Устройство для моделирования тиристора

 

Союз Советских

Социалистических

Республик

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (61) Дополнительное к авт. саид-ву— (22) Заявлено 05.05.80(21) 29) 9645/18-24 (sl) N; Кл . с присоединенн ьм заявки,%—

G 06 G 7/6?

Гоеудврстеапшй кенитат

СССР (23) Приоритет— во делен изобретений и открытий

Опубликовано 07,02.82, Бюллетень л» 5

Дата опубликования описания 09.02.82 (бЗ) УДК 681 .333(0SS.S) (72) Автор изобретения

Г. И. Волович

Челябинский политехнический инсти им. Ленинского комсомола (7! ) Заявитель (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ МОДЕЛИРОВАНИЯ

ТИРИСТОРА

Изобретение относится к вычисли-. тельной технике и может быть использовано в аналоговых моделирующих комплексах для исследования электромагнитных процессов в тиристорных преобразователях электромагнитной энергии, а также при разработке.и отладке систем управления преобразователей.

Известно устройство для моделирования тиристора fl), содержащее два транзистора различного типа проводимости, образующие в совокупности маломощный физический аналог тиристора (11.

К недостаткам такого устройства относятся значительно прямое падение напряжения на нем по сравнению со шкалой напряжений современных полупроводниковых аналоговых блоков; сложность согласования физического аналога с типовыми аналоговыми вычислительными блоками и обеспечения условий подобия, особенно если моделируемая электрическая цепь содержит индуктивность; сильная зависимость параметров такого аналога от разброса характеристик транзисторов и температуры.

Наиболее близким к предлагаемому изобретению по технической сущности является устройство для моделирования управляемого выпрямителя, содержащее усилитель, в цепи обратной

10 связи которого включены RC-цепочка, моделирующая наличие в цепи тиристора индуктивности, и диод, моделирующий одностороннюю проводимость ти3S ристора, сумматор, ключи и триггер, который в зависимости от знака анало»

ra напряжения на тиристоре, при поступлении управляющего импульса, saмыкает ключ на входе усилителя, а при переходе аналога онодного тока тиристора через нуль размыкает этот . ключ I 2).

Недостатками этого известного устройства 1твляются отсутствие учета

3, 9039 в модели тиристора конечной величины токов включения и удержания, а также недостаточный динамический диапазон устройства, связанный со значительными (порядка 1-го вольта) порого5 выми напряжениями диода и входа триггера, соизмеримыми со шкалой напряжения современных полупроводниковых операционных усилителей. Перечисленные недостатки снижают точность моделирования, в частности могут привести к ошибке в выборе ширины управляющих импульсов, особенно в режиме прерывистых токов.

Целью изобретения являются повыше- 1 ние точности моделирования за счет учета конечной величины токов включения и удержания тиристора, а также расширения динамического диапазо-. на.

Поставленная цель достигается тем, что в устройство для моделирования тиристора, содержащее ключ, выход которого подключен ко входу апериодического звена, выход которого является выходом устройства, источник опорного напряжения, выход которого соединен с первым входом первого блока сравнения, выход которого подключен ко входу инвертора и триггер, введены элементы И, элемент ИЛИ и второй блок сравнения, первый вход которого является первым входом устройства, второй вход которого подключен к первому входу первого элемента ИЛИ и подключен к первому входу второго 3S элемента.И, выход которого соединен с первым входом триггера, выход которого подключен ко второму входу элемента ИЛИ, выход которого соединен с управляющим входом ключа, информа- <11 ционный вход которого подключен к первому входу устройства, выход которого соединен со вторым входом первого блока сравнения, выход которого подключен ко второму входу триг- 4$ гера, выход инвертора соединен со вторым входом второго элемента И, шина нулевого потенциала подключена ко второму входу второго блока сравнения, выход которого соединен со вто- 3ф рым входом первого элемента И.

На чертеже изображена схема устрой— ства.

Устройство содержит ооперационный

° усилитель 1, в цепи обратной связи которого включены параллельно резистор 2 и конденсатор 3, которые обра. зуют апериодическое звено. Через

12 6 ключ 4 вход усилителя 1 соединен со входным зажимом устройства, к которому также подключен вход блока 5 сравнения. На входы двухвходового элемента И 6 поступает сигнал с выхода блока 5 и управляющие импульсы, а выход ее соединен со входами элементов И 7 и ИЛИ 8. Ко второму входу элемента И 7 через инвертор 9 подключен выход второго блока 10 сравнения, снабженного цепью положительной обратной связи, который также соединен с

R-входом триггера 11, причем первый вход блока 10 сравнения соединен с выходом усилителя 1,.а второй — с источником 12 опорного напряжения.

