Transcript ΠΤΥΧΙΑΚΗ ΕΡΓΑΣΙΑ

5S
g .c jf ila a c f - y
T.E.I. ΚΑΒΑΛΑΣ
ΣΧΟΛΗ ΤΕΧΝΟΛΟΓΙΚΩΝ ΕΦΑΡΜΟΓΩΝ
ΤΜΗΜΑ ΗΛΕΚΤΡΟΛΟΓΙΑΣ
ΠΤΥΧΙΑΚΗ ΕΡΓΑΣΙΑ
C 1,
io ,
(
!
| d. 11
1 ^
ΘΕΜΑ:
ΕΞΟΜΟΙΩΣΗ ΚΑΤΑΤΜΗΤΩΝ
ΜΕ ΠΑΛΜΟ ΡΕΥΜΑΤΟΣ
ΤΟΥ ΣΠΟΥΔΑΣΤΗ:
ΜΑΔΕΜΤΖΟΓΑΟΥ ΔΗΜΗΤΡΙΟΥ
ΕΠ1ΒΛΕΠΩΝ ΚΑΘΗΓΗΤΗΣ : ΓΕΩΡΓΙΟΣ ΚΥΡΑΝΑΣΤΑΣΗΣ
ΚΑΒΑΛΑ ΙΟΥΝΙΟΣ 1995
ΠΕΡΙΕΧΟΜΕΝΑ
ΠΡΟΛΟΓΟΣ.
ΚΕΦΑΛΑΙΟ 1.
Μ ΕΤΑΤΡΟΠΕΙΣ Σ Ρ /Σ Ρ "C H O PPER S".
1.1
1.2
1.3
1.4
1.5
1.6
ΕΙΣΑΓΩΓΗ
ΤΡΟΠΟΙ ΜΕΤΑΓΩΓΗΣ (COMMUTATION)
ΕΝΟΣ ΘΥΡΙΣΤΟΡ
ΕΦΑΡΜΟΓΕΣ ΚΑΤΑΤΜΗΤΩΝ
ΑΝΑΛΥΣΗ ΤΥΠΩΝ ΚΑΤΑΤΜΗΤΩΝ
ΜΗ ΠΑΛΜΙΚΟΙ ΚΑΤΑΤΜΗΤΕΣ
ΜΕΤΑΓΩΓΗΣ
ΠΑΛΜΙΚΟΣ ΚΑΤΑΤΜΗΤΗΣ
ΣΥΝΤΟΝΙΣΜΟΥ
- 1 .1 - 1 .2 - 1 .3 - 1 .4 - 1 .1 1 - 1 .1 7 -
ΚΕΦΑΛΑΙΟ 2
ΕΞΙΣΩΣΕΙΣ ΠΑΛΜΙΚΟΥ ΚΑΤΑΤΜ Η ΤΗ ΣΥΝΤΟΝΙΣΜ ΟΥ.
2.1
2.2
2.3
2.4
2.5
2.6
2.7
ΕΙΣΑΓΩΓΗ
ΛΕΙΤΟΥΡΓΙΑ ΤΟΥ ΚΥΚΛΩΜΑΤΟΣ
ΕΞΙΣΩΣΕΙΣ ΡΕΥΜΑΤΩΝ
ΕΞΙΣΩΣΕΙΣ ΤΑΣΕΩΝ ΒΑΛΒΙΔΩΝ
ΕΞΙΣΩΣΕΙΣ ΤΑΣΕΩΝ ΚΑΤΑΤΜΗΤΗ
ΕΞΙΣΩΣΕΙΣ ΡΕΥΜΑΤΩΝ ΦΟΡΤΙΟΥ
ΙΣΟΔΥΝΑΜΕΣ ΤΑΣΕΙΣ ΦΟΡΤΙΟΥ
- 2 .1 - 2 .1 - 2 .2 - 2 .3 - 2 .4 - 2 .6 - 2 .6 -
ΚΕΦΑΛΑΙΟ 3.
ΑΝΑΛΥΣΗ ΠΡΟΓΡΑΜΜΑΤΟΣ.
3.1
3.2
3.3
ΓΕΝΙΚΑ
ΤΡΟΠΟΠΟΙΗΣΕΙΣ
ΔΟΜΗ ΠΡΟΓΡΑΜΜΑΤΟΣ
CHPC01SD.BAS
- 3 .1 - 3 .2 - 3 .3 - 3 .3 -
CHPCOISS.BAS
CHPCOIRP.BAS
COMENVIl.BAS
GRAPHIC3.BAS
HARMONIC2.BAS
HELPKEY4.BAS
REPLOT2.BAS
ΛΟΙΠΑ ΣΤΟΙΧΕΙΑ ΠΡΟΓΡΑΜΜΑΤΟΣ
- 3 .7 -3 .1 2 -3 .1 3 -3 .1 3 -
- 3 .1 4 - 3 .1 5 - 3 .1 5 - 3 .1 6 -
ΚΕΦΑΛΑΙΟ 4.
ΕΞΟΜΟΙΩΣΗ.
4.1
4.2
4.3
4.4
4.5
4.6
4.7
4.8
4.9
4.9.1
4.9.2
4.9.3
4.9.4
4.9.5
4.9.6
4.9.7
4.9.8
4.9.9
ΓΕΝΙΚΑ
ΠΕΡΙΓΡΑΦΗ ΣΥΣΤΗΜΑΤΟΣ
ΜΕΘΟΔΟΣ ΕΞΟΜΟΙΩΣΗΣ
ΠΑΡΑΜΕΤΡΟΙ
ΕΜΦΑΝΙΣΗ ΓΡΑΦΙΚΩΝ
ΒΟΗΘΕΙΑ - ΠΛΗΡΟΦΟΡΙΕΣ
ΠΛΗΚΤΡΑ ΒΟΗΘΕΙΑΣ
ΕΚΤΥΠΩΣΕΙΣ ΓΡΑΦΙΚΩΝ
ΕΞΟΜΟΙΩΣΗ
ΑΡΧΙΚΕΣ ΛΕΙΤΟΥΡΓΙΕΣ ΕΚΚΙΝΗΣΗΣ
ΕΙΣΑΓΩΓΗ ΤΡΟΦΟΔΟΣΙΑΣ ΚΑΤΑΤΜΗΤΗ
ΕΙΣΑΓΩΓΗ ΣΤΟΙΧΕΙΩΝ ΚΑΤ ΑΤΜΗΤΗ
ΕΙΣΑΓΩΓΗ ΣΤΟΙΧΕΙΩΝ ΦΟΡΤΙΟΥ ΚΑΤ ΑΤΜΗΤΗ
ΕΠΙΛΟΓΗ ΠΑΡΑΜΕΤΡΩΝ ΠΡΟΓΡΑΜΜΑΤΟΣ
ΑΝΑΔΙΑΤΑΞΗ ΜΕΤΑΒΛΗΤΩΝ
ΠΑΡΑΜΕΤΡΟΙ ΕΠΙΛΕΓΜΕΝΟΥ ΣΥΣΤΗΜΑΤΟΣ
ΕΜΦΑΝΙΣΗ ΑΠΟΤΕΛΕΣΜΑΤΩΝ ΕΞΟΜΟΙΩΣΗΣ
ΕΡΓΑΣΙΕΣ ΜΕΤΑ ΤΟ ΟΡΙΣΤΙΚΟ
ΤΕΛΟΣ ΤΗΣ ΕΞΟΜΟΙΩΣΗΣ
- 4 .1 - 4 .1 - 4 .2 - 4 .3 - 4 .4 - 4 .5 - 4 .6 - 4 .7 -4.7-4.9- 4 .1 0
- 4 .1 2 ·
- 4.13
- 4.15 ·
- 4. 16
-4.18
- 4. 18
-4.23
ΠΡΌΛΟΓΟΣ
Η πτυχιακή αυτή αποτελεί τμήμα ενός ευρύτερου ερευυηπκού
προγράμματος, το οποίο έχει σαυ σκοπό την κατασκευή προγραμμάτων
εξομοίωσης των μετατροπέων ισχύος, τα οποία θα χρησιμοποιηθούν στην
εκπαίδευση μέσω Η/Υ.
Το εξομοιούμενο σύστημα πλεονεκτεί σε σχέση με κάποιο (εργαστηριακό)
στα εξής σημεία:
α) Υπάρχει ασφάλεια του χρήστη του αφού στα εργαστηριακά συστήματα οι
τάσεις και τα ρεύματα είναι υμηλά και συνεπώς επικύνδυνα.
β) Παραμετρικότητα η οποία μας δίνει την δυνατότητα για ακριβή ρύθμιση
των παραμέτρων.
γ) Αναλυτική παρουσίαση των αποκρίσεων
και
δ) Υπάρχει δυνατότητα συνεχούς επέμβασης για την αλλαγή ορισμένων
παραμέτρων κατά την εξομοίωση.
Στο Κεφάλαιο 1 με γενικό τίτλο ΜΕΤΑΤΡΟΠΕΙΣ ΣΡ/ΣΡ (CHOPPERS)
γίνεται η θεωρητική αναφορά στη λειτουργία ενός κατατμητή και επίσης
στην ταξινόμηση και ανάλυση διαφόρων τύπων.
Στο Κεφάλαιο 2 με τίτλο ΕΞΙΣΩΣΕΙΣ ΠΑΛΜΙΚΟΥ ΚΑΤΑΤΜΗΤΗ
ΣΥΝΤΟΝΙΣΜΟΥ, παρουσιάζονται οι εξισώσεις οι οποίες λαμβάνουν χώρα
κατά την ανάλυση του κατατμητή στα διάφορα στάδια (μοντέλα) της
λειτουργίας του.
Στο Κεφάλαιο 3 με γενικό τίτλο ΑΝΑΛΥΣΗ ΠΡΟΓΡΑΜΑΤΟΣ. γίνεται η
ανάλυση του προγράμματος, δηλαδή παρουσιάζεται η δομή του.
Τέλος στο Κεφάλαιο 4 με τίτλο ΕΞΟΜΟΙΩΣΗ παρουσιάζονται τα τρία
στάδια της εξομοίωσης δηλαδή την εισαγωγή των δεδομένων, την γραφική
επίλυση και την αρμονική ανάλυση.
Το πρόγραμμα έγινε στον Compiler 7.1 της Microsoft. Τα κείμενα αυτά
γράφηκαν στο_ν7οτά 2 για Windows.
Τέλος θα ήθελα να ευχαριστήσω ιδιαίτερα τον καθαγητή και εισηγητή του
θέματος κ. Κ υραναστάση Γιώργο για την πολύτιμη β ο ήθεια και
συμπαράστασή του σε όλα τα στάδια της εργασίας αυτής.
Η εργασία αυτή είναι
αφιερωμένη στη ν μητέρα μου.
ΚΕΦΑΛΑΙΟ 1
ΜΕΤΑΤΡΟΠΕΙΣ ΣΡ/ΣΡ ( CHOPPERS )
1.1
ΕΙΣΑΓΩΓΗ.
Οι μετατροπείς ΣΡ/ΣΡ (D C -TO -D C CONVERTERS), που είναι γνωστοί και
ως κατατμητές (CHOPPERS) από τον τρόπο με τον οποίο λειτουργούν,
μετατρέπουν μια συνεχή τάση κάποιας σταθερής τιμής Ε σε μια άλλη τάση
διαφορετικής μέσης τιμής V q και ορισμένης φορές άλλης πολικότητας.
Ουσιαστικά ο κατατμητής δεν είναι τίποτα άλλο παρά ένας διακόπτης On/Off
με θυρίστορ που συνδέει και αποσυνδέει το φορτίο από την τροφοδοσία και
παράγει μία μαλλιδισμένη τάση φορτίου από μια σταθερή τάση τροφοδοσίας
εισόδου.
Η λειτουργία αυτή φαίνεται στο παρακάτω σχήμα (Σχήμα 1.1).
Σχήμα 1.1
Κύκλωμα και λειτουργία ενός κατατμητή.
Κατά την διάρκεια της περιόδου Iq^, όταν ο κατατμητής άγει (On), οι
ακροδέκτες τροφοδοσίας είναι συνδεδεμένοι με τους ακροδέκτες φορτίου.
Αντίθετα κατά την διάρκεια του διαστήματος toff, όταν ο κατατμητής είναι
κλειστός (Off), δηλαδή δεν άγει, το ρεύμα φορτίου ρέει διαμέσου της διόδου
ελεύθερης
διέλευσης
Dfw, και οι ακροδέκτες φορτίου είναι
Βραχυκυκλωμένοι, Έτσι στους ακροδέκτες φορτίου παράγεται μία τάση ΣΡ
περιοδικής διακοπής.
Η μέση τιμή της τάσης εξόδου που τροφοδοτεί το φορτίο, μπορεί να
μεταβάλλεται πρακτικά από πολύ χαμηλή τιμή που πλησιάζει το μηδέν έως
μια τιμή που μπορεί να μήν απέχει πολύ από την τιμή Ε της τάσης πηγής.
Εξαίρεση αποτελεί η περίπτωση κατατμητών, στους οποίους χρησιμοποιείται
μετασχηματιστής ή αποπυικτικό πηνίο αυύμωσης τάσης, όπου η μέση τιμή
V q μπορεί να υπερβαίνει και τη συνεχή τάση Ε της πηγής.
Στις απλές και συνήθεις περιπτώσεις, η μέση τάση φορτίου V q δίνεται από
τον τύπο:
- ε * (t οπ /(t on
όπου
*o ff)) - Ε * (t on /Τ ) -
* Ε
( 1- 1)
ton = χρόνος αγωγής.
*off- χρόνος αποκοπής.
T=ton + toff = περίοδος κατατμητή.
α = ton I Έ =κύκλος αγωγής.
Η τάση φορτίου εξαρτάται γενικά από τους εξής παράγοντες :
1) Από την συχνότητα f = 1/Τ του ανοίγματος και κλεισίματος του θυρίστορ
της κατάτμησης (διαμόρφωση συχνότητας). Όσο μεγαλύτερη είναι η
συχνότητα αυτή, τόσο πιο μεγάλη θα είναι η τάση εξόδου V q.
2) Από την διάρκεια του χρόνου ton· κατά τον οποίο μένει κλειστό το
θυρίστορ της κατάτμησης. Όσο πιο μεγάλος είναι αυτός ο χρόνος, τόσο πιο
μεγάλη θα είναι η μέση τιμή εξόδου V q, του φορτίου (διαμόρφωση εύρους
παλμών).
3) Από τον συνδιασμό των πιο πάνω μεθόδων διαμόρφωσης με ανάλογα
αποτελέσματα.
1.2 ΙΕΟΠΟΙ ΜΕΤΑΓΩΓΗΣ (COMMUTATION) ΕΝΟΣ ΘΥΡΙΣΤΟΡ
Έχουμε εξετάσει έως τώρα τον κατατμητή σαν ιδανικό On /Off διακόπτη
που παριστάνεται σαν θυρίστορ (Sillicon Controlled Rectifier SCR) μέσα σε
ένα εστιγμένο τετράγωνο.
—j---- -
^
Ιχήμθ-12
^
To δυρίστορ (SCR) διαφέρει από ένα τρανζίστορ ή ένα GTO στο ότι ακόμη
και αν οι παΛμοί έναυσης σταματήσουν να τροφοδοτούν την πύλη του
δυρίστορ, αυτό παραμένει σε κατάσταση αγωγής. Το δυρίστορ για να μεταβεί
από κατάσταση αγωγής σε κατάσταση δετικής αποκοπής πρέπει το ρεύμα
ανόδου να μειωδεί κάτω από την τιμή του ρεύματος συγκράτησης(δηλαδή
σχεδόν μηδέν) ή να εφαρμοστεί μια αρνητική τάση μεταξύ της ανόδου και
της καδόδου του δυρίστορ.
Η τεχνική με την οποία επιτυγχάνεται η σβέση ενός δυρίστορ ονομάζεται
μεταγωγή (Commutation).
Η μετάβαση ενός δυρόστορ μπορεί να επιτευχδεί με π ς ακόλουδες τεχνικές :
α) Φ υσ ική μ ειά β α σ η η οποία υποδιαιρείται στη :
0 Μ ετάβαση λόγω φορτίου (Load Commutation), όπου η σβέση του
δυρίστορ επιτυγχάνεται λόγω της φύσης του φορτίου του μετατροπέα
ϋ) Μ ετάβαση Λόγω της πηγής εισό δου .(Line commutation), όπου η
σβέση του δυρίστορ επιτυγχάνεται λόγω της φύσης της πηγής εισόδου του
μετατροπέα. Για παράδειγμα στην περίπτωση που το ρεύμα εισόδου είναι
εναλλασόμενο, σε κάποια στιγμή το ρεύμα μηδενίζεται και έτσι
επιτυγχάνεται η σβέση του δυρίστορ.
β) Εξα ν α γ κα σμένη μετάβαση η οποία υποδιαιρείται στη :
όπου κάποιος βοηδητικός παλμός ρεύματος εξαναγκάζει το δυρίστορ να
μεταβεί σε κατάσταση αποκοπής
και
ϋ) Μ ετάβαση με παλμό τάσης (Forced Impulse Voltage Commutation),
όπου κάποιος βοηδητικός παλμός τάσης εξαναγκάζει το δυρίστορ να μεταβεί
σε κατάσταση αποκοπής.
Η δημιουργία του βοηδητικού παλμού ρεύματος και του βοηδητικού παλμού
τάσης γίνεται με τη χρησιμοποίηση βοηδητικών κυκλωμάτων τα οποία
ονομάζονται κυκλώματα μετάβασης. Τα κυκλώματα αυτά αποτελούν μέρος
του μετατροπέα και χρησιμοποιούνται μόνο για να επιτευχδεί η μετάβαση
του δυρίστορ του μετατροπέα.
ί (CHOPPERS).
