В силовой электронике важно заранее понимать, как преобразователь влияет на сеть: коэффициент мощности, гармоники и поведение при рекуперации. В Engee мы разобрали проект моделирования активного выпрямителя AFE с анализом режимов потребления и возврата энергии в сеть.
AFE-выпрямитель — это активный сетевой преобразователь, который формирует практически синусоидальный ток, удерживает коэффициент мощности близким к 1, умеет возвращать энергию обратно в сеть при рекуперации.
Такие устройства применяются в промышленных приводах, транспорте и энергоёмких установках, где критичны гармонические искажения, реактивная мощность и стабильность напряжения в DC.
Нам была поставлена задача — проверить алгоритмы управления AFE в режимах потребления и рекуперации без физического стенда.
👉 Особенности модели
Разработали модель активного выпрямителя, состоящую из:
🔹трёхфазного сетевого источника;
🔹силовой части на управляемых ключах (IGBT);
🔹звена постоянного тока;
🔹нагрузки с возможностью генерации (имитация торможения);
🔹системы векторного управления в dq-осях.
Ключевой момент управления заключается в том, что проекция тока по оси q задается равной нулю, и, как следствие, формируется cosφ ≈ 1. Управление токами позволяет работать как в режиме потребления, так и рекуперации.
👉 Что сделано в Engee
1️⃣Загрузили и запустили модель через программный интерфейс Engee.
2️⃣Проверили работу в двух режимах:
- потребление энергии из сети;
- рекуперация (инверсия фаз тока и напряжения).
3️⃣Проанализировали осциллограммы токов и напряжений, спектр гармоник, устойчивость напряжения DC-звена.
👉 Результаты моделирования
Что показала симуляция:
✔️Коэффициент мощности близок к 1 в обоих режимах.
✔️THD тока — 5.8%, что существенно ниже, чем у неуправляемого выпрямителя.
✔️Напряжение 600 В в звене постоянного тока без просадок при смене режимов.
✔️В режиме рекуперации фазы тока и напряжения инвертированы — энергия возвращается в сеть.
👉 Практическая польза
Такая модель позволяет:
🟡проверять алгоритмы AFE до изготовления силовой части;
🟡оценивать гармоники и реактивную мощность без измерительного стенда;
🟡анализировать рекуперацию энергии в безопасной среде;
🟡отлаживать управление для транспорта и промышленных приводов.
🔗 Полная модель, код для анализа осциллограмм и спектров гармоник
Вы можете запустить модель и адаптировать её под свои параметры сети и нагрузки. Хороших выходных!