62Л. 544

Л. А. Добрусин

КОМПЬЮТЕРНОЕ
МОДЕЛИРОВАНИЕ
ВЛИЯНИЯ
ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЕЙ
НА СЕТЬ

ПРИЛОЖЕНИЕ К ЖУРНАЛУ
Вниманию специалистов

Вышли в свет следующие выпуски

“Библиотечки электротехника

Георгиади В. X. Поведение энергоблоков ТЭС при перерывах
электроснабжения собственных нужд (части 1 - 3).

Файбисович Д. Л., Карапетян И. Г. 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 це-
хов промышленных предприятий.

Киреева Э. А. Справочные материалы по электрооборудованию.

Семенов В. А. Противоаварийная автоматика в ЕЭС России.

Торопцев Н. Д. Асинхронные генераторы для автономных элект-
роэнергетических установок.

Иноземцев Е. К. Ремонт асинхронных электродвигателей элект-
ростанций.

Овчаренко Н. И. Микропроцессорная автоматика синхронных ге-
нераторов и компенсаторов.

Овчинников В. В., Удрис А. П. Реле РНТ и ДЭТ в схемах дифферен-
циальных защит (Часть 1. Устройство и конструкции; Часть 2. Прин-
ципы расчета уставок и техническое обслуживание).

Александров В. Ф., Езерский В. Г., Захаров О. Г., Малышев В. С. Циф-
ровые устройства частотной разгрузки.

Беляев А В. Противоаварийная автоматика в узлах нагрузки с
мощными синхронными электродвигателями.

Подписку можно оформить в любом почтовом отделении связи по
объединенному каталогу “ПРЕССА РОССИИ”. Том 1. Российские
и зарубежные газеты и журналы.

Индексы “Библиотечки электротехника”

— приложения к журналу “Энергетик”

88983 — для предприятий и организаций;

88982 — для индивидуальных подписчиков.

Адрес редакции

журнала “Энергетик”:

115280, Москва, ул. Автозаводская, д. 14/23.

Телефон (095) 675-19-06

E-mail: energy@mail.magelan.ru
ЗАЧ

Д S5

Библиотечка электротехника

— приложение к журналу “Энергетик"
Основана в июне 1998 г.

Выпуск 3-4 (75-76)

Л. А. Добрусин

КОМПЬЮТЕРНОЕ
МОДЕЛИРОВАНИЕ
ВЛИЯНИЯ
ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЕЙ
НА СЕТЬ

МЫ________

НиГРЭС

НАУЧНО-

Москва	ТЕХНИЧЕСКАЯ

НТФ “Энергопрогресс”, “Энергети с” БИБЛИОТЕКА
2005	________
УДК 621.314

ББК 31.264.5

Д55

Главный редактор журнала “Энергетик” А. Ф. ДЬЯКОВ

РЕДАКЦИОННЫЙ СОВЕТ
“Библиотечки электротехника”

В. А. Семенов (председатель), И. И. Батюк (зам. председателя),
Б. А. Алексеев, К. М. Антипов, Г. А. Безчастнов, А. Н. Жулев,
В. А. Забегалов, В. X. Ишкин, Ф. Л. Коган, В. И. Кочкарев,
Н. В. Лисицын, Л. Г. Мамиконянц, Л. Ф. Плетнев, В. И. Пуляев,
Ю. В. Усачев, М. А. Шабад

Добрусин Л. А.

Д 55 Компьютерное моделирование влияния преобразовате-
лей на сеть. — М.: НТФ “Энергопрогресс”, 2005. — 120 с.;
ил. [Библиотечка электротехника, приложение к журналу
“Энергетик”. Вып. 3 — 4 (75 — 76)].

Обоснована актуальность технического регулирования в области электромаг-
нитной совместимости средств и систем силовой преобразовательной техники с
питающей сетью.

Изложены основы технологии макромоделирования средств и систем преобра-
зовательной техники в среде системы схемотехнического моделирования элект-
ронных схем Design — PSpice. Показано на примерах, что данная технология по-
зволяет эффективно использовать систему Design - PSpice для анализа электро-
магнитных процессов в сетях, питающих преобразователи, и расчета параметров
фильтрокомпенсирующих устройств.

Для специалистов проектных организаций электроэнергетической отрасли,
работающих в области проектирования электрических сетей, питающих мощные
преобразовательные комплексы и системы.

ISSN 0013-7278 © НТФ “Энергопрогресс”, “Энергетик”, 2005
Предисловие

Проблема соответствия качества электроэнергии стандартным
требованиям является исключительно актуальной для электроэнер-
гетики России [1].

Соответствие качества электроэнергии стандартным требовани-
ям необходимо для обеспечения мероприятий по защите жизни и
здоровья граждан, имущества физических и юридических лиц, госу-
дарственного и муниципального имущества; охране окружающей
среды; для повышения технико-экономических показателей произ-
водств и качества выпускаемой ими продукции.

Вместе с тем результаты систематического контроля показателей
качества электроэнергии в отечественных системах электроснабже-
ния, полученные в последние годы [2], свидетельствуют, что качест-
во электроэнергии, поставляемой энергоснабжающими организа-
циями потребителям электроэнергии, продолжает оставаться
низким.

Не дает должного эффекта обязательная сертификация электри-
ческой энергии, так как она имеет существенные правовые и норма-
тивные ограничения.

П равовое ограничение состоит в том, что обязательная сертифика-
ция электрической энергии осуществляется в соответствии со ста-
тьей 7 Закона Российской Федерации “О защите прав потребителей”
и статьей 1 Федерального закона “О внесении изменений и дополне-
ний в Закон Российской Федерации “О защите прав потребите-
лей””. Согласно этим законам объектом сертификации является
электрическая энергия в распределительных сетях энергоснабжаю-
щих организаций, от которых электрическая энергия может подава-
ться потребителям (гражданам). Таким образом, вне области серти-
фикации остается электрическая энергия в системах электроснаб-
жения предприятий (юридических лиц), которые, с одной стороны,
являются главными источниками электромагнитных помех, а с дру-
гой стороны, несут значительный ущерб от несоответствия качества
электроэнергии стандартным требованиям.
Нормативное ограничение состоит в том, что согласно Постанов-
лению Госстандарта РФ от 14 августа 2001 г. № 74 номенклатура по-
казателей качества электроэнергии (ПКЭ), подлежащих подтверж-
дению соответствия, ограничена 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 энергии, что противоречит положениям разде-
ла 1 ГОСТ 13109-97 “Нормы качества электрической энергии в сис-
темах электроснабжения общего назначения” и статье 542 второй
части Гражданского кодекса РФ.

Раздел 1 ГОСТ 13109-97 “Область применения” определяет, что
нормы, установленные настоящим стандартом, являются обязате-
льными во всех режимах работы систем электроснабжения общего
назначения, кроме режимов, обусловленных форс-мажорными си-
туациями. Эти нормы подлежат включению в технические условия
на присоединение потребителей электрической энергии и в догово-
ры на пользование электрической энергии между энергоснабжаю-
щими организациями и потребителями электрической энергии.

Статья 542 второй части Гражданского кодекса РФ устанавлива-
ет, что качество электрической энергии должно соответствовать
требованиям, предусмотренным государственными стандартами.

Нормы ПКЭ по ГОСТ 13109-97 являются экономически обосно-
ванными, поэтому их невыполнение наносит значительный ущерб
экономике России.

Надо полагать, что отмеченное противоречие между сложившей-
ся в настоящее время практикой обязательной сертификации элект-
рической энергии и объективной сущностью этого понятия будет
устранено в процессе поэтапного внедрения новых принципов пра-
вового регулирования в области требований к продукции, процес-
сам производства и оценке соответствия, которые определены Фе-
деральным законом “О техническом регулировании” № 184-ФЗ от
27 декабря 2002 г. [3].

Новые принципы правового и технического регулирования в
электроэнергетике установлены Федеральным законом Российской
Федерации “Об электроэнергетике” № 35-ФЗ от26 марта 2003 г. [4].

В соответствии со статьей 28 указанного закона качество элект-
рической энергии относится к номенклатуре вопросов, по которым
должны приниматься технические регламенты, а также осуществля-
ться государственный надзор за их соблюдением согласно Федера-
льному закону “О техническом регулировании” № 184-ФЗ от 27 де-
кабря 2002 г.
Данный закон устанавливает, что требования в части электромаг-
нитной совместимости технических средств с окружающей средой
являются обязательными и подлежат подтверждению соответствия
на этапе подготовки продукции к выпуску на рынок. Указанное по-
ложение в полной мере распространяется на требования к электро-
энергии, поскольку электрическая энергия является продукцией
[5], т.е. объектом технического регулирования.

Проблема повышения качества электроэнергии в электриче-
ских сетях России приобретает первостепенное значение в связи с
предстоящим вступлением нашей страны во Всемирную торговую
организацию (ВТО). Чтобы повысить конкурентоспособность оте-
чественной продукции на российском и международном рынках в
условиях интеграции России в ВТО, потребуется пересмотреть от-
ношение к вопросам электромагнитной совместимости техниче-
ских средств и, в частности, к повышению качества электроэнергии
с позиции их соответствия международным стандартам. Поэтому
документ Госстандарта РФ “Межведомственная программа мер по
обеспечению выполнения в полном объеме требований Соглаше-
ния по техническим барьерам в торговле и Соглашения по примене-
нию санитарных и фитосанитарных мер Всемирной торговой орга-
низации на 2002 — 2005 годы” устанавливает, что разработка проек-
та технического регламента “Об электромагнитной совместимости”
относится к числу первоочередных проектов законодательных и
нормативных правовых актов, обеспечивающих реализацию поло-
жений указанного соглашения.

Наиболее массовым источником помех, влияющих на качество
электроэнергии, являются силовые полупроводниковые преобразо-
ватели. Вместе с тем при создании электротехнических комплексов
и систем на базе преобразовательной техники вопросы электромаг-
нитной совместимости преобразователей с питающей сетью часто
рассматриваются как второстепенные, что приводит в большинстве
случаев к невыполнению стандартных требований по качеству элек-
троэнергии в питающих сетях.

Чтобы интенсифицировать продвижение проблемы повышения
качества электроэнергии в системах электроснабжения России, не-
обходимо анализировать вопросы электромагнитной совместимо-
сти преобразователей с питающей сетью на этапе проектирования
электротехнических комплексов и систем и предусматривать в про-
ектах средства, обеспечивающие соответствие качества электро-
энергии стандартным требованиям. Для решения этой задачи целе-
сообразно применять компьютерные методы расчета электронных
схем.
В настоящей работе рассмотрена эффективная методология ана-
лиза влияния преобразователей на качество электроэнергии, кото-
рая поддерживается пакетом программ системы Design и позволяет
корректно проводить гармонический 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
электромагнитной совместимости преобразователей с питающей
сетью.

Данная работа может быть полезным методическим пособием
для инженеров, занимающихся проектированием электрических
сетей, питающих силовые полупроводниковые преобразователи.

Предполагается, что читатель настоящей работы знаком с опера-
ционной системой Windows и системой схемотехнического модели-
рования Design — PSpice.

Автор благодарит В. А. Шитова за участие в разработке элемент-
ной базы универсальной модели, предназначенной для исследова-
ния качества электроэнергии в цепях с преобразователями.

Пожелания и замечания просьба направлять по адресу:

115280, Москва, ул. Автозаводская, 14/23.

Редакция журнала “Энергетик”.

Автор
ГЛАВА ПЕРВАЯ

Общая характеристика методологии
анализа влияния преобразователей
на качество электроэнергии

Схемотехническое моделирование является современным инст-
рументом для исследования электромагнитных процессов в элект-
ротехнических комплексах и системах.

Силовые полупроводниковые преобразователи относятся к клас-
су электронных устройств, поэтому для исследования преобразова-
телей широко применяются различные программы машинного ана-
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 программа PSpice, которая в
настоящее время считается эталонной программой схемотехниче-
ского моделирования электронных схем.

Для анализа схем силовых полупроводниковых преобразователей
используются три программы из комплекта системы Design:

Schematics — графический редактор, предназначен для ввода ис-
ходных данных в виде принципиальной схемы электронного
устройства и управления двумя другими программами;

PSpice — модуль моделирования, предназначен для анализа схе-
мы электронного устройства и вывода результатов анализа в тексто-
вой форме;

Probe — графический постпроцессор, предназначен для вывода и
обработки результатов анализа в графической форме.

К пакету системы Design прилагаются библиотеки графических
символов и математических моделей компонентов, которые также
используются при моделировании преобразователей.
Методология анализа влияния преобразователей на качество
электроэнергии состоит из следующих главных этапов:

1)	графический ввод схемы электрической цепи в среде програм-
мы Schematics;

2)	задание параметров компонентов схемы в среде программы
Schematics;

3)	задание спецификации библиотек и текстовых файлов, про-
сматриваемых при составлении списка соединений компонентов
схемы в среде программы Schematics;

4)	задание директив моделирования в среде программы
Schematics;

5)	вызов из программы Schematics программы PSpice для расчета
схемы;

6)	автоматический вызов из программы Schematics программы
Probe для вывода результатов расчета.

Рассмотрим более подробно основы технологии каждого этапа на
примере схемы, показанной на рис. 1, не вдаваясь в детали, изло-
женные в [6, 7].

Графический ввод схемы выполняется с помощью команд меню
DRAW программы Schematics примерно в следующей последовате-
льности. Вначале по команде DRAW/GET NEW PART на поле эк-
рана из библиотек последовательно вводятся графические символы
компонентов схемы. В частности, на схеме рис. 1 все графические
символы, кроме символов трансформатора (TV) и трехфазной мос-
товой схемы (Ml), взяты из штатных библиотек. Символы TV и М1
предварительно созданы авторами [8, 9] и помещены в специальную
библиотеку пользователя, откуда и перенесены на чертеж схемы.
Условные обозначения символов назначаются автоматически, но
могут редактироваться в режиме диалога.

После размещения всех компонентов схемы на поле экрана про-
изводится их соединение проводниками по команде DRAW/WIRE
или шинами по команде DRAW/BUS. На рис. 1 использованы только
соединения проводниками. На этом этап ввода схемы заканчивается.

В отличие от чертежей схем, созданных в обычных графических
редакторах, схема, созданная в среде программы Schematics, наряду
со своим утилитарным назначением является носителем полного
комплекта исходных данных для расчета ее характеристик. Данная
информация закодирована в виде набора параметров компонентов
— атрибутов, с помощью которых при вызове программы PSpice
осуществляется передача всей информации, необходимой для моде-
лирования схемы, из программы Schematics в программу PSpice, в
Рис. 1. Принципиальная схема сети с подключенным тиристорным выпрямите-
лем, созданная в среде программы Schematics:

Еа, ЕЬ, Ес — графические символы источников ЭДС, фазы >4, В, С; La, Lb, Lc
— графические символы индуктивностей питающей сети, фазы А, В, С; TV —
графический символ трансформатора; LA2, LB2, LC2 — графические симво-
лы индуктивностей рассеяния обмоток трансформатора, фазы А, В, С; по-
следняя цифра соответствует номеру обмотки; Ml — графический символ
трехфазной мостовой схемы; Ld, Rd — графические символы индуктивности
и активного сопротивления нагрузки

частности указывается полный путь доступа к библиотеке моделей
компонентов.

Простейший способ задания численных значений параметров схе-
мы состоит в редактировании атрибутов предварительно выделен-
ных компонентов по команде ATTRIBUTE меню EDIT. Другие спо-
собы будут рассмотрены ниже.

Задание спецификации библиотек и текстовых файлов, просмат-
риваемых при составлении списка соединений компонентов схемы,
выполняется по команде LIBRARY AND INCLUDE FILES меню
ANALYSIS.

Задание директив моделирования, т.е. выбор вида и параметров
анализа цепи, производится по команде SETUP меню ANALYSIS
При этом открывается меню ANALYSIS SETUP, в котором в графе
ENABLED выбирается директива вида анализа. В рассматриваемой
задаче следует выбрать директиву TRANSIENT, которая соответст-
вует расчету переходных процессов во временной области. Далее вы-
зывается меню TRAN SIENT, состоящее из двух меню: TRANSIENT
ANALYSIS и FOURIER ANALYSIS. В меню TRANSIENT ANALY-
SIS устанавливаются численные значения временных параметров
расчета переходного процесса: конечное время расчета и шаг вывода
результатов расчета. В меню FOU RI ER ANALYSIS устанавливаются
численные значения параметров спектрального анализа: частота
основной гармоники и количество гармоник. Кроме того, в этом
меню указываются координаты напряжения или тока, подлежащего
спектральному анализу.

Спектральный анализ производится на интервале, равном перио-
ду основной частоты. Данный интервал автоматически выбирается в
конце интервала расчета переходного процесса.

Вызов из программы Schematics программы PSpice для расчета схе-
мы производится по команде SIMULATE меню ANALYSIS.

После расчета переходного процесса автоматически вызывается
программа Probe, которая выводит на экран графики напряжений и
токов в точках схемы, помеченных маркерами на чертеже схемы.
Кроме того, результаты гармонического 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 гармонических составляющих заданных кривых напряжения
или тока и коэффициент искажения синусоидальности соответству-
ющих кривых.

Так в общих чертах выглядит методология анализа влияния пре-
образователей на качество электроэнергии, основанная на приме-
нении системы Design.

Особенности моделирования силовых полупроводниковых преобразова-
телей в системе Design обусловлены следующими обстоятельствами.

В системе Design предметом автоматизированного проектирования
является слаботочное электронное устройство — радиотехническая
печатная плата в комплекте с активными и пассивными компонента-
ми схемы этого устройства. При разработке реальной конструкции пе-
чатной платы необходимо оценивать влияние дестабилизирующих
факторов на функциональные характеристики проектируемого
устройства. Поэтому библиотечные модели компонентов в системе
Design содержат большое количество параметров. Например, моде-
ли диодов учитывают около 30 параметров, модели транзисторов —
около 50 параметров, что определяет высокий порядок систем урав-
нений, описывающих данные компоненты. Отсюда возникают
сложности при расчете схемы, так как решение часто не сходится,
если устройство содержит много полупроводниковых приборов.

Чтобы ослабить влияние проблемы сходимости решения на про-
цедуру анализа электромагнитных процессов в электрических це-
пях, содержащих силовые полупроводниковые преобразователи,
целесообразно применять более простые модели силовых полупро-
водниковых приборов. При этом уровень идеализации моделей дол-
жен соответствовать техническим требованиям к результатам решае-
мой задачи. Так, для рассматриваемой задачи достаточно представить
полупроводниковый прибор в виде нелинейного сопротивления,
параметры которого изменяются по определенному логическому за-
кону. Например, биполярный транзистор можно имитировать не-
линейным сопротивлением, значение которого близко к нулю при
положительном значении напряжения между эмиттером и коллек-
тором и одновременном наличии управляющего импульса: При от-
сутствии управляющего импульса значение этого сопротивления
велико независимо от полярности напряжения между эмиттером и
коллектором.

Аналогичные алгоритмы, отражающие ключевые свойства полу-
проводниковых приборов, можно предложить для всех приборов.

Другим фактором, ограничивающим прямое применение системы
Design для анализа преобразователей, является отсутствие в штат-
ной библиотеке системы Design символов типовых компонентов, при-
меняемых в преобразовательной технике: многообмоточных транс-
форматоров, мостов, систем управления и т.п. Последнее ограниче-
ние можно преодолеть, применяя технологию разработки новых
графических символов и макромоделей.

В данной брошюре наряду с максимальным использованием уни-
версальной технологии системы Design, позволяющей моделировать
любую электронную схему на основе собственных штатных библио-
тек компонентов, основное внимание уделено разработке специаль-
ных графических символов и макромоделей функциональных бло-
ков, отражающих особые свойства основных компонентов средств
силовой преобразовательной техники. Указанный принцип моде-
лирования снижает вероятность ошибок при разработке схем слож-
ных электротехнических комплексов на базе преобразователей в
сравнении с методикой, основанной на прямом применении моде-
лей из штатных библиотек системы Design, и повышает продуктив-
ность работы пользователя за счет сокращения затрат машинного
времени на вычисления.
ГЛАВА ВТОРАЯ

Понятие о технологии
макромоделирования
в среде системы Design

2.1.	ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ О ТЕХНОЛОГИИ
МАКРОМОДЕЛИРОВАНИЯ

Графические символы компонентов в системе Design имеют три
составляющие:

•	чертеж графического символа;

•	перечень параметров или атрибутов — по терминологии, при-
нятой в описаниях системы Design;

•	текстовое описание модели компонента.

Чертеж графического символа является формализованным обо-
значением компонента электрической схемы, который выводится
на экран монитора в среде программы Schematics при его выборе из
библиотеки графических символов.

Перечень атрибутов графического символа осуществляет вывод
информации о компоненте на чертеж схемы в среде программы
Schematics и передачу информации о компоненте в программу PSpi-
ce. Вывод атрибутов графического символа на экран монитора для
просмотра и частичного редактирования выполняется в среде про-
граммы Schematics по команде ATTRIBUTE меню EDIT или двой-
ным щелчком “мышью” по графическому символу.

