статья в журнале «Молодой ученый»

Авторы: ,

Рубрика: Технические науки

Опубликовано в Молодой учёный №21 (125) ноябрь-1 2016 г.

Дата публикации: 04.11.2016

Статья просмотрена: 17 раз

Библиографическое описание:

Умаров Ш. Б., Абдуллабеков И. А. Алгоритм расчета переходных процессов стабилизированного источника питания на базе однофазного последовательного автономного инвертора тока при частотном регулировании // Молодой ученый. — 2016. — №21. — С. 228-232. — URL https://moluch.ru/archive/125/34555/ (дата обращения: 22.06.2018).



Ключевые слова: алгоритм, операторная схема замещения, преобразователь, источник питания, математическая модель, инвертор

Данный алгоритм, структурная схема которого представлена на рис 1, разработан с учетом длительности существования и очередности следования операторных схем замещения (ОСЗ) эквивалентных структурам схемы, участвующих в переходном процессе. Расчет по алгоритму реализуется на основе формул для мгновенных значений токов и напряжений трех типов ОСЗ: III-1, III-2, III-3. Разработка алгоритма производится в три этапа: так, процессы пуска отнесены к первому этапу; установление номинального значения выходного напряжения при неизменном входном напряжении составляют второй этап, а к третьему этапу переходного процесса отнесены процессы от момента изменения величины входного напряжения и до установления (стабилизации) номинального значения выходного напряжения или тока.

Расчет первого этапа осуществляется блоками с № 1 по № 6. По блоку № 1 расчет ведется по формулам ОСЗ типа III-1 при нулевых начальных значениях токов на индуктивностях и напряжений на емкостях (iL,uc). Затем расчет ведется по формулам ОСЗ типа III-2 по блоку № 3. При этом необходимо учесть следующие начальные условия: i1(0)= i3(0)=i4(0)=Id, i2(0)= 0, uс(0)=Uc,

где Id, Uc — значения входного тока и напряжения на емкости в конце работы предыдущей ОСЗ типа III-1.

Цикл по блоку № 3 ведется до уменьшения входного тока до нуля. Проверка выполнения этого условия осуществляется блоком № 4. Далее расчет до окончания рассматриваемого интервала тактирования ведется по формулам ОСЗ типа III-3 по блоку № 5 с учетом следующих начальных условий: i5(0)=Id, где Id- значение тока нагрузки в конце работы предыдущей ОСЗ типа III -2.

Длительность первого этапа принята равной длительности первого интервала тактирования, т. е. в один полупериод. Момент окончания этапа проверяется блоком № 6.

Расчет второго этапа, который начинается с момента подачи импульсов системы управления на другую пару силовых тиристоров, т. е. с момента переключения схемы и длится до достижения номинального значения выходного напряжения при неизменном входном напряжении, осуществляется блоками с № 7 по № 14.

В начале интервала тактирования расчет ведется по формулам ОСЗ типа Ш-2 по блоку № 7 с учетом следующих начальных условий:

i1(0) = 0, i2(0) = i3(0) = i4(0) = — Id, uC(0) = UC,

где Id — значение тока нагрузки i5 в конце работы предыдущей ОСЗ типа Ш-3;

UC — значение напряжения на емкости в конце работы ОСЗ типа Ш-2, т. е. в момент перехода от ОСЗ типа Ш-2 к ОСЗ типа Ш-3 при уменьшении входного тока до нуля.

Цикл по блоку № 7 ведется до момента, когда входной ток i1станет равным току нагрузки i4. проверка этого условия осуществляется блоком № 8. После выполнения этого условия расчет ведется по формулам ОСЗ типа Ш-1 блоку № 9 со следующими начальными условиями: i1(0) = i4(0) = — Id, uC(0)=UC,

где Id и UC — значения входного тока и напряжения на емкости в конце работы предыдущей ОСЗ типа Ш-2.

Цикл по блоку № 9 ведется до уменьшения значения напряжения Umn до нуля. Выполнение данного условия проверяется блоком № 10. Далее расчет ведется по формулам ОСЗ типа Ш-2 по блоку № 11 с учетом следующих начальных условий:

i2(0) = 0, i1(0) = i3(0) = i4(0) = Id, uC(0) = UC,

где Id и UC — значения входного тока и напряжения на емкости в конце работы предыдущей ОСЗ типа Ш-1.