Οι μετατροπείς συνεχούς τάσης βρίσκουν εφαρμογές σε πολλές και αρκετά
ενδιαφέρουσες περιπτώσεις. Πρώτα πρώτα στα συστήματα ελέγχου
ταχύτητας ηλεκτρικών κινητήρων συνεχούς ρεύματος που χρησιμοποιούνται
στα ηλεκτρικά αυτοκίνητα.
Με την αντιστροφή της πολικότητας του κατατμητή μπορεί να γίνει άνετα και
η ομαλή πέδηση του οχήματος με επιστροφή της ενέργειας, που
απελευθερώνεται, στο δίκτυο.
Επίσης με τον κατατμητή γίνεται εύκολα και η ομαλή εκκίνηση του
οχήματος, διότι η τάση μπορεί να αυξάνεται βαθμιαία ιδιαίτερα στα οχήματα
που τροφοδοτούνται από μπαταρίες.
Άλλες εφαρμογές του κατατμητή είναι ο έλεγχος τάσης διέγερσης σε
κινητήρες συνεχούς ρεύματος και ο έλεγχος τάσης μεσαίου κυκλώματος σε
μετατροπείς συχνότητας.
Τέλος κατατμητές συναντάμε στα υπόγεια τρένα και σε διάφορες
βιομηχανικές και μή εφαρμογές όπως είναι η τροφοδότηση ηλεκτρονικών
υπολογιστών, τηλεπικοινωνιακών συσκευών, διαστημικών συσκευών κ.ά.
Στο παρακάτω σχήμα (Σχήμα 1.3) έχουμε έναν κατατμητή ο οποίος το μόνο
που κάνει είναι να αφήνει την ισχύ να ρεύσει από την τροφοδοσία προς το
φορτίο.
Σχήμα 1.3
Αυτός ο κατατμητής αναφέρεται σαν κατατμητής A τάξης. Εξαρτώμενοι από
τις διευθύνσεις ροής του ρεύματος και των τάσεων, οι κατατμητές μπορούν να
ταξινομηθούν σε 5 τύπους :
Κατατμητής
Κατατμητής
Κατατμητής
Κατατμητής
Κατατμητής
A
Β
C
D
Ε
τάξης
τάξης
τάξης
τάξης
τάξης
To ρεύμα φορτίου ρέει μέσα από το φορτίο. Η τάση φορτίου αλλά και το
ρεύμα φορτίου είναι θετικά όπως δείχνεται παρακάτω (Σχήμα 1.4):
Σγήμα 1.4
Τάξη A
Αυτός είναι ένας κατατμητής ενός μόνο τεταρτημορίου και λειτουργεί σαν
ένας επανορθωτής.
Οι εξισώσεις : Vo = (i/T*
Vg
(Τ 2)
0
και
Pj - 1/Τ * 1 ΚΤ Voi dt - 1/Τ
0
(V q2/R) dt = Κ* Vs2 /R
(1-3)
0
μπορούν να εφαρμοστούν στο να εκτιμήσουμε την απόδοση του κατατμητή
αυτού.
Κ ατατμητής
τά ξης
Β :
Το ρεύμα φορτίου ρέει εκτός του φορτίου. Η τάση φορτίου είναι θετική αλλά
το ρεύμα φορτίου είναι αρνητικό όπως φαίνεται στο ακόλουθο σχήμα (Σχήμα
1.5).
Σχήμα 1.5
Τάξη Β
Αυτός είναι ένας κατατμητής ενός τεταρτημορίου αλλά λειτουργεί στο
δεύτερο τεταρτημόριο σαν αντιστροφέας .Ένας κατατμητής Β τάξεως
φαίνεται στο παρακάτω κύκλωμα(Σχήμα 1.5).
rΥ
'•ί
1
7
-
Σχήμα 1.6
Κύκλωμα κατατμπτπ Β τήξεως
Όπου η μπαταρία Ε είναι μέρος του φορτίου και μπορεί να είναι η
επαναφερόμενπ ηλεκτρεγερτική δύναμη ενός κινητήρα συνεχούς ρεύματος.
Όταν ο διακόπτης S j άγει, η τάση Ε οδηγεί ένα ρεύμα διαμέσου του πηνίου L
και η τάση Vi_ γίνεται μηδέν .
Η στιγμιαία τάση φορτίου V l και το ρεύμα φορτίου Ιο δείχνονται στα
Σχήματα 1.7 και 1.8 κατά ακολουθία .
Σχήμα 1.7
Ρεύμα φορτίου
vsi—
Το ρεύμα φορτίου
το οποίο αυξάνεται δίνεται από τη σχέση :
0 = L di /dt + RiL + Ε
η οποία σε αρχικές συνθήκες iL (t = 0) =
iL = 11 * e -(R/L)*t . (E/R) * ( 1 . e -(RIL·)* t )
Για
t = tl
iL ( t = ti = K T ) = l 2 .
- 1 .6-
(1-4)
, δίνει;
0 < t < KT.
(1-5)
( 1 - 6)
Όταυ ο διακόπτης
δεν άγει , ένα μέρος της ενέργειας που αποθηκεύεται
στην επαγωγή L ,επιστρέφει στην τροφοδοσία Vs μέσω της διόδου
.Το
ρεύμα φορτίου ί[_ πέφτει. Την στιγμή t = 0, το ρεύμα φορτίου δίνεται από τη
σ χ έσ η :
Vs = L diUdt + RiL + Ε
(1-7)
και σε αρχικές συνθήκες] ( t = t 2 ) = Ι 2 δίνει:
iL = 1 2 * e -(R/L)*t + (Vs - E)/R *( 1 - e ' (R/L)
) y,a o < t <t2
(1-8)
όπου t 2 = (l- k ) * T .'O T a v t = t2 έχουμε:
iL =11 : για σταθερή κατάσταση συνεχιζόμενου ρεύματος.
iL = 0
: για σταθερή κατάσταση μή συνεχιζόμενου ρεύματος.
Το ρεύμα φορτίου είναι μερικές φορές θετικό ή αρνητικό, όπως φαίνεται
στην παρακάτω εικόνα (Σχήμα 1.9):
Σχήμα 1.9
Τήξη C
Η τάση φορτίου είναι πάντοτε θετική. Αυτός ο κατατμητής είναι γνωστός σαν
κατατμητής δύο τεταρτημορίων. Οι κατατμητές τάξεως A και Β μπορούν να
συνδιαστούν σε ένα μοντέλο ενός κατατμητή τάξεως C .
Το κύκλωμα είναι το εξής (Σχήμα 1,10):
Σχήμα 1.10
Κύκλωμα τάξεως C
Με τα
και D2 λειτουργεί σαν κατατμπτής τάξης A ενώ με τα S 2 και
λειτουργεί σαν κατατμπτής τάξης Β. Πρέπει να φροντίσουμε και να
επισημάνουμε ότι οι δύο διακόπτες δεν πρέπει να άγουν μαζί.
Διότι αλλιώς η τροφοδοσία Vs δα βραχυκυκλωθεί. Ένας κατατμπτής C
μπορεί να λειτουργήσει είτε σαν επανορθωτής είτε σαν αντιστροφέας.
Καχαιμητής_^άζης_D :
Το ρεύμα φορτίου είναι πάντοτε δετικό. Ή τάση φορτίου είναι είτε δετική
είτε αρνητική όπως φαίνεται και στο Σχήμα 1.11 που ακολουδεί:
Σχήμα 1.11
Τάξη Π
Ένας κατατμπτής τάξης D μπορεί να λειτουργεί είτε σαν επανορδωτής είτε
σαν αντιστροφέας όπως φαίνεται στο κύκλωμα που ακολουδεί (Σχήμα 1.12).
y
vl
-
6
r
Σχήμα 1.12
Κατατμητής τάξης D
Εάν ΟΙ διακόπτες S j και S 4 άγουν, η \/[_ και το ί[_ γίνονται θετικά.
Αν οι διακόπτες αυτοί δεν άγουν, το ρεύμα φορτίου
θα είναι θετικό και
συνεχόμενο σε ροή για ένα υμηλά επαγωγικό φορτίο. Οι δίοδοι 0 2 και D3
προμηθεύουν ένα δρόμο για το ρεύμα φορτίου και η τάση V l θα αντιστραφεί
Το ρεύμα φορτίου είναι είτε θετικό ή αρνητικό όπως φαίνεται και παρακάτω
στο σχήμα που ακολουθεί (Σχήμα 1.13):
Σχήμα 1.13
Ί ύ Ιί^
Αυτός ο κατατμητής είναι γνωστός σαν κατατμητής 4 τεταρτημορίων.
Δύο κατατμητές τάξης C μπορούν να συνδιαστούν σε μια φόρμα ενός
κατατμπτή τάξης Ε, όπως φαίνεται στο κύκλωμα που ακολουθεί (Σχήμα 1.14)
-
Υι
^
1,
Ιθ2
Γ
Τ
S3 /
Α
S4 /
Λ
Σχήμα 1.14
ΚύκΛωμα κατατμητπ τάξης Ε
Οι πολικότητες της τάσης φορτίου και τα ρεύματα φορτίου φαίνονται στο
παρακάτω σχήμα (Σχήμα 1.15);
Inverting
Rectifying
VL-V.
IL-V,
V V
it+ v .
Rectifying
it +v.
Inverting
Σχήμα 1.15
Πολικότητες τάσεων και ρευμάτων φορτίου
Το τέχνασμα με το οποίο ενεργοποιείται το κύκλωμα σε διαφορετικά
τεταρτημόρια δείχνεται στην επόμενη εικόνα (Σχήμα 1.16):
Si. D*
D«, Di
Si, S«
D2, D.
S3. S2
S2. D.
S4, 02
02, 03
Σχήμα 1.16
Για την λειτουργία σε 4 τεταρτημόρια, η διεύθυνση της μπαταρίας Ε μπορεί
να αντιστραφεί. Αυτός ο κατατμητής είναι η δάση για τον μονοφασικό
αντιστροφέα γέφυρας.
ο μή παλμικός κατατμητής μεταγωής είναι ένα κοινό κύκλωμα και
χρησιμοποιεί δύο θυρίστορ όπως φαίνεται και στο Σχήμα 1.17 που ακολουθεί
ακριβώς παρακάτω:
ΣΧΗΜΑ ,1.17
Μη παλμικός κατατμητής μεταγωνής
Είναι επίσης γνωστός και σαν "κλασικός κατατμητής". Στήν αρχή της
λειτουργίας το θυρίστορ Τ2 άγει και αυτό δικαιολογεί την μετατροπή
φόρτισης του πυκνωτή C, στο να φορτίζεται διαμέσου του φορτίου με μια
τάση Vc η οποία μπορεί να είναι η τάση τροφοδοσίας Vs στον πρώτο κύκλο.
Ο πόλος A του πυκνωτή γίνεται θετικός σε σχέση με τον πόλο Β .
Η λειτουργία του κυκλώματος μπορεί να διαιρεθεί σε 5 modes και τα
ισοδύναμα κυκλώματα κάτω από σταθεροποιημένες καταστάσεις συνθηκών
δείχνονται παρακάτω (Σχήμα 1.18):
- m
· .
ΣΧΗΜΑ 1.18
Ισοδύναμα κυκλώματα των μοντέλων
Πρέπει να ΛάΒουμε unoyn ότι το ρεύμα φορτίου μένει σταδερό στην μέγιστη
τιμή Im κατά την πορεία της μεταγωγής. Πρέπει επίσης να ξαναορίσουμε ότι
στο ξεκίνημα κάδε mode έχουμε χρόνο ανάφορας t = 0.
M nD H :
To mode 1 ξεκινά με την έναυση του ΤΙ. Το φορτίο συνδέεται με τη
τροφοδοσία. Ο πυκνωτής μεταγωγής C αντιστρέφει τη φόρτισή του διαμέσου
του κυκλώματος αντιστρόφου συντονισμού που αποτελείται από τα Τ Ι , D 1 ,
και Lm.
Το ρεύμα συντονισμού δίνεται από τη σχέση ;
Ir = Vc*(C/Lm)^^^ * S in (ω m * t )
(1-9)
Η μέγιστη τιμή του αντιστρόφου ρεύματος συντονισμού δίνεται από τη σχέση
Ip-V c*(C /Lm ) 1/2
( 1- 10)
Η τάση του πυκνωτή δίνεται από τη σχέση ;
Vc ( t ) = Vc * εσ 5 ( ωητ
όπου ωτη = 1 /(Lm
( 1- 11)
)
.
Μετά από χρόνο t = tr = π * (Lm * C) 1/2 ^ τάση του πυκνωτή γίνεται -Vc.
Αυτό μερικές φορές ονομάζεται "ετοιμότητα μ ετα γω γής" του κατατμήτη.
MQDE_ 2 ;
Το mode 2 ξεκινά όταν ανάβει το βοηδητικό δυρίστορ Τ 2 · Η αντίστροφη
τάση Vc, εφαρμόζεται στο κύριο δυρίστορ
και το σβήνει. Ό πυκνωτής C
εκφορτίζεται διαμέσου του φορτίου από την τιμή -Vc στο 0 και αυτός ο
χρόνος εκφόρτισης,
ο οποίος καλείται "χρ ό ν ος
σβ ησίμ α το ς
του
κυκλώ ματος", δίνεται από τον τύπο :
toff =Vc*C/lm
( 1- 12 )
όπου Im είναι το κορυφαίο ρεύμα φορτίου. Ο χρόνος στον οποίο σβήνει το
δυρίστορ toff μεταβάλλεται μαζί με το ρεύμα φορτίου και πρέπει να
σχεδιάζεται για τις χειρότερες συνδήκες, και συμβαίνει στην μέγιστη τιμή
του ρεύματος φορτίου και στην ελάχιστη τιμή της τάσης του πυκνωτή. Ό
χρόνος που απαιτείται για την επαναφόρτισα του ηυκνωτή ηίσω στην παροχή
τάσης λέγεται "χρ ό ν ος επαναφόρτισης" και δίνεται από την σχέση :
td = Vs*C/Im
(1-13)
Έτσι ο ολικός χρόνος που χρειάζεται για να φορτιστεί και να εκφορτιστεί ο
πυκνωτής καλείται χρόνος μεταγωγής ο οποίος είναι:
tc - toff + td
(1-14)
To mode τελειώνει σε χρόνο t=t(- όταν ο πυκνωτής μεταγωγής C
επαναφορτίζεται με τάση Vs και η ελευδέρας ροής δίοδος Dm αρχίζει να
άγει.
M_ODE.„3 :
Το mode 3 ξεκινά όταν η ελευδέρας ροής δίοδος Dm ξεκινά να άγει και το
ρεύμα φορτίου μειώνεται .Η ενέργεια ηου αποδηκεύεται στην επαγωγή Ls
της ηηγής μεταφέρεται στον πυκνωτή .
To ρεύμα είναι:
I s ( t ) = Im * cos (ω 5 * t)
(1-15)
Και n πτώση τάσης του πυκνωτή δίνεται από την σχέση :
Vc (t) = Vs + Im * ( L * S /C )l/2 * Sin (ωs * t)
(1-16)
όπου ωs = 1 /(Ls * C)^/2 Μετά από χρόνο t = t s =0.5 * n *(Ls 1C)
TO ρεύμα υπερφόρτισης γίνεται μηδέν και ο πυκνωτής επαναφορτίζεται με
μια τά ση:
Vx = Vs + Δ ν
(1-17)
όπου Δ ν και Vx είναι η υπέρταση και η κορυφαία τάση του πυκνωτή
μεταγωγής.
Η εξίσωση της Vc (t) δίνει την τάση υπερφόρτισης σαν :
ΔV = Im *(L s / C )l /2
(1-18)
Το mode 4 ξεκινά όταν η υπερφόρτιση έχει εκπΛηρωδεί και το ρεύμα
φορτίου συνεχίζει να μειώνεται .Είναι σημαντικό να σημειώσουμε ότι το
mode αυτό ισχύει οφειΛόμενο στη δίοδο
Διότι επιτρέπει την διακύμανση συντονισμού στο mode 3 να συνεχιστεί
διαμέσου του κυκλώματος που αποτελείται από τα Dm, D| C και την
τροφοδοσία Αυτό μπορεί να υποφορτίσει τον πυκνωτή μεταγωγής C και το
ρεύμα υποφόρτισης που διαπερνά τον πυκνωτή δίνεται από την σχέση :
I c ( t ) = - Δ V * ( C / ( L s + L m )) 1/2 * Sin (ωα * t)
(1-19)
Η τάση του πυκνωτή δίνεται από τη σχέση :
V c (t) = V x - Δν * ( l-c o s (ω u * t ) )
όπου
(1-20)
ωυ = 1 / ( C * ( Ls + Lm ) 1/2.
Μετά από χρόνο t = t u = n * ( C * ( L s + Lm ) )1/2 , το ρεύμα υποφόρπσης
γίνεται μηδέν και η δίοδος D]^ σταματά να ά γει.
Η σ χ έσ η : Vc ( t ) = Vx - AV * ( 1 - cos ( ωυ * t ) )
(1-21)
δίνει την διαθέσιμη τάση μεταγωγής του κατατμητή σαν ;
Vc = Vx - 2 *AV = Vs - Δ ν
(1-22)
Εάν δεν υπάρχει υπερφόρτιση δεν μπορεί να υπάρξει υποφόρτιση .
MODE__5 :
Το mode 5 ξεκινά όταν η πορεία μετατροπής ολοκληρωθεί και το ρεύμα
φορτίου συνεχίζει να μειώνεται διαμέσου της διόδου Dm .
Αυτό το mode τελειώνει όταν το κύριο θυρίστορ ανάβει ξανά στην αρχή του
επομένου κύκλου. Η διαφορά των κυματομορφών για τα ρεύματα και τις
τάσεις δείχνονται στην παρακάτω εικόνα (Σχήμα 1.19);
Σχήμα 1.19
Κυυατοαορφές ρευμάτων και τάσεων
ο μέσος όρος της τάσης εξόδου του κατατμητή είναι;
Vo = ( l / T ) * [ V s * K * T + t c * 0 .5 * ( V c + V s ) ]
(1-23)
Μπορούμε να σημειώσουμε ότι άν Βάλουμε στην παραπάνω σχέση Κ = 0 , η
τάση εξόδου γίνεται:
Vo ( Κ = 0 ) - 0.5 * f * t C* ( Vc +Vs )
(1-24)
Αυτό περιορίζει την ελάχιστη τιμή της τάσεως εξόδου του κατατμητή .
Ωστόσο, το δυρίστορ
μπορεί να άγει για ένα ελάχιστο χρονικό διάστημα
tr = π * ( Lm *C )^/2
επιτρέπει την αντιστροφή φόρτισης του πυκνωτή και
ο χρόνος tr ορίζεται στον σχεδίασμά ενός ιδιαίτερου κυκλώματος. Γιαυτό ο
ελάχιστος κύκλος και η ελάχιστη τάση εξόδου είναι επίσης καθορισμένοι.
tr = Kmin * Τ = π * ( Lm * C ) 1/2
(1-25)
Ό ελάχιστος καθορισμένος κύκλος είναι:
Kmin = tr * f = π * f * (L m *C )^ ^ 2
(1-26)
Ο ελάχιστος μέσος όρος της τάσης εξόδου είναι:
V q (min) = Kmin * Vs + 0.5 * t c * ( Vc + Vs ) * f =
= f * [ Vs * tr + 0.5 * t c * ( V c + V s ) ]
(1-27)
H ελάχιστη τάση εξόδου V q (min) μπορεί να ποικίλει από τον έλεγχο της
συχνότητας του κατατμητή. Φυσιολογικά, η V q (min) ορίζεται από την
ανάγκη σχεδιασμού σε μία επιτρεπόμενη τιμή. Η μέγιστη τιμή του κύκλου
είναι ορισμένη ώστε να αφήνει τον πυκνωτή μεταγωγής να εκφορτίζεται και
να επαναφορτίζεται.
Η μέγιστη τιμή αυτού του αναφερδέντος κύκλου δίνεται από τη σχέση ;
Kmax * Τ =
t C - Ts - tu
(1-28)
Kmax = - ( t c + ts + tu I T ) +1
(1-29)
H μέγιστη τάση εξόδου είναι:
V q (max) = Kmax * Vs + 0.5 * tc * ( Vc +Vs ) * f
(1-30)
Ένα ιδανικό θυρίστορ ενός κατατμητή δεν πρέπει να έχει κανένα όριο ;
1) Στον ελάχιστο χρόνο αγωγής.
2) Στον μέγιστο χρόνο αγωγής.
3) Στην ελάχιστη τάση εξόδου .
4) Στην μέγιστη συχνότητα .
Ο χρόνος σβησίματος toff πρέπει να είναι ανεξάρτητος από το ρεύμα
φορτίου. Σε υμηλότερη συχνότητα ,σχηματίζονται μικρές κυματώσεις
ρεύματος και το αρμονικό ρεύμα τροφοδοσίας γίνεται ελάχιστο.
Προσθέτοντας , το μέγεθος του φίλτρου εισόδου ελαττώνεται.
Αυτό το κύκλωμα του κατατμητή είναι πολύ απλό και απαιτεί δύο θυρίστορ
και μία δίοδο.
Ωστόσο το κύριο θυρίστορ
έχει σκοπό να κρατά το αντίστροφο ρεύμα
συντονισμού.
Εκ τούτου αυξάνει το μέγιστο ρεύμα σε αναλογία και περιορίζοντας ελάχιστη
τάση εξόδου. Ο χρόνος εκφόρτισης και φόρτισης του πυκνωτή μεταγωγής
εξαρτάται από το ρεύμα φορτίου και αυτό ορίζει την λειτουργία"υμηλής
συ χν ότη τα ς" κυρίως στο χαμηλό ρεύμα φορτίου. Αυτό το chopper δεν
μπορεί να ελεγχθεί χωρίς να συνδέσουμε το φορτίο.Το κύκλωμα έχει πολλά
ελαττώματα.
Ωστόσο περιορίζει τα προβλήματα μετατροπής των θυρίστορ .
Σ ημείω ση ;
Ο απαιτούμενος χρόνος σβησίματος toff, ο χρόνος μετατροπής tc και η
υπέρταση εξαρτάται από το μέγιστο ρεύμα φορτίου m κάπως περισσότερο
από τον μέσο όρο της τιμής α .
1.6 nAAMIKQI__KATAIMHTHI_ ΣΥΝΤΟΝΙΣΜαΥ.
Ένας παλμικός κατατμητής
σχήμα(Σχήμα 1.20):
‘
συντονισμού
L.
C U
Σχήμα 1.20
φαίνεται
στο παρακάτω
Μόλις τροφοδοτήσουμε το κύκλωμα με την συνεχή τάση Vs, παρατηρούμε
ότι ο πυκνωτής φορτίζεται με μια τάση Vc διαμέσου του πηνίου Lm της
διόδου Di και του φορτίου.
Η λειτουργία του παραπάνω κυκλώματος μπορεί να διαιρεθεί σε έξι μοντέλα,
και τα ισοδύναμα κυκλώματα αυτών φαίνονται στο παρακάτω σχήμα (Σχήμα
1 .21) :
Σχήμα 1.21
Ισοδύναμα κυκλώματα. ..ίων μοντέλων
Οι κυματομορφές των ρευμάτων και των τάσεων φαίνονται στο σχήμα που
ακολουθεί (Σχήμα 1.22):
Κ υματομορφές ρευμάτων και τάσεων
Στην παρακάτω αυάΛυση πρέπει να ορίσουμε την αρχική τιμή του χρόνου
δηλαδή t = 0 για το ξεκίνημα κάδε ισοδύναμου κυκλώματος .
Μ αθ£^_ 1 ;
Το μοντέλο 1 ξεκινάει όταν το δυρίστορ
άγει και π τροφοδότηση
συνδέεται με το φορτίο . Αυτό το mode ισχύει για χρόνο:
ΜΌΟΕ_2 :
Το μοντέλο 2 ξεκινάει όταν με αντιστροφή ροής άγει το δυρίστορ Τ 2 · Η
ικανότητα μεταγωγής αντιστρέφει την φόρτιση διαμέσου του πυκνωτή C , του
πηνίου Lm καΓτου δυρίστορ Τ 2 .
Το ρεύμα ταλάντωσης δίνεται από την σχέση ;
1r = - I C = Vc * ( C /Lm) 1/2 ♦ Sin (ωm * t)
(1-31)
και η τάση στα ακρα του πυκνωτή είναι;
V c(t) = V c * cos(a
όπου ωτη = 1 /( Lm * C
Μετά από χρόνο, t =
(1-32)
.
= π * ( Lm * C ) 1/2 ^ τάση του πυκνωτή μετατρέπεται
σε - V c .
Ωστόσο, η διακύμανση συντονισμού συνεχίζεται διαμέσου της διόδου
και
του δυρίστορ Τ^. Το μέγιστο ρεύμα , Ιρ ,πρέπει να είναι μεγαλύτερο από το
ρεύμα φορτίου Im και το κύκλωμα είναι φυσιολογικά σχεδιασμένο για μια
αναλογία 1ρ / Im = 1.5 .
MODE 3 ;
To mode 3 ξεκινά όταν στο Τ 2 έχουμε αντιστροφή ροής και ο πυκνωτής
εκφορτίζεται οφειλόμενος στη ταλάντωση συντονισμού διαμέσου της διόδου
Di και του δυρίστορ Τ;^. Αυτό το μοντέλο τελειώνει όταν το ρεύμα του
πυκνωτή ανέλδει στην κλίμακα του Im .
ΛαμΒάνοντας υπόμη ότι το ρεύμα του πυκνωτή ανέρχεται γραμμικά από την
τιμή 0 μέχρι το Im και ότι το ρεύμα του δυρίστορ Τ^ πέφτει από την τιμή Im
στο 0 σε χρόνο
η διάρκεια του χρόνου για αυτό το μοντέλο δα είναι:
tx = (L m * Im )/ V c
(1-33)
και η τάση στα άκρα του πυκνωτή πέφτει στην τιμή :
V i = Vc - ( t X *Im ) /2C = Vc - ( Lm ♦ Im2) /2C * Vc
(1-34)
MODE._4 :
To μοντέλο 4 ξεκινά όταν το ρεύμα του δυρίστορ Τ]^ μηδενίζεται. Ο
πυκνωτής συνεχίζει να εκφορτίζεται διαμέσου του φορτίου στην τιμή που
ορίζεται από το μέγιστο ρεύμα κορυφής του φορτίου. Ο απαραίτητος χρόνος
για το σβήσιμο του πυκνωτή είναι:
toff = ( V i* C )/Im
(1-35)
ο απαραίτητος χρόνος για την επαναφόρτιση του πυκνωτή είναι:
t d - ( V s *C )/ Im
(1-36)
Ενώ ο ολικός χρόνος φόρτισης και εκφόρτισης μετά την τροφοδότηση του
κυκλώματος με την Vs 8α είναι:
- ^off + Μ
(1-37)
M0DE_„5 :
To mode 5 ξεκινάει όταν η ελεύθερη δίοδος Dm αρχίζει να άγει και το ρεύμα
φορτίου μειώνεται διαμέσου της Dm. Η ενέργεια αποθηκεύεται στη επαγωγή
μετατροπής Lm και στην προτεινόμενη επαγωγική πηγή Ls και μεταφέρεται
στον πυκνωτή C . Μετά από χρόνο :
ts = n * [( L s + L m )*C ]1/2
(1-38)
το ρεύμα υπερφόρτισης γίνεται μηδέν και ο πυκνωτής επαναφορτίζεται με
μια τάση;
όηου :
RODE
Vx = Vs + Δ ν
(1-39)
Δ ν = Im * [(L m + Ls) / C ]1 / 2
(1-40)
6 :
To mode 6 ξεκινά όταν ολοκληρωθεί η υπερφόρτωση και η δίοδος D]^ παύει
να άγει. Το ρεύμα φορτίου συνεχίζει να μειώνεται μέχρι το κύριο θυρίστορ να
άγει ξανά στον επόμενο κύκλο. Στην σταθερή κατάσταση ισχύει Vc = Vx. Η
μέση τιμή της τάσης εξόδου δίνεται από τη σχέση :
Vo = 1 /Τ * [ Vs * Κ *Τ + Vs * ( t r + t x ) + 0 . 5 * t c * ( V l + V s )]
=V s*K + f * [ ( t r + t x ) * Vs + 0 , 5 * t c * ( V i + V s )]
(1-41)
Ωστόσο στο κύκλωμα δεν έχει καμμία επίπτωση η ελάχιστη τιμή του κύκλου
Κ. Πρακτικά η τιμή του Κ δεν μπορεί να είναι μηδέν.
Η μέγιστη τιμή του Κ είναι:
Κ max = l - ( t r + t x + t c ) * f
(1-42)
Οφειλόμενος στη μεταγωγή από έναυ παλμό συντονισμού, ο αντίστροφος
λόγος d ί /d t του δυρίστορ
περιορίζεται από την επαγωγή Lm και αυτό
είναι γνωστό σαν "εξομά λυνση" .
Η αναστροφή του συντονισμού είναι ανεξάρτητη από το δυρίστορΤχ Ωστόσο
η επαγωγή Lm υπερφορτίζει τον πυκνωτή C και αυτό μπορεί να αυξάνει τις
αναλογίες τάσης των εξαρτημάτων .
Έπειτα το δυρίστορ Τ 2 ανάβει και πρέπει να αντιστραφεί η φόρτισή του πρίν
να σβήσει το δυρίστορ Τ^. Υπάρχει μια προυπάρχουσα αργοπορία στην
μεταγωγή και αυτό περιορίζει στο ελάχιστο του χρόνο του κατατμητή. Ο
χρόνος μεταγωγής ίς εξαρτάται από το ρεύμα φορτίου.
ΚΕΦΑΛΑΙΟ 2
ΕΞΙΣΩΣΕΙΣ ΠΑΛΜΙΚΟΥ ΚΑΤΑΤΜΗΤΗ
ΣΥΝΤΟΝΙΣΜΟΥ
2.1
ΕΙΣΑΓΩΓΗ.
Στο προηγούμενο κεφάλαιο εξετάσαμε στην παράγραφο 1 .6 το κύκλωμα του
παλμικού κατατμητή συντονισμού. Εξετάσαμε τον τρόπο λειτουργίας και τα
στάδια ολοκλήρωσης αυτής. Σε αυτήν την ενότητα δα δούμε τις απαραίτητες
εκείνες εξισώσεις, οι οποίες συνθέτουν την μορφή του κυκλώματος.
Το βασικό κύκλωμα του Παλμικού Κατατμητή Συντονισμού φαίνεται στο
Σχήμα 2.1 που ακολουθεί.
Σχήμα 2.1
Σύμφωνα με όσα έχουν αναφερδεί, οι δυνατές καταστάσεις αγωγής των
ημιαγωγικών στοιχείων του κατατμητή με πυκνωτή σειράς, με την σειρά
εμφάνισης σε μία τυπική περίοδο είναι οι παρακάτω :
α)
β)
Αγωγή του κύριου δυρίστορ Τ ^ .
Αγωγή του κύριου δυρίστορ Τ \ και του βοηθητικού δυρίστορ Τ 2 ·
γ)
Αγωγή του κυρίου δυρίστορ Τ ι και της διόδου
δ)
ε)
Αγωγή της διόδου
Αγωγή της διόδου
στ)
Αγωγή της διόδου ελευδέρας ροής Dfw .
.
.
και της διόδου ελευδέρας ροής Dfw .
Από τις παραπάνω καταστάσεις η (γ), είναι κυριολεκτικά στιγμιαία και
πρακτικά θεωρείται ότι η σβέση του κύριου θυρίστορ είναι ακαριαία σε
σχέση με τα χρησιμοποιούμενα μεγέθη.
Οι καταστάσεις, οι οποίες λαμβάνουν χώρα σε ολόκληρη την διάρκεια της
εξομοίωσης είναι οι ε ξ ή ς ;
Κατάσταση 0 .
Κατάσταση 1.
Κατάσταση 12.
Κατάσταση 13.
Κατάσταση 3.
Κατάσταση 3 4 .
Κατάσταση 4 .
Σημ^ίωσϋ :
Σ τοιχείο
Σ τοιχείο
Σ τοιχείο
Σ τοιχείο
και
1 είναι το κύριο θυρίστορ Τ ι _
2 είναι το βοηθητικό θυρίστορ Τ£ ■
3 είναι η δίοδος D j .
4 είναι η δίοδος Dfw .
Υπάρχει τέλος και μια άλλη κατάσταση, η 41, η οποία χαρακτηρίζεται ως
μεταβατική και μας οδηγεί ξανά στην αρχική κατάσταση της εξομοίωσης.
Τις εξισώσεις ρευμάτων μπορούμε να τις δούμε μέσα από το πρόγραμμα, από
την υπορουτίνα C hopperSC urrents.
Για τις διάφορες καταστάσεις ισχύουν οι παρακάτω εξισώσεις :
•
Κ ατάσταση 0
•
Κ ατάσταση 1
1τΐ = Ιο
Is
•
= Ιο
Κ ατάσταση 3
>D1 Ιο
Is - Ι ο
Κατάσταση 4
iDfw = Ιο
•
Κατάσταση 12
ΐτ ι = Ιο
1Τ 2 = -Ic
Is
•
= Ιο
Κατάσταση 13
ΐτι = io - ic
1d 1 = I c
•
Κατάσταση 34
Id I = I c
lOfw = Idiode
Τις συναντούμε στην υπορουτίνα με τίτλο C hopperSV alveV oItage.
Παρακάτω αναλύονται οι εξισώσεις των τάσεων που επικρατούν στα άκρα
των Βαλβίδων του κυκλώματος του κατατμητή .
•
Κατάσταση 0
Vt I = Vs
V j 2 = Vs
Vd i = 0
V o fw = 0
•
Κατάσταση 1
V xi = 0
V t 2 = Vs
V d i = - vc
VDfw = -V o
•
Κατάσταση 3
V j l = Vc + V l
Vt 2 = Vc + V l
Vd i = 0
VDfw = -V o
Κατάσταση 4
V j i - Vs
V j 2 = Vs
Vd i = - V o
VDfw= 0
Κατάσταση 12
V ji =0
Vj2 = 0
Vd i = 0
VDfw = -V o
Κατάσταση 13
V j i =0
Vj2 = 0
V di = 0
VDfw— Vo
Κατάσταση 34
V j i = Vc +V l
Vt 2 - Vc + V l
V di =0
VDfw = 0
2.5 ΕΞΙΣ
Υπολογίζονται μέσα από τηυ υπορουτίυα C hoppeTSVoltages
Στην ενότητα αυτή αλλά και στις υπόλοιπες που ακολουθούν, πρέπει να
τονίσουμε ότι μετατρέμαμε το αρχικό κύκλωμα του κατατμητή, σε ένα ωμικά
ισοδύναμό του. Έτσι ο πυκνωτής C αντικαταστόθηκε από μια ισοδύναμη
τάση Eqc και μια ωμική αντίσταση Rc, ενώ η επαγωγή L αντικαταστόθηκε
από μια ισοδύναμη τάση επαγωγής Εςι_και από μία ωμική αντίσταση R l Τέλος το φορτίο αντικαταστόθηκε από μία ισοδύναμη πηγή τάσεως Eqo και
την ισοδύναμη αντίσταση φορτίου R + ( 2L q /dt).
