Моделювання схем джерел електроживлення зварювальної дуги в Matlab / Simulink
DOI:
https://doi.org/10.15588/1607-6761-2021-3-1Ключові слова:
схемотехнічне моделювання, джерело живлення, аналіз, експериментальна перевіркаАнотація
Мета роботи. Створення віртуальних блоків і імітаційних лабораторних стендів для вивчення і всебічного дослідження динамічних властивостей зварювальних джерел живлення.
Методи дослідження. Огляд літературних джерел за тематикою, імітаційне моделювання електромагнітних процесів у програмному середовищі MATLAB, порівняльний аналіз отриманих та наявних даних.
Отримані результати. Виконано порівняльний аналіз засобів моделювання джерел живлення зварювальної дуги. Одним з основних параметрів, за якими порівнювалися середовища, є функціональні можливості. З розглянутих симуляторів найбільш ефективним при моделюванні розглянутих систем є Simulink програмного середовища MATLAB. Використовуючи спеціальні можливості її користувач може не тільки імітувати, а й аналізувати роботу установки в часі.
Побудовано математичні та функціональні моделі джерел живлення зварювальної дуги із застосуванням елементів SimPowerSystems і блоків з бібліотеки Simulink із залученням самої системи MATLAB, що істотно розширює можливості для моделювання таких систем. Математизація тих чи інших процесів в деякій мірі показує і рівень достовірності отриманих результатів та ступінь їх наукового відпрацювання. Розроблені моделі виконують роль лабораторії, що дозволяє задавати і досліджувати будь-які режими і характеристики.
Наведено чисельні експерименти і порівняльний аналіз чисельного та натурного експериментів. Експериментальна перевірка отриманих результатів на конкретних прикладах показала актуальність поставленої задачі і коректність її рішення.
Подальші дослідження пов'язані з розширенням кола модельованих джерел електроживлення електричної дуги, всебічним дослідженням їх динамічних властивостей і основних характеристик, з експериментальною перевіркою розроблених моделей, а також з порівняльним аналізом і формуванням рекомендацій щодо вдосконалення моделей.
Наукова новизна. Отримав подальший розвиток метод схемотехнічного моделювання електричних і електронних схем загального призначення шляхом поширення його на новий клас об'єктів - системи електроживлення електротехнологічних установок.
Практична цінність. Побудова математичних і функціональних моделей складних систем із залученням MATLAB дозволяє враховувати їх основні особливості, істотно розширює можливості для моделювання, вивчення і дослідження джерел живлення. На основі запропонованого підходу були розроблені і побудовані імітаційні лабораторні стенди конкретних джерел живлення, що дозволяють задавати і досліджувати їх будь-які режими і характеристики.
Посилання
Il'jashhenko, D.P. (2017). Vlijanie jenergeticheskih parametrov invertornyh istochnikov pitanija na strukturu i svojstva neraz#jomnyh soedinenij pri ruchnoj dugovoj svarke: avtoref. dis. kand. tehn. nauk. Tomsk, FGBUN, 19.
Bolotovskij, Ju.I., Tanazly, G.I. (2006). Nekotorye aspekty modelirovanija sistem silovoj jelektroniki [Some Aspects of Modeling Power Electronics Systems]. Power electronics, 4, 78-83. (in Russian.)
Bolotovskij, Ju.I., Tanazly, G.I. (2010). ORCAD 9.x, ORCAD 10.x. Praktika modelirovanija. M.: SOLON-PRESS, 208.
Volodin, V.Ja. (2008). Sovremennye svarochnye ap-paraty svoimi rukami. SPb.: Nauka i tehnika, 304.
Volovich, G.I. (2005). Modelirovanie odnotaktnyh DC/DC-preobrazovatelej v pakete VisSim [Simulation of single-cycle DC / DC converters in VisSim package]. Modern electronics, 3, 56-61. (in Russian.)
Klinachjov, N.V. (2001). Modelirovanie sistem v programne VisSim. Spravochnaja sistema. Cheljabinsk: JuUrGU, 174.
Volodin, V.Ja. (2014). Prodvinutye istochniki sva-rochnogo toka [Advanced welding current sources]. Power electronics, 4, 82-90. (in Russian.)
Krampit, M.A., Zernin E.A. (2014). Raschjoty jelektronnyh shem istochnikov pitanija dlja svarki v programme LTSpice IV. Aktual'nye problemy sovremennogo mashinostroenija: sbornik Trudov Mezhdunarodnoj nauchno-prakticheskoj konferencii, g. Jugra, 11-12 dekabrja 2014. Tomsk: Izd-vo TPU, 372-376.
