Устройство для моделирования цепи нагрузки вентильного преобразователя

Союз Советских Социалистических РеспубликОПИСАНИЕИЗОБРЕТЕНИЯК АВТОРСКОМУ СВИДИЕЛЬСТВУ рн 750519(22) Заявлено 220678 (21) 2632343/18-24с присоединением заявки Мо(51)М. Кл. С 06 С 7/48 Государственный комитет СССР по делам изобретений и открытий(72) Авторы изобретения Р,А. Орещенко и А.А. Калинин Новокузнецкое отделение Всесоюзного ордена ТрудовогоКрасного Знамени научно-исследовательского и проектногоинститута по комплексной электрификации промышленныхобъектов им. Ф.В. Якубовского(54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ МОДЕЛИРОВАНИЯ ЦЕПИ НАГРУЗКИ ВЕНТИЛЬНОГО ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЯ Изобретение относится к аналого- вой технике и может быть использовано при аналоговом моделировании цепи нагрузки реверсивного управляемого выпрямителя с раздельным управлением вентильными группами,Известны аналоговые модели управляемых выпрямителей, в которых односторонняя проводимость вентильцой 10 группы воспроизводится включением диода параллельно цепи обратной связи операционного усилителя модели нагрузки 1)Наиболее близкой по техническому 15 решению является модель нагрузки реверсивного управляемого выпрямителя, выполненная на операционном усилителе с коммутацией в цепи обратной связи 12) . 20Недостаток известного устройства заключается в том, что при моделировании малых токов нагрузки выходной сигнал такой модели по величине сравним с падением напряжения на откры том диоде, что приводит к существенному снижению точности ограничения выходного сигнала, воспроизводящего ток нагрузки, на нулевом уровне. Кроме того, нелинейность вольтампер ной характеристики диода в режиме малых сигналов также увеличивает погрешность вычисления тока, В результате при моделировании режима прерывистого или близкого к нему непрерывного токов нагрузки управляемого выпрямителя ни среднее значение, ни форма импульсов тока не соответствуют действительности.Цель изобретения - повышение точности моделирования. Для достижения цели в устройство, содержащее модель нагрузки, выполненную в виде операционного усилителя, в цепь обратной связи которого параллельно включены элемент с комплексным сопротивлением и ключ,первый источник напряжения, выход кото" рого соединен со входом операционного усилителя, выход .которого соединен с первым входом нуль-органа,второй вход которого подключен к выходу первого источника напряжения, второй источник напряжения, дополнительно введен блок управления, первый вход которого соединен с выходом операцион" ного усилителя, второй и третий входы блока управления соединены соответственно с выходами второго источника напряжения и нуль-органа, авыход блока управления соединен суправляющим входом ключа, причемблок управления содержит линию задержки, нуль-орган, переключатель,первый и второй разделительные диодыи инвертор, причем вход линии задержки является первым входом блока,выход линии задержки соединен спервым входом нуль-органа, второй входкоторого является вторым входом блока, а выход нуль-органа соединен суправлякщим входом переключателя,подвижный контакт которого соединенс выходом блока управления, третийвход которого через первый разделительный диод соединен с размыкающимконтактом переключателя, размыкающийконтакт которого соединен с однимвыводом первого разделительного диода, замыкающий контакт переключателячерез второй разделительный диодподключен к выходу инвертора, другойвывод первого разделительного диодасоединен со входом инвертора и является третьим входом блока управления.На чертеже приведено предлагаемоеустройство,Устройство содержит операционныйусилитель (ОУ) 1, элемент 2 с комплексным сопротивлением, ключ 3,первый источник 4 напряжения, нульорган 5, блок Ь управления, второйисточник 7 напряжения, Выход операционного усилителя 1 явгчется выходомустройства с сигналом 4, Блок Ь управления содержит линию 8 задержки,нуль-орган 9, переключатель 10, первый и второй разделительные диоды1, 12, йнвертор 13.Работает устройство следующим образОм. При других сочетаниях знаков напряжений (11,ЦЭ,4 сигнал= О, Кроме того, при смене знака У 4 блок б обеспечивает смену знака напряжения 1 (изменение направления тока нагрузки) свыдержкой времени, тем самым обеспечивая моделирование бестоковой паузы,имеющей место при моделировании цепи нагрузки реверсивного вентильного20 преобразователяс раздельным управлением вентильными группами,Линия 8 задержки обеспечиваетзадержку сигнала О 1 на время 1(,равное бестоковой паузе реверсивного5 вентичьного преобразователя с раздельной системой управления вентильными группами. Блок 8 задержки можетбыть выполнен, например, в виде пассивного фильтра с выходным напряжением Оа,Нуль-орган 9 блока управления приЦО обеспечивает на своем выходебсигнал ь 1 Знак которого противоположен знаку Ц, независимо от знакаи модуля (14, Если ц = О, то знакЦ 7 соответствует знаку сигнала(1 - - О, если П 4 = Н = О,Инвертор 13 обеспечивает на своемвыходе напряжение 1)э,раьное по модулю и противоположное по знаку на 40 пряжению 1)з,Выходной сигнал переключателя 10=8=1 р при О 7 - 0 р (.)э) 8; (5)45 О =О 7 при у - ОХ 8 О. (6)Диоды 11,1 2 запрещают прохождение на переключатель 10 сигналовотрицательной полярности.В статическом состоянии работаустройства характеризуется тем,чтосигнал Ц знакопостоянный, соблюдается условие (1), что гарантирует- 1 и разомкнутое состояние клют ча 3, Сигнал 1)1 в этом режиме является непрерывной функцией напряжения 11.