Устройство работает следующим образом.

Когда аналог анодного напряжения

U „ отрицателей на выходе блока 5 сравнения, а значит, на входе элемен- та И б — логический "0", поэтому на выходе элемента И 6 будет логический "0", независимо от наличия управляющих импульсов на втором входе элемента И 6. Если также аналог анодного тока U(ig) неположителен, что имеет место на непроводящем интервале тиристора, то на выходе компаратора 10, а значит, и на R входе триггера 11, будет логическая "1", и триггер окажется в состоянии "0". В таком случае на обоих входах элемента ИЛИ 8 имеют место логические нули и ключ 4 разомкнут. Если при положительном анодном напряжении на вход элемента P. 6 поступит управляющий импульс, то на ее выходе и, следовательно

I на входе элемента или 8 появится логическая "1" и ключ 4 замкнется. При этом выходное напряжечие усилителя 1 U (i>) будет нарастать по абсолютной величине, причем скорость нарастания этой величины ограничивается параметрами

RC-цепочки 2 и 3. Если U(i>) не достигнет величины 0(1 „,1) (фиг. 2) за время действия управляющего импульса, то ключ 4 разомкнется и, следовательно, тиристор не будет включен.

Если же 11(1 3) достигает !!(!, ), то на выходе компаратора появит"я логический О и иа обоих входах элемента И 7, а следовательно и на ее выходе, будут логические единицы. Триггер 11 перейдет в состояние 1, и теперь даже при .окончании действия управляющего импульса ключ 4 останется замкнутым, т.е. тиристор включится.

5 90391

l1pz>.уменьшении напряжения U>, даже когда оно становится отрицательным, триггер некоторое время остается во включенном состоянии за счет

ЭДС самоиндукции индуктнвности, включенной с ним последовательно. В предлагаемом устройстве при переходе Ос1 через ноль, аналог тока 0(1С1) уменьшается по абсолютной величине медленно за счет заряда конденсатора 3, И i0. тогда когда эта величина достигает значения U (1уд) определяемого пороговым напряжением и параметрами цепи обратной связи, блок 10 сравнения переходит в состояние 1, триггер is

11 возвращается в состояние 0 и ключ

4 размыкается. Таким образом, устройство выключается.

Учет конечных значений токов вклю- . чения и удержания тиристора позволя- рц ет обосновано выбрать длительность управляющих узких импульсов, что особенно важно в режиме прерывистых токов и в переходных режимах, причем в последних аналитический расчет потребной длительности импульсов черезвычайно трудоемок.

При наличии индуктивности в цепи .тиристора, время его включения может в десятки раз превосходить паспортную величину.

Применение предлагаемого устройства в стендах, моделирующих тиристорные преобразователи, позволит сократить сроки и повысить качество разработок силовых схем; а также систем управления.

1. Авторское свидетельство СССР

9 664162, кл. G 06 G 7/48, 1979.

2. Авторское свидетельство СССР

40 Ф 586471, кл. G 06 G 7/62, 1977 (прототип).

Формула изобретения

Устройство для моделирования тиристора,- содержащее ключ, выход ко2 6 торого подключен ко входу апериодического звена, выход которого являет-. ся выходом устройства, источник опорного напряжения, выход которого соединен с первым входом первого блока сравнения, выход которого подключен ко входу инвертора и .триггер, о тл и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения точности моделирования в него введены элементы И, элемент

ИЛИ .и второй блок сравнения, первый вход которого является первым входом устройства, второй вход которого подключен к первому входу первого элемента И, выход которого соединен с первым входом элемента ИЛИ и подключен к первому входу второго элемента И, выход которого соединен с первым входом триггера, выход которого подключен ко второму входу элемента ИЛИ, выход которого соединен с управляющим входом ключа, информа-. ционный вход которого подключен к первому входу устройства, выход которого соединен со вторым входом первого блока сравнения, выход которого подключен ко второму входу триггера, выход инвертора соединен со вторым входом второго элемента И, шина нулевого потенциала подключена ко второму входу второго блока сравнения, выход которого соединен со вторым входом первого элемента И, Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

903912

Составитель В. Рыбин

Редактор А. Власенко Техоед М Гергель Корвектов М. Пожо

Заказ 125/32 Тираж 731 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035 Москва Ж-35 Ра ская наб. д. 4/5

Х А С Хш

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