62.. . N
Jl, S5
=
1:


а



=
::t

а

(О
а!
л. А. Добрусин
КОМПЬЮТЕРНОЕ
МОДЕЛИРОВАНИЕ
ВЛИЯНИЯ
П РЕОБРАЗОВАТЕЛ ЕЙ
НА СЕТЬ
прппОЖЕI1пЕ к ЖУРl1Апу
ЭНЕРrЕТ

Вниманию специалистов
Вышли в свет следующие ВЫПУСКИ
--6n6пnотеl/Кn зпеКТDотех/.,nка ..:
rеорrиади в. Х. Поведение энерrоблоков ТЭС при перерывах
электроснабжения собственных нужд (части 1  3).
Файбисович д. л., Карапетян И. r. Укрупненные стоимостные по
казатели электрических сетей 35  1150 кВ.
Добрусин Л. А. Фильтрокомпенсирующие устройства для преоб
разовательной техники.
Киреева Э. А., Орлов В. В., Старкова Л. Е. Электроснабжение цe
хов промышленных предприятий.
Киреева Э. А. Справочные материалы по электрооборудованию.
Семенов в. А. Противоаварийная автоматика в ЕЭС России.
Торопцев Н. д. Асинхронные reHepaTopbl для автономных элект
роэнерrетических установок.
Иноземцев Е. К. Ремонт асинхронных электродвиrателей элект
ростанций.
Овчарен ко Н. И. Микропроцессорная автоматика синхронных re
нераторов и компенсаторов.
Овчинников В. в., Удрис А. П. Реле РНТ и Д3Т в схемахдифферен
циальных защит (Часть 1. Устройство и конструкции; Часть 2. Прин
ципы расчета уставок и техническое обслуживание).
Александров В. Ф., Езерский В. r., Захаров О. r., Малышев В. С. Циф
ровые устройства частотной разrрузки.
Беляев А. В. Противоаварийная автоматика в узлах наrрузки с
мощными синхронными электродвиrателями.
Подписку можно оформить в любом почтовом отделении связи по
объединенному каталоry "ПРЕССА РОССИИ". Том 1. Российские
и зарубежные rазеты и журнаЛbl.
Индексы "Библиотечки электротехника"
.  приложения к журналу "Энерrетик"
88983  для предприятий и орrанизаций;
88982  для индивидуальных подписчиков.
Адрес редакции
журнала "Энерrетик":
115280, Москва, ул. Автозаводская, д. 14/23.
Телефон (095) 6751906
Email: епеrgу@mаil.mаgеlап.ru

621, 'Ч
ASS
Бn6nnоте".ка эnектротеХ.inка
 прuложенuе к журналу "Энерzетuк"
Основана в июне 1998 '.
Выпуск 34 (7576)
л. А. Добрусин
КОМПЬЮТЕРНОЕ
МОДЕЛИРОВАНИЕ
ВЛИЯНИЯ
ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЕЙ
НА СЕТЬ
J}lJ Ь
Ниrрэс
НАУЧНО
Москва ТЕХНИЧЕСКАЯ
НТФ "Энерrопроrресс", "Энерrети" БИБЛИОТЕКА
2005

УДК 621.314
ББК 31.264.5
Д 55
rлавный редактор журнала "Энерrетик" А. Ф. дьяков
РЕДАКЦИОННЫЙ СОВЕТ
"Библиотечки электротехника"
В. А. Семенов (председатель), И. И. Батюк (зам. председателя),
Б. А. Алексеев, К. М. Антипов, r. А. Безчастнов, А. Н. Жулев,
В. А. Забеrалов, В. Х. Ишкин, Ф. Л. KoraH, В. И. Кочкаре в,
Н. В. Лисицын, л. r. Маиконянц, Л. Ф. Плетнев, В. И. Пуляев,
.B. Усачев,М.А.UUабад
Добрусин л. А.
Д 55 Компьютерное моделирование влияния преобразовате
лей на сеть.  М.: НТФ "Энерrопроrpесс", 2005.  120 с.;
ил. [Библиотечка электротехника, приложение к журналу
"Энерrетик". Вып. 3  4 (75  76)].
Обоснована актуальность техническоro реryлирования в области электромаr
нитной совместимости средств и систем силовой прсобразовательной техники с
питающей сетью.
Изложены основы технолоrии макромоделирования средсш и систсм преобра
Jовательной техники в среде системы схемотехническоro моделирования элект
ронных схем Dcsign  PSpice. Показано на примсрах. что данная технолоmя по
зволиет эффективно использовать систсму Design  PSpice для анализа элеr-.,ро
маrнитных процсссов в сетях, питающих прсобразователи. и рас'/ста параметров
фильтрокомпенсируюших устройств.
Для специалистов проектных орrанизаций электроэнсрrстичсской отрасли,
работаюших в области проектирования электрических сетей, питающих мошные
прсобразоватсльные комплексы и системы.
ISSN 00137278
@ НТФ "Энерrопрorресс", "Энерrетик", 2005

Предисловие
Проблема соответствия качества электроэнерrии стандартным
требованиям является исключительно актуальной дJIЯ электроэнер
rетики России [1].
Соответствие качества электроэнерrии стандартным требовани
ям необходимо пля обеспечения мероприятий по защите жизни и
здоровья rpаждан, имущества физических и юридических лиц, ,ocy
дарственноrо и муниципальноrо имущества; охране окружающей
среды; для повышения техникоэкономических показателей произ
водств И качества выпускаемой ими продукции.
Вместе с тем результаты систематическоrо контроля показателей
качества электроэнерrии в отечественных системах электроснабже
ния, полученные в последние ,оды [2], свидетельствуют, что качест
во электроэнерrии, поставляемой энерrоснабжающими орrаниза
циями потребителям электроэнерrии, продолжает оставаться
низким.
Не дает должноrо эффекта обязательная сертификация электри
ческой энерrии, так как она имеет существенные правовые и HopMa
тивные оrpаничения.
Правовое оrpаничение состоит в том, что обязательная сертифика
ция электрической энерrии осуществляется в соответствии со CTa
тьей 7 Закона Российской Федерации "О защите прав потребителей"
и статьей 1 Федеральноrо закона "О внесении изменений и дополне
ний в Закон Российской Федерации "О защите прав потребите
лей''''. Соrласно этим законам объектом сертификации является
электрическая энерrия в распределительных сетях энерrоснабжаю
щих орrанизаций. от которых электрическая энерrия может подава
ться потребителям (rpажданам). Таким образом, вне области серти
фикации остается электрическая энерrия в системах электроснаб
жения предприятий (юридических лиц), которые, с одной стороны,
являются rлавными источниками электромаrнитных помех, а с дpy
rой стороны, несут значительный ущерб от несоответствия качества
электроэнерrии стандартным требованиям.
3

Нормативное оrpаничение состоит в том, что соrласно Постанов
лению rосстандарта РФот 14 aBrycтa 2001 [. NQ 74 номеНКЛ31ура по
казателей качества электроэнерrии (ПКЭ), подлежащих подтверж
дению соответствия, оrpаничена двумя позициями: отклонением
напряжения и отклонением частоты. Таким образом, важнейшие
ПКЭ, среди которых  коэффициент искажения синусоидальности
кривой напряжения, оказались вне зоны обязательной сертифика
ции электрической энерrии, что противоречит положениям разде
ла 1 rOCT 131 0997 "Нормы качества электрической энерrии в сис
темах электроснабжения общеro назначения" и статье 542 второй
части rражданскоrо кодекса РФ.
Раздел 1 rOCT I310997 "Область применения" определяет, что
нормы, установленные настоящим стандартом, являются обязате
льными во всех режимах раБотыI систем электроснабжения общеrо
назначения, кроме режимов, обусловленных форсмажорными си
туациями. Эти нормы подлежат включению в технические условия
на присоединение потребителей электрической энерrии и в доrово
ры на пользование электрической энерrии между энерrоснабжаю
щими орrанизациями и потребителями электрической энерrии.
Статья 542 второй части rражданскоrо кодекса РФ устанавлива
ет, что качество электрической энерrии должно соответствовать
требованиям, предусмотренным rосударственными стандартами.
Нормы П КЭ по rOCT 13 1 0997 являются экономически обосно
ванными, поэтому их невыполнение наносит значительный ущерб
экономике России.
Надо полаrать, что отмеченное противоречие между сложивщей
ся в настоящее время практикой обязательной сертификации элект
рической энерrии и объективной сущностью этоro понятия будет
устранено в процессе поэтапноro внедрения новых принципов пра
BOBoro реryлирования в области требований к продукции, процес
сам производства и оценке соответствия, которые определены Фе
деральным законом "О техническом реryлировании" NQ 184Ф3 от
27 декабря 2002 [. [3].
Новые принципы правовоro и техническоrо реryлирования в
электроэнерrетике установлены Федеральным законом Российской
Федерации "Обэлектроэнерrетике" NQ 35ФЗот26 марта 2003 [. [4].
В соответствии со статьей 28 указанноrо закона качество элект
рической энерrии ОТНОСится к номенклатуре вопросов, по которым
должны приниматься технические реrламенты, а также осуществля
ться rосударственный Надзор за их соблюдением соrласно Федера
льному закону "О техническом реryлировании" NQ 1 84ФЗ от 27 дe
кабря 2002 [.
4

Данный закон устанавливает, что требования в части электромаr
нитной совместимости технических средств с окружающей средой
являются обязательными и подлежат подтверждению соответствия
на этапе подrотовки продyкuии к выпуску на рынок. Указанное по
ложение в полной мере распространяется на требования к электро
энерrии, поскольку электрическая энерrия является продукцией
[5], т.е. объектом техническоrо реryлирования.
Проблема повышения качества электроэнерrии в электриче
ских сетях России при обретает первостепенное значение в связи с
предстоящим вступлением нашей страны во Всемирную торrовую
орrанизацию (ВТО). Чтобы повысить конкурентоспособность OTe
чественной продyкuии на российском и международном рынках в
условиях иmеrpации России в ВТО, потребуется пересмотреть OT
ношение к вопросам электромаrнитной совместимости техниче
ских средств и, в частности, к повышению качества электроэнерrии
с позиции их соответствия международным стандартам. Поэтому
документ [осстандарта рф "Межведомственная проrpамма мер по
обеспечению выполнения в полном объеме требований Соrлаше
ния по техническим барьерам в торrовле и Соrлашения по примене
нию санитарных и фитосанитарных мер Всемирной торrовой opra
низации на 2002  2005 roды" устанавливает, что разработка проек
та техническоrо реrламента "Об электромаrнитной совместимости"
относится к числу первоочередных проектов законодательных и
нормативных правовых актов, обеспечивающих реализацию поло
жений указанноrо соrлашения.
Наиболее массовым источником помех, влияющих на качество
электроэнерrии, являются силовые полупроводниковые преобразо
ватели. Вместе с тем при создании электротехнических комплексов
и систем на базе преобразовательной техники вопросы электромаr
нитной совместимости преобразователей с питающей сетью часто
рассматриваются как второстепенные, что приводит в большинстве
случаев к невыполнению стандартных требований по качеству элек 
троэнерrии в питающих сетях.
Чтобы интенсифицировать продвижение проблемы повышения
качества электроэнерrии в системах электроснабжения России, He
обходимо анализировать вопросы электромаrнитной совместимо
сти преобразователей с питающей сетью на этапе проектирования
электротехнических комплексов и систем и предусматривать в про
ектах средства, обеспечивающие соответствие качества электро
энерrии стандартным требованиям. Для решения этой задачи целе
сообразно применять компьютерные методы расчета электронных
схем.
5

В настоящей работе рассмотрена эффективная методолоrия aHa
лиза влияния преобразователей на качество электроэнерrии. KOТO
рая поддерживается пакетом проrрамм системы Design и позволяет
корректно проводить rармонический анализ кривых тока и напря
жения в электротехнических комплексах и системах, содержащих
силовые пОлупроводниковые преобразователи, а также выбирать
параметры фильтрокомпенсирующих устройств.
Материал работы базируется на исследованиях автора в области
электромаrнитной совместимости преобразователей с питающей
сетью.
Данная работа может быть полезным методическим пособием
для инженеров, занимающихся проектированием электрических
сетей. питающих силовые полупроводниковые преобразователи.
Предполаrается, что читатt:ль настоящей работы знаком с опера
ционной системой Windows и системой схемотехническоrо модели
рования Design  PSpice.
Автор блаrодарит В. А Шитова за участие в разработке элемент
ной базы универсальной модели, предназначенной для исследова
ния качества электроэнерrии в цепях с преобразователями.
Пожелания и замечания просьба направлять по адресу:
115280, осква,ул.Автозаводская, [4/23.
Редакция журнала "Энерrетик".
Автор
6

rЛАВА ПЕРВАЯ
Общая характеристика методолоrии
анализа влияния преобразователей
на качество электроэнерrии
Схемотехническое моделирование является современным инст
рументом для исследования электромаrнитных процессов в элект
ротехнических комплексах и системах.
Силовые полупроводниковые преобразователи относятся к клас
су электронных устройств. поэтому для исследования преобразова
телей широко применяются различные проrpаммы машинноrо aHa
лиза электронных схем.
Система Design разработана корпорацией MicroSim (модифика
ции  Design Center [6], Design Lab [7]) и предназначена для проек
тирования печатных плат. Основу этой системы составляет создан
ная в Калифорнийском университете проrpамма PSpice, которая в
настоящее время считается эталонной проrpаммой схемотехниче
cKoro моделирования электронных схем.
Для анализа схем силовых полупроводниковых преобразователей
используются три проrpаммы из комплекта системы Design:
Schematics  rpафический редактор, предназначен для ввода ис
ходных данных в виде принципиальной схемы электронноrо
устройства и управления двумя дрyrими проrpаммами;
PSpice  модуль моделирования, предназначен для анализа cxe
мы электронноrо устройства и вывода результатов анализа в TeKCTO
вой форме;
РroЬе  rpафический постпроцессор, предназначен для вывода и
обработки результатов анализа в rpафической форме.
К пакету системы Design прилаrаются библиотеки rpафических
символов и математических моделей компонентов, которые также
используются при моделировании преобразователей.
7

Методолоrия анализа влияния преобразователей на качество
электроэнерrии состоит из следующих rлавных этапов:
1) rрафический ввод схемы электрической цепи в среде проrрам
мы Schematics;
2) задание параметров компонентов схемы в среде проrраммы
Schematics;
3) задание спецификации библиотек и текстовых файлов, про
сматриваемых при составлении списка соединений компонентов
схемы в среде проrpаммы Schematics;
4) задание директив моделирования в среде проrраммы
Schematics;
5) вызов из проrpаммы Schematics проrpаммы PSpice для расчета
схемы;
6) автоматический вызов из проrpаммы Schematics проrpаммы
Probe для вывода результатов расчета.
Рассмотрим более подробно основы технолоrии каждоrо этапа на
примере схемы, показанной на рис. 1, не вдаваясь в детали, изло
женные в [6, 7].
Трофический ввод схемы выполняется с помощью команд меню
D RA W проrpаммы Schematics примерно в следующей последовате
льности. Вначале по команде DRAW/GET NEW PART на поле эк
рана из библиотек последовательно вводятся rpафические символы
компонентов схемы. В частности, на схеме рис. 1 все rpафические
символы, кроме символов трансформатора (ТУ) и трехфазной MOC
товой схемы (М 1), взяты из штатных библиотек. Символы ТУ и М 1
предварительно созданы авторами [8, 9] и помещены в специальную
библиотеку пользователя, откуда и перенесены на чертеж схемы.
Условные обозначения символов назначаются автоматически, но
MOryт редактироваться в режиме диалоrа.
После размещения всех компонентов схемы на поле экрана про
изводится их соединение проводниками по команде DRAWfWIRE
или шинами по команде DRA W /BUS. На рис. 1 использованы только
соединения проводниками. На этом этап ввода схемы заканчивается.
В отличие от чертежей схем, созданных в обычных rpафических
редакторах, схема, созданная в среде проrpаммы Schematics, наряду
со своим утилитарным назначением является носителем полноrо
комплекта исходных данных для расчета ее характеристик. Данная
информация закодирована в Виде набора параметров компонентов
 атрибутов, с помощью которых при вызове проrpаммы PSpice
осушествляется передача всей информации, необходимой для Moдe
лирования схемы, из проrpаммы Schematics в проrpамму PSpice, в
8

La TV
3 LA2
Е ,ууу;
LB2 
;vy--"
Rd
LC2
,ууу;
Lc
Рис. 1. Принuипиальиая схема сети с подключениым тиристорным выпрямите
лем, созданиая в среде проrpаммы Schematics:
Еа, ЕЬ, Ес  rрафические символы источников ЭДС, фазы А, В, с; La, Lb, Lc
 rрафические символы индуктивностей питающей сети, фазы А, В, с; ТУ 
rрафический символ трансформатора; LA2, LB2, LC2  rрафические симво
лы индуктивностей рассеяния обмоток трансформатора, фазы А, В, с; по
следняя цифра соответствует номеру обмотки; М 1  rрафический символ
трехфазной мостовой схемы; Ld, Rd  rрафические символы индуктивности
и активною сопротивления наrрузки
частности указывается полный путь доступа к библиотеке моделей
компонентов.
Простейший способ задания численных значений параметров cxe
мы состоит в редактировании атрибутов предварительно выделен
ных компонентов по команде АТТRIВUТЕ меню EOIТ. Дрyrие спо
собы будут рассмотрены ниже.
Задание спецификации библиотек и текстовых файлов, просмат 
риваемых при составлении списка соединений компонентов схемы,
выполняется по команде LIВRARY AND INCLUDE FILES меню
ANAL YSIS.
Задание директив моделирования, т.е. выбор вида и параметров
анализа цепи, производится по команде SETUP меню ANAL YSIS
При этом открывается меню ANAL YSIS SETU Р, в котором в rpафе
ENAВLED выбирается директива вида анализа. В рассматриваемой
задаче следует выбрать директиву TRANSIENT, которая COOTBeTCT
вует расчету переходных процессов во временной области. Далее BЫ
зывается меню TRANSIENT, состоящее из двух меню: TRANSIENT
ANALYSIS и FOURlERANALYSIS. В меню TRANSIENT ANALY
SIS устанавливаются численные значения BpeMeHHbIx параметров
расчета переходноrо проuесса: конечное время расчета и шаr вывода
результатов расчета. В меню FOU RI ERANAL YS IS устанавливаются
численные значения параметров спектральноrо анализа: частота
9

основной rармоники и количество rармоник. Кроме Toro, в этом
меню указываются координаты напряжения или тока, ПОдЛежащеrо
спектральному анализу.
Спектральный анализ производится на интервале, равном перио
ду основной частоты. Данный интервал автоматически выбирается в
конце интервала расчета переходноrо процесса.
Вызов из nрО2раммы Schematics nрО2раммы PSpice для расчета cxe
мы производится по команде SIMULATE менюАNАLУSIS.
После расчета переходноrо процесс а автоматически вызывается
nрО2рамма Probe, которая выводит на экран rpафики напряжений и
токов в точках схемы, помеченных маркерами на чертеже схемы.
Кроме Toro, результаты rармоническоrо анализа выбранной кривой
напряжения или тока заносятся в виде таблицы в файл результатов
расчета схемы с расширением .OUT, который вызывается дЛя про
смотра по команде EXAMINE OUTPUT меню ANALYSIS. В этой
таблице указываются абсолютные и относительные значения амп
литуд rармонических составляющих заданных кривых напряжения
или тока и коэффициент искажения синусоидальности COOTвeTCТВY
ющих кривых.
Так в общих чертах выrлядит методолоrия анализа влияния пре
образователей на качество электроэнерrии, основанная на приме
нении системы Design.
Особенности моделированuя сuловых nолупроводниковых nреобразова
телей в системе Desigп обусловлены следующими обстоятельствами.
В системе Design предметом автоматизированноro проектирования
является слаботочное электронное устройство  радиотехническая
печатная rтaTa в Koмrтeктe с активными и пассивными компонента
ми схемы Этоrо устройства. При разработке реальной конструкции пе
чатной платы необходимо оценивать влияние дестабилизирующих
факторов на функциональные характеристики проектируемоro
устройства. Поэтому библиотечные модели компонентов в системе
Design содержат большое количество параметров. Например, Moдe
ли диодов учитывают около 30 параметров, модели транзисторов 
около 50 параметров, что определяет высокий порядок систем ypaB
нений, описывающих данные компоненты. Отсюда возникаюr
сложности при расчете схемы, так как решение часто не сходится,
если устройство содержит мною полупроводниковых nриборов.
Чтобы ослабить влияние проблемы сходимости решения на про
цедуру анализа электромаrнитных процессов в электрических цe
пях, содержащих силовые полупроводниковые преобразователи,
целесообразно применять более простые модели силовых полупро
водниковых приборов. При этом уровень идеализации моделей дол
10

жен соответствовать техническим требованиям к результатам решае
мой задачи. Так, для рассматриваемой задачи достаточно представить
полупроводниковый прибор в виде нелинейноrо сопротивления,
параметры котороro изменяются по определенному лоrическому за
кону. Например, биполярный транзистор можно имитировать He
линейным сопротивлением, значение KOToporo близко к нулю при
положительном значении напряжения между эмиттером и коллек
тором и одновременном наличии управляющеrо импульса: При OT
сутствии управляющеrо импульса .значение этоrо сопротивления
велико независимо от полярности напряжения между эмиттером и
коллектором.
Аналоrичные алrоритмы, отражающие ключевые свойства полу
проводниковых приборов. можно предложить для всех приборов.
Дрyrим фактором, оrpаничивающим прямое применение системы
Design для анализа преобразователей, является отсутствие в штат
нои библиотеке системы Desigп символов типовых компонентов, при
меняемых в преобразовательной технике: мноrообмоточных тpaHC
форматоров, мостов, систем управления и т.п. Последнее оrpаниче
ние можно преодолеть, применяя технолоrию разработки новых
rpафических символов и макромолелей.
В данной брошюре наряду с максимальным использованием уни
версальной технолоrии системы Design, позволяющей моделировать
любую электронную схему на основе собственных штатных библио
тек компонентов, основное внимание уделено разработке специаль
ных rpафических символов и макромоделей функциональных бло
ков, отражающих особые свойства основных компонентов средств
силовой преобразовательной техники. Указанный принцип Moдe
лирования снижает вероятность ошибок при разработке схем слож
ных электротехнических комплексов на базе преобразователей в
сравнении с методикой, основанной на прямом применении Moдe
лей из штатных библиотек системы Design, и повышает продуктив
ность раБотыI пользователя за счет сокращения затрат машинноrо
времени на вычисления.
11

rЛАВА ВТОРАЯ
Понятие о технолоrии
макромоделирования
в среде системы Design
2.1. ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ О ТЕХнолоrии
МАКРОМОДЕЛИРОВАНИЯ
fрафические символы компонентов в системе Design имеют три
составляющие:
. чертеж rpафическоrо символа;
. перечень параметров или атрибутов  по терминолоrии, при
нятой в описаниях системы Design;
. TeKCTOBO описание модели компонента.
Чертеж zрафическоzо символа является формализованным обо
значением компонента электрической схемы, который выводится
на экран монитора в среде Проrpаммы Schematics при ero выборе из
библиотеки rpафических символов.
Перечень атрибутов rpафическоrо символа осуществляет вывод
информации о компоненте на чертеж схемы в среде проrpаммы
Schematics и передачу информации о компоненте в проrpамму PSpi
се. Вывод атрибутов rpафическоro символа на экран монитора для
просмотра и частичноro редактирования вьmолняется в среде про
[раммы Schematics по команде ATTRlВUTE меню EOlТ ЮIИ двой
ным щелчком "мышью" по rpафическому символу.
Текстовое описание модели компонента (далее  модель) на языке
Проrpаммы PSpice является математическим описанием характери
стик компонента.
Библиотеки rpафических символов компонентов и их моделей
входят в комплект системы Design. Тексты библиотечных моделей
большей частью не доступны для редактирования. Поэтому нельзя
получить упрощенную модель компонента, например полупровод
12

никовоrо прибора, путем прямоrо редактирования TeKcToBoro опи
сания модели.
Вместе с тем предусмотренная в системе Design технолоrия опи
сания схемы на языке Проrpаммы PSpice в сочетании с процедурами
редактирования чертежа rpафическоrо символа и ero атрибутов по
зволяет решать указанную задачу путем создания новых rpафиче
ских символов. Новые rpафические символы обычно размещают в
отдельных библиотеках, формируемых пользователем.
Макромоделью по терминолоrии системы Design называется TeK
стовое описание электрической цепи на языке проrpаммы PSpice,
которое базируется на штатных моделях системы Design и составля 
ется по определенным правилам.
При создании HOBoro rpафическоrо символа целесообразно BHa
чале разработать ero макромодель, т.е. алrоритм и математическое
описание физических функций компонента, которому будет COOT
ветствовать данный rpафический символ, а затем разработать ero
чертеж и список атрибутов, так как эти процедуры являются чисто
формальными. Макромодель большей частью используется в каче
стве модели HOBoro rpафическоrо символа, но может также входить
в состав более сложной макромодели. Примеры реализации обоих
вариантов показаны ниже.
2.2. СТРУКТУРА МАКРОМОДЕЛИ
Структура, или описание макромодели на языке проrраммы
PSpice, составляется в любом текстовом редакторе и состоит из
предложений.
Предложением называется описание директивы моделирования или
компонента. Каждое предложение размещается на отдельной cтpo
ке. Если символы предложения не помещаются на одной строке,
разрешается процедура переноса или продолжения строки. Строка
продолжения начинается с символа "+" в первой позиции.
В структуре макромодели разрешены также строки текстовых
комментариев, которые начинаются с символа "*".
Директива моделирования есть предложение, которое начинается
с символа"." в первой позиции.
Описание макромодели начинается с директивы ".SUВСКТ" и
заканчивается директивой ".ENDS". Между этими директивами
размещаются предложения, соответствующие описаниям компо
нентов макромодели на языке проrpаммы PSpice.
Синтаксис директивы" .SUВСКТ" имеет вид:
13

.SUBCKT <и",ы макромодели> <список маркировок внешних уз
лов, которые соответствуют выводам rpафическоro символа>. ДaH
ная синтаксическая форма директивы ".SUВСКТ" включает только
обязательные элементы описания, заключенные в скобки <...>. По
сле обязательных элементов описания допускается вводить дрyrие
элементы, например описание параметров схемы, как будет показа
но ниже на примерах.
Синтаксис директивы" .ENDS" имеет вид:
".ENDS" I и",ы макромодели]. Имя макромодели не является обя
зательным элементом синтаксиса данной директивы, 'по условно
показано квадратными скобками. Однако обычно применяется
полная форма данной директивы, так как текстовые описания MaK
ромоделей разных компонентов помещаются в один файл с расши
рением .txt, напримерusеrmоdеl.txt, который создается пользовате
лем. Со временем в этом файле накапливается большое количество
текстов, поэтому для удобства просмотра текстов рекомендуется
каЖдое описание заканчивать директивой с именем макромодели.
14

r ЛАВА ТРЕТЬЯ
rрафические СИМВОЛЫ
И макромодели ТИПОВЫХ компонентов
прео6разовательной техники
3.1. ОБЩИЕ ПОЛОЖЕНИЯ
в настоящей rлаве рассмотрена технолоrия разработки rpафиче
ских символов типовых компонентов преобразовательной техники,
которые отсутствуют в пакете штатных библиотек, поставляемых в
комплекте с пакетом проrpамм системы Design.
fлавное внимание уделено процедурам разработки MaKpOMoдe
лей и атрибутов rpaфических символов. Методика создания чертежа
rpафическоrо символа подробно дана в [6, 7], поэтому в данной pa
боте не рассматривается.
Материал настоящей и последующих rлав иллюстрируется при
мерами решения тестовых задач преобразовательной техники, Ha
чиная с простейших.
Представляется, что предлаrаемая форма изложения материала
поможет читателю лучше усвоить методику создания новых rpафи
ческих символов на базе макромоделей и успешно применять их при
решении разных задач преобразовательной техники, возникающих
при проектировании современных электротехнических комплексов
и систем.
3.2. rРАФИЧЕСКИЙ СИМВОЛ И МАКРОМОДЕЛЬ
ТИРИСТОРА
Математические модели полупроводниковых приборов в системе
Design описываются с помощью директив .MODEL или .SUBCKT
Директиве .MODEL соответствуют штатные модели компонентов,
директиве .SUBCKT  макромодели. Модели тиристоров представ
15