Рассмотрим Работу устройства вдинамике при изменении знака сигнала П 4 с положительного на отрицательный. В исходном состоянии060 соблюдается условие (1), (3) и напряжение (11 отрицательно, Послеизменения знака 4 на отрицательныйначинает соблюдаться условие (2)и сохоаняется условие (3), те.65 устройство остается в исходном соЭлемент с комплексным сопротивлением 2 представляет собой, напримердля активно -индуктивной нагрузкипараллельное соединение емкости иреэис тора,Источник 4 напряжения задает навход ОУ 1 эквивалентное напряжениецепи нагрузки, равное, например длявентильного электропривода постоянного тока алгебраической сумме ЭДСвентильного преобразователя и противо-ЭДС двигателя.Нуль-орган 5 при ОО обеспечиваена своем выходе напряжение О, знаккоторого противоположен знаку 01,независимо от знака и модуля ,Если1=0, то знак напряжения 1) соответствует знаку сигнала (1, НЭ =О, еслиа= 0Источник 7 напряжения 04 задаетнаправление протекания тока (знакнапряжения Ц 1) в цепи нагрузки реверсивного вентильного преобразователя, например с раздельным управлением вентильными группами, Направление тока нагрузки задается знакомнапряжения О,Ключ 3 шунтирует вход с выходомОУ 1 всякий раз, когда выходной сигнал П блока б равен нулю, обеспечи вая (11= О независимо от модуля и знаюка напряженияБлок управления обеспечивает насвоем выходе сигнал;10 20 25 30 35 40 45 50 55 стоянии до тех пор, пока ,с О. Кактолько сигнал Б под действием Бравен нулю, сигнал У становитсянулевым, либо отрицательным, чтоприводит к выполнению условия (4) изамыканию ключа 3, гарантирующемуО. По истечении времени сБ = 0 и Бт изменяет свой знак сплюса на минус, обеспечивая срабатывание переключателя 10 и выполнение условий (5), (6), Как толькосигналпод действием напряженияприобретает отрицательную полярность, ключ 3 размыкается, обеспечивая изменение 1 в положительной по.лярности, т.е. устройство работаетв новом статическом состоянии, характеризуемом условиями (1), (5) иПО,Рассмотрим работу устройства пРимоделировании режима прерывистоготока вентильного преобразователя,Допустим О 4 Ц 2 положительное и статическое состояние устройства характеризуется условиями (1), (3).Наступление режима прерывистого тока обуславливается тем, что напряжение У , имеющее периодическийхарактер, становится знакопеременным в течение периода, причем большую часть периода Б отрицательно.Под действием отрицательного значения 13 напряжение Ц уменьшаетсяи, как только станет равным нулю,под действием Б 2 изменяет свойзнак на минус, обеспечивая условие(4) и замыкание ключа 3, гарантирующее У 1 = О, независимо от модуля изнака Ц. В начале очередного периода У скачком изменяет свой знакна положительный, обеспечивая положительный сигнал БЭ, что приводитк выполнению условия (3) и размыканию ключа 3. Нагряжение Б возрастает по модулю в отрицательной полярности. После перехода Б через нульв отрицательную полярность напряжение Б 1 уменьшается по модулю донуля и процесс повторяется.Таким образом, предлагаемоеустройство ограничивает требуемуюполярность выходного сигнала устройства на нулевом уровне и исключаетпогрешность вычисления, обусловленную нелинейностью вольтампернойхарактеристики диода. Формула изобретения 1Устройство для моделированияцепи нагрузки вентильного преобразователя, содержащее модель нагрузки, выполненную в виде операционного усилителя, в цепь обратнойсвязи которого параллельно включены элемент с комплексным сопротивлением и ключ, первый источникнапряжения, выход которого соединенсо входом операционного усилителя,выход которого соединен с гервымвходом нуль-органа, второй входкоторого подключен к выходу первогоистОчника напряжения, второй источник напряжения, о т л и ч а ю щ е"е с я тем, что, с целью повышенияточности моделирования, в устройство дополнительно введен блокуправления, первый вход которогосоединен с выходом операционногоусилителя, второй и третий входыблока управления соединены соответственно с выходами второго источника напряжения и нуль-органа,а выход блока управления соединенс управляющим входом ключа,2, Устройство по и, 1, о тл и ч а ю щ е е с я тем, чтоблок управления содержит линию задержки, нуль-орган, переключатель,первый и второй разделительные диоды и инвертор, причем вход линиизадержки является первымвходом блока,выход линии задержки соединен с первым входом нуль-органа, второй входкоторого является вторым входом блока, а выход нуль-органа соединен суправляющим входом переключателя,подвижный контакт которого соединенс выходом блока управления, третийвход которого через первый разделительный диод соединен с раэмыкающимконтактом переключателя, размыкающий контакт которогосоединен с однимвыводом первого разделительного диода, замыкающий контакт переключателя через второй разделительный диодподключен к выходу инвертора, другойвывод первого разделительного диодасоединен со входом инвертора и является третьим входом блока управления. Источники инФормации,принятые во внимание при экспертизе1. Динамика вентильного электропривода постоянного тока. Под ред.А.Д. Поздеева. М., Энергия,1975,с. 224.2. Калинин А.А., Орещенко Р.А,Моделирование управляемого выпрямителя в схемах вентильного электропривода. Электротехника, М 5,1977, с. 60-63 (прототип) .ал ППП фПатентф, г. Ужгород, ул. Проектная, 4 аказ 4470/20 Тираж 751 ЦНИИПИ Государственного комит по делам изобретений и откр 113035, Москва, Ж, Раушская