Текстовое описание модели компонента (далее — модель) на языке
программы PSpice является математическим описанием характери-
стик компонента.

Библиотеки графических 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-
никового прибора, путем прямого редактирования текстового опи-
сания модели.

Вместе с тем предусмотренная в системе Design технология опи-
сания схемы на языке программы PSpice в сочетании с процедурами
редактирования чертежа графического символа и его атрибутов по-
зволяет решать указанную задачу путем создания новых графиче-
ских символов. Новые графические символы обычно размещают в
отдельных библиотеках, формируемых пользователем.

Макромоделью по терминологии системы Design называется тек-
стовое описание электрической цепи на языке программы PSpice,
которое базируется на штатных моделях системы Design и составля-
ется по определенным правилам.

При создании нового графического символа целесообразно вна-
чале разработать его макромодель, т.е. алгоритм и математическое
описание физических функций компонента, которому будет соот-
ветствовать данный графический символ, а затем разработать его
чертеж и список атрибутов, так как эти процедуры являются чисто
формальными. Макромодель большей частью используется в каче-
стве модели нового графического 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 программы
PSpice, составляется в любом текстовом редакторе и состоит из
предложений.

Предложением называется описание директивы моделирования или
компонента. Каждое предложение размещается на отдельной стро-
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 “.SUBCKT” и
заканчивается директивой “.ENDS”. Между этими директивами
размещаются предложения, соответствующие описаниям компо-
нентов макромодели на языке программы PSpice.

Синтаксис директивы “.SUBCKT” имеет вид:
.SUBCKT <имя макромодели > <список маркировок внешних уз-
лов, которые соответствуют выводам графического символах Дан-
ная синтаксическая форма директивы “.SUBCKT” включает только
обязательные элементы описания, заключенные в скобки <...>. По-
сле обязательных элементов описания допускается вводить другие
элементы, например описание параметров схемы, как будет показа-
но ниже на примерах.

Синтаксис директивы “.ENDS” имеет вид:

“.ENDS” | имя макромолели]. Имя макромодели не является обя-
зательным элементом синтаксиса данной директивы, что условно
показано квадратными скобками. Однако обычно применяется
полная форма данной директивы, так как текстовые описания мак-
ромоделей разных компонентов помещаются в один файл с расши-
рением .txt, например user_model.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.
ГЛАВА ТРЕТЬЯ

Графические символы
и макромодели типовых компонентов
преобразовательной техники

3.1.	ОБЩИЕ ПОЛОЖЕНИЯ

В настоящей главе рассмотрена технология разработки графиче-
ских символов типовых компонентов преобразовательной техники,
которые отсутствуют в пакете штатных библиотек, поставляемых в
комплекте с пакетом программ системы Design.

Главное внимание уделено процедурам разработки макромоде-
лей и атрибутов графических символов. Методика создания чертежа
графического символа подробно дана в [6, 7], поэтому в данной ра-
боте не рассматривается.

Материал настоящей и последующих глав иллюстрируется при-
мерами решения тестовых задач преобразовательной техники, на-
чиная с простейших.

Представляется, что предлагаемая форма изложения материала
поможет читателю лучше усвоить методику создания новых графи-
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.	ГРАФИЧЕСКИЙ 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-
лены в виде макромоделей на языке программы PSpice, которые со-
ставлены на базе встроенных моделей диодов, транзисторов и дру-
гих 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, содержащих много полупроводни-
ковых приборов, решение может не сходиться.

Для решения задачи анализа электромагнитных процессов в схе-
мах силовых полупроводниковых преобразователей достаточно
применять модели полупроводниковых приборов, которые отража-
ют только их переключающие функции. Такие модели можно на-
звать логическими, так как состояние прибора в данных моделях
определяется логическими соотношениями между сигналами, при-
ложенными к внешним узлам прибора.

Логические модели полупроводниковых приборов разрабаты-
ваются на языке программы PSpice по технологии составления
макромоделей.

Логическая модель тиристора реализует естественный алгоритм
его работы в качестве полууправляемого ключевого элемента сило-
вой схемы преобразователя. Этот алгоритм 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 прямого тока тиристора больше тока удер-
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 алгоритму, 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 (VA) и резистор (RG). Управляемый источник
тока совместно с независимым источником напряжения имитируют
силовую цепь тиристора, резистор — цепь управления. В целом дан-
ная цепь является моделью нелинейного резистора. Сопротивление
этого 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 на языке программы
PSpice используется для моделирования сопротивления силовой


Рис. 2. Графический символ тиристора:

а — функциональная схема макромодели; б — чертеж графического символа

цепи тиристора между анодом (А) и катодом (К) в форме нелиней-
ного резистора; независимый источник напряжения VA—д ля опре-
деления тока, протекающего через тиристор; резистор RG — для мо-
делирования цепи 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 то-
ков, протекающих через эти элементы;

V(A, рА), I(GA) — напряжение и ток источника тока GA;

V(pA, К), I(VA) — напряжение итокисточника напряженияGA;

V(G, К), I(RG) — напряжение и ток резистора RG.

Описание макромодели тиристора на языке программы PSpice,
соответствующее схеме замещения на рис. 2, а, имеет следующий
вид (здесь и далее собственно текст описания выделен жирным
шрифтом, строки комментариев содержат знак “*”):

.SUBCKT SCR_m2_9 A G К

*	.SUBCKT — директива начала описания макромодели;

*	SCR_m2 9 — имя макромодели;

*	A G К—маркировки узлов тиристора: анод, управляющий элек-
трод, катод.

+	PARAMS: Ron = le - 3 Roff = le + 6 Ind = 0.1

*	PARAMS: — ключевое слово, после которого приводится пере-
чень параметров макромодели;

*	Ron — сопротивление тиристора в открытом состоянии, Ом;

*	Roff — сопротивление тиристора в закр

*	lud — ток удержания тиристора, А,
* “+” — знак продолжения строки.

.FUNC Fl(x) = {IF(x > 0, x/Ron, x/Roff)}

состоянии, Ом;

НиГРЭС

НАУЧНО-
ТЕХНИЧЕСКАЯ
БИБЛИОТЕКА
*	.FUNC — описания функций, определяющих значение тока в
силовой цепи тиристора между анодом (А) и катодом(К);

*	алгоритм функции Fl(x): если напряжение х > 0, то ток равен
x/Ron, иначе — x/RofT.

.FUNC F2(x) = {x/Rofl}

*	алгоритм функции F2(x): ток равен x/Roff.

RG G К 100

*	предложение, описывающее включение резистора в схему по
рис. 2, си его параметр:

*	RG — имя резистора;

*	G, К —маркировки узлов,

*	100 — значение сопротивления, Ом

VA рА К 0

*	предложение, описывающее включение независимого источни-
ка напряжения в схему по рис. 2, а и его параметр:

*	VA — имя источника;

*	рА, К — маркировки узлов;

*	0 — значение напряжения, В.

GA А рА VALUE = {IF( (((V(G, К) > 0)&(V(A, К) > 0)) +

|(I(VA) > lud)), F1(V(A, K)), F2(V(A, K)) )}

*	предложение, описывающее включение источника тока в схему
по рис. 2, с и функцию, определяющую значения тока источника:

*	GA — имя источника;

*	А, рА — маркировки узлов;

*	VALUE — ключевое слово, после которого приводится описа-
ние функции;

*	алгоритм функции VALUE: если V(G, К) > 0 и V(A, К) > 0 или
I(VA) > lud, то значение тока источника GA вычисляется по форму-
ле Fl(x), иначе — по формуле F2(x), где х соответствует V(A, К);

*	“+” — знак продолжения строки.

.ENDS SCR_m2_9

*	.ENDS — директива окончания описания макромодели;

*	SCR_m2_9 — имя макромодели.

На основе логической макромодели тиристора разработана новая
модификация графического символа тиристора по методике редак-
тирования графических символов программы Schematics.

Методика редактирования графических символов программы
Schematics имеет два основных этапа:

1)	создание чертежа условного обозначения символа;

2)	создание атрибутов условного обозначения символа.

Для логической модели тиристора сохранен стандартный чертеж
условного обозначения прибора и маркировки выводов (рис. 2, б),
что позволяет использовать данную модификацию символа тири-
стора при графическом вводе схемы наряду с моделями тиристоров
из комплекта библиотек системы Design.

Список атрибутов логической модели тиристора имеет следую-
щий вид:

PART = Thiristor_m3

*	PART — шаблон имени символа компонента, под которым он
заносится в библиотеку символов;

*	Thiristor_m3 — имя символа компонента.

PKGREF = VS1

*	PKGREF — шаблон позиционного обозначения компонента;

*	1 — позиционное обозначение компонента;

*	VS1 — позиционное имя компонента.

REFDES = VS1

*	REFDES — шаблон префикса условного обозначения
компонента;

*	VS — префикс условного обозначения компонента;

*	VS 1 — имя компонента.

TEMPLATE = X Л @ REFDES %А %G %К @ MODEL

*	TEMPLATE — шаблон для назначения соответствий графиче-
ских выводов компонента с их реальным физическим смыслом и за-
дания параметров компонента;

*	X—символ имени компонента, соответствующий макромодели;

*	А — знак, который в процессе работы системы Design заменяется
указанием полного пути доступа к компоненту;

*	@ — знак, указывающий на то, что следующий за ним шаблон в
процессе работы системы Design заменяется его именем;

*	% — знак, предваряющий имя вывода компонента;

*	MODEL — шаблон, обозначающий наличие описания модели
или макромодели компонента.

MODEL = SCR_m2_9

*	MODEL — шаблон имени модели или макромодели
компонента;

*	SCR_m2 9 — имя макромодели компонента.

Пример 1. Моделирование схемы однофазного двухполупериодного
тиристорного выпрямителя на основе логической макромодели
тиристора.

На данном примере рассмотрим основные процедуры моделиро-
вания схемы преобразователя в среде системы Design.

Первая процедура — графический ввод схемы преобразователя в
среде программы Schematics и задание параметров компонентов.
Результаты этого действия показаны на рис. 3 в виде окна програм-
мы Schematics с чертежом схемы преобразователя.

Поясним главные детали этого окна.

В верхней части экрана на черном (в оригинале — синем) фоне
указано имя файла.

Ниже на сером фоне размещена группа позиций главного меню.

Схема преобразователя, расположенная на поле экрана, состоит
из компонентов, соединенных проводниками и шиной (физиче-
ский аналог — многожильный кабель), которая на чертеже обозна-
чена жирной линией.

Компоненты схемы последовательно введены на поле экрана по
команде DRAW/GET NEW PART из библиотек фафических сим-
волов, которые представляют собой файлы с расширением .sib. Гра-
фические символы VI, V2, V3, V4, LI взяты из штатных библиотек
системы Design, символы VS 1, VS2, R1 — из библиотеки новых фа-
фических символов, созданной авторами [8, 9] и предназначенной
для моделирования схем преобразовательной техники.

Графические символы VI, V2, V3, V4 находятся в библиотеке ис-
точников SOURCE. SLB под именами: VI, V2 — VSIN (источникси-
нусоидального напряжения), V3, V4 — VPULSE (источник импуль-
сного напряжения).

Графические символы VI, V2 моделируют источник синусоида-
льной ЭД С с нулевым выводом, фафические символы V3, V4 — сис-
тему управления преобразователя.

Параметры источников VI, V2 представлены на рис. 4, где пока-
зано окно атрибутов источника синусоидального напряжения V2:

VAMP =311— амплитуда напряжения, В;

FREQ = 50 — частота, Гц;

VOFF = 0 — постоянная составляющая, В;

PHASE = 0 — начальная фаза, фал (данный парамеф находится
в нижней части окна атрибутов, поэтому на рисунке отсутствует).

Параметры источника V2 аналогичны.

Данные параметры можно редактировать путем выделения необ-
ходимой сфоки в окне афибутов и последующей корректировки
числа в фафе Value.

Парамефы источника V3 представлены на рис. 5, где показано
окно афибутов источника импульсного напряжения V3:

VI = 0 — минимальное напряжение, В;

V2 = lv — максимальное напряжение, В;

TD = 2 ms — задержка импульса, мс;

TR = 0.01 us — длительность переднего фронта, мкс;

TF = 0.01 us — длительность заднего фронта, мкс;
suW'i з ea iF	Ы ЙН W	mfevta?»- та

Рис. 3. Модель однофазного двухполупериодного тиристорного выпрямителя, созданная в среде программы Schematics
явич^| ta ©и gh. isjfhc. igFw.-i£>. I gw» ,:||hsc.-	, ши;

Рис. 4. Вид окна атрибутов источника синусоидального напряжения V2
аВПцск-^ С £ Й| lllMScheraatic. [TEST../ Do»«jnManage. |	-ЭВ4	1M1

to

Lk)

Puc. 5. Вид окна атрибутов источника импульсного напряжения V3
PW = 4 ms — длительность импульса, мс;

PER = 20 ms — период повторения импульса, мс.

Параметры источника V4 аналогичны параметрам источника V3,
кроме одного: TD = 12 ms, что обусловлено алгоритмом управления
силовой схемой преобразователя.

Графический символ LI находится в библиотеке аналоговых ком-
понентов ANALOG. SLB под именем L (индуктивность). Значение
индуктивности указано на рис. 3: “1 mH” (1 мГн). Данный параметр
можно редактировать в окне атрибутов по аналогии с изложенным
выше или в окне редактирования параметра, которое вызывается
двойным щелчком “мышью” по параметру на поле экрана (рис. 6).

Графические символы VS1, VS2, R1 находятся в библиотеке но-
вых графических символов USER_SYMBOL.SLB под именами:
VS1, VS2 - “Thyristor_m3”; RI - R_ml.

Вид окна атрибутов тиристора VS 1 показан на рис. 7. В отличие от
окон атрибутов, показанных на рис. 4 — 6, в данном окне можно ре-
дактировать только два атрибута: PKGREF — позиционное обозна-
чение компонента на поле экрана и MODEL — имя макромодели.
Значения численных параметров схемы замещения тиристора до-
ступны для редактирования только в текстовом описании макромо-
дели по команде меню EDIT/MODEL. При этом на поле экрана гра-
фический символ тиристора должен быть предварительно выделен.

Графический символ R1 отличается от штатного графического
символа резистора, который находится в библиотеке аналоговых
компонентов ANALOG. SLB под именем R (резистор), только чер-
тежом, так как чертеж резистора, принятый в системе Design, не со-
ответствует ЕСКД. Новый чертеж резистора создан в режиме редак-
тирования графических символов.

Параметры R1 можно редактировать по аналогии с изложенными
выше способами редактирования параметров L1.

Некоторые проводники и шина имеют маркировки: Al, Gl, G2, К.

В общем случае, если все компоненты схемы находятся на поле и
соединяются проводниками, последние можно не маркировать. Не-
обходимость маркировок появляется в тех случаях, когда две части
схемы соединяются с помощью шины или часть схемы описывается
с помощью текстовьгх файлов. Данные приемы часто применяются
при моделировании схемы в среде программы Schematics, чтобы не
загромождать чертеж второстепенными деталями. Кроме того, не-
обходимо маркировать те точки схемы, напряжение между которы-
ми планируется подвергнуть гармоническому анализу.

Вторая процедура — задание спецификации библиотек и тексто-
вых файлов, просматриваемых при составлении списка соединений
ЭВпМ 1 I j | И]р.Д^]гДЙР-1 Ир-1№-|[^ .Йо- -I ЖИЖ} ICC2

Рис. 6. Вид окна редактирования параметра “ 1 mH”
Рис. 7. Вид окна атрибутов тиристора VS1
Рис. 8. Вцд окна задания спецификации библиотек и текстовых файлов
**********************************************************************

.OPTIONS RELTOL=0.001 VNTOL=10mV ABSTOL= 100mA

**********************************************************************

C_1 0 OK lOu

R_2 OK К 500

**********************************************************************

.end

Puc. 9. Вид текстового файла RC.txl

компонентов схемы в среде программы Schematics. Результаты этого
этапа показаны на рис. 8 в виде окна программы Schematics с нало-
женным окном редактирования спецификации библиотек и тексто-
вых файлов (LIBRARY AND INCLUDE FILES).

Верхняя часть данного 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 следующие строки указывают полный путь к библиотекам,
созданным пользователем, т.е. к библиотекам новых графических
символов.

В части окна Include Files указан полный путь к текстовому файлу
RC.txt, в котором на языке программы PSpice описана часть схемы,
не показанная графически на чертеже схемы. Вид этого файла пока-
зан на рис. 9. В файле описана АС-цепь, подключенная между точ-
ками “0” и “К” схемы, показанной на рис. 3. Параметры АС-цепи:
А = 500 Ом, С = 10 мкФ.

В первой строке файла дана директива установки параметров
программы PSpice:

OPTIONS — имя директивы;

RELTOL = 0.001 — допустимая относительная ошибка расчета
напряжений и токов;

VNTOL = 10 mV — допустимая абсолютная ошибка расчета на-
пряжений, мВ;
TEKCTJM.doc-Micros -|[j^ScJiemaiiics [*TES— ^Desiy.Managa	1Б:43

Рис. 10. Вид панели директив моделирования Analysis Setup
Wb, q gд	< Ba fel aHgjЕН ИВДВД gij ВДa$ gfreH gi	 1&й

Puc. 11. Вид панели параметров моделирования в режиме “ Transient
ABSTOL = 10 mA — допустимая абсолютная ошибка расчета то-
ков, мА.

Третья процедура — задание директив моделирования в среде
программы Schematics, выполняется в два этапа. На первом этапе по
команде ANALYSIS/SETUP на поле экрана вызывается панель ди-
ректив моделирования Analysis Setup (рис. 10). На этой панели вы-
бирается вид анализа, в нашем случае Transient — расчет переходных
процессов во временной области и гармонический анализ. Далее,
щелчком “мыши” по клавише “Transient” вызывается панель пара-
метров моделирования в режиме “Transient” (рис. 11), где устанав-
ливаются численные значения параметров режима моделирования.

Для нашего примера:

•	параметры расчета переходных процессов:

Print Step: 20 us — шаг вывода результатов расчета, мкс;

Final Time: 30 ms — конечное время расчета, мс;

Step Ceiling: 40 us — максимальный шаг численного интегрирова-
ния дифференциальных уравнений, мкс;

•	параметры гармонического анализа:

Center Frequency: 50 (Гц) — частота основной гармоники;

Number of harmonics: 20 — количество гармоник, учитываемых
при анализе;

Olutput Vars.: V(A 1, К) — координаты кривой напряжения, подле-
жащей гармоническому анализу; в данном случае — кривой напря-
жения, приложенного к тиристору VSL

Четвертая процедура—вызов из программы Schematics програм-
мы PSpice для расчета электромагнитных процессов в заданной схе-
ме и автоматический вызов программы Probe для вывода результа-
тов расчета в графической форме производятся командой SIMULA-
TE меню ANALYSIS при условии, что предварительно по команде
ANALYS1S/PROBE SETUP на панели установки параметров про-
граммы Probe (Probe Setup, рис. 12) установлен режим автоматиче-
ского вызова программы 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 программ PSpice и Probe после оконча-
ния расчетов, наложенные на окно программы Schematics с модели-
руемой схемой.

