Содержание к диссертации
Введение
1. Активные электрические фильтры в автономных преобразовательных системах 11
1.1 Энергетические аспекты системного анализа автономных преобразовательных систем. 11
1.2 Схемы активных электрических фильтров 25
2. Математическое моделирование многофазных преобразовательных систем 34
2.1 Математическая модель многофазной электроэнергетической системы34
2.2 Математическое моделирование каскадных преобразователей электрической энергии на основе концепции многофазного мостового элемента 41
3. Математическое моделирование активных электрических фильтров 54
3.1 Математическая модель встроенного активного электрического фильтра инвертора 54
3.2 Математическая модель активного фильтра с релейной системой управления 61
3.3 Математическое моделирование фильтра с многоступенчатой импульсной модуляцией 74
4. Комплекс программ анализа автономных электроэнергетических систем с активными электрическими фильтрами 84
4.1 Архитектура комплекса программ 84
4.2 Графический интерфейс пользователя комплекса программ 97
4.3 Математическое ядро комплекса программ 104
4.4 Структура сервера вычислений комплекса программ 106
5. Анализ активных электрических фильтров 109
5.1 Верификация базовых математических моделей и программного обеспечения 109
5.2 Верификация базовых математических моделей и программного обеспечения с использованием физического эксперимента 117
5.3 Исследование математической модели встроенного активного фильтра 127
5.4 Исследование математической модели активного фильтра с релейной системой управления 134
5.5 Исследование математической модели многофазного фильтра с многоступенчатой импульсной модуляцией 137
5.6 Методика решения задачи параметрического проектирования активных электрических фильтров 143
Заключение 145
Литература 149
Приложение 158
- Схемы активных электрических фильтров
- Математическое моделирование каскадных преобразователей электрической энергии на основе концепции многофазного мостового элемента
- Математическая модель активного фильтра с релейной системой управления
- Графический интерфейс пользователя комплекса программ
Введение к работе
Актуальность темы. Диссертация посвящена решению одной из задач
общей проблемы электромагнитной совместимости (ЭМС) технических
систем — фильтрации кондуктивных помех в автономных
электроэнергетических системах (АЭЭС). Эти системы характеризуются
соизмеримостью и ограниченностью мощности генераторов и нагрузки,
сравнительно небольшой протяженностью распределительных сетей,
наличием преобразователей электрической энергии на базе силовых
полупроводниковых приборов. В таких системах проблема электромагнитной
совместимости стоит особенно остро. К АЭЭС с указанными свойствами
относятся транспортные установки (судовые, авиационные,
железнодорожные и т.д.), заводские, сельскохозяйственные и другие электрические системы.
Использование в АЭЭС мощных нелинейных нагрузок создает ряд научно-технических проблем, основными из которых являются следующие:
появление высших гармонических составляющих в напряжении на общих шинах переменного тока ухудшает условия работы различных его потребителей, отрицательно влияет на функционирование систем импульсно-фазового управления, вызывает нежелательное взаимное влияние одновременно работающих статических преобразователей;
наличие высших гармонических составляющих тока нагрузки синхронных генераторов ухудшает виброакустические характеристики машин, приводит к нарушениям в работе систем автоматического управления возбуждением генераторов, особенно при их параллельном включении;
низкий коэффициент мощности при эксплуатации электрических приводов на малых скоростях и в пусковых режимах требует принятия специальных мер для ограничения перегрузки элементов и
распределительных сетей АЭЭС реактивным током и поддержания напряжения на общих шинах;
внедрение в АЭЭС сверхпроводящих магнитных систем обусловливает применение устройств питания на большие токи с относительно низким выходным напряжением при уровне переменных составляющих в токе питания порядка 10"4 — 10"5;
использование широтно-регулируемых преобразователей, имеющих отрицательную дифференциальную проводимость со стороны входных зажимов коммутатора, приводит к явлению системной генерации — возбуждению автоколебаний на резонансных частотах АЭЭС;
существенные потери электрической энергии, вызванные наличием гармонических и реактивной составляющих в токах АЭЭС требуют дополнительных затрат первичных энергетических ресурсов и вносят в проблему не только экономический, но и экологический (в его традиционном понимании) аспект.
Таким образом, проблема ЭМС оказывает во многом определяющее влияние на надежность и эффективность работы АЭЭС.