Οι μετατροπές αυτές φαίνονται στο παρακάτω σχήμα (Σχήμα 2.2):
Τι
Di i
—Q —I rTI—Ο —ίΐΠtil
>1^
Ti
Σχήμα 2.2
9
Για τις διάφορες καταστάσεις κατά τηυ διάρκεια της λειτουργίας του
κυκλώματος έχουμε τις εξής τάσεις που παρατηρούνται στα άκρα της
επαγωγής, του πυκνωτή και του φορτίου :
•
Κατάσταση 0
Vl = 0
Vo = 0
•
Κατάσταση 1
Vl = 0
V q = (R + 2 * L q /dt) * Ιο + Eqo
•
Κατάσταση 3
V l = EqL+ lo* Rl
V c = Eqc + Iq * Rc
Vo = (R + 2 * L o / d t)* Io + Eqo
•
Κατάσταση 4
Vl = 0
Vo = 0
•
Κατάσταση 12
V l = EqL + Ic * Rl
V c = Eqc + Ic * Rc
Vo = (R + 2 * Lo /dt) * lo + Eqo
•
Κατάσταση 13
V l = EqL + Ic * R l
Vc = Eqc + Ic * Rc
Vo = (R + 2 * Lo /dt) * lo + Eqo
Κατάσταση 34
Vl = EqL + Ic * Rl
Vc = Eqc + Ic * Rc
Vo r 0
2 .6 ΕΞΙΣΩΣΕΙΣ Ρ ΕΥ Μ Α ΤΩ Ν ^ ,^Ο ΡΤΙΟ Χ
ΥποΛογίζονται μέσα από την υπορουτίνα D cSLoadC urrents .
Με τις εξισώσεις που ακολουθούν υπολογίζουμε το ρεύμα φορτίου στο ωμικά
ισοδύναμο κύκλωμα του κατατμητή .
•
Κατάσταση 1
IO = (V s-E q o )/ (R + 2 L o / d t)
•
Κατάσταση 3
Ιο = (Vs - EpL- Eqc - Eqo) /(Rc + R l + R + 2 L q /dt)
•
Κατάσταση 4
Iq = - Eqo /(R + 2 Lo /dt)
•
Κατάσταση 12
IO -(V s -E q o )/ (R + 2 L o / d t)
Ic = - (EqL + Eqc) /(R l + Rc)
•
Κατάσταση 13
lo = (Vs -E q o )/ (R + 2Lo/dt)
Ic = -(E q L + Eqc)/(RL + Rc)
•
Κατάσταση 34
Idiode = - Eqo /(R + 2 Lo /dt)
Ic = (Vs - EqL - Eqc) /(R l + Rc + R + 2 Lo /dt)
Iq = I diode + Ic
2.7JΣ O Δ .Y N A M E Σ ΤΑ ΣΕΙΣ <mP_TIQY.
Υπολογίζονται μέσα από την υπορουτίνα D c S L o a d U p d a te E q V o lt.
Για κάθε στάδιο της εξομοίωσης έχουμε τις εξής τάσεις :
Κατάσταση 0
Eqo = 0
EqL = 0
Κατάσταση 1
Eqo = - E q o - 2 * L o * Ιο
EqL = 0
Κατάσταση 3
Eqo = - E q o - 2 * L o* lo
EqL = - E q L - 2 * Rl * Io
Eqc = Eqc + 2 * Rc * lo
Κατάσταση 4
Eqo = - Eqo - 2 * Lo * lo
EqL= 0
Κατάσταση 12
Eqo = - E q o - 2 * L o * lo
EqL = - E q L - 2 * R L * Ic
Eqc = Eqc + 2 * Rc * Ic
Κατάσταση 13
Eqo = - E q o - 2 * L o * I o
EqL = - E q L - 2 * R L * Ic
Eqc = Eqc + 2 * Rc * Ic
Κ ατάσταση 3 4
Eqo = - E q o - 2 * L o * I o
EqL = - E q L - 2 * R l * Io
Eqc = Eqc + 2 * Rc * Io
ΚΕΦΑΛΑΙΟ 3
ΑΝΑΛΥΣΗ ΠΡΟΓΡΑΜΜΑΤΟΣ
3.1
CEN1KA,
Γία τηυ ανάπτυξη των προγραμμάτων του Neapolis V2.0 χρησιμοποιήθηκε η
γλώσσα Basic Compiler 7.1 της Microsoft.
Επειδή το πράγραμμα σε κώδικα Basic είναι εξαιρετικά εκτεταμένο και δεν
μπορεί να μετατραπεί σε εκτελέσιμο κώδικα, χωρίστηκε σε modules που
περιλαμβάνουν τα ε ξ ή ς :
Koiv.0._.rnjaduJe.s
- graphics.bas
: TO τμήμα
γραφικών.
- helpkeys.bas
: το τμήμα αρμονικών.
: το τμήμα βοήθείας- πλήκτρων.
- replot.bas
; το τμήμα ανασχεδίασης.
- comlock.bi
; η δήλωση κοινών μεταβλητών και διαστάσεων
κοινών πινάκων.
- sychoper.bas
; το κυρίως πρόγραμμα.
- chopper.bas
- sycomblk.bi
: το μοντέλο του κατατμητή.
: η δήλωση κοινών μεταβλητών εξομοιούμενου
συστήματος.
-sydimblk.bi
: η δήλωση διαστάσεων κοινών πινάκων εξομοιούμενου
συστήματος.
- harmonic.bas
S (Γία την περίπτωση του κατατμητή)
Κάθε ένα module περιλαμβάνει ένα σημαντικό αριθμό ρουτινών γραμμένες
σε γλώσσα προγραμματισμού την Quick Basic.
Η δόμηση κάθε ρουτίνας ακολουθεί ορισμένους κανόνες για να μπορεί να
γίνει εύκολα αντιληπτή η λειτουργία της. Ακόμα και τα ονόματα των
χρησιμοποιούμενων μεταβλητών σε κώδικα Basic, αλλά και τα ονόματα των
ρουτινών περιγράφουν ακριβώς το όνομα αλλά και την συγκεκριμένη
λειτουργία τους.
Το πρόγραμμα χρησιμοποιεί ένα αρχείο batch που μετατρέπει αρχικά όλα τα
modules με προέκταση .bas σε αρχεία με προέκταση .obj μέσω του BC7
(Basic Compiler 7.1).
- 3 .1 -
Κατόπιν μετατρέπει όσα από αυτά τα αρχεία είναι βιβλιοθήκες σε quick —
libraries και κατόπιν σε libraries μέσω των προγραμμάτων του BC7, link και lib.
Τ έλο ς συνενώνονται όλα τα προγράμματα (obj και lib) μέσω του link με
αποτέλεσμα το τελικό εκτελέσιμο αρχείο με προέκταση .ex e.
Τα διάφορα προγράμματα που εξομοιώνονται στο Neapolis ανήκουν σ ε ένα
ευρύ κατάλογο που καλείται CONVESIM.
Για την περίπτωση του κατατμητή, ο κατάλογος αυτός περιέχει τα ;
- sychoper.exe ( δηλαδή το πρόγραμμα εξομοίωσης).
- sschoper.dat (δηλαδή το αρχείο δεδομένων κατάστασης εκκίνησης).
Μέσα στον γενικότερο κατάλογο, υπάρχουν οι υποκατάλογοι HELPCHOP
και TEXTCHOP όπου βρίσκονται διάφορα αρχεία για βοήθεια και μηνύματα
στην Ελληνική, στην Αγγλική και στην Γερμανική.
3 .2
ΙΒΟ Ή Ο Π Ο ΙΗ ΣΕΙΣ .
Αυτή η πτυχιακή εργασία αποτελεί ένα κομμάτι στον εμπλουτισμό του
Neapolis V2.0 με ένα ακόμη πρόγραμμα στον τομέα της εξομοίωσης των
μετατροπέων Ισχύος και συγκεκριμένα στον κλάδο των κατατμητών.
Έ ω ς τώρα υπήρχε μόνο ένα κύκλωμα κατατμητή, αυτό με σβέση παράλληλου
πυκνωτή.
Μέσα από διάφορες απαραίτητες αλλαγές του υπάρχοντος προγράμματος
δημιουργήθηκε και ένα άλλο κύκλωμα κατατμητή, αυτό με σβέση πυκνωτή
σειράς.
Σε γενικές γραμμές, οι βασικότερες αλλαγές που έγιναν είναι οι ε ξ ή ς :
Στα modules:
- chpconsd.bas
- chpconss.bas
- chpconrp.bas
προστέθησαν και άλλες υπορουτίνες με νέο περιεχόμενο (π.χ διαφορετικές
εξισώσεις)
και
διαχωρίστηκαν με ονομασίες
Ρ και
S
για
τις
περιπτώσεις"Ρ3τθ3ρ" και "SerCap".
Π.χ παλιότερα υπήρχε η υπορουτίνα ChopperVoltages και δημιουργήθηκαν
τώρα δύο άλλες υπορουτίνες στην θέση αυτής. Η "ChopperPVoltages" για
την περίπτωση κατατμητή με παράλληλο πυκνωτή (ParCap) και η
"ChopperSVoltages" για την περίπτωση όπου έχουμε έναν κατατμητή με
πυκνωτή σειράς (SerCap).
Η μετονομασία αυτή έγινε με το ίδιο σκεπτικό και για τις άλλες υπορουτίνες
οι οποίες θα παρουσιασθούν παρακάτω.
Οι υπορουτίνες του νέου προγράμματος ανήκουν τώρα σε νέα modules τα
οποία είναι τα ε ξ ή ς :
- chpcolsd.bas: Δεδομένα.
- chpcolss.bas : Εξομοίωσα.
- chpcolrp.exe : Ανάλυση δεδομένων και γραφικών.
3.3
A D M H Jn R O rΡΑΜΜΑΤΟΣ.
Στο πρόγραμμα εξομοίωσης του κατατμητού με σβέση πυκνωτή σειράς,
εξετάζουμε τα εξής αρχεία :
- CHPC01SD.BAS
- CHPC01SS.BAS
- CHPC01RP.BAS
- COMENVI1.BAS
-GRAPHIC3.BAS
- HARMONIC2.BAS
Υπάρχουν βέβαια και τα αρχεία :
Chpconsd.bas
Chpconss.bas
ChpconTp.bas
τα οποία ανήκουν στο πρόγραμμα του κατατμητή με σβέση παράλληλου
πυκνωτή. Αυτά τα τελευταία δεν 9α τα εξετάσουμε καθότι η "ουσία" από την
αναλυτική παρουσίαση των 6 πρώτων αρχείων .bas μας δίνει το περιεχόμενό
τους.
C H P.C 01SD .BA S
Αυτό το αρχείο μπορούμε να το χαρακτηρίσουμε σαν το
"α ρ χείο των
δ εδ ο μ ένω ν". Και το αποκαλούμε έτσι καθότι από αυτό "α ν τλούμε" τα
δεδομένα. Αυτά τα οποία χρησιμοποιούμε για την εξομοίωση του
συστήματος.
Αναλυτικά έχουμε:
- Καταρχήν δηλώνονται όλες οι απαραίτητες μεταβλητές και υπορουτίνες
που χρησιμοποιούνται καθώς και οι ομάδες κοινών μεταβλητών
SYCOMBLK.Bi, COMBLOCK.Bi, και SYDlMBLK.Bi.
— Στην συνέχεια ακολουθεί ο προκαθορισμός όλων των τιμών και
παραμέτρων (default data), οι οποίες κατά την διάρκεια της ροής μπορούν να
επανακαθοριστούν.
Έτσι έχο υμ ε:
1)
Το6ήμα (Step) της εξομοίωσης.
2)
Τους οδηγούς (Dnves) αποθήκευσης και εκκίνησης του συστήματος.
3)
Το προκαθορισμένο σύστημα δεδομένων (Default System Data) .
4)
Τα προκαθορισμένα δεδομένα τροφοδοσίας του κατατμητή (Default
Chopper Supply Data), δηλαδή την τάση της μπαταρίας που τροφοδοτεί το
σύστημα εξομοίωσης.
5)
Τα προκαθορισμένα δεδομένα κατατμητή (Default Chopper Data). Εδώ
έχουμε τον τύπο του κατατμητή δηλαδή "ParCap" ή "SerCap", καθώς
επίσης την επιθυμητή τάση ελέγχου της εξόδου. Επίσης στα δεδομένα
ανήκουν:
α)Η συχνότητα λειτουργίας του κατατμητή (ChopFreq).
β)Οι
τιμές
χωρητικότητας
του
κατατμητή
(ChopPCapadtance,
ChopSCapacitance).
γ)Οι τιμές επαγωγής του κατατμητή (ChopPInductance, ChopSInductance).
6)
Ακολουθούν τα προκαθορισμένα δεδομένα φορτίου κατατμητή (Default
Chopper Load Data). Εδώ έχουμε ;
α)Τον τύπο του φορτίου δηλαδή ωμικό ή μικτό (Resis,React) .
β)Την επαγωγή φορτίου (Load Inductance).
γ)Την ωμική αντίσταση του φορτίου (Load Resistance)
και
δ)Την πρόσθετη τάση εξόδου (Load Emf) .
7)
Προκαθορισμένα στοιχεία εκκίνησης του κατατμητή (Default Chopper
Starting D ata).
8)
0 προκαθορισμός δεδομένων εγγραφόμενων ονομάτων (Default Data File
Names) .
9)
Τέλος έχουμε τον προσδιορισμό των γραφικών και τον ορισμό των
σταθερών (Detect Video Card and Define Constants ) .
- Ακολουθεί η επαυεπιλογή δεδομένων (Reselect Data). Αυτή περιλαμβάνει
α)Την οθόνη τίτλου προγράμματος (Program Title Screen) .
β)Σχετικές πληροφορίες του προγράμματος (About Program Information) .
γ)Σύστημα επανεπιλογής δεδομένων, εμφάνιση και αποθήκευση (System
Data Recelect, Shσw and Save).
Όλα τα παραπάνω μας δείχνουν την γενική μορφή του αρχείου επιλογής
δεδομένων CHPC01SD.BAS.Tώpα θα μιλήσουμε για τις υπορουτίνες που
ανήκουν σε αυτό το αρχείο.
Αυτές είναι αριθμητικά 13 και είναι οι ε ξ ή ς ;
AboutPro
ChopperSelect
ChopperSupplySelect
ChopConText
DcLoadSelect
PlotVariablesSelect
ProParamSelect
SdNai
SystemAboutProT ext
SystemReselect
SystemSaveData
SystemScreen
System VariablesList
Αναλυτικότερα το περιεχόμενο των παραπάνω ρουτινών είναι το εξής :
- SU B A boutPro (Υπορουτίνα σχετικά με το πρόγραμμα) .
Περιέχει στοιχεία σχετικά με την οθόνη του προγράμματος.
- SU B C ho p p erSelect (Υπορουτίνα επιλογής κατατμητή) .
Περιλαμβάνει την επιλογή παραμέτρων κατατμητή. Δηλαδή χρησιμοποιεί
μεταβλητές όπως τον τύπο του κατατμητή (ChopTypeS), την τάση ελέγχου
εξόδου (ChopControlVolt), την επαγωγή και την χωρητικότητα του
κατατμητή
(ChopPCapacitance,
ChopSCapacitance,
ChopPInductance,
Chop SInductance), την συχνότητα του κατατμητή (Chop Freq). τον τίτλο
προγράμματος (Program Title $). και τον τρόπο ενέργειας του σχεδιασμού
(Fram e).
- SU B C hopperSupplySelect (Υπορουτίνα επιλογής τάσης τροφοδοσίας
κατατμητή)
Εδώ επιλέγουμε την τροφοδοσία του Chopper.
- S U B C hpC o nT ext (Υπορουτίνα κειμένου μετατροπέα κατατμητή) .
- S U B D cL o ad Select (Υπορουτίνα επιλογής φορτίου) .
Επιλέγουμε δηλαδή τον τύπο του φορτίου, την ωμική του αντίσταση, την
επαγωγική και την ισοδύναμη τάση εξόδου.
- SU B P lotV ariab lesS elect (Υπορουτίνα επιλογής αποτύπωσης) .
Έχουμε δηλαδή μία επιλογή μεταβλητών που δα αποτυπωδούν από μία
λίστα μεταβλητών.
Περιλαμβάνει:
α)Την εισαγωγή μεταβλητών από το κυρίως πρόγραμμα.
β)Την εισαγωγή μεταβλητών από την επιλογή σχεδίασης της οδόνης.
γ)Μεταβλητές από την λίστα μεταβλητών σχεδίασης.
δ)Την εισαγωγή μεταβλητών από τα ορισμένα πεδία σχεδίασης.
SU B
P roP aram Select
(Υπορουτίνα
επιλογής
παραμέτρων
προγράμματος).
Γίνεται μία επιλογή ορισμένων γενικών παραμέτρων που χρησιμοποιούνται
στο πρόγραμμα.
- Function SdNai (Συνάρτηση για τα Ναι ή Ό χ ι).
Αναγνωρίζει δηλαδή τα Ναι ή Όχι (Yes/No) όταν μας ζητάει κάτι.
- SU B S y stem A bo u tP roT ext (Υπορουτίνα σχετικά με το κείμενο του
προγράμματος) .
- SU B Sy stem R eselect (Υπορουτίνα συστήματος επανεπιλογής) .
Επανεπιλέγει δεδομένα εξομοίωσης συστήματος.
Ζητάει:
α)Την επιλογή νέας τροφοδοσίας του κατατμητή.
β)Την επιλογή νέου κατατμητή.
γ)Την επιλογή νέου φορτίου κατατμητή.
δ)Την επιλογή νέων παραμέτρων του προγράμματος.
ε)Την αλλαγάκλίμακας αποτυπομένων μεταβλητών.
- SU B Sy stem S aveD ata (Υπορουτίνα συστήματος για την αποδήκευση
των δεδομένων) ,
Γίνεται η αποδήκευση των δεδομένων του συστήματος στο σκληρό δίσκο.
Επίσης ανοίγει και διαβάζει εγγεγραμμένα δεδομένα .
-3 .6 -
—S U B Sy ste m S cre en (Ynopouriva για την οθόνη του προγράμματος) .
Γίνεται επιλογή ορισμένων στοιχείων και η αποτύπωσή τους πάνω στην
οθόνη.
- S U B System V ariablesList (Υπορουτίνα συστήματος μιας λίστας
μεταβλητών).
Εδώ έχουμε μία λίστα όλων των μεταβλητών που μπορούν να τυπωθούν .
