plik

KADEMIA

ÓRNICZO

–H

UTNICZA

Napęd elektryczny i energoelektronika

Wydział:

EAIiIB

Rok:

III

Nazwisko i imię

. Łukasik Adrian

2. Radzik Jarosław

Kierunek studiów:

Elektrotechnika

Moduł:

Temat

Trójfazowy prostownik diodowy

Grupa:

Data oddania:

21.01.2015r.

Ocena:

Uwagi:

Cz. I Wprowadzenie, podstawowe pojęcia i wzory

Trójfazow prostow ik diodow jest ieli iow przekształt ikie AC/DC, któr za ie ia

apię ie prze ie e, a apię ie stałe. W korz stuje się go do zasila ia od ior ików w agają

zasila ia prąde stał prz duż po orze o . Prostow iki trójfazowe harakter zują się

iejsz tęt ie ie apię ia w jś iowego iż prostow iki jed ofazowe. Tęt ie ia te i h wartość

śred ią przedstawia wzór (1):

(1)

Gdzie: p- liczba impulsów, U-

wartość skute z a apię ia zasilają ego

)e wzoru oż a w prowadzić zależ ość (2) apię ia w prostowa ego (U

od apię ia

zasilają ego U

f sk

(2)

Tęt ie ia, które oż a zao serwować w w iku działa ia ostka defi iuje się prz po o

aks al ej i i i al ej wartoś i apię ia w prostowa ego (3)

(3)

Na aks al ą wartość pulsa ji ie a wpł wu- jest wprost propor jo al a do wartoś i apię ia
zasilają ego U

f sk

, ale i i al a wartość tęt ień oże ogra i z ć po przez zwiększe ie li z

i pulsów układu prostow ika.

Sterowa ie ostkie od wa się przez sterowa ie pu kte ko uta ji z li kąte opóź ie ia
wysterowania tyrystorów mierzony od punktu naturalnej komutacji. Rysunek 1 przedstawia przebieg

apię ia wejś iowego i w jś iowego, oraz o razuje pu kt atural ej ko uta ji oraz kąt ko uta ji

mostka:

Rys. 1

Zobrazowanie pracy trójfazowego (E1, E2, E3) prostownika diodowego

dwupołówkowego .

Z punktu widzenia sieci elektroenergetycznej, prostownik jest odbiornikiem energii elektrycznej,
któr ge eruje w sie i zasilają ej w ższe har o i z e odkształ e ie apię ia w sie i przedstawione
wzorami (4).

� �

�

√∑

�

ℎ

∞

ℎ=

�

∙

% =

√� −�

�

∙

(4)

� �

�

√∑

∙�

ℎ

∞

ℎ=

�

∙

% =

�

√∑

∙

ℎ

∞

ℎ=

∙

% (4)

gdzie:

a wzór a współ z

ik odkształ e ia prądu: h- rząd har o i z ej, I

skute z a wartość

har o i z ej prądu, I

skute z a wartość har o i z ej podstawowej prądu, I- skute z a wartość

prądu po iera a ze źródła zasila ia

wzór a współ z

ik odkształ e ia apię ia: X

reakta ja źródła zasila ia, X

odwrot ość prądu zwar ia.

Nor iędz arodowe takie jak p. IEEE (The Institute of Electrical and Electronics Engineers)
sta owią ardzo restr k j e w aga ia dot zą e zawartoś i w ższ h har o i z

h THD w

prąda h po iera

h z sie i oraz pozio u dopusz zal ego odkształ e ia apię ia, dlatego w

projek ie rów ież jest to uwzględ ia e.

Skr pt progra u „Matla ” do wartoś i para etrów:

%sieć

Us_ab=400;
f=50;
Ls=50e-6;

%Indukcyjność wejściowa

Lin=10e-3;
R_Lin=1/30*2*pi*f*Lin;

%Obciążenie RL

R_load=6;
L_load=100e-6;

%Dioda

Rdiode=1e-3;
Vdiode=1.5;

Cz. II Symulacja, przedstawienie wyników, wnioski

A ieć pew ość, że układ zasila z sie i trójfazowej prądu prze ie ego, od z taliś wartoś i z
oscyloskopu

„Scope 1” ukazują prze iegi z sie i zasilają ej. Os loskop wskazuje wartość

iędz fazową

ożo e przez pierwiastek z trze h . Prze iegi przedstawia R s.

Rys.2

Prze ieg prądu oraz apię ia ze źródła zasila ia.

Do przedstawie ia apię ia oraz prądu a w jś iu prostow ika posłuż ł os loskop „Scope”, który

został w skalowa tak, a w kres odpowied io ieś ił się w w świetla

okie ku. Przebiegi

obrazuje rysunek 3.

Rys. 3

Prze iegi prądu i apię ia a wyjś iu prostow ika diodowego.

