Устройство для моделирования термоэмиссионных преобразователей

(54) УСТ ТЕРМОЭМН (57) Изо аналогов может бы ваыия ис раниченн моэмисси ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ ПИСАНИЕ И тоесному свидетельств(56) Авторское свидетельство СССФ 1179387, кл. С 06 С 7/48, 1983 ОЙСТВО ДЛЯ МОДЕЛИРОВАНИЯСИОННЫХ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЕЙретение относится к областий вычислительной техники иь использовано для моделироочников электроэнергии огй мощности, в частности тернных преобразователей Цель изобретения - повышение точности ирасширение функциональных возможностей. Устройство содержит стабилизатор напряжения, два усилителя, масштабный усилитель, операционный усилитель, блок сравнения, блок заданияпеременных коэффициентов, реле времени, два переключателя, датчик тока, коммутатор, цепочку ограничительных диодов, импульсный стабилизаторнапряжения, делитель напряжения, дваисточника опорного напряжения, сумматор-вычитатель. Изобретение позволяет повысить КПД устройства и расширить функциональные возможности путем стабилизации мощности потерь настабилизаторе непрерывного стабилизатора напряжения. Дополнительное кавт. св. И 1179387. 2 ил.12854Изобретение относится к аналоговой вычислительной технике и можетбыть использовано для моделированиявольтамперных характеристик (ВАХ)первичных источников электроэнергии,в частности термоэмиссионных преобразователей (ТЭП), и является усовершенствованием изобретения по авт.св.В 1179387,Целью изобретения является повышение точности и КПД устройства длямоделирования ТЭП и расширение егофункциональных возможностей,На фиг, 1 представлена блок-схемапредлагаемого устройства; на фиг,2нормализованные зависимости, поясняющие принцип работы устройства,Устройство содержит стабилизатор1 напряжения непрерывного стабилизатора напряжения, первый усилитель 2,блок 3 сравнения, информационныйвход 4, вход 5, первый 6 и второй 7выходы устройства, второй усилитель8, блок 9 задания переменных коэффициентов, реле 10 времени, первый переключатель 11, датчик 12 тока, коммутатор 13, цепочку 14 ограничительных диодов, второй переключатель 15,импульсный стабилизатор 16 напряжения, операционный усилитель 17, сум- З 0матор-вычитатель 18, масштабный усилитель 19, делитель 20 напряжения,первый 21 и второй 22 источники опорного напряжения.35Устройство работает следующим образом.Источник 22 опорного напряжения(11, ), сумматор-вычитатель 18, масштабный усилитель 19 и импульсный 40стабилизатор 16 напряжения образуютсхему импульсной стабилизации напряжения.Зависимости на фиг. 2 иллюстрируют работу устройства при воспроиэведении двух ВАХ ТЭП (к обозначениямпеременных второй ВАХ добавлен штрих)при О/О= 1 ипри О/О= 0,5; где Б - текущее значение на. -пряжения Цф 1 х йакс - максимальное напряжение холостого хода устройства;- падение напряжения на стабиклизаторе 1 напряжения непрерывногостабилизатора напряжения в известномустройстве; О, - падение напряжения на стабилизаторе 1 напряжениянепрерывного стабилизатора напряжения в предложенном устройстве; Б,падение напряжения на импульсном ста Б . = 11 , + П К К , (1 ) где 13, - напряжение на выходе датчика 12 тока;- коэффициент передачи блока 9;- коэффициент передачи усилителя 8. 8 В режиме холостого хода устройства при П = 0 напряжение Ц рав 1 й нс но напряжению О опорного источника. В рабочих режимах по мере роста выходного тока устройства происходит увеличение или уменьшение напря 97 2билиэаторе напряжения; 1 - ток нагрузки; 1 - ток короткого замыканияустройства,Для этих режимов ВЛХ устройстваизображены кривыми 23, выходные характеристики непрерьвного стабилизатор,". напряжения - прямыми 24, выходные характеристики импульсного стабилизатора напряжения - кривыми 25,мощность рассеивания Р на стабилизаторе1 непрерывного стабилизатора напряжения для известного устройства - кривыми 26 и 27, для предложенного устройства - кривой 28. Кривая 29 изображает напряжение на входах 4 и 5устройства,Стабилизатор 1 напряжения совместно с усилителем 2, блоком 3 сравненияи источником опорного напряжения Боп 1образуют непрерывный стабилизаторнапряжения, выходное напряжение Б ,которого приложено к последовательносоединенным цепочке 14 ограничительных диодов и нагрузке. В режиме холостого хода устройства напряжениена нагрузке равно выходному напряжению 0, непрерьвного стабилизаторанапряжения. По мере роста нагрузкипроисходит перераспределение напряжения П между цепочкой 14 ограничительных диодов и нагрузкой. Приэтом напряжение на нагрузке изменяется согласно кривым 23 (фиг.2).Для формирования на выходе устройва семейства ВАХ ТЭП и воспроизведения временных зависимостей служатвторой усилитель 8, блок 9 заданияпеременных коэффициентов, реле 10времени, датчик 12 тока, коммутатор13 и переключатели 11 и 15.Выходное напряжение непрерьвногостабилизатора напряжения в этом случае определяют из выражения854974похожа на форму кривых постоянноймощности,Следовательно, подобный характеримеет изменение падения напряженияна стабилизаторе 1 непрерывного стабилизатора напряжения (напряжениеБ кривые 26, фиг. 2). НапряжениеБ, минимально в режиме короткогозамыкания устройства, находится нз10 соотношения Б = 11 . /К и выби,аю опт гется его в этом случае из соображений обеспечения линейного режима работы стабилизатора 1 непрерывногостабилизатора напряжения.