лены в виде макромоделей на языке проrpаммы PSpice, которые co
ставлены на базе встроенных моделей диодов, транзисторов и дpy
rих компонентов.
Встроенные модели и макромодели полупроводниковых прибо
ров учитывают большое количество параметров, поэтому их обра
ботка требует значительных объемов вычислений. При моделирова
нии сложных преобразователей, содержаших мноro полупроводни
ковых приборов, решение может не сходиться.
Для решения задачи анализа электромаrнитных процессов в cxe
мах силовых полупроводниковых преобразователей достаточно
применять модели полупроводниковых приборов, которые отража
ют только их переключающие функции. Такие модели можно Ha
звать лоrическими, так как состояние при бора в данных моделях
определяется лоrическими соотношениями между сиrналами, при
ложенными к внешним узлам прибора.
Лоrические модели полупроводниковых при боров разрабаты
ваются на языке проrраммы PSpice по технолоrии составления
макромоделей.
Лоrическая модель тиристора реализует естественный алrоритм
ero работы в качестве полууправляемоro ключевоrо элемента сило
вой схемы преобразователя. Этот алrоритм формулируется следую
щим образом: "Если к аноду тиристора приложено положительное
напряжение относительно катода и к управляющему электроду ти
ристора также приложено положительное напряжение относитель
но катода или значение прямоrо тока тиристора больше тока YДep
жания, то тиристор находится в открытом состоянии; иначе  тири
стор находится в закрытом состоянии".
Схема замещения, или функциональная модель, тиристора
(рис. 2, а), соответствующая данному алrоритму, составлена на базе
библиотечных компонентов системы Design и представляет собой
три последовательно соединенных элемента: источник тока, управ
ляемый приложенным к нему напряжением (GA); независимый ис
точник напряжения (УА) и резистор (RG). Управляемый источник
тока совместно с независимым источником напряжения имитируют
силовую цепь тиристора, резистор  цепь управления. В целом дaH
ная цепь является моделью нелинейноrо резистора. Сопротивление
этоrо резистора изменяется дискретно и может принимать одно из
двух значений: сопротивления тиристора в открытом или закрытом
состоянии.
Элементы схемы замещения тиристора выполняют следующие
функции. Управляемый источник тока GA шi языке проrpаммы
PSpice используется для моделирования сопротивления силовой
16

А
VSl
к
AK

I VA
G
G
а)
6)
Рис. 2. rрафИ'lеский символ тиристора:
а  Функuиональная схема макромодели: б  чертеж rрафическоrо символа



uепи тиристора между анодом (А) и катодом (К) в форме нелиней
Horo резистора; независимый источник напряжения V А  для опре
деления тока, протекающеrо через тиристор; резистор RG  для MO
делирования uепи управления тиристора между управляющим
электродом (G) и катодом (К).
Стрелки на рис. 2, а соответствуют положительным направлени
ям напряжений, приложенных к элементам схемы замещения, и TO
ков, протекающих через эти элементы:
У(А, рА), I(GA)  напряжение и ток источника тока GA;
У(рА, К), I(VA)  напряжение и ток источника напряжения GA;
V(G, К), I(RG)  напряжение и ток резистора RG.
Описание макромодели тиристора на языке проrpаммы PSpice,
соответствующее схеме замещения на рис. 2, а, имеет следующий
вид (здесь и далее собственно текст описания вьщелен жирным
шриФтом, строки комментариев содержат знак "*"):
.SUВСКТ SCRm29 А G К
* .SUBCKT  директива начала описания макромодели;
* SCm29  имя макромодели;
* А G К  маркировки узлов тиристора: анод, управляющий элек 
трод, катод.
+ PARAМS: Ron == 1е  3 Roff== 1е + 6 Iud == 0.1
* PARAMS:  ключевое слово, после KOToporo приводится пере
чень параметров макромодели;
* Ron  сопротивление тиристора в открытом состоянии, Ом;
* Roff  сопротивление тиристора в закрыт ом состоянии, Ом;
* Iud  ток удержания тиристора, А;
* "+"  знак продолжения строки.
.FUNC Fl(x) == {IF(x > О, xjRon, xjRofl)}
Ниrрэс
НАУЧНО
ТЕХНИЧЕ<i:'КАЯ
БИБЛИОТЕКА

*.FUNC  описания функций, определяющих значение тока в
силовой цепи тиристора меЖдУ анодом (А) и катодом(К);
* алrоритм функции FI(x): если напряжение х > О, то ток равен
xjROI1, иначе  xjRoff.
.FUNC F2(x) == {xjRofl}
* алюритм функции F2(x): ток равен xjRoff.
RG G К 100
* предложение, описывающее включение резистора в схему по
рис. 2, а и ero параметр:
* RG  имя резистора;
* G, К маркировки узлов,
* 1 00  значение сопротивления, Ом.
VA рА К О
* предложение, описываюшее включение независимоrо источни
ка напряжения в схему по рис. 2, а и ето параметр:
* V А  имя источника;
* рА, К  маркировки узлов;
*0  значение напряжения, В.
GA А рА VALUE == {IF( «(V(G, К) > O)&(V(A, К) > О» +
I(I(VA) > Iud», Fl(V(A, К), F2(V(A, К))}
* предложение, описывающее включение источника тока в схему
по рис." 2, а и функцию, определяющую значения тока источника:
* GA  имя источника;
* А, рА  маркировки узлов;
* V ALU Е  ключевое слово, после которою приводится описа
ние функции;
* алrоритм функции VALUE: если V(G, К) > О и У(А, К) > О или
I(V А) > lud, то значение тока источника GA вычисляется по форму
ле FI(x), иначе  по формуле F2(x), rдe х соответствует У(А, К);
* "+"  знак продолжения строки.
.ENDS SCRm29
* .ENDS  директива окончания описания макромодели;
* SCRm29  имя макромодели.
На основе лоrической макромодели тиристора разработана новая
модификация rрафическоrо символа тиристора по методике peдaK
тирования rрафических символов проrpаммы Schematics.
Методика редактирования rрафических символов проrраммы
Schematics имеет два основных этапа:
1) создание чертежа условноrо обозначения символа;
2) создание атрибутов условноrо обозначения символа.
Для лоrической модели тиристора сохранен стандартный чертеж
условною обозначения прибора и маркировки выводов (рис. 2, б),
18

что позволяет использовать данную модификацию символа тири
стора при rpафическом вводе схемы наряду с моделями тиристоров
из комплекта библиотек системы Design.
Список атрибутов лоrической модели тиристора имеет следую
щий вид:
Р ART == Thiristor m3
* PART  шаблон имени символа компонента, под которым он
заносится в библиотеку символов;
* Thiristor тЗ  имя символа компонента.
PKGREF == VSl
* PKG REF  шаблон позиционноrо обозначения компонента;
* 1  позиционное обозначение компонента;
* VS 1  позиционное имя компонента.
REFDES == VSl
* REFDES  шаблон префикса условноrо обозначения
компонента;
* VS  префикс условноrо обозначения компонента;
* VS 1  имя компонента.
ТEMPLATE == Х л @ REFDES %А %G %К @ MODEL
* TEMPLATE  шаблон для назначения соответствий rpафиче
ских выводов компонента с их реальным физическим смыслом и за
дания параметров компонента;
* Х  символ имени компонента, соответствующий макромодели;
* л  знак, который в процессе раБотыI системы Design заменяется
указанием полноrо пути доступа к компоненту;
* @  знак, указывающий на то, что следующий за ним шаблон в
проuессе работы системы Design заменяется ero именем;
* %  знак, предваряющий имя вывода компонента;
* MODEL  шаблон, обозначающий наличие описания модели
или макромодели компонента.
MODEL == SCRm29
* MODEL  шаблон имени модели или макромодели
компонента;
* SCRm29  имя макромодели компонента.
Пример 1. Моделирование схемы однофазною двухполупериодноzо
тиристорною выпрямителя на основе ЛОZическои макромодели
тиристора.
На данном примере рассмотрим основные процедуры моделиро
вания схемы преобразователя в среде системы Design.
Первая процедура  rpафический ввод схемы преобразователя в
среде проrpаммы Schematics и задание параметров компонентов.
19

Результаты этоrо действия показаны на рис. З в виде окна проrpам
мы Schematics с чертежом схемы преобразователя.
Поясним rлавные детали этоrо окна.
В верхней части экрана на черном (в ориrинале  синем) фоне
указано имя файла.
Ниже на сером фоне размещена rpуппа позиций rлавноrо меню.
Схема преобразователя, расположенная на поле экрана, состоит
из компонентов, соединенных проводниками и шиной (физиче
ский аналоr  мноrожильный кабель), которая на чертеже обозна
чена жирной линией.
Компоненты схемы последовательно введены на поле экрана по
команде ORAWjGET NEW PART из библиотек rpафических сим
волов, которые представляют собой файлы с расширением .slb. rpa
фические символы Vl, У2, VЗ, У4, LJ взяты из штатных библиотек
системы Oesign, символы VS 1, VS2, Rl  из библиотеки новых rpa
фических символов, созданной авторами [8, 9] и предназначенной
для моделирования схем преобразовательной техники.
fрафические символы Vl, У2, VЗ, У4 находятся в библиотеке ис
точников SOURCE. SLB под именами: Уl, У2  VSIN (источникси
нусоидальноrо напряжения), VЗ, У4  VPULSE (источник импуль
cHoro напряжения).
rрафические символы Уl, У2 моделируют источник синусоида
льной ЭДС с нулевым выводом, rpафические символы VЗ, У4  сис
тему управления преобразователя.
Параметры источников Уl, У2 представлены на рис. 4, rдe пока
зано окно атрибутов источника синусоидальноrо напряжения У2:
V АМР == Зll  амплитуда напряжения, В;
FREQ == 50  частота, [ц;
VOFF == О  постоянная составляющая, В;
PHASE == О  начальная фаза, rpaд (данный параметр находится
в нижней части окна атрибутов, поэтому на рисунке отсутствует).
Параметры источника У2 аналоrичны.
Данные параметры можно редактировать путем выделения необ
ходимой строки в окне атрибутов и последующей корректировки
числа в rpафе Value.
Параметры источника VЗ представлены на рис. 5, rдe показано
окно атрибутов источника импульсноrо напряжения VЗ:
У] == О  минимальное напряжение, В;
У2 == lу  максимальное напряжение, В;
ТО == 2 ms  задержка Импульса, мс;
TR == 0.01 us  длительность переднеrо фронта, мкс;
TF == 0.01 us  длительность заднеrо фронта, мкс;
20

Schemalic. 'I'TEST62ТlRISTORAUSERIBUS.SCH р.l (cUl.enIJl
М [ fiil f1r... tl""i9 Ote .у...... QptЮn.'..  l M ){ !:!е1р

1.
1:
;.
i
K,G1,G2
.1
.1
А1
G1
L1 R1
ry- п
1тН 3
К
VS2
G2
V1
'"
=-"
. O  2
 Ы
.!.! .J -:-
';(iй5.6.15'
iсщ;
iiIIQgcKl j$J m.. ' ILИs. ')tDjpll[Jpl Pj;p I'I 'p.1 pl rj pl p.1 ;I-!i.'WiJ:i61б
N
V4
'"..'
'. !%з
'. iЗJ
f ..1';
] .
) ..
Рис. З. Модель однофазноrо двухполупериодноrо тиристориоrо выпрямителя, создаииая в среде nporpaMMbI Schematics

N
N
" 'Щ .::tL4tt I{. ..: .91"""'.f:m-r,.,qf':bl.-<.tV1.:!,:,. :;. : 
нз . ,-  .. --' . ,:<: [': :" " . _ . , .. 
Li:i' __}''-''.::I=''  "": .  'З"r::-w ,''N:  1...,,:.щg<t4:l:1!: }:t1Il.
П
. ... &; :.IЩ m..."
..=ШI29 :
:...............
1I..J:d
lV 1
G
о
. -1-
Pa,tNa.,e: VSIN
11' Name
I VAMPL
,.
V81ue
= 1 ю
'. ""eAttr

I Qelete . j
,
'J
 1
'1
'пус.е : ,Щ..Н 'ТЕ I Ц рис.1 P.k.1 Ри1 pk..:IIsc... :Jt:D"'-..I I!fё<ikf1t- 18:10
.iI ..J
j 3.8.00: 52.00
FREO=50
PKGREF=V2
t REFDES=V2
VOFF=O
. t TEMPLATE=V"@REFDES?H %- ?DCIDC @DCI ?ACIAC @ACI\'
ОС=
АС=
. ...........
I 'QK
I !;апсеl
. rx Include Nоn'сtlапgеэы
i Attributes
rx Include System-defined Attiibutes
к
VS2
G2
.............
....
....
!p';gelo';iied
1 Стд:'-
Рис. 4. Вид окна атрнбутов источннка синусоидзльноrо напряження V2

',,,1iц..\, . .."'. ".l;';I'" ".' ',:k, :\.;;111'" """ 
r M ti:r--::f.f!I ,r,7t'} :!:!; \ f'A<\ t [te..s:. {-.. r " l;1-  
А1
ftv S1 ?
4 
.. G1. ,.....
 1.,
( V3 PallName: VPULSE
""t: -'_о'
1> Nam!:"
О <н: j V1
Va'lue.
d / O
, V2=V
TD=2ms
ТА=О.О1 us
! TF=O.01 us
P'W=4ms
, ::з ... ... ....... ..... .,...
r Ix !ПС,,!d,!1'tаЛ.;Ь::Д;i ;;;': 
l' /х Iq(:juile Systef\'l'defit'i i\tlrlbutes:
.:.',' ''''",;"
'.'
3l
[.131.25.31.25;
.ngc"n :l: .)] II Schematic. "TESJ... J(riM;"oger
N
\.;.)
aYe Altr
. ' IE ha:g e oip'ay 1
 I (!e'i!te' . 1
l ' QK
I : tancel
: !
 ....... l
":,"<..: ". \

......." ,.
rCm'd: Attributei;...
,,1!!I1:JX )
..\!й
j:

\. 
: I
vз
Рис. 5. Вид окна атрибутов источиика импульсиоro напряжения VЗ
;..
V4
r. f'!
':lfи<f:f:17;5i
,>'. -__... -,о- _._. !J

PW == 4 ms  длительность импульса, мс;
PER == 20 ms  период повторения импульса, мс.
Параметры источника У4 аналоrичны параметрам источника VЗ,
кроме одноrо: ТО == 12 ms, что обусловлено алrоритмом управления
силовой схемой цреобразователя.
rрафический символ Ll находится в библиотеке аналоrовых KOM
понентов ANALOG. SLB под именем L (индуктивность). Значение
индуктивности указано на рис. 3: "1 mН" (l мrн).Данныйпараметр
можно редактировать в окне атрибутов по аналоrии с изложенным
выше или в окне редактирования параметра, которое вызывается
двойным щелчком "мышью" по параметру на поле экрана (рис. 6).
rрафические символы VSl, VS2, Rl находятся в библиотеке HO
вых rpафических символов USERSYMBOL.SLB под именами:
VS1, VS2  "ТhуristormЗ"; Rl  Rml.
Вид окна атрибутов тиристора VS J показан на рис. 7. В отличие от
окон атрибутов, показанных на рис. 4  6, в данном окне можно pe
дактировать только два атрибута: PKG REF  позиционное обозна
чение Компонента на поле экрана и MODEL  имя макромодели.
Значения численных параметров схемы замещения тиристора дo
ступны для редактирования только в текстовом описании MaKpOMO
дели по команде меню EDIT jMODEL. При этом на поле экрана rpa
фический символ тиристора должен быть предварительно выделен.
rрафический символ Rl отличается от штатноrо rpафическоrо
символа резистора, который находится в библиотеке аналоroвых
компонентов ANALOG. SLB под именем R (резистор), только чер
тежом, так как чертеж резистора, принятый в системе Design, не co
ответствует ЕСКД. Новый чертеж резистора создан в режиме peдaK
тирования rpафических символов.
Параметры RJ можно редактировать по аналоrии с изложенными
выше способами редактирования параметров LJ.
Некоторые проводники и шина имеют маркировки: Аl, G J, G2, к-
В общем случае, если все компоненты схемы находятся на поле и
соединяются проводниками, последние можно не маркировать. He
обходим ость маркировок появляется в тех случаях, Korдa две части
схемы соединяются с помощью шины или часть схемы описывается
с помощью текстовых файлов. Данные приемы часто применяются
при моделировании схемы в среде проrраммы Schematics, чтобы не
заrpоможцать чертеж второстепенными деталями. Кроме Toro, He
обходимо маркировать те точки схемы, напряжение между KOTOpЫ
ми планируется подверrнуть raрмоническому анализу.
Вторая процедура  задание спецификации библиотек и TeKCTO
вых файлов, просматриваемых при составлении списка соединений
24

-1:itJ
!:
.!'.з,
';::
;[j
П j
,. .:11 
,'.,с 11.:.3. . . : J 1
"'Ч:;riid:'" '1.,
iJJIric"l{ j '.,... .] T1'p..ip.,J p.Jp;1 I'..! р..jiЮр-IIIrJ!>::. i(ii, .1 ':f,{j&:fi.'16:Q2'
1И;ri'i\jii!;f!i"'!1;;:ш..>:Q"'" -"',i
..:'.';4:: )':'';;lй;1f? };j;/;i;;j;:';:; ;:-..
}: :,,...
5е! A!bibute Value
1'1
:-.0.-.:-. . .__0_._'
у"ШЕ
i 1 пm...
. [RК:1
: J,,!
А1
G1
G1
А
V:Y vз
K l
(!) V4
G2
R1
3
к
VS2
N ,
G2
..!.J .-; 'м. ":'/ .> '<"'* Ш:"6I -.с»
., ! 74.50,-'l1-Ч :'-"'Риg;'iо';d"d:'
. '.,..., . Ш'.< :. _::. . .
N
v1
Рис. 6. Вид окна редактнрования параметра ". шН"

N
0'\
 :[:i;;; , ;;'-i;:4k. "E<,c4<bJ,
....

K,G1,G2
о
А1
 .. . .. .' .... . . ...... . .... .. .. . .
. PART=Th ris10r mЗ
"viiiob - .
' y i10r ;;'З
G1
VЗ
L1 R1
V4
а
,  Ж'Е ..
; i   ' 
; VS1 ParINme: Thyri.torm3
';'';
PКGREF=VS1
refdes=VS1
. 1empla1e=X"@refdes %д %G %К @МОDН
MODEl=scrm29
..o -:::"""
'<".  :..A-k,:..;:,:,r$1-
, lX)ncludёNngЩе:t.tiii6ut$
IXIiJ.Cliiiiesysi.;rmdeIin"d' AttiibuU,s
,f;fff.1:i15----'Х/lmi'irJ!tsiФj-:- ,JCЩd;;:",
rJ.JffIi_il:I11'.р::f(!',i[';JJ4j!t[s-,:М  Я!.:t1iС
Рис. Z Вид окна атрибутов тиристора VSl

,
 '. '"" /'. .'
... .... ш.. .....
. ...:. :.:":'.-.t:,r"::,,::::,,,,...;'t:"&"Н
tlejp 1
QK J
'kI;' 1
;.:. "
.:'r   --" r"y'   {>..<
А1
:'Lib,arv and Include Files
1'"
!!; Fil: :: ! ;'":" . '.<"w,. .
omJlb"
:\Model  mslmБl \Lib  user\user  model.txt"
C:\Model msimБ1 \Lib  DоЬ\иве.  model D()b.tx;-
p '!j'h1CludeFn$ 
Ц: C:\M()d1 МsimБ1\ТеsI\RС.txt
:'> 
 1
o 
I
r:
L!J ' .. :J
;;J);.:Ц5
t.tn .нл ;,t@Р;;Н@jР.4 M ':ttJрitРФlii:'119s.;DJ ;[5Й2h(it 1з:i{
А....,. :',' ",.,;." .<,... :.....
vs, J ...,..........' ''' ''... <
13' I '
" :;
L
1:iЙiёin':аli'sCtiеfiii!ti"'""'; "' ,*
iiJr : ;  .IY,19cti;IIrti1'l1JT;. .
. : ._..... .;. .  : .  :..:   " . С М '" .T;. . .:. :
<. ;.'.Cmd:.
..
. .. '. !
: . JЗ
............,......,.yy......... .j"
:;
,
J
N
....:]
Рис. 8. Вид окиа задания спецификации библиотек и текстовых файлов

**********************************************************************
.OPTIONS RELTOLO.OO] VNTOLlOmV ABSTOL100mA
**********************************************************************
Cl О ОК 10u
R2 ОК К 500
**********************************************************************
.end
Рис. 9. Вид TeKcToBoro файла RC.tx1
компонентов схемы в среде проrpаммы Schematics. Результаты этоro
этапа показаны на рис. 8 в виде окна проrpаммы Schematics с нало
женным окном редактирования спецификации библиотек и TeKCTO
вых файлов (LIВRARY AND INCLUDE FILES).
Верхняя частьданноrо окна (File Name) предназначена для ввода
или удаления необходимой информации в нижележащие части с по
мощью расположенной справа клавиатуры.
В части окна Library Files дана спецификация библиотек, про
сматриваемых при составлении списка соединений компонентов
схемы в данной задаче: nom.lib  спецификация штатных библио
тек, две следуюшие строки указывают полный путь к библиотекам,
созданным пользователем, Т.е. к библиотекам новых rpафических
символов.
В части окна Include Files указан полный путь к текстовому файлу
RC.txt, в котором на языке проrpаммы PSpice описана часть схемы,
не показанная rpафически на чертеже схемы. Вид этоrо файла пока
зан на рис. 9. В файле описана RСцепь, подключенная между точ
ками "О" и "К" схемы, показанной на рис. 3. Параметры RСцепи:
R == 500 Ом, С == 10 мкФ.
В первой строке файла дана директива установки параметров
проrpаммы PSpice:
.OPТlONS  имя директивы;
RELTOL == 0.001  допустимая относительная ошибка расчета
напряжений и токов;
VNTOL == 10 тУ  допустимая абсолютная ошибка расчета Ha
пряжений, мВ;
28

;' i\4  ;{ ;',
Analvsis Selup
;
i En"bted ,
!' r
r
r
r,
r
r
0 *
'6i * I,I  eihj;,..,
, .-". . .' ..
,- ' i "'''. ' :l>j
I:'n';bIed
т
'1':'
r
-'>'
r
,Ix
R1
з
к
VS2
"-
 G2
;,.;.-;
'4
;Пi.!;о_,Йi6." ,::'. ,' --,,' " ",-. ,',
";;tiriН ;$,iSЙ ;J'  i[Кt1:'tJ;j,ii;.;,."м-",,',;. JI  Schernatics ',i'JES:..,   i5;;'k;M;".;; ,', '
N
\о
.>.y,. ,
y., :;..
"
fI
" "'" Чit!ii: J
 f 
.; 1 ..
:1
V3
V4
.$ "j,"
ftmd:
' H t(tiWi'iB49
Рис. /О. Вид панелн директив моделироваиия Analysis Setup

Fin..j. Time:
......'......dt......
VJ
О
it{i;j!'lWoНr"fF. ' ::wт
:.1J'1 ЕW;,,,.о)(;сJdэ,,,:АJ"rЩl't,'k;Qj;,,,,O'i.,Щ<' r"-,,",,, ;; :""."
т rаnяеnt
'=',j:rrans.ient АЛiilуsis
1.. '.Т '.,Н,
. Епi .' Print Step;
, .'
,
EI
N!lcPrjnJD.eJIIy.
$tep Ceiling:
I:rri..iied Eiis fJt..
.. . .
Tmp"ratlJ';..
'rr8ПSfеrjiJПciiоп.., .
. 'I;;;пsiiшtш
  '{4цп; A;::: : ourj . .
о ;. Сеп'",. Frelju"",:y: j 50
J ' ; П l>IuiтiЬе;Оf;hЩtоп j 20
I ; Оu!рutv"rs. Ф IА1.КJ н шн Н.,.

I
.t
I.d.K I
I 8ncel ':
у'
.... r 13.50;
'iifIIii;';'l : : 9- ЯiiS).1!.tDtil "!J.ij'  ItI;  ;im:i;'1&
Рис. 11. Вцц панели параметров моделирования в режиме "Тrапsiепt"

AВSTOL == 10 тА  допустимая абсолютная ошибка расчета TO
ков, мА.
1jJетья процедура  задание директив моделирования в среде
проrpаммы Schematics, выполняется в два этапа. На первом этапе по
команде ANAL YSIS/SETU Р на поле экрана вызывается панель ди 
ректив моделирования Analysis Setup (рис. 10). На этой панели BЫ
бирается вид анализа, в нашем случае Transient  расчет переходных
процесс ов во временной области и rармонический анализ. Далее,
щелчком "мыши" по клавише "Transient" вызывается панель пара
метров моделирования в режиме "Transient" (рис. 11), rдe YCTaHaB
пиваются численные значения параметров режима моделирования.
для нашеrо примера:
· параметры расчета переходнЫХ процессав:
Print Step: 20 us  шаr вывода результатов расчета, мкс;
Final Time: 30 ms  конечное время расчета, мс;
Step Ceiling: 40 us  максимальный шar численноrо интеrpирова
ния дифференциальных уравнений, мкс;
· параметры raрмоническоrо анализа:
Center Frequency: 50 (ru)  частота основной rармоники;
Number of harmonics: 20  количество rармоник, учитываемых
при анализе;
Olutput Vars.: V(AI, К)  координаты кривой напряжения, подле
жащей rармоническому анализу; в данном случае  кривой напря
жения, приложенноrо к тиристору VS 1.
Четвертая процедура  вызов из проrpаммы Schematics проrpам
мы PSpice ДЛЯ расчета электромаrнитных процессов в заданной cxe
ме и автоматический вызов проrpаммы Probe ДЛЯ вывода результа
тов расчета в rpафической форме производятся командой SIMULA
ТЕ меню ANALYSIS при условии, что предварительно по команде
ANALYSIS/PROBE SETUP на панели установки параметров про
rpаммы Probe (РroЬе Setup, рис. 12) установлен режим автоматиче
cKoro вызова проrpаммы Probe после окончания расчетов (Automati
cally Run Probe After Simulation).
Результаты моделирования схемы преобразователя, показанной
на рис. 3, даны на рис. 13, 14.
На рис. 13 показаны окна проrpамм PSpice и Probe после оконча
ния расчетов, наложенные на окно проrpаммы Schematics с модели
руемой схемой.
В нижней строке окна проrpаммы PSpice даны BpeMeHHbIe пара
метры расчета в секундах: Time step  длительность последнеrо шarа
численноro интеrpирования дифференциальных уравнений; Time 
полное время расчета; End  конечное время расчета, заданное на па
31

VJ
N
}....",...s-...,;: 
(ЩJii

!
'11
I
I
.!
!
1!
:н
........ ..1::..:.... .о'. f
,:,/.,>,,,;,;<'.J: .
Р,оЬе Setup
А1
:: сAtitfН'UП Optlon, . .... ... ,и. .......".......
] ., qjщtiiщаii:"ilyR.iJ.eiiiЬ;;Мiе[ Sirn!i11l1!on.
: j',:',;M(j;,ItQt;Wmformii lAViI11PiJi\teJ
 s1lj...,",O";:::",
" ":;' С;! ('.ЛеsiorеI:.8Pr';ЬеSessiоп
. il' :fеfkeШ
rJ J p;  . ",.."..."...
1 f,. ..... ......... .
;1 ,.Щt8СоlIctiОi! .
;! -('Af blafirer!i Vnly
VS2 i! AIt: . . .... '.
[>\ J ;l!:ЦPt Jntrn!LI!I>i"cujt ()11
i

.,;'

J) 1
O  2
,""')
l '
}
111
:Н
J
.'
;
:
;и
 :.u ' t: . :d ' -. .;Я"*f'-' :'J:F1P".щ::'
,jF615n.1'::!'"
J1ii;';f: !: i11.SDI pl'pJ P{;;;! ;;I;kiЩ rl iffij
rт.,и p8ta FiIFoiitlai (CSDFj
. j.' ,,K.;!<J1,f ;..:;; ."
!
Рис. 12. Вид панелн установки параметров nporpaMMbI PROBE
111

-]
.,' J 
;/., liЮ
.@
VЗ
V4
. . ;  .. I .
,.Сщd.

