Устройство для моделирования тиристора

Союз СоветскихСоциалистическихРеспублик АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ 61) Дополнительное к авт. саид-ву -22) Заявлено 05,05.80(21) 29 9645/ 8)М Кл вки,% -с лрисоединеннем (23) Приоритет -7/62 Гоеудврстеапай квинт СССР ао делен язебретени н открытейОпубликова Дата опубл 2. Бюллетень М 58) ЮК 681, .333(088,8) ования описания 09.02 .8) Автор изобрете Г. И. Волович лябинский ехническии инст 7) Заявнтел Ленинского комсомол(54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИОДЕЛИРОВАН ТИРИСТОРАвестного усвие учета 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 1, содержащее10 два транзистора различного типа проводимости, образующие в совокупности маломощный физический аналог тиристора 1 1.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 мо-. делируемая 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 связи которого включены ВС-цепочка, моделирующая наличие в цепи тиристора индуктивности, и диод, моделирующий одностороннюю проводимость тиристора, сумматор, ключи и триггер, который в зависимости от знака аналога напряжения на тиристоре, при посплении управляющего импульса, эаает ключ на входе усилителя, а при переходе аналога гнодного тока тиристора через нуль размыкает этот ключ2.Недостатками этого из Т ройства твляются отсутст3 , 9039в модели тиристора конечной величинытоков включения и удержания, а такженедостаточный динамический диапазонустройства, связанный со значительными (порядка 1-го вольта) порого 5выми напряжениями диода и входа триггера, соизмеримыми со шкалой напряжения современных полупроводниковыхоперационных усилителей. Перечисленные недостатки снижают точность моделирования, в частности могут привести к ошибке в выборе ширины управляющих импульсов, особенно в режимепрерывистых токов.Целью изобретения являются повышение точности моделирования за счетучета конечной величины токов включения и удержания тиристора, а также расширения динамического диапазо-.на.Поставленная цель достигается тем,что в устройство для моделированиятиристора, содержащее ключ, выход которого подключен ко входу апериодического звена, выход которого являетсявыходом устройства, источник опорного напряжения, выход которого соединен с первым входом первого блокасравнения, выход которого подключенко входу инвертора и триггер, введены элементы И, элемент ИЛИ и торой Зфблок сравнения, первый вход которогоявляется первым входом устройства,второй вход которого подключен кпервому входу первого элемента ИЛИи подключен к первому входу второго 33элемента И, выход которого соединенс первым входом триггера, выход которого подключен ко второму входу элемента ИЛИ, выход которого соединенс управляющим входом ключа, инФормационный вход которого подключен кпервому входу устройства, выход которого соединен со вторым входомпервого блока сравнения, выход которого подключен ко второму входу триггера, выход инвертора соединен совторым входом второго элемента И, шина нулевого потенциала подключена ковторому входу второго блока сравнения, выход которого соединен со вто- Юрым входом первого элемента И,На чертеже изображена схема устрой -ства.Устройство содержит ооперационныйусилитель 1, в цепи обратной связи укоторого включены параллельно резистор 2 и конденсатор 3, которые обра. зуют апериодическое звено. Через 12 4ключ 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 К-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 Оотрицателей 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 анод- ного тока О(1") неположителен, что имеет место на непроводящем интервале тиристора, то на выходе компаратора 10, а значит, и на К 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 И 6 поступит управляющий импульс, то на ее выходе и, следовательно) на входе элемента или 8 появится логическая "1" и ключ 4 замкнется. При этом выходное напряжение усилителя 1 О ( 1 С 1) будет нарастать по абсолютной величине, причем скорость нарастания этой величины ограничивается параметрами КС-цепочки 2 и 3. Если О не достигнет величины О(1 ,1)(фиг. 2) за время действия управляющего импульса, то ключ 4 разомкнется и, следовательно, тиристор не будет включен, Если же О(11) достигает О(1, ), то на выходе компаратора появит"я ло" гический 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 90391При.уменьшении напряжения О , даже когда оно становится отрицательным, триггер некоторое время остается во включенном состоянии за счетЭДС самоиндукции индуктнвности, включенной с ним последовательно, В предлагаемом устройстве при переходе Ос 1через ноль, аналог тока О(1 С 1) уменьшается по абсолютной величине медленно за счет заряда конденсатора 3, И 1 Отогда когда эта величина достигаетзначения О 1 уд)определяемого пороговым напряжением и параметрамицепи обратной связи, блок 10 сравнения переходит в состояние 1, триггер 1 Б11 возвращается в состояние 0 и ключ4 размыкается. Таким образом, устройство выключается,Учет конечных значений токов включения и удержания тиристора позволя цет обосновано выбрать длительностьуправляющих узких импульсов, чтоособенно важно в режиме прерывистых токов и в переходных режимах,причем в последних аналитический 25расчет потребной длительности импульсов чрезвычайно трудоемок.При наличии индуктивности в цепитиристора, время его включения можетв десятки раз превосходить паспортную величину.Применение предлагаемого устройства в стендах, моделирующих тиристорные преобразователи, позволит сократить сроки и повысить качестворазработок силовых схем; а такжесистем управления.. Авторское свидетельство СССРИф 664162, кл. С 06 С 7/48, 1979.2. Авторское свидетельство СССР40 9 586471, кл, С 06 6 7/62, 1977прототип). Формула изобретения Устройство для моделирования тиристора, содержащее ключ, выход ко 2 6торого подключен ко входу апериодического звена, выход которого являет-.ся выходом устройства, источник опорного напряжения, выход которого соединен с первым входом первого блокасравнения, выход которого подключенко входу инвертора и .триггер, о тл и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения точности моделированияв него введены элементы И, элементИЛИ .и второй блок сравнения, первыйвход которого является первым входомустройства, второй вход которогоподключен к первому входу первогоэлемента И, выход которого соединенс первым входом элемента ИЛИ и подключен к первому входу второго элемента И, выход которого соединен спервым входом триггера, выход которого подключен ко второму входу элемента ИЛИ, выход которого соединенс управляющим входом ключа, информа-.ционный вход которого подключен кпервому входу устройства, выход которого соединен со вторым входом первого блока сравнения, выход которогоподключен ко второму входу триггера, выход инвертора соединен совторым входом второго элемента И,шина нулевого потенциала подключенако второму входу второго блока сравнения, выход которого соединен совторым входом первого элемента И,Источники информации,принятые во внимание при экспертизеСоставитель В. РыбинРедактор А. Власенко Техоед И. Гергель Корвек о М. Пое Филиал ППП Патент", г. Ужгород, ул. Проектная, 4 25/32 ф ИИПИ Гос по дела 13035 М11 Тираж 731 Подпидарственного комитета СССРизобретений и открытийсква ЖРаушская наб, д. 4/