Таким образом, по мере уменьшениятока нагрузки устройства падение напряжения на стабилизаторе 1 непрерывного стабилизатора напряжения возрас.тает по кривой, близкой к кривой по 20 стоянной мощности. Значит, в широкомдиапазоне изменения напряжения холостого кода моделируемых характеристики при изменении тока нагрузки устройства от холостого хода до короткогозамыкания мощность рассеивания настабилизаторе 1 непрерывного стабилизатора напряжения остается относительно постоянной (кривая 28,фиг.2).Введение импульсного стабилизато 3 О ра напряжения позволяет разгрузитьстабилизатор 1 непрерывного стабилизатора напряжения и тем самым повысить КПД устройства. Увеличение падения напряжения (11 и Б, , фиг.2) наб35 импульсном стабилизаторе 16 напряжения, работающем периодически в режиме отсечки и насыщения, благодаря еговысокому К 1 Щ на общем КПД устройствасказывается незначительно,где К - коэффициент передачи усилителя 17;К - коэффициент передачи дейдлителя 20;Б - выходное напряжение уст-: 40нройства (напряжение нагрузки).Работа импульсного стабилизатора направлена на то, цтобы ошибка регулирования Б быпа минимальной,т.е. 45 чтобы выполнялось равенство(4) Иными словами, путем изменения выходного сопротивления импульсноГо стабилизатора напряжения обеспечивается заданное выражением (4) соотношение между напряжениями П и ОИз выражения (3) видно, цто задающее воздействие 11изменяется согласно изменению найряжения 11 на нагрузке, т.е, изменяется соглас- но кривым 23 (фиг.2)форма которых 3 12 жения 11 пропорциональное члену 11, К К выражения (1). Причем величину йзменения напряжения 11 определяет коэффициент К 9, а знак этого изменения зависит от положения контактов переключателей 11 и 15.Коммутатор 13 изменяет число заключенных ограничительных диодов цепочки 14 и тем самым изменяет ВАХ этой цепочки. Реле 10 времени управляет работой блока 9 и коммутатора 13.Импульсный стабилизатор напряжения совместно с операционным усилителем 17 образует схему стабилизации и регулирования напряжения на стабилизаторе напряжения непрерывного стабилизатора напряжения таким образом, чтобы мощность потерь на этом стабилизаторе 1 оставалась постоянной при изменении тока нагрузки и деформации ВАХ устройства. Напряжение с выхода операционного усилителя 17, пропорциональное напряжению 11 подают на вычитающий вход сумматора 18, где оно сравнивается с .задающим Б напряжением, сумматора.аНапряжение на выходе сумматора 18 11 = Ц + К Б ; (3) Увеличение запаса напряжения на стабилизаторе 1 непрерывного стабилизатора напряжения в области малых выходных токов позволяет расширить диапазон ступенчатого изменения сопротивления нагрузки, при котором обеспечиваются высокие динамические характеристики устройства,и уменьшить влияние на эти характеристики выходного сопротивления импульсного стабилизатора напряжения.Таким образом, увеличения КПД уст. ройства достигают за счет введения импульсного стабилизатора напряжения, который стабилизирует мощность рассеивания на стабилизаторе непрерывного стабилизатора напряжения, так как напряжение на этом стабилизаторе при изменении протекающего через него5 12 тока изменяют по закону, близкому к закону постоянной мощности. При этом расширяются функциональные возможности устройства за счет увеличения диапазона ступенчатого изменения сопротивления нагрузки при обеспечении высоких динамических свойств устрой-. ства. Данное преимущество достигается путем существенного увеличения напряжения на стабилизаторе непрерывного стабилизатора напряжения в режиме холостого хода по сравнению с этйм напряжением в режиме короткого замыкания. Формула изобретения Устройство для моделирования термоэмиссионных преобразователей по авт, св, У 1379387, о т л и ч а ю - щ е е с я тем, что, с целью повышения точности и расширения функциональных возможностей за счет учета изменения сопротивления нагрузки, в него введены импульсный стабилизатор напряжения, сумматор-вычитатель, опе 85497 6рационный усилитель, масштабный усилитель, дополнительный источник опорного напряжения и делитель напряжения, выход которого подключен к 5 первому прямому входу сумматора-вычитателя, второй прямой вход которого соединен с выходом дополнительного источника опорного напряжения, информационным входом устройства яв- Ю ляется информационный вход импульсного стабилизатора напряжения, выход которого соединен с информационным входом стабилизатора напряжения и с инвертирукицим входом операционного 15 усилителя, неинвертирующнй вход которого подключен к выходу стабилизатора напряжения, выход операционного усилителя соединен с инверсным входом сумматора-вычитателя, выход д) котороге через масштабный усилительподключен к входу задания коэффициента регулирования импульсного стабилизатора напряжения, вход делителя напряжения соединен с катодом 25 п-го ограничительного диода цепочки.1285497 г Редактор И.Ни ектор Л,Патай лаич дпис кое рстненнаго коинтета СССРбретений и открытийЖ, Раушская наб., д,4 ственно-полиграфическое пред тие ВНИИПИ Госуд до Делам И 3 3 3035, Моска Состацител Техред В. К В.Рыбинар Ужгород, ул.Проект