👨🏾‍🏫 🎺 👨🏻‍🌾 Diseño orientado a modelos. Construyendo un rectificador activo (basado en un modelo matemático) 🚶 💥 🍯

Continuación de la serie de artículos sobre Diseño basado en modelos. En series anteriores:

Diseño basado en modelos: cómo no repetir Chernobyl
Diseño basado en modelos. Accionamiento eléctrico con motor DC sin escobillas
Diseño orientado a modelos. Creación de un modelo confiable, utilizando el ejemplo de un intercambiador de calor de un avión.
El esplendor y la pobreza del diseño orientado a modelos según los estándares de aviación DO-331

En esta serie, los autores Yu. N. Kalachev y A.G. Aleksandrov, presenta un modelo matemático de un rectificador activo en un entorno de modelado estructural.

Los rectificadores activos se utilizan ampliamente en la tecnología de conversión para garantizar una naturaleza activa del intercambio de energía con la red. Son un convertidor bidireccional AC-DC con factor de potencia unitario y baja distorsión no armónica. La base del dispositivo es un inversor puente trifásico conectado a la red a través de un reactor trifásico (ver Fig. 1).

Higo. 1 - Diagrama esquemático de un rectificador activo

1. ¿Cómo funciona?

, (U_dc) .

C_dc</sub> , (, ). , .

( ) , . , , .

, π/2. , π/2, . , , .

( ) , π/2, . .

.2 , .

. 2 –

:

$\vec U_ 1$ —

$\vec U_ 2$ — ,

$\vec U_ 1 - \vec U_ 2$ —

$\vec I$ —

ABC – ,

XY – , X .

.2 : ±90º, , .

, , , (U_dc). . - IGBT- .

2. La descripción matemática del funcionamiento del rectificador activo.

Para el circuito de la Fig. 1, podemos escribir la siguiente expresión:

{\vec{U}}_{1} = {\vec{U}}_{2} + \vec{I} \cdot R + L \cdot \frac{d \vec{I}}{d t}

$\vec U_1 = \vec U_2+ \vec I \cdot R +L \cdot \frac{d \vec I}{dt}$

donde:

R es la resistencia activa del inductor;

L es la inductancia del estrangulador.

Para un sistema de coordenadas rotativo XY asociado con el vector de voltaje de la red de entrada, podemos escribir:

{\begin{matrix} U_{1} = U_{2 X} + I_{X} R + L \frac{d I_{X}}{d t} - ω L I_{Y} \\ 0 = U_{2 Y} + I_{Y} R + L \frac{d I_{Y}}{d t} + ω L I_{X} \end{matrix}

$\left \{ \begin{gathered} U_1 =U_{2X} + I_X R +L \frac{dI_X}{dt} - \omega L I_Y\\ 0= U_{2Y} + I_Y R +L \frac{dI_Y}{dt} + \omega L I_X\\ \end{gathered} \right.$

Dónde:

ω = 2 π f = 100 π

$\omega = 2\pi f = 100 \pi$ para 50 Hz

I_{X}

$I_X$ - componente activo de la corriente de entrada (coincide con la fase de la red);

I_{Y}

$I_Y$ - componente reactivo de la corriente de entrada (atrasada o adelantando la fase de la red en 90º).

Para que la naturaleza del consumo del corrector sea activa, es necesario mantener $I_Y = 0$ .

Además, el corrector debe proporcionar las funciones del rectificador, es decir, mantener el valor establecido $U_{dc}$ , independientemente de la corriente de carga.

3. La estructura del sistema de control del rectificador activo.

Considere la estructura del sistema en función de su modelo en SimInTech (Fig. 3).

Higo. 3 - diagrama estructural del modelo

XY . ( $I_X$ ), $U_{dc}$ .

( $I_X$ ) ( $I_Y=0$ ).

:

Uset – Udc,.

– , .

ABC=>XY – , Y, .

XY=>ABC – Y .

PU – (), $U_{dc}$ $I_{1X}$ .

Ix – , .

Iy – , Y .

.U – Y — .

— (. 1.1). X, Y.

– — .