Устройство для моделирования вентильных преобразователей

СОЮЗ СОВЕТСКИХСОЦИАЛИСТИЧЕСКИХРЕСПУБЛИК 9) (И) 49 4(5) 6 О ьлмСОг 63;,4 Г;Л. 1 м сс,Ф ПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИ 21) 3 22) 1 46) 3 72) А ов 31883/ ,08.83 .01.85 И. Пон 4о и В. Бю ем кий поли нический тавро л 1 ас 1 о 1 е 1 Ьз94,ВАл н я ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТ институт(56) 1. Богрый В, С. и др. Математическое моделирование тиристорных преобразователей, М., "Энергия", 1972, с, 139-151.2. 1 оз 1 р атосе. 5 вц и чоп зсгоп)г 1 сЬсегдезре 1 зсец С сгооМосогапс 1 еЬеп, ЕТЕ-А, Вд 1973. Н. 1 (прототип).(54)(57) УСТРОЙСТВО ДЛЯ МОДЕЛИРО НИЯ ВЕНТИЛЬНЫХ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЕЙ содержащее триггер, исчочкик тока, первый и второй тиристорные выпрямите и, информационные входы которых являются соответственно первым и вторым фазными входами трехфазного источника переменного напряжения устройства, блок моделирования напряжения вентилього преобразователя, источник постонного напряжения, блок моделирования тока нагрузки, состоящий из суммирующего интегратора, масштабного резистора и ограничительного диода, блок моделирования тока коммутации, состоящий из суммирующего интегратора и масштабного резистора, выход источника постоянного напряжения соединен с первым входом суммирующего интегратора блока моделирования тока нагрузки, выход которого через масштабный, резистор своего блока соединен с вторым входом суммирующего интегратора своего блока, третий вход которого соединен с анодом ограничительного диода, катод которого подключен к выходу суммирующего интегратора блока моделирования тока нагрузки и к первому входу нуль-органа, второй вход которого соединен с выходом инвертора, вход которого соединен непосредственно с выходом сум мирующего интегратора блока моделиро. вания тока коммутации и через масштабный резистор этого блока - с первым входом суммирующего интегратора блока моделирования тока коммутации, отличающееся тем, что, с целью повышения точности, блок моделирования напряжения вентильного преобразователя содержит суммирующий Е интегратор, масштабный резистор и сумматор, выход которого является выходом напряжения вентильного преоб (ффффф разователя устройства и подключен к первому входу суммирующего интегратора своего блока, второй вход которого через масштабный резистор со- фффффединен со своим выходом и первым вхо фф дом сумматора этого блока, второй ФЭ вход которого соединен с выходом сум- Д мирующего интегратора блока модели- фйь рования тока нагрузки, выход источ- Я) ника постоянного напряжения подключен , к третьему входу суммирующего интегратора блока моделирования напряжения вентильного преобразователя, выход нуль-органа соединен с первым установочным входом триггера и управляю- фЬ щим входом второго тиристорного выпрямителя, выход, которого соединен с выходом источника тока, выходом первого тиристорного выпрямителя, четвертым входом суммирующего интегратора блока моделирования тока нагрузки и вторым входом суммирующего ин113749 тегратора блока моделирования токакоммутации, третий вход которого подключен к выходу триггера, второй установочный вход которого соединен суправляющим входом первого тиристорного выпрямителя и является входомзапуска устройства, выход суммирующего интегратора блока моделированиятока нагрузки подключен к второму Изобретение относится к аналоговой вычислительной технике и может быть использовано для моделирования вентильных преобразователей в системах автоматического регулирования, 5Известно устройство для моделирования выпрямителя, содержащее ключи, имитирующие работу каждого вентиля, инвертирующие операционные усилители, суммирующие операционные усилители, блоки вычисления тока нагрузки тока коммутации, вентилей и выходного напряжения выпрямителя 11 .Недостатки данного устройства - сложность моделирования процессов в реальном масштабе времени (из-за наличия инерционных реле), большое количество ключей, выполненных на основе контактов реле, необходимость специальной системы управления реле 20 логический блок модели), снижение точности моделирования из-за представления вентилей идеальными ключами.