C H P C 01S S .B A S
Αυτό το αρχείο μπορούμε να το χαρακτηρίσουμε σαν το "α ρχείο της
εξο μ ο ίω σ η ς", αφού χάρη σε αυτό γίνονται οι διάφοροι υπολογισμοί και
παίρνουμε τα τελικά αποτελέσματα γραφικά. Εδώ πέφτει το μεγαλύτερο
"β ά ρ ος" αυτής της εργασίας διότι περιλαμβάνει όλες εκείνες πς αλλαγές, οι
οποίες μας οδηγούν στην λειτουργία του νέου κυκλώματος, δηλαδή στην
λειτουργία και εξομοίωση του συστήματος του κατατμητή με σβέση πυκνωτή
σειράς.
Πρέπει να τονίσουμε ότι οι υπορουτίνες στις ονομασίες τους θα
διαχωρίζονται σε Ρ και S εάν έχουμε δύο τύπους κατατμητών και θέλουμε
να διαλέξουμε, καθώς επίσης σε εκείνες, οι οποίες δεν έχουν αλλάξει όνομα
και είναι κοινές και για τις δύο περιπτώσεις κατατμητών .
Για να γίνει κατανοητό αυτό δίνω το εξής παράδειγμα :
Τα ρεύματα (Currents) υπάρχουν και για τους δύο τύπους κατατμητών. Έτσι
για τον "ParCap" έχουμε την υπορουτίνα (ChopperPCyrrents), ενώ για τον
"SerCap" έχουμε την υπορουτίνα (ChopperSCurrents) .
Όμως η υπορουτίνα έναυσης (Firing) είναι η ίδια και για τις δύο περιπτώσεις
και δεν διαχωρίζεται. Έτσι υπάρχει μόνο μια (ChopperFiring) .
- Καταρχήν δηλώνονται όλες οι απαραίτητες μεταβλητές και υπορουτίνες
που χρησιμοποιούνται καθώς και οι ομάδες κοινών μεταβλητών
SYCOMLK.Bi, COMBLOCK.Bi και SYDIMBLK.Bi .
- Στην συνέχεια ακολουθεί ο καθορισμός όλων των τιμών και παραμέτρων
(defaultdata), ■ οι οποίες κατά την διάρκεια της ροής
επανακαθοριστούν.
μπορούν
- Έπειτα γίνεται η εισαγωγή του προγράμματος (Program Initialize) .
Π εριέχει:
να
α)Την υπορουτίνα εισαγωγής συστήματος (Systemlnitialize) .
β)Την γραφική επίλυση και τις υπορουτίυες εκκίνησης (GraphicsCalculation
and SetupRoutines).
γ) Ανοίγει αρχεία για μεταφορά δεδομένων (Open Files for Data Τ ransfer) .
δ)Ορίζει κλειδιά εισαγωγής (Define /Initialize keys) .
- Μετά γίνεται η εξομοίωσα του συστήματος (SystemSimulation) .
Π εριέχει:
α)Τον έλεγχο πληκτρολογίου (Keybord Control) .
β)Τον έλεγχο συνέχισης εξομοίωσης (Continue Simulation Control) .
γ)Την αποθήκευση δεδομένων από τις αρμονικές (Save Harmonics Data) .
δ)Κλειδιά ελέγχου (Keys Control) .
Όλα τα παραπάνω μας δείχνουν την γενική μορφή του αρχείου
C H P C 01SS.BA S.
Τώρα θα μιλήσουμε για τις υπορουτίνες που ανήκουν σε αυτό το αρχείο.
Αυτές είναι αριθμητικά 30 και είναι οι εξής :
ChopperFiring
ChopperPCurrents
ChopperPPrintStates
ChopperPStates
ChopperPSupply
ChopperPValveVoltage
ChopperPVoltages
ChopperSaveState
ChopperSCurrents
ChopperSPrintStates
ChopperSStates
ChopperSSupply
ChopperStartState
ChopperSteadyStateStart
ChopperSValveVoltage
ChopperSVoltages
DcPLoadCurrents
DcPLoadUpdateEqVolt
DcSLoadCurrents
DcSLoadUpdateEqVolt
Invert
KeysPressControl
SsNai
SystemChangeKeysControl
Systemlnitialize
•
•
•
•
SystemListKeys
SystemPrintStates
SystemSimulation
System VariablesValues
Αναλυτικότερα το περιεχόμενο των παραπάνω είναι το ε ξ ή ς :
- S U B C hopperFlrlng (Υπορουτίνα έναυσης του κατατμητή) .
α)Υπολογίζει την έναυσπ στις Βαλβίδες του κατατμητή .
β)Αναφέρεται στους παλμούς έναυσης του κατατμητή.
-
SU B
C hopperPC urrents (Υπορουτίνα ρευμάτων ενός κατατμητή
ParC ap).
Υπολογίζει ρεύματα εισόδου - εξόδου και των Βαλβίδων, για τις διάφορες
καταστάσεις κατά την διάρκεια της εξομοίωσης.
- S U B P P rin tS ta te s (Υπορουτίνα τύπωσης καταστάσεων κατατμητή) .
Τυπώνει δηλαδή τις καταστάσεις των mσde.
- SU B P S ta te s (Υηορουτίνα καταστάσεων κατατμητή).
Υπολογίζει τιμές καταστάσεων ενός "ParCaP" κατατμητή .
- SU B ChopperPSupply (Υπορουτίνα τροφοδοσίας).
Υπολογίζει την τάση τροφοδοσίας του Chopper.
- S U B PV alveV oltage (Υπορουτίνα τάσεων βαλβίδων ενός κατατμητή
"P arC ap ").
Υπολογίζει τις τάσεις των βαλβίδων (δηλαδή των στοιχείων που αποτελούν
το κύκλωμα), κατά την διάρκεια της εξομοίωσης .
- SU B P V oltag es (Υπορουτίνα τάσεων κατατμητή "ParCap") .
Γίνεται υπολογισμός της τάσης επαγωγής, της τάσης του πυκνωτή και της
τάσης εξόδου.
-
SU B
C h o p p erS av eS tate
(Υπορουτίνα
για
την
αποθήκευση
καταστάσεων ενός κατατμητή).
Περιλαμβάνει·;
α)Τ ο σώσιμο της τελευταίας κατάστασης.
β)Την αποθήκευση άλων των τελευταίων τιμών που είναι απαραίτητες για
την επαναλειτουργία ,
- S U B C hopperSC urrents (Υπορουτίνα ρευμάτων ενός κατατμητή
"S e rC a p ").
Υπολογίζει τα ρεύματα εισόδου - εξόδου και τα ρεύματα των Βαλβίδων για
τις διάφορες καταστάσεις κατά την διάρκεια της εξομοίωσης .
- S U B S P rin tS ta tes (Υπορουτίνα τύπωσης καταστάσεων) .
- S U B C h o p p e rS S ta tes (Υπορουτίνα καταστάσεων κατατμητή) .
Υπολογίζει τις τιμές των καταστάσεων ενός "SerCap" κατατμητή.
-
SU B
C hopperSSupply
(Υπορουτίνα τροφοδοσίας του "SeTCap"
chopper),
- SU B S ta r tS ta te (Υπορουτίνα για την εκκίνηση με αρχικές καταστάσεις
λειτουργίας).
-
SU B
S te a d y S ta te S ta r t (Υπορουτίνα για κατατμητές με σταθερή
κατάσταση εκκίνησης).
Περιλαμβάνει:
α)Σταθερές καταστάσεων εκκίνησης.
β)Παίρνει όλες τις τιμές εκκίνησης που χρειάζονται για την επανεκκίνηση .
- S U B C hopperSV alveV oltage (Υπορουτίνα τάσεων Βαλβίδων ενός
chopper "S erC ap ").
Υπολογίζει με λίγα λόγια τις τάσεις στις Βαλβίδες.
- S U B C ho pperSV o ltag es (Υπορουτίνα τάσεων κατατμητή "SerCap").
- S U B D cPLoadC urrents (Υπορουτίνα ρευμάτων φορτίου) .
Περιλαμβάνει υπολογισμούς ρευμάτων φορτίου και πυκνωτή .
-
SU B
D cPLoadU pdateE qV olt
(Υπορουτίνα ισοδύναμων τάσεων
κατατμητή).
Υπολογίζει τις ισοδύναμες τάσεις επαγωγής κατατμητή, χωρητικότητας
κατατμητή και επαγωγής φορτίου ενός chopper "ParCap' .
- SU B D cSLoadC urrents ( Υπορουτίνα ρευμάτων συνεχούς φορτίου
"Ser Cap") .
- S U B D cSLoadU pdateEqV olt
κατατμητή "Ser Cap")
(Υπορουτίνα ισοδύναμων τάσεων
- S U B Invert (A ( ), Ainv ( ) ,N % ) (Υπορουτίνα αντιστροφής) .
Αντιστρέφει έναν τετραγωνικό πίνακα.
- S U B K eysPressC ontroI (Υπορουτίνα κλειδιών ελέγχου) .
- FU N CTIO N SsNai (Συνάρτηση για τα Ναι /Όχι) .
Αναγνωρίζει δηλαδή τα Ναι ή Όχι στην περίπτωση r
ανάλογο μήνυμα.
I εμφανισθεί ·
- S U B ChangeKeysC ontrol (Υπορουτίνα συστήματος αλλαγής κλειδιών
ελέγ χο υ ).
Π εριέχει:
α)Αλλαγή συστήματος ελέγχου.
β)Αλλαγή συστήματος παραμέτρων.
γ)Αλλαγή τάσης μπαταρίας.
δ)Αλλαγή συχνότητας λειτουργίας κατατμητή .
ε)Αλλαγή γωνίας φορτίου.
στ)Αλλαγή τάσεως εξόδου κατατμητή .
ζ)Αλλαγή πηγής τάσεως φορτίου .
Επίσης έχουμε επέμβαση και στο σύστημα πορείας (με τα κλειδιά
γραμμάτων) .
Έχουμε :
α)Λίστα κλειδιών συνάρτησης (Q - K ey).
β)Βοήδεια οθόνης για το φορτίο (W - Key) .
γ)Πορεία 1 (Ε - Key) .
5 )n o p e ia 2 (R -K e y ).
ε)Π ο ρ εία 3 (Τ - Key)
στ)Πορεία 4 (A - Key)
ζ)Πορεία 5 και 6 (U - Key , 1- Key).
η)Πορεία 7 και 8 ( 0 - K ey, Ρ - Key).
- S U B System lnitiallze (Υπορουτίνα συστήματος εκκίνησης) .
-
SU B
System P rIntStates
(Υπορουτίνα
συστήματος
καταστάσεων).
Τυπώνει τις μετατροπές κατάστασης όταν αλλάζει η συχνότητα .
εκτύπωσης
S U B S y ste m S av e S tate (Υπορουτίνα για την αποθήκευση των τελικών
καταστάσεων).
- S U B System Sim ulation (Υπορουτίνα για το σύστημα υπόκρισης).
- S U B System V ariablesValues (Υπορουτίνα συστήματος μεταβλητών
τιμών).
Περιλαμβάνει:
α )Τ ις μεταβλητές τιμές πρός σχεδίαση.
β)Τις μεταβλητές τιμές που ορίζονται από τον χρήστη για κάθε πρόγραμμα
περίπτωση.
CH RCm RREA S
Αυτό το αρχείο είναι απαραίτητο για την ανάλυση των γραφικών της
εξομοίωσης και συνδέεται άμμεσα με το CHPC01SS.BAS.
Π εριέχει:
- Ό λες τις απαραίτητες μεταβλητές και υπορουτίνες που χρησιμοποιούνται
καθώς επίσης και τις ομάδες κοινών μεταβλητών ( .Β i) .
- Ακολουθεί η επεξεργασία των αποτελεσμάτων.
Αποτελείται από:
α)Δεδομένα προγράμματος.
β)Την επεξεργασία λανθασμένων αποτελεσμάτων.
Στο CHPC01RP.BAS υπάρχουν 2 υπορουτίνες;
SUB Resultprocessing.
SUB SystemGetData.
Η πρώτη είναι η υπορουτίνα επεξεργασίας αποτελεσμάτων και η δεύτερη
τοποθετεί δεδομένα από τον σκληρό δίσκο και ανοίγει εγγεγραμμένα
δεδομένα.
i
COMENVLLBAS
T o αρχείο αυτό περιέχει:
-
Ορισμούς μηνυμάτων.
-
Μηνύματα για τα λάδη .
-
Πλαίσια και τίτλους πλαισίων.
-
Διαμορφώσεις.
-
Επιλογή γλώσσας.
-
Στοιχεία για εκτυπώσεις.
-
Μηνύματα εξομοίωσης.
Αποτελείται από 16 υπορουτίνες οι οποίες είναι:
Color Adaptor.
DefineMessage.
Frame.
FrameTitle.
GetConfig.
LanguageSelect.
LinePrint.
Nai.
PrintScreen.
ProTitleScreen.
RdMesText.
ResProMessage.
SetConfig.
SimulaMessage.
VideoAdaptor.
G R A P H IC IB A S
Αυτό το αρχείο σχετίζεται με ;
Την συνέχιση της εξομοίωσης.
Διαχωρίζει τα Ναι /Ό χ ι.
Ορίζει τα κλειδιά βοήθειας.
Την αποτύπωση περιοχών σχεδίασης.
Την αποτύπωση μεταβλητών στις περιοχές σχεδίασης.
Τ ην αποτύπωση τιμών .
Την αποτύπωση σταθερών
Την τύπωση τιμών.
- 3 .1 3 -
I
Περιέχει 9 υπορουτίνες οι οποίες είναι;
ContinueSimulation.
GrNai.
KeysDefInt.
PlotAreasDraw.
PlotAreasVariables.
PlotValyes.
PlotValues.
PlotVariablesCostants.
PlotVariablesLabels.
PrintValues.
HARM_0NIC2.BAS
To Harmonic2.bas είναι ένα αρκετά χρήσιμο αρχείο. Μας βοηδάει ώστε να
δούμε την αρμονική ανάλυση των γραφικών της εξομοίωσης.
Περιέχει τα ε ξ ή ς :
-
Διαχωρισμέ για τα Ναι /Ό χι.
-
Εντολές σχετικές με την Αρμονική ανάλυση.
-
Συλλογή δεδομένων ανάλυσης.
-
Τιμές χρόνου και συχνότητας.
-
Τύπωση παραμέτρων χρόνου .
Περιλαμβάνει 12 υπορουτίνες οι οποίες και είναι:
HaNai.
HarmAnalysis.
HarmDataSelect.
HarmFt and ift.
Η3πηΡτες0οηη3ίηΕρΡΓίηί.
Η3ΓΓηΡτβς0θΓη3ίη5εΡτίηί.
HarmMaxFreq.
Η3τπτΜ3χΤίηηε.
HarmPlotMagni.
HarmPlotTime.
FiarmTimeDomainLpPrint.
HarmTimeDomainScPrint.
H ELPKEY4.BA S
Χαρακτηρίζεται και σαν αρχείο "Βοήθειας". Ασχολείται μ ε :
-
Τον έλεγχο.
-
Το διάβασμα αρχείων.
~
Την αποθήκευση των τιμών από τις αρμονικές.
Διαχωρίζει τα Ναι /Ό χι.
-
Τις πληροφορίες οθόνης.
Τον κώδικα τον κλειδιών.
-
Πληροφορίες βοήθειας.
-
Τον έλεγχο κλειδιών κατά την ροή του προγράμματος.
Το αρχείο συνθέτουν 9 υπορουτίνες;
I
ContinueControl.
FileRead.
HarmValuesSave.
HeNai.
InfoScreen.
KeyCode.
LookHelp.
ProgramFlowKeysControl.
SaveValues.
REPLO T_2.BA S
Σε αυτό το αρχείο ασχολούμαστε με την ανασχεδίαση των γραφικών.
Περιέχει τα εξ ή ς ;
-
Ανάλυση των αξόνων X καιΥ (αποτύπωσης των γραφικών) .
-
Σχεδίασή τους.
Μέγιστες και ελάχιστες ενεργές τιμές.
-
Τύπωση ελέγχου των μεταβλητών .
-
Έλεγχο σχεδίασης μεταβλητών .
Απαραίτητη πορεία σχεδίασης.
Εκτός από τα αρχεία .BAS που είδαμε παραπάνω έχουμε και τα αρχεία με
επέκταση .ΒΑΤ. Είναι εκτελέσιμα αρχεία και μας βοηθούν στην αναγνώριση
τυχόν λαθών που υπάρχουν στο πρόγραμμα .
Είναι 7 στο σύνολό τους.
SYCHPCON.BAT (Περιλαμβάνει όλα τα στάδια της εξομοίωσης) "
TDCHPC01. ΒΑΤ. (Γία δεδομένα κατατμητή SerCap)
TDCHPCON.BAT. (Γία δεδομένα κατατμητή ParCap)
TRCHPC01. ΒΑΤ. (Αρμονική ανάλυση κατατμητή SerCap)
TRCHPCON.BAT. (Αρμονική ανάλυση κατατμητή ParCap)
TSCHPC01. ΒΑΤ. (Επίλυση κατατμητή SerCap)
TSCHPCON.BAT. (Επίλυση κατατμητή ParCap)
(chpcolsd.exe)
Sychpcon.bat
=
(chpcolss.exe)
(chpcalrp.exe)
Επίσης έχουμε τα αρχεία . Βί τα οποία είναι 3 :
.
.
.
COMBLOCK. Β ί.
SYCOMBLK. Βί.
SYD1MBLK . Β ί.
Αυτά περιέχουν διάφορες μεταβλητές, σταθερές και πίνακες.
Βασικά επίσης αρχεία είναι τα . exe . Με αυτά τρέχουμε τα διάφορα στάδια
της εξομοίωσης.
