`
AKADEMIA GÓRNICZO HUTNICZA
Napęd elektryczny i energoelektronika
Wydział: Rok: Nazwisko i imię
EAIiIB III
Kierunek studiów: Moduł:
1. A
ukasik Adrian
Elektrotechnika C
Temat Grupa: 2. Radzik Jarosław
Trójfazowy prostownik diodowy C
Data oddania: Ocena: Uwagi:
21.01.2015r.
Cz. I Wprowadzenie, podstawowe pojęcia i wzory
Trójfazow prostow ik diodow jest ieli iow przekształt ikie AC/DC, któr za ie ia
apię ie prze ie e, a apię ie stałe. W korz stuje się go do zasila ia od ior ików w agają h
zasila ia prąde stał prz duż po orze o . Prostow iki trójfazowe harakter zują się
iejsz tęt ie ie apię ia w jś iowego iż prostow iki jed ofazowe. Tęt ie ia te i h wartość
śred ią przedstawia wzór (1):
(1)
Gdzie: p- liczba impulsów, U- wartość skute z a apię ia zasilają ego
)e wzoru oż a w prowadzić zależ ość (2) apię ia w prostowa ego (Ud0 od apię ia
zasilajÄ… ego Uf sk):
(2)
Tęt ie ia, które oż a zao serwować w w iku działa ia ostka defi iuje się prz po o
aks al ej i i i al ej wartoÅ› i apiÄ™ ia w prostowa ego (3)
(3)
Na aks al ą wartość pulsa ji ie a wpł wu- jest wprost propor jo al a do wartoś i apię ia
zasilają ego Uf sk, ale i i al a wartość tęt ień oże ogra i z ć po przez zwiększe ie li z
i pulsów układu prostow ika.
Sterowa ie ostkie od wa się przez sterowa ie pu kte ko uta ji z li kąte opóz
ie ia
wysterowania tyrystorów mierzony od punktu naturalnej komutacji. Rysunek 1 przedstawia przebieg
apiÄ™ ia wejÅ› iowego i w jÅ› iowego, oraz o razuje pu kt atural ej ko uta ji oraz kÄ…t ko uta ji
mostka:
`
Rys. 1 Zobrazowanie pracy trójfazowego (E1, E2, E3) prostownika diodowego dwupołówkowego .
Z punktu widzenia sieci elektroenergetycznej, prostownik jest odbiornikiem energii elektrycznej,
któr ge eruje w sie i zasilają ej w ższe har o i z e odkształ e ie apię ia w sie i przedstawione
wzorami (4).

""" <Ü! "<Ü -<Ü
!=
a) GÜ 7Ü<Ü = " % = " % (4)
<Ü <Ü

""" "HÜ!
!=
KÜMÜ
""
b) GÜ 7ÜHÜ = " % = " " ! " % (4)
HÜ HÜ !=
gdzie: a wzór a współ z ik odkształ e ia prądu: h- rząd har o i z ej, Ih- skute z a wartość
har o i z ej prądu, I1- skute z a wartość har o i z ej podstawowej prądu, I- skute z a wartość
prÄ…du po iera a ze z
ródła zasila ia
wzór a współ z ik odkształ e ia apię ia: Xz- reakta ja z
ródła zasila ia, Xz/U1-
odwrot ość prądu zwar ia.
Nor iędz arodowe takie jak p. IEEE (The Institute of Electrical and Electronics Engineers)
sta owią ardzo restr k j e w aga ia dot zą e zawartoś i w ższ h har o i z h THD w
prąda h po iera h z sie i oraz pozio u dopusz zal ego odkształ e ia apię ia, dlatego w
projek ie rów ież jest to uwzględ ia e.
`
Schemat układu prostownika zasymulowanego w programie Matlab (rys.1 oraz
rys.2) oraz jego parametry (Tabela 1)
Rys.1 Schemat trójfazowego mostka diodowego  cz.1
Rys.2 Schemat trójfazowego mostka diodowego  cz.2
Tabela 1. Para etry układu
`
Skr pt progra u  Matla  do wartoś i para etrów:
%sieć
Us_ab=400;
f=50;
Ls=50e-6;
%Indukcyjność wejściowa
Lin=10e-3;
R_Lin=1/30*2*pi*f*Lin;
%Obciążenie RL
R_load=6;
L_load=100e-6;
%Dioda
Rdiode=1e-3;
Vdiode=1.5;
Cz. II Symulacja, przedstawienie wyników, wnioski
A ieć pew ość, że układ zasila z sie i trójfazowej prądu prze ie ego, od z taliś wartoś i z
oscyloskopu  Scope 1 ukazują prze iegi z sie i zasilają ej. Os loskop wskazuje wartość
iędz fazową po ożo e przez pierwiastek z trze h . Prze iegi przedstawia R s.
Rys.2 Prze ieg prÄ…du oraz apiÄ™ ia ze z
ródła zasila ia.
`
Do przedstawie ia apię ia oraz prądu a w jś iu prostow ika posłuż ł os loskop  Scope , który
został w skalowa tak, a w kres odpowied io ieś ił się w w świetla okie ku. Przebiegi
obrazuje rysunek 3.