:
.,
.'\
!
:jl
jI
j
:i

'11
!
. ! !
:!
т rans:ienl Analys:i.s
т ransient Analysis fini$hed
.I:I.'t .:-8'..-11 :110:1 1 1 1 :1 . .11.'1:1:..:1 ...... 1 111.
.
i
;' S1 '; .
 i  "ер ,: !' .. Iime  .'.. End  !
',. Probe. (\МООЕLМSIМ61\ТЕSТ\ТЕSТ62ТlAlSТОАДUSЕАIш I!!IDfЗ
r;!Еи1 :::се/Е=:шш  :
11 :
,
,
SEL» :
IJU
о U(G1.ИJ
1_IJKUT'
.
" ,
1_IJKU+T'
"5 11J11IS 21J.,5 З1J1!I5'
О U(A1.K)
Tillte
t '" "
 !
!
;.,
,!!
JI
1\
:I  ............. '.J ""'" ....". "
. ' :.68.5 6.sз.оо.:Sезri:lфig i(I'rllll'r,,'.'I " ..o"':,'  "'l,, . ,,, . ''''' ....."  .._.ш_
':!Jjti'IC..f! !. е..i'j;Jj.'ш-j!j!jjj.!JШJ!jjj:j:f1ФfL)'Iу.4ii
!f J= i:i"
I ". .
I
':.1Ir..'...c:.>:;;:.
\.;J
\.;J
А1
1 1
t)
o 
I
:1
I
:11
!
VS2
i
(>I'U

1

J
,1
'1
. ... 
". 
Рис. 13. Результаты моделирования схемы одиофазноrо двухполупериодноrо тирнсторноrо выпрямителя


II
TEST62TIRISTORA USERLBUS.OUТ
FOURIER COMPONENTS OFTRANSIENT RESPONSE У(А1,К)
(Компоненты rармоническоrо анализа напряжения У(А1 ,К»
ОС COMPONENT  1.788432E+02
(Постоянная составляюшая, В)
HARMONIC FREQUENCY FOURIER NORMAL PHASE NORMALIZED
NO (HZ) COMPONENT COMPONENT (DEG) PHASE (DEG)
(fармоники, (Частота, (Амплитуда, (Амплитуда (Фаза. (Фаза.
номер) [ц) В) О. Е.) rрад) О. Е.)
1 5.000Е+ОI 3.110E+02 1.000Е+00 1.800E+02 О.ОООЕ+ОО
2 1.000E+02 1.591E+02 5.116E01 8.045Е+Оl 2.605Е+02
3 1.500E+02 3. 100E02 9.967E05 1.388Е+02 3.188Е+02
4 2.000Е+02 3.939Е+ОI 1.266E01 3.762Е+ОI 2.176Е+02
5 2.500Е+02 3.981 E02 1.280E04 7.387Е+ОI 2.539Е+02
6 З.ОООЕ+02 1.630E+01 5.240E02 3.125E+01 1.487Е+02
7 3.500Е+02 4.315E02 1 .388E04 1.262E+01 1.926Е +02
8 4.000Е+02 1.115E+01 3.585E02 1.234E+02 5.660Е+ОI
9 4.500Е+02 4.117E02 1.324E04 5.03IE+01 1.297E+02
10 5.000Е+02 1.184E+OI 3.808E02 1.601 Е+02 3.401 Е +02
11 5.500Е+02 3.650E02 1.174E04 1.195E+02 6.050Е+ОI
12 6.о00Е+02 1.I68E+OI 3.755E02 9.812Е+01 2.781 Е+02
13 6.500Е+02 3.391 E02 I.090E04 1.645E+02 3.445Е+02
14 7.000Е+02 9.886Е+00 3.179E02 3.855Е+ОI 2. I 85Е+02
15 7.500Е+02 3.596E02 1.156E04 8.827Е+01 2.683Е+02
16 8.000Е+02 7.303Е+00 2.348E02 2.600E+01 1.540E+02
17 8.500Е+02 3.936E02 1.266E04 1.799E+OI 1.980 Е +02
18 9.000Е+02 5.286Е +00 1.700E02  1.034E +02 7.662Е+ОI
19 9.500Е+02 4.061 E02 1.306E04 4.844E+OI 1.316Е+02
20 1.000Е+03 4.971 Е+ОО 1.598E02 1.7I7E+02 3.517Е+02
TOTAL HARMONIC DISTORTION  5.355284Е+ОI PERCENT
(Коэффиuиент искажения синусоидальности, %)
Рис. 14. Фраrмент файла "TEST 6 2 ТIRlSTORA USER 1 BUS. OUТ" с резуль
татами rармоническоrо аналнза напряження V(Al, к)
34

нели параметров моделирования в режиме "Transient" (см. рис. 11)
опцией Fina! Time. В процессе расчета значения параметров в cтpo
ках Time step и Time меняются, что позволяет пользователю наблю
дать процесс расчета и получать информацию для анализа при OT
ладке модели.
В окне проrpаммы Probe показаны кривые напряжений на двух
компонентах схемы, помеченных предварительно маркерами на
схеме (см. рис. 3) по команде меню MarkersjMark Voltage Differenti
а!: напряжение на тиристоре VSl (обозначение на рис. 13  U(Al,
К» и напряжение управляющеrо импульса, nриложенноrо от источ
ника У3 к управляющему переходу тиристора VS 1 (обозначение на
рис. 13  U(Gl, К».
На рис. 14 дан фраrмент файла test62tiristorauseribus.out с
результатами rармоническоrо анализа напряжения У(Аl, К).
результатыI моделирования схемы однофазноrо двухполупериод
Horo тиристорноrо выпрямителя на основе лоrической MaKpOMoдe
ли тиристора, представленные на рис. 13, 14, полностью подтверж
даются теорией преобразовательной техники, что свидетельствует
об адекватном отображении физических свойств тиристора в pac
смотренной лоrической макромодели тиристора.
3.3. rРАФИЧЕСКИЙ СИМВОЛ и МАКРОМОДЕЛЬ
СИСТЕМЫ УПРАВЛЕНИЯ
Макромодель системы управления выполнена на базе BcтpoeH
ной модели PULSE импульсной функции, которая находится в
llПатной библиотеке SOURCE. SLB каталоrа математических Moдe
лей компонентов системы Design.
При моделировании источника импульса напряжения на основе
импульсной функции PULSE задается следующий список парамет
рок начальное значение импульса, В; максимальное значение им
пульса, В; время задержки переднеrо фронта импульса относитель
но нуля системы отсчета, с; длительность переднеrо фронта импуль
са, с; длительность заднеrо фронта импульса, с; длительность плос
кой части импульса, с; период повторения импульсов, с. Указанный
список параметров дает ВОЗМОЖНОСТЬ создать макромодель системы
управления для любой силовой схемы преобразователя.
В качестве примера рассмотрим макромодель системы импуль
снофазовоrо управления преобразователя, выполненноrо по тpex
фазной мостовой схеме.
Чертеж силовой схемы преобразователя в комплекте с чертежом
rpафическоrо символа системы управления (рис. 15), выполненный
35

\.;J
0\
'. Schemalic. - I sYSTEMSVМDOL_.ch р.Т I
[9 g4!wi>l'! tl<>vig УIO\!l_',rtЩI!i>Id>4:Иort<j,;; 'нщ,
CONTROL
SYSTEM
F6
F5
F4
F1
FЗ
F2
АLFНА=ЗО ТЕТ А 0=30 Tpulse=75
CS1
:
,[
} i.:
: 
..
.. '.. " :
..'i- ii;Щi5355:::--Р8gifiiЩd,х-- __Ш_.,____?"""_, ;:,---- --,.,..- fiiid:;-"'-:"
.:ttiJi&I :;;il il -@j I'I 1 Ч Р I -f.jF 41 дl.ltJfl T j  DI :[ ;"'&:WJЪ:;;l-
Рис. 15. rрафический символ системы импульснофазовоrо управления преобразователя, выполненноrо по трехфазной MOCTO
вой схеме

УЭ1
!
ш
11---
u)
>-
!и)
Еа1
,
1°
I
'Z
О
U
УЭ4
СЭ1
ОА
Tpulse=75 ТЕТАО=ЗО АLFНА==ЗО
Рис. 16. Силовая схема преобразователя, выполненноro по трехфазной мостовой
схеме, в комплекте с чертежом rpафическоrо символа системы управления
в среде проrраммы Schematics, показан на рис. 16. Собственно чер
теж rpафическоrо символа системы управления создан в среде про'
rpaMMbI Schematics по технолorии редактирования rpафических
символов. Диаrpамма положения импульсов во временн6й области,
обусловленная алroритмом управления трехфазной мостовой cxe
мой, показана на рис. 17.
На рис. 15  17 обозначено:
F 1  F6  наименование каналов системы управления;
CS 1  имя и позиционный номер rpафическоrо символа системы
управления;
ALFНA == 30  yrол управления, rpaд;
ТЕТ А  О == 30  сдвиr точки отсчета yrла управления А относите
льно нуля системы координат, rpaд;
Tulse == 75  длительность управляющеrо импульса, rpaд.
В теории преобразовательной техники размерности BpeMeHНI::IX
параметров системы управления: длительность управляющеrо им
пульса, yrол управления, сдвиr точки отсчета yrла управления OТHO
сительно нуля системы координат  принято задавать в rpaдycax.
Чтобы привести размерности BpeMeHHbIx параметров импульсов,
принятых в системе Desigl1 (с), в соответствие с размерностями aHa
лоrичных параметров, принятых в силовой преобразовательной тex
37


.,OOU .  . .... -..  .. - .   .....   ..... _   .._... ..   
20UU
У ; ;
UU: :
2ouui
:
i i I
.OUU+.........T........'......'....."...."".....r......I
Os: 151115 101115 1151115 201115 25"5 ЗВI!I5 351'115 ..,01115
. "! . "., v "Ш Н..
2IJUT1
...........
. ,
2OO ..... .._ . ... .  ........  ....................'
g ЩG2) Щ(1)
2I!UiШ.................. .П ..........Ш...........ш..........ш.ш .п .ш....ш...i
. ,
2OO..................._..................'
g U(СЭ) UI[lI()
200 T... ... ...... ... .................._ .......I
: 11 
2 00 .....        .. - . .. . .    ...  .  . . ..   . ...  . .. .. ...      .'
с щс...) U(A1)
2.Uт.ш.ш.....шшшш...._._щ..шшшш.шшшшшшш.ш.ш..шшш.ш. .n
: 11 . !
2OO .....  ..... .. ...   .........  ......
D ЩС5) ЩОК)
21!UШЩ_ШШШШ..ШШ.ШШШ.ШШ..._ШШ  ...ШШ.ШШШ.Ш__ШШШШ.!
2OO +... _.. T. .. '..........""..r.....T..........,...................I
os 51115 10111S 151115 201115 251'115 301115 ЗSI'II5 4BI!I5
с и(C6) U(1I1)
11..
Рис. /7. Диаrpамма положения импульсов во времениой области
38

нике (rpaд), в текстовом описании макромодели применена функ
пия, с ПО1vюшью которой переводятся в секунду указанные парамет
ры системы управления.
В качестве нуля системы координат принята первая точка пересе
чения положительной полуволны ЭДС источника питания преобра
зователя Еа с осью абсписс (см. рис. 17).
Текстовое описание макромодели системы импульснофазовоrо
управления трехфазной мостовой схемой преобразователя, COOTBeT
ствуюшей алrоритму управления трехфазной мостовой схемой
(см. рис. 17), на языке проrpаммы PSpice имеет следуюший вид:
.SUВСКТ Systemal
+ 10 lр 20 2р 30 3р 40 4р 50 5р 60 6р
* .SUBCKT  директива начала описания макромодели;
* Systemal  имя макромодели;
* ln, lр; ...; 6п, 6р  маркировки узлов (выводов) системы управ
ления, [де р, n  обозначения выводов, которые должны соединять
ся с анодом и катодом тиристора соответственно; пифры перед бук 
венным обозначением вывода соответствуют нумерапии тиристо
ров, принятой для трехфазной мостовой схемы в теории
преобразовательной техники (см. рис. 16).
+ PARAМS: Tu == 30 ТО == О А == 30 Ешiо ==  10 Еmах == + 15
* PARAMS:  ключевое слово, после KOToporo при водится пере
чень параметров макромодели по умолчанию;
* Ти  длительность управляюшеrо импульса; 30  значениедли
тельности управляюшеrо импульса по умолчанию, rpaд;
* А  уroл управления; 30  значение yrла управления по умолча
нию, rpaд;
* то  сдвиr точки отсчета yrла управления А относительно нуля
системы координат; в качестве нуля системы координат принята
первая точка пересечения положительной полуволны ЭДС источ
ника питания Еа с осью абсписс (см. рис. 17);
* Emin, Еmах  начальное и максимальное значения импульса, В.
.FUNC F(x) (0.01j180)*х
* описание функuии, с помошью которой производится пересчет
размерности значений Ти, А, то в секунды.
VFl lр 10 PULSE {Emin} {Етах} {F(TO + А)} 1000 100и
+ {F(Tu)} 20т
VF2 2р 20 PULSE {Ешiо} {Еmах} {F(TO + А + 60)} 100и 100и
+ {F(Tu)} 20т
VF3 3р 30 PULSE {Ешiо} {Еmах} {F(TO + А + 120)} 100и 100и
+ {F(Tu)} 20т
39

VF4 4р 4" PULSE {Emi"} {Етах} (F(TO + А + 180)} 100п 100п
+ {F(Tu)} 20т
VF5 5р 5" PULSE {Emi"} {Етах} (F(TO + А + 240)} 100п 100п
+ {F(Tu)} 20т
VF6 6р 6" PULSE {Emi"} {Етах} (F(TO + А + 300)} 100п 100u
+ (F(Tu)} 20т
* шесть предложений, описывающих включение импульсных ис
точников напряжения в схему системы управления и их параметры:
VFI  VF6  имена источников; lп, lр; ...; 6п, 6р  маркировки уз
лов; PULSE  имя встроенной модели импульсной функции;
{Emin}, {Еmах}  начальное и максимальное значения импульса;
(F(ТО + А + ...)}  начало переднею фронта импульса, с; 100u, 100u
 длительность переднеrо и заднеrо фронта импульса, мкс; (F(Tu)}
 длительность плоской части импульса, с; 20т  период повторе
ния импульсов, мс.
.ENDS Systemal
* .ENDS  директива окончания описания макромодели;
* Systemal  имя макромодели.
Отметим, что ряд параметров в текстовом описании системы
управления представлен в виде идентификаторов, помеченных фи
ryрными скобками "{...}", что разрешает вводить в указанные TeK
CThI численные значения данных параметров, заданных в директиве
.SUВСКТ после ключевоrо слова PARAМS.
Для редактирования численных значений rлавных парамет
ров системы управления: длительности управляющеrо импуль
са, yrла управления, сдвиrа точки отсчета yrла управления OTHO
сительно нуля системы координат  используется технолоrия
создания новых атрибyrов в системе Design, позволяющая вводить
указанные значения в режиме диалоra с экрана монитора. При этом
значения параметров Ти == 30 ТО == О А == 30, принятые по умолча
нию в текстовом описании макромодели системы импульснофазо
Boro управления, заменяются соответственно значениями парамет
ров Tulse TETAO ALFHA, вводимыми с экрана монитора.
Рассмотренная макромодель системы импульснофазовоrо
управления применяется для моделирования преобразователей, KO
торые питаются от сети частотой 50 rц.
Пример 2. Моделирование схемы mupucmopnozo выпрямителя, вы
полнеnnоzо по трехфазной мостовой схеме.
Цель данноrо примера  оценка корректности представления
системы импульснофазовою управления в виде rpафическоrо сим
вола для моделирования задач преобразовательной техники в среде
системы Design.
40

Схема тестовой задачи в среде проrpаммы Sc11ematics изображена
на рис. 16.
Отметим, что при составлении схемы использован только один
rpафический символ из каталоrа штатных библиотек системы De
sign  это rpафический символ L из библиотеки аналоrовых компо--
нентов ANALOG. SLB. С помошью этоrо символа моделируются
все индуктивности: La. Lb, Lc. Ld.
Остальные rрафические символы: VS 1  VS6, Rd. CS 1, Еа 1, ЕЬ 1,
Ес1  находятся в библиотеке новых rрафических символов
USERSYMBOL. SLB под именами: VS1  VS6  "T11yristorm3";
Rd  Rm1; CS1  Systema1; Еа1  Еа, Ebl  ЕЬ, Ес1  Ее.
Остановимся на новых rpафических символах источников ЭДС:
Еа, ЕЬ, Ес. Эти символы созданы путем редактирования чертежа и
атрибутов штатноrо rpафическоrо символа источника синусоидаль
ното напряжения, который находится в библиотеке источников SO
URCE.SLB под именем VSIN.
Целесообразность создания данных символов продиктована тем,
что трехфазные системы удобнее моделировать, имея rpафические
символы фазных эде При этом предусмотрено задание действую
щеrо значения ЭДС, как принято в практических расчетах, в отли
чие от штатноrо rpафическоrо символа, тде задается амплитуда
напряжения.
Вид панелей атрибутов rрафических символов источников сину
соидальной ЭДС Еа, ЕЬ, Ес показан на рис. 18.
Поясним синтаксис шаблона ТЕМРLЛТЕ указанных атрибутов в
той части, которая бьта отредактирована, начиная с позиции, сле
дующей за параметром SIN:
О  постоянная составляющая напряжения равна нулю;
{SORT(2)*@E}  идентификатор пересчетадействующеrо значе
ния ЭДС в амплитудное значение;
50  частота, [ц;
о  задержка относительно начала системы координат равна
нулю;
Q  коэффициент затухания равен нулю;
"О" (рис. 18, а), ,, 120" (рис. 18, б), "240" (рис. 18, в)  фазы
источников синусоидальной ЭДС Еа, ЕЬ, Ес соответственно, трад.
Атрибут "Е == 220" (8) задает действующее значение ЭДС источ
ников Еа, ЕЬ, Ее. Поскольку новые rpафические символы этих ис
точников базируются на штатной модели синусоиды (параметр SIN
в шаблоне ТЕМРLЛТЕ), в которой требуется задаватьамплитудуси
нусоиды, в шаблоне ТЕМРLЛТЕ предусмотрен идентификатор, pe
ализующий процедуру расчета амплитуды по формуле: "Е*J2".
41

Еа1 PartName: Еа
,
.Name
; I TEMPLAТE
PKGREFEal
* REFDES=Eal
* SIMULATIONONLY=
Е=220
Vа.lч'" '. ...... .'
'= J DES %+?i- SIN о {sаЮ"(2)*@Е) 50 о О q
...
1 11
. . .:.. ....-.- Т . ш [ ...._._.-:-.-................ . : .-.-..-.-..........- Т -.-:-:-.. й ......- ::- .-............
I IJ<lnclude t4On:Ф"1)9е;'ЫеАl:Iiiьut
.IX 1",;lul\" .sУ!itет:!lеfiпed Attribute:s
1"
-;"'< ","",."';';"""" "''''' <. .''' :';''    'Io;:;. .""''y' r :;:, . .': :
ЕЬ1 Pa.IName: ЕЬ
. Name:
. I TEML.ATE..
'! PKGREFEbl
. * REFDES=Ebl
fij8 .
* SIMULATIONONLY
Е=220
Valuc . ...... _ .
:; I I>,%+SIN О {sаRТ(2)@Е) 50- щ l .:i"v;'ДfuН .. 1 '
'," I Jltt,Шitii:- J :
1\
":  ..;;h ,.':'.-:: ;I\A:)/
а)
, "
1 1 I
p<:;Ide NnO-:с/1"D!lеаЬ[;!дtWЬutes
. .
,Jjё"'IМJudе.Stеm-detiпr:d АttritШ'I;:I"
Ее1 ParlName: Ее
!N"mr:;
i I TELAТ
PKGREF=Ecl
. REFDES=Ecl
" .
. SIMULATIONONLY
Е=220
б)
V8Iur::
j'f. I S %.. %: SN О ISaRT( 2)';;@ E} 50 о О 240
"'"
'"
I II
---: . !, _? j:l . .. ...
.. ,..  ..Y. M 
1I
I!
...... . (  ,,
Ix III(;Iue Non;cl)age8bIeAtiriliuw"
.. --,., .
1JX: Jпclul!Syslещ'dеfiпеii Atli-ibiit;,s
.,., ':-':":-=:.;; .,,<
в)
i.,.,
:i
:
III!
." I{
O"J&
ИК. . (
: . 1 ; .
,.. & "!' СО;(.. f .
11.1
" Т Save ДItr I
IJ;tf ::o) { . ;
..-::.
Рис. 18. Вид панелей атрибутов rpафических символов источников сииусоидаль
ной эдс Еа (а), ЕЬ (6), Ес (в)
42

;'. .". >; :  ,;:.:,'. :"f. ",  ,j'; : ,  '  
'I.t1.. 'i& *иi _'f()jff'i- ::' : 'i'!" :Н'ff"
'7.E?
rН '  \:
, 
: /:
:ншш .E=220
"<'""""'" ';,'"
..,,:;,.. :"
;, ';001... 11
r'N!lm,,: j E ...... ..'
t :'V8Iue! 1 220 <.. .
!P:PI!lYr., : I 'SavfA l 1 : DetAttr , .
:" ,Х Vэluе ',х N!lme i : ,.... . >.
'! aYer: I r;bu;e ext jJ : ii='@REFDES %+,
";,,. . .., .Н.... "... 1, SIMULATIONONL у=
,":;::::,:::::,tal .' I
>usi: I 'оmэ" '1 ...,, .
ft .i>i?,,: ' 5 ,,............M
1.,. '., ,"".. ..... ок"
ji(: thэпgеэыensсhеmэtiсc
1:1"" K.!eprelativi fctatlcn.
iiII'l:JscKH QSJ Щ :'  lH:CT':'04:d'1'1'M;"'oi' lI MS"""ma'ic. IC:\\'I__,:Diiclgпlaj.g;" ....,
.J::>.
V.J
r .".'-" _M,___,_._ ..... ...
: cffid: Delete
Рис. /9. Вид окиа nporpaMMbI Schematics в режиме редактироваиия атрибyrов rpафическоrо символа Еа

+:>.
+:>.
100AT
SEL»
100A
D I(La)
1. OKU Т      . 
1  OKU +  T   , II
05 1 01115 2 0lIl5 3 01115 11 01115
D ЩА1.ОК)
Тillle
Рис. 20. Результаты моделирования схемы тиристорноrо выпрямителя, выполненноrо по трехфазной мостовой схеме

Все параметры компонентов схемы показаны на ее чертеже (см.
рис. 16), в том числе и действующие значения источников ЭДС, в
отличие от примера 1. При необходимости все параметры можно pe
дактировать в режиме диалоrа с экрана монитора, как показано в
примере 1 (см. рис. 6).
Покажем, каким образом в системе Design реализуется проuеду
ра вывода параметров rрафических символов на чертеж схемы в цe
лях создания возможности для их редактирования в режиме диало
[а. Вначале по команде меню проrраммы Schematics FlLEjEDlТ
LIВRARY надо перейти из режима редактирования схемы в режим
редактирования rрафических символов. Общий вид окна проrpам
мы Schematics в указанном режиме дан на рис. 19. Затем по команде
Р ART jCO РУ вызывается каталоr библиотек rрафических символов.
из которых выбирается и помещается в окно проrраммы Schematics
необходимый символ, в нашем примере  символ "Еа" из библио
теки USERSYMBOL.SLB (см. левую часть рис. 19). Далее по
команде РАRТjАТТRlВUТЕS вызывается панель редактирования
атрибутов (см. правую часть рис. (9), rдe вьщеляется необходимый
атрибут и в окне "Display" отмечаются опuии "Valtle" (значение) и
"Name" (имя), как показано на рис. 1911iIЯ атрибута "Е == 220".
Результаты моделирования схемы тиристорноro выпрямителя,
выполненноrо по трехфазной мостовой схеме, представлены на
рис. 20, [де обозначено: I(La)  кривая тока в индуктивности La;
U(Al, ОК)  напряжение на тиристоре VS1. Форма и пара метры
данных кривых соответствуют их теоретическим аналоrам, извест
ным из теории трехфазной мостовой схемы, что свидетельствует о
корректности представления системы импульснофазовоro управ
ления в виде paccMoтpeHHoro rрафическоrо символа lliIЯ моделиро
вания задач преобразовательной техники в среде системы Design.
3.4. ИНТЕrРАЛЬНЫЙ rРАФИЧЕСКИЙ СИМВОЛ и
МАКРОМОДЕЛЬ ТРЕХФАЗНОЙ МОСТОВОЙ СХЕМЫ
Современные мощные полупроводниковые преобразователи BЫ
полняются на основе трехфазных мостовых схем соединения сило
вых полупроводниковых приборов. При моделировании влияния
преобразователей на качество электроэнерrии в сети uелесообразно
представлять преобразователь в виде единоrо интеrральноro компо
нента, включающеrо в себя элементы как силовой схемы, так и сис
темы управления, поскольку в данной задаче предметом анализа
являются параметры напряжения в точке присоединения преобра
зователя к сети, а не электромаrнитные проuессы в самом преобра
45

