450 lines
19 KiB
Matlab
450 lines
19 KiB
Matlab
%% Скрипт визуализации тиристорного устройства плавного пуска
|
||
% Автоматически создает графики входных и выходных напряжений
|
||
% с возможностью изменения угла открытия тиристоров
|
||
|
||
%% Основные параметры системы
|
||
clear; close all; clc;
|
||
|
||
% Параметры сети
|
||
f = 50; % Частота, Гц
|
||
T = 1/f; % Период, с
|
||
U_phase = 220; % Фазное напряжение (действующее), В
|
||
U_line = U_phase*sqrt(3); % Линейное напряжение (действующее), В
|
||
|
||
% Временной вектор
|
||
t = linspace(0, 3*T, 1000); % 3 периода
|
||
|
||
% Начальный угол открытия (градусы)
|
||
alpha_deg = 30;
|
||
alpha_rad = deg2rad(alpha_deg);
|
||
|
||
%% Создание графического интерфейса
|
||
fig = figure('Name', 'Тиристорное устройство плавного пуска', ...
|
||
'Position', [100, 100, 1200, 800], ...
|
||
'NumberTitle', 'off');
|
||
|
||
% Создание панели для ползунка
|
||
control_panel = uipanel('Title', 'Управление', ...
|
||
'Position', [0.75, 0.85, 0.23, 0.14]);
|
||
|
||
% Текст с текущим значением угла
|
||
angle_text = uicontrol('Parent', control_panel, ... % Добавляем Parent
|
||
'Style', 'text', ...
|
||
'String', sprintf('Угол α = %d°', alpha_deg), ...
|
||
'Units', 'normalized', ...
|
||
'Position', [0.05, 0.6, 0.9, 0.3], ... % Относительно панели
|
||
'FontSize', 12, 'FontWeight', 'bold');
|
||
|
||
% Ползунок для управления углом
|
||
slider = uicontrol('Parent', control_panel, ... % Добавляем Parent
|
||
'Style', 'slider', ...
|
||
'Min', -30, 'Max', 180, 'Value', alpha_deg, ...
|
||
'Units', 'normalized', ...
|
||
'Position', [0.05, 0.1, 0.9, 0.4], ... % Относительно панели
|
||
'Callback', @set_alpha);
|
||
|
||
%% Создание осей для графиков
|
||
% Входные напряжения (фазные и линейные на одном графике)
|
||
ax1 = subplot(3, 1, 1); % Было (3, 2, 1)
|
||
title('Входные напряжения');
|
||
xlabel('Время, с');
|
||
ylabel('Напряжение, В');
|
||
grid on; hold on;
|
||
|
||
% Выходные линейные напряжения
|
||
ax3 = subplot(3, 1, 3); % Было (3, 2, [3, 4])
|
||
title('Выходные линейные напряжения (после тиристоров)');
|
||
xlabel('Время, с');
|
||
ylabel('Напряжение, В');
|
||
grid on; hold on;
|
||
|
||
% Визуализация открытия тиристоров
|
||
ax4 = subplot(3, 1, 2); % Было (3, 2, [5, 6])
|
||
title('Состояние тиристоров');
|
||
xlabel('Время, с');
|
||
ylabel('Тиристор');
|
||
grid on; hold on;
|
||
ylim([0.5, 6.5]);
|
||
yticks(1:6);
|
||
yticklabels({'VS1+', 'VS1-', 'VS2+', 'VS2-', 'VS3+', 'VS3-'});
|
||
|
||
%% Инициализация графиков
|
||
% Обновляем графики с начальными значениями
|
||