Rys. 3 Prze iegi prÄ…du i apiÄ™ ia a wyjÅ› iu prostow ika diodowego.
Wnioski:
Do w świetle ia pow ższ h prze iegów R s. i R s. uż liś zastosowa ego w s ula ji
ele e tu  S ope . Po otwar iu tego ele e tu w korz staliś  Autos ale , któr dostosował zakres
osi Y do obserwowanego przebiegu. W celu uzyskania wielu przebiegów w jed ok ie uż liś
loku  Mu  , któr jest ultipleksere składają s g ałów do posta i wektora o długoś i .
`
Badanie wpływu indukcyjności wejściowej mostka diodowego na kształt
przebiegów prądu wejściowego na tle napięcia sieci.
Uz ska e prze iegi został zapreze towa e a r su ku .
Wpływ indukcyjności wejściowej na kształt przebiegów prądu wejściowego
100
Lin=100uH
Lin=1mH
Lin=2mH
80 Lin=3mH
Lin=4mH
Lin=5mH
Lin=6mH
Lin=7mH
60
Lin=8mH
Lin=9mH
Lin=10mH
Napięcie 0.2*Us bc
40
a
20
0
-20
-40
-60
-80
-100
0 0.002 0.004 0.006 0.008 0.01 0.012 0.014 0.016 0.018 0.02
t[s]
Rys.4 Wpływ i duk yj oś i a prze ieg prądu wejś iowego a tle apię ia sie i
I[A]
`
Skr pt progra u  Matla  do prze iegów (rys.4):
plot(UI_przebiegi1.time,UI_przebiegi1.signals.values(:,1),'g')
hold on
plot(UI_przebiegi2.time,UI_przebiegi2.signals.values(:,1),'m')
hold on
plot(UI_przebiegi3.time,UI_przebiegi3.signals.values(:,1),'c')
hold on
plot(UI_przebiegi4.time,UI_przebiegi4.signals.values(:,1),'b')
hold on
plot(UI_przebiegi5.time,UI_przebiegi5.signals.values(:,1),'y')
hold on
plot(UI_przebiegi6.time,UI_przebiegi6.signals.values(:,1))
hold on
plot(UI_przebiegi7.time,UI_przebiegi7.signals.values(:,1))
hold on
plot(UI_przebiegi8.time,UI_przebiegi8.signals.values(:,1))
hold on
plot(UI_przebiegi9.time,UI_przebiegi9.signals.values(:,1))
hold on
plot(UI_przebiegi10.time,UI_przebiegi10.signals.values(:,1))
hold on
plot(UI_przebiegi11.time,UI_przebiegi11.signals.values(:,1),'r')
hold on
%przebieg napięcia
plot(UI_przebiegi.time,0.2*UI_przebiegi.signals.values(:,4),'k')
hold on
legend('Lin=100uH','Lin=1mH','Lin=2mH','Lin=3mH','Lin=4mH','Lin=5mH','Lin=6
mH','Lin=7mH','Lin=8mH','Lin=9mH','Lin=10mH','Napięcie 0.2*Us_abc')
axis([0 0.02 -100 100])
xlabel('t[s]');
ylabel('I[A]');
grid on
Wnioski:
Pow ższe prze iegi R s. o razują w jaki sposó z ie ia się prze ieg prądu wejś iowego
prz z ia ie i duk j oś i. Dla ał h i duk j oś i prze ieg jest ardzo z iekształ o . Największe
z ieksztaÅ‚ e ia posiadajÄ… prze iegi dla i duk j oÅ› i od Li = µH  4mH. W raz ze wzrostem
indukcyjnoś i, ada prze ieg za z a prz po i ać prze ieg si usoidal . Skutkuje to sta il iejszą
pra ą układu, gd ż wów zas ie a wahań w zasila iu. Niestet wzrost i duk j oś i a też swoje
skutki egat w e. Jak widać z prze iegu zerwo ego dla wartoś i Li = H wartość śred ia
ada ego prÄ…du jest dużo iejsza ok. A od prze iegu zielo ego dla wartoÅ› i Li = µH.
`
Badanie wpływu indukcyjności wejściowej mostka diodowego na zawartość
harmonicznych w przebiegu prÄ…du sieci.
