Безліч ланцюгів в силовій електроніці можна змоделювати і вивчити за допомогою нескладних компютерних програм Більшість інженерів воліють використовувати покупні програми моделювання ланцюгів, однак особлива заслуга полягає в тому, щоб самостійно написати простеньку програмку для вивчення, наприклад, перехідних процесів в електричному ланцюзі Приклад, наведений нижче, написаний на мові BASIC, але він легко може бути переведений на мову С або на будь-який інший мову програмування Сенс всього цього – навчитися поводитися з моделюванням

На Рис 32 наведена схема, яку автор розробив кілька років тому Це схема управління електродуговьш нагрівачем з регулюванням струму, а завдання полягало у визначенні кидка струму при запалюванні дуги Перетворювач використовувався 24-пульсаційного типу з порівняно швидкодіючої петлею зворотного звязку (ОС) по струму (2000 рад / с) До складу системи входили нелінійний вихідний індуктор, фільтр в ланцюзі зворотного звязку, схема і кілька опторозвязок, що обмежували максимальну швидкість зміни вихідної напруги і кидки напруги при запалюванні дуги На Рис 33 наведені результати моделювання Важко їх як-небудь коментувати, відзначимо тільки, що кидок струму не перевищує 270% від встановленого значення, що цілком припустимо в даному випадку Ще помітний незначний провал і слідом за ним викид, перед тим як струм досягне стаціонарного значення

Рис 32 Схема управління електродуговш нагрівачем

Рис 33 Графіки напруги і струму при включенні дуги, отримані шляхом моделювання

При моделюванні використовувалися такі вихідні дані1*:

• Початкова напруга – 0 В (схема включається при t = 0)

• Початковий струм – 001 А (щоб індуктивність мала кінцеве значення)

• Напруга запалювання – 600 В

• Опір дуги – 025 Ом

• Індуктор – індуктивність обернено пропорційна току

до струмів в 11 рази більше номінального, з межами зміни від 10 мГн (максимум) до 11 мГн (мінімум)

• Ланцюг зворотного звязку – трехкаскадний фільтр з полюсами

на частоті 2000 рад / с Фільтр одночасно здійснює зворотний звязок і виключає брязкіт в цифровій частині схеми

Схема – затримка 1 мс моделює затримки включення тиристорів та проходження сигналу через цифрову частину схеми

• Регулятор – випереджаючого типу, 250 рад / с для узгодження з постійною часу навантаження 4 мс

• Обмеження максимальної швидкості зміни вихідної напруги – 10% / мс для синусоїди 50 Гц

• Заданий ток – 100 А

31 Програми для моделювання

В даний час доступна безліч програм, що дозволяють моделювати майже будь-які процеси в електронних ланцюгах У них, як правило, включені параметри компонентів, і програми встановлюються так, що уявлення про поведінку ланцюга виходить легко і швидко Всі вони детально описані в Інтернеті, і більшість з них мають версії для студентів, обмежені по можливості або за часом версії, або ознайомчі пакети Коментарі, наведені нижче, слід використовувати з урахуванням швидкого розвитку цього виду програмного забезпечення

• MATLAB – це інтерактивна програма для цифрових розрахунків та візуалізації даних, яка використовується фахівцями з систем управління для аналізу і проектування Численні інструментальні засоби, такі як SIMULINK, підпрограма для рішення диференціальних рівнянь, дають можливість моделювання систем в динамічному режимі роботи Вона забезпечує інтерактивне графічне оточення і настроюється блок

11 Сам текст програми не наводиться, у звязку з тим що в сучасних компьютерахязик BASIC практично не застосовується – Прямуючи пер

бібліотек, які використовуються при конструюванні, моделюванні та розробці схем управління, сигнальних процесорів, систем звязку та інших систем з мінливими в часі параметрами

• MATHCAD – програма, що дозволяє документувати і виконувати розрахунки при конструюванні Вона може обєднувати математичні записи, текст і графічні зображення на одному робочому листі Вона дозволяє фіксувати використані методи і цифрові дані, використані при проектуванні

• Spice – одна з ранніх програм для моделювання Вона дозволяє намалювати схему прямо на екрані дисплея Мається декілька бібліотек параметрів елементів Можна аналізувати як стаціонарний, так і перехідною режим роботи схеми Зараз є багато подібних програм, наприклад PSpice, Saber і Micro-Cap Деякі з них прямо сумісні з програмою Spice

• ElectroMagnetic Transient Program (EMTP) – призначена переважно для аналізу перехідних процесів в силових електричних системах Її варіанти застосовні і для стаціонарної роботи Ця програма розроблена і підтримується консорціумом електротехнічних компаній та асоційованих організацій Ядро цієї програми має безкоштовний доступ

Вище наведено лише декілька найбільш популярних зразків програмного забезпечення для аналізу схем і ланцюгів Більшість з цих програм може бути придбано через Інтернет, а деякі версії для студентів можуть бути завантажені безкоштовно

Джерело: Сукер К Силова електроніка Керівництво розробника – М: Видавничий дім «Додека-ХХI, 2008 – 252 c: Ил (Серія «Силова електроніка»)