update_plots(alpha_deg, alpha_rad, t, f, U_phase, U_line, angle_text);
|
||
|
||
%% Пояснительная информация
|
||
disp('===============================================');
|
||
disp('ТИРИСТОРНОЕ УСТРОЙСТВО ПЛАВНОГО ПУСКА');
|
||
disp('===============================================');
|
||
disp('Управление:');
|
||
disp(' - Используйте ползунок для изменения угла α от 0° до 180°');
|
||
disp(' - α = 0° - полное напряжение на выходе');
|
||
disp(' - α = 90° - половина напряжения на выходе');
|
||
disp(' - α = 180° - напряжение отключено');
|
||
disp(' ');
|
||
disp('Обозначения тиристоров:');
|
||
disp(' VS1+ - тиристор положительной полуволны фазы A');
|
||
disp(' VS1- - тиристор отрицательной полуволны фазы A');
|
||
disp(' VS2+ - тиристор положительной полуволны фазы B');
|
||
disp(' VS2- - тиристор отрицательной полуволны фазы B');
|
||
disp(' VS3+ - тиристор положительной полуволны фазы C');
|
||
disp(' VS3- - тиристор отрицательной полуволны фазы C');
|
||
|
||
|
||
%% Функция обновления графиков
|
||
function update_plots(alpha_deg, alpha_rad, t, f, U_phase, U_line, angle_text)
|
||
% Расчет синусоидальных напряжений
|
||
omega = 2*pi*f;
|
||
|
||
% Входные фазные напряжения
|
||
Ua = U_phase*sqrt(2)*sin(omega*t);
|
||
Ub = U_phase*sqrt(2)*sin(omega*t - 2*pi/3);
|
||
Uc = U_phase*sqrt(2)*sin(omega*t + 2*pi/3);
|
||
|
||
% Входные линейные напряжения
|
||
Uab_in = Ua - Ub;
|
||
Ubc_in = Ub - Uc;
|
||
Uca_in = Uc - Ua;
|
||
|
||
% Выходные линейные напряжения (после тиристоров)
|
||
Uab_out = zeros(size(t));
|
||
Ubc_out = zeros(size(t));
|
||
Uca_out = zeros(size(t));
|
||
|
||
% Состояния тиристоров (1 - открыт, 0 - закрыт)
|
||
thyristor_state = zeros(6, length(t));
|
||
|
||
% Физическое состояние тиристоров (1 - открыт, 0 - закрыт)
|
||
thyristor_conducting = zeros(6, length(t));
|
||
|
||
% Для каждого момента времени определяем состояние тиристоров
|
||
for i = 1:length(t)
|
||
% Фазовый угол для каждой фазы
|
||
theta = omega*t(i);
|
||
theta_a = theta;
|
||
theta_b = theta - 2*pi/3;
|
||
theta_c = theta + 2*pi/3;
|
||
|
||
% Модулированные углы (для определения полуволны)
|
||
theta_a_mod = mod(theta_a, 2*pi);
|
||
theta_b_mod = mod(theta_b, 2*pi);
|
||
theta_c_mod = mod(theta_c, 2*pi);
|
||
|
||
%% 1. Определяем, когда ПОДАНЫ управляющие импульсы
|
||
% Исправление для поддержки отрицательных углов
|
||
|
||
% VS1+ (положительная полуволна фазы A)
|
||
% Нормализуем угол: если alpha_rad < 0, добавляем 2π для корректной работы
|
||
alpha_norm = mod(alpha_rad, 2*pi);
|
||
pulse_start = alpha_norm;
|
||
pulse_end = pulse_start + 3*pi/4;
|
||
|
||
% Проверяем два случая: импульс в пределах одного периода
