Математическое моделирование непосредственных преобразователей электрической энергии (НПЭ), широко используемых в промышленности, на основе существующих подходов к моделированию каждого переключающего элемента (ПЭ) сопряжено с необходимостью задания множества возможных состояний каждого из ПЭ [1—8]. Такой метод моделирования достаточно трудоемок, требует при изменении режимов управления изменения алгоритмов переключения, что значительно усложняет исследование вентильно-электромеханических систем с НПЭ.
Действительно, число возможных состояний НПЭ при непрерывном режиме работы определяется выражением:
где: m — число входных фаз;
n — число выходных фаз;
k — минимально возможное число фаз выходного напряжения.
Таким образом, для НПЭ с n = 3 и m = 6 количество используемых состояний при непрерывном режиме работы равно:
В работе рассмотрен алгоритм моделирования выходного напряжения НПЭ на основе предложенного авторами метода [1–3]. Выходное напряжение НПЭ в соответствии с разработанным методом математического моделирования представляется в виде единственного гармонического колебания с дискретно управляемой начальной фазой.
В каждый момент времени к выходу НПЭ с раздельным управлением подключается только одна ЭДС из множества ЭДС, поступающих на вход.
На вход НПЭ подается m-фазная система входных напряжений:
где: Ui (ωВХt) — мгновенное значение входного напряжения;
Um — амплитудное значение входного напряжения;
ωВХ — круговая частота;
φi — фазовый сдвиг.
На выходе НПЭ формируется напряжение с количеством фаз n, мгновенным значением напряжения Ui(ωВЫХt), амплитудным значением напряжения Um2, фазовым сдвигом φi и круговой частотой ωВЫХ.
Гармоническое колебание с дискретно управляемой начальной фазой задается следующим выражением:
Процедура непосредственного преобразования электрической энергии n-фазного НПЭ с раздельным управлением задается системой уравнений: