Устройство для моделирования -фазного управляемого выпрямителя — SU 959105 (original) (raw)

ОП ИСАНИЕИЗОБРЕТЕНИЯК АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ Союз СоветскихСоциалистическихРеспублик 1959105(23) Приоритет -Гееударстеелыв кюмитет СССР Опубликовано 15.09.82. Бюллетень 34Дата опубликования описания 25.09.82пф делам изобретений и еткрмтий(72) Авторы изобретения Г. И. ВоловичЛ. С. Казаринов и О. А. Ра нополов Челябинский политехнический институт им, Лен ского,"ЮмсОмМаИзобретение относится к вычислитель. ной и преобразовательной технике и может быть использовано в аналоговых моделирующих комплексах для исследования электромагнитных процессов в тиристорных выпрямителях, а также при разработке и отладке систем управления выпрямителями.Известно устройство для моделирования гп-фазного вентильного преобразователя, включающее интегратор, функциональный преобразователь, нелинейный блок и цепь, и мити рующую на груз ку, Это устройство не позволяет моделировать процессы коммутации, моделировать выпрямители с замкнутой системой управления, учитывать свойства первичного источника питания 1.Наиболее близким по техническим характеристикам к предлагаемому является устройство для моделирования управляемого выпрямителя, содержащее управляемый генератор, соединенный через функциональный преобразователь с электронной схемой, моделирующей тиристор, к выходу которой подключен блок вычисления тока нагрузки. Изменением управляющего напряжения регулирует фазу управляющих импульсов. На выходе функционального преобразо 2вателя формируется напряжение, имеющее форму выходного напряжения т-фазного выпрямителя, причем начальная фаза соответствующих отрезков .синусоид определяется управляющим сигналом. Указанное уст ройство отличается простотой и состоит восновном из стандартных аналоговых вы- числительных блоков 12 .Недостатками этого устройства являются невозможность моделирования процессов коммутации, несимметричных режимов работы выпрямителя, а также невозможность учета свойств первичного источника питания выпрямителя.Цель изобретения - расширение функциональных возможностей за счет модели рования несимметричных режимов работыи учета свойств первичного источника питания.Для достижения цели в устройство длямоделирования в-фазного управляемого выпрямителя, содержащее узел моделирования одной фазы управляемого выпрямителя, состоящий из сумматора и блока моделирования тока тиристора, дополнительно введены генератор двухфазного синусоидального напряжения, сумматор токов тисумматора является входом блока, а выход сумматора соединен со входом операционного усилителя, выход которого является выходом блока и через интегратор соединен со вторым входом сумматора, блок моделирования выпрямленного напряжения содержит операционные усилители, сумматор, масштабные резисторы, дифференцирующий конденсатор, конденсатор обратной связи, согласующий резистор и резистор обратной связи, причем одни выводы масштабных ре 50 55 ристоров, блок моделирования выпрямленного напряжение и гпузлов моделирования одной фазы управляемого выпрямителя, а каждый узел дополнительно содержит операционный усилитель и блок моделиро. вания напряжения фазы, причем выход операционного усилителя каждого узла моделирования одной фазы управляемого выпрямителя соединен с первым входом сумматора своего узла, выход которого соединен с информационным входом блока моде 10 лирования тока тиристора этого узла, выход которого через блок моделирования напряжения фазы соединен со вторым входом сумматора своего узла, а выходы блоков моделирования тока тиристора всех узлов соединены соответственно со входами сумматора токов тиристоров, выход которого соединен со входом блока моделирования выпрямленного напряжения,первый выход которого является выходом устройства, а второй выход соединен с третьими входами20 сумматоров всех узлов, причем первыи и второй выходы генератора двухфазного синусоидального напряжения соединены соответственно с прямыми и инверсными входами операционных усилителей всех узлов, а управляющие входы блоков моделирования тока тиристора являются входами устройства, блок моделирования тока тиристора изделий, операционный усилитель, триггер, ключ, компараторы, элементы И, ИЛИ и инвертор, причем вход первого компаратора является информационым входом блока З 0 и через ключ соединен с входом операционного усилителя, выход которого является выходом блока и соединен со входом второго компаратора, выход которого соединен со входами инвертора, связанным с Й-входом триггера, выход которого соединен с первым входом элемента ИЛИ, выход которого соединен с управляющим входом ключа, а выход первого компаратора соединен с первым входом первого элемента И, вторОй вход которого является управ ляющим входом блока, выход первого элемента И соединен со вторым входом элемента ИЛИ, связанным с первым входом второго элемента И, второй вход которого подключен к выходу инвертора, а выход второго элемента И соединен с Я-входом 