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
1⃣ Загрузили и запустили модель через программный интерфейс Engee.
2⃣ Проверили работу в двух режимах: – потребление энергии из сети; – рекуперация (инверсия фаз тока и напряжения).
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.