Устройство для моделирования трехфазного автономного инвертора напряжения

гпк з гс сских сд Сид пи. с ичс ских сг. спуслик5 О 1672484 А 1 с 11 с 6 06 С 7/62 С ОСУДАРС ГСС-ССЛЯИ КОМИТГ иэ и:30 ьсГг ниям и 0 кссятия ", и гкнт ссср м ПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ(54) УСТРОИСТВО ДЛЯ МОДЕЛИРОВАНИЯ ТРЕХФАЗНОГО АВ ОНОМНОГО ИНВЕРТОРА НАПРЯЖЕНИЯ(57) Изобретение относится к моделированию электрических систем и может быть использовано при исследовании на аналоговых вычислительных машинах электропередачи переменного тока, содержащей в контуре системы автоматического регулирования автономные инверторы напряжения и асинхронные двигатели Цель изобр тения - расширение функциональных возможностей за счет обеспечения моделирования электропередачи в режимах тяги и торможения, Устройство содержит источник питания, четьре формирователя фазных токов, три согласующих блока модель нагрузки и три модели фаз, каждая из которых включает по два управляемых ключа и два элемента с односторонней проводимостью. 5 ил ока на фиг, 5 - схема0 схема согласующего бл замещения устроистваУстроиство для фазного автономного ния состоит иэ первой 3 моделей фаз, каждая первый 4 и второй 5 у также первый 6 и в односторонней пров 8, второго 9, третьег формирователей фазн второго 13 и третьего ков. модели нагрузкиния, тактового генера 1 Ключи 4 и 5 выпо хеме, которая состо 19, работающих в кл лнены одинаково по 1 и., тсслнзисторов 18 11 ом режиме оптК АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВ(71) Харьковский политехнический институт им. В,И. Ленина(56) Сипайлов Г.А. и др. Математическое моделирование электрических машин, М Вы. сшая школа, 1980, с, 156 157.Женин Ф,В. и др. Методика моделирования автономных инверторов на АВМ с применением аналогов вентилей. Известия ВУЗов, Минск: Энергетика, 1971, М 4, с. 40, рис. 1. Изобреение относится к области моделирования электрических систем и может быть использовано при исследовании на аналоговых вычислительных машинах электропередачи переменного тока, содержащей в контуре системы автоматического регулирования (САР) автономные инверторы напряжения (АИН) и асинхронные двигатели (АД).Цель изобретения - расширение функциональных возможностей за счет моделирования электропередачи в режимах тяги и торможения,На фиг. 1 изображена схема устройства для моделирования трехфазного автономного инвертора напряжения; на фиг. 2 - схема управляемого ключа; на фиг. 3 - схема формирователя фаэньх токов; на фиг, 4 -моделирования трехинвертора напряже. второй 2 и третьей из которых включает правляемые ключа, а торой 7 элементы с одимостью, первого о 1 О и четвертого 11ых то ов, первого 12, 14 со ласующих бло и 1. очник 16 питаорат.ронных пар 20 и 21 и диода 22, резисторов 23-25.Первый 8, второй 9, третий 10 и четвертый 11 формирователи фазных токов выполнены по схеме "источник тока" на операционных усилителях 26 и 27, сумматоре 28 (фиг, 3). Они служат для формирования и измерения токов фаз модели АИН.Во входной цепи усилителя 26 включен резистор 29, а в обратной цепи - резисторы 30 и 31, Каждый согласующий блок (фиг. 4) содержит усилители 32 и 33, резистор 34, сумматор 35.Нд фиг, 5 представлена схема замещения устройства, включающая элементы 36 - 41 с односторонней проводимостью, управляемые ключи 42 - 47, статорные обмотки 48-50 фаэ А, В, С асинхронного двигателя,Оптронные пары первого 4 и второго 5 управляемых ключей обеспечивают гальваническую развязку силовой цепи и цепи управления, повышая, тем самым, надежность устройства, а применение электронных управляемых ключей - быстродействие, обеспечивая, тем самым, работы в реальном масштабе времени,Устройство раоотает следующим образом,Управляемые ключи 4 и 5 каждой модели фазы моделируют работу тиристорного трехфазного моста при следующих допущениях;тиристорный ключ представляется безинерционным элементом;потери в тиристорном ключе учитываются с помощью выбора типа транзистора и соответствующих масштабов по переменным (напряжению, току),Одновременно в проводящем состоянии могут находиться три управляемых ключа (по одному в каждой модели фаз), При подаче с генератора 17 управляющего потенциала на базу транзистора 18, время действия которого определяется необходимой длительностью нахождения определенного блока управляемых ключей в проводящем состоянии ( 0= 180, 0= 120, 0 = 150 ), ток, протекающий через оптронную пару 20, наводят в ней ЭДС, которая обеспечивает отпирание ключевого элемента, собранного на транзисторе 19, обеспечивая, тем самым, протекание тока от положительной шины блока 16 источника питания через формирователи фазных токов, управляемые ключи и диодные элементы, находящиеся в проводящем состоянии, согласующие блоки и модель нагрузки к отрицательной шине блока источника питания, 5 10 При запирании, например, второго управляемого ключа 5 через второй элемент 7с односторонней проводимостью будет протекать реактивный ток, В результате этого к переходу коллектор база транзистора 19 будет приложено напряжение прямого смещения, которое вызовет в этой цепи протекание "ложного" тока. Для устранения этого явления в катодной цепи транзистора 19 установлен диод 22.