Решению проблемы ЭМС в АЭЭС посвящены работы отечественных [8, 13, 21, 22, 25, 27-29, 33, 34, 37] и зарубежных [70, 83, 89, 92] авторов. Основы теории электромагнитной совместимости элементов АЭЭС, в которых процессы преобразования энергии определяют качество функционирования системы в целом, были заложены в фундаментальных монографиях В.Ф. Белова, СР. Глитерника, Г.С. Зиновьева, И.Л. Качанова, К.А. Круга, Г.С. Маевского, Л.Р. Неймана, Ю.Г. Толстова и других ученых. В работах В.Ф.Белова АЭЭС с указанными выше свойствами определены как преобразовательные системы.
Кардинальным способом решения проблемы электромагнитной совместимости элементов АЭЭС является применение систем энергетической фильтрации (СЭФ). Синтез СЭФ для АЭЭС является оптимизационной
задачей, что обуславливает потребность в разработке специализированного
комплекса программ оптимизации электрических фильтров. Поэтому
разработка математических моделей и процедур синтеза электрических
фильтров, создание на этой основе эффективных инструментов
проектирования СЭФ, состоящих из опосредованно взаимодействующих
(через другие элементы АЭЭС)' активных, пассивных и гибридных
электрических фильтров, является актуальной проблемой нелинейной
электротехники. В диссертации разработан, комплекс программ
проектирования активных электрических фильтров, являющийся составной
частью комплекса программ математического моделирования и анализа
кондуктивных электромагнитных помех в автономных
электроэнергетических системах.
Диссертация основывается на М-элементной теории моделирования преобразовательных систем и спектральной стратегии проектирования электрических фильтров, разработанных В.Ф.Беловым в монографии [8] и развитых в совместных исследовательских проектах, выполненных под его научным руководством.
Целью диссертационной работы является разработка и исследование математических моделей и комплекса программ функционального проектирования активных электрических фильтров, работающих в составе автономных электроэнергетических систем.
Эта цель достигается решением следующих задач:
Разработка и исследование методов и процедур математического моделирования активных электрических фильтров для решения задачи функционального проектирования систем энергетической фильтрации в АЭЭС.
Разработка и исследование математических моделей активных фильтров (встроенного фильтра инвертора, фильтра с релейной системой управления и фильтра с многоступенчатой импульсной модуляцией),
являющиеся составными частями математической модели многофазной АЭЭС.
Разработка и исследование комплекса программ функционального проектирования активных фильтров, работающих в составе АЭЭС.
Разработка методики проектирования активных электрических фильтров с использованием созданного комплекса программ.
Методы исследования. При проведении исследований были использованы положения теории электрических цепей и теории электрических машин. Построение математических моделей АЭЭС и ее элементов проведено с помощью узлового метода, уравнений Парка-Горева и теории М-систем.
Научная новизна. В диссертационной работе впервые:
разработаны математические модели активных электрических фильтров, реализуемые как каскады m-фазных М-элементов, состояние ключевых элементов каждого из которых определяется в процессе моделирования на основе специального логического алгоритма;
получены представления математических моделей активных электрических фильтров во вращающейся ортогональной системе координат, что обеспечило возможность их включения в состав базовых элементов комплекса программ математического моделирования и анализа кондуктивных электромагнитных помех в АЭЭС;
применена спектральная стратегия проектирования ЭМС для подстройки параметров активных электрических фильтров.
Практическая ценность. Использование разработанного комплекса программ в промышленности позволит сократить сроки проектирования активных фильтров. Это связано с исключением необходимости проведения физических экспериментов для определения количества, мест подключения и оптимальных параметров этих устройств. Таким образом, использование полученных в диссертации результатов позволит обеспечить требуемые
показатели качества электроэнергии и параметры электромагнитной совместимости в АЭЭС с минимальными материальными и временными затратами.
Достоверность полученных результатов подтверждается строгостью математической постановки задачи исследования, корректным использованием математического аппарата, сравнением результатов численного моделирования, полученных в разработанном комплексе программ с результатами численного моделирования, полученными в комплексе программ MATLAB\Simidink.
Реализация и внедрение результатов работы. Результаты диссертационной работы были использованы:
при проектировании устройств серии АБП-ТПТПТ-2 5 -200-50-220УХЛ4 в ЗАО «Конвертор», г.Саранск;
в учебном процессе МордГУ при подготовке студентов по специальности «Прикладная математика»;
в учебном процессе университета г.Иончепинг (Швеция) при подготовке студентов по магистерской программе «Встроенные электронные и компьютерные системы».