Είναι 5 σε αριθμό ;
I
BRT71EFR.EXE
(Βιβλιοθήκη)
BRT71ENR.EXE
(Βιβλιοθήκη)
CHPC01RP.EXE
(Αρμονική ανάλυση)
CHPC01SD.EXE
(Δεδομένα)
CHPC01SS.EXE
(Επίλυση)
Τέλος έχουμε και αρχεία με μορφή .TXT. Είναι κείμενα γραμμένα στα
Ελληνικά, στα Αγγλικά και στα Γερμανικά . Αυτά είναι:
-
DCHPTEXT.TXT
DHARTEXT.TXT
DREPTEXf.TXT
EERRTEXT.TXT
EHCHPCON.TXT
ESYSTEXT.TXT
-
DERRTEXT.TXT
DHCHPCON.TXT
DSYTEXT.TXT
EGRATEXT.TXT
EHELTEXT.TXT
GCHPTEXT.TXT
- DGRATEXT.TXT
- DHLTEXT.TXT
- ECHPTEXT.TXT
- EHARTEXT.TXT
- ERETEXT.TXT
-G E R R T E X T .T X T
- GGRA TEXT.TXT
- GHARTEXT.TXT
- GH ELTEXT.TXT
- GREPTEXT.TXT
- GHCHPCON.TXT
- GSYSTEXT.TXT
ΚΕΦΑΛΑΙΟ 4
ΕΞ 0Μ01ΩΣΗ
4.1 ΓΕΝΙΚΑ.
Στις επόμενες παραγράφους δίνονται πληροφορίες σχετικά με το
εξομοιούμενο σύστημα και αφορούν τη συγρότησή του, τον τρόπο
εξομοίωσής του, τις παραμέτρους που είναι απαραίτητες για τον καθορισμό
του και τα μεγέθη που υπολογίζονται κατά την εξομοίωση.
4.2 ΠΕΡΙΓΡΑΦΗ^ΣΥΣίΤΗΜΑΤΟΣ.
Το σύστημα που εξομοιώνεται με το πρόγραμμα αποτελείται από τα εξής
επιμέρους τμήματα:
•
Τροφοδοσία.
•
Ηλεκτρονικός Μετατροπέας.
•
Παθητικό φορτίο.
Η τροφ οδοσία είναι μια πηγή συνεχούς τάσης και συγκεκριμένα μπαταρία
Ο κατατμητής είναι μετατροπέας με σβέση πυκνωτή σειράς. Αποτελείται
από ένα σύνολο ελεγχόμενων ή μή ανορθωτικών στοιχείων και παριστάνεται
με ένα αντίστοιχο σύνολο διακοπτών. Η κατάσταση κάθε διακόπτη
εξαρτάται από το άν το αντίστοιχο ανορθωτικό στοιχείο άγει ή όχι.
Ένα ανορθωτικό στοιχείο άγει όταν το ρεύμα του είναι θετικό, ανάβει όταν
παλμοδοτείται και έχει θετική τάση, και σβήνει όταν το ρεύμα του γίνει
αρνητικό. Η παλμοδότηση και έναυση ενός στοιχείου καθορίζεται από την
μέθοδο ελέγχου και συνήθως προσδιορίζεται από την τιμή ορισμένων
κυματομορφών ανάλογα με την χρησιμοποιούμενη μέθοδο.
Ανάλογα με την κατάσταση αγωγής των στοιχείων του κατατμητή προκύπτει
και το αντίστοιχο κύκλωμα που αποτελείται από τα παθητικά στοιχεία του
φορτίου και του κυκλώματος σβέσης του κύριου θυρίστορ. Η σβέση των
ανορθωτικών στοιχείων θεωρείται ότι γίνεται μόλις το ρεύμα τους
μηδενιστεί.
Οι διαφορικές εξισώσεις που περιγράφουν την συμπεριφορά του συστήματος
εξαρτώνται από την κατάσταση αγωγής των στοιχείων του κατατμητή. Αυτές
μετατρέπονται σε ισοδύναμες αλγεβρικές με βάση την μέθοδο των ωμικών
ισοδυνάμων Σύμφωνα με την μέθοδο αυτή οι σταθερές επαγωγές μπορούν
να μετατραπούν σε ισοδύναμες αντιστάσεις σε σειρά με ισοδύναμες τάσεις.
Ετσι έχουμε ένα σύστημα αλγεβρικών εξισώσεων το οποίο μπορεί εύκολα
να λυθεί σε κάθε Βήμα για τον υπολογισμό του ρεύματος.
Τ έλο ς το παθητικό φορτίο είναι:
4.3
α)
Καθαρά ωμικό.
β)
Μικτό (Ωμικό και Επαγωγικό) .
ΜΕΘΟΔΟΣ ΕΞΟΜΟΙΩΣΗΣ.
Ο βασικός σκοπός του προγρόμματος είναι ο υπολογισμός και η επίδειξη της
συμπεριφοράς του συστήματος που εξομοιώνεται συναρτήσει του χρόνου.
Για την επίτευξη του παραπάνω σκοπού χρησιμοποιείται ένα μοντέλο του
συστήματος που επιλύεται συναρτήσει του χρόνου.
Κατά κανόνα το σύστημα που εξομοιώνεται περιέχει χρονικά
μεταβαλλόμενα ηλεκτρικά κυκλώματα με αποτέλεσμα την παράσταση της
συμπεριφοράς του στην μεταβατική κατάσταση να γίνεται με διαφορικές
εξισώσεις.
Το εξομοιούμενο σύστημα δεν οδηγείται σε αστάθεια εάν χρησιμοποιηθεί
κατάλληλο βήμα εξομοίωσης. Φυσικά αυτό το βήμα είναι απαραίτητα και
αναπόφευκτα μικρό λόγω των γρήγορων διακοπτικών μεταβολών στους
ηλεκτρονικούς μετατροπείς ισχύος.
Το βήμα της εξομοίωσης είναι σταθερό σε όλη την διάρκεια της εξομοίωσης.
Η διαδικασία της εξομοίωσης σε πολύ γενικές γραμμές περιλαμβάνει σε
κάθε βήμα τα εξής :
-
Υπολογισμός τάσεων τροφοδοσίας και ελέγχου.
Υπολογισμός καταστάσεων παλμοδότησης ανορδωτικών στοιχείων.
-
-
Υπολογισμός τάσεων ανορδωτικών στοιχείων .
Υπολογισμός καταστόσεων αγωγής ανορδωτικών στοιχείων .
Υπολογισμός μετασχηματισμένων μητρών τάσεων, αντιστάσεων και
ρευμάτων.
Υπολογισμός ρευμάτων φορτίου και τροφοδοσίας .
-
Υπολογισμός ρευμάτων ανορδωτικών στοιχείων.
-
Υπολογισμός τάσης εξόδου κατατμητή.
-
Υπολογισμός ισοδυνάμων τάσεων .
4.4
ΠΑΡΑΜΕΤΡΟΙ.
Στις ενότητες που ακολουθούν αναλύονται ορισμένα τμήματα του
προγράμματος που το αποτελούν και το περιβάλλον στο οποίο γίνεται η
εξομοίωσα του συστήματος με την βοήθεια του οποίου γίνεται εμφανής στον
χρήστη η συμπεριφορά του εξομοιούμενου συστήματος.
Στο περιβάλλον αυτό της εξομοίωσης έχουμε κάποιες παραμέτρους:
Πρό,γραμμα.
Αριθμός βημάτων ανά περίοδο (64,128,256,512,1024) .
Αριθμός περιόδων εξομοίωσης.
Κατάσταση εκκίνησης.
Αρχείο εκκίνησης.
Οδηγός εκκίνησης.
Οδηγός προγράμματος.
Οδηγός βοήθειας.
Το βήμα χρόνου επιλέγεται μέσω του αριθμού των περιόδων εξομοίωσης
ανά περίοδο λειτουργίας.
Ο χρόνος εξομοίωσης επιλέγεται μέσω της περιόδου έναρξης αποθήκευσης
(για τον υπολογισμό αρμονικών) .
Στον οδηγό αποθήκευσης αποθηκεύονται οι τιμές όλων των κυματομορφών
του συστήματος.
Στον οδηγό εκκίνησης αποθηκεύονται οι τιμές της μνήμης κατάστασης που
μπορούν να χρησιμοποιηθούν για την εκκίνηση από την μόνιμη κατάσταση.
Στο αρχείο εκκίνησης αποθηκεύονται οι τιμές των μεταβλητών μιας μόνιμης
κατάστασης.
Γραφικά.
Κάρτα και ανάλυση γραφικών .
Αριθμός περιοχών ανά σελίδα γραφικών .
Σελίδα και περιοχή κάθε μεταβλητής .
Μέγιστη και ελάχιστη τιμή κάθε μεταβλητής .
Όνομα κάθε μεταβλητής.
Σύμβολο κάθε μεταβλητής.
4.5
ΕΜΦΑΝΙΣΗ ΓΡΑΦΙΚΩΝ.
Στο πρόγραμμα εμφανίζονται τρία είδη οθονών γραφικών που είναι:
1.
Οι οθόνες εξομοίωσης.
2.
Οι οθόνες ανασχεδίασης αποτελεσμάτων.
3.
Οι οθόνες Αρμονικής.
•
Οι ο θό ν ες εξομοίω σης αποτελούν το βασικό μέσο επίδειξης της
συμπεριφοράς του συστήματος κατά την διάρκεια της εξομοίωσης. Είναι
οθόνες πολλών σελίδων, ο αριθμός των οποίων εξαρτάται από την
χρησιμοποιούμενη κάρτα γραφικών.
Κάθε σελίδα μπορεί να χωριστεί σε ένα αριθμό που μπορεί να είναι 1, 2, 3, 4,
6, 8. Σε κάθε μία περιοχή μπορεί να σχεδιαστεί μια ή περισσότερες
μεταβλητές. Για κάθε μια περιοχή ορίζεται μια μέγιστη και μια ελάχιστη
αναμενόμενη τιμή των μεταβλητών που δα σχεδιαστούν σε αυτήν .
Σε κάδε περιοχή σχεδιάζονται οι άξονές της και γράφεται στο πάνω άκρο του
κάθετου άξονα ένα συμβολικό όνομα για την ή τις σχεδιαζόμενες
μεταβλητές της περιοχής. Το μήκος του οριζόντιου άξονα καθορίζεται από
τον αριθμό βημάτων εξομοίωσης.
Τέλος κάδε καμπύλη κατασκευάζεται από ένα σύνολο ευδύγραμμων
τμημάτων, το καδένα από τα οποία κατασκευάζεται κατά την διάρκεια ενός
βήματος εξομοίωσης μεταξύ της τιμής της μεταβλητής κατά το προηγούμενο
βήμα και της τιμής που υπολογίστηκε κατά την διάρκεια του βήματος .
•
Κάδε οθόνη έχει μία μόνο περιοχή και σ’αυτήν σχεδιάζεται η
καμπύλη μιας μόνο μεταβλητής τα σημεία της οποίας μπορεί να προέρχονται
από μια ή περισσότερες διαδοχικές χρονικές περιόδους εξομοίωσης ή τμήμα
τους. Στην ίδια περιοχή σχεδιάζονται οι άξονες με τις υποδιαιρέσεις τους και
με το όνομα της σχεδιαζόμενης μεταβλητής.
Κάδε καμπύλη κατασκευάζεται μετά το οριστικό τέλος της εξομοίωσης με
βάση τα σημεία που έχουν αποθηκευτεί σε αρχείο και ανακαλούνται μόλις
ζητηθεί η ανασχεδίαση της συγκεκριμένης μεταβλητής.
Έτσι οι μεταβλητές οθόνης ανασχεδίασης για τον κατατμητή είναι:
- Τάση τροφοδοσίας του κατατμητή (άνω αριστερά).
- Τάση του πυκνωτή (άνω αριστερά κέντρο).
- Τάση εξόδου (άνω δεξιά κέντρο).
- Τάση της κύριας βαλβίδας (άνω δεξιά).
- Ρεύμα τροφοδοσίας του κατατμητή (μέσω αριστερά).
- Ρεύμα του ηυκυωτή (μέσω αριστερά κέντρο).
- Ρεύμα φορτίου (μέσω δεξιά κέντρο).
- Ρεύμα κύριας Βαλβίδας (μέσω δεξιά).
- Τάση βοηθητικής Βαλβίδας (κάτω αριστερά).
- Η τάση διόδου (κάτω αριστερά κέντρο).
- Ρεύμα βοηθητικής Βαλβίδας (κάτω δεξιά κέντρο).
- Ρεύμα διόδου (κάτω δεξιά).
Κουτά στον Υ- άξονα κάθε σχεδιαζόμενης μεταβλητής γράφεται το όνομα
της μεταβλητής και στην άλλη πλευρά κάθε μιας περιοχής της σελίδας
γράφεται η τιμή της σχεδιαζόμενης μεταβλητής.
•
Τέλος έχουμε τις οθόν ες αρμονικής ανάλυσης. Οι Βασικές οθόνες
είναι τριών ειδών και δείχνουν το πεδίο χρόνου σε μια περίοδο, τα μέτρα των
υπολογιζόμενων αρμονικών και τις φάσεις των υπολογιζόμενων αρμονικών.
Κάθε μια οθόνη έχει μία μόνο περιοχή στην οποία εμφανίζονται οι τιμές με
την μορφή κάθετων γραμμών από το σημείο μέχρι του οριζόντιο άξονα. Οι
άξονες έχουν υποδιαιρέσεις και φυσικές τιμές σε ποσοστά της μέγιστης
τιμής. Ο οριζόντιος άξονας αριθμείται σε πλήθος σημείων ή τάξη αρμονικής
ανάλογα με την εμφανιζόμενη μεταβλητή.
Για του παλμικό κατατμητή συντονισμού έχουμε τις εξής μεταβλητές οθονώυ
αρμονικής ανάλυσης:
4 .6
-
Τάση εξόδου κατατμητή .
-
Ρεύμα εισόδου κατατμητή.
-
Ρεύμα εξόδου κατατμητή .
Β Ο Η Θ Ε ΙΑ -Π Λ Η Ρ Ο Φ Ο Ρ ΙΕ Σ .
Μηνύματα
Βοήθειας
και
πληροφοριών
εμφανίζονται
σε
τέσσερις
περιπτώσεις οι οποίες είναι;
α)
Μετά την πρώτη εισαγωγική οθόνη τίτλου του προγράμματος
ακολουθεί μία οθόνη γενικών πληροφοριών που αναφέρει τις δυνατότητες
και τα χαρακτηριστικά του περιβάλλοντος του προγράμματος.
β)
Στην τελευταία γραμμή κάθε οθόνης κειμένου ή γραφικών
εμφανίζονται σε διάφορες περιπτώσεις μηνύματα εντολών και πληροφοριών.
Στην προτελευταία γραμμή κάθε οθόνης εμφανίζεται το μήνυμα προέλευσης
του προγράμματος.
- 4 .5 -
γ)
Στην δεξιά πλευρά της οθόνης κατά την εξομοίωση εμφανίζεται ένας
συνοπτικός κατάλογος πλήκτρων ελέγχου με συγκεκομμένη περιγραφή της
λειτουργίας τους λόγω έλλειμης χώρου. Η αναλυτική τους περιγραφή γίνεται
σ ε σχετικό τμήμα της βοήθειας.
δ)
Κατά την διάρκεια της εξομοίωσης μπορεί να διακοπεί προσωρινά η
εξομοίωση με την χρήση ειδικού πλήκτρου (w), να εμφανισθεί η οθόνη
επιλογής βοήθειας, να επιλεγεί βοήθεια σε ένα από τα 11 διαθέσιμα θέματα
και να εμφανιστεί η οθόνη βοήθειας στην οποία η κίνηση γίνεται με χρήση
των βελών κίνησης.
Η επιστροφή στην συνέχιση της εξομοίωσης γίνεται με επιστροφή στην
οθόνη επιλογής βοήθειας και επιλογής επιστροφής. Τα θέματα της
παρεχόμενης βοήθειας αφορούν τα εξής :
Περιγραφή συστήματος.
Μέθοδος εξομοίωσης.
Περιγραφή γραφικών.
Περιγραφή πλήκτρων ελέγχου.
Μεταβλητές μοντέλου.
Σύστημα τροφοδοσίας.
Σύστημα φορτίου.
Μεταβλητές προγράμματος.
Μεταβλητές γραφικών.
Τμήμα ανασχεδίασης.
Τμήμα υπολογισμού αρμονικών .
4.7
Π Λ Η Κ ΤΡΑ ΒαΗ Θ ΕΙΑ Σ .
Τα πλήκτρα ελέγχου του προγράμματος χρησιμοποιούνται μόνο κατά την
διάρκεια της εξομοίωσης και διακρίνονται στα πλήκτρα συναρτήσεων
(F i-F io ) χαι στα αλφαριθμητικά.
Τα πλήκτρα συναρτήσεων διακρίνονται στα πλήκτρα ελέγχου ροής (F^-Fs)
και στα πλήκτρα μεταβλητών ( F 5 - F^o) ·
Συγκεκριμένα έχουμε;
Αλλαγή γλώσσας.
Εκτύπωση/όχι τιμών σχεδιαζόμενων μεταβλητών.
i
Εκτύπωση ορατής σελίδας οθόνης στον εκτυπωτή.
Προσωρινή διακοπή εκτέλεσης προγράμματος .
-4 .6 -
Οριστική διακοπή εκτέλεσης προγράμματος.
Αλλαγή τιμής τάσης τροφοδοσίας.
Αλλαγή τιμής συχνότητας κατατμητού.
Αλλαγή πμής γωνίας φορτίου (επαγωγικό φορτίο) .
Αλλαγή τιμής επιθυμητής τάσης εξόδου κατατμητή.
F^o -■ Αλλαγή τιμής τάσης φορτίου.
Από τα αλφαριθμητικά πλήκτρα χρησιμοποιούνται μόνο τα Q (εμφάνιση
λίστας πλήκτρων ελέγχου στο δεξιό τμήμα της οθόνης) και W (κλήση
βοήθειας με προσωρινή διακοπή της εξομοίωσης).
