Устройство для моделирования трехфазного мостового вентильного преобразователя

 

УСТРОЙСТВО ДЛЯ МОДЕЛИК)ВАНИЯ ТРЕХФАЗНОГО МОСЗЮВОГО ВЕНТИЛЬНОГО ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЯ; содерасавдее групгш из трех.моделей вентиля, влоки формирования анодного и иатодноЕо потенциалов вентиля и блоки формирования потенпналаг узла вьосод каждого из котЪрых соединен с цервам ; входом соответствующей модели вентиля групп, выход блока формирования анодного поте нциала вентиля подг. ключен к второму входу моделей вентиля первой группы, выход блока формирования катодного потенциала веитиля соединен с вторьм входсм моде- v лей вентиля второй группы, выходы кс торых подключены к группе входов блок;а Формирования катодного потенциала вентиля , вход которого явля- ёт.ся входом задания тока нагрузки, выходы моделей вентиля первой группы соединены с группой входов блока форми1Х5ванйя анодного потенцмала-вентиля , вход которого является входом заданмя тока нагр-узки, о т л и ч а ю «а е :е с я тед, что,- с . целью повышения тбчностй Моделирования , в устройстве каждая модель вентиля содеряотт последовательно ерединеиные суммирупщий усилитель . и операционный усилитель,: в обра ,тн сйязь которого включен диод, причем в Моделяхвентиля первой группы диод включен в прямом нап1 влении , а в моделях вентиля втс)06й: . группы - в обратном найравлеНИИ/ выход onepafliHOHHoro усилителя являетсявыходом мсщелй вентиля, вйходы операционных усилителей первых моделей -кёнтиля первой и второй групп подключены соответственно к первому и второму входш первого блока фО| «нрования потенциала узля, выходы операционных усилетелей вторых моделей вентиля первой и 1вто1рой групп соединены соответственно с nepBiiBit я вторым входами второго блика формирования потенциала узла, выходы операционных усилителей третьих Моделей вентиля первой и второй групп позойслючены соответственно к ,. первым и вторым входгил т етьего бло-. ка фО1 «1рЬванияпотенциала узла.

СОЮЗ СОИЕТСИИХ

° ямяе

РЕСПУБЛИК .((в((l((BU (Я) 6 06 6 7 62 я я

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ я., .... т-. е

|; ГОС)ДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

IlO ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И OYHPbfFMA н авто жоиэ сеиде.п-:жству (21) 3366509/18-24. (22), 17.12. Sl .(46) 23.06.83 . Бюл. Ф 23 .(72} A.П.Мещанинов и С.Ю.Александровск.ий (71) Николаевский ордена Трудового, Красного Знамени кораблЕстрои-. тельный институт им. адм.С.О.Макаро"

sa (53) 681. 333 (088. 8) (56) 1. Стульников В.И., Колчев E..В. . Моделирование полупроводниковых пре-. образователей. Киев, Техника., 1971,. с.55.

2. Колчев Е.B., Метельский В..П., ° Стульников В.И. Моделирование тиристорных злектроприводоэ. Киев, Техника, 1980, с.27 рис.16 (прототип).. (54)(57) УСТРОЙСТВО ДЛЯ МОДЕЛИРОВАНИЯ ТРЕХФАЗНОГО МОРОВОГО. ВЕНТИЛЬИО

Го ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЯ)- соДеРжааее ГРУПпы из трех. моделей вентиля, блоки формирования анодного и матодного потенциалов вентиля и блоки формирования потенциала, узла, выход каж- . дого из которых соединен с перэьи ." входом соответствующей модели вен- тиля групп, выход блока формирования анодного потенциала.вентиля под-: ключен к второму входу моделей вентиля первой группы, выход блока 4ормирования катодного потенциала вен- тиля соединен с втором входом моде.лей вентиля. второй группы, выходы которых подключены к группе входов

1 и \ блокa Фор(миравания катодного. потенциала вентиля, вход которого является входом задания тока нагрузки, выходы моделей вентиля первой группы соединены с группой входов блока формирования аиодного потенциа-ла вентиля, вход которого является входом задания тока нагрузки, о тл, и ч а ю щ е .е с я тем, что, c целью повйиенкя точности моделиро-. вания., в:устройстве камцая модель вентиля содержит последовательносоединенные суимирукидий усилитель и операционный усилитель,. в обратную связь которого включен диод, причем в моделях вентиля первой груп-. пы диод включен в прямом направле- Я нии, а в,моделях вентиля второй:. группы - в обратном найравлении, . выход операционного усилителя являетоя. вял(омом модели вентиля, вя(- С ходы операционных усилителей пер- . вых моделей. вентиля первой и второй Я групп подключены соответственно к первому и второму входам первого блока формировання потенциала узла, выходы операционных усилетелей вторых моделей вентиля первой и эторой. груйп соединены соответственно с первьм и вторым входами второго бло- ка формирования потенциала узла, выходы операционных усилителей третьих.моделей вентиля первой и второй групп подКлючены соответственно к первьм и вторыа входам третьего бло-. ка формирования потенциала узла.