В нижней строке окна программы PSpice даны временные пара-
метры расчета в секундах: Time step—длительность последнего шага
численного интегрирования дифференциальных уравнений; Time —
полное время расчета; End — конечное время расчета, заданное на па-
Рис. 12. Вид панели установки параметров программы PROBE
Рис. 13. Результаты моделирования схемы однофазного двухиолупериодного тиристорного выпрямителя
TEST_6_2_TIRISTORA_USER_I_BUS .OUT

FOURIER COMPONENTS OFTRANSIENT RESPONSE V(A1,K)
(Компоненты гармонического анализа напряжения V(A1,K))

DC COMPONENT = -1.788432E+02
(Постоянная составляющая, В)

HARMONIC NO (Гармоники, номер)	FREQUENCY (HZ) (Частота,  Гц)	FOURIER COMPONENT (Амплитуда, В)	NORMAL COMPONENT (Амплитуда О. E.)	PHASE ' (DEG) (Фаза, град)	NORMALIZED PHASE (DEG) (Фаза, О. E.)
1	5.000Е+01	3.110E+02	1.000E+00	-1.800E+02	0.000E+00
2	1.000Е+02	1.591 E+02	5.116E-01	8.045E+01	2.605E+02
3	1.500Е+02	3.100E-02	9.967E-05	1.388E+02	3.188E+02
4	2.000Е+02	3.939E+01	1.266E-01	3.762E+01	2.176E+02
5	2.500Е+02	3.981E-02	1.280E-04	7.387E+01	2.539E+02
6	3.000Е+02	1.630E+01	5.240E-02	-3.125E+01	I.487E+02
7	3.500Е+02	4.3I5E-02	1.388E-04	1.262Е+01	1.926E+02
8	4.000Е+02	1.115E+01	3.585E-02	-1.234Е+02	5.660E+01
9	4.500Е+02	4.1J7E-02	1.324E-04	-5.031E+01	1.297E+02
10	5.000Е+02	I.184E+01	3.808E-02	1.601 E+02	3.401 E+02
11	5.500Е+02	3.650E-02	1.I74E-04	-1.195E+02	6.050E+01
12	6.000Е+02	1.168E+01	3.755E-02	9.812E+01	2.781 E+02
13	6.500Е+02	3.391 E-02	1.090E-04	1.645 E+02	3.445E+02
14	7.000Е+02	9.886E+00	3.179E-02	3.855E+01	2.185E+02
15	7.500Е+02	3.596E-02	1.I56E-04	8.827E+01	2.683E+02
16	8.000Е+02	7.303E+00	2.348E-02	-2.600E+01	1.540E+02
17	8.500Е+02	3.936E-02	1.266E-04	1.799E+01	1.980E+02
18	9.000Е+02	5.286E+00	1.700E-02	-1.034E+02	7.662E+01
19	9.500Е+02	4.061 E-02	1.306E-04	-4.844E+01	1.316E+02
20	1.000Е+03	4.971 E+00	1.598E-02	1.717E+02	3.517E+02

TOTAL HARMONIC DISTORTION = 5.355284E+01 PERCENT
(Коэффициент искажения синусоидальности, %)

Рис. 14. Фрагмент файла “TEST 6 2 TIRISTORA USER I BUS. OUT” с резуль-
татами гармонического анализа напряжения V(A1, К)
нели параметров моделирования в режиме “Transient” (см. рис. 11)
опцией Final Time. В процессе расчета значения параметров в стро-
ках Time step и Time меняются, что позволяет пользователю наблю-
дать процесс расчета и получать информацию для анализа при от-
ладке модели.

В окне программы Probe показаны кривые напряжений на двух
компонентах схемы, помеченных предварительно маркерами на
схеме (см. рис. 3) по команде меню Markers/Mark Voltage Differenti-
al: напряжение на тиристоре VS1 (обозначение на рис. 13 — U(A1,
К)) и напряжение управляющего импульса, приложенного от источ-
ника V3 к управляющему переходу тиристора VS1 (обозначение на
рис. 13 —U(G1, К)).

На рис. 14 дан фрагмент файла test_6_2_tiristora_user_i_bus.out с
результатами гармонического анализа напряжения V(A1, К).

Результаты моделирования схемы однофазного двухполупериод-
ного тиристорного выпрямителя на основе логической макромоде-
ли тиристора, представленные на рис. 13, 14, полностью подтверж-
даются теорией преобразовательной техники, что свидетельствует
об адекватном отображении физических свойств тиристора в рас-
смотренной логической макромодели тиристора.

3.3. ГРАФИЧЕСКИЙ СИМВОЛ И МАКРОМОДЕЛЬ
СИСТЕМЫ УПРАВЛЕНИЯ

Макромодель системы управления выполнена на базе встроен-
ной модели PULSE импульсной функции, которая находится в
штатной библиотеке SOURCE. SLB каталога математических моде-
лей компонентов системы Design.

При моделировании источника импульса напряжения на основе
импульсной функции PULSE задается следующий список парамет-
ров: начальное значение импульса, В; максимальное значение им-
пульса, В; время задержки переднего фронта импульса относитель-
но нуля системы отсчета, с; длительность переднего фронта импуль-
са, с; длительность заднего 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-
сно-фазового управления преобразователя, выполненного по трех
фазной мостовой схеме.

Чертеж силовой схемы преобразователя в комплекте с чертежом
графического символа системы управления (рис. 15), выполненный
Рис. 15. Графический символ системы импульсно-фазового управления преобразователя, выполненного по трехфазной мосто-
вой схеме
G1,G2 G3,G4,G5,G6, DK,A1,B1,C1

T_pulse—75 TETA_O—30

CS1

ALFHA=30

Puc. 16. Силовая схема преобразователя, выполненного по трехфазной мостовой
схеме, в комплекте с чертежом графического символа системы управления

в среде программы Schematics, показан на рис. 16. Собственно чер-
теж графического символа системы управления создан в среде про-
граммы Schematics по технологии редактирования графических
символов. Диаграмма положения импульсов во временной области,
обусловленная алгоритмом управления трехфазной мостовой схе-
мой, показана на рис. 17.

На рис. 15—17 обозначено:

Fl — F6 — наименование каналов системы управления;

С S1 — имя и пози ционный 1 юмер графического символа системы
управления;

ALFHA = 30 — угол управления, град;

ТЕТАО = 30 — сдвиг точки отсчета угла управления А относите-
льно нуля системы координат, град;

T_pulse = 75 — длительность управляющего импульса, град.

В теории преобразовательной техники размерности временных
параметров системы управления: длительность управляющего им-
пульса, угол управления, сдвиг точки отсчета угла управления отно-
сительно нуля системы координат — принято задавать в градусах.

Чтобы привести размерности временных параметров импульсов,
принятых в системе Design (с), в соответствие с размерностями ана-
логичных параметров, принятых в силовой преобразовательной тех-
Рис. 17. Диаграмма положения импульсов во временной области
нике (град), в текстовом описании макромодели применена функ-
ция, с помощью 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 абсцисс (см. рис. 17).

Текстовое описание макромодели системы импульсно-фазового
управления трехфазной мостовой схемой преобразователя, соответ-
ствующей алгоритму управления трехфазной мостовой схемой
(см. рис. 17), на языке программы PSpice имеет следующий вид:

.SUBCKT Systemal

+ In Ip 2n 2p 3n 3p 4n 4p 5n 5p 6n 6p

*	.SUBCKT — директива начала описания макромодели;

*	System_al — имя макромодели;

*	In, Ip;...; 6n, 6p — маркировки узлов (выводов) системы управ-
ления, где р, п — обозначения выводов, которые должны соединять-
ся с анодом и катодом тиристора соответственно; цифры перед бук-
венным обозначением вывода соответствуют нумерации тиристо-
ров, принятой для трехфазной мостовой схемы в теории
преобразовательной техники (см. рис. 16).

+ PARAMS: Tu = 30 ТО = О А = 30 Emin = - 10 Emax = + 15

*	PARAMS: — ключевое слово, после которого приводится пере-
чень параметров макромодели по умолчанию;

*	Ти—длительность управляющего импульса; 30 — значение дли-
тельности управляющего импульса по умолчанию, град;

*	А — угол управления; 30 — значение угла управления по умолча-
нию, град;

*	ТО — сдвиг точки отсчета угла управления А относительно нуля
системы координат; в качестве нуля системы координат принята
первая точка пересечения положительной полуволны ЭДС источ-
ника питания Еа с осью абсцисс (см. рис. 17);

*	Emin, Emax—начальное и максимальное значения импульса, В.

.FUNC F(x) (0.01/180)*х

* описание функции, с помощью которой производится пересчет
размерности значений Тн, А, ТО в секунды.

VF1 Ip In PULSE {Emin} {Emax} {F(T0 + A)} lOOu lOOu

+ {F(Tu)} 20m

VF2 2p 2n PULSE {Emin} {Emax} {F(T0 + A + 60)} lOOu lOOu

+ {F(Tu)} 20m

VF3 3p 3n PULSE {Emin} {Emax} {F(T0 + A + 120)} lOOu lOOu

+ {F(Tu)} 20m
VF4 4p 4n PULSE {Emin} {Emax} {F(TO + A + 180)} lOOu lOOu

+ {F(Tu)} 20m

VF5 5p 5n PULSE {Emin} {Emax} {F(T0 + A + 240)} lOOu lOOu

+ {F(Tu)} 20m

VF6 6p 6n PULSE {Emin} {Emax} {F(T0 + A + 300)} lOOu lOOu

+ {F(Tu)} 20m

* шесть предложений, описывающих включение импульсных ис-
точников напряжения в схему системы управления и их параметры:
VF1 — VF6 — имена источников; In, 1р;6п, 6р — маркировки уз-
лов; PULSE — имя встроенной модели импульсной функции;
{Emin}, {Emax} — начальное и максимальное значения импульса;
{F(T0 + А + ...)} — начало переднего фронта импульса, с; 100u, 100u
— длительность переднего и заднего фронта импульса, мкс; {F(Tu)}
— длительность плоской части импульса, с; 20m — период повторе-
ния импульсов, мс.

.ENDS System_al

*	.ENDS — директива окончания описания макромодели;

*	System_al — имя макромодели.

Отметим, что ряд параметров в текстовом описании системы
управления представлен в виде идентификаторов, помеченных фи-
гурными скобками “{...}”, что разрешает вводить в указанные тек-
сты численные значения данных параметров, заданных в директиве
.SUBCKT после ключевого слова PARAMS.

Для редактирования численных значений главных парамет-
ров системы управления: длительности управляющего импуль-
са, угла управления, сдвига точки отсчета угла управления отно-
сительно нуля системы координат — используется технология
создания новых атрибутов в системе Design, позволяющая вводить
указанные значения в режиме диалога с экрана монитора. При этом
значения параметров Тп = 30 ТО = 0 А = 30, принятые по умолча-
нию в текстовом описании макромодели системы импульсно-фазо-
вого управления, заменяются соответственно значениями парамет-
ров T_pulse TETA 0 ALFHA, вводимыми с экрана монитора.

Рассмотренная макромодель системы импульсно-фазового
управления применяется для моделирования преобразователей, ко-
торые питаются от сети частотой 50 Гц.

Пример 2. Моделирование схемы тиристорного выпрямителя, вы-
полненного по трехфазной мостовой схеме.

Цель данного примера — оценка корректности представления
системы импульсно-фазового управления в виде графического сим-
вола для моделирования задач преобразовательной техники в среде
системы Design.
Схема тестовой задачи в среде программы Schematics изображена
на рис. 16.

Отметим, что при составлении схемы использован только один
графический символ из каталога штатных библиотек системы De-
sign — это графический символ L из библиотеки аналоговых компо-
нентов ANALOG. SLB. С помошью этого символа моделируются
все индуктивности: La, Lb, Lc, Ld.

Остальные графические символы: VS1 — VS6, Rd, CS1, Eal, Ebi,
Eel — находятся в библиотеке новых графических символов
USER_SYMBOL. SLB под именами: VS1 — VS6 — “Thyristor_m3”;
Rd — R_ml; CS1 — System al; Eal — Ea, Ebi — Eb, Eel — Ec.

Остановимся на новых графических символах источников ЭДС:
Ea, ЕЬ, Ес. Эти символы созданы путем редактирования чертежа и
атрибутов штатного графического символа источника синусоидаль-
ного напряжения, который находится в библиотеке источников SO-
URCE.SLB под именем VSIN.

Целесообразность создания данных символов продиктована тем,
что трехфазные системы удобнее моделировать, имея графические
символы фазных ЭДС. При этом предусмотрено задание действую-
щего значения ЭДС, как принято в практических расчетах, в отли-
чие от штатного графического символа, где задается амплитуда
напряжения.

Вид панелей атрибутов графических символов источников сину-
соидальной ЭДС Еа, ЕЬ, Ес показан на рис. 18.

Поясним синтаксис шаблона TEMPLATE указанных атрибутов в
той части, которая была отредактирована, начиная с позиции, сле-
дующей за параметром SIN:

О — постоянная составляющая напряжения равна нулю;

{SORT(2)*@E} — идентификатор пересчета действующего значе-
ния ЭДС в амплитудное значение;

50 — частота, Гц;

0 — задержка относительно начала системы координат равна
нулю;

0 — коэффициент затухания равен нулю;

“0” (рис. 18, а),	120” (рис. 18, б),	240” (рис. 18, в) - фазы

источников синусоидальной ЭДС Еа, ЕЬ, Ес соответственно, град.

Атрибут “Е = 220” (В) задает действующее значение ЭДС источ-
ников Еа, ЕЬ, Ес. Поскольку новые графические символы этих ис-
точников базируются на штатной модели синусоиды (параметр SIN
в шаблоне TEMPLATE), в которой требуется задавать амплитуду си-
нусоиды, в шаблоне TEMPLATE предусмотрен идентификатор, ре-
ализующий процедуру расчета амплитуды по формуле: “Е*Т2 ”.
a)

б)

в)

Рис. 18. Вид панелей атрибутов графических символов источников синусоидаль-
ной ЭДС Еа (о), ЕЬ (б), Ес (в)
4-*

Рис. 19. Вид окна программы Schematics в режиме редактирования атрибутов графического символа Еа
Рис. 20. Результаты моделирования схемы тиристорного выпрямителя, выполненного 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 ре-
дактировать в режиме диалога с экрана монитора, как показано в
примере 1 (см. рис. 6).

Покажем, каким образом в системе Design реализуется процеду-
ра вывода параметров графических символов на чертеж схемы в це-
лях создания возможности для их редактирования в режиме диало-
га. Вначале по команде меню программы Schematics F1LE/EDIT
LIBRARY надо перейти из режима редактирования схемы в режим
редактирования графических символов. Общий вид окна програм-
мы Schematics в указанном режиме дан на рис. 19. Затем по команде
PART/COPY вызывается каталог библиотек графических символов,
из которых выбирается и помещается в окно программы Schematics
необходимый символ, в нашем примере — символ “Еа” из библио-
теки USERSYMBOL.SLB (см. левую часть рис. 19). Далее по
команде PART/ATTRIBUTES вызывается панель редактирования
атрибутов (см. правую часть рис. 19), где выделяется необходимый
атрибут и в окне “ Display” отмечаются опции “Value” (значение) и
“Name” (имя), как показано на рис. 19 для атрибута “Е = 220”.

Результаты моделирования схемы тиристорного выпрямителя,
выполненного по трехфазной мостовой схеме, представлены на
рис. 20, где обозначено: I(La) — кривая тока в индуктивности La;
U(A1, DK) — напряжение на тиристоре VS1. Форма и параметры
данных кривых соответствуют их теоретическим аналогам, извест-
ным из теории трехфазной мостовой схемы, что свидетельствует о
корректности представления системы импульсно-фазового управ-
ления в виде рассмотренного графического символа для моделиро-
вания задач преобразовательной техники в среде системы Design.

3.4.	ИНТЕГРАЛЬНЫЙ ГРАФИЧЕСКИЙ СИМВОЛ И

МАКРОМОДЕЛЬ ТРЕХФАЗНОЙ МОСТОВОЙ СХЕМЫ

Современные мощные полупроводниковые преобразователи вы-
полняются на основе трехфазных мостовых схем соединения сило-
вых полупроводниковых приборов. При моделировании влияния
преобразователей на качество электроэнергии в сети целесообразно
представлять преобразователь в виде единого интегрального компо-
нента, включающего 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 электромагнитные процессы в самом преобра-
зователе. Затраты интеллектуальной энергии на этапе создания ин-
тегрального компонента преобразователя компенсируются на этапе
моделирования сложных электротехнических комплексов и систем,
содержащих преобразователи, за счет упрощения технологии моде-
лирования и сокращения затрат машинного времени на производ-
ство вычислений.

Рассмотрим технологию создания интегрального графического
символа преобразователя, выполненного по трехфазной мостовой
схеме, на основе его функциональной схемы, показанной на рис. 16.

Макромодель интегрального графического символа преобразо-
вателя, выполненного по трехфазной мостовой схеме, реализована
на базе трех компонентов: макромодели тиристора, макромодели
системы управления, макромодели АС-цепи.

Текстовое описание макромодели системы управления в рас-
сматриваемой задаче является составной частью текстового описа-
ния макромодели трехфазной мостовой схемы.

Полное текстовое описание макромодели трехфазной мостовой
схемы на языке программы PSpice имеет вид:

.SUBCKT Most_500_ISOL А В С da dk

*	.SUBCKT — директива начала описания макромодели;

*	Most 500 ISOL — имя макромодели;

*	А, В, С, da, dk — маркировки узлов (выводов) трехфазной мосто-
вой схемы, где А, В, С — выводы фаз А, В, С;

*	da. dk — анодный и катодный выводы.

+ PARAMS: VALUE_ALFHA = 30

VALUE_TETA_0 = 30 VALUE_FREQ = 500

*	PARAMS: — ключевое слово, после которого приводится пере-
чень параметров макромодели;

*	VALUEALFHA = 30 — значение угла управления по умолча-
нию, град;

*	VAI.UETETA0 = 30 — значение сдвига точки отсчета угла
управления относительно нуля системы координат по умолчанию,
град;

*	VALUE FREQ = 500 — значение частоты по умолчанию, Гц.

X_VS1 A G1 dk SCR_m2_9

X_VS2 da G2 C SCR_m2_9

X_VS3 В G3 dk SCR_m2_9

X_VS4 da G4 A SCR_m2_9

X_VS5 C G5 dk SCR_m2_9

X_VS6 da G6 В SCR_m2_9

*	шесть предложений, описывающих соединение тиристоров в
трехфазную мостовую схему:
*	XVS1... X_VS6 — имена тиристоров; первая буква имени “X”
по правилам языка программы PSpice обозначает, что данный ком-
понент описан макромоделью;

*	А, В, С, G1...G6, da, dk — маркировки узлов (выводов) трехфаз-
ной мостовой схемы, к которым подключены тиристоры;

*	SCR гп2_9 — имя макромодели тиристора.

XI A dk RC PARAMS: R = 1000 С = O.lu

ХЗ В dk RC PARAMS: R = 1000 C = O.lu

X5 C dk RC PARAMS: R = 1000 C = O.lu

X4 A da RC PARAMS: R = 1000 C = O.lu

X6 В da RC PARAMS: R = 1000 C = O.lu

X2 C da RC PARAMS: R = 1000 C = O.lu

*	шесть предложений, описывающих подключение демпфирую-
щих RC-цепей параллельно тиристорам:

*	Х1...Х6 — имена RC-цепей;

*	А, В, С, da, dk — маркировки узлов (выводов) трехфазной мосто-
вой схемы, к которым подключены RC-цепи;

*	RC — имя макромодели RC-цепи;

*	R = 1000, С = O.lu — параметры RC-цепи: 1000 Ом, 0,1 мкФ.

XCS1 dk Gl С G2 dk G3 A G4 dk G5 В G6

+ System_al_500JSOL

+ PARAMS: Tu = 75 ТО = {VALUE_TETA_0}

+ А = {VALUEALFHA” Fr = (VALUE FREQ}

*	предложение, описывающее соединение системы управления с
тиристорами трехфазной мостовой схемы:

*	XCS1 — имя системы управления;

*	dk, Gl, С, G2, dk, G3, A, G4, dk, G5, В, G6 — маркировки узлов
(выводов) системы управления, которые подключены к тиристорам;

*	System_a 1 500 ISOL—имя макромодели системы управления;

*	PARAMS: — ключевое слово, после которого приводится пере-
чень параметров макромодели;

*	Tu = 75 — значение длительности управляющего импульса по
умолчанию, град;

*	ТО = {VALUE_TETA_0} — значение сдвига точки отсчета угла
управления А относительно нуля системы координат, заданное
идентификатором параметра VALUETETA0, по умолчанию рав-
но 30°;

*	А = {VALUE ALFHA} — значение угла управления, заданное
идентификатором параметра VALU E ALFH А; по умолчанию равно
30°;

*	Fr = {VALUE FREQ} — значение частоты, заданное идентифи-
катором параметра VALUE FREQ, по умолчанию равно 500 Гц.
.ENDS Most_500_ISOL

* .ENDS — директива окончания описания макромодели;

* Most_500_ISOL — имя макромодели.

В тексте макромодели “Most_500_ISOL” используются тексто-
вые описания двух компонентов: макромодели ЛС-цепи — “RC” и
макромодели системы управления — “System_al_500_ISOL”, кото-
рые не оформляются в виде графических символов. Эти макромоде-
ли помещены в текстовый файл “user_model.txt” вместе с макромо-
делью “Most_500_ISOL” и автоматически вызываются системой
Design из текста макромодели “Most_500_lSOL” по имени коман-
дой SIMULATE меню ANALYSIS на этапах проверки правил со-
ставления схемы и создания списка соединений схемы, которые вы-
полняются до начала расчета схемы.

Указанные процедуры всегда предшествуют началу расчета схе-
мы, сопровождаются диагностикой ошибок и выполняются на
уровне текстовых описаний. Если схема содержит большое количе-
ство графических символов, то при моделировании схемы затрачи-
вается дополнительное время на переход от символа к его текстово-
му описанию. Поэтому с точки зрения затрат машинного времени
на выполнение расчетов концентрация нескольких текстовых опи-
саний компонентов в рамках одного графического символа является
предпочтительной.