Цикл по блоку № 11 ведется до уменьшения входного тока до нуля. Проверка данного условия осуществляется блоком № 12. После этого расчет рассматриваемого интервала тактирования ведется по формулам ОСЗ типа Ш-3 по блоку № 13 с учетом следующих начальных условий: i5(0) = — Id, где Id — значения тока нагрузки в конце работы предыдущей ОСЗ типа Ш-2. Цикл по блоку № 13 ведется до конца рассматриваемого интервала тактирования, т. е. до подачи импульсов СУ на другую пару силовых тиристоров. Выполнение этого условия проверяется блоком № 14. затем начинается расчет следующего интервала тактирования, который ведется в той же последовательности, что и предыдущий интервал тактирования. Расчет второго этапа по вышеописанной последовательности ведется до достижения номинального значения выходного напряжения, т. е. До установившегося режима при неизменном входном напряжении. Выполнение этого условия проверяется блоком № 15 в конце каждого интервала тактирования второго этапа.

Расчет третьего этапа переходного процесса начинается с момента изменения величины входного напряжения и продолжается до установления (стабилизации) номинального значения выходного напряжения. Стабилизация величины выходного напряжения осуществляется за счет изменения частоты подачи импульсов СУ на силовые тиристоры. Расчет третьего этапа с новыми значениями входного напряжения и частоты (для их введения в блок-схеме предусмотрен блок № 16) ведется в той же последовательности чередования ОСЗ типов Ш-1, Ш-2, Ш-3 как и второй этап.

Таким образом, в описании переходного процесса участвуют три структуры силовой схемы с соответствующими им ОСЗ. Далее для каждой операторной схемы получены формулы вычисления искомых токов и напряжений.

Схема типа: Ш-1.

Для ОСЗ типа Ш-1 примем следующие начальные условия: t = 0; i1(0) = Id1; u c(0) = -Uc1.

Решая составленные на основании законов Кирхгофа уравнения относительно искомых токов и напряжений, получим их изображения в виде:

Полиномы, входящие в выражения, имеют следующий вид:

Полином М1(р)=0 имеет следующие корни: р1,2= -δ1 ± jΩ1

Тогда оригиналы токов и напряжений будут иметь следующий вид:

Схема типа III-2.

Для ОСЗ типа III-2 примем следующие начальные условия:

t= 0; i1(0) = Id2; i2(0) = 0; i3(0) = Id2; iн(0) = I`d2; Uc(0) = -Uc2.

Решая составленные на основании законов Кирхгофа уравнения относительно искомых токов и напряжений, получим их изображения в виде:

Полиномы, входящие в выражение имеют следующий вид:

Схема типа III-3.

Для ОСЗ, в при t=0 выражение i5(t) имеет следующий вид:

D:\Новая папка\СТАТЬИ n\DOCUME~1\598A~1\LOCALS~1\Temp\FineReader11\media\image1.jpeg

Рис. 1. Структурная схема алгоритма расчета переходных процессов в стабилизированного источника питания на базе последовательного АИТ при частотном регулировании

На основании полученных аналитических выражений и вышеописанного алгоритма была получена математическая модель СИП, с помощью которой был произведен расчет переходных процессов, временные диаграммы искомых токов и напряжений представленных на рис. 2.

D:\Documents and Settings\User\Рабочий стол\2.jpg

Рис. 2. Временные диаграммы токов и напряжений стабилизированного источника питания на базе последовательного АИТ с частотным регулированием при уменьшении входного напряжения

Резюмируя вышесказанное можно сказать, что предлагаемый алгоритм расчета переходных процессов стабилизированных источников питания на базе однофазных последовательных автономных инверторов тока с частотным регулированием позволяет сократить размеры модели, обеспечивает сокращение требуемого времени и объема, а получение решения в общем виде в форме посписочной записи аналитических рекуррентных соотношений обеспечивает наглядность, точность и формализованность при осуществлении программной реализации.

Литература:

  1. Миралиев М. Р., Умаров Ш. Б. Расчет переходных процессов в стабилизированных источниках питания на базе однофазного последовательного инверторов тока //В журнале: Texnikayulduzlari.Ташкент: TDTU, 2014. № 1, с.48–52.
Основные термины (генерируются автоматически): входной ток, конец работы, блок, тип, выходное напряжение, номинальное значение, входное напряжение, переходной процесс, напряжение, неизменное входное напряжение.


Ключевые слова

алгоритм, математическая модель, операторная схема замещения, преобразователь, источник питания, инвертор

Похожие статьи

Системы оперативного постоянного тока для ПС 110 — 220 кВ

Оперативный постоянный ток применяется на подстанциях (далее ПС) напряжением 35–750 кВ, для беспрерывной работы терминалов релейной защиты и автоматики (РЗиА), АСУТП и цепей управления коммутационными аппаратами, сигнализации.