Wnioski:

Do w świetle ia pow ższ h prze iegów R s. i R s. uż liś zastosowa ego w s ula ji

ele e tu „S ope”. Po otwar iu tego ele e tu w korz staliś „Autos ale”, któr dostosował zakres
osi Y do obserwowanego przebiegu. W celu uzyskania wielu przebiegów w

jed

ok ie uż liś

loku „Mu ”, któr jest ultipleksere składają

s g ałów do posta i wektora o długoś i .

0.002

0.004

0.006

0.008

0.01

0.012

0.014

0.016

0.018

0.02

-100

-80

-60

-40

-20

100

t[s]

]

Wpływ indukcyjności wejściowej na kształt przebiegów prądu wejściowego

Lin=100uH
Lin=1mH

Lin=2mH

Lin=3mH
Lin=4mH

Lin=5mH

Lin=6mH

Lin=7mH
Lin=8mH

Lin=9mH

Lin=10mH
Napięcie 0.2*Us

Badanie wpływu indukcyjności wejściowej mostka diodowego na kształt

przebiegów prądu wejściowego na tle napięcia sieci.

Uz ska e prze iegi został zapreze towa e a r su ku .

Rys.4

Wpływ i duk yj oś i a prze ieg prądu wejś iowego a tle apię ia sie i

Skr pt progra u „Matla ” do prze iegów (rys.4):

plot(UI_przebiegi1.time,UI_przebiegi1.signals.values(:,1),

'g'

)

hold

plot(UI_przebiegi2.time,UI_przebiegi2.signals.values(:,1),

'm'

)

hold

plot(UI_przebiegi3.time,UI_przebiegi3.signals.values(:,1),

'c'

)

hold

plot(UI_przebiegi4.time,UI_przebiegi4.signals.values(:,1),

'b'

)

hold

plot(UI_przebiegi5.time,UI_przebiegi5.signals.values(:,1),

'y'

)

hold

plot(UI_przebiegi6.time,UI_przebiegi6.signals.values(:,1))
hold

plot(UI_przebiegi7.time,UI_przebiegi7.signals.values(:,1))
hold

plot(UI_przebiegi8.time,UI_przebiegi8.signals.values(:,1))
hold

plot(UI_przebiegi9.time,UI_przebiegi9.signals.values(:,1))
hold

plot(UI_przebiegi10.time,UI_przebiegi10.signals.values(:,1))
hold

plot(UI_przebiegi11.time,UI_przebiegi11.signals.values(:,1),

'r'

)

hold

%przebieg napięcia

plot(UI_przebiegi.time,0.2*UI_przebiegi.signals.values(:,4),

'k'

)

hold

legend(

'Lin=100uH'

'Lin=1mH'

'Lin=2mH'

'Lin=3mH'

'Lin=4mH'

'Lin=5mH'

'Lin=6

mH'

'Lin=7mH'

'Lin=8mH'

'Lin=9mH'

'Lin=10mH'

'Napięcie 0.2*Us_abc'

)

axis([0 0.02 -100 100])
xlabel(

't[s]'

);

ylabel(

'I[A]'

);

grid

Wnioski:

Pow

ższe prze iegi R s. o razują w jaki sposó z ie ia się prze ieg prądu wejś iowego

prz z ia ie i duk j oś i. Dla ał h i duk j oś i prze ieg jest ardzo z iekształ o . Największe
z iekształ e ia posiadają prze iegi dla i duk j oś i od Li =

µH – 4mH. W raz ze wzrostem

indukcyjn

oś i, ada prze ieg za z a prz po i ać prze ieg si usoidal . Skutkuje to sta il iejszą

pra ą układu, gd ż wów zas ie a wahań w zasila iu. Niestet wzrost i duk j oś i a też swoje
skutki egat w e. Jak widać z prze iegu zerwo ego dla wartoś i Li =

H wartość śred ia

ada ego prądu jest dużo

iejsza ok. A od prze iegu zielo ego dla wartoś i Li =

µH.

0.001

0.002

0.003

0.004

0.005

0.006

0.007

0.008

0.009

0.01

THD sieci

Indukcyjność

0.001

0.002

0.003

0.004

0.005

0.006

0.007

0.008

0.009

0.01

Piąta harmoniczna

Indukcyjność

Badanie wpływu indukcyjności wejściowej mostka diodowego na zawartość

harmonicznych w przebiegu prądu sieci.