Текстовое описание макромодели ЛС-цепи на языке программы
PSpice имеет вид:

.SUBCKT RC 1 2 PARAMS: R = Ik С = lu

R_RC 1 p {R}

C_RC p 2 {C}

.ENDS RC

Текстовое описание макромодели системы управления “Sys-
tem_al_500_ISOL” по структуре не отличается от текстового описа-
ния макромодели системы управления “System_al ”, поэтому дадим
комментарии только к новым элементам текста:

.SUBCKT System_al_500_ISOL

+ In Ip 2n 2p 3n 3p 4n 4p 5n 5p 6n 6p

+ PARAMS: Tu = {T_puls} TO = 0 A = 30

+ Emin = — 10 Emax = + 15 Fr = 50

* Fr = 50 — значение частоты по умолчанию, Гц;

.FUNC F(x) (1/360)*х

VF1 Ip In PULSE {Emin} {Emax} {F(T0/Fr + A/Fr)} lOu lOu

+ {F(Tu/Fr)} {1/Fr}

VF2 2p 2n PULSE {Emin} {Emax} {F(T0/Fr + A/Fr + 60/Fr)}

+ lOu lOu {F(Tu/Fr)} + {1/Fr}
VF3 Зр 3n PULSE {Emin} {Emax} {F(TO/Fr + A/Fr + 120/Fr)}

+ lOu lOu {F(Tu/Fr)} {1/Fr}

VF4 4p 4n PULSE {Emin} {Emax} {F(TO/Fr + A/Fr + 180/Fr)}

+ lOu lOu {F(Tu/Fr)} {1/Fr}

VF5 5p 5n PULSE {Emin} {Emax} {F(T0/Fr + A/Fr + 240/Fr)}
+ lOu lOu {F(Tu/Fr)} {1/Fr}

VF6 6p 6n PULSE {Emin} {Emax} {F(TO/Fr + A/Fr + 300/Fr)}

+ lOu lOu {F(Tu/Fr)} {1/Fr}

.ENDS System_al_500_ISOL

Как видно из текста макромодели системы управления “Sys-
tem_al_500_ISOL”, его принципиальное отличие от текста макро-
модели системы управления “System al” состоит в том, что в пере-
чень параметров введена частота. Последнее позволяет применять
интегральный графический символ трехфазной мостовой схемы для
моделирования преобразователей, работающих 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 диалога.

Вариация численных значений этих идентификаторов произво-
дится либо редактированием атрибутов графического символа, если
данный идентификатор введен в атрибуты, либо с помощью атрибу-
тов графического символа PARAM из штатной библиотеки SPECI-
AL. SLB системы Design в среде программы Schematics. Последний
способ является более универсальным, так как позволяет одновре-
менно изменять численные значения параметров нескольких ком-
понентов схемы. В тексте макромоделей “Most_500_ISOL” и “Sys-
tem_al_500_ISOL” идентификаторами заданы четыре параметра,
определяющих режим работы силовой схемы:

T0={VALUE_TETA_0} — значение сдвига точки отсчета угла
управления А относительно нуля системы координат;

Tu={T_puls} — значение длительности управляющего импульса;

A={VALUEALFHA}— значение угла управления;

Fr={VALUE_FREQ} — значение частоты.

Параметр “ТО” имеет чисто математический смысл, так как опре-
деляет положение на оси абсцисс точки отсчета угла управления “А”
относительно нуля системы координат.
М1

..

6S.Z5, ifl.SO

' Cnid: Get New Part...

•9

2



Puc. 21. Вид интегрального графического символа трехфазной мостовой схемы и панели его атрибутов
В настоящей работе принято, что нулем системы координат явля-
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-
женного непосредственно к вводу трехфазной мостовой схемы, кото-
рое, в свою очередь, зависит от схемы соединения обмоток питающе-
го трансформатора. Так, для схемы трансформатора “звезда/звезда”
значение параметра “ТО” равно 30 град, для схемы “звезда/треуголь-
ник” — равно нулю и т.д.

Отсюда следует, что параметр “ТО” целесообразно вводить непо-
средственно в атрибуты графического символа трехфазной мосто-
вой схемы, поскольку его редактирование выполняется однократно
на этапе создания модели преобразователя в зависимости от фазы
входного напряжения.

Параметры “Tu”, “ТО”, “Fr” определяют режимы работы преоб-
разователя, поэтому в процессе исследования они могут меняться
неоднократно. Кроме того, эти параметры часто надо вводить одно-
временно в макромодели нескольких компонентов схемы, напри-
мер несколько мостов при исследовании многомостовой схемы. По-
этому для редактирования значений этих параметров целесообразно
применять графический символ PARAM.

Покажем, как реализуются данные технологии редактирования
параметров на примере.

Пример 3. Моделирование схемы тиристорного выпрямителя, вы-
полненного по трехфазной мостовой схеме, на основе интегрального
графического 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 интегрального графического символа трехфазной мостовой
схемы и панель его атрибутов показаны на рис. 21.

В дополнение дадим полное описание шаблона TEMPLATE, так
как оно в сочетании с графическим символом PARAM определяет
механизм редактирования параметров интегрального графического
символа трехфазной мостовой схемы:

TEMPLATE = X л @ REFDES % А % В %С %da %dk

+ ©MODEL

+ PARAMS: VALUE_TETA_0 = @ VALUE_TETA_0

+	VALUEALFHA = {ALFHA}

+	VALLT.IREQ = {FREQ}
LZi
Ю

i rflSB B8*£l	^ГЬеатМалада , , |	tSfe W

Puc. 22. Схема тиристорного выпрямителя на основе интегрального графического символа трехфазной мостовой схемы с при-
менением графических символов PARAM
JteSchematic» fSYS .. a^Man-fla , j §и	•’gfo 1?:52.-

Puc. 23. Панель атрибутов графического символа PARAM
Рис. 24.. Результаты моделирования схемы тиристорного выпрямителя на основе
интегрального графического символа трехфазиой мостовой схемы

Символика шаблона в целом понятна из предыдущего коммен-
тария к атрибутам, поэтому поясним только часть после слова
PARAMS:

•	параметр VALUE_TETA_O редактируется непосредственно на
панели атрибутов, как показано на рис. 21, и передается в текст мак-
ромодели “Most_500_ISOL”;

•	параметры ALFHA и FREQ редактируются с помощью графи-
ческого символа PARAM, их значения присваиваются соответству-
ющим идентификаторам и также передаются в текст макромодели
“Most_500_ISOL”.

Что касается численного значения параметра T_puls в тексте мак-
ромодели “System_al_500_ISOL”, то оно также редактируется с по-
мощью графического символа PARAM и передается в текст макро-
модели непосредственно.

Отсюда видно, что возможны варианты применения графическо-
го символа PARAM для редактирования параметров.

Чертеж схемы тиристорного выпрямителя, выполненного по
трехфазной мостовой схеме, на основе интегрального графического
символа трехфазной мостовой схемы с применением графических
символов PARAM показан на рис. 22. Отметим, что графический
символ PARAM здесь применен также и для ввода действующего
значения напряжения источников ЭДС Еа, ЕЬ, Ес и (TENS) и значе-
ния индуктивностей La2, Lb2, Lc2 (Lk).

Панель атрибутов графического символа PARAM показана на
рис. 23, откуда понятна техника его применения для редактирова-
ния параметров.

Результаты моделирования схемы тиристорного выпрямителя,
показанной на рис. 22, представлены на рис. 24, где обозначено:
I(La2) — кривая тока в индуктивности La2; U(AS, M:dk) — напряже-
ние на тиристоре VS1 трехфазной мостовой схемы. Форма и пара-
метры данных кривых соответствуют их аналогам на рис. 20, что
свидетельствует о корректности постановки и решения рассмотрен-
ной задачи.

3.5. ГРАФИЧЕСКИЕ СИМВОЛЫ И МАКРОМОДЕЛИ
ТРЕХФАЗНЫХ МНОГООБМОТОЧНЫХ
ТРАНСФОРМАТОРОВ

Многообмоточные трансформаторы являются неотъемлемой ча-
стью мощных силовых полупроводниковых преобразователей.

В библиотеках системы Design отсутствуют встроенные модели
таких трансформаторов, поэтому для исследования электромагнит-
ных процессов в схемах силовых полупроводниковых преобразова-
телей необходимо предварительно создать типовые модели и графи-
ческие символы многообмоточных трансформаторов.

Данная задача решается с помощью методик разработки макро-
моделей на языке программы PSpice и редактирования символов
компонентов в программе Schematics.

Макромодели трансформаторов составляются на основе встро-
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/треугольник” со сдвигом системы вторичных
напряжений на 4 30° и — 30° относительно системы первичных
напряжений.

Трехобмоточные трансформаторы выполнены по схеме “звез-
да/звезда — треугольник” со сдвигом системы вторичных напряже-
ний “треугольника” относительно системы вторичных напряжений
“звезды” на + 30° и — 30°.
Рис. 25. Принципиальная схема двухобмоточиого трансформатора в виде графи-
ческого символа

Пятиобмоточный трансформатор выполнен по схеме “звез-
да/звезда — треугольник — зигзаг! — зигзаг2” со сдвигом систем на-
пряжений обмоток 0 /0', — 30°, + 15°, — 15° соответственно.

Общий подход к разработке макромоделей трехфазных многооб-
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 схе-
мой моделируемой обмотки.

Каждая вторичная обмотка представляется собственной схемой
замещения. Каждая фаза схемы замещения вторичной обмотки мо-
делируется последовательным соединением управляемого источни-
ка напряжения и независимого источника напряжения. Напряже-
ние независимого источника принято равным нулю. Фазы каждой
схемы замещения вторичной обмотки соединены между собой в со-
ответствии с реальной схемой моделируемой обмотки.

Ток в фазе схемы замещения первичной обмотки равен сумме то-
ков, протекающих через независимые источники напряжения в соот-
ветствующих фазах схем замещения
вторичных обмоток и умноженных
на коэффициент трансформации.

Разность потенциалов на зажи-
мах управляемого источника напря-
жения в фазах каждой схемы заме-
щения вторичной обмотки равна
разности потенциалов на зажимах
управляемого источника тока в соот-
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 управляемого источ-
ника напряжения в фазах вторичных
обмоток учитывается с помощью ко-
эффициентов и дополнительных со-

Рис. 26. Схема замещения пер-
вичной обмотки трансформатора

ЕА22	VA22

Рис. 27. Схема замещения вторичной обмотки трансформатора
ставляющих в функции управления указанными источниками тока
и напряжения.

Сопротивления рассеяния обмоток трансформатора вводятся в
схему преобразователя.

Рассмотрим технологию разработки макромодели многообмо-
точного трансформатора на примерах трехфазного двухобмоточ-
ного трансформатора, выполненного по схеме “звезда/треуголь-
ник” со сдвигом системы вторичных напряжений на + 30° отно-
сительно системы первичных напряжений, и пятиобмоточного
трансформатора.

Принципиальная схема двухобмоточного трансформатора в виде
чертежа графического символа показана на рис. 25, где обозначено:

TV — трансформатор на чертежах схем в среде программы
Schematics;

Al, Bl, Cl, рО — выводы первичной обмотки;

А2, В2, С2 — выводы вторичной обмотки.

Схемы замещения первичной и вторичной обмоток на элемент-
ной базе встроенных моделей системы Design показаны на рис. 26,
27 соответственно, где обозначено:

VA22, VB22, VC22 — независимые источники напряжения;

GA 1, G В1, GC1 — источники тока, управляемые током через неза-
висимые источники напряжения VA22, VB22, VC22 соответственно;

ЕА22; ЕВ22, ЕС22 — источники напряжения, управляемые
напряжением, приложенным к источникам тока GAI, GB1, GC1
соответственно.

Описание макромодели трансформатора на языке программы
PSpice, соответствующее его схемам замещения на рис. 26,27, имеет
следующий вид (строки комментариев содержат знак

.SUBCKT TV_3f_m3 Al Bl Cl p0

+	A2 B2 C2

+ PARAMS: К = 1 R = 10k RT = 0.001

+	nl = 1.732050807569

*	.SUBCKT — директива начала описания макромодели;

*	TV_3f_m3 — имя макромодели;

*	А1 Bl С1 рО А2 В2 С2 — маркировки узлов трансформатора;

*	PARAMS: — ключевое слово, после которого приводится пере-
чень параметров макромодели;

*	К — коэффициент трансформации;

*	R — сопротивление, кОм;

*	RT — сопротивление, Ом;

*	“+” — знак продолжения строки.
GAI Al pO VALUE = {K*nl*I(VA22)}

GB1 Bl pO VALUE = {K*nl*I(VB22)}

GC1 Cl pO VALUE = {K*nl*I(VC22)}

*	три предложения, описывающие включение источников тока в
схему по рис. 26 и функции, определяющие значения токов
источников:

*	GAI, GB1, GC1 — имена источников;

*	Al, Bl, С1, рО — маркировки узлов;

*	VALUE — ключевое слово, после которого приводится описа-
ние функции;

*	i(VA22), I(VB22), I(VC22) — токи, протекающие через независи-
мые источники напряжения VA22, VB22, VC22 соответственно.

ЕА22 р2А22 plA22 VALUE = {K*nl*V(Al, pO)}

ЕВ22 р2В22 plB22 VALUE = {K*nl*V(Bl, pO)}

ЕС22 р2С22 plC22 VALUE = {K*nl*V(Cl, pO)}

*	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, р1А22, р2В22, р1В22, р2С22, р1С22 — маркировки узлов;

*	VALUE — ключевое слово, после которого приводится описа-
ние функции;

*	V(A1, pO), V(B 1, pO), V(C 1, рО) — разности потенциалов на зажи-
мах управляемых источников тока GAI, GB1, GC1 соответственно.

VA22 р2А22 А2 О

VB22 р2В22 В2 О

VC22 р2С22 С2 О

*	три предложения, описывающие включение независимых ис-
точников напряжения в схему по рис. 27 и их параметры:

*	VA22, VB22, VC22 — имена источников;

*	р2А22, А2, р2В22, В2, р2С22, С2 — маркировки узлов;

*	0 — значение напряжения, В.

RTA22 plA22 С2 {RT}

RTB22 plB22 А2 {RT}

RTC22 plC22 В2 {RT}

*	три предложения, описывающие включение сопротивлений в
схему по рис. 27 и их параметры:

*	RTA22, RTB22, RTC22 — имена сопротивлений;

*	plA22, С2, plB22, А2, plC22, В2 — маркировки узлов;

*	{RT} — значения сопротивлений, заданные идентификатором,
Ом.
RA22 А2 0 {R}

RB22 В2 О {R}

RC22 С2 О {R}

* три предложения, описывающие включение сопротивлений в
схему по рис. 27 и их параметры (эти сопротивления на схеме не ука-
заны, введены для обеспечения сходимости решения задач, в кото-
рых используется данная макромодель):

*	RA22, RB22, RC22 — имена сопротивлений;

*	А2, В2, С2, 0 — маркировки узлов;

*	{R} — значения сопротивлений, заданные идентификатором,
кОм.

.ENDS TV_3f_m3

*	.ENDS — директива окончания описания макромодели;

*	TV_3f_m3 — имя макромодели.

Макромодель является одним из параметров графического сим-
вола (атрибутов — по терминологии, принятой в описаниях системы
Design), с помощью которых осуществляются вывод информации о
компоненте на чертеж принципиальной схемы в программе Sche-
matics и передача информации о компоненте в программу PSpice.

Полный список атрибутов графического символа данного транс-
форматора имеет следующий вид:

PART = Trans_3f_m3

*	PART — шаблон имени символа компонента, под которым он
заносится в библиотеку символов;

*	Trans_3f_m3 — имя символа компонента.

PKGREF = TV 1

*	PKGREF — шаблон позиционного обозначения компонента;

*	1 — позиционное обозначение компонента на чертеже схемы,
созданной в программе Schematics;

*	TV1 — имя компонента.

REFDES = TV1

*	REFDES — шаблон префикса условного обозначения
компонента;

*	TV — префикс условного обозначения компонента на чертеже
схемы, созданной в программе Schematics;

*	TV1 — имя компонента.

TEMPLATE = X Л @ REFDES %А1 %В1 %С1 рО %А2 % В2 %С2
@MODEL + PARAMS: К = @К

*	TEMPLATE — шаблон для назначения соответствий графиче-
ских выводов компонента с их реальным физическим смыслом и за-
дания параметров компонента;

*	X — символ имени компонента, соответствующий макромодели;
*	л — знак, который в процессе работы системы Design заменяется
указанием полного пути доступа к компоненту;

*	@ — знак, указывающий на то, что следующий за ним шаблон в
процессе работы системы Design заменяется его именем;

*	% — знак, предваряющий имя вывода компонента;

*	MODEL — шаблон, обозначающий наличие описания модели
или макромодели компонента;

*	PARAMS’ — шаблон, после которого вводятся параметры.

MODEL=TV_3f_m3

*	MODEL — шаблон имени модели или макромодели
компонента;

*	TV_3f_m3 — имя макромодели компонента.

К=1

*	К — имя параметра (коэффициент трансформации);

* 1 — значение параметра, которое может редактироваться.

Пример 4. Моделирование схемы тиристорного выпрямителя с ис-
пользованием графического символа трехфазного двухобмоточного
трансформатора, выполненного по схеме “звезда/треугольник”.

На рис. 28 дан чертеж схемы тиристорного выпрямителя, состав-
ленный в среде программы Schematics, где символами обозначены:

Еа, ЕЬ, Ес — источники ЭДС переменного тока, действующее
значение напряжения 220 В;

La, Lb, Lc — индуктивности питающей сети;

TV1 — трансформатор;

LAI,	LBI,	LC1	—	индуктивности	первичной	обмотки

трансформатора;

LA2,	LB2,	LC2	—	индуктивности	вторичной	обмотки

трансформатора;

М1 — трехфазный мостовой тиристорный выпрямитель;

Ld — индуктивность сглаживающего реактора, значение —
10 мГн;

Rd — активное сопротивление нагрузки, значение которого 5 Ом;

Ed — источник ЭДС постоянного тока, значение напряжения
10 В;

V — маркер напряжения в указанной точке схемы относительно
“0”;

I	— маркер тока в указанной ветви схемы;

PARAMETERS — специальный символ, предназначенный для
задания и изменения параме тров схемы;

Ls = 10 мкГн — значение La, Lb, Lc;

LI	= 10 мкГн — значение LAI, LBI, LC1;

L2 — 1 мГн — значение LA2, LB2, LC2;
Рис. 28. Модель схемы тиристорного выпрямителя с использованием графического символа трехфазного двухобмоточного
трансформатора
O' Рис. 29. Результаты моделирования схемы тиристорного выпрямителя с использованием графического символа трехфазного
uj двухобмоточиого трансформатора
ALFHA = 30 — значение угла управления выпрямителя, град;

T_puls = 90 — значение длительности импульса управления, град.

Результаты расчета, полученные с помощью программы PSpice и
обработанные в среде программы Probe, показаны на рис. 29.

Условные обозначения на рис. 29:

V(LA1:1) — напряжение на выводе первичной обмотки транс-
форматора, фаза Л;

V(LA2:1) — напряжение на выводе вторичной обмотки трансфор-
матора, фаза А;

I(LA1) — ток в индуктивности LA1;

I(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 транс-
форматора параметров его физического прототипа.

Рассмотрим макромодель пятиобмоточного трансформатора,
выполненного по схеме “звезда/звезда — треугольник — зигзаг! —
зигзаг2” со сдвигом систем напряжений обмоток 0°/0°, — 30°, — 15°,
+ 15° соответственно.

Схемы замещения первичной обмотки и вторичных обмоток
трансформатора показаны на рис. 30 — 34. Описание макромодели
трансформатора на языке программы PSpice, соответствующее дан-

Рис. 30. Схема замещения пер-
вичной обмотки пятиобмоточ-
ного трансформатора

ным схемам замещения, имеет следую-
щий вид (комментарии содержат знак
“*” в начале строки):

.SUBCKT TV_12f_ml Al Bl Cl pO

+	A21	B21	C21

+	A22	B22	C22

+	A23	B23	C23

+	A24	B24	C24

+	PARAMS: К = 1 RT = 0.001

+	nl = 1.732050807569

+	n2 = 0.8164965809277

+	n3 = 0.2988584907227

*	.SUBCKT — директива начала
описания макромодели;

*	TV_12f_ml — имя макромодели;

*	Al, Bl, Cl, p0, A21, B21, C21, A22,
B22, C22, A23, B23, C23, A24, B24, C24
— маркировки выводов обмоток
трансформатора;

*	“+” — знак продолжения строки.
Рис. 31. Схема замещения вторичной обмотки “звезда” пятиобмоточного транс-
форматора

Рис. 32. Схема замещения вторичной обмотки “треугольник” пятиобмоточного
трансформатора
ЕА23

VA23

Рис. 33. Схема замещения вторичной обмотки “зигзаг! ” пятиобмоточного транс-
форматора

ЕА24

VA24

Рис. 34. Схема замещения вторичной обмотки “зигзаг!” пятиобмоточного транс-
форматора
*	PARAMS: — ключевое слово, после которого приводится пере-
чень параметров макромодели;

*	К — коэффициент трансформации;

*	RT — сопротивление, Ом;

*	п1, п2, пЗ — коэффициенты корректировки составляющих тока
и напряжения управляемых источников в зависимости от схемы со-
единения вторичной обмотки.