|
||
% и импульс, пересекающий границу 2π
|
||
if pulse_end <= 2*pi
|
||
% Импульс не пересекает границу периода
|
||
if theta_a_mod >= pulse_start && theta_a_mod <= pulse_end
|
||
thyristor_state(1, i) = 1;
|
||
end
|
||
else
|
||
% Импульс пересекает границу периода (pulse_end > 2π)
|
||
% Импульс состоит из двух частей: [pulse_start, 2π) и [0, pulse_end-2π]
|
||
if theta_a_mod >= pulse_start || theta_a_mod <= pulse_end - 2*pi
|
||
thyristor_state(1, i) = 1;
|
||
end
|
||
end
|
||
|
||
% VS1- (отрицательная полуволна фазы A)
|
||
pulse_start_neg = pi + alpha_norm;
|
||
pulse_end_neg = pulse_start_neg + 3*pi/4;
|
||
|
||
% Нормализуем start_neg и end_neg к диапазону [0, 4π)
|
||
if pulse_start_neg >= 2*pi
|
||
pulse_start_neg = pulse_start_neg - 2*pi;
|
||
pulse_end_neg = pulse_end_neg - 2*pi;
|
||
end
|
||
|
||
if pulse_end_neg <= 2*pi
|
||
if theta_a_mod >= pulse_start_neg && theta_a_mod <= pulse_end_neg
|
||
thyristor_state(2, i) = 1;
|
||
end
|
||
else
|
||
% Импульс пересекает границу периода
|
||
if theta_a_mod >= pulse_start_neg || theta_a_mod <= pulse_end_neg - 2*pi
|
||
thyristor_state(2, i) = 1;
|
||
end
|
||
end
|
||
|
||
% VS2+ (положительная полуволна фазы B)
|
||
pulse_start = alpha_norm;
|
||
pulse_end = pulse_start + 3*pi/4;
|
||
|
||
if pulse_end <= 2*pi
|
||
if theta_b_mod >= pulse_start && theta_b_mod <= pulse_end
|
||
thyristor_state(3, i) = 1;
|
||
end
|
||
else
|
||
if theta_b_mod >= pulse_start || theta_b_mod <= pulse_end - 2*pi
|
||
thyristor_state(3, i) = 1;
|
||
end
|
||
end
|
||
|
||
% VS2- (отрицательная полуволна фазы B)
|
||
pulse_start_neg = pi + alpha_norm;
|
||
pulse_end_neg = pulse_start_neg + 3*pi/4;
|
||
|
||
% Нормализуем start_neg и end_neg к диапазону [0, 4π)
|
||
if pulse_start_neg >= 2*pi
|
||
pulse_start_neg = pulse_start_neg - 2*pi;
|
||
pulse_end_neg = pulse_end_neg - 2*pi;
|
||
end
|
||
|
||
if pulse_end_neg <= 2*pi
|
||
if theta_b_mod >= pulse_start_neg && theta_b_mod <= pulse_end_neg
|
||
thyristor_state(4, i) = 1;
|
||
end
|
||
else
|
||
if theta_b_mod >= pulse_start_neg || theta_b_mod <= pulse_end_neg - 2*pi
|
||
thyristor_state(4, i) = 1;
|
||
end
|
||
end
|
||
|
||
% VS3+ (положительная полуволна фазы C)
|
||
pulse_start = alpha_norm;
|
||
pulse_end = pulse_start + 3*pi/4;
|
||
|
||
if pulse_end <= 2*pi
|
||
if theta_c_mod >= pulse_start && theta_c_mod <= pulse_end
|
||
thyristor_state(5, i) = 1;
|
||
end
|
||
else
|
||
if theta_c_mod >= pulse_start || theta_c_mod <= pulse_end - 2*pi
|
||
thyristor_state(5, i) = 1;
|
||
end
|
||
end
|
||
|
||
% VS3- (отрицательная полуволна фазы C)
|
||