1024945

Йзобретение относится к модели= рованию процессов, систем и устройств с помощью аналоговыМ вычислительных машин (ABN) и может быть использовано. в аналоговых моделях систем, содержащих трехфазные мостовые вентиль" ные преобразователи.

Известно устройство для моделирования трехфазного мостового вентильного преобразователя, представля; ющее собой аналоговую модель трех- 10 фаэного мостового вентильного преобразователя.с источником трехфазного напряжения, каждая фаза которого представлена соединенными последовательно источником ЭДС, активным и индуктивным сопротивлениями (1), Устройство содержит шесть операционных усилителей (ОУ), в обратной связи которых параллельно друг другу включены конденсатор, активный резистор и диод, полярность вклю чения которого зависит от того; вентиль какой группы моделирует данный

Усилитель. Выходы операционных Усилителей; моделирующих вентили анодной и катодной групп, соединены с входами соответствующих. суммирующих операционных усилителей, выходы которых соединены в свою очередь с вхо-. дами операционных усилителей без обратной связи, формирующих потенциалы анодного и катодного полюсов соответственно. 1

Недостаток этого устройства — невысокая точность моделирования. 35

Наиболее близким по технической сущности к.предлагаемому является устройство, моделирукщее трехфазный мостовой вентильный преобразователь совместно с источником трехфазного 4р напряжения, каждая фаза которого представлена соединенными последователь. но источником ЭДС, активным и индуктивным сопротйвлениями, если из модели трехфазного мостового тирис- 45 торного преобразователя исключить обмотки двухпозиционного реле и их контакты. устройство состоит из шести операционных усилителей, моделирующих вентили. В обратной связи этих операционных усилителей параллельно друг другу включены активное сопротивление, емкость и диод, полярность включения которого зависит от того, вентиль какой группы моделирует данный операционный усилитель. Выходы операционных усилителей, моделирующих вентили анодной и катодной групп, соединены с .входами соответствующих

-операционных усилителей с разомкнутой. обратной связью, предСтавляющих со- 6() бой тополбгически изоморфные модели узлов подключения нагрузки t2J, Недостатком этого устройства яв ляется невысокая точность модели)рования. 65

Цель изобретения - повышение точ- ности моделирования.

Указанная цель достигается тем, что в устройстве для моделирования трехфаэйого мостового вентильного преобразователя, содержащем группы иэ трех моделей вентиля, блоки формирования анодного и катодного потенциалов вентиля и блоки формирования потенциала узла, выход каждого иэ которых соединен с первым входом соответствующей модели вентиля групп, выход блока формирования айодного потенциала вентиля под ключен к второму входу моделей вентиля первой группы, выход блока фор« мирования катодного потенциала вентиля соединен с вторым входом моделей вентиля второй группы, выходы которых подключены к группе входов блока формирования катодного потенциала вентиля, вход которого явля-. ется входом задания тока нагрузки, выходы моделей вентиля первой группы соединены с группой входов блоКа формирования анодного потенциа-. ла вентиля, вход которого является входом задания тока нагрузки, каждая модель вентиля содержит последовательно соединенные суммирующий усилитель и операционный усилитель, в. обратную связь которого включен диод, причем в моделях вентиля первой группы диод включен в прямом направлении, а в моделях вентиля второй группы — в обратном направлении, выход операционного усилителя. является выходом модели вентиля, выходы операционных усилителей первых моделей вентиля первой и вто. рой групп подключены соответственно к первому и второму входам первого блока формирования потенциала узла, выходы операционных усилителей вторых моделей вентиля первой и второй групп соединены соответст-: венно с первым и вторым входами второго блока формирования потенциала узла, выходы операционных усилителей третьих моделей вентиля первой и второй групп подключены соответственно к первым и вторым входам третьего блока формирования потенциала узла. !