Комплекс программ проектирования электрических фильтров реализован как составная часть комплекса программ математического моделирования и анализа кондуктивных помех в АЭЭС, разработанного ранее при участии автора. Комплекс программ проектирования электрических фильтров применен для исследования проблем передачи информационных сигналов по линиям электропитания (PLC-технология) и анализа нелинейных процессов в ветрогенераторных установках при выполнении автором исследований по грантам Королевской академии наук Швеции (2005 г., 2006 г., 2007 г.). Рекомендации, полученные в результате исследований, опубликованы в ведущих зарубежных научных журналах и сборниках. Студенческая версия комплекса программ используется для
проведения лабораторных работ в университете г. Иончепинг (Швеция) по магистерской программе «Встроенные электронные и компьютерные системы».
Апробация работы. Основные результаты диссертации докладывались на VIII, X, XI конференциях молодых ученых, аспирантов и студентов (Саранск, 2003, 2005, 2006гг.), на научной конференции «Огаревские чтения» (Саранск, 2003, 2006гг.), 5-ой международной конференции «Электроэнергетические системы и электромагнитная совместимость», Греция, остров Корфу, 23-25 августа 2005г., Международной конференции «Технология передачи информационного сигнала по цепям питания и ее применение», Италия, Пиза, 26-28 марта, 2007г.
Структура диссертации. Диссертация состоит из введения, пяти глав, разбитых на разделы, заключения, списка литературы и приложения.
Во введении обосновывается актуальность темы, определяется цель проводимых исследований, формулируются научная новизна и положения, выносимые на защиту.
Первая глава «Активные электрические фильтры в автономных преобразовательных системах» состоит из двух разделов и рассматривает энергетические аспекты системного анализа АЭЭС и схемы активных энергетических фильтров.
Вторая глава «Математическое моделирование многофазных преобразовательных систем» состоит из двух разделов и посвящена разработке математической модели многофазной преобразовательной системы, включающей устройства преобразования вида и параметров электрической энергии.
Третья глава «Математическое моделирование активных электрических фильтров» состоит из трех разделов и посвящена моделированию активных электрических фильтров - встроенного фильтра
инвертора, фильтра с релейной системой управления и фильтра с многоступенчатой импульсной модуляцией.
Четвертая глава «Комплекс программ анализа автономных электроэнергетических систем с активными электрическими фильтрами» состоит из трех разделов и посвящена разработке его архитектуры, графического интерфейса, математического ядра и их программной реализации.
Пятая глава «Анализ активных электрических фильтров» посвящена верификации программного обеспечения, исследованию математических моделей активных электрических фильтров и разработке методики их функционального проектирования.
В заключении сформулированы основные результаты, полученные в диссертации.
Основные положения, выносимые на защиту:
Получены новые математические модели активных фильтров, являющиеся составными частями математической модели многофазной АЭЭС.
Разработан комплекс программ проектирования активных электрических фильтров, позволяющий сократить затраты времени на решение задач моделирования и анализа АЭЭС, включающих активные фильтры.
Применение математических моделей активных фильтров в разработке систем энергетической фильтрации в АЭЭС позволили ускорить выбор схемного решения активного фильтра и подбора его параметров.
Схемы активных электрических фильтров
Воспользуемся принципами классификации схем электрических фильтров (ЭФ), предложенными в [11]. Согласно этим принципам к электрическим фильтрам относятся устройства, обеспечивающие улучшение показателей качества электроэнергии (ПКЭ) — коэффициента искажений, несимметрии, мощности и других показателей. Если внутренние параметры элементов ЭФ не изменяются во времени, фильтр является пассивным (ПФ), в противном случае — активным (АФ). Схемы, сочетающие пассивные и активные фильтры с целью повышения эффективности фильтрации или увеличения количества управляемых показателей качества электрической энергии, принято называть гибридными фильтрами (ГФ).
Активные электрические фильтры можно классифицировать по принципам действия и выполняемым функциям на резонансные фильтры с управляемыми реакторами {УРФ), преобразовательные (ПРФ) и компенсационные (КФ) фильтры. Наименования классов соответствуют терминологии, принятой в отечественной практике.