Ul'janova, O.V. (2006). Informacionno-izmeritel'naja sistema dlja attestacii istochnikov pitanija dugovoj svarki na osnove parametrov Markovskoj modeli processa plavlenija: avtoref. dis. kand. tehn. Nauk. Volgograd: Volgogradskij gosudarstvennyj tehnicheskij universitet, 17. (in Russian.)
Kazarinov, L.S., Vstavskaja, E.V., Said, Dzh.A. (2017). Issledovanie processov v mnogokanal'nyh stabilizatorah toka svetoizluchajushhih diodov na osnove modelirovanij [Research of processes in multichannel current stabilizers of light-emitting diodes based on simulation]. Energy problems, T.19, 3-4, 168-175. (in Russian.)
Babkov, A.V., Iljuhin, A.V., Kolbasin, A.M., Seleznev, V.S. (2015). Laboratornyj praktikum po kursu «Modelirovanie sistem». M.: MADI, 64.
Karpov, A.V., Kalabanov, S.A., Shagiev, R.I. (2013). Sovremennye programmnye sredstva strukturno-funkcional'nogo i shemotehnicheskogo modelirovanija, Kazan': Kazan. un-t, 36.
Solov'jov, V.A. (2015). Modelirovanie v srede NI Multisim ponizhajushhego impul'snogo reguljatora postojannogo toka [NI Multisim Simulation of a DC Buck Down Regulator]. Almanac of modern science and education, 7(97), 120-125. (in Russian.)
Tatujko, P.S., Vlasov, A.I. (2017). Modelirovanie perehodnyh processov polumostovogo rezonansnogo preobrazovatelja v MATLAB SIMULINK. SAPR i modelirovanie v sovremennoj jelektronike: sb. nauchn. tr. I Mezhdunarodnoj nauchno-prakticheskoj konferencii. Brjansk: BGTU, 37-40.
Kubov, V.I. (2015). Issledovanie shem impul'snyh istochnikov pitanija v SwCAD / Ltspice. K.: MK-PRESS, SPb.: KORONA-VEK, 208.
Negoda, E.N., Taran, A.P., Judaev, P.B. (2014). Sravnitel'nyj analiz istochnikov pitanija svarochnoj dugi. Sb. trudov V Mezhdunarodnoj nauchno-prakticheskoj konferencii. T.1. «Innovacionnye tehnologii i jekonomika v mashinostroenii». Jugra, 62-67.
Volodin, V.Ja. (2011). Sozdajom sovremennye sva-rochnye apparaty. M.: DMK Press, 352.
Hajneman, R. (2008). Vizual'noe modelirovanie jel-ektronnyh shem v PSPICE: Per. s nem. M.:DMK Press, 336.
Amelina, M.A., Amelin, S.A. (2007). Programma shemotehnicheskogo modelirovanija MicroCap 8. M.: Gorjachaja linija – Telekom, 464.
Bardin, V.M., Zemskov, A.V. (2010). Issledovanie dinamicheskih svojstv svarochnogo invertora. http://fetmag.mrsu.ru/2010-2/pdf/WildingInvertor.pdf
Bardin, V.M., Borisov, D.A., Zemskov, A.V. (2012). Dinamika perehodnyh processov v svarochnyh in-vertorah [Dynamics of transient processes in welding inverters. Practical power electronics, 3, 52-55. (in Russian.)
Bardin, V.M., Borisov, D.A. (2009). Modelirovanie perehodnyh processov v svarochnom invertore [Simulation of transient processes in a welding in-verter]. Electrical engineering, 6, 47-49. (in Russian.)
Bardin, V.M., Zemskov, A.V. (2015). Vysokochastotnye invertory dlja svarki na peremennom toke. M.: DMK Press, 144.
Shvajchenko, V.B., Dikij, D.V. (2017). Napіvprovіdnikovij zvarjuval'nij іnvertor potu-zhnіstju 2 kVt z polіpshenoju elektromagnіtnoju sumіsnіstju [Semiconductor welding inverter with a capacity of 2 kW with improved electromagnetic compatibility]. Technology and design, 3(24), 1-19. (in Ukrainian).
Borisov, D.A., Bardin, V.M. (2010). Perehodnye pro-cessy v svarochnom invertore [Transient processes in the welding inverter]. Modern electronics, 2, 52-53. (in Russian.)
Herniter, Mark E. (2006). Multisim. Sovremennaja sistema komp'juternogo modelirovanija i analiza shem jelektronnyh ustrojstv. M.: DMK-press, 488.
Lur'e, M.S., Lur'e, O.M. (2007). Imitacionnoe modelirovanie shem preobrazovatel'noj tehniki. Krasnojarsk: SibGTU, 138.