45 триггера, блок моделирования напряжения фазы содержит сумматор, операционный усилитель и интегратор, причем первый вход зисторов объединяются и являются входом блока, а другие выводы масштабных резисторов, соответственно соединены с инверсными входами первого и второго операционных усилителей, выход первого операционного усилителя соединен через резистор обратной связи со своим инверсным входом и подключен к первому входу сумматора, выход второго операционного усилителя соединен через конденсатор обратной связи со своим входом и подключен ко второму входу сумматора, соединенному через согласующий резистор с одним выводом источника опорного напряжения, другой вывод которого соединен с инверсным входом второго операционного усилителя, а выводы дифференцирующего конденсатора соединены соответственно со входом блока и с инверсным входом первого отрицательного усилителя, причем выход второго операционного усилителя является первым выходом, блока, а выход сумматора является вторым выходом блока.На фиг, 1 представлена блок-схема устройства; на фиг. 2 - схема блока моделирования тока тиристора; на фиг. 3 - схема блока моделирования напряжения фазы; на фиг, 4 - схема блока моделирования выпрямленного напряжения.Устройство содержит узел моделирования одной фазы управляемого выпрямителя 1, содержащий операционный усилитель 2, сумматор 3, блок 4 моделирования тока тиристора и блок 5 моделирования напряжения фазы. Кроме того, устройство содержит сумматор 6 токов тиристоров, блок 7 моделирования выпрямленного напряжения и генератор 8 двухфазного синусоидального напряженияБлок моделирования тока тиристора содержит операционный усилитель 9, ключ 10, первый компаратор 11, элементы И 12 и 13, элемент ИЛИ 14, инвертор 15, второй компаратор 16 и триггер 17. Блок моделирования напряжения фазы содержит сумматор 18, операционный усилитель 19 и интегратор 20,Блок моделирования выпрямленного напряжения содержит операционные усилители 21, 22, сумматор 23, конденсаторы -дифференцирующий 24 и обратной связи25, масштабирующие резисторы 26, резистор, обратной связи 27 и согласующийрезистор 28,Устройство работает следующим образом.Двухфазное напряжение, поступающеес генератора синоусидальных колебаний 1,с помощью операционных усилителей 2 преобразуется в ряд аналогов фазных ЭДСвыпрямителя видае, = ЕП 51 п (у 1 + - "1;2 Кек = Ерп(о 1 + 2 л к)Е.1 +2 л51 О 5 20 Формула изобретения 1(11 а,),где Е - амплитуда;ы - круговая частота ЭДС,Изображение по Лапласу напряженияна к-ом тиристоре 11 а(Ь) равно 1-1 ак(Я) = Ек - Ц 1(5) - Ъ(с(Я(1 щ(Я), (2) где Е(Я), (ад 1 ох(Ь) - изображение по Лапласу, соответственно фазной ЭДС, выпрямленного напряжения и тока тиристора; Хй - операторное сопротивление фазы первичного источника питания.В соответствии с уравнением (2) на входы сумматора 3 каждой фазы подаются аналоги фазной ЭДС с операционных усилителей 2, падения напряжения на внутреннем сопротивлении первичного источника питания с выхода блока моделирования напряжения фазы 5 и выпрямленного напряжения с блока моделирования выпрямленного напряжения 7. Тогда сигнал на выходе сумматора 3 является аналогом падения напряжения на вентиле 1.1 ж. Блок 4 вычисляет ток тиристора в соответствии с зависимостью где- фаза управляющего импульсаВеличина аналога определяется, в частности, параметрами блока вычисления выпрямленного напряжения 7 и блока вычисления напряжения фазы.Если в реальном выпрямителе существует индуктивность в цепи первичного источника, то процесс перехода тока с предыдущего тиристора на очередной затягивается, В устройстве существуют аналоги токов на выходах нескольких фаз. Параметры индуктивности моделируются параметрами параллельной цепи в обратной связи операционного усилителя блока моделирования тока нагрузки.Выпрямительный ток в процессе коммутации складывается из токов отдельных фаз на блоке суммирования токов тиристоров 6. На внекоммутационных интервалах он равен току работающей фазы. По величине его аналога в блоке моделирования выпрямленного напряжения вычисляется аналог мгновенного значения напряжения на выходе схемы выпрямления. Схема блока 7, показанная на чертеже, моделирует Г-образный 1.С-фыльтр, к выходу которого подключена активная нагрузка с противо-ЭДС отображаемой ЭДС ЕмУстройство представляет собой систему с обратной связью по выпрямленному напряжению. Это позволяет обойтись одним комплектом моделей тиристоров и построить устройство для моделирования выпрямителя полностью на стандартных аналоговых вычислительных элементах.