Теоретически резонансные фильтры с управляемыми реакторами могут реализовываться по схемам пассивных устройств с любой частотной характеристикой. Однако на практике чаше применяются заграждающие фильтры с раздельными звеньями.
С переходом к новой элементной базе в энергетической электронике предполагается получить радикальное снижение массы энергосистем за счет облегчения силовых фильтров. Однако ожидаемый результат не будет достигнут, если сохранить старые принципы обеспечения электромагнитной совместимости питающих преобразователей в АЭЭС. В [12] отмечено, что снижение массы силовых фильтров приведет к смещению их резонансных частот в зону гармоник тока нагрузки и, как следствие, к радикальному ухудшению качества выходного напряжения, а повышение быстродействия значительно увеличит вероятность системной генерации. Решение этой проблемы возможно при максимальном использовании фильтровых свойств самих преобразователей, что позволяет получить требуемое качество напряжения главным образом средствами управления при снижении массы силовых фильтров. Под фильтровыми свойствами преобразователя понимается его способность подавлять нежелательные гармонические составляющие напряжений и токов в определенных точках энергосистемы. Они реализуются путем воздействия на моменты переключений электронных ключей, то есть ими обладает сам ключевой элемент - коммутатор. Такие преобразовательные устройства (совокупность ключа и системы управления) определены в [12] как преобразовательные фильтры (ПФР).
Структурная схема ПРФ изображена на рисунке 1. Её основным звеном является управляемый коммутатор К, на входе которого установлен накопитель электрической энергии Э, обеспечивающий поддержание энергетического баланса, а на выходе - силовой реактивный фильтр Ф, предназначенный для отделения полезного сигнала от искажений, генерируемых коммутатором. Накопителем электрической энергии может служить конденсатор или источник питания на входе инвертора. При заданных параметрах базисного режима существует оптимальное управляющее воздействие X , обеспечивающее минимум искажений напряжения нагрузки Н. Этот минимум отличен от нуля из-за дискретности самого коммутатора. Управление реализуется в соответствии с передаточной функцией регулятора: W = W ф А, где А учитывает дискретный характер управления. Звено Wy(u в некотором масштабе повторяет последовательный элемент выходного фильтра, и падение напряжения добавляется к сигналу задания, определяющему величину и форму огибающей выходного напряжения. Приведенная схема обеспечивает малое последовательное сопротивление в выходной цепи преобразователя для высших гармоник тока за счет широтного формирования выходного напряжения преобразователя и компенсации падения напряжения на последовательном звене выходного фильтра. Ток, пропорциональный нагрузочному, поступает в систему управления от датчика ДТ.
Компенсационные фильтры используют принцип компенсации реактивной моїцности или мощности искажения. В первом случае необходим источник реактивной мощности, во втором — источник противофазных гармоник.
Источники реактивной мощности {ИРМ) обеспечивают плавное управление потоками реактивной мощности с высоким быстродействием.
Компенсаторы мощности искажения реализуются на основе источника противофазных гармоник (ИПГ) тока (напряжения). Различают ИПГ с непрерывным и ключевым регулированием уровня гармоник.
Принцип действия ИПГ с непрерывным регулированием уровня гармоник основан на усилении сигнала искажения. Применяют схемы с последовательным (рисунок 2, а - в), параллельным (рисунок 2, г, д) и комбинированным (рисунок 2, е) включениями компенсирующего устройства.
Последняя схема ИПГ имеет замкнутую ветвь, обеспечивающую требуемый баланс амплитуд и фаз, и жестко связанную с ней разомкнутую ветвь с цепью нагрузки. Приведенный вариант не является единственным. Используя комбинации отличительных признаков по рисунку 2, а - д, можно образовать другие схемы ИПГ. Этими признаками являются: способ включения источника компенсационного сигнала, его тип (источник тока или источник напряжения), метод выделения сигнала недокомпенсации и другие.
ИПГ с ключевым регулированием уровня гармоник представляют собой инверторы напряжения, в выходной цепи которых с помощью модуляции выходного напряжения можно формировать требуемую форму тока. С точки зрения снижения массообъемных показателей эффективны транзисторные усилители мощности, воспроизводящие сигнал компенсации на принципах широтно-импульсной модуляции (ШИМ). Применение в инверторах мощных транзисторов обеспечивает высокую частоту переключений достаточную для воспроизведения заданной формы тока с необходимой точного.