Εκτύπωση μπορεί να ξητηθεί σε αρκετές περιπτώσεις κατά την διάρκεια του
προγράμματος. Η εκτύπωση κειμένου στην οθόνη ή στον εκτυπωτή είναι
απλή υπόθεση και γίνεται με τις αντίστοιχες της γλώσσας. Η εκτύπωση
γραφικών είναι περισσότερο πολύπλοκη και γίνεται με ειδική ρουτίνα η
οποία χρησιμοποιεί και ειδικούς κωδικούς του εκτυπωτή.
Εκτύπωση γραφικών μπορεί να ζητηθεί στο πρόγραμμα στις εξής
περιπτώσεις;
1.
Εκτύπωση παραμέτρων εξομοιούμενου συστήματος.
Εκτύπωση σελίδας γραφικών κατά την διάρκεια ή μετά το τέλος της
εξομοίωσης.
Εκτύπωση οθόνης ανασχεδίασης.
Εκτύπωση οθόνης πεδίου χρόνου αρμονικής ανάλυσης.
Εκτύπωση οθόνης μέτρων αρμονικών .
Εκτύπωση οθόνης φάσεων αρμονικών.
4.9 ΕΞΟΜΟΙΩΣΗ.
Η εξομοίωσα του παλμικού κατατμητή συντονισμού περιλαμβάνει το εξής
διάγραμμα ροής του προγράμματος :
ΣχήμοΑΙ
Γενικό διάγραμμα ροής του προγράμματος
4.9.1 ΑΕΧίΚΕΣ Λ ΕΙΤΟ Υ Ρ ΓΙΕΣ ΡΚΚΙΝΗΣΗΣ.
Κατ’αρχήυ και αφού έχουμε εκκιυήσειτου υπολογιστή μεταφερόμαστε στον
οδηγό όπου βρίσκεται το πρόγραμμα. Για παράδειγμα εάυ βρίσκεται σε
εύκαμπτη δισκέτα που αντιστοιχεί και ταιριάζει στον οδηγό a πρέπει να
πληκτρολογήσουμε a; και κατόπιν να πατήσουμε το Enter όπως κάθε φορά
απαιτείται από του υπολογιστή για να εκτελέσει την οποιαδήποτε εντολή
έχουμε πληκτρολογήσει προς εκτέλεση.
Πηγαίνω στο αρχείο των κατατμητώυ δηλαδή στο T E S T C 8. Έπειτα
μαρκάρω το εκτελέσιμο αρχείο SYCHPCON.BAT και μετά το απαραίτητο
Enter, ο υπολογιστής ξεκινά την εκτέλεση του προγράμματος και εμφανίζει
την πρώτη οθόνη του όπου μας ζητάει να δηλώσουμε την γλώσσα που
πρόκειται να χρησιμοποιήσουμε.
Έτσι έχω 1 - Ελληνικά , 2 - Αγγλικά και 3 - Γερμανικά .Εμείς διαλέγουμε 1.
Από εδώ και πέρα όλα τα μηνύματα θα εμφανίζονται στην Ελληνική γλώσσα.
Αφού πιέσουμε ένα πλήκτρο, έχουμε αμέσως την εμφάνιση του Σχήματος
4.2.
ΣΧΗΜΑ 4.2
4 .9.2 Ε1ΣΑΕΩΓ11 Τ ΡΟΦΟΔΟΣΙΑΣ ΚΑΤΑΤΜΗΤΗ
Αφού πιέσουμε έυα οποιοδήποτε πλήκτρο μετά την προτροπή στο κάτω
μέρος της οθόυης (Σχήμα4.2) έρχεται μια άλλη οδόυη (Σχήμα 4.3) η οποία
δίνει πληροφορίες για το πρόγραμμα που έχει φορτωθεί στον υπολογιστή.
Γιο το Πρόκομμα αυτό . . .
Λυτό το Πρό;$ραμμα είναι Εξομοιυτής Κατατμητή με σβέοη τάσης
0 χρήστης 1. Επιλέγει Σύστημα (Τροικιδοσία, Κατατμητή, ϊορ τίοΐ
2 . Βλέπει την απόδοση του επιλε)$μέυου συστή|ΐατος σε μεταβατικές
ή μόνιμες καταστάσεις, μέσυ τυν κυματομορφύν που προκύπτουν
από την λύση τυν διαφορικόν εξισύσευν συναρτήσει του χρόνου
3. Αλλάζει παραμέτρους του συστήματος και βλέπει τ ι ς αλλα^^ές
που προκύπτουν στην απόδοση του συστήματος
ά. Ανασχεδιάζει την απόδοση του συστήματος μετά την εξομοίυση
5 . Αναλύει κυματομοριρές του συστήματος ^ια υπολογισμό αρμονικύν
Περιβάλλον Προγράμματος : 1. Είσοδος ποραμέτρυν Συστήματος και Γραφικύν
2 . Επανεπιλο^ή όλυν τυν παραπάνυ παρομέτρυν
3 . Ανίχνευση Γραφικύν (CGA/Hcrc/EGAAIGA Card!
ά. Εκτύπυση οποιασδήποτε οθόνης στον εκτυπυτή
5 . Αποθήκευση τιμάν κυματομορφύν σε κάθε βήμα
6 . Συνέχιση εξομοίυσης/Επανεπιλο^ή
7 . Ελεγχος με πλήκτρα συνορτήσευν/αλφ-θμητικά
8 . Βοήθειο/Πληροφορίες κατά την
εξομοίυση
Η έκδοση του προ{$ράμματος δεν είναι τελική (μπορεί να έχ ει λάθη)
ΜΕΑΠΟηΐΣ Ε2, ΤΕΙ Καβάλας, Τμήμα Ηλεκτρολογίας, 1994, Copyright 6JK
Επιλογή νέας τροφοδοσίας κατατμητή (yxn)?
Στο κάτω μέρος της οθόνης ο υπολογιστής μας προτρέπει να πατήσουμε ένα
πλήκτρο. Πιέζοντάς το εμφανίζεται ένα μήνυμα το οποίο μας ρωτάει εάν
θέλουμε να εισάγουμε νέα τιμή τροφοδοσίας του κατατμητή, ενώ εντός
παρενθέσεως υπάρχουν οι λατινικοί χαρακτήρες (γ/η). Εάν θέλουμε
απαντούμε θετικά (γ) οπότε εμφανίζεται η παρακάτω οθόνη (Σχήμα 4.4);
ΣΧΗΜΑ 4.4
Εισαγωγή τροφοδοσίας κατατμαιή
Εάν πάλι δεν θέλουμε θα πρέπει να απαντήσουμε με το (η) πράγμα το οποίο
σημαίνει όχι.
Έστω ότι λέμε (yes) δηλαδή Ναι στην εισαγωγή της νέας τροφοδοσίας. Μας
ρωτάει ποιο είναι το μέτρο της τάσεως της μπαταρίας που θέλουμε να
επιλέξουμε και εντός παρενθέσεως μας δίνει τα όρια μέσα στα οποία μπορεί
να Βρίσκεται η νέα τιμή που επιθυμούμε να δώσουμε. Εάν εμείς δώσουμε
τιμή εκτός των ορίων, το πρόγραμμα δεν θα την δεχτεί και δα εξακολουθεί να
μας ρωτάει μέχρις ότου να δώσουμε μια αποδεκτή τιμή.
Μετά την παρένθεση με τα όρια υπάρχει μια αγκύλη με την ήδη υπάρχουσα
τιμή. Εάν δεν θέλουμε να αλλάξουμε την τιμή αυτή, μπορούμε απλά το Enter
και το πρόγραμμα θα συνεχίσει χωρίς να γίνει τίποτα.
Σημείωση:
Στο σημείο αυτό ηρέηει να τονίσουμε ότι όλα αυτά που αναφέρδηκαν
παραπάνω σχετικά με τον τρόπο επικοινωνίας με τον υπολογιστή είναι
γενικότητες που ισχύουν και δα τα θεωρούμε γνωστά απ εδώ και πέρα.
Τελειώνοντας με το προηγούμενο Βήμα, το πρόγραμμα έρχεται σε μία νέα
ενότητα ερωτήσεων που αφορούν το χρησιμοποιούμενο κύκλωμα κατατμητή.
4 .9 .3 Ε 1Σ Α ΓΩ £Η _Σ ΙΩ ΙΧ Ε ΙΩ Ν ΚΑΤΑΤΜΗΤΗ
Αμέσως μετά την εισαγωγή της τάσης τροφοδοσίας μας προτρέπει και πάλι ο
υπολογιστής να πατήσουμε κάποιο πλήκτρο. Εμφανίζεται έτσι μία ερώτηση η
οποία μας ζητάει το ε ξ ή ς :
-
Επιλογή νέου κατατμητή (γ /η) ?
Επιλέγοντας καταφατική απάντηση (Yes) πρέπει να δοθούν τα παρακάτω
στοιχεία όπως φαίνονται και στο Σχήμα 4.5.
•
Ο τύπος του κατατμητή δηλαδή αυτός με του πυκνωτή σειράς
[SerCap] όπως αυαφέρεται και στην αγκύλη.
•
Η επιθυμητή
τάση εξόδου του κατατμητή η οποία εκφράζεται σε
ποσοστιαία τιμή (%) της τάσης της μπαταρίας που έχει ήδη επιλεγεί.
Μετριέται από 5 - 95 %. Εμείς χρησιμοποιούμε το 55 %.
•
Η συχνότητα λειτουργίας του κατατμητή, η οποία μετριέται σε Ηζ. Τα
όρια της συχνότητας είναι 100 -1000 Ηζ. Εμείς χρησιμοποιούμε 500 Ηζ.
•
Η χωρητικότητα του πυκνωτή που χρησιμοποιείται για την σβέση
του θυρίστορ η οποία παίρνει τιμές από 0 έως 0.01 F. Η δική μας τιμή είναι
0.00003 F.
•
Η επαγωγή του πηνίου που χρησιμοποιεί ο κατατμητής στο κύκλωμα
της επαναφόρτισης του πυκνωτή, η οποία μετριέται σε Η, κυμαίνεται από 0
έως 1 Η, ενώ η τιμή την οποία εμείς χρησιμοποιούμε για το υπάρχων
κύκλωμα είναι 0.
Κοτατμητής-^
ΕΠΙΛΟΓΗ ΚΛΤήΤΠΗΤΗ
ΕπιΛέζτε τιίηο κατατμηΓή (ParCap) fSerCapl?
ΕπιΛέξτε επιθυμητή τάση εξόδου κατατμητή (5-95κ) C 551?
Ε η ιλ έξτε συχνότητα λειτουργίας κατατμητή (100-1000) ( 5001?
Ε πιλέξτε χυρηηκότητα σβέσης κατατμητή (0 -.0 1 ) [0.00003J?
Ε η ιλ έξτε εηο)ίνηρή σβέσης κατατμητή (0 -1 ) [0 .0 0 0 ]? |
ΜΕήΠΟηΐΣ Ε2, ΤΕΙ Καβάλας, Τμήμα Ηλεκτρολοχίας, 1994, Copgright GJK
ΣΧΗΜΑ 4.5
Στοιχεία κατατμητή με πυκνωτ(Τσειράς
Αφού δηλώσουμε τα στοιχεία του κατατμητή και πατήσουμε Enter, ο
υπολογιστής βγάζει το εξής μήνυμα :
-
Επιλογή νέου φορτίου κατατμητή (Ναι ή Όχι) ?
Επιλέγουμε εμείς και πάλι Ναι. Έτσι εμφανίζεται μια νέα οθόνη η οποία
(ραίνεται στο Σχήμα 4.6 που ακολουθεί.
Σε αυτή τηυ οθόνη πρέπει να δοθούν τα εξής στοιχεία :
•
Επιλογή τύπου φορτίου. Το είδος του φορτίου μπορεί να είναι
ωμικό (Rests) ή μικτό(Κθ3οί). Επιλέγουμε το μικτό (React).
•
Το μέτρο της ωμικής συνιστώσας της σύνθετης αντίστασης
του φορτίου. Αυτό μετράται σε Ω και τα όριά του είναι αηό 0 έως 10 Ω.
Εμείς χρησιμοποιούμε την τιμή 5 Ω.
•
Η τιμή της πηγής τάσης που μπορεί να υπάρχει στο φορτίο. Εδώ
το όριο κυμαίνεται από 0 έως 200 V, αλλά εμείς επιλέγουμε 0 V.
•
Τέλος γίνεται η επιλογή της τιμής του μέτρου της εηαγωγικής
συνιστώσας της σύνθετης αντίστασης του φορτίου. Εκφράζεται σε Η και
παίρνει τιμές από 0 έως 1. Εμείς χρησιμοποιούμε την τιμή 0.001 Η.
Με αυτήν την ενότητα των ερωτήσεων τελειώνουν οι ερωτήσεις ηου
έχουν σχέση με το σύστημα του κατατμητή και τις παραμέτρους του και
ακολουθούν ενότητες με ερωτήσεις σχετικές με το περιβάλλον του
προγράμματος.
- 4 .1 4 -
4.9.5 EniAOEHJQAPAMEIEQMJlPQEEAMMAIQL
Στο τέλος του Σχήματος 4.6 ο υπολογιστής και πάλι μας προτρέπει να
πιέσουμε ένα πλήκτρο. Πιέζοντας κάποιο πηγαίνουμε σε μία νέα οθόνη στη
βάση της οποίας έχουμε το εξής ερώτημα :
-
Επιλογή νέων παραμέτρων προγράμματος (Ναι /Όχι)?
Επιλέγοντας Ναι εμφανίζεται η επόμενη οθόνη (Σχήμα 4.7) στην οποία
ζητούνται νέες παράμετροι για το πρόγραμμα και οι ερωτήσεις αφορούν τα
εξή ς ;
•
Ο αριθμός των βημάτων ανά περίοδο. Το πρόγραμμα δέχεται έναν
από ορισμένους αριθμούς οι οποίοι είναι δυνάμεις του 2 και αυτό διόττ
αργότερα θα χρησιμοποιηθούν για την ανάλυση των αρμονικών.Όσο πιο
μεγάλος είναι ο αριθμός αυτός, τόσο περισσότερες λεπτομέριες θα
εμφανισθούν και τόσο περισσότερο χρόνο θα κάνει το πρόγραμμα για να
ολοκληρώσει την εξομοίωσα
Έτσι έχουμε τους αριθμούς 64,128,256,512. Εμείς θα διαλέξουμε το 512.
•
Ο αριθμός περιόδου έναρξης αρμονικής ανάλυσης. Αυτός καθορίζει
την περίοδο που θα αποθηκευτεί για την επεξεργασία αρμονικών και τον
αριθμό των περιόδων εξομοίωσης. Πρέπει να δοθεί τέτοιος αριθμός που το
σύστημα να έχει φτάσει στην μόνιμη κατάσταση όταν θα υπολογιστούν οι
αρμονικές. Ορίζεται από το 2 έως το 15 και παίρνει την τιμή 9.
•
Ο οδηγός αποθήκευσης. Στον οδηγό αυτό θα πρέπει να υπάρχει
χώρος για την αποθήκευση όλων των στιγμιαίων αποτελεσμάτων για όλα τα
βήματα της εξομοίωσης .Η ταχύτητα του οδηγού είναι καθοριστική για την
ταχύτητα εκτέλεσης του προγράμματος.
Επιλέγεται είτε ο σκληρός δίσκος είτε RAM drive , εάν υπάρχει αρκετή
ελεύθερη μνήμη και φυσικά έχει δημιουργηθεί τέτοιος δίσκος.
Μπορούμε δηλαδή να διαλέξουμε από A έως F ενώ στην περίπτωσή μας
χρησιμοποιούμε τον σκληρό δίσκο δηλαδή το C.
•
Το όνομα με το οποίο θα αποθηκεύσει μία κατάσταση μετά το τέλος
της εκτέλεσης του προγράμματος, για να μπορέσει να την χρησιμοποιήσει
σαν σταθερή κατάσταση εκκίνησης εάν αυτό ζητηθεί. Έτσι όπως και την
προηγούμενη περίπτωση έχουμε αποθήκευση του αρχείου από το A έως το F.
Και πάλι θα χρησιμοποιήσουμε το σκληρό δίσκο C.
•
Τέλος αναφέρεται η κατάσταση εκκίνησης, δηλαδή εάν το πρόγραμμα
θα ξεκινήσει από μία μόνιμη κατάσταση (Steady) ή από την κατάσταση
ηρεμίας (Standstill), Επιλέγουμε Standstill.
Κατατμητής
ΕΠΙΛΟΓΉ ΠΑΡΛΠΕΤΡΟΝ ΠΡΟΓΡΑΠΓΙΛΙΟΣ
Επιλέξτε αριθμό βημάτιιυ χρόυου/περίοδο (64, 128 , 256 , 512) C512]?
Ε πιλέζτε αριθμό περιόδου έυαρξης αρμουικής αυάλυσης
(2 - 15) [ 91?
Επιλέξτε οδη^ό αποθήκευσης (Λ - FHCl?
Επιλέξτε οδη^ό αρχείου εκκίνησης tfl - FH O ?
Επιλέξτε εκκίυηση (Ηρεμία- S ta n d S tU l, Μόυιμη-Steady)
[S ta n d s till]? |
ΜΕΛΠΟηΐΣ ΕΖ, ΤΕΙ Καβάλας, Τμήμα Ηλεκτρολοχίας, 1994, Copgriglit GJK
Παράμετροι ποονοάαατοο
4 .9 .6 Α Ν Α ΔΙΑ ΤΑ Ξ Η Μ ΕΤΑ Β Λ Η Τ Ω Κ
Πιέζοντας Enter και κάποιο πλήκτρο εμφανίζεται η οθόνη του παρακάτω
σχήματος (Σχήμα 4 .8):
ΕΠΙΛΟΓΗ ΠΕΤήΒΛΗΤΟΜ ΠΟΫ ΘΑ ΣΧΕΟΙΑΣΘΟΪΜ
Ε η ιΛ έ ξτ ε αριθμό περιοχών g ia την σελίδα 0
Σχεδίαση Τόση τρο(«οδοσίας (y/n )7
Αλλαγή
Σχεδίαση Τόση ηυκνυτή (y / n )?