На чертеже показана, функциональная схема предлагаемого устройства. Устройство содержит первую и вторую группу моделей 1 и 2 вентиля, каждая иэ которых включает суммирующий усилитель 3, резисторы 4-6, операционный усилитель 7, резисторы 8, 9 и диод 10, блоки 11-13 формирования потенциала узла, каждый из которых включает усилитель 14,. резистор,15 и конденсатор 16, блоки.формирования анодного 17 и катодного 18 потен. циалов, каждый из которых включает

1. 024 94 5 усилитель 19,конденсатор 20 и резистор 21 °

Суммирующий операционный усилитель 3 реализует уравнение

1 . 1)Ъ=1 1 ф-<а. Мк, . 5

Где U> — падение напряжения на вентиле (Ь = 1-6);

1,, ф, - потенциалы узлов подключения вентиля к источнику .переменного напряжения и к одному иэ узлов подключения нагрузки

Ф . Ф (=а,Ь,с, n=A, К);

l K = k = I - коэффициенты передачи, on- 5 вф ределяемйе отношрнием со противления резистора 4 в обратной связи к соответствукщим входным резисторам 5 и 6;

m,,в„ - масштабы напряжения и поМ Ф тенциала. Обычно в„=в поэтому K =K =1.

Выходной величиной суммирующего усилителя является паденйе напряжения на вентиле U@ с обратным знаком., Это напряжение подается на вход ,операционного усилителя 7, Формирующего ток вентиля согласно уравнению

° 1ф= kq0y, 30

l5. b где .% K = - коэффициент переДачи операционного усилителя 7, принимающий, в зависимос- 35 ти от состояния моделируемого вентиля, два значения.

При открытом состоянии моделированного вентиля К принимает значе- 40 ние, равное проводйиости вентиля g> в этом состоянии с учетом масштабов по току m и напряжению в», выбира1 емых из условия устойчивости ра оты модели. В этом случае К определяет- 45 ся отношением сопротивления резистора 8 обратной связи к входному резистору 9. При закрытом состоянии моделирующего вентиля Кз О. Ступенчатое изменение коэффициента передачи К обеспечивается диодом 10, включенным параллельйо активному.сопротивлению 8 в обратную счязь опе» рационного усилителя 7.

Модели вентилей п6дключены к соответствукщим блокам 11-13 форми- . 55 рования потенциала узла, на входи которых подаются токи ветвей, образующих. данные узлы, а выходной величиной является значение потенциала данного узла, определяющегося путем ,решения 1-го закона Кирхгофа по метог ду неявных функций согласно уравнений, =», ; „" j-= -,гм где ц вЂ, коэффициент усиления операционного усилителя беэ обратной связи; сумма токов ветвей, образующих m-ый узел;

9m - потенциал m-го узлами

N — число ветвей, образующих .m-ый узел. .Работу устройства рассмотрим на примере вентиля катодной группы, подключенной к Фазе а. При 9сг к падение напряжения на моделируемом вентиле, снимаемое с суммирукшего one-i рационного усилителя 3, Q4c О. Диод

10 открыт и сопротивление 8 шунтируем в обратной связи операционного уси лителя 7. В этом случае Кз=О и ток вентиля i<-0, что соответствует закрытому состоянию модулируемого вентиля. Как только. потенциал анода П моделируемого вентиля становится больше потенциала его катода ф напряжение на выходе суммирующего рперационного усилителя 3 меняет знак (Ugp0), что приводит к закрыгию диода 10. В этом случае коэффициент передачи операционного усилителя 7 K = 0 и на его выходе поI являетоя ток вентиля 14, что соот ветствует открытому состоянию вентиля, Аналогично работают модели вентилей анодной группы.

Предлагаемое устройство позволяет организовать топологически иэоморфное моделирование систем, содержащих различные вентильные преобразователи. При топологически изоморфном моделировании модели элементов системы организовываются независимо друг от,друга объединяются в систему так, что входными ,величинами являются потенциалы уз.лов системы, а выходными — токи элементов. Точность моделирования обеспечивается отсутствием необходимости моделирования трехфаз«. ного мостового вентильного преобразователя совместно с источником трехфазного напряжения, каждая фаза которого представляется активным и индуктивным сопротивлениями, источником Фазной ЭДС, соединенными последовательно, а также тем, что бо.лее полно отражает процессй, происходящие в реальном трехфазном мостовом вентильном преобразователе.

ВНИИПЙ Заказ 4398/47 . Тираж 706 Подписно

° ве м «м ю м юююююею

Филиал ППП "Патент", r.Óæãîpîä, ул.Проектная,4