Математическое моделирование каскадных преобразователей электрической энергии на основе концепции многофазного мостового элемента
Устройства преобразования вида и параметров электрической энергии, далее просто преобразовательные устройства, являются важной и неотъемлемой частью современных электроэнергетических систем. Такие устройства чаще всего представляют собой комбинации мостовых схем включения электронных ключей. В связи с этим в [8] получила развитие теория моделирования каскадных мостовых преобразователей на основе специального элемента (М-элемента). В приложении к моделированию многофазных АЭЭС и активных электрических фильтров эта теория рассмотрена в работах [8].
Развитие технологических возможностей в области электромашиностроения, увеличение потребности в проектировании специальной техники с минимальными показателями массы и объема, успехи энергетической электроники и широкое распространение CAD-систем и развитие на этой основе вариантного проектирования сделали практически возможным создание и распространение многофазных ЭЭС, включающих, в частности, электронные преобразовательные устройства (выпрямители, преобразователи частоты, инверторы, энергетические фильтры). В связи с этим становиться актуальной проблема разработки математических моделей многофазных преобразователей, так как при увеличении количества фаз улучшаются энергетические характеристики преобразователей.
Общая теория многофазных преобразовательных систем изложена в [27]. В рамках развития этой теории в диссертационной работе предлагается алгоритм генерации математических моделей многофазных мостовых вентильных преобразователей, работающих в /и-фазных сетях переменного тока (т 2, т - простое число).
Рассмотрим унифицированную эквивалентную схему мостового выпрямителя, подключенного к п фазам т-фазной сети распределения электроэнергии (рисунок 6, а). При этом число п лежит в диапазоне от 2 до т.
На рисунке 6, а м, - напряжения в точках подключения выпрямителя к шинам сети распределения электрической энергии (/=1,2,..., ). В общем случае в состав выпрямителя входят 2п+2 электронных ключа. Из них 2п ключей являются рабочими, причем к /-ому проводу питающего фидера подключены ключи с номерами 2/-1 и 2/. Кроме того, имеются шунтирующий ключ с номером 2«+1 и ключ с номером 2и+2, включенный последовательно с нагрузкой. Шунтирующий ключ необходим для выделения выпрямленного напряжения и моделирования режима короткого замыкания моста, а ключ с номером 2гс+2 - для моделирования режима отключения нагрузки. Символами RPi, LPi обозначены активные сопротивления и индуктивности, соответствующие /-ому проводу питающего фидера, а символами RS:, Ls- — активные сопротивления и индуктивности у -го ребра выпрямительного моста (J — 1,2,..., 2п+2).
В соответствии с [8] рассмотренную эквивалентную схему можно представить ориентированным графом, изображенным на рисунке 6, б. Граф образован тремя узлами О, D, Е и связывающими их ребрами, каждое из которых может находиться в двух состояниях — "1" и "О" ("замкнуто" и "разомкнуто"). В [8] этот граф назван М-графом или "мостовым графом", а соответствующий ему выпрямитель "мостовым элементом" или М-элементом.
Питающие напряжения выпрямителя связаны с его фазными напряжениями следующим соотношением: где Up = colon{up],iip2,...iipn) — вектор питающих напряжений выпрямителя, подключенных к проводам питающего фидера с номерами 1,2,..., п\ U — со1оп(щ,и2,...ит) — вектор фазных напряжений в узле подключения
М-элемента к /я-фазной сети распределения электрической энергии; Р — матричный оператор преобразования фазных напряжений в питающие напряжения выпрямителя. Матрица Р имеет размер п т и состоит из нулей и единиц. Элемент матрицы Р, стоящий на пересечении /-ой строки и у -ого столбца будет иметь значение 1, если к /-ому проводу питающего фидера выпрямителя подключенау-ая фаза питающей сети и значение 0 в противном случае. В частности, при п = т оператор Р представляет собой единичную матрицу.
Из выражения (2.12) следует, что фазные токи выпрямителя связаны с токами питающего фидера следующим соотношением: где I = colon{ix,U,...im) — вектор фазных токов; IP = colon{iPl,ip2,. iPn) — вектор токов проводов питающего фидера с номерами 1, 2,..., п.