зователе. Затраты интеллектуальной энерrии на этапе создания ин
теrральноrо компонента преобразователя компенсируются на этапе
моделирования сложных электротехнических комплексов и систем,
содержаших преобразователи, за счет упрошения технолоrии Moдe
лирования и сокрашения затрат машинноrо времени на производ
ство вычислений.
Рассмотрим технолоrию создания интеrpалъноrо rpафическоrо
символа преобразователя, выполненноrо по трехфазной мостовой
схеме, на основе ero функциональной схемы, показанной на рис. 16.
Макромодель интеrралъноrо rрафическоrо символа преобразо
вателя, выполненноrо по трехфазной мостовой схеме, реализована
на базе трех компонентов: макромодели тиристора, макромодели
системы управления, макромодели RСцепи.
Текстовое описание макромодели системы управления в pac
сматриваемой задаче является составной частью тeKcToBoro описа
ния макромодели трехфазной мостовой схемы.
Полное текстовое описание макромодели трехфазной мостовой
схемы на языке проrpаммы PSpice имеет вид:
.SUBCIcr Most500ISOL А В С da dk
* .SUBCKT  директива начала описания макромодели;
* M6st500ISOL  имя макромодели;
* А, В, С, da, dk  маркировки узлов (выводов) трехфазной MOCТO
вой схемы, rдe А, В, С  выводы фаз А, В, с;
* da. dk  анодный и катодный выводы.
+ PARAМS: V ALUEALFНA == 30
VALUETETAO == 30 VALUEFREQ == 500
* PARAMS:  ключевое слово, после Koтoporo приводится пере
ченъ пара метров макромодели;
* VALUEALFHA == 30  значение yrла управления по умолча
нию, [рад;
* VALUETETAO == 30  значение сдвиrа точки отсчета yrла
управления относительно нуля системы координат по умолчанию,
[рад;
* VALUEFREQ == 500  значение частоты по умолчанию, [ц.
XVSl А Gl dk SCRm29
X VS2 da G2 С SCRm29
X VS3 В G3 dk SCRm29
X VS4 da G4 А SCRm29
X VS5 С G5 dk SCRm29
X VS6 da G6 В SCRm29
* шесть предложений, описываюших соединение тиристоров в
трехфазную мостовую схему:
46

* X VS1... X VS6  имена тиристоров; первая буква имени "х"
по правилам языка проrpаммы PSpice обозначает, что данный KOM
понент описан макромоделью;
* А, В, С, G 1...G6, da, dk  маркировки узлов (выводов) трехфаз
ной мостовой схемы, к которым подключены тиристоры;
* SCR  т2 9  имя макромодели тиристора.
Хl А dk RC PARAMS: R == 1000 С == О.1о
х3 В dk RC PARAМS: R == 1000 С == О.1о
Х5 С dk RC PARAМS: R == 1000 С == О.1о
Х4 А da RC PARAМS: R == 1000 С == О.1о
Х6 В da RC PARAМS: R == 1000 С == О.1о
х2 С da RC PARAМS: R == 1000 С == О.1о
* шесть предложений, описываюших подключение демпфирую
ших RСцепей параллельно тиристорам:
* Хl...х6  имена RСцепей;
* А, В, С, da, dk  маркировки узлов (выводов) трехфазной MOCTO
вой схемы, к которым подключены RСцепи;
* RC  имя макромодели RСцепи;
* R == 1000, С == О.1и  параметры RСцепи: 1000 Ом, 0,1 мкФ.
XCSl dk Gl С G2 dk GЗ А G4 dk G5 В G6
+ SystemaC500ISOL
+ PARAМS: То == 75 ТО == {VALUEТETAO}
+ А == {VALUEALFНA" Fr == {VALUEFREQ}
* предложение, описывающее соединение системы управления с
тиристорами трехфазной мостовой схемы:
* XCS 1  имя системы управления;
* dk, G 1, С, G2, dk, G3, А, G4, dk, G5, В, G6  маркировки узлов
(выводов) системы управления, которые подключены к тиристорам;
* System al500ISOL  имя макромодели системы управления;
* PARAMS:  ключевое слово, после KOToporo приводится пере
чень параметров макромодели;
* Ти == 75  значение длительности управляющеrо импульса по
умолчанию, rpaд;
* ТО == {VALUETETAO}  значение сдвиrа точки отсчета yrла
управления А относительно нуля системы координат, заданное
идентификатором параметра VALUETETAO, по умолчанию paB
но 300;
* А == {VALUEALFHA}  значение yrла управления, заданное
идентификатором параметра V ALU Е ALFHA; по умолчанию равно
300;
* Fr == {VALUEFREQ}  значение частоты, заданное идентифи
катором параметра VALUEFREQ, по умолчанию равно 500 [ц.
47

.ENDS MosC500ISOL
* .ENDS  директива окончания описания макромодели;
* Most500ISOL  имя макромодели.
В тексте макромодели "Most500ISOL" используются TeKCТO
вые описания двух компонентов: макромодели RСцепи  "RC" и
макромодели системы управления  "Systemal500ISOL", KOTO
рые не оформляются в виде rpафических символов. Эти MaKpOMoдe
ли помещены в текстовый файл "usermodel.txt" вместе с MaKpOMO
делью "Most500ISOL" и автоматически вызываются системой
Design из текста макромодели "Most500ISOL" по имени KOMaH
дой SIMULA ТЕ меню ANAL YSIS на этапах проверки правил co
ставления схемы и создания списка соединений схемы, которые BЫ
полняются до начала расчета схемы.
Указанные процедуры Bcerдa предшествуют началу расчета cxe
мы, сопровождаются диаrностикой ошибок и выполняются на
уровне текстовых описаний. Если схема содержит большое количе
ство rpафических символов, то при моделировании схемы затрачи
вается дополнительное время на переход от символа к ero TeKCTOBO
му описанию. Поэтому с точки зрения затрат машинноrо времени
на выполнение расчетов концентрация нескольких текстовых опи
саний компонентов в рамках одноrо rрафическоrо символа является
предпочтительной.
Текстовое описание макромодели RСцепи на языке проrраммы
PSpice имеет вид:
.SUВСКТ RC 1 2 PARAМS: R == lk С == lо
RRC 1 р {R}
CRC р 2 {С}
.ENDS RC
Текстовое описание макромодели системы управления "Sys
temal500ISOL" по структуре не отличается от TeKcToBoro описа
ния макромодели системы управления "Systemal ", поэтому дадим
комментарии только к новым элементам текста:
.SUВСКТ SystemaC500ISOL
+ 1" lр 2" 2р 3" 3р 4" 4р 5" 5р 6" 6р
+ PARAМS: То == {Tuls} то == О А == 30
+ Emi" ==  10 Еmах == + 15 Fr == 50
* Fr == 50  значение частоты по умолчанию, [ц;
.FUNC F(x) (1/360)*х
VFl lр 1" PULSE {Emi"} {Еmах} {F(TO/Fr + A/Fr)} 10о 10о
+ {F(Tu/Fr)} {1/Fr}
VF2 2р 2" PULSE {Ешi"} {Еmах} {F(ТO/Fr + A/Fr + 60/Fr)}
+ 10о 10о {F(Tu/Fr)} + {1/Fr} .
48

VF3 3р 3п PULSE {Ешiп} {Еmах} {F(TOjFr + AjFr + 120jFr)}
+ lOu lOu {F(TujFr)} {ljFr}
VF4 4р 4п PULSE {Emin} {Еmах} {F(TOjFr + AjFr + 180jFr)}
+ lOu lOu {F(TujFr)} {ljFr}
VF5 5р 5п PULSE {Emin} {Еmах} {FUOjFr + AjFr + 240jFr)}
+ lOu lOu {F(TujFr)} {ljFr}
VF6 6р 6п PULSE {Еmiп} {Еmах} {F(TOjFr + AjFr + 300jFr)}
+ lOu lOu {F(TujFr)} {ljFr}
.ENDS Systemal500ISOL
Как видно из текста макромодели системы управления "Sys
temal500ISOL", ero принципиальное отличие от текста MaKpo
модели системы управления "System  а 1 " состоит в том, что в пере
чень параметров введена частота. Последнее позволяет применять
интеrpальный rрафический символ трехфазной мостовой схемы для
моделирования преобразователей, работаюших на любой частоте,
как будет показано на примерах.
Следует отметить, что при обращении из текста основной схемы к
встроенной макромодели выводам встроенной макромодели при
сваиваются маркировки, данные в тексте основной схемы, а при
определении параметров приоритет отдается численным значениям
идентификаторов параметров, вводимым с экрана монитора в режи
ме диалоra.
Вариация численных значений этих идентификаторов произво
дится либо редактированием атрибутов rрафическоro символа, если
данный идентификатор введен в атрибуты, либо с помошью атрибу
тов rрафическоrо символа РАRЛМ из штатной библиотеки SPECl
AL. SLB системы Design в среде проrраммы Schematics. Последний
способ является более универсальным, так как позволяет OДHOBpe
менно изменять численные значения параметров нескольких KOM
понентов схемы. В тексте макромоделей "Most500ISOL" и "Sys
temal500ISOL" идентификаторами заданы четыре параметра,
определяющих режим работы силовой схемы:
TO=={VALUETETAO}  значение сдвиrа точки отсчета yrла
управления А относительно нуля системы координат;
Tu=={Tuls}  значение длительности управляюшеro импульса;
A=={VALUEALFНA}  значение yrла управления;
Fr=={VALUEFREQ}  значение частоты.
Параметр "ТО" имеет чисто математический смысл, так как опре
деляет положение на оси абсцисс точки отсчета yrла управления" А"
относительно нуля системы координат.
49

vl
О
'M j (\;;TJ;:;:.:,''.;''
М1
А
в

с
М1 Pa,IName: m...IM500ISOL 11
j. !>I8.п", V"IUe. '-'.' , .... ...шшШ'
JvA LUEТI: ... .. '", I з i j' "ш,и"ш
TEMPLATEX"@REFOES %А %в %С %da %dk @MODEl
SIMULATIONONl у=
MOOEl=Most 500 ISOl
. I I
PART mo5t М500 ISOl "
PKGREF=Ml  :;
! * REFOES=M1 '.'
ii!.........ш.......... .'-- """'................"''' '""'',,..,"'"""',,.,1
:"Ji:finCltideNhr:h..ng"..bleAtiritiote!: ' 1. . ',цк
:}it.'tndudfltrНI,jAtm., 1: ''''QIl6 ce f. .
.: ;,.' ..;': .' _. ,.
'ш!
.. . J UR'4; :j 
jп!#lи :;f!ttJ::ttrЕЩ{J4d(,c: Mioiot. JJ #\;;J:.;}.:;,.;v.M!>i\..
Рис. 21. Вид иитеrpальноrо rpафическоrо символа трехфазной мостовой схемы и паиели ero атрибутов

В настоящей работе принято, что нулем системы координат ЯЕЛЯ 
ется первая точка пересечения положительной полуволны эдс ис
точника питания Еа с осью абсцисс (см. рис. 17).
Значение параметра "ТО" зависит от фазы напряжения, прило
женноrо непосредственно к вводу трехфазной мостовой схемы, KOTO
рое, в свою очередь, зависит от схемы соединения обмоток питающе
ro трансформатора. Так, для схемы трансформатора "звезда/звезда"
значение параметра "ТО" равно 30 rpaд, для схемы "звезда/треyrоль
ник"  равно нулю и т.д.
Отсюда следует, что параметр "ТО" целесообразно вводить непо
средственно в атрибуты rpафическоrо символа трехфазной MOCTO
вой схемы, поскольку ero редактирование выполняется однократно
на этапе создания модели преобразователя в зависимости от фазы
BxonHoro напряжения.
Параметры "Тп", "ТО", "Fr" определяют режимы работы преоб
разователя, поэтому в процессе исследования они MOryт меняться
неоднократно. Кроме Toro, эти параметры часто надо вводить OДHO
временно в макромодели нескольких компонентов схемы, напри
мер несколько мостов при исследовании мноrомостовой схемы. По
этому для редактирования значений этих параметров целесообразно
применять rpафический символ PARAМ.
Покажем, как реализуются данные технолоrии редактирования
параметров на примере.
Пример 3. Моделирование схемы тиристОРНО20 выпрямителя, вы
полнеННО20 по трехфазной мостовой схеме, на основе инте2ралЬНО20
2рафичеСКО20 символа трехфазной мостовой схемы.
В данном примере решается задача примера 2. Отличие состоит в
применении более универсальных компонентов модели, которые
позволяют эффективнее моделировать сложные схемы преобразо
вательной техники.
Вид интеrpальноrо rpафическоrо символа трехфазной мостовой
схемы и панель ero атрибутов показаны на рис. 21.
В дополнение дадим полное описание шаблона TEMPLATE, так
как оно в сочетании с rpафическим символом PARAМ определяет
механизм редактирования параметров интеrpальноro rpафическоrо
символа трехфазной мостовой схемы:
TEMPLATE == Х л @ REFDES % А % В %С %da %dk
+ @MODEL
+ PARAМS: VALUEТETAO == @ VALUETETAO
+ VALUEALFНA == {ALFНA}
+ VALUEFREQ == {FREQ}
51

VI
N
Schemalic. . ['SVSTEM WSTR.SCН р.llсuпеntll
JЭ,Jl"'l", vig Y1eW'8()01Y';(. M. )1* ...........
Еа La2
......................J"'YY/'
'-/
ЕЬ Lb2
.-.....) _.................fyy"",
Ее Le2
,--Y'v'
0--""'"
PARAMETERS:
ALFHA= 30
TpLlls= 75
FREQ= 50
м
ВЗ
; I
Ж ,
/1
L.L',
!
i
в
СЗ
с
PARAMEТERS:
Lk= 1 m
TENS= 220
idk
Е)
100т
da
Ld
Rd
5

"'\
)

1)"''ignM''''.9<'<. . . Л !f,?:il.i>i:WJ'I$;st
Рис. 22. Схема тиристорноrо выпрямителя на основе интеrральноrо rрафическоrо символа трехфазной мостовой схемы с при
мененнем rрафических символов PARAМ

<1>< !nclu.l\t} Nрп с cnа!1!!е1l Ые Mr!iures
r1], IQCliid'YSteiЦ:d,,!i!1idAflrlb," .
O'J
.У
1 :' 'b?;  : C
b .ni, J :
.
.............. ш,..
JJl-,  i;i.; ; ,;:кs,iщд'.":;,.
: 
' .шшш.. .. ....... . шш.. .шшшш .... .
I;::::IN: PAAAМ V1l !Ue ,
: l temPIte.. .. j .рдЯдм @ММЕl =@УДШ1 ItNAME2/@N' 1 : ...S1lve дtti j '.'
NAMEl .ДLfНАш . l iane DisP . loy . + :' . '
NAME2=Tpuls= . i
:t:70 1: шi>i!е  :ш;. 1
PKGREf=PМ16
. " refdes=PM16
NДМЕЗ=fRЕО=
VДLUЕЗ= 50
........... шш... ... 1. .
PARAMETERS:
ALFHA= ЗА
TpLlls= 75
FREQ= 50
PARAMEТERS:
Lk= 1 m
TENS= 220
da
..
_.... .':":.  ..<.".""'::.. ____Ч . .__. ._... . '".. 
2;. 2.6.11 . :t.UЩl'аУili!l:соmрlе(е< ' ш ..... '" .
';ltIп;i ]Q;Лt;;j .' J  i:i;:iP04;d.;k':Mi;'"'\ 1I lH Schematic."i'sys...;;Pefu';Man.!i'" .
. :Cmd:'M"
v>
v->
Рис. 23. Панель атриБУТО8 rрафическоrо СИМ80ла PARAM

100AT1
I I
I I
I  I
I I
SEL}) I I
I
100AJ
D I(La2)
1,0ИUТ1
I I
I I
I
I
I
I I
1.0ИU+rтт
05 1 01115 201115 3 01115 401115
D U(AS ,t1:dk)
Тill1e
Рис. 24.. Результаты моделироваиия схемы тиристорноrо выпрямителя на основе
иитеrральноrо rрафическоrо символа трехфазиой мостовой схемы
Символика шаблона в целом понятна из предыдущеrо KOMMeH
тария к атрибутам, поэтому поясним только часть после слова
PARAМS:
. параметр VALUETETAO редактируется непосредственно на
панели атрибутов, как показано на рис. 21, и передается в текст мак 
ромодели "Most500ISOL";
· параметры ALFНA и FREQ редактируются с помощью rpафи
ческоrо символа Р ARAM, их значения присваиваются COOТBeTCTBY
юшим идентификаторам и также передаются в текст макромодели
"Most500ISOL" .
Что касается численною значения пара метра Т j)uls в тексте мак 
ромодели "Systemal500ISOL", то оно также редактируется с по
мощью rpафическоrо символа PARAM и передается в текст MaKpo
модели непосредственно.
Отсюда видно, что возможны варианты применения rрафическо
ro символа PARAM дЛЯ редактирования параметров.
Чертеж схемы тиристорноrо выпрямителя, выполненноrо по
трехфазной мостовой схеме, на основе интеrpальною rpафическоrо
символа трехфазной мостовой схемы с применением rpафичсских
54

символов РЛRAМ показан на рис. 22. Отметим, что rpафический
символ РАRЛМ здесь применен также и для ввода действуюшеro
значения напряжения источников ЭДС Еа, ЕЬ, Ее и (TENS) и значе
ния индуктивностей La2, Lb2, Lc2 (Lk).
Панель атрибyrов rрафическоrо символа РАRЛМ показана на
рис. 23, откуда понятна техника ero применения для редактирова
ния параметров.
Резулы'dТЫ моделирования схемы тиристорноrо выпрямителя,
показанной на рис. 22, представлены на рис. 24, rде обозначено:
I(La2)  кривая тока в ИIЩYКIИВНОСТИ La2; U(AS, M:dk)  напряже
ние на тиристоре VSl трехфазной мостовой схемы. Форма и пара
метры данных кривых соответствуют их аналоrам на рис. 20, что
свидетельеfВует о корректности постановки и решения paCCMOTpeH
ной задачи.
3.5. rРАФИЧЕСКИЕ СИМВОЛЫ И МАКРОМОДЕЛИ
ТРЕХФАЗНЫХ мноrООБМОТОЧНЫХ
ТРАНСФОРМАТОРОВ
Мноrообмоточные трансформаторы являются неотъемлемой ча
стью мошных силовых полупроводниковых преобразователей.
В библиотеках системы Desigl1 отсyrствуют встроенные модели
таких трансформаторов, поэтому для исследования электромаrнит
ных процессов в схемах силовых полупроводниковых преобразова
телей необходимо предварительно создать типовые модели и rpафи 
ческие символы мноrообмоточных трансформаторов.
Данная задача решается с помошью методик разработки MaKpo
моделей на языке проrpаммы PSpice и редактирования символов
компонентов в проrpамме Schematics.
Макромодели трансформаторов составляются на основе BCTpO
енных моделей управляемых источников напряжения и тока.
Разработаны макромодели трехфазных двухобмоточных, трехоб
моточных и пятиобмоточных трансформаторов [8, 11].
Двухобмоточные трансформаторы выполнены по схемам "звез
да/звезда" и "звезда/треyrольник" со сдвиrом системы вторичных
напряжений на + 300 и  300 относительно системы первичных
напряжений.
Трехобмоточные трансформаторы выполнены по схеме "звез
да/звезда  треyrольник" со сдвиrом системы вторичных напряже
ний "треyrольника" относительно системы вторичных напряжений
"звезды" на + 300 и  300, .
55

ТУ
Аl
А2
Вl В2
С2
Сl
рО
Рис. 25. Принципиальиая схема двухобмоточиоrо траисформатора в виде rрафи
ческоrо символа
Пятиобмоточный трансформатор выполнен по схеме "звез
да/звезда  треyrольник  зиrзarl  зиrзаr2" со сдвиrом систем Ha
пряжений обмоток 0%°,  30°, + 15°,  15" соответственно.
Общий подход к разработке макромоделей трехфазных мноrооб
моточных трансформаторов состоит в следующем.
Вначале составляются схемы замещения первичной и вторич
ных обмоток трансформатора. Схема замещения первичной обмот
ки представляет собой трехфазный комплект управляемых источни
ков тока, соединенных между собой в соответствии с реальной cxe
мой моделируемой обмотки.
Каждая вторичная обмотка представляется собственной схемой
замещения. Каждая фаза схемы замещения вторичной обмотки MO
делируется последовательным соединением управляемоrо источни
ка напряжения и независимоrо источника напряжения. Напряже
ние независимоrо источника принято равным нулю. Фазы каждой
схемы замещения вторичной обмотки соединены между собой в co
ответствии с реальной схемой моделируемой обмотки.
Ток в фазе схемы замещения первичной обмотки равен сумме TO
ков, протекающих через независимые источники напряжения в COOT
56

ветствующих фазах схем замещения
вторичных обмоток и умноженных
на коэффициент трансформации.
Разность потенциалов на зажи
мах управляемоrо источника напря
жения в фазах каждой схемы заме
щения вторичной обмотки равна
разности потенциалов на зажимах
управляемоrо источника тока в COOT
ветствующей фазе схемы замещения
первичной обмотки, умноженной на
коэффициент трансформации.
Влияние схем соединения вторич
ных обмоток на ток в фазах первич
ной обмотки и разности потенциа
лов на зажимах управляемоrо источ
ника напряжения в фазах вторичных
обмоток учитывается с ПОМОЩЬЮ KO
эффициентов и дополнительных co
ЕА22
RTA22
А1
о
GA1
В
81
GB1
С1
GC1
рО
Рис. 26. Схема замещения пер
вичной обмmки трансформатора
VA22
р1А22
А2
RT822
Е822 V822
82
р1В22
ЕС22 VC22
С2
Рис. 27. Схема замещения вторнчной обмmки трансформатора
57

ставляющих в функции управления указанными источниками тока
и напряжения.
Сопротивления рассеяния обмоток трансформатора вводятся в
схему преобразователя.
Рассмотрим технолоrию разработки макромодели мноrообмо
точноrо трансформатора на при мерах трехфазноro двухобмоточ
Horo трансформатора, выполненноrо по схеме "звезда/треyrоль
ник" со сдвиrом системы вторичных напряжений на + 300 OТHO
сительно системы первичных напряжений, и пятиобмоточноrо
трансформатора.
Прuнцuпuальная схема двухобмотОЧНО20 трансформатора в ВИде
чертежа rpафическоrо символа показанана рис. 25, rдe обозначено:
ТУ  трансформатор на чертежах схем в среде проrpаммы
Schematics;
А), В), С), ро  выводы первичной обмотки;
А2, В2, С2  выводы вторичной обмотки.
Схемы замешения первичной и вторичной обмоток на элемент
ной базе встроенных моделей системы Design показаны на рис. 26,
27 соответственно, rдe обозначено:
V А22, УВ22, УС22  независимые источники напряжения;
ОА), G В), ОС)  источники тока, управляемые током через неза
висимые источники напряжения V А22, УВ22, УС22 соответственно;
ЕА22; ЕВ22, ЕС22  источники напряжения, управляемые
напряжением, приложенным к источникам тока ОА), ОВ}, ОС)
соответственно.
Описание макромодели трансформатора на языке проrpаммы
PSpice, соответствуюшее ero схемам замещения на рис. 26, 27, имеет
следующий вид (строки комментариев содержат знак "*"):
.SUBCIcr ТУ 3Cm3 Аl Вl Сl рО .
+ А2 В2 С2
+ PARAМS: К == 1 R == 10k RT == 0.001
+ 01 == 1.732050807569
* .SUBCKT  директива начала описания макромодели;
* ТУ 3Cm3  имя макромодели;
* А} В) С} ро А2 В2 С2маркировкиузловтрансформатора;
* PARAМS:  ключевое слово, после Koтoporo приводится пере
чень параметров макромодели;
* К  коэффициент трансформации;
* R  сопротивление, кОм;
* RT  сопротивление, Ом;
* "+"  знак продолжения строки.
58

GAl Аl рО VALUE == {K*nl*I(VA22)}
GBl Вl рО VALUE == {K*nl*I(VВ22)}
GCl Сl рО VALUE == {K*nl*I(VC22)}
* три предложения, описывающие включение источников тока в
схему по рис. 26 и функции, определяющие значения токов
источников:
* GA1, GB1, GCl  имена источников;
* Аl, Вl, Сl, рО  маркировки узлов;
* V ALUE  ключевое слово, после Koтoporo приводится описа
ние фунКllИИ;
* I(V А22), I(VB22), I(VC22)  токи, протекающие через независи
мые источники напряжения V А22, УВ22, УС22 соответственно.
ЕА22 р2А22 рlА22 VALUE == {K*nl*V(Al, рО)}
ЕВ22 р2В22 рlВ22 VALUE == {K*nl*V(Bl, рО)}
ЕС22 р2С22 рlС22 VALUE == {K*nl*V(Cl, рО)}
* три предложения, описывающие включение управляемых ис
точников напряжения в схему по рис. 27 и функции, определяющие
значения напряжений источников:
* ЕА22, ЕВ22, ЕС22  имена источников;
* р2А22, р lА22, р2В22, plВ22, р2С22, р 1 С22  маркировки узлов;
* V ALUE  ключевое слово, после Koтoporo приводится описа
ние функции;
* У(Аl, рО), У(Вl,рО), У(Сl, рО) разностипотенциаловназажи
мах управляемых источников тока GA1, G В 1, GCl соответственно.
V А22 р2А22 А2 О
VВ22 р2В22 В2 О
VC22 р2С22 С2 О
* три предложения, описывающие включение независимых ис
точников напряжения в схему по рис. 27 и их параметры:
* V А22, УВ22, УС22  имена источников;
* р2А22, А2, р2В22, В2, р2С22, С2  маркировки узлов;
* О  значение напряжения, В.
RTA22 рlА22 С2 {RT}
RTB22 Р lВ22 А2 {RТ}
RTC22 р 1 С22 82 {RT}
* три предложения, описывающие ВЮIючение сопротивлений в
схему по рис. 27 и их параметры:
* RT А22, RTB22, RTC22  имена сопротивлений;
* рlА22, С2, plВ22, А2, рlС22, В2  маркировки узлов;
* {RT}  значения сопротивлений, заданные идентификатором,
Ом.
59

.,
RA22 А2 О {R}
RВ22 В2 О {R}
RC22 С2 О {R}
* три предrrожения, описываюшие включение сопротивлений в
схему по рис. 27 и их параметры (эти сопротивления на схеме не YKa
заны, введены дrrя обеспечения сходимости решения задач, в KOTO
рых используется данная макромодель):
* RA22, RB22, RC22  имена сопротивлений;
* А2, В2, С2, О  маркировки узлов;
* {R}  значения сопротивлений, заданные идентификатором,
кОм.
.ENDS ТY3Cm3
* .ENDS  директива окончания описания макромодели;
* ТУ 3Cm3  имя макромодели.
Макромодель является одним из параметров rpафическоrо сим
вола (атрибутов  по терминолоrии, принятой в описаниях системы
Design), с помошью которых осушествляются вывод информации о
компоненте на чертеж принципиальной схемы в проrpамме Sche
matics и передача информации о компоненте в проrpамму PSpice.
Полный список атрибутов rpафическоro символа данноrо тpaHC
форматора имеет следуюший вид:
PART == Trans3Cm3
* Р ART  шаблон имени символа компонента, под которым он
заносится в библиотеку символов;
* Trans3Cm3  имя символа компонента.
PKGREF == ТУl
* PKG REF  шаблон позиционноrо обозначения компонента;
* 1  позиционное обозначение компонента на чертеже схемы,
созданной в проrpамме Schematics;
* ТУ!  имя компонента.
REFDES == ТУl
* REFDES  шаблон префикса условноrо обозначения
компонента;
* ТУ  префикс условноrо обозначения компонента на чертеже
схемы, созданной в проrpамме Schematics;
* ТYl  имя компонента.
TEMPLATE == Х л @ REFDES %Аl %Вl %Сl рО %А2 % В2 %С2
@MODEL + PARAМS: К == @К
* ТЕМРLЛТЕ  шаблон дrrя назначения соответствий rpафиче
ских выводов компонента с их реальным физическим смыслом и за
дания параметров компонента;
* Х  символ имени компонента, соответствуюший макромодели;
60

* л  знак, который в процессе работы системы Design заменяется
указанием полноrо пути доступа к компоненту;
* @  знак, указывающий на то, что следующий за ним щаблон в
процессе работы системы Design заменяется ero именем;
* %  знак, предваряющий имя вывода компонента;
* MODEL  щаблон. обозначающий наличие описания модели
или макромодели компонента;
* PARAMS:  щаблон. после Koтoporo вводятся параметры.
MODEL==ТV 3Cт3
* MODEL  шаблон имени модели или макромодели
компонента;
* ТУ  ЗСтЗ  имя макромодели компонента.
K==l
* К  имя параметра (коэффициент трансформации);
* 1  значение параметра, которое может редактироваться.
Пример 4. Моделирование схемы mUPUCmOPHOlO выпрямителя с иc
пользованием lрафичеСКОlО символа трехфазнOlО двухобмоточноlO
трансформатора, выполнеННОlО по схеме "звездаjтреУlОЛЫlик".
На рис. 28 дан чертеж схемы тиристорноro выпрямителя, COCTaB
ленный в среде проrpаммы Schematics, rдe символами обозначены:
Еа, ЕЬ, Ес  источники ЭДС переменноro тока, действующее
значение напряжения 220 В;
La, Lb, Lc  индуктивности питающей сети;
ТУI  трансформатор;
LAI. LBI. LCI индуктивности первичной обмотки
трансформатора;
LЛ2, LB2, LC2 индуктивности вторичной обмотки
трансформатора;
М 1  трехфазный мостовой тиристорный выпрямитель:
Ld  индуктивность сrлаживающеrо реактора, значение
10 MrH;
Rd  активное сопротивление наrрузки, значение KOToporo 5 Ом;
Ed  источник ЭДС постоянноrо тока, значение напряжения
10 В;
У  маркер напряжения в указанной точке схемы относительно
"О";
[  маркер тока в указанной ветви схемы;
PARAМETERS  специальный символ, предназначенный для
задания и изменения параметров схемы;
Ls == [О MKrH  значение La, Lb, Lc;
LI == 10 MKrH  значение LAI, LBl. LCI;
L2 == 1 MrH  значение LA2, LB2, LC2;
61

0'\
N
.Е:а: .