Kirina, M., Fomina, K. Programma shemotehnicheskogo modelirovanija Multisim. http://ikit.edu.sfu-kras.ru/CP_Electronics/pages/soft/multisim
Gorbunov, A.S. (2020). Issledovanie tranzistornogo invertora naprjazhenija dlja pitanija induktora s magnitoprovodom v programme MATLAB [Investigation of a transistor voltage inverter for powering an inductor with a magnetic core in the MATLAB program]. Scientific and practical research, 2-1 (25), 27-31. (in Russian.)
Krampit, M.A. (2015). Osobennosti shemotehnicheskogo modelirovanija istochnikov pitanija dlja svarki. Obrabotka materialov: sovremennye problemy i puti reshenija: sbornik trudov Vserossijskoj nauchno-prakticheskoj konferencii molodyh uchenyh, aspirantov i studentov, 26-28 nojabrja 2015, g. Jurga. Tomsk: Izd-vo TPU, 165-168.
Bolotov, S.V., Homchenko, A.V., Shul'ga, A.V., Bolotova, E.L. (2020). Informacionno-izmeritel'nyj kompleks dlja issledovanija processov plavlenija i perenosa jelektrodnogo metalla pri dugovoj svarke [Information-measuring complex for studying the processes of melting and transfer of electrode metal in arc welding]. Bulletin of the Bryansk State Tech-nical University, 6 (91), 4-11. (in Russian.)
Dzhendubaev, A.-Z.R., Dzhendubaev, Je.A.-Z. (2016). Modelirovanie svarochnogo invertora v sis-teme MATLAB i ego rasshirenii SimPowerSystems bez ucheta obratnyh svjazej [Simulation of a weld-ing inverter in MATLAB and its SimPowerSystems extension without taking feedbacks into account]. Izvestiya SevKavGGTA, 2, 3-7. (in Russian.)
Saraev, Ju.N., Lunjov, A.G., Kiseljov, A.S. (2018). Kompleks dlja issledovanija processov dugovoj svarki [Complex for research of arc welding process-es]. Automatic welding, 8, 15-24. (in Russian.)
Kazarinov, L.S., Said, Dzh.A. (2017). Modelirovanie stabilizatora toka svetoizluchajushhih diodov v pa-kete VisSim [Simulation of the current stabilizer of light-emitting diodes in the VisSim package]. Bulletin of SUSU. Series "Computer technologies, control, radio electronics". T.17, 1, 146-152. (in Russian.)
German-Galkin, S.G. (2008). Matlab & Simulink. Proektirovanie mehatronnyh sistem na PK. SPb.: Korona-Vek, 368.
Chernyshov, N.G., Chernyshova, T.I. (2005). Mod-elirovanie i analiz shem v Electronics Workbench. Tambov: TGTU, 52.
Muhin, V.F., Erjomin, E.N. (2011). Modelirovanie jelektricheskih shem malomoshhnyh svarochnyh vyprjamitelej [Simulation of electrical circuits of low-power welding rectifiers]. Omsk Scientific Bulletin: Mechanical Engineering and Engineering Science, 3(103), 73-78. (in Russian.)
Miljutin, V.S., Korotkov, V.A. (1999). Istochniki pi-tanija dlja svarki: Uchebnoe posobie. Cheljabinsk: Metallurgija Urala, 368 s.
##submission.downloads##
Опубліковано
Як цитувати
Номер
Розділ
Ліцензія
Авторське право (c) 2021 Евгений Верещаго, Виталий Костюченко
Ця робота ліцензується відповідно до Creative Commons Attribution 4.0 International License.
Положення про авторські права Creative Commons
Автори, які публікуються у цьому журналі, погоджуються з наступними умовами:
Автори залишають за собою право на авторство своєї роботи та передають журналу право першої публікації цієї роботи на умовах ліцензії Creative Commons Attribution License, котра дозволяє іншим особам вільно розповсюджувати опубліковану роботу з обов'язковим посиланням на авторів оригінальної роботи та першу публікацію роботи у цьому журналі.
Автори мають право укладати самостійні додаткові угоди щодо неексклюзивного розповсюдження роботи у тому вигляді, в якому вона була опублікована цим журналом (наприклад, розміщувати роботу в електронному сховищі установи або публікувати у складі монографії), за умови збереження посилання на першу публікацію роботи у цьому журналі.
Політика журналу дозволяє і заохочує розміщення авторами в мережі Інтернет (наприклад, у сховищах установ або на особистих веб-сайтах) рукопису роботи, як до подання цього рукопису до редакції, так і під час його редакційного опрацювання, оскільки це сприяє виникненню продуктивної наукової дискусії та позитивно позначається на оперативності та динаміці цитування опублікованої роботи.
