Моделирование системы автоматического управления преобразователем

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

1. Справочник по проектированию автоматизированного электропривода и систем управления технологическими процессами / Под ред. В.И. Круповича. М.: Энергоиздат, 1982.

2.Патент РФ 2110136 Способ широтно-импульсного регулирования напряжения на выходе сетевого преобразователя / С. Н. Сидоров,

Ю. Л. Ши кин//Изобре тения. 1998. № 12.

Сидоров Сергей Николаевич, кандидат технических паук, доцент кафедры «Электропривод и автоматизация промышленных установок» Ул—ГТУ. Окончил Ульяновский политехнический институт. Область научных интересов — преобразовательная техника для автоматизированного электропривода. Автор сорока изобретений.

Кудряшов Павел Владимирович, окончил энергетический факультет Ульяновского государственного технического университета. Аспирант кафедры «Электропривод и автоматизация промышленных установок» УлГТУ. Имеет статьи в области автоматизированного электропривода.

УДК 621.314.632

М. А. БОРОВИКОВ, М. В. ПЕТРОВА

МОДЕЛИРОВАНИЕ СИСТЕМЫ АВТОМАТИЧЕСКОГО УПРАВЛЕНИЯ

ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЕМ

Разработана система автоматического управления компенсирующим преобразователем. Показано влияние частоты коммутации компенсационного преобразователя на характер изменения тока и напряжения при различных частотах. Проведено имитационное моделирование с помощью универсального пакета программ Electronics Workbench. Система управления (СУ) преобразователем состоит из блоков формирования импульсов управления транзисторами Т1-ьТ4, задающих устройств, измерительных устройств (датчиков), регулятора компенсирующего тока, включающего в себя устройство коррекции (обеспечения устойчивости при надлежащем качестве), и в конечном счете должна представлять собой САУ, обеспечивающую потребление из сети тока, синфазного с напряжением ес. Функциональная блок-схема СУ представлена на рис.1, где

БП - блок питания, содержащий необходимые для питания всех уст-ройств напряжения постоянного тока Еш-ьЕт,; 59 Вестник УлГТУ 1/2001

ЗФТ - задатчик формы тока компенсации. Это устройство в явной форме (за-датчика синусоидального тока, сдвинутого на ± — относительно сети) усматривается в случаях неискажающих нагрузок.

Для случаев несинусоидальных токов нагрузки он должен присутствовать, но в неявной, подчиненной концепции построения СУ форме; М3 - множительное звено, используемое для управления заданием в автоматическом режиме; ДТк, ДТС - датчики тока компенсации и сети; ГНЧ - генератор несущей частоты 10-Л20 кГц; ГЛИН - генератор линейно изменяющегося напряжения -«генератор пилы»; ФИ - формирователь импульсов - устройство, преобразующее сигнал управления в последовательность импульсов определенной ширины; РИ - распределитель импульсов, в который включено устройство (блок) гальванической развязки (БГР); ЗУ, РЗ - задающее устройство, ручной задат-чик.

Следует отметить, что для формирования с помощью транзисторов Т^Т4 синусоидального тока 1К СУ по определению должна представлять собой систему стабилизации тока.

Таким образом, даже в разомкнутом состоянии (когда СУ функционирует как генератор реактивных токов, а не как система стабилизации Км =l;cospw =1) должна быть организована обратная связь по Ж иначе требуемой формы не создать.

Полная схема управления транзисторами представлена на рис.2

Р|4£.2. Схема упроБ.шшн траизисторемн прееб: ! а: к I л ал ел|я

Такая схема будет функционировать в соответствии со следующими временными диаграммами, представленными на рис.З.

Для того чтобы получить напряжение, сдвинутое на 90° относительно сетевого, достаточно сетевое напряжение проинтегрировать. Это показано на рис. 2, путем включения А1, охваченного обратной связью через емкость С1. Величина R], С1 некритична: необходимо лишь, чтобы ОУ (А1) не оказывался в насыщении. Установив четыре компаратора А2-А5 с диодами Д1-Д8, выделяем последовательность однополупериодных импульсов из, и4,ШШ. Включая схемы совпадения И1-гИ4, выделим интервалы тс/4, на которых будут выделяться импульсы управления парами транзисторов Т1,Т4 и Т2,ТЗ. Схемы ГЛИН и И выбиваются в виде готовых ИМПУЛЬСНЫХ УСТПОЙСТВ 61 Вестник УлГТУ 1/2001

Проведено имитационное моделирование и проанализировано влияние частоты коммутации на характер тока и напряжения при изменении частоты с 1 кГц до 10 кГц. Результаты моделирования приведены на рис. 4(а,б). Рассмотрены вопросы имитационного моделирования потребления электроэнергии от однофазной сети группой бытовых потребителей электроэнергии с использованием компенсационного преобразователя. Моделирование проведено с использованием пакета прикладных программ Elec-tronics Workbench версии 5. Результаты моделирования подтвердили целесообразность использования преобразователя для компенсации реактивного тока при изменении нагрузки от нуля до номинальной.

Имитационное моделирование показало, что компенсатор обеспечивает также компенсацию мощности искажения, в частности, обеспечивает

потребление из сети синусоидального тока при наличии среди нагрузки выпрямительной установки.

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

1.Карлащук В.И. Электронная лаборатория на IBM PC (Electronics Work-bench). М., 1997. 350 c.

Боровиков Михаил Алексеевич, доктор технических наук, профессор, заведующий кафедрой «Электропривод и автоматизация промышленных установок» УлГТУ, действительный член Академии электротехнических наук РФ. Окончил Томский политехнический институт. Имеет статьи и монографии по вопросам повышения качества автоматизированных электроприводов разных классов.

Петрова Марина Валерьевна, кандидат технических наук, окончила энергетический факультет УлПИ, доцент кафедры «Электропривод и автоматизация промышленных установок» УлГТУ. Имеет статьи и доклады по вопросам компенсации реактивной мощности.

УДК 537.8 Е. Н. МЕНЬШОВ

МАТЕМАТИЧЕСКАЯ МОДЕЛЬ ЭЛЕКТРОМАГНИТНОГО ПОЛЯ

Проводится анализ уравнений классической электродинамики на соответствие физическому смыслу, и обнаруживаются противоречия их математических операторов с физическим смыслом. Обосновывается корректировка этих уравнений. ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ

Уравнения Максвелла составляют фундамент классической электродинамики. Когда классические науки - электродинамика и механика - натолкнулись на непреодолимую для них трудность, обусловленную неспособностью решить проблему устойчивости модели атома Резерфорда, то теоретическое естествознание пошло по пути абстрактного формализма и математизированных теорий. В результате современная теоретическая физика утонула в пучине идеалистических категорий: отрицание детерминизма, признание возможности нарушения закона сохранения энергии, признание реальностями различных сингулярностей. Классическая электродинамика также приводит в ряде случаев к физически противоречивым результатам, например, в релятивисткой области преобразования Лоренца указывают на бесконечность физических характеристик.

Проблемы электродинамики побуждают многих исследователей предлагать оригинальные теории электромагнитного поля. Однако авторов новых концепций и парадигм ожидают непреодолимые трудности, обусловленные или абстрактным формализмом, или субъективным постулированием. 64 Вестник УлГТУ 1/2001