=:220
La:
PARAMETERS'
.LS.= 1.0uH
С1= 10UH.
L2.= 1тН: .
Lc.
:FЩ.
1и
LA1
. TV1.
.dk"
А
Ld
М 1 : . . 10тН
в
с

t
.da
d:
Rd : 5
. Ed . t .E10 :
Рис. 28. Модель схемы тиристорноrо выпрямителя с использованием rрафическоro символа трехфазноrо двухобмоточноrо
трансформатора
СВ:1
СС1
Коэф.: транс.
К "'"":" о.5
PARAMETERS::
ALFHA ;"30
т pul =90

400UTI
I I
I I
I I
400U'
D U(LA1 :1)
200UTI
I
I
I I
200U'
D U(LA2:1)
40ATI
I I
I
I
I I
40A'
D I(LA1)
50ATI
I . . . I
I
I .
50A+'r
Os 10ms 20ms
D  I(LA2)
I
I
,I
ЗОms 40ms
Тiтe
0'\
W
Рис. 29. Результаты моделирования схемы mристорноrо выпрямителя с использованием rрафическоrо символа трехфазноrо
двухобмоточиоrо трансформатора

ALFHA == 30  значение yrла управления выпрямителя, rpaд;
т jJuls == 90  значение длительности импульса управления, rpaд.
Результаты расчета, полученные с помощью проrpаммы PSpice и
обработанные в среде проrpаммы РroЬе, показаны на рис. 29.
Условные обозначения на рис. 29:
У(LЛ1:1)  напряжение на выводе первичной обмотки тpaHC
форматора, фаза А;
V (LA2: 1)  напряжение на выводе вторичной обмотки трансфор
матора, фаза А;
1(LЛ1)  ток в индуктивности LЛl;
1(LA2)  ток в индуктивности LA2.
Как видно из рис. 29, эпюры токов точно совпадают с известны
ми в теории преобразовательной техники кривыми, что свидетель
ствует об адекватном отображении в разработанной модели TpaHC
форматора параметров ero физическою прототипа.
Рассмотрим макромодель nятuобмоточноо трансформатора,
выполненною по схеме "звезда/звезда  треyrольник  зиrзаrl 
зиrзаr2" со сдвиюм систем напряжений обмоток 00/00,  300,  15",
+ 15" соответственно.
Схемы замещения первичной обмотки и вторичных обмоток
трансформатора показаны на рис. 30  34. Описание макромодели
трансформатора на языке проrраммы PSpice, соответствующее дaH
ным схемам замещения, имеет следую
щий вид (комментарии содержат знак
"*" в начале строки):
.SUВСКТ ТV12Cтl Аl Вl Сl рО
+ А21 В21 С21
+ А22 В22 С22
+ А23 В23 С23
+ А24 В24 С24
+ PARAМS: К == 1 RT == 0.001
+ 01 == 1.732050807569
+ 02==0.8164965809277
+ 03 == 0.2988584907227
* .SUBCKT  директива начала
описания макромодели;
* ТУ 12Cml  имя макромодели;
* Аl, BI, CI, рО, А21, B21, C21, А22,
В22, С22, А23, В23, С23, А24, В24, С24
маркировки выводов обмоток
трансформатора;
* "+"  знак продолжения строки.
Д1
GA1
81
GB1
С1
GC1
рО
Рис. 30. Схема замещения пер
вичной обмотки пятиобмоточ
HOro трансформатора
64


ЕД21
VA21
А21
ЕВ21
VB21
В21
рО21
ЕС21
VC21
С21
Рис. 31. Схема замешения вторичной обмотки "звезда" пятиобмоточноrо TpaHC
форматора
RT А22
ЕА22
VA22
А22
р1А22
RTB22
ЕВ22
VB22
822
р1В22
RTC22
ЕС22
VC22
С22
р1С22
Рис. 32. Схема замещения вторичной обмотки "треуrольник" пятиобмоточноrо
трансформатора
65

ЕД23
VA23
А2З
ЕВ23
VB23
82З
рО23
ЕС23
VC23
С2З
Рис. ЗЗ. Схема замещения вторичной обмотки "зиrзаr 1 " пятиоБМОТО'IНоrо TpaHC
форматора
ЕА24
VA24
А24
ЕВ24
VB24
824
рО24
ЕС24
VC24
С24
Рис. 34. Схема замещения вторичной обмотки "зиrзаr2" пятиоБМОТО'IНоrо TpaHC
форматора
66

* PARAMS:  ключевое СЛОВО. после KOToporo приводится пере
чень параметров макромодели;
* К  коэффициент трансформации;
.* RT  сопротивление, Ом;
* n 1, n2, n3  коэффициенты корректировки составляющих тока
и напряжения управляемых источников в зависимости от схемы co
единения вторичной обмотки.
Описание первичной обмотки
GAl Аl рО VALUE == {K*(I(VA21) + nl*I(VA22)
+ + n2*I(V А23)  n3*I(VВ23)
+ + n2!'I(V А24)  n3*I(VC24»}
GBl Bl рО VALUE == {K*I(VВ21) + nl*I(VВ22)
+ + n2*I(VB23)  n3*I(VC23)
+ + n2*I(VB24)  n3*I(V А24»}
GCl Cl рО VALUE == {K*I(VC21) + nl*I(VC22)
+ + n2*I(VC23)  n3*I(V А23)
+ + n2*I(VC24)  n3*I(VB24»}
* три предложения, описывающие включение управляемых ис
точников тока в схему по рис. 30 и функции, определяющие значе
ния токов этих источников:
* GA1, GB1, GCl  имена источников;
* Аl, Вl, Сl, ро  маркировки узлов;
* V ALUE  ключевое слово, после Koтoporo при ВОДИТСЯ описа
ние функции, определяющей значение тока управляемоrо источни
ка тока;
* I(УА2l)  I(VA24), I(VB2l)  I(VB24), I(VC2l)  I(VC24) 
токи, протекающие через независимые источники напряжения
УА2l  УА24, УВ2l  УВ24, УС2l  УС24 соответственно.
Описание вторичной обмотки, соединенной по схеме "звезда"
ЕА21 рlА21 рО21 VALUE == {K*V(Al, рО)}
ЕВ21 р1В21 рО21 VALUE == {K*V(Bl, рО)}
ЕС21 рlС21 рО21 VALUE == {K*V(Cl, рО)}
* три предложения, описывающие включение управляемых ис
точников напряжения в схему по рис. 31 и функции, определяющие
значения напряжения этих источников:
* ЕА21, EB2I, ЕС2l  имена источников;
* plA2I, plB2I, pIC2l, р02l  маркировки узлов;
* V ALUE  ключевое слово, после KOToporo при ВОДИТСЯ описа
ние функции;
* У(Аl, ро), У(В 1, рО), V(CI, рО)  разности потенциалов на зажи
мах управляемых источников тока GAI, GBI, GCl соответственно
по рис. 30.
67

VA21 рlА21 А21 О
VВ21 рlВ21 В21 О
VC21 рlС21 С21 О
* три предложения, описывающие включение независимых ис
точников напряжения в схему по рис. 30 и их параметры:
* V А21, VВ2l, УС21  имена источников;
* рlА2l, А21, р1В2l, 821, рlС2l, С21  маркировки узлов;
* О  значение напряжения, В.
Описание вторичной обмотки, соединенной по схеме "треУ20льник"
ЕА22 р2А22 рlА22 VALUE == {K*nl*V(Al, рО)}
ЕВ22 р2В22 рlВ22 VALUE == {K*nl*V(В1, рО)}
ЕС22 р2С22 рlС22 VALUE == {K*nl*V(CAl, рО)}
V А22 р2А22 А22 О
VВ22 р2В22 В22 О
VC22 р2С22 С22 О
* щесть предложений, описывающих включение и парамеТры
управляемых и независимых источников напряжения в схему по
рис. 32; синтаксис данных предложений аналоrичен синтаксису co
ответствующих предложений в описании вторичной обмотки по
схеме "звезда".
RTA22 рlА22 В22 {RT}
RTB22 р 1В22 С22 {RT}
RTC22 рlС22 А22 {RT}
* три предложения, описывающие включение сопротивлений в
схему по рис. 32 и их параметры:
* RT А22, RT822, RTC22  имена сопротивлений;
* рlА22, С2, р1В22, А2, рlС22, в2  маркировки узлов;
* {RT}  идентификатор параметра RT; по умолчанию принимает
значение, указанное в заrоловке макромодели после ключевоrо сло
ва PARAМS.
Описание вторичной обмотки, соединенной по схеме "зи2З02] "
ЕА23 рlА23 рО23 VALUE == {K*(n2*V(Al, рО)  n3*V(Cl, рО»}
ЕВ23 рIВ23 рО23 VALUE == {K*(n2*V(Bl, рО)  n3*V(Al, рО»}
ЕС23 рlС23 рО23 VALUE == {K*(n2*V(Cl, рО)  n3*V(Bl, рО»}
V А23 р lА23 А23 О
VВ23 рlВ23 В23 О
VC23 рlС23 С23 О
* щесть предложений, описывающих включение и параметры
управляемых и независимых источников напряжения в схему по
рис. 33; синтаксис данных предложений аналоrичен синтаксису co
ответствующих предложений в описании вторичной обмотки по
схеме "звезда".
68

Описание вторичной обмотки, соединенной по схеме "ЗИi!заi!2"
ЕА24 рlА24 рО24 VALUE == {K*(n2*V(Al, рО)  n3*V(Bl, рО»}
ЕВ24 рIВ24 рО24 VALUE == {K*(n2*V(Bl, рО)  n3*V(Cl, рО»}
ЕС24 рlС24 рО24 VALUE == {K*(n2*V(Cl, рО)  n3*V(Al, рО»}
V А24 рlА24 А24 О
VВ24 рIВ24 В24 О
VC24 рlС24 С24 О
* шесть преwюжений, описывающих включение и параметры
управляемых и независимых источников напряжения в схему по
рис. 34; синтаксис данных предложений аналоrичен синтаксису co
ответствующих предложений в описании вторичной обмотки по
схеме "звезда".
.ENDS ТУ 12Cml
.ENDS  директива окончания описания макромодели;
ТУ 12Cml  имя макромодели.
Описание списка атрибутов rpафическоrо символа пятиобмоточ
Horo трансформатора прокомментируем только в части атрибута
TEMPLA ТЕ, остальные атрибуты аналоrичны атрибутам rpафиче
cKoro символа двухобмоточноrо трансформатора:
PART == Trans12Cmldubl
PKGREF == ТУl
REFDES == ТУl
ТEMPLAТE == Х л @ REFDES %Аl %Вl %Сl% А21 %В21 %С21
+ %А22 %В22 %С22 %А23 %В23 %С23% А24 %В24 %С24 @ MODEL
PARAМS: К == {К}
TEMPLA ТЕ  шаблон для назначения соответствий rрафиче
ских выводов компонента с их реальным физическим смыслом и за
дания параметров компонента;
Х  символ имени компонента, соответствующий макромодели;
л  знак, который в процессе работы системы Design заменяется
указанием полноrо пути доступа к компоненту;
@  знак, указывающий на то, что следующий за ним щаблон в
процессе работы системы Design заменяется ero именем;
%  знак, предваряющий имя вывода компонента;
MODEL  щаблон. обозначающий наличие описания модели
или макромодели компонента;
PARAMS: К == {К}  щаблон, после Koтoporo вводятся параметры;
К  имя параметра (коэффициент трансформации);
{К}  идентификатор значения параметра К; дЛЯ задания этоrо
значения используется rpафический символ PARAМ из библиотеки
SPECIAL.SLB, содержащей директивы задания на моделирование.
MODEL == ТУ 12Cml
69

m!!:;'; i'i :::::';:;;,':'<Y"'"",:,.'; ":: ;

, J
....1., I
....:!
О
[
1 ТУТ
; ТУ1 P,aIIName: Тlan.12Сml-:-dubI
i; Niime V..ltie
' [п: МРL.AТЕ= 1 24 %С24.
,SaveAtti
....... 1
.. 1 :.'
PARAMS: K{K)I
@MODEL
[о"
" MODELТV 12f m1
" PART=Trans12fmldubI
PKGREF=ТV1
* REFDES=ТVI
. 1 {';,й'dНРI&i !
. I,,:, p,:it:"
',о
',.1

.:.::.А.......

l '
I
A-;;;'''
: ...
r;  IncludiiNDange"bIe.AIiibule"
i! р( '1nclude SYSlel11"defi ne d Atlribute"
;
. . J2K
ljni:el
< 11 , '
'r59K1lJ:5IJ'" .:4iifu".>iVii)ii compfet;:;:
"   :, ..
Cmd: Rot"1e
:fiIO
:H
!
:CjiJ
:
:
! C
'\
1:
..
..,."...  :.
)':'Jji6:51
_n;l i !. .!с.  .!) 1r;, I Pt«..:IРисА Рис,.IIsi;..; .Des:Ifuo..J
Рис. 35. rрафический символ ПЯllюбмоточиоrо траисформатора и панель ero атрибутов

. Schemalic.  (MOSHCOU8LTRSYI'C2.SCH р.Т (cu..enl)]
'1Иf#.::r.<#"/!),*,J! ;';An )(. '" Ji .;. .
TV

!,
i
'i
!
н
:П
II
.
:
i
.
i!
:!
ii
.п
н
I1
1;
1I о
.1;
л
:
:
!
: .
 ". "'" ",... '<.'" ,__.< ",:.",>. : .А'"
! Ji 11;n0i1Jr1>:; "i#ii;C.i"iYI;;"
.f:J ,Пi'f4< l тJсi Т 5 Jj s:,:";ii; J @$.; I if1!t:t jji.#
--.:J
......
Еw06ЗОО
RO 1u
PARAMETERS
Ls 40n;H
L1""" 1uH
L2.... 2.01"nH
da
с
f3
Al
FA.RAr\/!EТERS
к  0.1
PARAfv1ETERS
ALFНP.""" ЗА
Tpuls::;;:::110
. -s:.
Ld )
,
50mb!)
)
Rd
20
Рис. 36. Модель схемы четырехмостовоrо тиристорноrо выпрямителя с пятиобмоточным трансформатором

Чертеж rpафическоro символа пятиобмarочноrо трансформатора
и панель еro атрибутов показаны на рис. 35.
Маркировки выводов rpафическоro символа на чертеж не BЫBe
дены, чтобы избежать при моделировании схем с пятиобмоточными
трансформаторами избыточной информации на чертеже схемы. Че
тыре верхних вывода соarветствуют вводам первичной обмотки AI,
В 1, С 1, ро, отсчет ведется справа налево. Нижние выводы COOTBeTCT
вуют выводам вторичных обмarок, по три вывода на обмотку. Первые
три вывода соответствуют выводам обмотки, соединенной по схеме
"звезда" А2I, В21, С21, отсчет ведется справа налево и т.д.
Отметим, что на панели атрибутов в окне редактирования пока
зан последний элемент шаблона ТЕМ PLA ТЕ: К == {К}, что позволя 
ет редактировать ero с помошью rpафическorо символа PARAM.
Пример 5. Моделирование схемы четырехм.остовО20 тupиCтOPH020
выпрямителя.
Цель данноrо примера  тестирование результатов расчета путем
сопоставления с экспериментальными данными, полученными в
процессе промышленных испытаний мошных 24пульсных преоб
разователей [12  14].
Функциональная схема модели показана на рис. 36.
Параметры силовой схемы соответствуют параметрам стенда, на
котором под руководством и при участии автора проводились Haтyp
ные испытания влияния 24пульсноrо преобразователя на питаю
шую сеть, и имеют следуюшие значения:
Еа == ЕЬ == Ес == 6300 В;
La == Lb == Lc == 40 MrH;
LA21... LC24 == L2 == 2 MrH;
Ld == 50 MrH; Rd == 20 Ом.
Параметры системы управления имеют следуюшие значения:
А == 300  yrол управления;
Ти == II 00  длительность управляюшеrо импульса;
то (сдвиr точки отсчета yrла управления А arносительно нуля си
стемы координат):
для моста МI  300; для моста М2  600; для моста М3  45"; для
моста М4  15".
В результате моделирования рассчитывали: эпюры токов во всех
ветвях функциональной схемы, эпюры потенциалов всех узлов OT
носительно нуля функциональной схемы; производили rармониче
ский анализ заданных кривых тока и напряжения.
72

400AT
,
,
,
,
I
,
,
,
,
,
:
,
OA
,
,
,
,
,
,
,
,
,
,
,
,
,
400Al
D I(LA21)
2OКU,
,
,
,
,
,
,
,
,
,
,
,
,
ou'
,
I
.
I
I
I
SEL»:
2.0KU+rCCI
301115 351115 401115 451115 501115
D U(M1 :А.М1 :8)
Тilllt'
-...J
v.>
Рис. ЗZ Эпюры тока и напряжения на входе моста Мl

-....:J
 100AT
,
1
,
,
:-..
,
,
,
,
,
,
I
I
OA
I
I
I
I
I
I
I
,
,
1
1
,
1
100Al
Q I(LA1)
2 OKU ,                                                     .                         
,
,
,
,
,
,
,
,
,
,
,
,
IJU
I
1
,
1
1
,
,
I
I
,
I
1
20KU+T,,I
311"'5 35"'5 "0"'5 "5"'5 501115
Q U(La:2.Lb:2)
Time
Рис. 38. Эпюры тока и напряжения на входе преобразователя

IA,A
100
IOО
О
U Ав , кВ
20
20
8ремя,МС
20
О
20
Время,МС
Рис. 39. Экспериментальные кривые тока и напряжения на входе преобразователя
rармонический анализ
эпюры напряжения на входе преобразователя
Номер Частота. Амплитуда, Относительное
rармоники rц в значение
(теория / эксперимент)
I 5.000Е+ОI 1.4IЗЕ+О4 I.OOOE+OO /1,0
23 1.l50E+03 3.497Е+02 2.475E02 / 0,0435
25 1.250E+03 3.350Е+02 2.37IE02 / 0,0487
47 2.350Е+03 1.545E+02 1.093E02 /0,0167
49 2.450Е+03 1.315Е+02 9.303ЕОЗ /0,0099
rармонический анализ
эпюры тока на входе моста МI
1
5
7
II
13
5.000Е+ОI
2.500Е+02
3.500Е+02
5.500Е+02
6.500Е+02
2.416Е+02
4.305E+01
2.712E+01
1.14IE+OI
6.924Е+00
I.OOOE+OO
1.782E01
1.123E0 1
4. 722E02
2.866E02
Рис. 40. Результаты rармоническоrо анализа эпюры напряжения на входе преоб
разователя и эпюры тока на входе моста Мl
75

Для тестирования выбраны следующие результаты расчета: эпю
ры тока и напряжения на входе моста М 1 (рис. 37); эпюры тока и Ha
пряжения на входе преобразователя (рис. 38); результаты rармони
ческоrо анализа эпюры тока на входе моста М 1 и эпюры напряже
ния на входе преобразователя (рис. 39).
Эпюры тока и напряжения на входе моста М 1 и результаты Tap
моническоrо анализа эпюры тока в точности совпадают с известны
ми теоретическими результатами r 15]_
Эпюры тока и напряжения на входе преобразователя и результа
ты rармоническоrо анализа эпюры напряжения сопоставлены с экс
периментальными данными (рис. 39, 40) и также удовлетворительно
совпадают с учетом поrpешностей проведения эксперимента в усло
виях действуюшеrо производства.
Таким образом, тестирование результатов моделирования путем
сопоставления с экспериментальными данными свидетельствует о
корректности предложенных rpафических символов пятиобмоточ
ното трансформатора и модели в целом.
3.6. rРАФИЧЕСКИЕ СИМВОЛЫ И МАКРОМОДЕЛИ
ФИЛЬТРОКОМПЕНСИРУЮЩИХ УСТРОЙСТВ
Фильтрокомпенсирующие устройства (ФКУ) предназначены для
компенсации реактивной мощности и фильтрации rармоник тока и
напряжения на входе и выходе силовых полупроводниковых преоб
разователей (СПП). Эти устройства являются неотъемлемой частью
электротехнических комплексов и систем, содержащих СПП, так
как процесс преобразования параметров электрической энерrии
объективно сопровождается потреблением реактивной мощности
из питающей сети, искажением формы кривых тока и напряжения
на входе и выходе преобразователя.
Технические требования к входным ФКУ определяют в основном
два документа:
· [ОСТ 131 0997 "Нормы качества электрической энерrии в си
стемах электроснабжения общеrо назначения", устанавливающий
показатели и нормы качества электрической энерrии в электриче
ских сетях систем электроснабжения переменноrо трехфазноrо и
однофазноrо тока частотой 50 [ц в точках, к которым присоединя
ются электрические сети, находящиеся в собственности различных
потребителей электрической энерrии, или приемники электриче
ской энерrии;
76

. технические условия на присоединение потребителей электри 
ческой энерrии в части требований электроснабжающей орrаниза
иии по компенсации реактивной мощности.
Технические требования к выходным ФКУ должны устанавлива
ться в технических условиях на преобразователь.
Как в первом, так и во втором случае выбор схемы и параметров
ФКУ должен проводиться на основе результатов анализа электро
маrнитных процессов в электротехнической системе, содержащей
СПП. и raрмоническоm анализа формы кривых тока и напряжения
на входе и выходе СПП. Поэтому при создании универсальных MO
лелей, предназначенных дrIЯ решения таких задач, необходимо в
комплекте библиотеки компонентов преобразователя иметь модели
схемФКУ.
В брошюре рассмотрены rpафический символ и макромодель
ФКУ, которые входят в библиотеку компонентов универсальной
модели дrIЯ исследования качества электроэнерrии в цепях с преоб
разователями [16, 17].
Основная схема ФКУ. которая применяется в силовой преобра
зовательной технике, представляет собой комбинацию резонанс
ных цепей  фильтров, настроенных на частоты rармоник тока
преобразователя. Различают узкополосные и широкополосные фи
льтры. При этом узкополосный фильтр можно представить как ча
стный случай широкополосноrо фи
льтра [18]. Поэтому в качестве базовой
схемы дrIя модели Ф КУ принят широ
кополосный фильтр (рис. 41).
Базовая макромодель Ф КУ  OДHO
фазный широкополосный фильтр BTO
poro порядка  построена на основе
встроенных моделей одной из штат
ных библиотек системы Design: рези
стора R, конденсатора С и индуктив
ности L.
Путем вариации параметров базо
вой макромодели ФКУ можно Ha
страивать эту схему на любую частоту,
задавать любую реактивную мощ
ность на основной частоте. превра
щать широкополосный филь тр в n 41 Б Ф
rUC. . азовая схема иль
узкополосный. тра для модели ФКУ
2
.1.. с
L
R
77

.....
Для моделирования трехфазных ФКУ можно использовать один
из двух приемов:
1) моделирование необходимой схемы ФКУ в среде rpафическоrо
редактора  проrpаммы Schematics с применением rpафическоrо
символа однофазной базовой макромодели ФКУ;
2) составление TeKcтoвoro описания макромодели трехфазной
схемы ФКУ на языке проrpаммы PSpice с последующим созданием
rрафическоrо символа данной схемы, который поддерживается yкa
занным текстовым описанием.
Второй вариант более целесообразен. так как способствуетувели
чению скорости решения задачи.
Текстовое описание макромодели трехфазной схемы ФКУ BЫ
полнено на основе TeKcтoBoro описания однофазной схемы.
Текстовое описание макромодели однофазной схемы ФКУ, COOT
ветствующей рис. 41, на языке проrpаммы PSpice имеет следующий
вид:
.SUВСКТ RCLD 1 2
+ PARAМS: R == 37.5 С == 6о L == О.627т
* .SUBCKT  директива начала описания макромодели;
* RCLD  имя макромодели;
* 1 2  маркировки выводов схемы;
* PARAMS:  КЛючевое слово, после KOTOpOro при водится Пере
чень параметров макромодели по умолчанию: R== 37,5 Ом, с==
== 6 мкФ, L == 0,627 MrH.
RRCL 1 р {R}
CRCL р 2 {С}
LRCL 1 р {L}
* три предложения, описывающие включение компонентов в cxe
му по рис. 41 и их параметры:
* RRCL, CRCL, LRCL  имена компонентов;
* 1, р, 2  маркировки узлов, между которыми включены COOTBeT
ствующие компоненты;
* {R}, {С}, {Ц  идентификаторы параметров R, С, L, предназна
ченные для изменения параметров в режиме диалоrа с экрана
монитора.
.ENDS RCLD
*.ENDS  директива окончания описания макромодели;
* RCLD  имя макромодели.
Трехфазная схема ФКУ представляет собой три однофазные cxe
мы ФКУ, соединенные в "треyrольник".
Текстовое описание макромодели трехфазной схемы ФКУ на
языке проrpаммы PSpice имеет следующий вид:
78