Напряжения питания ребер графа связаны с питающими напряжениями выпрямителя следующим соотношением: где Uв = colon{uB1,uB2,...uB2n+2) — вектор напряжений питания ребер графа с номерами 1,2,..., 2п+2; В - матричный оператор преобразования питающих напряжений выпрямителя в напряжения питания ребер графа. Алгоритм формирования матрицы В имеет следующий вид: Из выражения (2.15) следует, что токи питающего фидера выпрямителя линейно выражаются через токи ребер графа: где IB= colon{im,iB2,...iB2n+2) вектор токов ребер графа с номерами 1, 2,..., 2п+2. Подставив (2.12) в (2.13) получим зависимость между напряжениями питания ребер графа и фазными напряжениями
Математическая модель активного фильтра с релейной системой управления
Канал 2 формирует высокочастотные импульсы управления, параметры которых зависят от величины отклонения выходного напряжения инвертора от эталонного напряжения (Us-m - Uout). В каждый момент времени величина отклонения соответствует уровню суммарной кондуктивной помехи в узле подключения нагрузки. По каналу 2 осуществляется управление уровнем гармонических составляющих напряжения на выходе инвертора. Высокочастотный канал управления, ключи S\ , Sy и выходной Г-фильтр инвертора являются элементами встроенного активного фильтра. Его функция фильтрации кондуктивных помех реализуется следующим образом. На вход 1 сумматора Sum поступает сигнал Uout датчика напряжения на выходе инвертора. С датчика тока на вход 2 подается сигнал Ic, соответствующий току через конденсатор выходного Г-фильтра инвертора. На вход 3 блока сумматора Sum подается сигнал задающего напряжения синусоидальной формы /sin.
Суммарный сигнал поступает на компаратор К2 . В случае превышения входным сигналом порогового значения +UH на выходе К2 формируется высокий уровень управляющего сигнала, который подается на повторитель Dx и логический инвертор D2 (элемент NOT). Сигнал блока Д подается на ключ S\ , закрывая его, т.е. переводя его в проводящее состояние. Блок D2 инвертирует сигнал и подает на ключ S) , переводя его в непроводящее состояние. Если входной сигнал становится ниже порогового значения - UH , на выходе К2 формируется низкий уровень управляющего сигнала, который посредством блоков Д и D2 открывает ключ 51} и закрывает ключ Sу . Принцип формирования высокочастотных импульсов каналом 2 иллюстрирует рисунок 9. Рассмотрим этот процесс на интервале формирования положительной полуволны выходного напряжения инвертора, когда закрыт ключ S$ и открыт ключ S\ , и когда на выходе компаратора К2 сформирован высокий уровень управляющего сигнала (ключ S закрыт, a S$ открыт). Это состояние ключей обеспечивает разряд конденсатора выходного Г-фильтра через S[ и j , что приводит к снижению напряжения на нагрузке. В этом проявляется роль выходного Г-фильтра как элемента встроенного активного } фильтра кондуктивных помех. Сигнал -1С складывается с разностью Usm и Uollt и суммарный сигнал U у начинает уменьшаться до величины - UH . Когда суммарный сигнал на входе компаратора К2 достигнет уровня - UH , на его выходе - сформируется низкий уровень управляющего сигнала и произойдет закрытие ключа S\x и открытие S) . Ток 1С сменит направление и суммарный сигнал U у па входе К2 начнет увеличиваться до величины + Uн .
Когда компаратор К2 переключится, и на его выходе сформируется высокий уровень управляющего сигнала, произойдет открытие ключа SJ и закрытие S\ . Таким образом, происходит единичный цикл работы канала 2, где t\ и Ь — интервалы времени работы ключей S\ и Sy соответственно. На интервале формирования отрицательной полуволны закрыт ключ Sy и открыт ключ , при этом картина процесса формирования импульсов будет зеркальной. Частота циклов зависит от величины UH компаратора К{, напряжения Uout и параметров элементов выходного Г-фильтра инвертора. Эквивалентная схема AC/DC/AC-системы представлена на рисунке 10. Элементы с верхним индексом «1» соответствуют эквивалентной схеме однофазного инвертора напряжения, а элементы с верхним индексом «2» — эквивалентной схеме трехфазного выпрямителя.