Таким образом, выполнение устройства в соответствии с изобретением позволяет 25 зо 35 4 О 45 5 О 55 испытать системы импульсно-фазового управления, в том числе, подобрать коррекцию системы с целью обеспечения устойчивости и требуемых динамических свойств управляемого выпрямителя, подобрать оптимальную ширину узких управляющих импульсов, с целью обеспечения устойчивого включения тиристоров в режиме прерывистых токов; исследовать электромагнитные процессы в выпрямителе с заданными параметрами силовой части, в том числе процессы коммутации с использованием конкретной системы управления. При этом довольно просто могут быть учтены такие факторы, как динамические свойства первичного ис- ч точника питания соизмеримои мощности,несимметрия питающего напряжения, уход частоты питающей сети. Все это позволяет существенно сократить время и затраты на проектирование управляемых выпрямителей, повысить достоверность получаемыхрезультатов. 1. Устройство для моделирования гп-фазного управляемого выпрямителя, содержащее узел моделирования одной фазы управляемого выпрямителя, состоящий из сумматора и блока моделирования тока тиристора, отличающееся тем, что, с целью расширения функциональных возможностей за счет обеспечения возможностей воспроизведения несимметричных режимов работы выпрямителя и учета свойств первичного источника питания, в него дополнительно введены генератор двухфазного синусоидального напряжения и гп - -1 узлов моделирования одной фазы управляемого выпрямителя, а каждый узел дополнительно содержит операционный усилитель и блок моделирования напряжения фазы, причем выход операционного усилителя каждого узла моделирования одной фазы управляемого выпрямителя соединен с первым входом сумматора своего узла, выход которого соединен с информационным входом блока моделирования тока тиристора этого узла, выход которого через блок моделирования напряжения фазы соединен с вторым входом сумматора своего узла, выходы блоков моделирования тока тиристора всех узлов соединены соответственно с входами сумматора токов тиристоров, выход которого соединен с входом блока моделирования выпрямленного напряжения, первый выход которого является выходом устройства, а второй выход соединен с третьими входами сумматоров всех узлов, причем первый й второй выхо ды генератора двухфазного синусоидального напряжения соединены соответственно с прямыми и инверсными входами операционных усилителей всех узлов, а управляющие входы блоков моделирования тока тиристора являются входами устройства.2. Устройство по п. 1, отличающеесятем, что блок моделирования тока тиристора содержит операционный усилитель,триггер, ключ, компараторы, элементы И,ИЛИ и инвертор, причем вход первого ком.паратора является информационным входом 5блока и через ключ соединен с входом операционного усилителя, выход которого является выходом блока и соединен с входомвторого компаратора, выход которого соединен с входом инвертора и с Й-входом триггера, выход которого соединен с первымвходом элемента ИЛИ, выход которого соединен с управляющим входом ключа, а выход первого компаратора соединен с первым входом первого элемента И, второйвход которого является управляющим входом блока, выход первого элемента И соединен с вторым входом элемента ИЛИ и спервым входом второго. элемента И, второй вход которого подключен к выходу инвертора, а выход второго элемента И соединен с 5-входом триггера.3. Устройство по пп. 1 и 2, отличающеесятем, что блок моделирования напряженияфазы содержит сумматор, операционныйусилитель и инвертор, причем первый входсумматора является входом блока, выходсумматора соединен с входом операционного усилителя, выход которого являетсявыходом блока и через интегратор соединенс вторым входом сумматора,4. Устройство по пп. 1, 2 и 3, отличающееся тем, что блок моделирования выпрям- золенного напряжения содержит операционные усилители, сумматор, масштабные резисторы, дифференцирующий конденсатор, конденсатор обратной связи, согласующий резистор и резистор обратной связи, причем одни выводы масштабных резисторов объединены и являются входом блока, а другие выводы масштабных резисторов соответственно соединены с инверсными входами первого и второго операционных усилителей, выход первого операционного усилителя соединен через резистор обратной связи со своим инверсным входом и подключен кпервому входу сумматора, выход второго операционного усилителя соединен через конденсатор обратной связи со своим входом и подключен к второму входу сумматора, соединенному через согласующий резистор с одним выводом источника опорного напряжения, другой вывод которого соединен с инверсным входом второго операционного усилителя, а выводы дифференцируюшего конденсатора соединены соответственно с входом блока и с инверсным входом первого операционного усилителя, причем выход второго операционного усилителя является первым выходом блока, а выход сумматора является вторым выходом блока.Источники информации,принятые во внимание при экспертизе1. Авторское свидетельство СССР206124, кл, 6 06 6 /62,1966.2. Авторское свидетельство СССР586471, кл. б 06 6 7/62, 1976 (прототип).Редактор Л. ПовхаЗаказ 6795/67 Составитель И. Лебедн Техред А. БойкасТираж 731ВНИИПИ Государственного комитпо делам изобретений и оз13035, Москва, Ж - 35, Раушскаяиал ППП Патент, г, Ужгород, у Корректор МПодписноеета СССРрытийнаб., д. 4/5Проектная Шаро

Смотреть

Устройство для моделирования -фазного управляемого выпрямителя