pulse_start_neg = pi + alpha_norm;
|
||
pulse_end_neg = pulse_start_neg + 3*pi/4;
|
||
|
||
% Нормализуем start_neg и end_neg к диапазону [0, 4π)
|
||
if pulse_start_neg >= 2*pi
|
||
pulse_start_neg = pulse_start_neg - 2*pi;
|
||
pulse_end_neg = pulse_end_neg - 2*pi;
|
||
end
|
||
|
||
if pulse_end_neg <= 2*pi
|
||
if theta_c_mod >= pulse_start_neg && theta_c_mod <= pulse_end_neg
|
||
thyristor_state(6, i) = 1;
|
||
end
|
||
else
|
||
if theta_c_mod >= pulse_start_neg || theta_c_mod <= pulse_end_neg - 2*pi
|
||
thyristor_state(6, i) = 1;
|
||
end
|
||
end
|
||
|
||
%% 2. Определяем, когда тиристоры ФИЗИЧЕСКИ открыты
|
||
% В схеме без нейтрали тиристоры открываются парами (фаза-фаза)
|
||
|
||
% Пары тиристоров для линейных напряжений:
|
||
% Uab: VS1+ (A+) и VS4- (B-)
|
||
% Uba: VS3+ (B+) и VS2- (A-)
|
||
% Ubc: VS3+ (B+) и VS6- (C-)
|
||
% Ucb: VS5+ (C+) и VS4- (B-)
|
||
% Uca: VS5+ (C+) и VS2- (A-)
|
||
% Uac: VS1+ (A+) и VS6- (C-)
|
||
|
||
% Проверяем каждую пару
|
||
% Пара A+ и B- (Uab)
|
||
if thyristor_state(1, i) == 1 && thyristor_state(4, i) == 1 && Ua(i) > Ub(i)
|
||
thyristor_conducting(1, i) = 1;
|
||
thyristor_conducting(4, i) = 1;
|
||
elseif i > 1 && thyristor_conducting(1, i-1) == 1 && thyristor_conducting(4, i-1) == 1
|
||
if Ua(i) > Ub(i)
|
||
thyristor_conducting(1, i) = 1;
|
||
thyristor_conducting(4, i) = 1;
|
||
end
|
||
end
|
||
|
||
% Пара B+ и A- (Uba)
|
||
if thyristor_state(3, i) == 1 && thyristor_state(2, i) == 1 && Ub(i) > Ua(i)
|
||
thyristor_conducting(3, i) = 1;
|
||
thyristor_conducting(2, i) = 1;
|
||
elseif i > 1 && thyristor_conducting(3, i-1) == 1 && thyristor_conducting(2, i-1) == 1
|
||
if Ub(i) > Ua(i)
|
||
thyristor_conducting(3, i) = 1;
|
||
thyristor_conducting(2, i) = 1;
|
||
end
|
||
end
|
||
|
||
% Пара B+ и C- (Ubc)
|
||
if thyristor_state(3, i) == 1 && thyristor_state(6, i) == 1 && Ub(i) > Uc(i)
|
||
thyristor_conducting(3, i) = 1;
|
||
thyristor_conducting(6, i) = 1;
|
||
elseif i > 1 && thyristor_conducting(3, i-1) == 1 && thyristor_conducting(6, i-1) == 1
|
||
if Ub(i) > Uc(i)
|
||
thyristor_conducting(3, i) = 1;
|
||
thyristor_conducting(6, i) = 1;
|
||
end
|
||
end
|
||
|
||
% Пара C+ и B- (Ucb)
|
||
if thyristor_state(5, i) == 1 && thyristor_state(4, i) == 1 && Uc(i) > Ub(i)
|
||
thyristor_conducting(5, i) = 1;
|
||
thyristor_conducting(4, i) = 1;
|
||
elseif i > 1 && thyristor_conducting(5, i-1) == 1 && thyristor_conducting(4, i-1) == 1
|
||
if Uc(i) > Ub(i)
|
||
thyristor_conducting(5, i) = 1;
|
||
thyristor_conducting(4, i) = 1;
|
||
end
|
||
end
|
||
|
||
% Пара C+ и A- (Uca)
|
||
