Моделирование схемы параллельного инвертора
Постановка задачи. Пусть требуется провести моделирование электромагнитных процессов в параллельном тиристорном инверторе, нагруженном на колебательный контур, для определения параметров элементов схемы и получения различных схемных характеристик (см. рис. 8.12). Такое моделирование может потребовать больших затрат компьютерного времени. Для сокращения этих затрат необходимо построить простейшую модель параллельного инвертора. Как известно, процессы пуска параллельного инвертора являются достаточно сложными и требуют установки дополнительного силового оборудования, позволяющего осуществлять безаварийный пуск.
Один из способов обеспечения безаварийного пуска сводится к «разгону» тока во входном дросселе L1 и предварительному заряду емкости С4. «Разгон» тока дросселя осуществляется первоначальным включением тиристоров VT1 и VT2 с последующим выключением тиристора VT2 специальным конденсаторно-тиристорным выключателем (на схеме не указан). Предварительный заряд емкости С4 осуществляется также специальным конденсаторно-тиристорным зарядным устройством (на схеме не показано).
Рис. 8.12. Схема упрощенной модели параллельного тиристорного инвертора, нагруженного на колебательный контур, для определения параметров элементов схемы и получения схемных характеристик
При построении настоящей модели была поставлена задача получения достаточно простой схемы, обеспечивающей приемлемое быстродействие при моделировании. Исследование электромагнитных процессов пуска, происходящих в реальной системе в настоящем случае не ставится. Таким образом, модель пусковой системы в данном случае должна при достаточной простоте обеспечивать пуск параллельного инвертора.
Модель, ее особенности и параметры:
Источник постоянного напряжения (в реальном случае — управляемый трехфазный тиристорный выпрямитель) моделируется источником постоянного напряжения VDC (библиотека source.lib). Односторонняя проводимость реального выпрямителя реализуется за счет применения модели диода D1 типа DCH143-800-20 (см. п. 2.1.5).
Модель инвертора состоит из моста, собранного на тиристорах VT1...VT4 типа ТБ143-630-14 (см. п. 2.1.4). Время выключения тиристора /0(Г = 16 микросекунд.
Нагрузка моделируется параллельным колебательным контуром R3, L2, С4, последовательно с которым в диагональ инверторного моста включен дроссель L4, моделирующий индуктивность силовых шинопроводов.
Параллельно силовым тиристорам установлены демпфирующие RC-це-почки R2C1, R5C3, R4C2, R6C5. Система управления инвертором моделируется четырьмя источниками типа VPULSE (библиотека source.lib).
Для обеспечения «разгона» тока во входном дросселе L1 в модель добавляется источник постоянного напряжения VII, ключ Ш типа SW tOpen (библиотека anl misc.lib), обеспечивающие включения тиристора VT1 в нулевой момент времени, а также последовательная цепочка из резистора R7 и ключа U2 типа SW tOpen (библиотека anl misc.lib), включенная параллельно тиристору VT2. Кроме этого, источник управления V7 подключается к управляющему электроду тиристора VT1 через ключ U3 типа SW tClose (библиотека anlmisc.lib).
Численные значения параметров элементов приведены на схеме (рис. 8.12).
Схема моделировалась при следующих значениях параметров управляющих опций:
RELTOL = 0,0010485
VNTOL = 1,0m
ABSTOL = 1,0m
CHGTOL = 0,01m
GMIN = le-8
ITL4 = 20
STEPGMIN = «Вкл.»
SKIPBP = «Вкл.»
hmax (Maximum Step Size) = le-7
TSTOP = 100m
Система запуска работает следующим образом. В нулевой момент времени замкнутый ключ U1 обеспечивает подачу управляющего напряжения от источника V7 на тиристор VT1, что приводит к его отпиранию; при этом, разомкнутый в этот момент времени ключ U3 обеспечивает блокировку закорачивания управляющего электрода тиристора VT1 за счет нулевого внутреннего сопротивления источника V7. При этом ток через дроссель L1 протекает по контуру V10-D1-L1-VT1-U2-R7. Величина этого тока к моменту запуска схемы определяется величиной сопротивления R7 и длительностью «разгона». После того как эта величина достигнута, подаются импульсы управления от основной системы управления на тиристоры VT1 и VT2 и через промежуток времени, путем размыкания ключа U7 процесс «разгона» тока в дросселе L1 завершается. К этому моменту в рассматриваемом примере ток дросселя L1 = 7,6 Ампера. Предварительный заряд емкости С4 осуществляется за счет задания напряжения на ней в виде начального условия (см. п. 3.3.5; «минус» подается на левую обкладку конденсатора С4) в нулевой момент времени. В рассматриваемом примере U(C4) = —200 вольт.
Для обеспечения нормального «разгона» тока импульсы от основной системы управления подаются на тиристоры со сдвигом в 100 (308) микросекунд соответственно.
Настройка системы «разгона» тока осуществляется подбором трех параметров: временем «разгона» (задается временем срабатывания ключа U2), величиной сопротивления R7 и напряжением на емкости С4.
На осциллограммах (рис. 8.13) приведены (снизу вверх) ток нагрузки, ток входного дросселя, напряжение на нагрузке и напряжение на вентиле VT1.
Рис. 8.13. Осциллограммы тока нагрузки, тока входного дросселя, напряжения на нагрузке и напряжения на вентиле VT1 при переходном процессе пуска
Из осциллограмм на рис. 8.13 видно, что упрощенная система пуска параллельного инвертора успешно реализует свои функции.