Описание первичной обмотки

GAI Al рО VALUE = {K*(I(VA21) + nl*I(VA22)

+	+ n2*I(VA23) - n3*I(VB23)

+	+ n2,*I(VA24) - n3*I(VC24))}

GB1 Bl pO VALUE = {K*I(VB21) + nl*J(VB22)

+	+	n2*I(VB23) - n3*I(VC23)

+	+	n2*I(VB24) - n3*I(VA24))}

GC1 Cl pO VALUE = {K*I(VC21) + nl*I(VC22)

+	+	n2*I(VC23) - n3*I(VA23)

+	+	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:

*	GAI, GB1, GC1 — имена источников;

*	Al, Bl, С1, рО — маркировки узлов;

*	VALUE — ключевое слово, после которого приводится описа-
ние функции, определяющей значение тока управляемого источни-
ка тока;

*	I(VA21) - I(VA24), I(VB21) - I(VB24), I(VC21) - I(VC24) -
токи, протекающие через независимые источники напряжения
VA21 - VA24, VB21 - VB24, VC21 - VC24 соответственно.

Описание вторичной обмотки, соединенной по схеме “звезда ”

ЕА21 plA21 р021 VALUE = {K*V(A1, рО)}

ЕВ21 plB21 р021 VALUE = {K*V(B1, рО)}

ЕС21 plC21 р021 VALUE = {K*V(C1, рО)}

*	три предложения, описывающие включение управляемых ис-
точников напряжения в схему по рис. 31 и функции, определяющие
значения напряжения этих источников:

*	ЕА21, ЕВ21, ЕС21 — имена источников;

*	plA21, plВ21, р 1С21, р021 — маркировки узлов;

*	VALUE — ключевое слово, после которого приводится описа-
ние функции;

*	V(A1, рО), V(B 1, рО), V(C 1, рО) — разности потенциалов на зажи-
мах управляемых источников тока GAI, GB1, GC1 соответственно
по рис. 30.
VA21 plA21 А21 О

VB21 plB21 В21 О

VC21 plC21 С21 О

*	три предложения, описывающие включение независимых ис-
точников напряжения в схему по рис. 30 и их параметры:

*	VA21, VB21, VC21 — имена источников;

*	plA21, А21, plB21, В21, plC21, С21 — маркировки узлов;

*	0 — значение напряжения, В.

Описание вторичной обмотки, соединенной по схеме “треугольник ”

ЕА22 р2А22 plA22 VALUE = {K*nl*V(Al, рО)}

ЕВ22 р2В22 plB22 VALUE = {K*nl*V(Bl, рО)}

ЕС22 р2С22 plC22 VALUE = {K*nl*V(CAl, рО)}

VA22 р2А22 А22 0

VB22 р2В22 В22 0

VC22 р2С22 С22 0

*	шесть предложений, описывающих включение и параметры
управляемых и независимых источников напряжения в схему по
рис. 32; синтаксис данных предложений аналогичен синтаксису со-
ответствующих предложений в описании вторичной обмотки по
схеме “звезда”.

RTA22 plA22 В22 {RT}

RTB22 plB22 С22 {RT}

RTC22 plC22 А22 {RT}

*	три предложения, описывающие включение сопротивлений в
схему по рис. 32 и их параметры:

*	RTA22, RTB22, RTC22 — имена сопротивлений;

*	plA22, С2, plB22, А2, plC22, В2 — маркировки узлов;

*	{RT} — идентификатор параметра RT; по умолчанию принимает
значение, указанное в заголовке макромодели после ключевого сло-
ва PARAMS.

Описание вторичной обмотки, соединенной по схеме “зигзаг! ”

ЕА23 plA23 р023 VALUE = {K*(n2*V(Al, рО) - n3*V(Cl, рО))}
ЕВ23 plB23 р023 VALUE = {K*(n2*V(Bl, рО) - n3*V(Al, рО))}
ЕС23 plC23 р023 VALUE = {K*(n2*V(Cl, рО) - n3*V(Bl, рО))}
VA23 plA23 А23 0

VB23 plB23 В23 0

VC23 plC23 С23 0

*	шесть предложений, описывающих включение и параметры
управляемых и независимых источников напряжения в схему по
рис 33; синтаксис данных предложений аналогичен синтаксису со-
ответствующих предложений в описании вторичной обмотки по
схеме “звезда”.
Описание вторичной обмотки, соединенной по схеме “зигзаг2”

ЕА24 plA24 р024 VALUE = {K*(n2*V(Al, рО) - n3*V(Bl, рО))}
ЕВ24 plB24 р024 VALUE = {K*(n2*V(Bl, рО) - n3*V(Cl, рО))}
ЕС24 plC24 р024 VALUE = {K*(n2*V(Cl, рО) - n3*V(Al, рО))}
VA24 plA24 А24 О

VB24 plB24 В24 О

VC24 plC24 С24 О

* шесть предложений, описывающих включение и параметры
управляемых и независимых источников напряжения в схему по
рис. 34; синтаксис данных предложений аналогичен синтаксису со-
ответствующих предложений в описании вторичной обмотки по
схеме “звезда”.

.ENDS TV_12f_ml

.ENDS — директива окончания описания макромодели;

TV_12f_ml — имя макромодели.

Описание списка атрибутов графического символа пятиобмоточ-
ного трансформатора прокомментируем только в части атрибута
TEMPLATE, остальные атрибуты аналогичны атрибутам графиче-
ского символа двухобмоточного трансформатора:

PART = Trans_12f_ml_dubl

PKGREF = TV1

REFDES = TV 1

TEMPLATE = X Л @ REFDES %А1 %В1 %C1% A21 %B21 %C21
+ %A22 %B22 %C22 %A23 %B23 %C23% A24 %B24 %C24 @ MODEL
PARAMS: К = {К}

TEMPLATE — шаблон для назначения соответствий графиче-
ских выводов компонента с их реальным физическим смыслом и за-
дания параметров компонента;

X — символ имени компонента, соответствующий макромодели;

Л — знак, который в процессе работы системы Design заменяется
указанием полного пути доступа к компоненту;

@ — знак, указывающий на то, что следующий за ним шаблон в
процессе работы системы Design заменяется его именем;

% — знак, предваряющий имя вывода компонента;

MODEL — шаблон, обозначающий наличие описания модели
или макромодели компонента;

PARAMS: К= {К} — шаблон, после которого вводятся параметры;

К — имя параметра (коэффициент трансформации);

{К} — идентификатор значения параметра К; для задания этого
значения используется графический символ PARAM из библиотеки
SPECIAL.SLB, содержащей директивы задания на моделирование.

MODEL = TV_12f_ml
Рис. 35. Графический символ пятиобмоточиого трансформатора и панель его атрибутов
й»ыйШ'}сшиаи

L~]n» Spl	S It

Puc. 36. Модель схемы четырехмостового тиристорного выпрямителя с пятиобмоточным трансформатором
Чертеж графического символа пятиобмоточного трансформатора
и панель его атрибутов показаны на рис. 35.

Маркировки выводов графического символа на чертеж не выве-
дены, чтобы избежать при моделировании схем с пятиобмоточными
трансформаторами избыточной информации на чертеже схемы. Че-
тыре верхних вывода соответствуют вводам первичной обмотки А1,
В1, С1, рО, отсчет ведется справа налево. Нижние выводы соответст-
вуют выводам вторичных обмоток, по три вывода на обмотку. Первые
три вывода соответствуют выводам обмотки, соединенной по схеме
“звезда” А21, В21, С21, отсчет ведется справа налево и т.д.

Отметим, что на панели атрибутов в окне редактирования пока-
зан последний элемент шаблона TEMPLATE: К = {К}, что позволя-
ет редактировать его с помощью графического символа PARAM.

Пример 5. Моделирование схемы четырехмостового тиристорного
выпрямителя.

Цель данного примера — тестирование результатов расчета путем
сопоставления с экспериментальными данными, полученными в
процессе промышленных испытаний мощных 24-пульсных 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 натур-
ные испытания влияния 24-пульсного преобразователя на питаю-
щую сеть, и имеют следующие значения:

Еа = ЕЬ = Ес = 6300 В;

La = Lb = Lc = 40 мГн;

LA21... LC24 = L2 = 2 мГн;

Ld = 50 мГн; Rd = 20 Ом.

Параметры системы управления имеют следующие значения:

А = 30° — угол управления;

Tu = 110° — длительность управляющего импульса;

ТО (сдвиг точки отсчета угла управления А относительно нуля си-
стемы координат):

для моста М1 — 30°; для моста М2 — 60°; для моста М3 — 45°; для
моста М4 — 15°.

В результате моделирования рассчитывали: эпюры токов во всех
ветвях функциональной схемы, эпюры потенциалов всех узлов от-
носительно нуля функциональной схемы; производили гармониче-
ский анализ заданных кривых тока и напряжения.


40DAT

4О0Й-1----------

□ I(LA21)

2. OKU-----------

SEL»;	*

-2.0KU +--------------------------г---------------------------г--------------------------г---------------------------i

30ms	35ms	40ms	45ms	50ms

□ U(M1:A,M1:B)

Time

Puc. 37. Эпюры тока и напряжения на входе моста Ml
Рис. 38. Эпюры тока и напряжения на входе преобразователя
Рис. 39. Экспериментальные кривые тока и напряжения на входе преобразователя

Гармонический анализ эпюры напряжения на входе преобразователя			
Номер	Частота,	Амплитуда,	Относительное
гармоники	Гц	В	значение
			(теория / эксперимент)
1	5.000Е+01	1.413Е+04	1.000Е+00/ 1,0
23	1.15ОЕ+ОЗ	3.497 Е+02	2.475Е-02/0,0435
25	1.250Е+03	3.350Е+02	2.371Е-02/0,0487
47	2.350Е+03	1.545Е+02	1.093Е-02/0,0167
49	2.450Е+03	1.315Е+02	9.303Е-03/0,0099
	Гармонический анализ		
	эпюры тока на входе моста Ml		
1	5.000Е+01	2.416Е+02	1.000Е+00
5	2.500Е+02	4.305Е+01	1.782Е-01
7	3.500Е+02	2.712Е+01	1.123Е-01
11	5.500Е+02	1.141Е+01	4.722Е-02
13	6.500Е+02	6.924Е+00	2.866Е-02

Рис. 40. Результаты гармонического анализа эпюры напряжения на входе преоб-
разователя и эпюры тока на входе моста Ml
Для тестирования выбраны следующие результаты расчета: эпю-
ры тока и напряжения на входе моста М1 (рис. 37); эпюры тока и на-
пряжения на входе преобразователя (рис. 38); результаты гармони-
ческого анализа эпюры тока на входе моста М1 и эпюры напряже-
ния на входе преобразователя (рис. 39).

Эпюры тока и напряжения на входе моста М1 и результаты гар-
монического анализа эпюры тока в точности совпадают с известны-
ми теоретическими результатами [15].

Эпюры тока и напряжения на входе преобразователя и результа-
ты гармонического анализа эпюры напряжения сопоставлены с экс-
периментальными данными (рис. 39,40) и также удовлетворительно
совпадают с учетом погрешностей проведе! шя эксперимента в усло-
виях действующего производства.

Таким образом, тестирование результатов моделирования путем
сопоставления с экспериментальными данными свидетельствует о
корректности предложенных графических символов пятиобмоточ-
ного трансформатора и модели в целом.

3.6.	ГРАФИЧЕСКИЕ СИМВОЛЫ И МАКРОМОДЕЛИ

ФИЛЬТРОКОМПЕНСИРУЮЩИХ УСТРОЙСТВ

Фильтрокомпенсирующие устройства (ФКУ) предназначены для
компенсации реактивной мощности и фильтрации гармоник 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 энергии
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 основ! юм
два документа:

•	ГОСТ 13109-97 “Нормы качества электрической энергии в си-
стемах электроснабжения общего назначения”, устанавливающий
показатели и нормы качества электрической энергии в электриче-
ских сетях систем электроснабжения переменного трехфазного и
однофазного тока частотой 50 Гц в точках, к которым присоединя-
ются электрические сети, находящиеся в собственности различных
потребителей электрической энергии, или приемники электриче-
ской энергии;
•	технические условия на присоединение потребителей электри-
ческой энергии в части требований электроснабжающей организа-
ции 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-
магнитных процессов в электротехнической системе, содержащей
СПП, и гармонического анализа формы кривых тока и напряжения
на входе и выходе СПП. Поэтому при создании универсальных мо-
делей, предназначенных для решения таких задач, необходимо в
комплекте библиотеки компонентов преобразователя иметь модели
схем ФКУ.

В брошюре рассмотрены графический символ и макромодель
ФКУ, которые входят в библиотеку компонентов универсальной
модели для исследования качества электроэнергии 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 гармоник тока
преобразователя. Различают узкополосные и широкополосные фи-
льтры. При этом узкополосный фильтр можно представить как ча-

стный случай широкополосного фи-
льтра [18]. Поэтому в качестве базовой
схемы для модели ФКУ принят широ-
кополосный фильтр (рис. 41).

Базовая макромодель ФКУ — одно-
фазный широкополосный фильтр вто-
рого 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 на-
страивать эту схему на любую частоту,
задавать любую реактивную мощ-
ность на основной частоте, превра-
щать широкополосный фильтр в
узкополосный.

Рис. 41. Базовая схема филь-
тра для модели ФКУ
Для моделирования трехфазных ФКУ можно использовать один
из двух приемов.

1)	моделирование необходимой схемы Ф КУ в среде графического
редактора — программы Schematics с применением графического
символа однофазной базовой макромодели ФКУ;

2)	составление текстового описания макромодели трехфазной
схемы ФКУ на языке программы PSpice с последующим созданием
графического символа данной схемы, который поддерживается ука-
занным текстовым описанием.

Второй вариант более целесообразен, так как способствует увели-
чению скорости решения задачи.

Текстовое описание макромодели трехфазной схемы ФКУ вы-
полнено на основе текстового описания однофазной схемы.

Текстовое описание макромодели однофазной схемы ФКУ, соот-
ветствующей рис. 41, на языке программы PSpice имеет следующий
вид:

.SUBCKT RCLJD 1 2

+ PARAMS: R = 37.5 С = 6u L = 0.627m

*	.SUBCKT — директива начала описания макромодели;

*	RCL D — имя макромодели;

*	12- маркировки выводов схемы;

*	PARAMS: — ключевое слово, после которого приводится пере-
чень параметров макромодели по умолчанию: /? = 37,5 0м, С =
= 6 мкФ, L = 0,627 мГн.

R_RCL 1 р {R}

CJRCL р 2 {С}

L_RCL 1 р {L}

*	три предложения, описывающие включение компонентов в схе-
му по рис. 41 и их параметры:

*	R RCL, C RCL, L_RCL — имена компонентов;

*	1, р, 2 — маркировки узлов, между которыми включены соответ-
ствующие компоненты;

*	{R}, {С}, {L} — идентификаторы параметров R, С, L, предназна-
ченные для изменения параметров в режиме диалога с экрана
монитора.

.ENDS RCLJD

*	.ENDS — директива окончания описания макромодели;

*	RCL_D — имя макромодели.

Трехфазная схема ФКУ представляет собой три однофазные схе-
мы ФКУ, соединенные в “треугольник”.

Текстовое описание макромодели трехфазной схемы ФКУ на
языке программы PSpice имеет следующий вид.
.SUBCKT Fl А В C PARAMS:

+ VALUECF = 6u VALUE_RF = 15 VALUELF = 0.1m

*	.SUBCKT — директива начала описания макромодели;

*	Fl — имя макромодели;

*	А, В, С — маркировки выводов схемы;

*	VALUE C F = 6u VALUE RF = 15 VALUE LF = 0.1m - зна-
чения параметров схемы, заданные по умолчанию.

XRCL1 А В RCLD PARAMS:

+ С = {VALUE CF} R = {VALUEJRF} L = {VALUEJLF}

X RCL2 В C RCL_D PARAMS:

+ С = {VALUE CF} R = {VALUERF} L = {VALUEJLF}

X_RCL3 C A RCL D PARAMS:

+ C = {VALUE CF} R = {VALUE RF} L = {VALUE LF}

*	три предложения, описывающие соединение трех однофазных
схем ФКУ в одну трехфазную схему:

*	X RCL1, X RCL2, X_RCL3 — имена компонентов трехфазной
схемы, представленных в форме макромоделей однофазной схемы,
о чем свидетельствует первый символ в имени компонента (X);

*	А, В, С — маркировки узлов, между которыми включены соот-
ветствующие компоненты;

*	RCL D — имя макромодели однофазной схемы;

*	{VALUERF}, {VALUE CF}, {VALUE LF} - идентификаторы
значений параметров RF, CF, LF, предназначенные для изменения
параметров в режиме диалога с экрана монитора.

.ENDS Fl

*	.ENDS — директива окончания описания макромодели;

*	F1 — имя макромодели.

Описание списка атрибутов графического символа трехфазной
схемы ФКУ имеет следующий вид:

PART = F_1

*	PART — шаблон имени символа компонента, под которым он
заносится в библиотеку символов;

*	FJ — имя символа компонента.

PKGREF = FJ

*	PKGREF — шаблон позиционного обозначения компонента;

*	1 — позиционное обозначение компонента на чертеже схемы,
созданной в программе Schematics;

*	F l — имя компонента.

REFDES = FJ

*	REFDES — шаблон префикса условного обозначения
компонента;
*	F — префикс условного обозначения компонента на чертеже
схемы, созданной в программе Schematics;

*	F l — имя компонента.

TEMPLATE = X Л @ REFDES %А %В %С% @ MODEL

+ PARAMS: VALUE_CF = {CF1}

+ VALUERF = {RF1} VALUE LF = {LF1}

*	TEMPLATE — шаблон для назначения соответствий графиче-
ских выводов компонента с их реальным физическим смыслом и за-
дания параметров компонента;

*	X — символ имени компонента, соответствующий макромодели;

*	Л — знак, который в процессе работы системы Design заменяется
указанием полного пути доступа к компоненту;

*	@ — знак, указывающий на то, что следующий за ним шаблон в
процессе работы системы Design заменяется его именем;

*	% — знак, предваряющий имя вывода компонента;

*	MODEL — шаблон, обозначающий наличие описания модели
или макромодели компонента;

*	PARAMS: VALUE_CF = {CF1} VALUERF = {RF1} VA-
LUELF = {LF1} — шаблон, с помощью которого вводятся пара-
метры в режиме диалога.

MODEL = F_1

*	MODEL — шаблон имени модели или макромодели
компонента;

*	F1 — имя макромодели компонента.

Технология диалога для редактирования параметров компонен-
тов схемы ФКУ: резистора, конденсатора и индуктивности — реали-
зована путем применения идентификаторов, которые введены в
текст макромодели ФКУ и в атрибуты шаблона TEMPLATE ее гра-
фического символа на этапе их создания. Вариация значений пара-
метров, представленных идентификаторами, производится в среде
программы Schematics с помощью атрибутов графического символа
PARAM.

Чертеж графического символа фильтрокомпенсирующего устрой-
ства и вид панели его атрибутов показаны на рис. 42. В окне редак-
тирования видна часть шаблона TEMPLATE начиная с ключевого
слова PARAMS.

Пример 6. Моделирование влияния на питающую сеть тиристор-
ного выпрямителя, выполненного по трехфазной мостовой схеме.

Рассмотрим пример моделирования влияния на питающую сеть
тиристорного выпрямителя, выполненного по трехфазной мосто-
вой схеме в целях выбора параметров ФКУ. Функциональная схема
модели, созданная в среде программы Schematics на основе рассмот-
I ^1 gg) l^jT |<P |gjr |тд lap lips... !tfc..| '	 5J

oo

Puc. 42. Графический символ фильтрокомпенсирующего устройства и панель его атрибутов
ОО

Ld

5Om

R5

20

Рис. 43. Функциональная схема модели для анализа влияния на питающую сеть тиристорного выпрямителя, выполненного по
трехфазной мостовой схеме

co

															
	F_1					(N J					F_3				
		0		>			0	a				0	a			s'" 1=»И \
															
														i j	
		о	CD	>			0					о	co	>	
	F_4					F_5					40  IL1				
	PARAMETERS:  СЕЧ	O.828u  RF1	2ОК  LF1	0.483  PARAMETERS:  CF4	0.1 28u  RF4	55k  LF4	0.462					PARAMETERS: CF2= O.573u RF2= 2OK LF2= 0.356  PARAMETERS:  CF5= 4.59U RF5= 400 LF5= 0.075					PARAMETERS:  CF3= О 255u  RF3= 3OK LF3= 0.324  PARAMETERS:  CF6= 2p  RF6= 20  LF6= 6m				

Puc. 45. Функциональная схема блока ФКУ

ренных выше графических символов, показана на рис. 43, условные
обозначения: ALFHA — угол управления, град.; T_puls — длитель-
ность импульса управления, град; FREQ — частота, Гц; Ls — индук-
тивность сети, мГн; Lk — индуктивность рассеяния трансформато-
ра, мГн; TENS — действующее значение фазного напряжения ис-
точника питания, В; К — коэффициент трансформации.