Таким образом, управляемые ключи в тяговом режиме пропускают активную составляющую тока нагрузки, в тормозном режиме - намагничивающую составляющую 15 20 25 30 35 40 45 50 55 фазного тока асинхроннои машины. работающей генератором.Активная составляющая фазного тока 1 а, используемая в САР электропередачи, согласно мгновенных схем замещения работы АИН определяется как сумма токов1 а =1 а 11С, Цтгде 1 а - ток, протекающий в шине, подключенной к первому входу модели фазы;1 Р - ток, протекающий в шине питания, подключенной к четвертому входу модели фазыПолный ток фазы 1 п определяется, как1 и а т 1 агде 1 а - ток, протекающии в шине, подключенной к второму входу модели фазы.Реактивный ток 1 р определяется следующим образом 1 р 1 аС выходов операционных усилителей 27 соответствующих формирователей токов снимаются напряжения 1" 1 а, пропорциональные токам 1 я и 1 а, сУммиРУЯ котоРыЕ с помощью операционного усилителя 28, получаем напряжение, пропорциональное активной составляющей тока нагрузки 1 а, которое в дальнейшем может быть использовано в регуляторе САР электропередачи.Согласование фазных токов 1 д, 1 в, 1 с моделей фаз АИН с фазными токами модели нагрузки 15 осуществляется с помощью согласующих блоков 12 - 14, обеспечивающих связь физической и математической частей модели, которые выполнены как преобразователи типа "источник тока" представляющие собой следящие системы которые при неизменном напряжении на входе и изменяющемся напряжении на н рузке поддерживают постоянным падение напряжения на резисторе 34, включенном последовательно в нагрузочную цепь, причем для согласования токов каждой фазы используется отдельный преобразовательПри протекании тока че 1 ез согласующие блоки на выходах огтер;тцонных усили 1672484телеи 33 образуются напряжения, из которых с помо.цью сумматора 35 формируется фазное напряжение, используемое при моделировании АД в качестве функции возмущения. 5При появлении в фазах АД противо - ЭДС (генераторный режим работы АД) ток протекает через элементы с односторонней проводимостью, обеспечивая, тем самым, работу электропередачи в тормозном режи ме.Поскольку конфигурация модели АИН и реальный АИН идентичны, а обмен энергией между источником питания, инвертором и АД происходит аналогично(что обеспечивается 15 моделированием АИН на основе физических аналогов), то беэ дополнительных усовершенствований возможно проводить исследования электропередачи как в режиме тяги, так и в режиме торможения. 20Формула изобретенияУстройство для моделирования трехфазного автономного инвертора напряже ния, содержащее источник питания. первую модель фазы, включающую в себя первый и второй управляемые ключи, первый и второй элементы с односторонней проводимостью и модель нагрузки. о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью расширения функциональных возможностей за счет обеспечения моделирования электропередачи в режимах тяги и торможения, в него введены вторая и третья модели фазы, три согласуюцих блока, первый и второй формирователи фазных токов, информационные входы которых соединены и подключены к положительнои шине источника питания, третий и четвертый формирователи фазных токов, инфор. мационные входы которых соединены и подключены к отрицательнои шине источника питания, выход первого формирователя фаэных токов соединены с информационными входами первых управляемых ключей всех моделей фазы соответственно, выход второго формирователя фазных токов подключен к токовым входам первых элементов с односторонней проводимостью всех моде лей фазы соответственно, выход третьего формирователя фазных токов гоединен с ин. формационными входами вторых управляемых ключей всех моделей фазы соответственно управляющие входы управляемых ключей всех моделей фазы подключены к соответствующим выходам тактового генератора, выход четвертого формирователя фазных токов подключен к токовым входам вторых элементов с односторонней проводи,"лос тью всех моделей фазы соответственно, выходы первого и второго управляемых ключей и первого и второго элементов с односторонней проводимостью в каждой модели фазы соединены между собой и через соответствующие согласующие блоки подключены к информационным входам модели нагру" ки1672484 Составитель Н.КоролевТехред М,Моргентал Корректор М, Максимишинец Редактор В.Данко Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул.Гагарина, 101 Заказ 2842 Тираж 369 Подписное ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР 113035. Москва, Ж, Раушская наб 4/5