На рисунке 10 приняты следующие обозначения: 1, 0 - точки подключения AC/DC/AC-системы к однофазной сети распределения электрической энергии; а, Ь, с - точки подключения AC/DC/AC-системы к трехфазной сети распределения электрической энергии; Щ , Щ - выходные активные сопротивления инвертора; L] , Щ - выходные индуктивности инвертора; Sy, Ry, Ly — ключевой элемент, активное сопротивление и индуктивность, стоящие в /-ом (7=1, 2, 3, 4) плече моста инвертора; Су — конденсатор, выполняющий роль накопителя электрической энергии; S$ , Rg, Ly - ключевой элемент, активное сопротивление и индуктивность
Графический интерфейс пользователя комплекса программ
Рабочая среда предоставляет заранее сконфигурированные перспективы отображения для редактирования схем и просмотра результатов расчета. Пользователь также имеет возможность создавать и конфигурировать собственные перспективы. Переключение между перспективами осуществляется выбором соответствующей кнопки.
Перспектива для редактирования схем представлена на рисунке 24. В режиме редактирования схем доступны следующие панели инструментов: Project Manager {Менеджер проектов) — панель, которая содержит дерево всех проектов открытых в данной рабочий среде. Object Inspector {Инспектор объектов) — представляет собой панель, которая отображает в виде таблицы перечень свойств элемента (группы элементов), выделенного на схеме, и их значения.
Elements Palette {Палитра элементов) - представляет собой панель, отображающую все доступные на текущем уровне элементы. Элементы, представленные на палитре, сгруппированы по категориям. Редактирование свойств элементов будет реализовано с помощью инспектора объектов {Object Inspector).
Command window {Командное окно) - представляет собой окно с двумя вкладками: Command Line и Log. Command Line {Командная строка) - окно для ввода команд. Log {Журнал регистрации команд) — представляет собой окно, в котором отображаются все команды выполненные в рабочей среде.
С помощью панели Main на главном окне можно выполнять следующие операции: С помощью панели Main на главном окне можно выполнять следующие операции: (Edit) - открыть рабочую среду редактора схем; «И (О«0 - открыть рабочую среду вывода результатов.
Перетаскивание элементов с Elements Palette панели элементов на рабочую область осуществляется следующим образом, выбираем элемент на палитре, удерживая левую кнопку мыши, переносим его на рабочую область. В процессе переноса элемента на панели редактирования под курсором рисуется переносимый элемент. Элемент копируется в текущее положение курсора при освобождении кнопки. Для многократного копирования элементов на рабочую область необходимо двойным щелчком «заблокировать» элемент на палитре инструментов. Затем при нажатии левой кнопки появляются копии элемента. Разблокирование элемента также осуществляется двойным щелчком.
При необходимости можно поворачивать элементы на угол 90 градусов. Для этого нужно выделить элемент нажатием левой кнопки мыши, затем вызвать контекстное меню элемента (правая кнопка мыши) и выполнить команду Rotate.
Для соединения элементов необходимо поместить курсор на вывод одного из элементов, нажать левую кнопку мыши, перетащить связь к выводу другого элемента, еще раз нажать левую кнопку мыши.
Трассировка соединений производится автоматически. При необходимости того, чтобы линия проходила через вручную заданные точки, соединительную линию можно разбить на две части с помощью узла.
Для заполнения параметров элементов необходимо выбрать элемент на схеме, в панели Object inspector отобразятся свойства данного объекта. Например, для элемента SG эта панель имеет вид:
В верхней части этого окна имеется список элементов, присутствующих в схеме, в средней части панели указаны параметры элемента выбранного типа, а в нижней части - описание выбранного параметра элемента. По умолчанию не выбран ни один тип элемента.
Также можно редактировать свойства элемента с помощью мастера, специфичного для каждого типа элемента.
Для запуска расчета мгновенных значений токов и напряжений нужно нажать кнопку Run на панели Main. Будет открыта рабочая среда вывода результатов. После запуска создается новый проект решения Solution, который содержит этапы расчета Stage. Этап расчета {Stage) — запись постановки задачи и ее решения, полученного в результате расчета задачи сервером. На данном этапе развития программы предусмотрено два типа задач: расчет схемы и оптимизация параметров фильтра. Постановка задачи для расчета сервером производится скриптом. В момент постановки задачи в Solution возникает новый Stage и создается одно окно вывода Out. По мере решения сервером вычислительной задачи, в Stage накапливаются данные, переданные на клиент от сервера. Пользователь может просматривать эти данные, пользуясь возможностями рабочей среды вывода результатов.
Каждый этап Stage содержит копию схемы, потоки данных которой выводятся на экран. По умолчанию выходные параметры заданы так, что будут выводиться все токи и напряжения каждого элемента схемы.
