Устройство для моделирования цепи нагрузки вентильного преобразователя

Устройство для моделирования цепи нагрузки вентильного преобразователя

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

Союз Советскик

Социалистических

Республик

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

750519

4% (б!) Дополнительное к авт. свид-ву (22) Заявлено 220678 (21) 2632343/18-24 с присоединением заявки ¹ (23) Приоритет

Опубликовано 230780. Бюллетень 4о27

Дата опубликования описания 2 30780 (51) М. Кл.

G G 7/48

Государственный комитет

СССР по делам изобретений и открытий (53) УДК 681. 333 (088. 8) (72) Авторы изобретения

P A Калинин

Новокузнецкое отделение Всесоюзного ордена Трудового

Красного Знамени научно-исследовательс кого и проектного института по комплексной электрификации промышленных объектов им. Ф. E. Якубовского (71) Заявитель (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ МОДЕЛИРОВАНИЯ ЦЕПИ

НАГРУЗКИ ВЕНТИЛЬНОГО ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЯ

Изобретение относится к аналого- вой технике и может быть использовано при аналоговом моделировании цепи нагрузки реверсивного управляемого выпрямителя с раздельным управлением вентильными группами.

Известны аналоговые модели управляемых выпрямителей, в которых односторонняя проводимость вентильной группы воспроизводится включением диода параллельно цепи обратной связи операционного усилителя модели нагрузки (17.

Наиболее близкой по техническому 15 решению является модель нагрузки реверсивного управляемого выпрямителя, выполненная на операционном усилителе с коммутацией в цепи обратной связи (27. 20

Недостаток известного устройства заключается в том, что при моделировании малых токов нагрузки выходной сигнал такой модели по величине сравним с падением напряжения на откры- 25 том диоде, что приводит к существенному снижению точности ограничения выходного сигнала, воспроизводящего ток нагрузки, на нулевом уровне.

Кроме того, нелинейность вольтампер- $Q ной характеристики диода в режиме малых сигналов также увеличивает погрешность вычисления тока, В результате при моделировании режима прерывистого или близкого к нему непрерывного токов нагрузки управляемого выпрямителя ни среднее значение, ни форма импульсов тока не соответствуют действительности.

Цель изобретения — повышение точности моделирования.

Для достижения цели в устройство, содержащее модель нагрузки, выполненную в виде операционного усилителя, в цепь обратной связи которого параллельно включены элемент с комплексным сопротивлением и ключ,первый источник напряжения, выход кото" рого соединен со входом операционного усилителя, выход .которого соединен с первым входом нуль-органа,второй вход которого подключен к выходу первого источника напряжения, второй источник напряжения, дополнительно введен блок управления, первый вход которого соединен с выходом операционного усилителя, второй и третий входы блока управления соединены соответственно с выходами второго источ750519 ника напряжения и нуль-органа, а выход блока управления соединен с управляющим входом ключа, причем блок управления содержит линию задержки, нуль-орган, переключатель, первый и второй разделительные диоды и инвертор, причем вход линии задержки является первым входом блока, выход линии задержки соединен с первым входом нуль-органа, второй вход которого является вторым входом блока, а выход нуль-органа соединен с управлякщим входом переключателя, подвижный контакт которого соединен с выходом блока управления, третий вход которого через первый разделительный диод соединен с размыкающим контактом переключателя, размыкающий контакт которого соединен с одним выводом первого разделительного диода, замыкающий контакт переключателя через второй разделительный диод подключен к выходу инвертора, другой вывод первого разделительного диода соединен со входом инвертора и является третьим входом блока управления.

На чертеже приведено предлагаемое устройство.

Устройство содержит операционный усилитель (ОУ) 1, элемент 2 с комплексным сопротивлением, ключ 3, первый источник 4 напряжения, нульорган 5, блок Ь управления, второй источник 7 напряжения. Выход операционного усилителя l является выходом устройства с сигналом U< . Блок Ь управления содержит линию 8 задержки, нуль-орган 9, I.åðåêлючатель 10, первый и второй разделительные диоды

1i, 12, йнвертор 13.

Работает устройство следующим образом.

При других сочетаниях знаков напряжений U l, U, U4 сигнал U = О. Кроме того, при смене знака U4 блок 6 обеспечивает смену знака напряжения UI (изменение направления тока нагрузки) с выдержкой времени, тем самым обеспечивая моделирование бестоковой паузы, имеющей место при моделировании цепи нагрузки реверсивного вентильного

20 преобразователя с раздельным управлением вентильными группами.

Линия 8 задержки обеспечивает задержку сигнала Ul на время tI,ðàâное бестоковой паузе реверсивного 5 вентичьного преобразователя с раздельной системой управления вентильными группами. Блок 8 задержки может быть выполнен, например, в виде пассивного фильтра с выходным напряже30 нием

Нуль-орган 9 блока управления при

U P О обеспечивает на своем выходе

6 сигнал U I, =-н" ê которого противоположен знаку Ug, независимо от знака и модуля U4. Если U = О, то знак

Ug соответствует знаку сигнала

U = О, если U4 = U = О.

Инвертор 13 обеспечивает на своем выходе напряжение U>, раьное по модулю и противоположное по знаку на40 пряжению U> .

Выходной сигнал переключателя 10

-Ug=l; при U7 > Оу U О; (3)

=О; при U > О; U О; (4)

Ug =U8=l при Uy О; Us> 8; (5)

45 U> =О; при U> О; U>a О. (6)

Диоды 11,1 2 запрещают прохождение на переключатель 10 сигналов отрицательной полярности.

В статическом состоянии работа устройства характеризуется тем,что сигнал U> .знакопостоянный, соблюдается условие (1), что гарантирует — 1 и разомкнутое состояние клют ча 3, Сигнал Ul a этом режиме является непрерывной функцией напряжения U .