Наиболее близкими по технической сущности к изобретению является уст- ройство для моделирования вентильных преобразователей, содержащее триггер, источник тока, первый и второй тиристорные выпрямители, информационные входы, которых являются соответственно 30 первым и вторым фазными входами трехфазного источника переменного напряжения устройства, блок моделирования напряжения вентильного преобразователя, источник постоянного напряжения, З 5 блок моделирования тока нагрузки, состоящий иэ суммирующего интегратора, масштабного резистора и ограничительного диода, блок моделирования тока коммутапии, состоящий из суммирующе го интегратора и масштабного резистора, выход источника постоянного навходу сумматора блока моделированиянапряжения вентильного преобразователя и является выходом тока нагрузкивентильного преобразователя устройства, выход тока коммутации вентильногопреобразователя которого подключен квыходу суммирующего интегратора блока моделирования тока коммутации. пряжения соединен с первым входом суммирующего интегратора блока моделирования тока нагрузки, выход которого через масштабный резистор своего блока соединен с вторым входом суммирующего интегратора этого блока, третий вход которого соединен с анодом ограничительного диода, катод которого подключен к выходу,.суммирующего интегратора блока моделирования тока нагрузки и к первому входу нуль-органа, второй вход которого соединен с выходом инвертора, вход которого соединен непосредственно с выходом суммирующего интегратора блока моделирования тока коммутации и через масштабный резистор этого блока - с первым входом суммирующего интегратора блока моделирования тока коммутации. Кроме того, устройство содержит компараторы, ключи и логические элементы 2 .Недостатки известного устройствасло 1 кность схемы, связанная с применением ключей и наличием системы управления этими ключами при моделировании процессов в режиме прерывистых токов, применение трех источников постоянного. напряжения, необходи мость фазового сдвига импульсов управления, недостаточная точность моделирования из-за большого числа ана. логовых преобразований.Целью изобретения является повышение точности моделирования вентиль., ного преобразователя.Поставленная цель достигается тем, что в устройстве, содержащем . триггер, источник тока, первый и второй тиристорные выпрямители, ин.формационные входы которых являются соответственно первым и вторым фаз- .ными входами трехфазного источникапеременного напряжения устройства,блок моделирования напряжения вентильного преобразователя, источникпостоянного напряжения, блок моделирования тока нагрузки, состоящийиэ суммирующего интегратора, масштабного резистора и ограничительного .диода, блок моделирования тока коммутации, состоящий из суммирующегоинтегратора и масштабного резистора,выход источника постоянного напряжения соединен с первым входом суммирующего интегратора блока моделирования тока нагрузки, выход которогочерез масштабный резистор своего бло.ка соединен с вторым входом суммирующего интегратора своего блока, третий вход которого соединен с анодомограничительного диода, катод которого подключен к выходу суммирующегоинтегратора блока моделирования токанагрузки и к первому входу нуль-органа, второй вход которого соединен свыходом инвертора, вход которогосоединен непосредственно с выходомсуммирующего интегратора блока моделирования тока коммутации и черезмасштабный резистор этого блока - спервым входом суммирующего интегратора блока моделирования тока коммутации, блок моделирования напряжениявентильного преобразователя содержитсуммирующий интегратор, масштабныйрезистор и сумматор, выход которогоявляется выходом напряжения вентиль-.ного преобразователя устройства иподключен к первому входу суммирующего интегратора своего блока, второйвход которого через масштабный резистор соединен со своим выходом ипервым входом сумматора этого блока,второй вход которого соединен с выходом суммирующего интегратора блокамоделирования тока нагрузки, выходисточника постоянного напряжения под.ключен к третьему входу суммирующегоинтегратора блока моделирования напряжения вентипьного преобразователя,выход нуль-органа соединен с первымустановочным входом триггера и управ.