THD sieci
30
25
20
15
10
5
0 0.001 0.002 0.003 0.004 0.005 0.006 0.007 0.008 0.009 0.01
Indukcyjność
Rys.5 Charakterystyka zależ oś i THDIsieci=f(LIN)
PiÄ…ta harmoniczna
24
22
20
18
16
14
12
10
8
6
4
0 0.001 0.002 0.003 0.004 0.005 0.006 0.007 0.008 0.009 0.01
Indukcyjność
Rys.6 Charakterystyka zależ oś i I(5)/I(1)=f(LIN harakterystyka piątej har o i z ej w fu k ji i duk yj oś i)
%
%
`
Siódma harmoniczna
11
10
9
8
7
6
5
4
3
2
1
0 0.001 0.002 0.003 0.004 0.005 0.006 0.007 0.008 0.009 0.01
Indukcyjność
Rys.7 Charakterystyka zależ oś i I(7)/I(1)=f(LIN) ( charakterystyka siódmej harmonicznej w fu k ji i duk yj oś i)
Skr pt progra u  Matla  do pow ższ h prze iegów (rys.5, rys.6, rys.7):
THD =[ 27.67; 23.14; 19.60; 16.37; 13.55; 11.15; 9.38; 8.08; 7.10; 6.33;
5.71];
I5=[22.49; 21.22; 18.33; 15.20; 12.45; 10.22; 8.60; 7.41; 6.52; 5.81;
5.24];
I7=[10.68; 7.38; 6.02; 5.31; 4.51; 3.71; 3.11; 2.68; 2.35; 2.09; 1.89];
L=[100e-6; 1e-3; 2e-3; 3e-3; 4e-3; 5e-3; 6e-3; 7e-3; 8e-3; 9e-3; 10e-3];
plot(L,THD)
title('THD sieci')
xlabel('Indukcyjność')
ylabel('%')
grid on
figure(2)
plot(L,I5)
title('PiÄ…ta harmoniczna')
xlabel('Indukcyjność')
ylabel('%')
grid on
figure(3)
plot(L,I7)
title('Siódma harmoniczna')
xlabel('Indukcyjność')
ylabel('%')
grid on
%
`
Wnioski:
Dzięki lo zkowi  Powergui ogliś uz skać wartoś i THD i utworz ć z nich wektor ten
wektor. Pow ższe prze iegi pokazują, iż w raz ze wzroste i duk j oś i współ z ik zawartoś i
harmonicznych maleje. ) prze iegów dot zą h piątej har o i z ej r s. oraz siód ej r s.
oż a zauważ ć, że w piątej har o i z ej wartość po zątkowo jest ie al dwukrot ie większa od
wartoś i po zątkowej har o i z ej siód ej.
Badanie wpływu indukcyjności wejściowej mostka diodowego na wartość średnią
napięcia U
dc
Wartość średnia napięcia od indukcyjności
520
500
480
460
440
420
400
380
360
340
0 0.001 0.002 0.003 0.004 0.005 0.006 0.007 0.008 0.009 0.01
Indukcyjność
Rys.8 )ależ ość apię ia w fu k ji i duk yj oś i
Skrypt progra u  Matla  (rys.8):
us(1)=mean(UIdc_przebiegi1.signals.values(:,2))
us(2)=mean(UIdc_przebiegi2.signals.values(:,2))
us(3)=mean(UIdc_przebiegi3.signals.values(:,2))
us(4)=mean(UIdc_przebiegi4.signals.values(:,2))
us(5)=mean(UIdc_przebiegi5.signals.values(:,2))
us(6)=mean(UIdc_przebiegi6.signals.values(:,2))
us(7)=mean(UIdc_przebiegi7.signals.values(:,2))
us(8)=mean(UIdc_przebiegi8.signals.values(:,2))
us(9)=mean(UIdc_przebiegi9.signals.values(:,2))
us(10)=mean(UIdc_przebiegi10.signals.values(:,2))
us(11)=mean(UIdc_przebiegi11.signals.values(:,2))
plot(L,us)
xlabel('Indukcyjność ')
ylabel('U [V]')
title('Wartość średnia napięcia od indukcyjności')
grid on
U [V]
`
Badanie wpływu reaktancji zastępczej sieci na kształt napięcia wejściowego
Napięcie wejściowe w zależności od indukcyjności wejściowej sieci
Ls=50uH
Ls=500uH
300
Ls=1mH
200
100
0
-100
-200
-300
0 0.002 0.004 0.006 0.008 0.01 0.012 0.014 0.016 0.018 0.02
t [s]
Rys.9 Wykres zależ oś i apię ia od trze h róż y h wartoś i i duk yj oś i
Skr pt progra u  Matla  (rys.9):
parametry
Lin=5e-3
Ls=50e-6;
sim('prostownik')
y1=UI_przebiegi
Ls=500e-6;
sim('prostownik')
y2=UI_przebiegi
Ls=1e-3
sim('prostownik')
y3=UI_przebiegi
plot(y1.time,y1.signals.values(:,4))
hold on
plot(y2.time,y2.signals.values(:,4),'g')
hold on
plot(y3.time,y3.signals.values(:,4),'r')
axis([0 0.02 -350 350])
xlabel('t [s]')
ylabel('U [V]')
title('Napięcie wejściowe w zależności od indukcyjności wejściowej sieci')
legend('Ls=50uH', 'Ls=500uH', 'Ls=1mH')
grid on
U [V]
`
Wnioski:
Pow ższe prze iegi o razują a wpł w i duk j oś i a apię ie wejś iowe. Widać z i h,
że prze ieg ie ieski dla wartoÅ› i Ls= µH swoi ksztaÅ‚te aj ardziej z liżo jest do prze iegu
si usoidal ego. Pozostałe wartoś i i duk j oś i a ra zej i h wzrost spowodował odkształ e ie się
przebiegu  ajlepiej to odkształ e ie o razuje prze ieg zerwo dla Ls= H.