Αλλα^ίή
Σχεδίαση Τόση εξόδου (y /n )?
Αλλα«ή
Σχεδίαση Ρεύμα εισόδου (y/n )?
Αλλαγή
Σχεδίαση Ρεύμα πυχνυτή (y/n )?
Αλλαγή
Σχεδίαση Ρεύμα εξόδου (y/n )?
Αλλαγή
Σχεδίαση Τόση Κυρ Βαλβ (y/n )?
Αλλαγή
Σχεδίαση Τόση Βοη Βαλβ (y/n )?
Αλλαγή
Σχεδίαση Τόση διόδου (y / n )?
Αλλαγή
Σχεδίαση Ρεύμα Κ Βαλβ (y/n )7
Αλλαγή
Σχεδίαση Ρεύμα Β Βαλβ (y/n )7
Αλλαγή
Σχεδίαση Ρεύμα διόδου (yxn)7
Αλλαγή
(1 ,2 ,3 ,4 ,6 ,8 ,1 2 )1 1 2 ]?
θέσης σχεδίασης Cy/n)7
θέσης σχεδίασης (y/Ti)7
θέσης σχεδίασης (y/Ti)7
θέσης σχεδίασης Cy/Ti)?
θέσης σχεδίασης Cy/n)?
θέσης σχεδίασης C y ^ )7
θέσης σχεδίασης Cy/n)7
θέσης σχεδίασης (y/n )?
θέσης σχεδίασης ( y ^ ) 7
θέσης σχεδίασης Cy/ri)?
θέσης σχεδίασης Cy/n)7
θέσης σχεδίασης (y/Tn)?
ΜΕΑΠΟΛΙΣ ΕΖ, ΤΕΙ Καβάλας, Τμήμα Ηλεκτρολοχίας, 1934, Copgriijht GJK
Αναδιάταξη μΕταβλητών
Σε αυτήν την οθόνη μας δίνεται η δυνατότητα αναδιάταξης των
προκαθορισμένων μεταβλητών. Στο συγκεκριμένο πρόγραμμα υπάρχουν
δώδεκα (12) μεταβλητές οι οποίες άν και είναι ήδη διαταταγμένες, μας
δίνεται η δυνατότητα να ορίσουμε ποιές από αυτές και που θα εμφανισθούν.
Αρχικά μας ρωτάει τον αριθμό των περιοχών για την πρώτη σελίδα (δηλαδή
τη σελίδα 0) και κατόπιν την δεύτερη σελίδα (δηλαδή τη σελίδα 1). Είναι 1 ,
2 ,3 , 4 , 6 , 8 , 12 ενώ εμείς επιλέγουμε το 12.
Κατόπιν μας ρωτάει για τις προκαθορισμένες μεταβλητές;
Τάση πυκνωτή.
Τάση εξόδου.
Ρεύμα εισόδου.
Ρεύμα πυκνωτή.
Ρεύμα εξόδου.
Τάση βοηθητικής βαλβίδας.
Τάση κύριας βαλβίδας.
Ρεύμα κύριας βαλβίδας.
Ρεύμα διόδου.
Τάση διόδου.
Ρεύμα βοηθητικής βαλβίδας.
Εάν θέλουμε να σχεδιαστούν και άν ναι;
και
4.9.7
α)
Σε ποια σελίδα.
β)
γ)
Σε ποια περιοχή από αυτές που προηγουμένως ορίσαμε,
Την μέγιστη τιμή.
δ)
Τ ην ελάχιστη για την συγκεκριμένη μεταβλητή.
ΠΑΡΑΜΕΤΡΟΙ ΕΠΙΛΕΓΜΕΝΟΥ ΣΥΣΤΗΜΑΤΟΣ.
Η επόμενη και τελευταία οθόνη μας δίνει τις παραμέτρους του επιλεγμένου
συστήματος. Αυτές είναι όλες όσες επιλέξαμε στις οθόνες που πέρασαν στο
πρώτο στάδιο της εξομοίωσης.
Αναλυτικά αναφέρονται τα εξ ή ς :
Παράμετροι Επιλεγμένου Συστήματος
Τροφοδοσία Κατατμητή
Τάση Μπαταρίας: 200 V
Κατατμητής
Συχνότητα λειτουργίας :
Τ άση εξόδου
55 %
500 Ηζ
Πυκνωτή σβέσης : 0.000030 F, Πηνίο : 0.000 Η
Φορτίο Κατατμητή
Αντίσταση Φορτίου ==5.0 Ω
Επαγωγή Φορτίου = 0.001 Η
4.9 .8
EEQMQIQEHL
Αφού καθοριστεί η οθόνη και σχεδιαστούν οι άξονες αρχίζει η εξομοίωση
από την αριστερή πλευρά της κάθε περιοχής σχεδιάζοντας σημείο πρός
σημείο τις καμπύλες που απεικονίζουν την συμπεριφορά του καθενός
μεγέθους.
Ακολουθεί η οθόνη σχεδίασης των κυματομορφών του εξομοιούμενου
συστήματος ενός παλμικού κατατμητή συντονισμού.(Σχήμα 4.9)
ΜΕΑΠΟηΐΣ Ε2,
ΤΕΙ Καβάλας, Τμήμα Ηλεκτρολογίας, 1994, Copyright GJK
ΣΧΗΜΑ 4.9
Ωδόνη περιοχών σχ£$ίασπς
Στην κάτω αριστερά γωνία και μέσα στο παράθυρο στο οποίο γίνεται η
απεικόνιση υπάρχει ένα σχέδιο του υπό εξομοίωση κυκλώματος, όπου στη
δέση του ημιαγωγικού στοιχείου υπάρχει το 0 ή το 1, το οποίο συνεχώς
αλλάζει για να μας δείχνει πότε το συγκεκριμένο στοιχείο άγει και πότε όχι
και στην δέση των υπολοίπων κάποια σύμβολα όπως π.χ στην δέση του
πηνίου ο αριθμός 3 μας δίνει την αίσθηση σπείρας.
Δεξιά και εκτός του παραθύρου της εξομοίωσης βρίσκονται κάτω κάτω από
την λέξη ΡΟΗ ΠΡΟΓΡΑΜΜΑΤΟΣ μια σειρά από διάφορα κλειδιά βοήθειας
(πλήκτρα) τα οποία έχουν αναλυθεί στις παραγράφους 4.6 και 4.7 αυτού του
κεφαλαίου.
Αφού ολοκληρωθεί η εξομοίωση του συστήματος του κατατμητή, το Σχήμα
4.9 παίρνει την παρακάτω μορφή (Σχήμα 4.10) όπου στις περιοχές σχεδίασης
έχουν σχεδιαστεί οι καμπύλες που περιμέναμε.
Καμπύλες εξομοίωσιχς
Παρακάτω στα Σχήματα 4.11 και 4.12 παρουσιάζονται δύο ακόμη οδόνες σπς
οποίες δείχνονται οι καμπύλες της εξομοίωσης. Πρέπει να τονίσουμε ότι
κατά την διάρκεια ροής του προγράμματος έχουμε επέμβει στα κλειδιά Fβ,
F?. FS. Fg. χαι Fio-
ΝΕήΠΟηΐΣ Ε 2. ΤΕΙ ΚοΒάλαο. Τυήιια Ηλεκτοολοχ ia c . 199 4 . C oo u ria h t GJK
Σχήμα 4.11
Αφού τελειώσει η εξομοίωση που ζητήσαμε, στο κάτω μέρος της οθόνης
εμφανίζεται το μήνυμα εάν θέλουμε να εκτυπώσουμε την οθόνη σχεδίασης,
δηλαδή το Σχήμα 4.10 .
Επόμενη ερώτηση είναι αυτή που μας ρωτάει εάν θέλουμε να
αποθηκεύσουμε αυτήν την κατάσταση λειτουργίας που έχει διαμορφωθεί
τώρα , σαν μόνιμη κατάσταση λειτουργίας και άν ναι, θα αποθηκευτεί και θα
μπορεί να χρησιμοποιηθεί στο μέλλον σαν κατάσταση εκκίνησης. Τότε μας
ρωτάει με ποιό όνομα θέλουμε να σώσει το αρχείο και αφού το σώσει
προχωράει, ρωτώντας μας εάν θέλουμε να συνεχίσουμε την εξομοίωση.
Εάν ζητήσουμε την συνέχιση της εξομοίωσης τότε θα μας ρωτήσει για πόσες
περιόδους χρόνου, και εδώ σημαντικό θα ήταν να αναφέρουμε ότι τώρα
μπορούμε να ζητήσουμε την συνέχεια για όσες περιόδους θέλουμε σε
αντίθεση με την αρχή όπου τότε μπορούσαμε μέχρι 16.
4 .9 .9 ΕΡΓΑ ΣΙΕΣ M ETA
ΕΞΟΜΟΙΩΣΗΣ.
ΤΟ
ΟΡΙΣΤΙΚΟ ΤΕΛΟΣ
ΤΗΓ.
Μετά το τέλος της εξομοίωσης εμφανίζεται η οθόνη (Σχήμα 4.13), όπου
έχουμε τέσσερις επιλογές εργασιών υπολογισμού και σχεδίασης τιμών κλπ
όπως παρακάτω:
ΕΠίηΟΓΗ ΕΡΓΑΣΙΑΣ
;
:
:
:
Σχεδίαση FHS Τιμύυ
Αυασχεδίαση Στι;$μιαίυ
ϊποΛθ($ ι σμός Αρμου ι κΰυ
Εξοδος
ΜΕΑΠΟΑΙΣ Ε2, ΤΕΙ Καβάλας, Τμήμα Ηλεκτρολογίας, 1994, Copyright GJK
Επιλέξτε Εργασία (R, 1, Η)
ΣΧΗΜΑ 4.13
Ρ.πιΑογή εργασίας
R: Σχεδίαση R.M.S τιμών. Αυτή είναι μία επιλογή που για την ώρα δεν
λειτουργεί και σε περίπτωση όπου πατήσουμε Enter μας βγάζει στην οθόνη
το μήνυμα:
Ο Πίνακας
αυτός
είναι κενός.
ιι μας προτρέπει να επιλέξουμε I, Η, Ε μόνο.
I. Ανασχεδίαση στιγμιαίων τιμών. Από αυτήν εδώ την επιλογή μπορούμε να
δούμε τις στιγμιαίες τιμές κάποιας μεταβλητής και μάλιστα της συνολικής
εξομοίωσης που πραγματοποιήθηκε από την αρχή της. Μετά την επιλογή μας
εμφανίζεται η οθόνη (Σχήμα 4.14) αποπου επιλέγουμε ποιά μεταβλητή
θέλουμε να δούμε.
ΑΜΑΣΧΕΟΙΑΣΗ KfirfllYnSfl ΕΞΟΠΟΙΒΣΗΣ
- Επιλ€ί(μέυες Πεταβλητές Τάση ηυκυυτή
Τάση εξόδου
Ρεύμα εισόδου
Ρεύμα πυκνυτή
Ρεύμα εξόδου
Τάση Κυρ Βαλβ
Τάση Βοη ΒαΛβ
Τάση διόδου
Ρεύμα Κ Βαλβ
Επιλέξτε μεταβλητή Υ-άξουα
ΜΕΑΠΟΛΙΣ Ε2, ΤΕΙ Καβάλας, Τμήμα Ηλεκτρολογίας, 1994, Copyright GJK
Ανασχεδίαση καμπύλών εζομοίωοης
Για κάθε μεταβλητή που ζητούμε να δούμε, έχουμε την δυνατότητα να
επανακαθορίσουμε τα όρια του άξονα X (αριθμός βημάτων χρόνου), εάν
αυτό είναι απαραίτητο και στο τέλος έχουμε την δυνατότητα να τυπώσουμε
την παρούσα απεικόνιση.
Παρακάτω παρουσιάζονται ορισμένες από τις καμπύλες ανασχεδίασης κατά
την διάρκεια της εξομοίωσης;
1708
Ζ56Ζ
3415
ήρι3μός βημάτυυ
4Ζ68
ε ΕΖ. ΤΕ1 KaBd8ac. Tunua Η8εκτοο8οχia c . 1894. Coouriaht GJK
Σο(ήμοΑ16
Τππη Ε?όδου,
Ρεύμα βοηθητικής 6α/\6ίδας κοί διόδου.
Μετά το τέλος της ανασχεδίασης κά9ε μεταβλητής ξαναβρισκόμαστε στο
Σχήμα 4.13, όπου εάν θέλουμε να φύγουμε από την επιλογή πρέπει να
επιλέξουμε το Exit δηλαδή την έξοδο.
Η; Υπολογισμός αρμονικών. Κάνοντας αυτήν την επιλογή εμφανίξεται η
οθόνη του Σχήματος 4.18.
”
= Κ ο τα τμ η τή ς=
«ΜΑΠΥΣΗ ftPtlONIKQM
1 Τόση εξόδου
2 Ρεύμα εισόδου
3 Ρεύμα εξόδου
0 Εξοδος
Επιλέξτε αριδμό μεταβλητής? |
ΜΕήΠΟηΐΣ Ε2, ΤΕΙ Καβάλας, Τμήμα Ηλεκτρολοχίας, 1994, Copyright GJK
ΣΧΗΜΑ 4,18
Σε αυτήν την οθόνη έχουμε τις εξής επιλογές :
-
Να δούμε την ανάλυση των αρμονικών της τάσης εξόδου.
-
του ρεύματος τροφοδοσίας
-
του ρεύματος φορτίου.
και
Επιλέγοντας μία από τις παραπάνω τιμές, μας ρωτάει κατ’αρχήν εάν θέλουμε
να εκτυπώσει τις τιμές των δεδομένων στο πεδίο του χρόνου και στην
συνέχεια αν θέλουμε σχεδίαση στο πεδίο του χρόνου.
Κατόπιν μας ρωτάει εάν θέλουμε να εκτυπώσει τις τιμές στο πεδίο της
συχνότητας.
Στην συνέχεια μας ρωτάει εάν θέλουμε σχεδίαση του μέτρου των
αρμονικών.Εάν ναι, τότε μας εμφανίζει τα μέτρα των αρμονικών του πεδίου
που έχουμε επιλέξει και κατόπιν μας ρωτάει εάν θέλουμε και εκτύπωση της
σχεδίασης. Κατόπιν μας ρωτάει εάν θέλουμε σχεδίαση της φάσης αρμονικών
που και πάλι έχουμε την δυνατότητα της εκτύπωσης και τέλος μας ρωτά εάν
θέλουμε τον υπολογισμό του αντίστροφου μετασχηματισμού Fourier.
Παρακάτω έχουμε ορισμένες οθόνες αρμονικής ανάλυσης:
Τάση εξόδου (Πεδίο Χρόνου)
0 3Ζ 64 96 128 160 192 224 2
0 ρ I a μ ό ■;
Βήμα χρόνου : .00000 sec Αριθμός σημείι
3 320
352 384 416
448 480
512 Μέ«ιστη τιμή : 631.33
ΜΕΑΠΟηΐΣ ΕΖ, ΤΕΙ Καβάλας, Τμήμα Ηλεκτρολοχίας, 1994, Copyright GJK
ΙχήμαΑ12
Αρμονική τάσης εΠόδου.
512
Σχήμα 4.20
Ρεύμα εξόδου (Πεδίο Χρόνου)
0.87
0.73
0.60
0.47
-0 .0 7
- 0.20
-0 .3 3
Λ
-0 .4 7
-0 .6 0
-0 .7 3
-0 .8 7
0
32
64
96 128 160 192 224 256 288 320 352 384 416 448 480
Αρ ι θ μ ό ς
Σ η μ ε ί ο υ
Αριθμός σημείυν ; 512 Ηέ«ιστη τιμή :
58.06
Βήμα χρόνου : .00000 sec
ΝΕΑΠΟήΙΣ ΕΖ, ΤΕΙ ΚαΒάλας, Τμήμα Ηλεκτρολο»ιας, 1994, Copyright GJK
Αρμονική ανά?ίυση ρεύαατοο ε^όδο.υ.
512
ΜΕΛΠΟηΐΣ Ε2, ΤΕΙ Κο&άλας;, Τμήμα ΗΛεκτροΛοχίας, 1394, Copyright GJK
Σχήμα 4.22
Αρμονική ανάήυση ρεύματος ε'σόδ.οιί.
Τελειώνοντας επανερχόμαστε στην οδόνη του Σχήματος 4.18.Αφού
τελειώσουμε πηγαίνουμε στην επιλογή 0 της εξόδου.
Ε; Έξοδος. Επιλέγοντας την έξοδο από εδώ είναι και η τελική μας έξοδος
από το πρόγραμμα.
ΒΙΒΛΙΟΓΡΑΦΙΑ
1.
Power Electronics
Circuits, Devices and Applications (Second Edition), Prentic-Hall, Inc.
1993.
2.
Βιομηχανικά Ηλεκτρονικά, Δρ.Ε.Κ. ΣΕΡΒΕΤΑΚαθηγητήTEI
Πειραιά, Αθήνα 1990.
3.
Σ ημειώ σεις Ηλεκτρονικών Ισχύος, Δρ Γ. Κυραναστάσης, ΤΕΙ
ΚΑΒΑΛΑΣ 1990.
4.
Ηλεκτρονικά Ισχύος, Στ. Μανιάς, Πολυτεχνείο Ξάνθης 1988.
5.
Α νάλυση και έλ εγ χ ο ς εκπαιδευτικών προγραμμάτων
εξο μ οίω σ η ς συστημάτων κατατμητών, Φιλήμονα Καλτσούνη
(Πτυχιακή εργασία), 1993.
Ψ ηφιακή εξο μ οίω σ η κινητήριων συστημάτων συνεχούς
ρεύματος με τροφοδοσία από κατατμητές, Δημήτριος Λάλος
(Πτυχιακή εργασία), 1991.