ляющим входом второго тиристорноговыпрямителя, выход которого соединенс выходом источника тока, выходомпервого тиристорного выпрямителя,четверТым входом суммирующего интегратора блока моделирования тока нагрузки и вторым входом суммирующего интегратора блока моделирования токакомутации, третий вход которого подключен к выходу триггера, второй установочный вход которого соединен суправляющим входом первого тирис-торного выпрямителя и является входом запуска устройства, выход суммирующего интегратора блока моделирования тока нагрузки подключен к второОму входу сумматора блока моделирования напряжения вентильного.преобразователя устройства, и является выходомтока нагрузки вентильного преобразователя устройства, выход тока комму 15тации вентильного преобразователякоторого подключен к выходу суммирующего интегратора блока моделированиятока коммутации.На фиг, 1 представлена блок-схема20устройства; на фиг. 2 - временныедиаграммы процессов, поясняющие рабо"ту устройства с активно-индуктивнойнагрузкой,25Устройство содержит тиристорныевыпрямители 1 и 2, блок 3 моделирования тока нагрузки, блок 4 моделирования напряжения вентильного преобразователя, источник 5 постоянногонапряжения, нуль-орган 6 инвертор 7,30 блок 8 моделирования тока коммутации, триггер 9, источник постоянноготока 10.Блок 3 моделирования тока нагруз- ки содержит масштабный резистор 11,35 суммирующий интегратор 12 и ограничительный диод 13.Блок 4 моделирования напряжениявентильного преобразователя содержитмасштабный резистор 14,.суммирующий40 интегратор 15 и сумматор 16.Блок 8 моделирования тока комму"тации содержит масштабный резистор17, суммирующий интегратор 18,Устройство работает следующим об 45 разом.На вход запуска подаются импульсыуправления. С приходом импульса открывается соответствующий тиристорный выпрямитель 1 (фиг. 2), Нуль-ор 50 ган 6 находится в исходном состоянииНулевой сигнал с выхода нуль-Органа6 подается одновременно на управляющий вход тиристорного выпрямителя 2и на вход Р"триггера 9. Выходным сиг.55 налом "1" логической единицы Я =триггер 9 включает блок 8 моделирования тока коммутации. Таким образом,с началом работы первого тиристорно"1137491 3го выпрямителя 1 блок 3 моделирования тока нагрузки формирует сигнал 1, отображающий ток преобразователя, а блок 8 - сигнал 1, отображающий ток коммутации (фиг. 2). Сигналы 11 и 1 сравниваются на суммиКрующем входе нуль-органа 6. В момент превышения сигналанад сигналом 1 нуль-орган 6 изменяет состояние (на выходе формируется сигнал " 1" ), 1 О Сигнал "1" нуль-органа 6 включает соответствующий тиристор тиристорного выпрямителя 2 и меняет состояние триггера 9 (К = 1, 5 = 0 О = 0), Нулевым сигналом триггер блокирует 15 работу блока 8 моделирования тока коммутации, Разность сигналов 1, и меняет знак, и нуль-орган 6 переходит в исходное состояние "0" на выходе 20С приходом нового управляющего импульса работа устройства повторяется, моделирование выходного напряжения вентипьного преобразователями 01 с учетом нагрузки (например, двига теля постоянного тока) осуществляется блоком 4 моделирования напряжения вентильного преобразователя, состоящим из суммирующего масштабного резистора 14, интегратора 15 и сумматора 16. Они образуют следящую систе.му автоматического регулирования.При равенстве передаточных функцийблоков Э и 4 в интервале проводимости вентилей на выходе сумматора 6формируется сигнал, пропорциональныйвыходному напряжению преобразователяц,1.Таким образом, устройство моделирует работу вентильного преобразователя как в непрерывном так и в прерывистом режиме тока.Предложенное устройство выгодноотличается от известного тем, что оносодержит меньшее число аналоговыхпреобразований .и элементов схемы.Это позволяет повысить точность моделирования, а также снизить материальные затраты. Моделирование процес"сов в реальном масштабе времени позволяет широко использовать предложенное моделирующее устройство в составе реальныхавтоматических систем,например электропривода,. Ужгород, ул, Проектная 7 Тираж 710. Подписное ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж, Раушская наб д. 4/5