Рассмотрим работу устройства в динамике при изменении знака сигнала U4 с положительного на отрицательный. В исходном состоянии U > О

® соблюдается условие (1), (3) и напряжение Ul отрицательно. После изменения знака U4 на отрицательный начинает соблюдаться условие (2). и сохраняется условие (3), т ° е.

65 устройство остается в исходном соЭлемент с комплексным сопротивлением 2 представляет собой, например для активно -индуктивной нагрузки параллельное соединение емкости и реэис тора, Источник 4 напряжения задает на вход ОУГ эквивалентное напряжение цепи нагрузки, равное, например для вентильного электропривода постоянного тока алгебраической сумме ЭДС вентильно.-о преобразователя и противо-ЭДС двигателя.

Нуль-орган 5 при U p О обеспечивае на своем выходе напряжение U> знак которого противоположен знаку Ul независимо от знака и модуля U .Åñëè

UI=0, то знак напряжения U соответствует знаку сигнала U . U> =О, если

1)1= () = О.

Источник 7 напряжения U4 задает направление протекания тока (знак напряжения UI) в цепи нагрузки реверсивного вентильного преобразователя, например с раздельным управлением вентильными группами, Направление тока нагрузки задается знаком напряжения Uq

Ключ 3 шунтирует вход с выходом

Оуl всякий раз, когда выходной сигнал Ug блока 6 равен нулю, обеспечи5 вая U< = О независимо от модуля и зна1 ка напряжения

Блок управления обеспечивает на своем выходе сигнал:

=l,если sign U>=.sign U4 4sign Ll ()

Н (1)

1О U =1 если sign U3 Фз19п U4 =sign — 2)

750519

15

25

55 стоянии до тех пор, пока U< i О. Как только сигнал Б под действием Б равен нулю, сигнал U становится нулевым, либо отрицательным, что приводит к выполнению условия (4) и замыканию ключа 3, гарантирующему

О. По истечении времени ti

U> = О и U7 изменяет свой знак с плюса на минус, обеспечивая срабатывание переключателя 10 и выполне— ние условий (5), (6). Как только сигнал Ug под действием напряжения приобретает отрицательную полярность, ключ 3 размыкается, обеспечи1 в положительной по.лярности, т.е. устройство работает в новом статическом состоянии, характеризуемом условиями (1), (5) и

U О.

Рассмотрим работу устройства пРи моделировании режима прерывистого тока вентильного преобразователя, Допустим U4 Б2 положительное и статическое состояние устройства характеризуется условиями (1), (3) .

Нас тупле ние режима прерыв ис того тока обуславливается тем, что напряжение U, имеющее периодический характер, становится знакопеременным в течение периода, причем большую часть периода Б отрицательно.

Под действием отрицательного значения U< напряжение Uq уменьшается и, как только станет равным нулю, под действием U2 изменяет свой знак на минус, обеспечивая условие (4) и замыкание ключа 3, гарантирующее U1 — — О, независимо от модуля и знака Uz. В начале очередного периода П скачком изменяет свой знак на положительный, обеспечивая положительный сигнал U, что приводит к выполнению условия (3) и размыканию ключа 3. Нагряжение Б возрастает по модулю в отрицательной полярности. После перехода U< через нуль в отрицательную полярность напряжение U1 уменьшается по модулю до нуля и процесс повторяется.

Таким образом, предлагаемое устройство ограничивает требуемую полярность выходного сигнала устройства на нулевом уровне и исключает погрешность вычисления, обусловленную нелинейностью вольтампер оА характеристики диода.

Формула изобретения

1 ° Устройство для моделирования цепи нагрузки вентильного преобразователя, содержащее модель нагрузки, выполненную в виде операционного усилителя, в цепь обратной связи которого параллельно включены элемент с комплексным сопротивлением и ключ, первый источник напряжения, выход которого соединен со входом операционного усилителя, выход которого соединен с гервым входом нуль-органа, второй вход которого подключен к выходу первого истОчника напряжения, второй источник напряжения, о т л и ч а ю щ е« е с я тем, что, с целью повышения точности моделирования, в устройство дополнительно введен блок управления, первый вход которого соединен с выходом операционного усилителя, второй и третий входы блока управления соединены соответственно с выходами второго источника напряжения и нуль-органа, а выход блока управления соединен с управляющим входом ключа.

2. Устройство по и, 1, о тл и ч а ю щ е е с я тем, что блок управления содержит линию задержки, нуль-орган, переключатель, первый и второй разделительные диоды и инвертор, причем вход линии задержки является первымвходом блока, выход линии задержки соединен с первым входом нуль-органа, второй вход которого является вторым входом блока, а выход нуль-органа соединен с управляющим входом переключателя, подвижный контакт которого соединен с выходом блока управления, третий вход которого через первый разделительный диод соединен с раэмыкающим контактом переключателя, размыкающий контакт которогосоединен с одним выводом первого разделительного диода, замыкающий контакт переключателя через второй разделительный диод подключен к выходу инвертора, другой вывод первого разделительного диода соединен со входом инвертора и является третьим входом блока управления.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Динамика вентильного электропривода постоянного тока. Под ред.

А.Д. Поздеева. M., Энергия,1975, с. 224.

2. Калинин A.А., Орещенко P.À, Моделирование управляемого выпрямителя в схемах вентильного электропривода. Электротехника, М 5, 1977, с. 60-63 (прототип).

750519

Составитель И. Лебедев

Ре акто едактор М. Ликович Техред А.Куликовская Корректор Г. Назарова

Заказ 4470/20 Тираж 751 Подписное

ЦНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Филиал ППП Патент, r. Ужгород, ул. Проектная, 4