.SUВСКТ Fl А В С PARAМS:
+ VALUECF == 6u VALUERF == 15 VALUELF == О.1ш
* .SUBCKT  директива начала описания макромодели;
* Fl  имя макромодели;
* А, В, С  маркировки ВЫВОДОВ схемы;
* VALUECF == 6и VALUERF == 15 VALUELF == О.1т  зна
чения параметров схемы, заданные по умолчанию.
XRCL1 А В RCLD PARAМS:
+ С == {VALUECF} R == {VALUERF} L == {VALUELF}
XRCL2 В С RCLD PARAМS:
+ С == {VALUECF} R == {VALUERF} L == {VALUELF}
XRCL3 С А RCLD PARAМS:
+ С == {VALUECF} R == {VALUERF} L == {VALUELF}
* три предложения, описывающие соединение трех однофазных
схем ФКУ в одну трехфазную схему:
* XRCLI, XRCL2, XRCL3  имена компонентов трехфазной
схемы, представленных в форме макромоделей однофазной схемы,
о чем свидетельствует первый символ в имени компонента (Х);
* А, В, С  маркировки узлов, между которыми включены cooт
ветствующие компоненты;
* RCLD  имя макромодели однофазной схемы;
* {VALUERF}, {VALUECF}, {VALUELF}  идентификаторы
значений параметров RF, CF, LF, предназначенные для изменения
параметров в режиме диалоrа с экрана монитора.
.ENDS Fl
*.ENDS  директива окончания описания макромодели;
* Fl  имя макромодели.
Описание списка атрибутов rрафическоrо символа трехфазной
схемы ФКУ имеет следующий вид:
PART == F1
* PART  шаблон имени символа компонента, под которым он
заносится в библиотеку символов;
* F  1  имя символа компонента.
PKGREF == F1
* PKG REF  шаблон позиционною обозначения компонента;
* 1  позиционное обозначение компонента на чертеже схемы,
созданной в проrpамме Schematics;
* F  1  имя компонента.
REFDES == F1
* REFDES  шаблон префикса условноrо обозначения
компонента;
79

* F  префикс условною обозначения компонента на чертеже
схемы, созданной в проrpамме Schematics;
* F 1  имя компонента.
TEMPLATE == Х л @ REFDES %А %В %С% @ MODEL
+ PARAМS: V ALUE CF == {CFl}
+ VALUERF == {RFl} VALUELF == {LFl}
* TEMPLATE  шаблон для назначения соответствий rpафиче
ских выводов компонента с их реальным физическим смыслом и за
дания параметров компонента;
* Х  символ имени компонента, соответствующий макромодели;
* л  знак, который в процессе работы системы Design заменяется
указанием полноrо пути доступа к компоненту;
* @  знак, указывающий на то, что следующий за ним шаблон в
процессе работы системы Design заменяется ero именем;
* %  знак, предваряющий имя вывода компонента;
* MODEL  шаблон, обозначающий наличие описания модели
или макромодели компонента;
* PARAМS: VALUECF == {CFl} VALUERF == {RFl} YA
LUELF == {LFl}  шаблон, с помощью KOToporo вводятся пара
метры в режиме диалоrа.
MODEL == Fl
* MODEL  шаблон имени модели или макромодели
компонента;
* F l  имя макромодели компонента.
Технолоrия диалоrа для редактирования параметров компонен
тов схемы Ф КУ: резистора, конденсатора и индуктивности  реали
зована путем применения идентификаторов, которые введены в
текст макромодели ФКУ и в атрибуты шаблона TEMPLATE ее [pa
фическоrо символа на этапе их создания. Вариация значений пара
метров, представленных идентификаторами, производится в среде
проrpаммы Schematics с помощью атрибутов rpафическоrо символа
PARAМ.
Чертеж rpафическоrо символа фильтрокомпенсирующеrо устрой
ства и вид панели ero атрибутов показаны на рис. 42. В окне peдaK
тирования видна часть шаблона TEMPLATE начиная с ключевоrо
слова PARAMS.
Пример 6. Моделирование влияния на питающую сеть тиpиcтop
HOlO выпрямителя, выполнеННОlО по трехфазной .мостовой схеме.
Рассмотрим пример моделирования влияния на питающую сеть
тиристорноrо выпрямителя, выполненноrо по трехфазной MOCTO
вой схеме в целях выбора параметров ФКУ. Функциональная схема
модели, созданная в среде проrpаммы Schematics на основе paCCMOТ
80

11
,!iН',L;т;i
,,;.,,,.. У'.' . h'.'" у..""'., '/'Y. :.;:.!<:(:'..'Л'/hН>;, ,<h), ;x,_,.;, :':':h'.:'<{h'
,*.;,;:;" Jlt""
А,
8
F1
j'rj" P",1N81D8: F1
""N"me'
EMPLATE
REFDESF 1
Villue H
 I ARAM: АШЕ-:-) VALUEF'
"'"
61 ..
,.. SIMULATIONONLY
, ': MODEL=Fl
PART=Fl
PKGREF=Fl
?';.:.:....- ..
:IX J"аd()ПСChl)ngеЫе tщtiь.Ф1S
JX In!!" Sxsterirde!iri,:" f<ttribul"s
зvе'Atlr
l '
1 ',,' !;вцсеl
,. ' 1
"".1 1'
::3
=,'8
iti3
1 Т :з
1::
,;.,
I

,QK
 1 ; 1 ' "
Cl.,"OO. 1_O:D ' <, . ': Cmd:JetNe\tlP_8ri.i;." .
" n".I IQe J д,lrтi;.;.Iт;:I;Iд ft:lp}H[s... 6.1 j!;:t1i'1!i\16:T
00
.....
Рис. 42. rрафический символ фильтрокомпенсирующеl"О устройства и панель ero атрибутов

00
N
TV K==04
Lc
R45
о
100k
PARAMETERS:
ALFHA== 30
Т puls== 90
FREQ== 50
La2
АЗ А
da
Ld
50т
R5
20
Рис. 43. Функциональная схема моделн для анализа вляяння на питающую сеть тиристорноrо выпрямителя, выполненноrо по
трехфазной мостовой схеме
ВЗ В
LC2 СЗ с
.
PARAMETERS:
Ls== 40т
TENS== 6300
Lk== 25т

100AT,
I
I
I
I
I
SEL»
100AL
[] I(La)
10KUT,
10KUL,rr
1601115 1701115 1801115 1901115 2001115
[] U(La:2)
Tillle
00
w
Рис. 44. Эпюры кривых тока и напряжения сети без ФКУ

00
-i:>-
F 1 F 2 F 3
() a:J » () a:J » () a:J »
Р4
Р2
Р3 Р6
() a:J » () a:J » () a:J »
F 4 F5 F 6
PARAMETERS: PARAMETERS: PARAMETERS:
CF1 0.828u CF2== 0573u CF3== 0255u
RF1 20k RF2== 20k R F3== 30k
LF1 0.483 LF2== 0.356 LF3== 0324
PARAMETERS: PARAMETERS: PARAMETERS:
CF4 0.128u CF5== 459u CF6== 2р
RF4 55k RF5== 400 R F6== 20
LF4 0.462 LF5== 0.075 LF6== 6."
Рис. 45. Функциональная схема блока ФКУ

200ATl
200A
D I(la)
2 OKU т                                            .                               1
2 OKU +    T    ,       I     r    
1501115 1601115 1701115 1801115 1901115 2001115
D U(la:2)
Тillle
00
vo
Рис. 46. Эпюры кривых тока и напряжеиия сети при подключеииом ФКУ

ренных выше rpафических символов, показана на рис. 43, условные
обозначения: ALFHA  уroл управления, rpaд.; Tyuls  ДJIитель
ность импульса управления, rpaд; FREQ  частота, ru; Ls  индук
тивность сети, MrH; Lk  индуктивность рассеяния трансформато
ра, MrH; TENS  действующее значение фазноrо напряжения ис
точника питания, В; К  коэффициент трансформаuии.
Параметры схемы выбраны таким образом, чтобы обеспечить cy
щественное искажение формы кривой питаюшеro напряжения сети
[коэффициент искажения синусоидальности кривой напряжения
U(La:2) равен 22, 7 %], если не при менять ФКУ (рис. 44).
Фильтрокомпенсирующее устройство на рис. 43 исполнено в
виде иерархическоrо символа  блока FKU, функциональная схема
котороro показана на рис. 45. В данном случае модель ФКУ Пред
ставляет собой шесть rpафических символов трехфазной схемы
Ф КУ, соединенных параллельно.
Параметры фильтров Ф КУ, указанные на рис. 45, реализуют cxe
му ФКУ, состоящую из четырех узкополосных фильтров с доброт
ностью 30, настроенных на 5, 7, 11, 13ю rармоники (Fl  F4 cooт
ветственно), и широкополосноrо фильтра с добротностью 1 (F5).
Форма кривых тока и напряжения сети для схемы, показанной на
рис. 43 при подключенном ФКУ, приведена на рис. 46. При этом
выполняется норма [ОСТ 1310997 по несинусоидальности напря
жения сети [коэффициент искажения синусоидальности кривой Ha
пряжения U(La:2) равен 4,87 %] и обеспечивается значение коэф
фициента сдвиrа основной rармоники тока относительно основной
rармоники напряжения на входе преобразователя, равное 1.
86

rЛАВА ЧЕТВЕРТАЯ
Универсальная модель для
исследования качества электроэнерrии
в цепях с преобразователями
4.1. ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ
Универсальная модель для исследования качества электроэнерrии
в цепях с преобразователями создана на основе специализирован
ных rрафических символов и макромоделей компонентов преобра
зовательной техники, рассмотренных выше. Модель предназначена
для анализа электромаrнитных процессов и rармоническоrо анали
за кривых тока и напряжения в электротехнических комплексах и си
стемах, содержащих силовые полупроводниковые преобразователи.
Модель поддерживается пакетом проrрамм системы Design.
В комплект модели входят следующие rрафические символы и
макромодели компонентов преобразователей:
1) rpафические символы и макромодели мноrообмоточных
трансформаторов;
2) rpафические символы и макромодели силовых полупроводни
ковых приборов;
3) rpафические символы и макромодели трехфазных мостовых
схем;
4) rpафические символы и макромодели фильтрокомпенсирую
щих устройств;
5) rpафические символы и макромодели систем управления.
Кроме Toro, при моделировании преобразователей используются
rрафические символы компонентов из штатных библиотек системы
Design, например rpафические символы источников напряжения и
тока, индуктивности, емкости, активноrо сопротивления и т.п., KO
торые поддерживаются встроенными моделями системы Design.
Универсальность модели определяют следующие ее характеристики:
87

1) возможность моделирования силовых полупроводниковых
преобразователей в основном на базе специализированных rpафи
ческих символов и макромоделей преобразовательной техники, что
значительно упрощает процедуру составления и отладку моделей в
среде проrраммы Schematics, а также сокращает время расчета, за
траченное на составление списка соединений элементов схемы, за
счет уменьшения объема вычислений;
2) применение технолоrии диалоrа для редактирования парамет
ров rлавных компонентов схемы преобразователя. Технолоrия диа
лоrа реализована путем задания основных параметров rpафических
символов в виде идентификаторов, которые вводятся в список атри 
бутов rpафических символов и в текстовые описания макромоделей
на этапе их создания. Вариация значений этих идентификаторов
производится с помощью атрибутов rpафическоrо символа РARЛМ.
К числуrлавных параметровотносятся: значения напряжения, тока,
частоты источников питания; значение частоты следования импу
льсов системы управления; значение длительности импульса систе
мы управления; значение yrла управления преобразователя; пара
метры всех пассивных элементов схемы;
3) широкие возможности вывода результатов анализа схемы пре
образователя, которые MOryт представляться в текстовой и rрафиче
ской формах на основе использования станлартноrо интерфейса си
стемы Dеsigп;
4) спеuиальные меры для обеспечения сходимости решения задач.
Достоинство данной модели состоит в том, что при ее создании
2Лавное внимание было уделено разработке 2рафических символов и MaK
ромоделей функциональных блоков, отражающих особые свойства
основных компонентов силовой преобразовательной техники, и cпeциa
льных способов, обеспечивающих сходимость решения задач. Указанное
обстоятельство уменьшает вероятность ошибок при разработке схем
сложных преобразователей в сравнении с методикой, основанной
на прямом применении моделей из штатных библиотек сисТемы
Dеsigп, и повышает продуктивность работы исследователя.
4.2. СПОСОБЫ ОБЕСПЕЧЕНИЯ СХОДИМОСТИ РЕШЕНИЙ
ПРИ МОДЕЛИРОВАНИИ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЕЙ
В СРЕДЕ СИСТЕМЫ DESIGN
Моделирование сложных силовых полупроводниковых преобра
зователей в среде системы Dеsigп в отдельных случаях СОПРОВОЖда
ется отсутствием сходимости решения. При этом система диаrнос
тики проrpаммы PSpice вьщает сообщение о том, что выполнение
88

проrраммы расчета прекрашено вследствие ошибок при состшле
нии схемы модели, и рекомендует обратиться к выходному файлу с
расширением .OUT за подробностями.
Экспериментально установлены типичные случаи, при которых
может наблюдаться отсутствие сходимости решения [19]:
1) проrpамма прекрашает работу на этапе расчета начальных
условий, т.е. начальных узловых потенциалов и начальных токов He
зависимых источников напряжений;
2) проrpамма начинает нормально работать, но затем прекращает
расчеты и вьшает аналоrичную диаrностику. Такой случай может
наблюдаться. коша одновременно задаются два вида анализа: расчет
переходных процессов и rармонический анализ;
3) проrpамма перестает работать при изменении параметров схемы
в среднем на порядок, Korдa необходимо произвести исследование
режимов работы схемы в широком диапазоне изменения параметров.
Анализ перечня ошибок, которые при водятся в файле с расшире
нием .out, показывает следующее.
В первом случае причиной отсутствия сходимости решения явля
ются не ошибки в схеме, анеспособность проrpаммы вычислить Ha
чальные условия в некоторых узлах схемы. Например, при модели
ровании типичных преобразователей, выполненных на основе Tpex
фазных мостовых схем, к этим узлам чаще всею относятся анод и
катод трехфазной мостовой схемы, выводы управляющих электро
дов полупроводниковых приборов, т.е. узлы схемы, отделенные от
источников питания полупроводниковыми приборами. Будем Ha
зывать эти узлы критическими точками.
Во втором случае причиной отсутствия сходимости решения яв
ляется переход проrpаммы в режим работы с очень малыми значе
ниями шаrа интеrрирования вследствие затруднений с вычислени
ем значений параметров процесса в очередной точке, что приводит к
уменьшению значения шаrа интеrрирования ниже допустимой HOp
мы И В результате к аварийному останову проrpаммы.
В третьем случае причиной отсутствия сходимости решения бо
льшей частью также является уменьшение шаrа интеrpирования
ниже допустимой нормы.
Указанные обстоятельства свидетельствуют о том, что проrpамма
PSpice слабо приспособлена для анализа схем, процессы в которых
описываются с помошью разрывных функций, что является xapaK
терн ой особенностью описания электромаrнитных процессов в cxe
мах силовых полупроводниковых преобразователей.
Экспериментальные исследования кривых тока и напряжения в
схемах преобразователей, проведенные с помощью проrраммы Рю
89

Ье в целях определения режимов модели, которые приводят к сбою
решения, показали, что все нарушения в работе проrpаммы проис
ходят в момент подачи управляющих импульсов на ПOJIупроводни
ковые приборы силовой схемы.
Отмеченные замечания относятся к математическому методу pe
шения задачи и в принципе должны устраняться путем модерниза
ции проrpаммы PSpice. Однако, поскольку данный путь решения за
дачи практически нереализуем, разработаны и апробированы прие
мы, которые обеспечивают сходимость решения при моделирова
нии силовых полупроводниковых преобразователей в среде системы
Dеsigп. эти приемы внешне аналоrичны методам и средствам, KOТO
рые применяются для защить! силовых полупроводниковых прибо
ров от коммутационных перенапряжений, поэтому условно их мож 
но назвать схемотехническими. Так, для Toro, чтобы решить задачу
вычисления начальных условий, можно вводить в схему резисторы,
подключаемые параллельно полупроводниковым приборам. Значе
ния сопротивлений этих резисторов должны выбираться таким об
разом, чтобы токи в них были пренебрежимо малы в сравнении с TO
ками основной силовой схемы преобразователя. Дрyrой прием co
стоит в том, что критические точки соединяются с rлобальным
нулем модели. Определенный эффект дает ввод в модель RСцепей.
Целесообразность применения тоro или дрyrоrо приема опреде
ляется экспериментально в процессе отладки модели.
Покажем различные способы включения демпФируюших цепей,
обеспечивающих сходимость решения задачи, на примере универ
сальной модели, предназначенной для исследования влияния на
питаюшую сеть трехфазноrо MocToBoro тиристорноrо преобразова
теля. Схема модели показана на рис. 47. Условные обозначения:
Еа, ЕЬ, Ес  источники ЭДС;
La, Lb, Lc  индуктивности питающей сети;
FK  ФКУ;
ТУ  трансформатор;
К  коэффициент трансформации;
La2, Lb2, Lc2  индуктивности рассеяния трансформатора, при
веденные ко вторичной обмотке;
М  трехфазный мостовой тиристорный преобразователь;
1  ток наrpузки, имитируемый источником постоянноrо тока;
PARAMETERS  rpафические символы PARAM, предназначен
ные для вариации параметров схемы: ALFHA  yrол управления
преобразователя, [рад; Tuls  длительность импульса, [рад.;
FREQ  частота, f ц; Ls  индуктивности питающей сети, MfH;
TENS  действуюшее значение напряжения источников ЭДС, В;
90

О 1 OOk
PARAMETERS:
AL FHA== 40
Т puls== 90
FREQ== 50
\D
......
dk
TV К==ОА
А М
Р1Р
ЗА АВ 
FK Lb2
В
Р2Р . I 
ЗВ ВВ 1=200
Lc2 с
Р3Р -
ЗС СВ
da
PARAMETERS:
Ls== 40rn
TENS== 6300
Lk== 2 Ьrn
PARAMETERS:
CF1== 10р
RF1 == 1
LF1 == 0.32
PARAMETERS:
С F2== 6р
RF2== 150
LF2== 0.176
Рис. 47. Схема модели для анализа способов обеспечения СХОДИl\10СТИ решения

Lk  индуктивности рассеяния трансформатора, приведенные ко
вторичной обмотке, MrH; CF, RF, LF  параметры фильтров ФКУ,
пФ, Ом, rH соответственно;
SA, SB, SC, AS, BS, CS, da, dk  маркировки проводников.
Демпфируюшие цепи, обеспечиваюшие сходимость решения за
дачи в различных режимах, вводятся либо в текстовое описание мак 
ромоделей, поддерживающих rpафические символы компонентов
схемы, либо в виде специальноrо TeKcToBoro файла, присоединен
Horo к текстовому описанию модеШ1 как ее обязательный элемент.
В модели по рис. 47 применены оба способа включения демпфи
рующих цепей.
Первый способ можно применять на этапе создания текстовых
описаний макромоделей трехфазной мостовой схемы и трансфор
матора, например .SUBCKT Моst500ISОLи .SUBCKTТV 3Cml:
.SUBCKT Most500ISOL А В С da dk
+ PARAMS: VALUE ALFНA== 30VALUE ТЕТА 0==30
  
+ VALUEFREQ == 500
X VSI А GI dk SCRm29
X VS2 da G2 С SCRm29
X VS3 В G3 dk SCRm29
XVS4 da G4 А SCRm29
X VS5 С G5 dk SCRm29
XVS6 da G6 В SCRm29
Хl А dk RC PARAМS: R == 1000 С == О.1п
Х3 В dk RC PARAМS: R == 1000 С == О.1п
Х5 С dk RC PARAМS: R == 1000 С == О.1п
Х4 А da RC PARAМS: R== 1000 С == О.1п
Х6 В da RC PARAМS: R == 1000 С == О.1п
х2 С da RC PARAМS: R == 1000 С == О.1п
XCS I dk G 1 С G2 dk G3 А G4 dk G5 В G6
+ SystemaI500ISOL
+ PARAMS: Ти == 75 ТО == {VALUETETAO}
+ А == {VALUEALFНA} Fr == {VALUEFREQ}
.ENDS Most 500 ISOL
.SUBCKT ТV3Cтl АI ВI СI РО
+ А2 В2 С2 PARAМS: К == 1 R == 10k
GAI АI РО VALUE == {K*I(VA2I)}
GBI ВI РО VALUE == {K*I(VB21)}
GCI СI рО VALUE == {K*I(VC21)}
ЕА21 plA21 р021 VALUE == {K*V(AI, рО)}
ЕВ21 pIВ21 рО21 VALUE == {K*V(BI, рО)}
ЕС21 plC21 p021 VALUE == {K*V(CI, рО)}
92

УА21 plA21 А2 О
VВ21 pIВ21 В2 О
УС21 plC21 С2 О
RA21 А2 О {Щ
RB21 В2 О {R}
RC21 С2 О {R}
ХIАВ А2 В2 RC PARAМS: R == 1000 С == lп
ХIВС В2 С2 RC PARAМS: R == 1000 С == lп
ХIСА С2 А2 RC PARAМS: R == 1000 С == lп
.ENDS ТУ 3f ml
Тексты даны без комментариев, жирным шрифтом выделены
предложения, соответствующие описанию демпфирующих цепей.
Второй способ применен для устранения сбоя в работе проrpаммы
на этапе вычисления начальных условий. Для этой цели создан TeK
стовый файл OSOB.txt, который с помощью команды Library and In
clude Files меню ANAL YSIS проrpаммы Scl1ematics присоединен к
комплекту текстовых описаний компонентов модели (рис. 48).
Как видно из текста файла OSOB.txt, параллельно тиристорам
подключаются резисторы 10 кОм, с помощью которых устраняется
сбой в работе проrpаммы на начальном этапе.
Остановимся на информационных сообщениях проrpаммы PSpi
се при попытке моделирования схемы рис. 47 без файла OSOB.txt. В
этом случае проrpамма выдает информацию, показанную на рис. 49,
откуда следует, что проrpамма прекратила работу на этапе проверки
схемы и установила, что в схеме имеются ошибки, зафиксирован
ные в выходном файле с расширением .OUT
Просмотр файла с расширением .OUT представляет следующие
ошибки:
ERROR  Node dk is f10ating
ERROR  Node da is f10ating
ERROR  Node XM.G 1 is floating
ERROR Node XM.x VSI.pA is f10ating
ERROR  Node XM.G3 is f10ating
ERROR  Node XM.x VS3.pA is floating
ERROR  Node XM.G5 is f10ating
ERROR  Node XM.x VS5.pA is floating
Анализ данною списка ошибок показывает, что проrрамма не в
состоянии рассчитать начальные потенциалы точек, отделенных от
источников ЭДС тиристорами (da. dk), и потенциалы некоторых TO
чек в схемах замещения тиристоров.'
93

Таким образом, можно констатировать, что системадиаrностики
проrpаммы PSpice не Bcerдa корректна при оценке истинной ошиб
КИ, приводящей к сбою в ее работе.
В завершение покажем примеры, иллюстрирующие возможности
универсальной модели для исследования качества электроэнерrии в
цепях с преобразователями.
Пример 7. Мносовариантное исследование влияния на питаюиlJlЮ
сеть трехфазНОi?О мостовосо тиристорносо преобразователя.
Схема преобразователя на рис. 47 создана в среде проrpаммы
Schematics и предназначена для исследования влияния на питаю
щую сеть трехфазноrо мостовото тиристорноro преобразователя, pa
ботающеro в следующих режимах:
1) выпрямление, без ФКУ;
2) инвертирование, без ФКУ;
3) выпрямление, с ФКУ;
4) инвертирование, с ФКУ.
Uель исследования  обеспечить в режимах 3) и 4) значение KO
эффициента искажения синусоидальности фазноrо напряжения
сети, установленное rOCT 1310997.
Схема Ф КУ на рис. 47 содержит демпфированный фильтр BTOpO
ro порядка, настроенный на 3ю rармонику (параметры с индексом
1), и батарею параллельных конденсаторов (параметры с индексом
2) [20].
Параметры схемы на рис. 47 реализуют режим работы 1), ФКУ
отключено путем задания в режиме диалоra малых значений eMKO
стей фильтров (10 пФ, 6 пФ).
Типичные кривые напряжений, характеризующих данный pe
жим: выпрямленное напряжение [U (dk, da)], напряжение на тири
сторе [U (AS, dk)], фазное напряжение сети [U (ТV:Аl)]  показаны
на рис. 50.
Кривые на рис. 50 получены в проrрамме Probe как результат MO
делирования режима работы 1).
Точки, которым соответствуют эти кривые, обозначены на
рис. 47 маркерами.
Аналоrичные кривые для режима 2) и соответствующие этомуре
жиму параметры, редактируемые с помощью rpафических символов
PARAМ, показаны на рис. 51. для режима 3) нарис. 52,длярежи
ма 4)  на рис. 53.
Как видно из сопоставления параметров и кривых на рис. 47,
50  53, поставленная задаЧа решена путем редактирования трех
из двенадцати параметров, указанных в rpафических символах
PARAM: ALFНA, CFI, CF2.
94

R1dk dk AS 10k
R2dk dk BS IOk
R3dk dk CS 10k
RIda da AS 10k
R2da da BS IOk
R3da da CS 10k
а)
i t'ib;;'-''i'nc's'" a
> .
.. F,ii" C:: , ... ._._..... ... ...... .........._..... ............
Ubh -1'6 >:... ..
nom.lib- :
C:\Model msl.п61 \lib  user\user ПlоdlCl.txt 1
C:\ModeJmsim61\libDob\usermodelDl)b.tx }..
. I
:iatIUEy;,.fJlY«s:'  .:..:.: = ..:;...'. .:.
C.Wod_'.. msim61\fКЩОSОВ.txt
(   '
 :;::;;P;:b::: i;;I...;';,jdi ...».
Рис. 48. Вид текста файла OSOB.txt (о) и папели "Library and Include Files" (6)
б)
Пример 8. Выбор параметров фильтрокомпенсирующеzо ycтpoй
ства для тяzовой подстанции постоянноzо тока железнодорожноzо
транспорта.
На тяrовых подстанциях постоянноrо тока России ФКУ не при
меняются, поэтому значение коэффициента искажения синусоида
льности кривой напряжения в точке их при соединения к сети, как
правило, превышает норму по [ОСТ 13 1 0997.
Выбор параметров ФКУ состоит из трех этапов [20, 21].
На первом этапе рассчитывают компоненты, необходимые для
вычисления реактивной мощности ФКУ:
U 1s  фазное напряжение в точке при со единения преобразовате
ля к сети;
1 1s  фазный ток сети;
а  yrол управления преобразователя;
у  yrол коммутации преобразователя.
Для этоrо в среде проrpаммы Schematics системы Design в OCHOB
ном на базе rpафических символов и макромоделей специализиро
ванных библиотек создают компьютерную модель, адекватно oтpa
жающую реальную схему присоединения преобразователя к питаю
щей сети, и выполняют ее анализ. Значения U\s и l\s определяют по
95

\D
0\
1"".. .
П РS .
,r:J,i plce
1 Еilе :[;J iрliЗУ . /1 elp
. . ..
OIIOC' """'""""
. Simulatin I circuit: z C:\Model m$im61 \FKU\OSOB.$ch
; In file OSOB.CIR W'riling re:sults 10 OSOB.OUT
.I!I(] FJ 1
.. .....,..,..:,,пy?;: . :
:?<'<: <; : :>,:-,< ';<;  ",
R eading and checking circuil
Circuit has errors ш run aborted
S ее outpul file for details
Рис. 49. Информационное сообщение проrраммы PSpice

