Принципы построения спектральных моделей устройств силовой электроники с примерами программ вы найдете в литуратуре, которая помещена на этом сайте в разделе "Учебные пособия". В разделе"Статьи" имеются примеры использования спектрального моделирования для различных преобразователей, вплоть до таких сложных для анализа устройств как матричный преобразователь частоты. |
ЗАЧЕМ НУЖНЫ СПЕКТРАЛЬНЫЕ МОДЕЛИ?
Большинство устройств силовой электроники сложно описать аналитически. Обычно мы проводим анализ «на бумаге», пользуясь усредненными моделями. Однако усредненные модели - неполные, в них отбрасываются высокочастотные составляющие. Как правило, априорно оценить присущие усредненным моделям погрешности невозможно. Такие модели не дают возможности получить спектральные характеристики, корректно рассчитать фильтры. В последние годы появились мощные пакеты универсальных программ, которые позволяют на основе заданной электрической схемы устройства промоделировать электромагнитные процессы. Возможности таких пакетов программ очень велики, но, как и в любых универсальных моделях, их быстродействие и производительность малы в силу избыточности самой модели. Для обеспечения высокого качества электрической энергии на входе и (или) выходе ключевых преобразователей применяют различные виды широтно-импульсной модуляции (ШИМ). Наличие множества (до нескольких сот) межкоммутационных интервалов на периоде повторения затрудняет моделирование. Использование пакетов универсальных программ для моделирования ключевых преобразователей вызывает трудности, связанные с большими затратами времени на проведение модельного эксперимента. В связи с этим на таких моделях затруднен просмотр множества режимов работы и подбор параметров элементов при поиске оптимальных решений. Преимуществами в этом плане обладают спектральные модели. Впервые применил спектральное моделирование в силовой электронике профессор Новосибирского электротехнического института Г. В. Грабовецкий еще в конце 60-х г.г. ХХ века. Ему удалось создать корректную модель непосредственного преобразователя частоты. Однако при использовании спектральных моделей, базирующихся на описании преобразователя с помощью переключающих функций, возникала проблема: а как аналитически задать временное положение переключающей функции? В статье [Чаплыгин Е.Е., Малышев Д.В. СПЕКТРАЛЬНЫЕ МОДЕЛИ АВТОНОМНЫХ ИНВЕРТОРОВ НАПРЯЖЕНИЯ С ШИРОТНО-ИМПУЛЬСНОЙ МОДУЛЯЦИЕЙ / «Электричество» № 8, 1999] мы предложили дополнить спектральную модель своеобразным модулятором, преобразующим управляющий сигнал во временной интервал, и тем самым сняли эту проблему. Реализуются спектральные модели в базисе MathCad . К числу достоинств спектральных моделей относятся: - возможность непосредственного моделирования установившегося режима без затраты времени на расчет переходных процессов, - простота составления программы, основанной на использовании стандартных расчетных блоков, - высокая производительность модели, которая по меньшей мере на порядок превышает показатели моделей на основе стандартных пакетов программ, - простота процедуры изменения параметров элементов, как и изменения силовой схемы и алгоритма управления. Спектральные модели позволяют промоделировать множество режимов, выявить критические режимы, определить и оптимизировать параметры элементов силовой схемы и характеристики преобразователя. Наряду с этим спектральное моделирование имеет органические недостатки: - невозможность анализа процессов в системах с замкнутым контуром управления (это ограничение можно обойти при допущении об абсолютной устойчивости системы управления при априорном задании моментов коммутации ключей), - необходимость идеализации схемы инвертора (идеальные ключи, идеальные источники питания). Существует возможность в значительной мере преодолеть эти ограничения, воспользовавшись итерационными методами. Для моделирования устройств силовой электроники не существует моделей, обладающих универсальными достоинствами. Спектральное моделирование не заменяет традиционные методы моделирования, а дополняет их. Сочетание различных методов моделирования в конечном счете позволяет сократить затраты времени на модельный эксперимент и проектирование устройства.
|
|
© ChaplyginYY |