Параметры схемы выбраны таким образом, чтобы обеспечить су-
щественное искажение формы кривой питающего напряжения сети
[коэффициент искажения синусоидальности кривой напряжения
b(La;2) равен 22, 7 %], если не применять ФКУ (рис. 44).

Фильтрокомпенсирующее устройство на рис. 43 исполнено в
виде иерархического символа — блока FKU, функциональная схема
которого показана на рис. 45. В данном случае модель ФКУ пред-
ставляет собой шесть графических символов трехфазной схемы
ФКУ, соединенных параллельно.

Параметры фильтров ФКУ, указанные на рис. 45, реализуют схе-
му ФКУ, состоящую из четырех узкополосных фильтров с доброт-
ностью 30, настроенных на 5, 7, 11, 13-ю гармоники (Fl — F4 соот-
ветственно), и широкополосного 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 ГОСТ 13109-97 по несинусоидальности напря-
жения сети [коэффициент искажения синусоидальности кривой на-
пряжения O(La:2) равен 4,87 %] и обеспечивается значение коэф-
фициента сдвига основной гармоники тока относительно основной
гармоники напряжения на входе преобразователя, равное 1.
ГЛАВА ЧЕТВЕРТАЯ

Универсальная модель для
исследования качества электроэнергии
в цепях с преобразователями

4.1.	ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ

Универсальная модель для исследования качества электроэнергии
в цепях с преобразователями создана на основе специализирован-
ных графических символов и макромоделей компонентов преобра-
зовательной техники, рассмотренных выше. Модель предназначена
для анализа электромагнитных процессов и гармонического анали-
за кривых тока и напряжения в электротехнических комплексах и си-
стемах, содержащих силовые полупроводниковые преобразователи.

Модель поддерживается пакетом программ системы Design.

В комплект модели входят следующие графические символы и
макромодели компонентов преобразователей:

1)	графические символы и макромодели многообмоточных
трансформаторов;

2)	графические символы и макромодели силовых полупроводни-
ковых приборов;

3)	графические символы и макромодели трехфазных мостовых
схем;

4)	графические символы и макромодели фильтрокомпенсирую-
щих устройств;

5)	графические символы и макромодели систем управления.

Кроме того, при моделировании преобразователей используются
графические символы компонентов из штатных библиотек системы
Design, например графические символы источников напряжения и
тока, индуктивности, емкости, активного сопротивления и т.п., ко-
торые поддерживаются встроенными моделями системы Design.

Универсальность модели определяют следующие ее характеристики:
1)	возможность моделирования силовых полупроводниковых
преобразователей в основном на базе специализированных графи-
ческих символов и макромоделей преобразовательной техники, что
значительно упрощает процедуру составления и отладку моделей в
среде программы Schematics, а также сокращает время расчета, за-
траченное на составление списка соединений элементов схемы, за
счет уменьшения объема вычислений;

2)	применение технологии диалога для редактирования парамет-
ров главных компонентов схемы преобразователя. Технология диа-
лога реализована путем задания основных параметров графических
символов в виде идентификаторов, которые вводятся в список атри-
бутов графических символов и в текстовые описания макромоделей
на этапе их создания. Вариация значений этих идентификаторов
производится с помощью атрибутов графического символа PARAM.
К числу главных параметров относятся: значения напряжения, тока,
частоты источников питания; значение частоты следования импу-
льсов системы управления; значение длительности импульса систе-
мы управления; значение угла управления преобразователя; пара-
метры всех пассивных элементов схемы;

3)	широкие возможности вывода результатов анализа схемы пре-
образователя, которые могут представляться в текстовой и графиче-
ской формах на основе использования стандартного интерфейса си-
стемы Design;

4)	специальные меры для обеспечения сходимости решения задач.

Достоинство данной модели состоит в том, что при ее создании
главное внимание было уделено разработке графических символов и мак-
ромоделей функциональных блоков, отражающих особые свойства
основных компонентов силовой преобразовательной техники, и специа-
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
Design, 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 Design в отдельных случаях сопровожда-
ется отсутствием сходимости решения. При этом система диагнос-
тики программы PSpice выдает сообщение о том, что выполнение
программы расчета прекращено вследствие ошибок при составле-
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)	программа прекращает работу на этапе расчета начальных
условий, т.е. начальных узловых потенциалов и начальных токов не-
зависимых источников напряжений;

2)	программа начинает нормально работать, но затем прекращает
расчеты и выдает аналогичную диагностику. Такой случай может
наблюдаться, когда одновременно задаются два вида анализа: расчет
переходных процессов и гармонический анализ;

3)	программа перестает работать при изменении параметров схемы
в среднем на порядок, когда необходимо произвести исследование
режимов работы схемы в широком диапазоне изменения параметров.

Анализ перечня ошибок, которые приводятся в файле с расшире-
нием .out, показывает следующее.

В первом случае причиной отсутствия сходимости решения явля-
ются не ошибки в схеме, а неспособность программы вычислить на-
чальные условия в некоторых узлах схемы. Например, при модели-
ровании типичных преобразователей, выполненных на основе трех-
фазных мостовых схем, к этим узлам чаще всего относятся анод и
катод трехфазной мостовой схемы, выводы управляющих электро-
дов полупроводниковых приборов, т.е. узлы схемы, отделенные от
источников питания полупроводниковыми приборами. Будем на-
зывать эти узлы критическими точками.

Во втором случае причиной отсутствия сходимости решения яв-
ляется переход программы в режим работы с очень малыми значе-
ниями шага интегрирования вследствие затруднений с вычислени-
ем значений параметров процесса в очередной точке, что приводит к
уменьшению значения шага интегрирования ниже допустимой нор-
мы и в результате к аварийному останову программы.

В третьем случае причиной отсутствия сходимости решения бо-
льшей частью также является уменьшение шага интегрирования
ниже допустимой нормы.

Указанные обстоятельства свидетельствуют о том, что программа
PSpice слабо приспособлена для анализа схем, процессы в которых
описываются с помощью разрывных функций, что является харак-
терной особенностью описания электромагнитных процессов в схе-
мах силовых полупроводниковых преобразователей.

Экспериментальные исследования кривых тока и напряжения в
схемах преобразователей, проведенные с помощью программы Рго-
be в целях определения режимов модели, которые приводят к сбою
решения, показали, что все нарушения в работе программы проис-
ходят в момент подачи управляющих импульсов на полупроводни-
ковые приборы силовой схемы.

Отмеченные замечания относятся к математическому методу ре-
шения задачи и в принципе должны устраняться путем модерниза-
ции программы 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
Design. Эти приемы внешне аналогичны методам и средствам, кото-
рые применяются для защиты силовых полупроводниковых прибо-
ров от коммутационных перенапряжений, поэтому условно их мож-
но назвать схемотехническими. Так, для того, 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 то-
ками основной силовой схемы преобразователя. Другой прием со-
стоит в том, что критические точки соединяются с глобальным
нулем модели. Определенный эффект дает ввод в модель /?С-цепей.

Целесообразность применения того или другого приема опреде-
ляется экспериментально в процессе отладки модели.

Покажем различные способы включения демпфирующих цепей,
обеспечивающих сходимость решения задачи, на примере универ-
сальной модели, предназначенной для исследования влияния на
питающую сеть трехфазного мостового тиристорного преобразова-
теля. Схема модели показана на рис. 47. Условные обозначения:

Еа, ЕЬ, Ес — источники ЭДС;

La, Lb, Lc — индуктивности питающей сети;

FK - ФКУ;

TV — трансформатор;

К — коэффициент трансформации;

La2, Lb2, Lc2 — индуктивности рассеяния трансформатора, при-
веденные ко вторичной обмотке;

М — трехфазный мостовой тиристорный преобразователь;

I — ток нагрузки, имитируемый источником постоянного тока;

PARAMETERS — графические символы PARAM, предназначен-
ные для вариации параметров схемы: ALFHA — угол управления
преобразователя, град; T_puls — длительность импульса, град.;
FREQ — частота, Гц; Ls — индуктивности питающей сети, мГн;
TENS — действующее значение напряжения источников ЭДС, В;
ко

Рис. 47. Схема модели для анализа способов обеспечения сходимости решения
Lk — индуктивности рассеяния трансформатора, приведенные ко
вторичной обмотке, мГн; CF, RF, LF — параметры фильтров ФКУ,
пФ, Ом, Гн соответственно;

SA, SB, SC, AS, BS, CS, da, dk— маркировки проводников.

Демпфирующие цепи, обеспечивающие сходимость решения за-
дачи в различных режимах, вводятся либо в текстовое описание мак-
ромоделей, поддерживающих графические символы компонентов
схемы, либо в виде специального текстового файла, присоединен-
ного к текстовому описанию модели 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 Most_500_ISOL и .SUBCKT TV_3f_ml:

.SUBCKT Most_500_lSOL А В C da dk

+ PARAMS: VALUE ALFHA = 30 VALUETETAO = 30

+ VALUE FREQ = 500

X_VS1 A G1 dk SCR m2 9

X VS2 da G2 C SCR_m2_9

X_VS3 В G3 dk SCR m2 9

X VS4 da G4 A SCR_m2_9

XVS5 C G5 dk SCR_m2_9

X_VS6 da G6 В SCR m2 9

XI A dk RC PARAMS: R= 1000 C = 0.1u

ХЗ В dk RC PARAMS: R = 1000 C = O.lu

X5 C dk RC PARAMS: R= 1000 C = 0.1u

X4 A da RC PARAMS: R= 1000 C = 0.1u

X6 В da RC PARAMS: R = 1000 C = O.lu

X2 C da RC PARAMS: R = 1000 C = O.lu

XCS) dk G1 C G2 dk G3 A G4 dk G5 В G6

+ System al 500 ISOL

+ PARAMS: Tu = 75 TO = {VALUE TETA 0}

+ A = {VALUE ALFHAJ Fr= {VALUE FREQ}

.ENDS Most 500JSOL

.SUBCKT TV_3f_ml Al Bl Cl pO

+ A2 B2 C2 PARAMS: K = 1 R = 10k

GAI Al pO VALUE = {K*1(VA21)}

GB1 Bl pO VALUE = {K*I(VB21)}

GC1 Cl pO VALUE = {K*I(VC21)}

EA21 plA21 P021 VALUE = {K*V(Al,p0)}

EB21 plB21 p021 VALUE = {K*V(Bl,p0)}

EC21 plC21 p021 VALUE = {K*V(Cl,p0)}
VA21 plA21 А2 О

VB21 plB21 В2 О

VC21 Р1С21 С2 О

RA21 А2 О {R}

RB21 В2 О {R}

RC21 С2 О {R}

Х1АВ А2 В2 RC PARAMS: R = 1000 С = lu

Х1ВС В2 С2 RC PARAMS: R = 1000 С = lu

Х1СА С2 А2 RC PARAMS: R = 1000 С = lu

ENDS TV_3f_ml

Тексты даны без комментариев, жирным шрифтом выделены
предложения, соответствующие описанию демпфирующих цепей.

Второй способ применен для устранения сбоя в работе программы
на этапе вычисления начальных условий. Для этой цели создан тек-
стовый файл OSOB.txt, который с помощью команды Library and In-
clude Files меню ANALYSIS программы Schematics 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 программы на начальном этапе.

Остановимся на информационных сообщениях программы PSpi-
ce при попытке моделирования схемы рис. 47 без файла OSOB.txt. В
этом случае программа выдает информацию, показанную на рис 49,
откуда следует, что программа 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 floating

ERROR — Node da is floating

ERROR — Node XJM.G1 is floating

ERROR — Node X M.X VS 1 .pA is floating

ERROR — Node XM.G3 is floating

ERROR — Node X_M.X_VS3.pA is floating

ERROR — Node X M.G5 is floating

ERROR - Node X_M.X_VS5.pA is floating

Анализ данного списка ошибок показывает, что программа не в
состоянии рассчитать начальные потенциалы точек, отделенных от
источников ЭДС тиристорами (da, dk), и потенциалы некоторых то-
чек в схемах замещения тиристоров.
Таким образом, можно констатировать, что система диагностики
про1раммы PSpice не всегда корректна при оценке истинной ошиб-
ки, приводящей к сбою в ее работе.

В завершение покажем примеры, иллюстрирующие возможности
универсальной модели для исследования качества электроэнергии в
цепях с преобразователями.

Пример 7. Многовариантное исследование влияния на питающую
сеть трехфазного мостового тиристорного преобразователя.

Схема преобразователя на рис. 47 создана в среде программы
Schematics и предназначена для исследования влияния на питаю-
щую сеть трехфазного мостового тиристорного преобразователя, ра-
ботающего в следующих режимах:

1)	выпрямление, без ФКУ;

2)	инвертирование, без ФКУ;

3)	выпрямление, с ФКУ;

4)	инвертирование, с ФКУ.

Цель исследования — обеспечить в режимах 3) и 4) значение ко-
эффициента искажения синусоидальности фазного напряжения
сети, установленное ГОСТ 13109—97.

Схема ФКУ на рис. 47 содержит демпфированный фильтр второ-
го порядка, настроенный на 3-ю гармонику (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 диалога малых значений емко-
стей фильтров (10 пФ, 6 пФ).

Типичные кривые напряжений, характеризующих данный ре-
жим: выпрямленное напряжение [U (elk, da)], напряжение на тири-
сторе [U (AS, dk)], фазное напряжение сети [U (ТУ:А1)] — показаны
на рис. 50.

Кривые на рис. 50 получены в программе Probe как результат мо-
делирования режима работы 1).

Точки, которым соответствуют эти кривые, обозначены на
рис. 47 маркерами.

Аналогичные кривые для режима 2) и соответствующие этому ре-
жиму параметры, редактируемые с помощью графических символов
PARAM, показаны на рис. 51. для режима 3) — на рис. 52, для режи-
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 графических символах
PARAM: ALFHA, CF1, CF2.
Rl_dk dk AS 10k
R2_dk dk BS 10k
R3_dk dk CS 10k
Rl_da da AS 10k

R2_da da BS 10k
R3_da da CS 10k
a)

Puc. 48. Вид текста файла OSOB.txt (в ) и панели “Library and Include Files” (6)

Пример 8. Выбор параметров фильтрокомпенсирующего устрой-
ства для тяговой подстанции постоянного тока железнодорожного
транспорта.

На тяговых подстанциях постоянного тока России ФКУ не при-
меняются, поэтому значение коэффициента искажения синусоида-
льности кривой напряжения в точке их присоединения к сети, как
правило, превышает норму по ГОСТ 13109-97.

Выбор параметров ФКУ состоит из трех этапов [20, 21].

На первом этапе рассчитывают компоненты, необходимые для
вычисления реактивной мощности ФКУ:

Uis — фазное напряжение в точке присоединения преобразовате-
ля к сети;

Iis — фазный ток сети;

а — угол управления преобразователя;

у — угол коммутации преобразователя.

Для этого в среде программы Schematics системы Design в основ-
ном на базе графических символов и макромоделей специализиро-
ванных библиотек создают компьютерную модель, адекватно отра-
жающую реальную схему присоединения преобразователя к питаю-
щей сети, и выполняют ее анализ. Значения Uls и Iis определяют по
Рис. 49. Информационное сообщение программы PSpice
результатам гармонического анализа кривых фазного напряжения и
фазного тока сети, которые заносят в файл с расширением .OUT.
Значения а и у определяют в результате обработки в среде графиче-
ского редактора Probe кривых напряжений, приложенных к венти-
лям преобразователя.

На втором этапе по формуле

□фку = Ц/^пДа + у/2),

где Сфку ~ реактивная мощность фазы ФКУ, вычисляют активную
мощность ФКУ, выбирают схему ФКУ и рассчитывают параметры
фильтров.

На третьем, заключительном, этапе в среде программы Schema-
tics системы Design моделируют схему присоединения преобразова-
теля с ФКУ к питающей сети и рассчитывают значение коэффици-
ента искажения синусоидальности кривой напряжения в точке их
присоединения. При отрицательном результате расчеты повторяют,
начиная со второго этапа.

На рис. 54 показана компьютерная модель схемы присоединения
преобразователя подстанции к питающей сети, созданная в среде
программы Schematics системы Design.

Условные обозначения графических символов на рис. 54.

Еа, ЕЬ, Ес — источники ЭДС;

La, Lb, Lc — индуктивности питающей сети;

FK - ФКУ;

TV1 — трансформатор;

LA21, LB21, LC21, LA22, LB22, LC22 — индуктивности рассеяния
трансформатора, приведенные ко вторичным обмоткам;

Ml, М2 — трехфазные мостовые тиристорные преобразователи;

I — ток нагрузки, имитируемый источником постоянного тока;

PARAMETERS — графические символы PARAM, предназначен-
ные для вариации параметров схемы: ALFHA — угол управления
преобразователя, град; T puls — длительность импульса, град,
FREQ — частота, Гц; Ls — индуктивность питающей сети, мГн;
TENS — действующее значение напряжения источников ЭДС, В; Lk
— индуктивности рассеяния трансформатора, приведенные ко вто-
ричным обмоткам, мГн; CF, RF, LF — параметры фильтров ФКУ,
пФ, Ом, Гн соответственно; К — коэффициент трансформации;

SA, SB, SC, А21, В21, С21, А22, В22, С22, da, dk, d 12 — маркиров-
ки проводников.

Модель отображает схему присоединения 12-пульсного тири-
сторного преобразователя с ФКУ на входе к питающей сети. Схема
Рис. 50. Типичные кривые напряжений, характеризующих режим выпрямления,
без ФКУ: выпрямленное напряжение U(dk, da), напряжение на тиристоре U(AS,
dk), фазное напряжение сети U(TV:A1). Коэффициент искажения синусоидально-
сти фазного напряжения сети равен 24,346 %

1OKU

-18KU
□ U(dk.da)
1OKU

-1OKU

□ U(flS,dk)
10KU	----------------------------------------------1

-1 оки+-----JS-rf,-----------------------------------

Os	20ns	40ns	60ns 80ns

□ U(TU:fl1)
Tine

PARAMETERS:

ALFHA= 140
T_pUIS= 90
FREQ- SO

PARAMETERS:

Ls= 4Om

TEi4S= 6300

Lk= 2.5m

PARAMETERS:

CF1= Юр
RFi= i
LF1 =	0.32

PARAMETERS:

CF2- 6p

RF2= 150

LF2= 0.176

Puc. 51. Типичные кривые напряжений, характеризующих режим инвертирова-
ния, без ФКУ: выпрямленное напряжение U(dk, da), напряжение на тиристоре
U(AS, dk), фазное напряжение сети U(TV:A1). Коэффициент искажения синусои-
дальности фазного напряжения сети равен 18,072 %
Рис. 52. Типичные кривые напряжений, характеризующих режим выпрямления,
с ФКУ: выпрямленное напряжение U(dk, da), напряжение на тиристоре U(AS,
dk), фазное напряжение сети U(TV:A1). Коэффициент искажения синусоидально-
сти фазного напряжения сети равен 4,341 %

Рис. 53. Типичные кривые напряжений, характеризующих режим инвертирова-
ния, с ФКУ: выпрямленное напряжение U(dk, da), напряжение на тиристоре
U(AS, dk), фазное напряжение сети U(TV:A1). Коэффициент искажения синусои-
дальности фазного напряжения сети равен 4,55 %
о
о

Рис. 54. Компьютерная модель схемы присоединения преобразователя подстанции к питающей сети, созданная в среде про-
граммы Schematics

i
Рис. 55. Функциональная схема модели ФКУ

данной модели составлена на базе графических символов универсаль-
ной модели для исследования качества электроэнергии в цепях с пре-
образователями. Параметры модели трансформатора TV1 соответству-
ют параметрам серийного трансформатора типа ТРДП- 16000/35ЖУ1,
который применяется на тяговых подстанциях железнодорожного
транспорта для питания 12-пульсных выпрямителей. Параметр мо-
дели преобразователя — угол управления ALFHA — равен нулю, по-
скольку выпрямители тяговых подстанций выполняются на диодах.

Модель на рис. 54 является универсальной в том смысле, что она
используется для 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 диалога с
экрана монитора малого значения емкости фильтра, в данном слу-
чае 1,2 пФ, что эквивалентно размыканию цепей фильтров.

Модель схемы ФКУ выполнена в виде иерархического символа —
блока FK. Функциональная схема блока FK показана на рис. 55.
Функциональная схема блока FK представляет собой два графиче-
ских символа трехфазной схемы ФКУ, соединенных параллельно.

Результаты расчета схемы без ФКУ показаны в табл. 1, на рис. 56
и 57, а.

Значения и получены по результатам моделирования схе-
мы рис. 54, которые заносятся в файл с расширением .OUT.