Rys.5

Charakterystyka zależ oś i THD

Isieci

=f(L

)

Rys.6

Charakterystyka zależ oś i I

(5)

(1)

=f(L

harakterystyka piątej har o i z ej w fu k ji i duk yj oś i)

0.001

0.002

0.003

0.004

0.005

0.006

0.007

0.008

0.009

0.01

Siódma harmoniczna

Indukcyjność

Rys.7

Charakterystyka zależ oś i I

(7)

(1)

=f(L

) ( charakterystyka siódmej harmonicznej

w fu k ji i duk yj oś i)

Skr pt progra u „Matla ” do pow ższ h prze iegów (rys.5, rys.6, rys.7):

THD =[ 27.67; 23.14; 19.60; 16.37; 13.55; 11.15; 9.38; 8.08; 7.10; 6.33;
5.71];
I5=[22.49; 21.22; 18.33; 15.20; 12.45; 10.22; 8.60; 7.41; 6.52; 5.81;
5.24];
I7=[10.68; 7.38; 6.02; 5.31; 4.51; 3.71; 3.11; 2.68; 2.35; 2.09; 1.89];
L=[100e-6; 1e-3; 2e-3; 3e-3; 4e-3; 5e-3; 6e-3; 7e-3; 8e-3; 9e-3; 10e-3];

plot(L,THD)
title(

'THD sieci'

)

xlabel(

'Indukcyjność'

)

ylabel(

'%'

)

grid

figure(2)
plot(L,I5)
title(

'Piąta harmoniczna'

)

xlabel(

'Indukcyjność'

)

ylabel(

'%'

)

grid

figure(3)
plot(L,I7)
title(

'Siódma harmoniczna'

)

xlabel(

'Indukcyjność'

)

ylabel(

'%'

)

grid

0.001

0.002

0.003

0.004

0.005

0.006

0.007

0.008

0.009

0.01

340

360

380

400

420

440

460

480

500

520

Indukcyjność

[

]

Wartość średnia napięcia od indukcyjności

Wnioski:

Dzięki lo zkowi „Powergui” ogliś uz skać wartoś i THD i utworz ć z nich wektor ten

wektor. Pow ższe prze iegi pokazują, iż w raz ze wzroste i duk j oś i współ z

ik zawartoś i

harmonicznych maleje

. ) prze iegów dot zą

h piątej har o i z ej r s. oraz siód ej r s.

oż a zauważ ć, że w piątej har o i z ej wartość po zątkowo jest ie al dwukrot ie większa od

wartoś i po zątkowej har o i z ej siód ej.

Badanie wpływu indukcyjności wejściowej mostka diodowego na wartość średnią

napięcia U

Rys.8

)ależ ość apię ia w fu k ji i duk yj oś i

Skrypt

progra u „Matla ”(rys.8):

us(1)=mean(UIdc_przebiegi1.signals.values(:,2))
us(2)=mean(UIdc_przebiegi2.signals.values(:,2))
us(3)=mean(UIdc_przebiegi3.signals.values(:,2))
us(4)=mean(UIdc_przebiegi4.signals.values(:,2))
us(5)=mean(UIdc_przebiegi5.signals.values(:,2))
us(6)=mean(UIdc_przebiegi6.signals.values(:,2))
us(7)=mean(UIdc_przebiegi7.signals.values(:,2))
us(8)=mean(UIdc_przebiegi8.signals.values(:,2))
us(9)=mean(UIdc_przebiegi9.signals.values(:,2))
us(10)=mean(UIdc_przebiegi10.signals.values(:,2))
us(11)=mean(UIdc_przebiegi11.signals.values(:,2))

plot(L,us)
xlabel(

'Indukcyjność '

)

ylabel(

'U [V]'

)

title(

'Wartość średnia napięcia od indukcyjności'

)

grid

0.002

0.004

0.006

0.008

0.01

0.012

0.014

0.016

0.018

0.02

-300

-200

-100

100

200

300

t [s]

[

]

Napięcie wejściowe w zależności od indukcyjności wejściowej sieci

Ls=50uH

Ls=500uH
Ls=1mH

Badanie wpływu reaktancji zastępczej sieci na kształt napięcia wejściowego

Rys.9

Wykres zależ oś i apię ia od trze h róż y h wartoś i i duk yj oś i

Skr pt progra u „Matla ”(rys.9):

parametry
Lin=5e-3

Ls=50e-6;
sim(

'prostownik'

)

y1=UI_przebiegi

Ls=500e-6;
sim(

'prostownik'

)

y2=UI_przebiegi

Ls=1e-3
sim(

'prostownik'

)

y3=UI_przebiegi

plot(y1.time,y1.signals.values(:,4))
hold

plot(y2.time,y2.signals.values(:,4),

'g'

)

hold

plot(y3.time,y3.signals.values(:,4),

'r'

)

axis([0 0.02 -350 350])
xlabel(

't [s]'

)

ylabel(

'U [V]'

)

title(

'Napięcie wejściowe w zależności od indukcyjności wejściowej sieci'

)

legend(

'Ls=50uH'

'Ls=500uH'

'Ls=1mH'

)

grid