if thyristor_state(5, i) == 1 && thyristor_state(2, i) == 1 && Uc(i) > Ua(i)
|
||
thyristor_conducting(5, i) = 1;
|
||
thyristor_conducting(2, i) = 1;
|
||
elseif i > 1 && thyristor_conducting(5, i-1) == 1 && thyristor_conducting(2, i-1) == 1
|
||
if Uc(i) > Ua(i)
|
||
thyristor_conducting(5, i) = 1;
|
||
thyristor_conducting(2, i) = 1;
|
||
end
|
||
end
|
||
|
||
% Пара A+ и C- (Uac)
|
||
if thyristor_state(1, i) == 1 && thyristor_state(6, i) == 1 && Ua(i) > Uc(i)
|
||
thyristor_conducting(1, i) = 1;
|
||
thyristor_conducting(6, i) = 1;
|
||
elseif i > 1 && thyristor_conducting(1, i-1) == 1 && thyristor_conducting(6, i-1) == 1
|
||
if Ua(i) > Uc(i)
|
||
thyristor_conducting(1, i) = 1;
|
||
thyristor_conducting(6, i) = 1;
|
||
end
|
||
end
|
||
|
||
%% 3. Расчет выходных напряжений
|
||
% Фазные выходные напряжения
|
||
Ua_out = 0;
|
||
if thyristor_conducting(1, i) || thyristor_conducting(2, i)
|
||
Ua_out = Ua(i);
|
||
end
|
||
|
||
Ub_out = 0;
|
||
if thyristor_conducting(3, i) || thyristor_conducting(4, i)
|
||
Ub_out = Ub(i);
|
||
end
|
||
|
||
Uc_out = 0;
|
||
if thyristor_conducting(5, i) || thyristor_conducting(6, i)
|
||
Uc_out = Uc(i);
|
||
end
|
||
|
||
% Линейные выходные напряжения
|
||
Uab_out(i) = Ua_out - Ub_out;
|
||
Ubc_out(i) = Ub_out - Uc_out;
|
||
Uca_out(i) = Uc_out - Ua_out;
|
||
end
|
||
|
||
%% Обновление графиков (ВАЖНО: без изменений!)
|
||
% Входные фазные напряжения
|
||
subplot(3, 1, 1);
|
||
cla; grid on; hold on;
|
||
plot(t, zeros(size(t)), 'k', 'LineWidth', 0.5);
|
||
plot(t, Ua, 'r', 'LineWidth', 2, 'DisplayName', 'Фаза A');
|
||
plot(t, Ub, 'g', 'LineWidth', 2, 'DisplayName', 'Фаза B');
|
||
plot(t, Uc, 'b', 'LineWidth', 2, 'DisplayName', 'Фаза C');
|
||
plot(t, Uab_in, 'r--', 'LineWidth', 0.5, 'DisplayName', 'Uab');
|
||
plot(t, Ubc_in, 'g--', 'LineWidth', 0.5, 'DisplayName', 'Ubc');
|
||
plot(t, Uca_in, 'b--', 'LineWidth', 0.5, 'DisplayName', 'Uca');
|
||
title('Входные напряжения (сплошные - фазные, пунктир - линейные)');
|
||
xlabel('Время, с');
|
||
ylabel('Напряжение, В');
|
||
legend('Location', 'west');
|
||
xlim([0, max(t)]);
|
||
ylim([-700, 700]);
|
||
|
||
% Выходные линейные напряжения
|
||
subplot(3, 1, 3);
|
||
cla; grid on; hold on;
|
||
plot(t, zeros(size(t)), 'k', 'LineWidth', 0.5);
|
||
plot(t, Uab_out, 'r', 'LineWidth', 1.5, 'DisplayName', 'Uab вых');
|
||
plot(t, Ubc_out, 'g', 'LineWidth', 1.5, 'DisplayName', 'Ubc вых');
|
||
plot(t, Uca_out, 'b', 'LineWidth', 1.5, 'DisplayName', 'Uca вых');
|
||
title(sprintf('Выходные линейные напряжения (α = %d°)', alpha_deg));
|
||
xlabel('Время, с');
|
||
ylabel('Напряжение, В');
|
||
legend('Location', 'west');
