/2. При этом ток в индуктивности, отстающий от напряжения на 
- вектор напряжения входной сети
- вектор напряжения, формируемый инвертором
- вектор напряжения дросселя
- вектор тока сети.Математическое описание работы активного выпрямителя
Для схемы на Рис.1 можно записать следующее выражение:
где:
R - активное сопротивление дросселя
L - индуктивность дросселя
Для вращающейся системы координат XY, связанной с вектором напряжения входной сети, можно записать:
(1.1)
где:
ω =2πf=100π (для 50Гц)
IХ – активная составляющая входного тока (совпадает с фазой сети)
IY – реактивная составляющая входного тока (отстает или опережает фазу сети на 90º).
Для того, чтобы характер потребления корректора был активным необходимо поддерживать IY=0.
Кроме того, корректор должен обеспечивать функции выпрямителя, то есть поддерживать заданное значение Udс, независимо от тока нагрузки.
Структура системы управления активного выпрямителя
Рассмотрим структуру системы на основе ее модели в SimInTech (Рис.3).
Система регулирования строится во вращающейся синхронно с вектором напряжения входной сети системе координат XY по двухконтурной структуре.
Внешний контур напряжения с помощью регулятора напряжения вырабатывает задание на активную составляющую тока дросселя (IX), необходимую для поддержание заданного Udc.
Внутренний контур тока обеспечивает отработку задания активной составляющей тока (IX) при нулевой реактивной составляющей (IY=0).
Ниже перечислены и кратко описаны блоки системы:
Uset – задатчик напряжения Udc,.
ВФ – вычислитель фазы сети, определяет угол поворота вектора напряжения входной сети в неподвижной системе координат и формирует сигналы необходимые для координатных преобразований.
ABC=>XY – преобразователь координат, осуществляет переход из неподвижной трехфазной системы координат во вращающуюся прямоугольную систему координат ХY, связанную с вектором входного напряжения.
XY=>ABC – преобразователь координат осуществляет переход из вращающейся системы координат ХY в неподвижную трехфазную.
PU– регулятор напряжения (ПИ), преобразует сигнал ошибки Udс в сигнал задания активной составляющей входного тока I1X.
РIx – регулятор тока, преобразует сигнал ошибки активного тока в сигнал задания напряжения по оси Х вращающейся системы координат.
РIy – регулятор тока, преобразует сигнал ошибки реактивного тока в сигнал задания напряжения по оси Y вращающейся системы координат.
Огр.U – ограничитель напряжения ограничивает вектор напряжения по модулю максимально возможным значением с приоритетом Y - составляющей.
КПС - блок компенсации предназначен для компенсации перекрестных связей между токами координат (см. последние члены в уравнениях 1.1). Компенсация не осуществляется по координате X, так как предполагается равенство нулю тока по оси Y.
ФЗМ – Формирователь Закона Модуляции - блок алгоритма ШИМ с полным использованием напряжения звена постоянного тока.
ВНИМАНИЕ
- Имеющий глаза да увидит несколько необычное построение вычитающих блоков на входе регуляторов тока. В них сигнал задания тока вычитается из сигнала обратной связи, а не наоборот, как обычно бывает. Это связано с тем, что при координатных преобразованиях положительным считается фазный ток, вытекающий из источника напряжения. Для преобразования АВС=>XY источником является сеть, а для обратного преобразования, XY => АВС, источником является инвертор. Так как фазные токи с точки зрения сети и инвертора противоположны, требуется инвертирование задания и обратной связи в контуре тока, что и реализуется в структуре вычитающих блоков на входе его регуляторов.
- На описании математики блоков подробно не останавливаюсь, так как она присутствует во внутренних структурах блоков, доступных пользователю SimInTech (смотрите внутреннюю структуру, читайте help на элементы, а также материал по ссылке: https://3v-services.com/books/978-5-97060-766-4/978-5-97060-766-4_SimInTech-01.pdf ).
Структура силовой части выпрямителя
Структура силовой части выпрямителя рассмотрена на основе ее модели в SimInTech представленной на Рис.4.
Параметры силовой схемы следующие:
L = 0.0015 Гн С = 10 000 мкФ Частота ШИМ –8.33 кГц
Работа модели
Пакет модели состоит из двух проектов, схемы которых приведены выше.
Время интегрирования проекта системы управления равно такту ШИМ – 160мкс
Время интегрирования проекта силовой части - 1мкс
Синхронизация проектов с частотой обсчета проекта системы управления моделирует временную дискретность реальной (цифровой) системы управления.
Ниже приведено описание алгоритма работы пакета модели и поясняющие его работу графики:
- на участке 1 – транзисторы инвертора выключены, происходит заряд емкости звена постоянного тока через диоды инвертора с ограничением тока на зарядном резисторе
- на участке 2 – зарядный резистор шунтируется реле и на холостом ходу происходит повышение напряжения до заданного (700В)
- на участке 3 – ток нагрузки (50А) потребляется из сети
- на участке 4 – ток нагрузки (-50А) рекуперируется в сеть.
Токи сети имеют активный и синусоидальный характер. Содержание высших гармоник в токе по данным анализатора спектра графика в SimInTech составляет 4.4%.
Ю.Н. Калачёв
А.Г.Александров
https://3v-services.com/books/978-5-97060-766-4/978-5-97060-766-4_SimInTech-01.pdf