результатам rармоническою анализа кривых фазною напряжения и
фазноrо тока сети, которые заносят в файл с расширением .оuт.
Значения а и у определяют в результате обработки в среде rрафиче
скою редактора Probe кривых напряжений, приложенных к венти
лям преобразователя.
На втором этапе по формуле
Qфку == U 1 / 1 "sil1(a + у/2),
rде Qфку  реактивная мощность фазы ФКУ, вычисляют активную
мощность ФКУ, выбирают схему ФКУ и рассчитывают параметры
фильтров.
На третьем, заключительном, этапе в среде проrpаммы Schema
tics системы Desigl1 моделируют схему присоединения преобразова
теля с ФКУ к питающей сети и рассчитывают значение коэффиuи
ента искажения синусоидальности кривой напряжения в точке их
присоединения. При отриuательном результате расчеты повторяют,
начиная со второю этапа.
На рис. 54 показана компьютерная модель схемы присоединения
преобразователя подстанuии к питающей сети, созданная в среде
проrpаммы Schematics системы Design.
Условные обозначения rpафических символов на рис. 54:
Еа, ЕЬ, Ес  ИСТОЧНИКИ эдс;
La, Lb, Lc  ИНдуктивности питающей сети;
FK  ФКУ;
ТУl  трансформатор;
LЛl1, LB21 , LC21, LA22, LB22, LC22  ИНдуктивности рассеяния
трансформатора, приведенные ко БТОрИЧНЫМ обмоткам;
Мl, М2  трехфазные мостовые тиристорные преобразователи;
1  ток наrpузки, имитируемый источником постоянноrо тока;
PARAMETERS  rpафические символы PARAM, предназначен
ные для вариаuии параметров схемы: ALFHA  yrол управления
преобразователя, rpaд; Tuls  длительность импульса, rpaд;
FREQ  частота, ru; Ls  ИНдуктивность питающей сети, MrH;
TENS  действующее значение напряжения источников эдс, В; Lk
 ИНдуктивности рассеяния трансформатора, приведенные Ко BTO
ричным обмоткам, MrH; CF, RF, LF  параметры фильтров ФКУ,
пФ, Ом, rH соответственно; К  коэффиuиент трансформации;
SA, SB, SC,A21, В21, С21,А22, В22, С22, da, dk, d12  маркиров
ки проводников.
Модель отображает схему присоединения 12пульсноrо тири
cтopHoro преобразователя с ФКУ на входе К питающей сети. Схема
97

1 OKU T-:::- ,
. I
I
OU ...L': :  :..""'
[] U(dk.da)
1 OKU T-:.  :-,
I . I
I
10KU+ 
05 2On5 40
[] U(TU:fl1)
Тi..e
Рис. 50. Типичные крнвые напряжений, характернзующих режим вьшрямления,
без ФКУ: вьшрямлеиное иапряжение U(dk, da), иапряжение на тиристоре U(AS,
dk), фазное напряжение сети U(ТV:Al). Коэффициент искажеиия СИИУСОlIДально
сти фазноrо напряжения сети равен 24,346 %
10KU
          :   :-         1
I
I
. I
1 OKU ...L': : .:.  ""'
[] U(dk.da)
1 OKU T-: . :-
I "
I
I
1 OKU ...L':' :..""'
D U(flS.dk)
1 OKU T-:   : :-,
I I
1 OKU +"Т ; ;'-i
05 2On5 40..5 60/115 80/115
[] U(ТU:fl1)
Тine
PARAMETERS:
ALFHA140
Т PUIS 90
FREa 50
PARAMETERS:
Ls 40m
TENS 6300
Lk 2.5m
PARAMETERS:
CF1 10р
RF1  1
LF1 0.32
PARAMETERS:
CF2 бр
RF2 150
LF2 0.176
Рис. 51. Типичные кривые иапряжений, характеризующих режим инвертирова
ния, без ФКУ: выпрямленное напряжение U(dk, da), иапряжение на тиристоре
U(AS, dk), фазное напряжение сети U(ТV:Al). Коэффициеит искажения синусои
дальности фазноrо напряжения сети равен 18,072 %
98

111KU т  -: :     l
. I
I
IIU...L                    :        :.          .J
[] U(dk ,d,a)
111KU T    .      l .
I .. I
1I1KU ...L   . :. .J
[] U(AS,dk)
211KU T    :   :- l
I .. I
2I1KU +                  I           r          -1
115 '2111115 4111115 6111115 8111115
[] U(TU:A1)
Тil11e
PARAMETERS:
ALFHA== 4О
Т ....Puls 90
FREa 50
PARAMETERS:
Ls== 40т
TI':NS БЗОО
Lk== 2.5'"
PARAMETERS:
CF1 10u
RF1  1
LF1  0.32
PARAMETERS:
CF2== 6u
RF2 150
LF2 0.176
Рис. 52. Типичные крнвые напряженнй, характеризующих режим выпрямлення,
с ФКУ: выпрямленное напряжение U(dk, da), напряжение на тирнсторе U(AS,
dk), фазное напряженне сети U(ТV:Al). Коэффнциент нскажения сннусондально
сти фазноl'О напряжения сети равен 4,341 %
111KU
         -:            :                1
I
I
I
1I1KU...L     :   :'"
[] U(dk,d,a)
111KU T  -: .    ]
I
I
1I1KU ...L  .  :.  .J
[] U(AS,dk)
211KU T   :  :-  l
I . . . I
2I1KU +;  I   r -1
05 2111115 40115 601115 8111115
[] U(ТU :А1)
Тi"e
PARAМETERS:
ALFHA 140
Т """'puls== 90
FREa 50
PARAMETERS:
Ls== 4DIТ1
TENS 6300
Lk== 251Т1
PARAMETERS:
CF1 10u
RF1  1
LF1  0.32
PARAMETERS:
CF2 6u
RF2 150
LF2 0.176
Рис. 53. Типичные кривые напряжений, характеризующих режим инвертирова
ния, с ФКУ: выпрямленное напряженне U(dk, da), напряжение на тиристоре
U(AS, dk), фазное напряженне сети U(ТV:Al). Коэффициент нскажения синусои
дальности фазноl'О напряжения сети равен 4,55 %
99

о
о
Еа La
ЕЬ Lb FK
 БВ
Р2Р5
Ее Le
 РзР13 БС
RO
о
100k
PARAMETERS:
Ls QOm
TENS 20207
Lk 0.1m
PARAMETERS:
ALFHA О
Т puls 1 00
FREQ 50
dk
TV1 LA21
 А21 М1
LB21 В21 В t

LC21 С21 С


d12 1=320
LA22 А22 А
 М2
LB22 t
 В22 В
LC22 С22 С
PARAMEТERS:
K 0.04
da
PARAMETERS:
CF1 1.2р
RF1 1000
LF1 О.О13В7
PARAMETERS:
CF2 1.2р
RF2 1000
LF2 О. 06В7
Рис. 54. Компьютерная модель схемы присоедииения преобразователя подстанции к питающей сети, сзданиая в среде про
rpaMMbI Schematics

F 1
F 2
«
r;Q
u
()
t:P
);>
Рис. 55. Функциональная схема моделн ФКУ
данной модели состамена на базе rpафических символов универсаль
ной модели для исследования качества электроэнерrии в цепях с пре
образователями. Параметры модели трансформатора ТУl COOTвeтcтвy
ют параметрам серийноrо трансформатора типа ТРДП 16000j35ЖУ1,
который применяется на тяrовых подстанциях железнодорожноrо
транспорта для питания 12пульсных выпрямителей. Параметр MO
дели преобразователя  yrол управления ALFHA  равен нулю, по
скольку выпрямители тяroвых подстанций выполняются на диодах.
Модель на рис. 54 является универсальной в том смысле, что она
используется ШIЯ расчетов как на первом этапе методики, Т.е. без
ФКУ, так и на третьем этапе, Т.е. с подключенным ФКУ. Отключе
ние модели ФКУ производится путем задания в режиме диалоrа с
экрана монитора малоrо значения емкости фильтра, в данном слу
чае 1,2 пФ, что эквивалентно размыканию цепей фильтров.
Модель схемы Ф КУ выполнена в виде иерархическоrо символа 
блока FK Функuиональная схема блока FK показана на рис. 55.
Функuиональная схема блока FK представляет собой два rpафиче
ских символа трехфазной схемы ФКУ, соединенных параллельно.
Результаты расчета схемы без ФКУ показаны в табл. 1, на рис. 56
и 57, а.
Значения U 1s и /ls получены по результатам моделирования cxe
мы рис. 54, которые заносятся в файл с расширением .OUT
Таблица
Фазное напряжение в точке Фазный ток Реактивная мощ
присоединения преобразо сетиl. s , А У. rpaд. sin У /2 насть фазы ФкУ
вате ля к сети U 1s ' В QфКУ. квар
18000 203 30 0,258 940
101

....". , C:::! ,
I . I
I   I
ll v " J v :; ".-"1
I I
I : . I
2 .IIIIIIKU -'--  r": ..lr """'
311. 11 11 IIms 411. 11 11 IIms 45.539тs
C:iU(N1 :A,dk)
Тiтe
Рис. 56. Кривая напряжения на вентиле моста МI
411KU т                                 ,
40KU +                 I         r    -i
20ms 311ms 411ms 50ms 60тs
D U(La:2)
Тiтe
а)
411KU т                          ,
40KU +   I r  -i
211тs 311ms 411ms 511ms 60ms
D U(La:2)
Тiтe
б)
Рис. 5Z Кривые фазноro напряжения в точке присоединения преооразователя к сети:
a безФКУ; б сФКУ
102

Таблица 2
Реактивная мощность Емкость фазЬJ Индуктивность Активное сопротив
фазы onHoro звена onHoro звена ФКУ фазы onHoro звена пение фазы ollHoro
ФКУ Qфку, квар С Ф ' мкФ ФКУ звена ФКУ
Lф,fн r,OM
470 1,2 0,0687 1000
Способ вычисления yrла коммутации у показан на рис. 56, rдe U
(М 1: Al, dk)  напряжение на вентиле межд:у точками Аl и dk моста
М 1. Значение у определяется по кривой напряжения, приложенноrо
к вентилю моста Мl (см. рис. 54) в результате обработки этой кри
вой В среде rpафическоrо редактора Probe с помощью маркеров.
Точки, между которыми измеряется напряжение на вентиле моста
Мl, показаны на рис. 54 маркерамистрелками со знаками "+" и
" "
Кривая фазноrо напряжения в точке присоединения преобразо
вателя к сети без ФКУпоказананарис. 57, а. Точка, вкоторойизме
ряется напряжение, изображена на рис. 54 маркеромстрелкой со
знаком "у". Значение коэффициента искажения синусоидальности
кривой напряжения составляет 8,43 %.
Схема ФКУ выполнена в видедемпфированноrо фильтра Bтoporo
порядка, настроенноro на 11 ю raрмонику. Реактивная мощность
Ф КУ разделена между двумя звеньями, чтобы иметь возможность
отключать одно звено при сбросе наrpузки во избежание переком
пенсации. Параметры фазы одноro звена ФКУ, рассчитанные по
формулам из [20, 21], приведены в табл. 2.
результатыI расчета кривой фазноrо напряжения в точке присое
динения преобразователя к сети с ФКУ показаны на рис. 57, б. Точ
ка, в которой измеряется напряжение, показана на рис. 54 MapKe
ромстрелкой со знаком "у". Значение коэффициента искажения
синусоидальности кривой напряжения составляет 0,99 %, Т.е. cooт
ветствует норме по rOCT 1310997.
103

Заключение
1. Интенсификация применения полупроводниковых преобра
зователей во всех сферах национальной экономики России вызыва
ет необходимость осущеСТВJ1ения техническоrо реrулирования в об
ласти электромаrнитной совместимости средств и систем силовой
преобразовательной техники с питающей сетью в соответствии с по
ложениями Федеральноrо закона "О техническом реryлировании".
Силовые полупроводниковые преобразователи являются наиболее
массовым и мощным источником помех, влияющих на качество
электроэнерrии. Техническое реrулирование в указанной области
должно быть ориентировано на создание право вой и нормативной
базы в целях защиты жизни и здоровья rраждан, имущества физиче
ских и юридических лиц, rocynapcTBeHHoro и муниципальноrо иму
щества от последствий нарущения Функuионирования технических
средств, обусловленноrо низким качеством электроэнерrии.
2. Практическое рещение проблемы повыщения качества элект
роэнерrии в электрических сетях России необходимо начинать с pe
ализации мероприятий, обеспечивающих нормы показателей каче
ства электроэнерrии (ПКЭ) по rOCT 1310997 на промыщленных
объектах, . rne щироко используется мощная преобразовательная
техника. К таким объектам в первую очередь относятся алюминие
вые комбинаты, заводы черной металлурrии, тяrовые подстанции
железнодорожноrо транспорта, метрополитена, roponcKoro тpaHC
порта. Нормы ПКЭ в точках при соединения указанных объектов к
питающим сетям надо ввести в технический реrламент "Об электро
маrнитной совместимости" и осуществлять rосударственный Haд
зор за их соблюдением.
3. Вопросы обеспечения электромаrнитной совместимости пре
образователей с питающей сетью следует рещать на этапе проекти
рования указанных объектов и предусматривать в проекте средства,
обеспечивающие соответствие качества электроэнерrии cтaндapT
Ным требованиям. Технолоrия макромоделирования, основы KOТO
рой представлены в настоящей брощюре, позволяет эффективно
использовать для этих целей пакет проrрамм системы Design 
PSpice.
104

ПРИЛОЖЕНИЕ
Принципы ново..-о подхода
к проблеме техническо..-о ре"-улирования
качества электрической энер..-ии
в Российской Федерации
Введение
Новый ПОДХОД К техническому реrулированию Ka'lecTBa электрической
энерrии основан на результатах анализа действуюших отечественноro и зару
бсжноro законодательств и предложениях по внесению изменений в законода
тельные и нормативные правовые акты Российской Федераuии для приведе
ния их в соответствие с положениями Соrлашения по техническим барьерам в
торroвле (ТЕТ) Всемирной торroвой орrанизаuии (ВТО), а также Директива
ми "HOBOro подхода к технической rармонизаuии и стандартам Европейскоro
Союза".
В декабре 2002 r. принят Федеральный закон "О техническом реrулирова
нии", который вступил в силу с 1 июля 2003 r.
Закон "О техническом реryлировании" выполняет основные положения
Соrлашения по ТЕТ ВТО [Сравнительная таблиuа положений Соrлашения по
ТЕТ ВТО и закона "О техническом реrулировании" // Сайт Федеральноro
areHTCTBa по техническому реryлированию и метролоrии, 11ttp/WWW.gost.ru1.
Закон устанавливает, что нормативные правовые акты в области техниче
cKoro реrулирования должны приниматься в uелях зашиты жизни или здоро
вья rpаждан, имушества физических или юридических лиu, roсударственноro
или муниuипальноrо имушества; охраны окружаюшей среды, жизни или здо
ровья животных И растений; предупреждения действий, вводяших в заблужде
ние приобретателей.
Закон определяет, что основные правила и проuедуры техническоro pery
лирования вводятся спеuиальными документами. названными техническими
ресломентами.
Технический реrламент  документ, который принят международным дo
roBOpoM Российской Федераuии, или федеральным законом, или указом Пре
зидента Российской Федераuии, или постановлением Правительства Россий
ской Федераuии и устанавливает обязательные для применения и исполнения
требования к объектам техническоro реrулирования.
В 2004 r. разработан проект обшеrо ТехничеСКОlО реиuмента "Об электро
.мazнитnoй совместимости" (ТР ЭМС) [Проект. Технический реrламент "Об
электромаrнитной совместимости" / / Технолоrии электромаrнитной COBMec
тимости. 2004 NQ I (8)1, который относится к числу первоочередных проектов
технических реrламентов, обеспечиваюших реализаuию положений Соrлаше
ния по ТЕТ и Директив "HoBoro подхода".
В соответствии со статьей 1 проекта ТР ЭМС объектами техническоro pery
лирования, на которые распространяется ТР эм С, являются технические
средства, способные создавать электромаrнитные помехи и/или такие, качест
105

но Функuионирования которых подвержено воздейстнию внешних электро
МaIНИТНЫХ помех, относяшиеся к следуюшим видам продукuии:
IIРОДУКUИИ тяжелоro, энерrетическоrо и транспортноro машиностроения;
электрическим машинам:
электрическому оборудованию;
продукuии химическоro и нефтяноro машиностроения;
металлообрабатываюшему и деревообрабатываюшему оборудованию;
вычислительной технике;
продукuии общемашиностроительноro применения:
приборам и средствам автоматизаuии общепромышленноro назначения;
приборам и средствам автоматизаuии спеuиализированноro назначения;
продукuии строительноro и коммунальноro машиностроения;
технолоrическому оборудованию для леrкой и пишевой ПРОМЫUUlенности
и бытовым приборам;
оборудованию для реryлирования дорожноro движения, обслуживания
сельхозтехники и вспомоrательному средств связи;
электронной технике;
судовому оборудованию;
средствам радиосвязи, радиовещания и телевидения;
средствам проводной связи и оконечной и промежуточной аппаратуре
радиосвязи;
радиолокаuионным средствам;
радионавиrаuионным средствам;
атомной технике;
судам;
медиuинской технике;
изделиям культурнобытовоrо, хозяйственноro, учебноro назначения, Te
атральнозрелищных предприятий.
Кроме Toro, объектом техническоro реryлирования, на который распро
страняется тр ЭМС, является электрическая энерrия в электрических сетях
общеro назначения.
Далее рассматриваются положения данноro техническоro реrламента, KO
торые относятся к правилам и проuедурам техническоro реryлирования каче
ства электрической энерrии в электрических сетях обшеrо назначения.
Анализ соответствия проекта общеrо Техническоrо реrламента
"Об электромаrнитной совместимости" Директиве ЭМС N!! 89/336
Европейскоrо Союза
Директива ЭМС [Директива Совета от 3 мая 1989 r. осоrласовании законо
дательных актов rосударствучастников, касаюшихся электромаrнитной co
вместимости (89/336/ЕЕС) / / Офиuиальный журнал Европейских сообшеств.
1989. N!! 1] является одной из важнейших директив "HOBOro подхода", приня
тых странами Европейскоrо Союза (ЕС) в uелях обеспечения свободноrо дви
жения товаров между европейскими rосударствами. Товар, соответствие KOTO
poro требонаниям Директивы Э МС удостоверено в одной из стран ЕС. aBTOMa
тически считается соответствуюшим этим требованиям во всехдруrих странах
ЕС
106

В соответствии с принципами "Hoвoro подхода" Директива ЭМС имеет
слеЩ1юшие основные разделы:
. область применения директивы;
. заявление о сушественных требованиях;
. определение методов. с ПОI\ЮШЬЮ которых MOryт быть подтверждены cy
шественные требования;
. определение способов, с помошью которых Moryт быть представлены дo
казательства соответствия сушественным требованиям;
. определение зашитной процедуры, которая позволяет roсударствам 
членам ЕС требовать удаления товара с рынка, если он не соответствует суше
стненным требованиям директивы.
В проекте обшеrо Техническоrо реrламента "Об электромаrнитной COBMec
тимости" основные компоненты' Директивы ЭМС отражены в следуюшем
виде:
. область применения  статья 1. "Объекты техничеСКО20 реi!улирования ";
. заявление о сушественных требованиях  статья З. "Минимально необхо
димые (существенные) требования";
. определение методов, с помошью которых Moryт быть подтверждены cy
шественные требования  статья 4. "Соответствие минимально необходимым
(существенным) требованиям";
. определение способов, с помошью которых Moryт быть представлены дo
казательства соответствия сушественным требованиям  статья 5. "Подтвер
ждение соответствия";
. определение зашитных процедур  статья 10. "rосударственный надзор
(контроль) ".
Таким образом, анализ структуры проекта обшеro Техническоrо реrламен
та "Об электромаrнитной совместимости" показывает, что проект ТР ЭМС по
своим основным разделам в целом соответствует Директиве ЭМС N2 89/336
Европейскоrо Союза.
Рассмотрим более подробно основные компоненты проекта ТР ЭМС в час
ти правил и процедур техническоrо реryлирования качества электрической
энерrии.
Минимально необходимые (существенные) требования
Сушественные требования к электроэнерrии в электрических сетях общеrо
назначения в проекте ТР ЭМС заявлены в форме: "Электромаrнитные помехи
в электрических сетях обшеrо назначения (качество электрической энерrии)
не должны превышать уровня, обеспечиваюшеro функционирование в cooт
ветствии с назначением технических средств, получаюших питание от этих ce
тей". Далее указано, что минимально необходимые (сушественные) требова
ния настояшеrо Техническоrо реrламента устанавливаются в отношении низ
кочастотных кондуктивных электромаrнитных помех следуюших видов:
установившеrося отклонения напряжения электропитания;
искажений синусоидальности напряжения электропитания;
несимметрии напряжений в трехФазных системах электроснабжения;
колебаний напряжения электропитания;
провалов, прерываний и выбросов напряжения электропитания;
107

изменений частоты в системах электроснабжения;
сиrналов, передаваемых в системах электроснабжения;
постоянных составляющих в сетях электропитания переменноrо тока;
наведенных низкочастотных напряжений.
Отметим, что статья 7 "Содержание и применение технических реrламен
тов" закона "0 техническом реrулировании" определяет правовую норму дЛЯ
ТР ЭМ С: "Технические реrламенты с учетом степени риска причинения Bpe
да устанавливают минимально необходимые требования, обеспечивающие:
электромаrнитную совместимость в части обеспечения безопасности работы
приборов и оборудования".
Принятан в проекте ТР ЭМС форма заявления о существенных требовани
ях к электроэнерrии в электрических сетях общеro назначения по своему co
держанию полностью соответствует данной норме, так как все указанные по
мехи в питающей сети Moryт представлять опасность для качества функциони
рования приборов и оборудования.
Методы подтвеРЖдения соответствия минимально необходимым
(существенным) требованиям
Методы, с помощью которых может быть подтверждено соответствие элек
трической энерrии в электрических сетях существенным требованиям, опре
делены в статье 4 проекта ТР ЭМС.
Первый метод состоит в том, что электрическая энерrия в электрических
сетях общеrо назначения считается соответствующей существенным требова
ниям ТР ЭМС, если она удовлетворяет требованиям к уровням электромаr
нитных помех (качеству электрической энерrии), установленным в национа
льных стандартах электромаrнитной совместимости.
Перечень национальных стандартов электромаrнитной совместимости
утверждает национальный opraH по стандартизации, который и опубликовы
вает данный перечень в печатном издании федеральноrо opraHa исполнитель
ной власти по техническому реrулированию и в информационной системе об
щеrо пользования в электронноцифровой форме.
Эти стандарты должны быть rармонизированы в отношении ТР ЭМС и MO
ryт при меняться на добровольной основе для подтверждения минимально необ
ходимых (существенных) требований ТР эмс.
Второй метод предусмотрен для тех случаев, Korдa поставщик электриче
ской энерrии (rенерирующая или электросетевая орrанизация) не применил
или применил лишь частично национальные стандарты электромаrнитной
совместимости, rармонизированные в отношении ТР ЭМС, или в случаях,
Korдa указанные стандарты отсутствуют. В этих случаях электрическая энер
rия считается соответствующей существенным требованиям ТР эм С при по
ложительных результатах экспертизы opraHoM по сертификации технической
документации поставщика электрической энерrии, подrотовленной в YCTa
новленном порядке, и при проведении (при необходимости) дополнитель
ных испытаний, исследований и моделирования.
Как правило, rлавная часть комплекта технической документации постав
щи ка электрической энерrии должна быть подrотовлена при консультации
компетентноrо opraHa по сертификации. выбранноrо поставщиком электри
ческой энерrии. Официальное заявление компетентноrо ортна по сертифи
108

кации, свидетельствующее о соответствии электрической энерrии существен
ным требованиям. может быть оформлено в виде сертификата или отчета.
Способы предоставления доказательств соответствия
существенным требованиям
Способы, с помощью которых Moryт быть представлены доказательства co
ответствия качества электрической энерrии существенным требованиям,
определены в статье 5 проекта тр ЭМС "Подтверждение соответствия".
В начале этой статьи установлены общие требования к свойствам электри
ческой энерrии, поставляемой rенерирующими или электросетевыми орrани
зациями потребителям: "Электрическая энерсия в электрических сетях общесо
назначения может быть поставлена потребителям только в том случае, если пoд
тверждено ее соответствие минимально необходимым (существенным) требова
ниям настоящесо Техническосо pei'.llaMeHma ".
Далее в соответствии со статьей 20 "Формы подтверждения соответствия"
закона "О техническом реrулировании" определены способы обязательноrо
подтверждения соответствия электрической энерrии: принятие декларации о
соответствии (декларирование соответствия) и обязательная сертификация.
Обязательному подтверждению соответствия минимально необходимым
(существенным) требованиям тр ЭМС в форме декларирования соответствия
подлежит электрическая энерrия, подаваемая в электрические сети общеro Ha
значения исключительно ЮРИдическим лицам и (или) rражданам, осуществляю
щим предпринимательскую деятельность.
rенерирующие орrанизации, подающие электрическую энерrию в элект
рические сети обшеrо назначения. осушествляют декларирование COOTBeтcт
вия по схеме принятuя декларации о соответствии на основе собственных
доказательств.
Поставщики и электросетевые орrанизации, подающие электрическую
энерrию исключительно юридическим лицам и (или) rражданам, осуществля
ющим предпринимательскую деятельность, выполняют декларирование COOT
ветствия по схеме принятия декларации о соответствии на основе собственных
доказательств и протоколов испытаний, проведенных аккредитованной испы
тательной лабораторией по качеству электрической энерrии.
В качестве собственных доказательств Moryт применяться: документация,
подтверждающая наличие системы управления качеством электрической
энерrии, техническая и эксплуатационная документация, протоколы испыта
ний, выданные испытательными лабораториями по качеству электрической
энерrии, результаты испытаний, проведенных заявителем.
В тех случаях, KOrдa поставщик электрической энерrии, подлежащей обяза
тельному подтверждению соответствия в форме декларирования соответствия,
не применил или применил частично национальные стандарты электромаr
нитной совместимости, rармонизированные в отношении тр эм С, или в слу
чаях, KOrдa указанные стандарты отсутствуют, электрическая энерrия подле
жит обязательной сертификации.
OpraH по сертификации выполняет процедуру обязательной сертификации
на основе результатов экспертизы технической документации, подrотовлен
ной заявителем в установленном порядке.
109