Таблица 1

Фазное напряжение в точке присоединения преобразо- вателя к сети £/|j, В	Фазный ток сети Iis, А	у, град.	sin у/2	Реактивная мощ- ность фазы ФКУ Офку- кваР
18000	203	30	0,258	940
«J0KU-T

-«30KU +--------------1----------------,--------------г--------------Ч

2ems	30ms	«»0ms	50ns	60ms

O U(La:2)
Time

«)

«J0KII -у------------------------------

-«J0KU +--------------T---------------,--------------r--------------H

20ms	30ms	iiBms	50ms 60ms

O U(La:2)
Time

6)

Puc. 57. Кривые фазного напряжения в точке присоединения преобразователя к сети:
о —без ФКУ; б-с ФКУ
Таблица 2

Реактивная мощность фазы одного звена ФКУ Офку, квар	Емкость фазы одного звена ФКУ Сф, мкФ	И ндуктивность фазы одного звена ФКУ £ф, Гн	Активное сопротив- ление фазы одного звена ФКУ г. Ом
470	1,2	0,0687	1000

Способ вычисления угла коммутации у показан на рис. 56, где U
(М1: Al, dk) — напряжение на вентиле между точками А1 и dk моста
М1. Значение у определяется по кривой напряжения, приложенного
к вентилю моста Ml (см. рис. 54) в результате обработки этой кри-
вой в среде графического редактора Probe с помощью маркеров.
Точки, между которыми измеряется напряжение на вентиле моста
Ml, показаны на рис. 54 маркерами-стрелками со знаками “+” и

Кривая фазного напряжения в точке присоединения преобразо-
вателя к сети без ФКУ показана на рис. 57, а. Точка, в которой изме-
ряется напряжение, изображена на рис. 54 маркером-стрелкой со
знаком “v”. Значение коэффициента искажения синусоидальности
кривой напряжения составляет 8,43 %.

Схема ФКУ выполнена в виде демпфированного фильтра второго
порядка, настроенного на 11-ю гармонику. Реактивная мощность
ФКУ разделена между двумя звеньями, чтобы иметь возможность
отключать одно звено при сбросе нагрузки во избежание переком-
пенсации. Параметры фазы одного звена ФКУ, рассчитанные по
формулам из [20, 21], приведены в табл. 2.

Результаты расчета кривой фазного 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 марке-
ром-стрелкой со знаком “v”. Значение коэффициента искажения
синусоидальности кривой напряжения составляет 0,99 %, т.е. соот-
ветствует норме по ГОСТ 13109-97.
Заключение

1.	Интенсификация применения полупроводниковых преобра-
зователей во всех сферах национальной экономики России вызыва-
ет необходимость осуществления технического регулирования в об-
ласти электромагнитной совместимости средств и систем силовой
преобразовательной техники с питающей сетью в соответствии с по-
ложениями Федерального закона “О техническом регулировании”.
Силовые полупроводниковые преобразователи являются наиболее
массовым и мощным источником помех, влияющих на качество
электроэнергии. Техническое регулирование в указанной области
должно быть ориентировано на создание правовой и нормативной
базы в целях защиты жизни и здоровья граждан, имущества физиче-
ских и юридических лиц, государственного и муниципального иму-
щества от последствий нарушения функционирования технических
средств, обусловленного низким качеством электроэнергии.

2.	Практическое решение проблемы повышения качества элект-
роэнергии в электрических сетях России необходимо начинать с ре-
ализации мероприятий, обеспечивающих нормы показателей каче-
ства электроэнергии (ПКЭ) по ГОСТ 13109-97 на промышленных
объектах, где широко используется мощная преобразовательная
техника. К таким объектам в первую очередь относятся алюминие-
вые комбинаты, заводы черной металлургии, тяговые подстанции
железнодорожного транспорта, метрополитена, городского транс-
порта. Нормы ПКЭ в точках присоединения указанных объектов к
питающим сетям надо ввести в технический регламент “Об электро-
магнитной совместимости” и осуществлять государственный над-
зор за их соблюдением.

3.	Вопросы обеспечения электромагнитной совместимости пре-
образователей с питающей сетью следует решать на этапе проекти-
рования указанных объектов и предусматривать в проекте средства,
обеспечивающие соответствие качества электроэнергии стандарт-
ным требованиям. Технология макромоделирования, основы кото-
рой представлены в настоящей брошюре, позволяет эффективно
использовать для этих целей пакет программ системы Design —
PSpice.
ПРИЛОЖЕНИЕ

Принципы нового подхода
к проблеме технического регулирования
качества электрической энергии
в Российской Федерации

Введение

Новый подход к техническому регулированию качества электрической
энергии основан на результатах анализа действующих отечественного и зару-
бежного законодательств и предложениях по внесению изменений в законода-
тельные и нормативные правовые акты Российской Федерации для приведе-
ния их в соответствие с положениями Соглашения по техническим барьерам в
торговле (ТБТ) Всемирной торговой организации (ВТО), а также Директива-
ми “Нового подхода к технической гармонизации и стандартам Европейского
Союза”.

В декабре 2002 г. принят Федеральный закон “О техническом регулирова-
нии”, который вступил в силу с 1 июля 2003 г.

Закон “О техническом регулировании” выполняет основные положения
Соглашения по ТБТ ВТО [Сравнительная таблица положений Соглашения по
ТБТ ВТО и закона “О техническом регулировании” // Сайт Федерального
агентства по техническому регулированию и метрологии, http/www.gost.ru].

Закон устанавливает, что нормативные правовые акты в области техниче-
ского регулирования должны приниматься в целях зашиты жизни или здоро-
вья граждан, имущества физических или юридических лиц, государственного
или муниципального имущества; охраны окружающей среды, жизни или здо-
ровья животных и растений; предупреждения действий, вводящих в заблужде-
ние приобретателей.

Закон определяет, что основные правила и процедуры технического регу-
лирования вводятся специальными документами, названными техническими
регламентами.

Технический регламент — документ, который принят международным до-
говором Российской Федерации, или федеральным законом, или указом Пре-
зидента Российской Федерации, или постановлением Правительства Россий-
ской Федерации и устанавливает обязательные для применения и исполнения
требования к объектам технического регулирования.

В 2004 г. разработан проект общего Технического регламента “Об электро-
магнитной совместимости” (ТР ЭМС) [Проект. Технический регламент “Об
электромагнитной совместимости” //Технологии электромагнитной совмес-
тимости. 2004 № I (8)], который относится к числу первоочередных проектов
технических регламентов, обеспечивающих реализацию положений Соглаше-
ния по ТБТ и Директив “Нового подхода”.

В соответствии со статьей 1 проекта ТР ЭМС объектами технического регу-
лирования, на которые распространяется ТР ЭМС, являются технические
средства, способные создавать электромагнитные помехи и/или такие, качест-
во функционирования которых подвержено воздействию внешних электро-
магнитных помех, относящиеся к следующим видам продукции:

продукции тяжелого, энергетического и траншюргного машиностроения;
электрическим машинам;

электрическому оборудованию;

продукции химического и нефтяного машиностроения;

металлообрабатывающему и деревообрабатывающему оборудованию;

вычислительной технике;

продукции общемашиностроительного применения;

приборам и средствам автоматизации общепромышленного назначения;
приборам и средствам автоматизации специализированного назначения;
продукции строительного и коммунального машиностроения;

технологическому оборудованию для легкой и пищевой промышленности
и бытовым приборам;

оборудованию для регулирования дорожного движения, обслуживания
сельхозтехники и вспомогательному средств связи;

электронной технике;

судовому оборудованию;

средствам радиосвязи, радиовещания и телевидения;

средствам проводной связи и оконечной и промежуточной аппаратуре
радиосвязи;

радиолокационным средствам;

радионавигационным средствам;

атомной технике;

судам;

медицинской технике;

изделиям культурно-бытового, хозяйственного, учебного назначения, те-
атрально-зрелищных предприятий.

Кроме того, объектом технического регулирования, на который распро-
страняется ТР ЭМС, является электрическая энергия в электрических сетях
общего назначения.

Далее рассматриваются положения данного технического регламента, ко-
торые относятся к правилам и процедурам технического регулирования каче-
ства электрической энергии в электрических сетях общего назначения.

Анализ соответствия проекта общего Технического регламента
“Об электромагнитной совместимости” Директиве ЭМС № 89/336
Европейского Союза

Директива ЭМС [Директива Совета от 3 мая 1989 г. о согласовании законо-
дательных актов государств-участников, касающихся электромагнитной со-
вместимости (89/336/ЕЕС) // Официальный журнал Европейских сообществ.
1989. № 1] является одной из важнейших директив “Нового подхода”, приня-
тых странами Европейского Союза (ЕС) в целях обеспечения свободного дви-
жения товаров между европейскими государствами. Товар, соответствие кото-
рого требованиям Директивы ЭМС удостоверено в одной из стра> i ЕС, автома-
тически считается соответствующим этим требованиям во всех других странах
ЕС.
В соответствии с принципами “Нового подхода” Директива ЭМС имеет
следующие основные разделы:

•	область применения директивы;

•	заявление о существенных требованиях;

•	определение методов, с помощью которых могут быть подтверждены су-
щественные требования;

•	определение способов, с помощью которых могут быть представлены до-
казательства соответствия существенным требованиям;

•	определение защитной процедуры, которая позволяет государствам —
членам ЕС требовать удаления товара с рынка, если он не соответствует суще-
ственным требованиям директивы.

В i |роекте общего Технического регламента “Об электромагнитной совмес-
тимости” основные компонснты'Директивы ЭМС отражены в следующем
виде:

•	область применения — статья 1. “Объекты технического регулирования”;

•	заявление о существенных требованиях — статья 3. “Минимально необхо-
димые (существенные) требования ”;

•	определение методов, с помощью которых могут быть подтверждены су-
щественные требования — статья 4. “Соответствие минимально необходимым
(существенным) требованиям ”;

•	определение способов, с помощью которых могут быть представлены до-
казательства соответствия существенным требованиям — статья 5. “Подтвер-
ждение соответствия

• определение защитных процедур — статья 10. “Государственный надзор
(контроль) ”.

Таким образом, анализ структуры проекта общего Технического регламен-
та “Об электромагнитной совместимости” показывает, что проект ТР ЭМС по
своим основным разделам в целом соответствует Директиве ЭМС № 89/336
Европейского Союза.

Рассмотрим более подробно основные компоненты проекта ТР ЭМС в час-
ти правил и процедур технического регулирования качества электрической
энергии.

Минимально необходимые (существенные) требования

Существенные требования к электроэнергии в электрических сетях общего
назначения в проекте ТР ЭМС заявлены в форме: “Электромагнитные помехи
в электрических сетях общего назначения (качество электрической энергии)
не должны превышать уровня, обеспечивающего функционирование в соот-
ветствии с назначением технических средств, получающих питание от этих се-
тей”. Далее указано, что минимально необходимые (существенные) требова-
ния настоящего Технического регламента устанавливаются в отношении низ-
кочастотных кондуктивных электромагнитных помех следующих видов:

установившегося отклонения напряжения электропитания;

искажений синусоидальности напряжения электропитания;

несимметрии напряжений в трехфазных системах электроснабжения;

колебаний напряжения электропитания;

провалов, прерываний и выбросов напряжения электропитания;
изменений частоты в системах электроснабжения;

сигналов, передаваемых в системах электроснабжения;

постоянных составляющих в сетях электропитания переменного тока;
наведенных низкочастотных напряжений.

Отметим, что статья 7 “Содержание и применение технических регламен-
тов” закона “О техническом регулировании” определяет правовую норму для
ТР ЭМС; “Технические регламенты с учетом степени риска причинения вре-
да устанавливают минимально необходимые требования, обеспечивающие;
электромагнитную совместимость в части обеспечения безопасности работы
приборов и оборудования”.

Принятая в проекте ТР ЭМС форма заявления о существенных требовани-
ях к электроэнергии в электрических сетях общего назначения по своему со-
держанию полностью соответствует данной норме, так как все указанные по-
мехи в питающей сети могут 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 энергии в электрических сетях существенным требованиям, опре-
делены в статье 4 проекта ТР ЭМС.

Первый метод состоит в том, что электрическая энергия в электрических
сетях общего назначения считается соответствующей существенным требова-
ниям ТР ЭМС, если она удовлетворяет требованиям к уровням электромаг-
нитных помех (качеству электрической энергии), установленным в национа-
льных стандартах электромагнитной совместимости.

Перечень национальных стандартов электромагнитной совместимости
утверждает национальный орган по стандартизации, который и опубликовы-
вает данный перечень в печатном издании федерального органа исполнитель-
ной власти по техническому регулированию и в информационной системе об-
щего пользования в электронно-цифровой форме.

Эти стандарты должны быть гармонизированы в отношении ТРЭМС и мо-
гут применяться на добровольной основе для подтверждения минимально необ-
ходимых (существенных) требований ТР ЭМС.

Второй метод предусмотрен для тех случаев, когда поставщик электриче-
ской энергии (генерирующая или электросетевая организация) не применил
или применил лишь частично национальные стандарты электромагнитной
совместимости, гармонизированные в отношении ТР ЭМС, или в случаях,
когда указанные стандарты отсутствуют. В этих случаях электрическая энер-
гия считается соответствующей существенным требованиям ТР ЭМС при по-
ложительных результатах экспертизы органом по сертификации технической
документации поставщика электрической энергии, подготовленной в уста-
новленном порядке, и при проведении (при необходимости) дополнитель-
ных испытаний, исследований и моделирования.

Как правило, главная часть комплекта технической документации постав-
щика электрической энергии должна быть подготовлена при консультации
компетентного органа по сертификации, выбранного поставщиком электри-
ческой энергии. Официальное заявление компетентного органа по сертифи-
кации, свидетельствующее о соответствии электрической энергии существен-
ным требованиям, может быть оформлено в виде сертификата или отчета.

Способы предоставления доказательств соответствия
существенным требованиям

Способы, с помощью которых могут быть представлены доказательства со-
ответствия качества электрической энергии существенным требованиям,
определены в статье 5 проекта ТР ЭМС “Подтверждение соответствия”.

В начале этой статьи установлены общие требования к свойствам электри-
ческой энергии, поставляемой генерирующими или электросетевыми органи-
зациями потребителям: “Электрическая энергия в электрических сетях общего
назначения может быть поставлена потребителям только в том случае, если под-
тверждено ее соответствие минимально необходимым (существенным) требова-
ниям настоящего Технического регламента ”.

Далее в соответствии со статьей 20 “Формы подтверждения соответствия”
закона “О техническом регулировании” определены способы обязательного
подтверждения соответствия электрической энергии: принятие декларации о
соответствии (декларирование соответствия) и обязательная сертификация.

Обязательному подтверждению соответствия минимально необходимым
(существенным) требованиям ТР ЭМС в форме декларирования соответствия
подлежит электрическая энергия, подаваемая в электрические сети общего на-
значения исключительно юридическим лицам и (или) гражданам, осуществляю-
щим предпринимательскую деятельность.

Генерирующие организации, подающие электрическую энергию в элект-
рические сети общего назначения, осуществляют декларирование соответст-
вия ио схеме принятия декларации о соответствии на основе собственных
доказательств.

Поставщики и электросетевые организации, подающие электрическую
энергию исключительно юридическим лицам и (или) гражданам, осуществля-
ющим предпринимательскую деятельность, выполняют декларирование соот-
ветствия по схеме принятия декларации о соответствии на основе собственных
доказательств и протоколов испытаний, проведенных аккредитованной испы-
тательной лабораторией по качеству электрической энергии.

В качестве собственных доказательств могут применяться: документация,
подтверждающая наличие системы управления качеством электрической
энергии, техническая и эксплуатационная документация, протоколы испыта-
ний, выданные испытательными лабораториями по качеству электрической
энергии, результаты испытаний, проведенных заявителем.

В тех случаях, когда поставщик электрической энергии, подлежащей обяза-
тельному подтверждению соответствия в форме декларирования соответствия,
не применил или применил частично национальные стандарты электромаг-
нитной совместимости, гармонизированные в отношении ТР ЭМС, или в слу-
чаях, когда указанные стандарты отсутствуют, электрическая энергия подле-
жит обязательной сертификации.

Орган по сертификации выполняет процедуру обязательной сертификации
на основе результатов экспертизы технической документации, подготовлен-
ной заявителем в установленном порядке.
При необходимости по требованию органа по сертификации заявитель
должен представить в орган по сертификации результаты дополнительных ис-
пытаний, исследований и моделирования.

Обязательному подтверждению соответствия минимально необходимым
(существенным) требованиям ТР ЭМС в форме обязательной сертификации
подлежит электрическая энергия, подаваемая в электрические сети общего на-
значения поставщиками электрической энергии:

•	гражданам, использующим ее для личных, семейных, домашних и иных
нужд, не связанных с предпринимательской деятельностью;

•	гражданам, не осуществляющим предпринимательской деятельности,
одновременно с юридическими лицами;

•	юридическим лицам, через электрические сети которых электрическая
энергия непосредственно подается гражданам, не осуществляющим предпри-
нимательской деятельности.

Проект ТР ЭМС допускает, что по просьбе заявителя к электрической
энергии в электрических сетях общего назначения, подлежащей обязательно-
му подтверждению соответствия минимально необходимым (существенным)
требованиям ТР ЭМС в форме декларирования соответствия, может быть при-
менена процедура подтверждения соответствия в форме обязательной
сертификации.

Статья 5 проекта ТР ЭМС определяет также общие требования к аккреди-
тации органов по сертификации и испытательных лабораторий по качеству
электрической энергии.

Органы по сертификации, осуществляющие обязательную сертификацию
электрической энергии, аккредитуются национальным органом по сертифи-
кации в установленном порядке.

Дополнительные требования предъявляются при аккредитации органов по
сертификации для осуществления обязательной сертификации в случаях, ког-
да заявитель не применил или применил лишь частично национальные стан-
дарты электромагнитной совместимости, гармонизированные в отношении
ТР ЭМС, или в случаях, когда указанные стандарты отсутствуют.

В этих случаях проверяется способность органа по сертификации выпол-
нять экспертизу технической документации и организовывать проведение до-
полнительных испытаний, исследований и моделирования в целях подтверж-
дения соответствия минимально необходимым (существенным) требованиям
ТР ЭМС.

Порядок работы органов по сертификации в указанных случаях устанавли-
вается постановлением Правительства Российской Федерации.

Испытательные лаборатории, осуществляющие испытания электрической
энергии в целях подтверждения их соответствия минимально необходимым
(существенным) требованиям ТР ЭМС, аккредитуются национальным орга-
ном по аккредитации в установленном порядке.

При аккредитации испытательных лабораторий электромагнитной совмес-
тимости и по качеству электрической энергии осуществляется проверка вос-
производимости результатов осуществляемых этими лабораториями испыта-
ний путем проведения межлабораторных сравнительных испытаний.
Определение защитных процедур

Определение защитных процедур, ориентированных на принуждение по-
ставщиков электрической энергии, генерирующих и электросетевых органи-
заций к выполнению минимально необходимых (существенных) требований
ТР ЭМС, заявлено в проекте ТР ЭМС в общем виде: “Государственный надзор
(контроль) за соблюдением минимально необходимых (существенных) требо-
ваний настоящего Технического регламента осуществляется в порядке, уста-
новленном Федеральным законом “О техническом регулировании” и другими
законодательными актами Российской Федерации”.

В соответствии со статьей 34 Федерального закона “О техническом регули-
ровании” органы государственного контроля (надзора) обладают широкими
полномочиями по принуждению поставщиков электрической энергии к вы-
полнению минимально необходимых (существенных) требований ТР ЭМС.

Органы государственного контроля (надзора) вправе:

•	требовать от поставщиков электрической энергии предъявления декла-
рации о соответствии или сертификата соответствия, подтверждающих соот-
ветствие электрической энергии минимально необходимым (существенным)
требованиям ТР ЭМС;

•	осуществлять мероприятия по государственному контролю (надзору) за
соблюдением требований технических регламентов в порядке, установленном
законодательством Российской Федерации;

•	выдавать предписания об устранении нарушений требований техниче-
ских регламентов в срок, установленный с учетом характера нарушения;

•	приостановить или прекратить действие декларации о соответствии или
сертификата соответствия;

•	привлекать поставщиков электрической энергии к ответственности, пре-
дусмотренной законодательством Российской Федерации;

•	принимать иные предусмотренные законодательством Российской Фе-
дерации меры в целях недопущения причинения вреда.

Поскольку практические результаты нового подхода к техническому регу-
лированию качества электрической энергии в Российской Федерации в значи-
тельной степени зависят от эффективности применения защитных процедур,
рассмотрим в качестве примера режимы принуждения к выполнению дирек-
тивы ЭМС, принятые в странах — членах ЕС, имеющих большинство голосов
в Совете Министров ЕС [Уильямс Т., Армстронг К. ЭМС для систем и устано-
вок/ Пер. с англ. М.: Издат. дом “Технологии”, 2004].