|
||
xlim([0, max(t)]);
|
||
ylim([-700, 700]);
|
||
|
||
% Визуализация состояния тиристоров - показываем управляющие импульсы
|
||
subplot(3, 1, 2);
|
||
cla; grid on; hold on;
|
||
|
||
% Цвета для тиристоров
|
||
colors = {'r', 'r', 'g', 'g', 'b', 'b'};
|
||
line_styles = {'-', '--', '-', '--', '-', '--'};
|
||
names = {'VS1+', 'VS1-', 'VS2+', 'VS2-', 'VS3+', 'VS3-'};
|
||
% Измененный порядок отрисовки: VS1+, VS1-, VS2+, VS2-, VS3+, VS3-
|
||
order = [6, 5, 4, 3, 2, 1];
|
||
|
||
for idx = 1:6
|
||
k = order(idx); % Берем тиристор в нужном порядке
|
||
|
||
% Находим интервалы, где подан управляющий импульс
|
||
state = thyristor_state(k, :);
|
||
diff_state = diff([0, state, 0]);
|
||
start_idx = find(diff_state == 1);
|
||
end_idx = find(diff_state == -1) - 1;
|
||
|
||
% Рисуем горизонтальные линии для каждого интервала
|
||
for m = 1:length(start_idx)
|
||
plot(t(start_idx(m):end_idx(m)), idx*ones(1, length(start_idx(m):end_idx(m))), ...
|
||
'Color', colors{k}, 'LineStyle', line_styles{k}, 'LineWidth', 1);
|
||
end
|
||
|
||
% Находим интервалы, где тиристор открыт
|
||
state = thyristor_conducting(k, :);
|
||
diff_state = diff([0, state, 0]);
|
||
start_idx = find(diff_state == 1);
|
||
end_idx = find(diff_state == -1) - 1;
|
||
|
||
% Рисуем горизонтальные линии для каждого интервала
|
||
for m = 1:length(start_idx)
|
||
plot(t(start_idx(m):end_idx(m)), idx*ones(1, length(start_idx(m):end_idx(m))), ...
|
||
'Color', colors{k}, 'LineStyle', line_styles{k}, 'LineWidth', 2);
|
||
end
|
||
end
|
||
|
||
title(sprintf('Управляющие импульсы тиристоров (α = %d°)', alpha_deg));
|
||
xlabel('Время, с');
|
||
ylabel('Тиристор');
|
||
ylim([0.5, 6.5]);
|
||
yticks(1:6);
|
||
yticklabels(names(order));
|
||
xlim([0, max(t)]);
|
||
|
||
% Обновление текста с текущим углом
|
||
set(angle_text, 'String', sprintf('Угол α = %d°', alpha_deg));
|
||
|
||
end
|
||
|
||
%% Функция обратного вызова для ползунка
|
||
function set_alpha(source, ~)
|
||
% Получаем значение из ползунка
|
||
alpha_deg = round(get(source, 'Value'));
|
||
|
||
% Обновляем глобальные переменные
|
||
evalin('base', sprintf('alpha_deg = %d;', alpha_deg));
|
||
evalin('base', 'alpha_rad = deg2rad(alpha_deg);');
|
||
|
||
% Получаем ссылки на переменные из базового рабочего пространства
|
||
t = evalin('base', 't');
|
||
f = evalin('base', 'f');
|
||
U_phase = evalin('base', 'U_phase');
|
||
U_line = evalin('base', 'U_line');
|
||
angle_text = evalin('base', 'angle_text');
|
||
|
||
% Обновляем графики
|
||
update_plots(alpha_deg, deg2rad(alpha_deg), t, f, U_phase, U_line, angle_text);
|
||
end
|