Простейший операционный усилитель на полевых транзисторах...

Напряжение смещения. Скорость нарастания выходного напряжения (Slew Rate). Входной ток.

Однако при нулевом входном напряжении ток не протекает через усилительный элемент.

DC-DC преобразователь на базе MP1484EN | Статья в журнале...

Характеристики. Параметры. Входное напряжение.

Выходное напряжение. 0,925 в — 17 в. Номинальный выходной ток.

Сравнительный анализ характеристик традиционного автономного...

Согласование напряжений источников постоянного напряжения и требуемого выходного напряжения производится с

Входное напряжение. UBX = 490B; Мощность нагрузки.

Максимальное напряжение звена постоянного тока UDC, В. 652. 803. Входной ток IIN, A.

ПИД-регулятор понижающего преобразователя напряжения

Стабилизация выходного напряжения достигается путем регулирования величины рабочего цикла (Duty cycle) посредством обратной связи.

-ток нагрузки. Рис. 2 Схема понижающего преобразователя. Из первого уравнения системы (1) получаем произведение входного...

Математическая модель понижающего преобразователя...

Осциллограммы выходного напряжения «Uout» и ток катушки индуктивности « » во время начального переходного процесса понижающего преобразователя, рисунок 8. Проверка реакции системы на изменения коэффициента заполнения...

Эффективность работы активного фильтра гармоник

Если напряжение на нагрузке превышает номинальное синусоидальное напряжение, то индуктивность подключается таким образом, чтобы избыточная энергия в системе накапливалась в индуктивности.

Начальный ток в индуктивности I, А.

Теоретический анализ полупроводниковых резистивных цепей

Это свойство тиристора позволяет создавать устройства с регулированием значения выходного напряжения. С помощью управляющего тока можно управлять моментом включения тиристора.

Способы защиты устройств СЦБ от перенапряжения

Он предназначен для защиты изоляции переменного тока с напряжением от 0 до 250В и постоянного тока с напряжением от 0 до 120В в устройствах автоматики от импульсных перенапряжений, возникающих в результате грозовых разрядов и коммутационных процессов...

Обсуждение

Социальные комментарии Cackle

Похожие статьи

Системы оперативного постоянного тока для ПС 110 — 220 кВ

Оперативный постоянный ток применяется на подстанциях (далее ПС) напряжением 35–750 кВ, для беспрерывной работы терминалов релейной защиты и автоматики (РЗиА), АСУТП и цепей управления коммутационными аппаратами, сигнализации.

Простейший операционный усилитель на полевых транзисторах...

Напряжение смещения. Скорость нарастания выходного напряжения (Slew Rate). Входной ток.

Однако при нулевом входном напряжении ток не протекает через усилительный элемент.

DC-DC преобразователь на базе MP1484EN | Статья в журнале...

Характеристики. Параметры. Входное напряжение.

Выходное напряжение. 0,925 в — 17 в. Номинальный выходной ток.

Сравнительный анализ характеристик традиционного автономного...

Согласование напряжений источников постоянного напряжения и требуемого выходного напряжения производится с

Входное напряжение. UBX = 490B; Мощность нагрузки.

Максимальное напряжение звена постоянного тока UDC, В. 652. 803. Входной ток IIN, A.

ПИД-регулятор понижающего преобразователя напряжения

Стабилизация выходного напряжения достигается путем регулирования величины рабочего цикла (Duty cycle) посредством обратной связи.

-ток нагрузки. Рис. 2 Схема понижающего преобразователя. Из первого уравнения системы (1) получаем произведение входного...

Математическая модель понижающего преобразователя...

Осциллограммы выходного напряжения «Uout» и ток катушки индуктивности « » во время начального переходного процесса понижающего преобразователя, рисунок 8. Проверка реакции системы на изменения коэффициента заполнения...

Эффективность работы активного фильтра гармоник

Если напряжение на нагрузке превышает номинальное синусоидальное напряжение, то индуктивность подключается таким образом, чтобы избыточная энергия в системе накапливалась в индуктивности.

Начальный ток в индуктивности I, А.

Теоретический анализ полупроводниковых резистивных цепей

Это свойство тиристора позволяет создавать устройства с регулированием значения выходного напряжения. С помощью управляющего тока можно управлять моментом включения тиристора.

Способы защиты устройств СЦБ от перенапряжения

Он предназначен для защиты изоляции переменного тока с напряжением от 0 до 250В и постоянного тока с напряжением от 0 до 120В в устройствах автоматики от импульсных перенапряжений, возникающих в результате грозовых разрядов и коммутационных процессов...

Задать вопрос