3. Описание виртуальной лабораторной установки

Виртуальная лабораторная установка для исследований, предусмот­ренных содержанием работы, показана на рис. 1.1, она содержит:

• источник синусоидального напряжения (220 V, 50 Hz);

• однофазный трансформатор (Transformer);

• однофазный диодный мост (UniversalBridge);

• активно-индуктивную нагрузку (R, L);

• обратный диод (Diode);

• измерители мгновенных токов в источнике питания (I1) и нагрузке

• (I Load);

• измеритель мгновенного напряжения на нагрузке (ULoad);

• блок для измерения гармонических составляющих тока питания

• (FourierI1);

Рис. 1.1 Модель однофазного выпрямителя

• блок для измерения гармонических составляющих тока нагрузки

• (FourierI0) и аналогичный блок для измерения гармонических составляющих напряжения на нагрузке (FourierU0);

• блок для наблюдения (измерения) мгновенных значений тока вцепи питания, тока нагрузки и напряжения на нагрузке (Scope);

• блок для наблюдения и измерения мгновенных значений величин,которые выбраны в поле Measurement соответствующих блоков (Multimeter);

• блок для измерения амплитудного значения тока первой гармоники

• и ее фазы в цепи питания (Display 1);

• блок для измерения средних значений тока и напряжения на нагрузке (Display 2).

Окно настройки параметров источника питания показано на рис. 1.2.

В полях настройки задаются:

• амплитуда напряжения в вольтах (Peakamplitude, V);

• начальная фаза напряжения в градусах (Phase, deg);

• частота напряжения в герцах (Frequency, Hz).

Параметр Sampletime задает дискретность задания напряжения. Такой параметр имеется во многих библиотечных блоках, он должен быть согласован с временем дискретизации при задании параметров моделирования (рис 1.10). При моделировании аналоговых систем его можно установить равным нулю.

Рис. 1.2 Окно настройки параметров источника питания

Рис. 1.3Окно настройки параметров трансформатора

Окно настройки параметров трансформатора показано на рис. 1.3. В полях окна настройки вводятся номинальная мощность и частота транс­форматора (Nominalpowerandfrequency), параметры первичной и вто­ричной обмоток (Winding 1 parameters, Winding 2 parameters) и параметры ветви намагничивания (Magnetizationresistanceandreactance). Параметры схемы замещения трансформатора приведены к относительным (безраз­мерным) величинам.

Для определения относительных параметров трансформатора необ­ходимо рассмотреть его схему замещения.

Обобщенная схема замещения трансформатора показана на рис.1.4.

Эта схема замещения представлена как идеальный трансфор­матор с вынесенными элементами, характеризующими потери в обмотках (Rl, R2, R3), потоки рассеяния обмоток (LI, L2, L3) и цепь намагничивания трансформатора (Lm, Rm).

Рис. 1.4. Обобщенная схема замещения трансформатора

Преимущество задания параметров трансформатора в относи­тельных величинах состоит в том, что для первичной и вторичных обмоток они оказываются равными (рис. 1.4). Кроме того, относи­тельные параметры ветви намагничивания тоже равны между со­бой. В приложении П1 приведены данные трансформаторов и выра­жения для определения их относительных параметров. В лаборатор­ной работе исследуется двухобмоточный трансформатор. В этом случае в поле параметров для третьей обмотки введен нуль.

Рис. 1.5. Окно настройки параметров выпрямителя

Окно настройки параметров выпрямителя показано на рис. 1.5.

В полях настойки заданы:

• количество ветвей моста (2) (Numberofbridgearms);

• конфигурация входных и выходных портов (Portconfiguration);

• параметры демпфирующих цепей (Snubberresistance, Snubbet

• capacitance);

• типчо.тупроводникрвых приборов в универсальном мосте (Power

• Electronicdevice);

• динамическое сопротивление диодов в открытом состоянии в омах

• (Ron, Ohms);

• индуктивность диода в открытом состоянии в генри (Lon, Н);

• пороговое напряжение на диоде в открытом состоянии в вольтах

• (Forwardvoltage, V).

• В поле Measurement выбраны величины, которые измеряются бло­ком Multimetr.

Окно настройки параметров нагрузки показано на рис. 1.6. Для ре­ализации активно-индуктивной нагрузки в последовательной R, L, С цепи в двух первых полях (Resistance R, Ohms, Inductance L, H) устанавлива­ется значение активного сопротивления в омах и индуктивности в генри, в третьем поле (Capacitane С, F ) — бесконечность (inf).

В окне настройки параметров блока FourierI1 (рис. 1.7) устанавли­вается частота, равная частоте питающего напряжения, и номер первой гармоники.

Блоки FourierI0, FourierU0 измеряют постоянные составляющие вы­ходного тока и напряжения. При двухполупериодноы выпрямлении ос­новная частота выходного напряжения (тока) равна удвоенной частоте источника (f = 100).

В поле (Harmonicn) задается номер гармоники. В данном случае измеряется постоянная составляющая (n = 0).

Окно приборов Display для измерения значений исследуемых про­цессов показано на рис. 1.8. В первом поле задается формат пред­ставления измеряемых значений.

Второе поле (Decimation) определяет периодичность вывода значе­ний в окне Display.

Параметр Sampletime задает дискретность вывода измеряемых значений. Этот параметр должен быть согласован с временем дискре­тизации при задании параметров моделирования (рис. 1.10). При мо­делировании аналоговых систем его можно установить равным нулю.

Окно настройки блока Multimeterпоказано на рис. 1.9.

В левом поле (Available) высвечиваются все напряжения и токи универсального моста, так как они заданы в окне настройки блока рис. 1.5.

В правом поле (Selected) отражены те переменные, которые изме­ряет блок (эти значения перенесены из левого поля в правое кнопкой Select).

Переменные правого поля можно измерить на выходе блока внешни­ми приборами. При включенном флажке Displaysignalsatsimulationstop мгновенные значения этих величин отражаются в графическом окне блока по окончанию очередного моделирования.

Рис. 1.6. Окно настройки параметров нагрузки

Рис. 1.7 Окно настройки блока FourierI1

Рис. 1.8Окно настройки блока Display

Рис. 1.9 Окно настройки блока Multimeter