Тема: Комплекс программ для исследования систем электропитания

Актуальность. Системы электропитания (СЭП) являются важной частью сложных электротехнических и электромеханических устройств, в частности — электроприводов (ЭП) и существенно влияют на выбор способа управления двигателем, принципы построения системы управления, процессы в нормальных и аварийных режимах. При проектировании электротехнических устройств необходимо выполнять их моделирование совместно с СЭП. Для этого необходимы модели СЭП.
Наиболее популярным является СЭП в виде транзисторного коммутатора, который применяется как для ЭП постоянного тока, так и для ЭП переменного тока.
Существующие модели транзисторных коммутаторов в основном предназначены для использования в системах моделирования электронных устройств. В этом случае невозможно объединить их с моделями элементов ЭП - электродвигателей, механической нагрузки, датчиков и регуляторов. Это не позволяет использовать их для исследования процессов в ЭП, в том числе при различных режимах работы.
Модели СЭП, предназначенные для использования при моделировании ЭП, слишком идеализированы. В частности, при их использовании отсутствует возможность учесть логику работы и процессы внутри полупроводниковых элементов, характер и величину протекающих через них токов, что важно при проектировании ответственных установок, например, исполнительных электроприводов космических аппаратов.
Таким образом, в настоящее время имеется два типа моделей СЭП:
- детализированные, которые могут применяться только в система моделирования электроники (например, OrCAD, Multisim и др.);
- идеализированные, предназначенные для использования при моделировании ЭП (например, в SIMULINK).
В связи с этим разработка программных моделей транзисторных коммутаторов для СЭП ЭП, обеспечивающих учёт процессов в их элементах в различных режимах работы, является актуальной.
Объект исследования — процесс автоматизированного проектирования систем электропитания.
Предмет исследования — программное обеспечение для автоматизированного проектирования систем электропитания.
Объект разработки — комплекс программ для решения задач автоматизированного проектирования систем электропитания в среде MathCAD14.
Основная идея работы. Разработать комплекс моделей электропитающих устройств в виде процедур в среде MathCAD для изучения процессов в них и для последующего применения при моделировании сложных электротехнических и электромеханических устройств в целом.
Цель работы — разработка и программная реализация алгоритмов моделирования систем электропитания постоянного и переменного тока на основе универсальной модели транзисторного коммутатора с различной степенью детализации.
Задачи работы:
1) разработка математической модели, алгоритма функционирования и его программной реализации для транзисторно-диодного ключа различной степени детализации;
2) разработка математической модели, алгоритма функционирования и его программной реализации для транзисторного коммутатора;
3) разработка математической модели, алгоритма и его программной реализации для блока задания сигналов управления транзисторным коммутатором при реализации широтно-импульсного преобразования;
...
Купить

В выпускной квалификационной работе разработан комплекс программ в среде MathCAD14 для исследования процессов в системах электропитания на основе транзисторного коммутатора.
Основой для программных моделей является предложенный в работе учёт логики работы транзисторно-диодных ключей, соответствующей реальным процессам при работе на активно-индуктивную нагрузку, а также реальные параметры транзисторов и диодов — их вольтамперные характеристики.
Полученная модель позволяет более точно моделировать процессы. Показано, что при использовании идеальных ключей погрешность расчёта токов может составлять до 10% — в зависимости от используемых транзисторов и диодов и от величины напряжения питания: чем меньше напряжение питания, тем больше погрешность расчётов.
Учёт реальных вольтамперных характеристик (т. е. внутренних сопротивлений) транзисторов и диодов позволяет рассчитывать рассеиваемую мощность на них. Это даёт возможность проектировщикам более точно выбирать типы транзисторов и диодов, а также оценить необходимость и параметры теплоотвода.
Разработанная модель транзисторного коммутатора пригодна для моделирования как цепей постоянного, так и переменного тока.
Тестирование программ показало их качественное соответствие результатам, известным из литературы.

Купить