В Великобритании режим принуждения к выполнению требований Дирек-
тивы ЭМС осуществляется государственными инспекторами по надзору за
правилами торговли, которые могут, основываясь на решениях судебных орга-
нов, удалять с рынка изделия, не соответствующие требованиям Директивы.

В публичных заявлениях подчеркивается, что этот способ принуждения
рассматривается как последнее средство. Инспекторы предпочитают работать
с изготовителями конфиденциально, применяя превентивные меры к дости-
жению соответствия. Это обеспечивается проверками маркирования продук-
ции знаком соответствия “СЕ” и наличия документации, относящейся к соот-
ветствию требованиям ЭМС, проведением инспекций на предприятиях и,
если требуется, выпуском уведомления о необходимости модификации конк-
ретного изделия в течение определенного периода времени. В большинстве
случаев простая угроза удаления изделия с рынка является достаточной для
того, чтобы заставить изготовителя привести изделие в соответствие с гребова
ниями Директивы ЭМС.

Опыт многих изготовителей систем свидетельствует о том, что основное
давление, направленное на обеспечение соответствия системы требованиям
ЭМС, оказывают потребители систем.

Германия. Герма! юкая версия законодательного акта в области ЭМС предо-
ставляет полномочия контролирующим государственным органам (Федераль-
ному агентству почт и телекоммуникаций, ВАРТ) налагать штраф при наруше-
нии требований ЭМС без привлечения промышленных компаний к суду. В
процессе контроля ежемесячно отрабатывается около 1500 технических доку-
ментов. В 1996 г. было проведено около 100 исследований, в результате чего
14 промышленных компаний были подвергнуты административным штра-
фам, 5 компаний получили предупреждения о возможном наложении штрафа
и 8 компаний были предупреждены.

Италия. На изготовителей аппаратов, не соответствующих требованиям
ЭМС, налагается штраф, и аппараты могут подлежать конфискации. Максима-
льное наказание за продажу оборудования, нс соответствующего требованиям
ЭМС, предусматривает наложение штрафа 90 000 000 лир (около 35 000 дол.
США). Меньший штраф в размере 30000000 лир налагается, если изготови-
тель или импортер не осуществил маркирование определенного аппарата зна-
ком соответствия “СЕ”. Лицо, осуществившее продажу аппарата, не маркиро-
ванного знаком соответствия СЕ, когда его использование связано с риском,
подлежит наложению штрафа 18 000 000 лир.

Швеция.была первой страной, осуществившей удаление изделий с рынка
из-за их несоответствия существенным требованиям Директивы ЭМС. Эта
операция была проведена после испытаний трех преобразователей для элект-
рических приводов, изготовленных большой многонациональной 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 другие 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 органы могут потребо-
вать отзыва всех ранее поставленных изделий.

Роль стандартов в процедурах подтверждения соответствия

Роль стандартов в процедурах подтверждения соответствия электрической
энергии существенным требованиям ТР ЭМС обусловлена статьями 11 и 12
Федерального закона “О техническом регулировании”.

В статье 11 определены цели стандартизации:

•	повышение уровня безопасности жизни или здоровья граждан, имущест-
ва физических или юридических лиц, государственного или муниципального
имущества, экологической безопасности, безопасности жизни или здоровья
животных и растений;
•	содействие соблюдению требований технических регламентов.

В статье 12 определены принципы стандартизации:

•	добровольное применение стандартов;

•	применение международного стандарта как основы разработки национа-
льного стандарта, за исключением случаев, обозначенных в данной статье.

В соответствии с данными положениями Федерального закона “О техниче-
ском регулировании” в проекте ТР ЭМС предусмотрен основной метод под-
тверждения соответствия. Этот метод состоит в том, что электрическая энер-
гия в электрических сетях общего назначения считается соответствующей су-
щественным требованиям ТР ЭМС, если она удовлетворяет требованиям к
уровням электромагнитных помех (качеству электрической энергии), уста-
новленным в национальных стандартах электромагнитной совместимости.

Такой подход к организации процедуры подтверждения соответствия гар-
монизирован с принципами директив “Нового подхода”, которые введены для
обеспечения свободного движения товаров между европейскими государства-
ми, что является важнейшей целью образования Общего Европейского рынка.

Определенные различия в стандартах и требованиях к товарам в странах —
членах ЕС играют роль технических барьеров в торговле, приводят к раздроб-
ленности Европейского рынка и повышению стоимости товаров, так как изго-
товители должны модифицировать свою продукцию применительно к различ-
ным национальным рынкам.

Многие годы специальная комиссия стран — членов ЕС пыталась устра-
нить указанные барьеры, внося предложения о принятии Директив, устанав-
ливающих детальные требования, которым товары должны отвечать для того,
чтобы свободно продаваться во всех странах — членах ЕС. Но это оказалось
трудным из-за того, что каждая Директива должна быть крайне детализиро-
ванной, а также из-за необходимости единодушия для того, чтобы она была
принята.

В 1985 г. Совет Министров ЕС принял резолюцию, устанавливающую “Но-
вый подход к технической гармонизации и стандартам”.

В соответствии с “Новым подходом” европейские директивы ограничива-
ются установлением существенных требований, которые должны быть удов-
летворены перед тем, как изделия могут быть представлены на рынок где-либо
в пределах Европейского Союза. Детальные технические требования устанав-
ливаются в стандартах, разрабатываемых европейскими органами по
стандартизаци и.

По аналогии с принципами директив “Нового подхода” проект ТР ЭМС
устанавливает минимально необходимые (существенные) требования к поме-
хам в питающих сетях в части обеспечения безопасности работы приборов и
оборудования. Детальные технические требования к этим помехам (нормы)
устанавливаются в национальных стандартах электромагнитной совместимо-
сти. В качестве основы для разработки национальных стандартов принимаются
стандарты публикаций Международной электротехнической комиссии (МЭК)
серии МЭК61000 “Электромагнитная совместимость”. Эти документы разра-
батываются Техническим комитетом МЭКТК 77 “Электромагнитная совмес-
тимость оборудования, включая электрические сети”. Серия МЭК 61000 пуб-
ликуется ТК 77 в виде отдельных частей в соответствии с планом:
План серии публикаций МЭК 61000 [ТК 77 МЭК: Организация Объеди-
ненных Наций для ЭМС. — Р. Мор. Секретариат ТК 77 МЭК. ЭМС в Европе
2000. IV Европейский симпозиум по ЭМС. Брюгге, 20001.

МЭК 61000-1. Часть 1. Основы.

Общее рассмотрение вопросов ЭМС (введение, фундаментальные принци-
пы, функциональная безопасность).

Терминология.

Определения.

МЭК 61000-2. Часть 2. Электромагнитная обстановка.

Описание электромагнитной обстановки.

Классификация электромагнитных обстановок.

Уровни электромагнитной совместимости.

МЭК 61000-3. Часть 3. Нормы.

Нормы помехоэмиссии.

Требования помехоустойчивости.

МЭК 61000-4. Часть 4. Методы испытаний и измерений.

Методы измерений.

Методы испытаний.

МЭК 61000-5. Часть 5. Руководства по установке и помехоподавлению.

Руководства по установке

Методы и устройства помехоподавления.

МЭК 61000-6. Часть 6. Общие стандарты.

МЭК 61000-9. Часть 9. Разное.

Предложения по правой и метрологической поддержке процедур
подтверждения соответствия электрической энергии в системах
электроснабжения общего назначения существенным требованиям
ТРЭМС

Для материализации положений в отношении обязательного подтверждения
соответствия электрической энергии существенным требованиям ТР ЭМС не-
обходимо ввести в действие эффективные экономические механизмы, стимули-
рующие как । юставщиков, так и потребителей электроэнергии к проведению ме-
роприятий по обеспечению норм качества электрической энергии. Суть предло-
жений, реализация которых, по мнению автора, поможет решить данную
задачу, состоит в следующем:

1.	В соответствии со статьей 542 Гражданского кодекса РФ (ГК РФ) ответ-
ственность за качество подаваемой абоненту энергии несет энергоснабжаю-
щая организация.

Аналогичная правовая норма, подтверждающая ответственность электро-
снабжающей организации перед потребителем, определена в Федеральном за-
коне Российской Федерации “Об электроэнергетике” от 26 марта 2003 г.
№ 35-ФЗ, статья 38 “Гарантии надежного обеспечения потребителей электри-
ческой энергией”' “1. Субъекты электроэнергетики, обеспечивающие поставки
электрической энергии потребителям электрической энергии, в том числе
энергосбытовые организации, гарантирующие поставщики и территориаль-
ные сетевые организации (в пределах своей ответственности), отвечают перед
потребителями электрической энергии за надежность обеспечения их элект-
рической энергией и ее качество в соответствии с техническими регламентами
и иными обязательными требованиями”.

Поэтому, если качество электроэнергии, отпускаемой электроснабжающей
организацией потребителю, не соответствует существенным требованиям ТР
ЭМС в точке коммерческого учета, следует автоматически уменьшать показа-
ния счетчика активной мощности, что эквивалентно скидке в цене на электро-
энергию, обусловленной ее низким качеством.

2.	В целях выявления источников помех, приводящих к несоответствию ка-
чества электроэнергии существенным требованиям ТР ЭМС в точке коммер-
ческого учета, по просьбе энергоснабжающей организации может быть приме-
нена процедура подтверждения соответствия электрической энергии 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 электроэнергию, отпускаемую
потребителю.

3.	Шкала скидок и надбавок при расчетах за электроэнергию в форме кор-
рекции показания счетчиков активной мощности должна утверждаться Пра-
вительством РФ в объемах, стимулирующих продавцов и покупателей элект-
роэнергии к проведению мероприятий по нормализации показателей качества
электроэнергии.

4.	Для реализации предложенной системы расчетов за электроэнергию с
учетом ее качества необходимо перейти к применению новых счетчиков, в ко-
торых совмещены функции измерения активной электроэнергии и показате-
лей качества электроэнергии. Такие приборы уже разработаны (Пономарен-
ко И. С. Серия приборов “ЭРИС-КЭ” для комплексных энергетических об-
следований электрических сетей//Электро. 2003. № 5). Широкое применение
этих счетчиков задерживается в связи с отсутствием правовых и нормативных
документов, ориентированных на поддержку экономических механизмов ре-
шения проблемы качества электроэнергии в системах электроснабжения об-
щего назначения.

Заключение

Сущность нового подхода к техническому регулированию качества элект-
рической энергии в Российской Федерации обусловлена статьей 38 Федераль-
ного закона Российской Федерации “Об электроэнергетике”, в соответствии с
которой субъекты электроэнергетики, обеспечивающие поставки электриче-
ской энергии потребителям электрической энергии, отвечают перед потреби-
телями электрической энергии за надежность обеспечения их электрической
энергией и ее качество в соответствии с техническими регламентами.

В этой связи проект общего Технического регламента “Об электромагнит-
ной совместимости” вводит правовые нормы в отношении правил и процедур
подтверждения соответствия электрической энергии требованиям по ее
качеству:

1.	Статья 5 проекта ТР ЭМС устанавливает общие требования к свойствам
электрической энергии, поставляемой генерирующими или электросетевыми
организациями потребителям: “Электрическая энергия в электрических сетях
общего назначения может быть поставлена потребителям только в том случае,
если подтверждено ее соответствие минимально необходимым (существен-
ным) требованиям настоящего Технического регламента”.

2.	Статья 3 проекта ТР ЭМС определяет критерий соответствия электриче-
ской энергии минимально необходимым (существенным) требованиям:
“Электромагнитные помехи в электрических сетях общего назначения (каче-
ство электрической энергии) не должны превышать уровня, обеспечивающего
функционирование в соответствии с назначением технических средств, полу-
чающих питание от этих сетей”.

3.	Статья 4 проекта ТР ЭМС определяет методы, с помощью которых могут
быть подтверждены существенные требования.

4.	Статья 5 проекта ТР ЭМС определяет способы, с помощью которых мо-
гут 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 прошел публичное обсуждение в Комитете по экономиче-
ской политике, предпринимательству и туризму Государственной Думы и до-
работан с учетом замечаний заинтересованных организаций и физических
лиц. Предстоит его обсуждение в профильных Комитетах Государственной
Думы.

Проект ТР ЭМС выполнен в соответствии с положениями Соглашений по
техническим барьерам в торговле Всемирной торговой организации, а также
Директивами “Нового подхода к технической гармонизации и стандартам”
Европейского Союза.

Принятие Федерального закона “Общий технический регламент “Об элек-
тромагнитной совместимости”” на основе проекта ТР ЭМС позволит сбли-
зить позиции Российской Федерации и ВТО по преодолению технических ба-
рьеров в торговле.
Список литературы

1.	Кудрявый В. В. Перспективы развития электроэнергетики Рос-
сии И Электро. 2003. № 1.

2.	Качество электрической энергии в муниципальных сетях Мос-
ковской области/И. И. Карташов, И. С. Пономаренко, В. Н. Ту-
льский и др. // Промышленная энергетика. 2002. № 8

3.	Федеральный закон “О техническом регулировании” № 184-ФЗ
от 27 декабря 2002 года // Российская газета, 31 декабря 2002 г.,
№ 245 (3113).

4.	Федеральный закон Российской Федерации “Об электроэнерге-
тике” № 35-ФЗ от 26 марта 2003 года // Российская газета, 01 ап-
реля 2003 г., №60 (3174).

5.	Правила по сертификации. Система сертификации ГОСТ Р. О
внесении изменений и дополнений в правила проведения серти-
фикации электрооборудования. Утверждены Постановлением
Госстандарта России № 1 от 3 января 2001 г.

6.	Разевиг В. Д. Система схемотехнического моделирования и про-
ектирования печатных плат Design Center (PSpice). М.: СК Пресс,
1996.

7.	Разевиг В. Д. Система сквозного проектирования электронных
устройств DesignLab 8.0. М.: Солон, 1999.

8.	Добрусин Л. А., Шитов В. А. Модели трансформаторов для ана-
лиза силовых полупроводниковых преобразователей в системе
Design // Электротехника 2010 (VI симпозиум): Сб. докл. Т. III.
М.: ВЭИ - ТРАВЭК, 2001. С. 94 - 98.

9.	Добрусин Л. А., Шитов В. А. Логическая модель тиристора для
анализа силовых полупроводниковых преобразователей в системе
Design // Электротехника 2010 (VI симпозиум): Сб. докл. Т. III.
М.: ВЭИ - ТРАВЭК, 2001. С. 86 - 89.

10.	Добрусин Л. А., Шитов В. А. Макромодель системы управления
преобразователем // Электротехника 2010 (VII симпозиум): Сб.
докл. Т. I. М.: ВЭИ - ТРАВЭК, 2003. С. 298 - 302.

11.	Добрусин Л. А., Шитов В. А. Макромоделирование сложных
преобразователей // Электро. 2002. № 6. С. 9 — 15.
12.	Добрусин Л. А. Многомостовые преобразователи в электроэнер-
гетикеХХ! века//Электротехника 2010 (V симпозиум): Сб. докл.
Т. II. М.: ВЭИ - ТРАВЭК, 1999. С. 312-315.

13.	Добрусин Л. А. Фильтрокомпенсирующие устройства для преоб-
разовательной техники. М.: НТФ “Энергопрогресс”, 2003.

14.	Добрусин Л. А. Автоматизация расчета гармоник в электрических
сетях, питающих преобразователи // Промышленная энергетика.
2003. № 4. С. 44 - 49.

15.	Kimbark Е. W. Direct current transmission. N.Y.: Wiley interscience,
1971.

16.	Добрусин Л. А. Универсальная модель для исследования качества
электроэнергии в цепях с преобразователями // Электротехника
2010 (VII симпозиум): Сб. докл. Т. 1. М.: ВЭИ — ТРАВЭК, 2003.
С. 272 - 276.

17.	Добрусин Л. А. Методология и библиотека моделей для анализа
влияния преобразователей на качество электроэнергии // Элект-
ро. 2003. № 5. С. 28 - 33.

18.	Добрусин Л. А. Выбор способа ограничения добротности силово-
го индуктивно-емкостного фильтра // Электротехника. 1984.
№ 5. С. 41 - 42.

19.	Добрусин Л, А. Особенности моделирования преобразователей в
среде системы Design // Электротехника 2010 (VII симпозиум):
Сб. докл. Т. 1. М.: ВЭИ - ТРАВЭК, 2003. С. 295 - 297.

20.	Добрусин Л. А. Широкополосные фильтрокомпенсирующие
устройства для тиристорных преобразователей // Электричество.
1985. №4. с. 27 - 30.

21.	Добрусин Л. А. Автоматизация расчета фильтрокомпенсирую-
щих устройств для электрических сетей, питающих преобразова-
тели // Промышленная энергетика. 2004. № 5. С. 34 — 39.
Содержание

Предисловие .	. .	. .	......... 3

ГЛАВА ПЕРВАЯ. Общая характеристика

методологии анализа влияния преобразователей
на качество электроэнергии. .	...	......... 7

ГЛАВА ВТОРАЯ. Понятие о технологии макромоделирования
в среде системы Design

2.1.	Общие сведения о технологии макромоделирования.....12

2.2.	Структура макромодели..............................13

ГЛАВА ТРЕТЬЯ. Графические символы и макромодели
типовых компонентов преобразовательной техники
3.1. Общие положения..................................... . 15

3.2.	Графический символ и макромодель тиристора . . .	..15

3.3.	Графический символ и макромодель системы управления ... 35
3.4. Интегральный графический символ

и макромодель трехфазной мостовой схемы.............45

3.5.	Графические символы и макромодели
трехфазных многообмоточных трансформаторов.............55

3.6.	Графические символы и макромодели
фильтрокомпенсирующих устройств........................76

ГЛАВА ЧЕТВЕРТАЯ. Универсальная модель
для исследования качества электроэнергии
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

ПРИЛОЖЕНИЕ. Принципы нового подхода
к проблеме технического регулирования качества
электрической энергии в Российской Федерации .  ...........105

Список литературы.........................................117


Библиотечка электротехника

Приложение к производственно-массовому журналу "Энергетик"

ДОБРУСИН ЛЕОНИД АЛЕКСАНДРОВИЧ

Компьютерное моделирование влияния преобразователей на сеть

АДРЕС РЕДАКЦИИ:

115280, Москва, ул. Автозаводская, 14/23

Телефоны: (095) 675-19 06, тел. 675-00-23 доб. 22-47; факс: 234-74-21

Редакторы: Л. Л. Жданова, Н. В. Ольшанская

Худож.-техн. редактор Т. Ю. Андреева

Сдано в набор 17.02.2005 г. Подписано в печать 20.04.2005 г.

Формат 60x84 !/|о Печать офсетная.

Печ. л. 7,5. Заказ БЭТ/3-4(75-76)-2005

Макет выполнен издательством “Фолиум”: 127238, Москва, Дмитровское ш., 58.

Отпечатано типографией издательства “Фолиум”: 127238, Москва, Дмитровское ш., 58.
Журнал “Энергетика за рубежом”

— приложение к журналу “Энергетик”

Подписывайтесь на специальное приложение к жур-
налу “Энергетик” — “Энергетика за рубежом”. Это
приложение выходит один раз в два месяца.

Журнал “Энергетика за рубежом” знакомит читателей
с важнейшими проблемами современной зарубежной
электроэнергетики, такими, как:

—	развитие и надежность энергосистем и
энергообъединений;

—	особенности и новшества экономических и рыночных
отношений в электроэнергетике;

—	опыт внедрения прогрессивных технологий в энерге-
тическое производство;

—	модернизация и реконструкция (перемаркировка)
оборудования электростанций, электрических и теп-
ловых сетей;

—	распространение нетрадиционных и возобновляе-
мых источников энергии;

—	энергосбережение, рациональное расходование
топлива и экологические аспекты энергетики.

Подписку можно оформить в любом почтовом от-
делении связи по объединенному каталогу “ПРЕССА
РОССИИ”. Том 1. Российские и зарубежные газеты
и журналы.

Индексы журнала “Энергетика за рубежом”
— приложения к журналу “Энергетик”

87261 — для предприятий и организаций;

87260 — для индивидуальных подписчиков.
08 авторе

Леонид Александрович Добрусин
— начальник сектора средств
и систем силовой электроники
Государственного унитарного
предприятия “Всероссийский
электротехнический институт
имени В. И. Ленина" (ГУП 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 электромагнитной совместимо-
сти преобразователей с питающей сетью, выполненных в ГУП
ВЭИ. Наиболее крупные из них: первая в СССР серия тиристор-
ных преобразователей для электроприводов постоянного тока
прокатных станов (1970 г.); первая в СССР серия фильтроком-
пенсирующих устройств для промышленных сетей напряжением
380 В (1975 г.); серия фильтрокомпенсирующих устройств на-
пряжением 10 кВ для систем электроснабжения технологических
линий ядерно-топливного цикла (1992 г.).

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 электромагнитной
совместимости преобразователей с питающей сетью