При необходимости по требованию opraHa по сертификаuии заявитель
должен представить в opraH по сертификаuии результаты дополнительных ис
пытаний. исследований и моделирования.
Обязательному подтверждению соответствия минимально необходимым
(сушественным) требованиям тр ЭМС в форме обязательной сертuфuкUl(UU
подлежит электрическая энерrия, подаваемая в электрические сети обшеrо Ha
значения поставшиками электрической энерrии:
. rражданам. используюшим ее для личных. семейных, домашних и иных
НУЖД, не связанных с предпринимательской деятельностью;
. rражданам. не осушестlJЛЯЮШИМ предпринимательской деятельности,
одновременно с юридическими лиuами;
· юридическим лиuам. через электрические сети которых электрическая
Jнерrия непосредственно подается rражданам. не осушеСТВЛЯЮШИ:\1 предпри
нимательской деятельности.
Проект тр ЭМС допускает, что по просьбе заявителя к электрической
энерrии в электрических сетях обшеro назначения, подлежа шей обязательно
му подтверждению соответствия минимально необходимым (сушественным)
требованиям тр ЭМС в форме декларирования соответствия. может быть при
менена проuедура подтверждения соответствия в форме обязательной
сертификаuии.
Статья 5 проекта тр ЭМС определяет также обшие требования к аккреди
таuии opraHoB по сертификаuии и испытательных лабораторий по качеству
электрической энерrии.
OpraHbI по сертификаuии. осушествляюшие обязательную сертификаuию
электрической энерrии, аккредитуются наuиональным opraHoM по сертифи
каuии в установленном порядке.
Дополнительные требования предъявляются при аккредитаuии opraHoB по
сертификаuии для осушествления обязательной сертификаuии в случаях, Kor
да заявитеJIЬ не применил или применил лишь частично наuиональные cтaH
дарты электромаrнитной совместимости. rармонизированные в отношении
тр ЭМС. или в случаях, Korдa указанные стаидарты отсутствуют.
В этих случаях проверяется способность opraHa по сертификаuии выпол
нять экспертизу технической документаuии и орrанизовывать проведение дo
полнительных испытаний, исследований и моделирования в uелях подтверж
ления соответствия минимально необходимым (сушественным) требованиям
тр эмс.
Порядок работы opraHoB по сертификаuии в указанных случаях устанавли
вается постановлением Правительства Российской Федераuии.
Испытательные лаборатории. осушествляюшие испытания электрической
энерrии в uелях подтверждения их соответствия минимально необходимым
(сушественным) требованиям тр эм С, аккредитуются наuиональным opra
ном по аккредитаuии в установленном порядке.
При аккредитаuии испытательных лабораторий электромашитной COBMec
тимости и по качеству электрической энерrии осушествляется проверка BOC
производимости результатов осушествляемых этими лабораториями испыта
ний путеМ проведения межлабораторных сравнительных испытаний.
110

Определение защитных процедур
Определение защитных процедур, ориентированных на принужпение по
ставщиков электрической энерrии, rенерирующих и электросетевых орrани
заций к выполнению минимально необходимых (существенных) требований
тр ЭМС, заявлено в проекте тр ЭМС в общем виде: ''[осударственный надзор
(контроль) за соблюдением минимально необходимых (существенных) требо
ваний настоящеrо Техническоro реrламента осуществляется в порядке, ycтa
новленном Федеральным законом "О техническом реrулировании" и друrими
законодательными актами Российской Федерации".
В соответствии со статьей 34 Федеральноro закона "О техническом реrули
ровании" opraHbI roсударственноro контроля (надзора) обладают щирокими
полномочиями по принужпению поставщиков электрической энерrии к BЫ
полнению минимально необходимых (существенных) требований тр эмс.
OpraHbI rосударственноrо контроля (надзора) вправе:
. требовать от поставщиков электрической энерrии предъявления декла
рации о соответствии или сертификата соответствия. подтвержпающих COOT
ветствие электрической энерrии минимально необходимым (существенным)
требованиям тр ЭМС;
. осуществлять мероприятия по roсударственному контролю (надзору) за
соблюдением требований технических реrламентов в порядке, установленном
законодательством Российской Федерации;
. вьщавать предписания об устранении нарущений требований техниче
ских реrламентов в срок, установленный с учетом характера нарущения;
. при остановить или прекратить действие декларации о соответствии или
сертификата соответствия;
. при влекать поставщиков электрической энерrии к ответственности, пре
дусмотренной законодательством Российской Федерации;
. принимать иные предусмотренные законодательством Российской Фе
дерации меры в целях недопущения причинения вреда.
Поскольку практические результаты HOBoro подхода к техническому pery
лированию качества электрической энерrии в Российской Федераuии в значи
тельной степени зависят от эффективности применения защитных процедур,
рассмотрим в качестве примера режимы принужпения к выполнению дирек
тивы ЭМС, принятые в странах  членах ЕС, имеющих больщинство rолосов
в Совете Министров ЕС [Уильямс Т., ApMcтpoHr К. ЭМС)J)1Я систем и YCTaHO
вок/ Пер. с анrл. М.: Издат. дом "Технолоrии", 2004].
В Великобритании режим принужпения к выполнению требований Дирек
тивы ЭМС осуществляется roсударственными инспекторами по надзору за
правилами торrовли, которые Moryт, основываясь на рещениях судебных opra
нов. удалять с рынка изделия, не соответствующие требованиям Директивы.
В публичных заявлениях подчеркивается, что этот способ принужпения
рассматривается как последнее средство. Инспекторы предпочитают работать
с изrотовителями конфиденциально, при меняя превентивные меры к дости
жению соответствия. Это обеспечивается проверками маркирования продук
uии знаком соответствия "СЕ" и наличия документации, относящейся к COOT
ветствию требованиям ЭМС, проведением инспекuий на предприятиях и,
если требуется, выпуском уведомления о необходимости модификаuии KOHK
peTHoro изделия в течение определенноrо периода времени. В больщинстве
111

случаев простая утроза удаления изделия с рынка является достаточной lVIя
тою, чтобы заставить изrотовителя привести изделие в соответствие с rребова
ниями Директивы эмс.
Опыт мноrих изrотовителей систем свидетельствует о том, что основное
давление. направленное на обеспечение соответствия системы требованиям
ЭМС, оказывают потребители систем.
rермuния. rерманская версия законодательною акта в области ЭМС предо
ставляет полномочия контролирующим [осударственным opraHaM (Федераль
ному areHTcTBY почт и телекоммуникаций, ВАРТ) налаraть штраф при наруше
нии требований ЭМС без привлечения промышленных компаний к суду. В
процессе контроля ежемесячно отрабатывается около 1500 технических ДOKY
ментов. В 1996 [. было проведено около 100 исследований. в результате чеrо
14 промышленных компаний были подверrнуты административным штра
фам, 5 компаний получили предупреждения о возможном наложении штрафа
и 8 компаний были предупреждены.
Италия. На изrотовителей аппаратов. не соответствующих требованиям
ЭМС, налаrается штраф, и аппараты Moryт подлежать конфискации. Максима
льное наказание за продажу оборудования, не соответствующеrо требованиям
эм С, предусматривает наложение штрафа 90000000 лир (около 35000 дол.
США). Меньший штраф в размере 30000000 лир налаraется, если изrотови
тель или импортер не осуществил маркирование определенною аппарата зна
ком соответствия "СЕ". Лицо, осуществившее продажу аппарата, не маркиро
ванною знаком соответствия СЕ, коrда ero использование связано с риском,
подлежит наложению штрафа 18000000 лир.
Швеция.была первой страной, осуществившей удаление изделий с рынка
изза их несоответствия существенным трепованиям Директивы эмс. Эта
операция была проведена после испытаний трех преобразователей для элект
рических IJРИВОДОВ, изrотовленных большой мноrонациональной компанией
и выявления их несоответствия существенным требованиям Директивы эмс.
Действия в области подтверждения соответствия требованиям ЭМС в Швеции
сосредоточиваются в отношении изделий, имеющих значительный уровень
эмиссии помех, проверяются также друrие изделия, такие, как электрические
инструменты и светильники с люминесцентными лампами.
Основное наказание, предусмотренное шведским законодательством, 
удаление с рынка изделий, не соответствующих требованиям эмс. При опре
деленных обстоятельствах шведские контролирующие opraHbI Moryт потребо
вать отзыва всех ранее поставленных изделий.
Роль стандартов в процедурах подтверждения соответствия
Роль стандартов в процедурах подтверждения соответствия электрической
энерrии существенным требованиям ТР ЭМС обусловлена статьями 11 и 12
Федеральною закона "О техническом реrулировании".
В статье 11 определены цели стандартизации:
· повышение уровня безопасности жизни или здоровья rpаждан, имущест
ва физических или юридических лиц, rосударственною или муниципальною
имущества, эколоrической безопасности, безопасности жизни или здоровья
животных и растений;
112

. содействие соблюдению требований технических реrламентов.
В статье 12 определены принuипы стандартизаuи и :
. добровольное применение стандартов;
. применение международноro стандарта как основы разработки наuиона
льноrо стандарта, за исключением случаев. обозначенных в данной статье.
В соответствии с данными положениями Федеральноrо закона "О техниче
ском реrулировании" в проекте ТР ЭМС предусмотрен основной метод ПОk
тверждения соответствия. Этот метод состоит в том. что электрическая энер
rия в электрических сетях общеro назначения считается соответствующей cy
щественным требованиям ТР ЭМС, если она удовлетворяет требованиям к
уровням электромаrнитных помех (качеству электрической энерrии), YCTa
новленным в наuиональных стандартах электромаrнитной совместимости.
Такой подход к орrанизаuии проuедуры подтверждения соответствия rap
монизирован с принuипамидиректив "HoBoro подхода", которые введены для
обеспечения свободноro движения товаров между европейскими rосударства
ми, что является важнейшей uелыо образования Общеro Европейскоro рынка.
Определенные различия в стандартах и требованиях к товарам в странах 
членах ЕС иrрают роль технических барьеров в торroвле, при водят к раздроб
ленности Европейскоro рынка и повышению стоимости товаров, так как изro
товители должны модифиuировать свою продукuию применительно к различ
ным наuиональным рынкам.
Мноrие roды спеuиальная комиссия стран  членов ЕС пыталась ycтpa
нить указанные барьеры, внося предложения о принЯТИИ Директив, YCTaHaB
ливающих детальные требования, которым товары должны отвечать для TOro,
чтобы свободно продаваться во всех странах  членах Ес. Но это оказалось
трудным изза Toro, что каждая Директива должна быть крайне детализиро
ванной, а также изза необходимости единодушия для тoro, чтобы она была
принята.
В 1985 r. Совет Министров ЕС принял резолюuию, устанавливающую "Ho
вый подход к технической rармонизаuии и стандартам".
В соответствии с "Новым подходом" европейские директивы оrраничива
ются установлением существенных требований, которые должны быть YДOB
летворены перед тем, как изделия Moryт быть представлены на рынок rдe либо
в пределах Европейскоro Союза. Детальные технические требования YCTaHaB
ливаются в стандартах, разрабатываемых европейскими орrанами по
стандартизаu ии .
По аналоrии с принuипами директив "HoBoro подхода" проект ТР ЭМС
устанавливает минимально необходимые (сушественные) требования к поме
хам в питающих сетях в части обеспечения безопасности работы приборов и
оборудования. Детальные технические требования к этим помехам (нормы)
устанавливаются в наuиональных стандартах электромаrнитной совместимо
сти. В качестве основы для разработки наuиональных стандартов принимаются
стандарты публикаuий Международной электротехнической комиссии (МЭК)
серии МЭК 61000 "Электромаrнитная совместимость". Эти документы разра
батываются Техническим комитетом МЭК ТК 77 "Электромаrнитная COBMec
тимостьоборудования, включая электрические сети". Серия МЭК 61000 пуб
ликуется ТК 77 в виде отдельных частей в соответствии с планом:
113

План серии публикаций МЭК 61000 [ТК 77 мэк: Орrанизация Объеди
ненных Наций DЛя эмс.  Р. Мор. СекретариатТК 77 мэк. ЭМС в Европе
2000. IV Европейский симпозиум по эмс. Брюrrе. 20001.
МЭК 61000 1. Часть 1. Основы.
Обшее рассмотрение вопросов ЭМС (введение, фундаментальные принци
пы, функциональная безопасность).
Терминолоrия.
Определения.
МЭК 610002. Часть 2. ЭлектРОМ02нитная обстановка.
Описание электромаrнитной обстановки.
Классификация электромаrнитных обстановок.
Уровни электромаrнитной совместимости.
МЭК 610003. Часть 3. Нормы.
Нормы помехоэмиссии.
Требования помехоустойчивости.
МЭК 610004. Часть 4. Методы испытаний и измерений.
Методы измерений.
Методы испытаний.
МЭК 610005. Часть 5. Руководства по установке и помехоподавлению.
Руководства по установке.
Методы и устройства помехоподавления.
МЭК 610006. Часть 6. Общие стандарты.
МЭК 610009. Часть 9. Разное.
ПреДJIOжения по правой и метролоrической поддержке процедур
подтверждения соответствия электрической энерrии в системах
электроснабжения общеrо назначения существенным требованиям
тр эме
Для материализации положений в отношении обязательноrо подтвеРЖдения
соответствия электрической энерrии существенным требованиям ТР ЭМС He
обходимо ввести в действие эффективные экономические механизмы, стUJltули
рующие как поставщиков, так и потребителей электроэнерrии к проведениюме
ропрuятий по обеспечению норм качества электрической энеjJlии. Суть преDЛО
жений, реализация которых, по мнению автора, поможет решить данную
задачу, состоит в следующем:
1. В соответствии со статьей 542 rраЖданскоrо кодекса РФ (rк РФ) OTвeт
ственность за качество подаваемой абоненту энерrии несет энерroснабжаю
щая орrанизация.
Аналоrичная правовая норма, подтвеРЖдающая ответственность электро
снабжающей орraнизации перед потребителем, определена в Федеральном за
коне Российской Федерации "Об электроэнерrетике" от 26 марта 2003 r.
NQ З5ФЗ, статья 38 'Тарантии надеЖНОi!О обеспечения потребителей электри
ческой энеРi!ией '': "1. Субъекты электроэнерrетики, обеспечивающие поставки
электрической энерrии потребителям электрической энерrии, в том числе
энерrосбытовые орrанизации, rарантирующие поставщики и территориаль
ные сетевые орraнизации (в пределах своей ответственности), отвечают перед
потребителями электрической энерrии за надежность обеспечения их элект
114

рической энерrией и ее качество в соответствии с техническими реrламентами
и иными обязательными требованиями".
Поэтому, если качество электроэнерi!UИ, отпускаемой электроснабжающей
орraнизацией потребителю, не соответствует существенным требованиям тр
эме в точке коммерческоrо учета, следует автоматически уменыиать показа
нuя счетчика активной мощности. что эквивалентно скидке в цене на электро
энерrию, обусловленной ее низким качеством.
2. В целях выявления источников помех, приводящих к несоответствию Ka
чества электроэнерrии существенным требованиям ТР ЭМС в точке KOMMep
ческоro учета, по просьбе энерrоснабжающей орrанизации может быть приме
нена процедура подтверждения соответствия электрической энерrии в указан
ной точке в-форме обязательной сертификации.
При этом если будет установлено. что источником помех является потреби
тель, следует автоматически увеличивать показания счетчика активной мощ
ности, что эквивалентно надбавке в цене за электроэнерrию. отпускаемую
потребителю.
3. Шкала скидок и надбавок при расчетах за электроэнерrию в форме KOp
рекции показания счетчиков активной мощности должна утверждаться Пра
вительством РФ в объемах, стимулирующих продавцов и покупателей элект
роэнерrии к проведению мероприятий по нормализации показателей качества
электроэнерrии.
4. Для реализации предложенной системы расчетов за электроэнерrию с
учетом ее качества необходимо перейти к применению новых счетчиков. в KO
торых совмещены функции измерения активной электроэнерrии и показате
лей качества электроэнерrии. Такие приборы уже разработаны (Пономарен
КО И. С. Серия приборов "ЭРИСКЭ" дЛЯ комплексных энерrетических об
следований электрических сетей/ / Электро. 2003. NQ 5). Широкое применение
этих счетчиков задерживается в связи с отсутствием правовых и нормативных
документов, ориентированных на поддержку экономических механизмов pe
щения проблемы качества электроэнерrии в системах электроснабжения об
щеrо назначения.
Заключение
Сущность HOBOro подхода к техническому реryлированию качества элект
рической энерrии в Российской Федерации обусловлена статьей 38 Федераль
HOro закона Российской Федерации "Об электроэнерrетике", в соответствии с
которой субъекты электроэнерrетики, обеспечивающие поставки электриче
ской энерrии потребителям электрической энерrии, отвечают перед потреби
телями электрической энерrии за надежность обеспечения их электрической
энерrией и ее качество в соответствии с техническими реrламентами.
В этой связи проект общеrо Техническоro реrламента "Об электромаrнит
ной совместимости" вводит правовые нормы в отношении правил и процедур
подтверждения соответствия электрической энерrии требованиям по ее
качеству:
1. Статья 5 проекта ТР ЭМС устанавливает общие требования к свойствам
электрической энерrии, поставляемой rенерирующими или электросетевыми
орrанизациями потребителям: "Электрическая энерrия в электрических сетях
общеro назначения может быть поставлена потребителям только в том случае,
115

если подтверждено ее соответствие минимально необходимым (существен
ным) требованиям настоящеro Техническоrо реrламента".
2. Статья 3 проекта тр ЭМС определяет критерий соответствия электриче
ской энерrии минимально необходимым (существенным) требованиям:
"Электромаrнитные помехи в электрических сетях общеro назначения (каче
ство электрической энерrии) не должны превышать уровня, обеспечивающеrо
функционирование в соответствии с назначением технических средств, полу
чающих питание от этих сетей".
З. Статья 4 проекта тр ЭМС определяет методы, с помощью которых Moryт
быть подтверждены существенные требования.
4. Статья 5 проекта тр ЭМС определяет способы. с помощью которых MO
ryт быть представлены доказательства соответствия существенным требовани
ям: принятие декларации о соответствии (декларирование соответствия) и
обязательная сертификация и виды документов, которые необходимо пред
ставлять для доказательства соответствия.
Проект тр ЭМС прощел публичное обсуждение в Комитете по экономиче
ской политике, предпринимательству и туризму rосударственной Думы и дo
работан с учетом замечаний заинтересованных орrанизаций и физических
лиц. Предстоит ero обсуждение в профильных Комитетах rосударственной
Думы. .
Проект тр ЭМС выполнен в соответствии с положениями Соrлашений по
техническим барьерам в торrовле Всемирной торrовой орrанизации, а также
Директивами "HoBoro подхода к технической rармонизации и стандартам"
Европейскоro Союза.
Принятие Федеральноro закона "Общий технический реrламент "Об элек
тромаrнитной совместимости"" на основе проекта тр ЭМС позволит сбли
зить позиции Российской Федерации и ВТО по преодолению технических ба
рьеров в торrовле.
116

Список литературы
1. Кудрявый В. В. Перспективы развития электроэнерrетики Poc
сии / / Электро. 2003. N 1.
2. Качество электрической энерrии в муниципальных сетях Moc
ковскойобласти/И. И. Карташов, И. С. Пономаренко, В. Н. Ty
льский И др. / / Промышленная энерrетика. 2002. NQ 8.
3. Федеральный закон "О техническом реryлировании" NQ 184ФЗ
от 27 декабря 2002 roда / / Российская rазета, 31 декабря 2002 [.,
NQ 245 (3113).
4. Федеральный закон Российской Федерации "Об электроэнерrе
тике" NQ 35ФЗ от 26 марта 2003 roда // Российская rазета, 01 ап
реля 2003 [., NQ 60 (3174).
5. Правила по сертификаuии. Система сертификации rOCT Р. О
внесении изменений и дополнений в правила проведения серти
фикации электрооборудования. Утверждены Постановлением
rосстандарта России NQ 1 от 3 января 2001 [.
6. Разевиr В. д. Система схемотехническоrо моделирования и про
ектирования печатных плат Design Center (PSpice). М.: СК Пресс,
1996.
7. Разевиr В. д. Система сквозноrо проектирования электронных
устройств DesignLab 8.0. М.: Солон, 1999.
8. Добрусин л. А., Шитов В. А. Модели трансформаторов для aHa
лиза силовых полупроводниковых преобразователей в системе
Design // Электротехника 2010 (УI симпозиум): Сб. докл. Т. 111.
М.: ВЭИ  ТРАВЭК, 2001. С. 94  98.
9. Добрусин л. А., Шитов В. А. Лоrическая модель тиристора для
анализа силовых полупроводниковых преобразователей в системе
Design // Электротехника 2010 (УI симпозиум): Сб. докл. Т. Ш.
М.: ВЭИ  ТРАВЭК, 2001. С. 86  89.
10. Добрусин л. А., Шитов В. А. Макромодель системы управления
преобразователем // Электротехника 2010 (УII симпозиум): Сб.
докл. Т. 1. М.: ВЭИ  ТРАВЭК, 2003. С. 298  302.
11. Добрусин л. А., Шитов В. А. Макромоделирование сложных
преобразователей // Электро. 2002. NQ 6. С. 9  15.
117

12. Добрусин л. А. Мноrомостовые преобразопатели в электроэнер
rетике ХХI века / / Электротехника 201 О (У симпозиум): Сб. докл.
Т. Н. М.: ВЭИ  ТРАВЭК, 1999. С. 312  315.
13. Добрусин л. А. Фильтрокомпенсирующие устройства для преоб
разовательной техники. М.: НТФ "Энерrопроrресс", 2003.
14. Добрусин л. А. Автоматизация расчета rармоник в электрических
сетях, питающих преобразователи / / Промышленная энерrетика.
2003. NQ 4. С. 44  49.
15. Кimbark Е. w. Dil"ect CUlTent tt.ansmission. N.Y.: Wiley intel"Science,
1971.
16. Добрусин л. А. Универсальная модель для исследования качества
электроэнерrии в цепях с преобразователями / / Электротехника
2010 (УН симпозиум): Сб. докл. Т. 1. М.: ВЭИ  ТРАВЭК, 2003.
С. 272  276.
17. Добрусин л. А. Методолоrия и библиотека моделей для анализа
влияния преобразователей на качество электроэнерrии / / Элект
ро. 2003. NQ 5. С. 28  33.
18. Добрусин л. А. Выбор способа оrраничения добротности силово
[о индуктивноемкостноrо фильтра / / Электротехника. 1984.
NQ 5. С. 41  42.
19. Добрусин л. А. Особенности моделирования преобразователей в
среде системы Design / / Электротехника 2010 (УН симпозиум):
Сб. докл. Т. 1. М.: ВЭИ  ТРАВЭК, 2003. С. 295  297.
20. Добрусин л. А. Широкополосные фильтрокомпенсируюшие
устройства для тиристорных преобразователей / / Электричество.
1985. NQ 4. с. 27  30.
21. Добрусин л. А. Автоматизаuия расчета фильтрокомпенсирую
щих устройств для электрических сетей, питающих преобразова
тели / / Промышленная энерrетика. 2004. NQ 5. С. 34  39.
118

Содержание
Предисловие. 3
[ЛАВА ПЕРВАЯ. Общая характеристика
методолоrии анализа влияния преобразователей
на качество электроэнерrии. . 7
[ЛАВА ВТОРАЯ. Понятие о технолоrии макромоделирования
в среде системы Dеsigп
2.1. Общие сведения о технолоrии макромоделирования 12
2.2. Структура макромодели . . 13
[ЛАВА ТРЕТЬЯ. fрафические символы и макромодели
типовых компонентов преобразовательной техники
3.1. Общие положения. . . . . . . 15
3.2. [рафический символ и макромодель тиристора. . 15
3.3. [рафический символ и макромодель системы управления . 35
3.4. Интеrpальный rpафический символ
и макромодель трехфазной мостовой схемы 45
3.5. [рафические символыI и макромодели
трехфазных мноrообмоточных трансформаторов. 55
3.6. [рафические символыI и макромодели
фильтрокомпенсирующих устройств. 76
[ЛАВА ЧЕТВЕРТАЯ. Универсальная модель
для исследования качества электроэнерrии
в цепях с преобразователями
4.1. Общие сведения. 87
4.2. Способы обеспечения сходимости решений
при моделировании преобразователей
в среде системы Design . . . . . . . 88
Заключение . 104
ПРИ л о ж Е Н И Е. Принципы HOBoro подхода
к проблеме техническоrо реrулирования качества
электрической энерrии в Российской Федерации. 105
Список литературы. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 117
119

d. !О2-
Бnопnоте'lка эпектротеХI"nка
Прuложенuе к проuзводственно.массовому журналу "Энерzетuк"
ДОБРУСИНЛЕОНИДАЛЕКСАНДРОВИЧ
Компьютерное моделирование влияния преобразователей на сеть
АДРЕС РЕДАКЦИИ:
1]5280,ОСКБа,ул.АвтозаБОДСкая, 14/23
Телефоны: (095) 675 1906, тел. 6750023 доб. 2247; факс: 234 7421
Редакторы: Л. Л. Жданова, Н. В. Ольшанская
Худож-техн. редактор Т. Ю. Андреева
Сдано Б набор 17.02.2005 [. Подписано Б печать 20.04.2005 [.
Формат 60х84 1/16. Печать офсетная.
Печ. л. 7,5. Заказ БЭТ/34(7576)2005
Макет выполнен издательством "Фолиум": 127238, Москва, Дмитровское ш., 58.
Отпечатано mпоrрафией издательства "Фолиум": 127238, Москва, Дмитровское ш., 58.

Журнал "Энерrетика за рубежом"
 приложение к журналу "Энерrетик"
Подписывайтесь на специальное приложение к жур
налу "Энерrетик"  "знер....еТика за рубежом". Это
приложение выходит один раз в два месяца.
Журнал "Энерrетика за рубежом" знакомит читателей
с важнейшими проблемами современной зарубежной
электроэнерrетики, такими, как:
 развитие и надежность энерrосистем и
энерrообъединений;
 особенности и новшества экономических и рыночных
отношений в электроэнерrетике;
 опыт внедрения проrрессивных технолоrий в энерrе
тическое производство;
 модернизация и реконструкция (перемаркировка)
оборудования электростанций, электрических и теп
ловых сетей;
 распространение нетрадиционных и возобновляе
мых источников энерrии;
 энерrосбережение, рациональное расходование
топлива и эколоrические аспекты энерrетики.
Подписку можно оформить в любом почтовом OT
делении связи по объединенному каталоrу "ПРЕССА
РОССИИ". Том 1. Российские и зарубежные ....азеТы
и журналы.
ИндеКСbl журнала "Энерrетика за рубежом"
 приложения к журналу "Энерrетик"
87261  ДЛЯ предприятий и орrанизаций;
87260  для индивидуальных подписчиков.

а "
, "
"'1 .-. J
. ,
06 авторе
)ur
Леонид Александрович До6русин
 начальник сектора средств
и систем силовой электроники
rосударственноrо унитарноrо
предприятия "Всероссийский
электротехнический институт
имени В. И. Ленина" (ТУП ВЭИ),
доктор техн. наук,
действительный член Академии
электротехнических наук
Российской Федерации.
в настоящее время  научный руководитель и ответственный ис
полнитель ряда ниокр в области силовой полупроводниковой
преобразовательной техники и электромаrнитной совместимо
сти преобразователей с питающей сетью, выполненных в rYП
вэи. Наиболее крупные из них: первая в ссср серия тиристор
ных преобразователей для электроприводов постоянноro тока
прокатных станов (1970 r.); первая в ссср серия фильтроком
пенсирующих устройств для промышленных сетей напряжением
380 В (1975 r.); серия фильтрокомпенсирующих устройств Ha
пряжением 1 О кВ для систем электроснабжения технолоrических
линий ядернотопливноrо цикла (1992 r.).
Автор более 100 научных работ по теории и технике силовых по
лупроводниковых преобразователей и фильтрокомпенсирующих
устройств.
Компьютерное моделирование
на этапе проектирования электрических сетей,
питающих преобразовательную технику, 
ключ к решению проблемы электромаrнитной
совместимоСТИ преобразователей с питающей сетью