Устройство для моделирования трехфазного автономного инвертора напряжения Советский патент 1991 года по МПК G06G7/62 

Изображение относится к области моделирования электрических систем и может быть использовано при исследовании на аналоговых вычислительных машинах электропередачи переменного гока, содержащей в контуре системы автоматического регулирования (САР) автономные инверторы напряжения (АЙН) 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 фазных токов, на фиг. 4 схема согласующего блока на фиг. 5 - схема замещения устройства

Устройство для моделирования трехфазного автономного инвертора напряжения состоит из первой 1. второй 2 и третьей 3 моделей фаз, каждая из которых включает первый 4 и второй 5 управляемые ключа, а также первый 6 и второй 7 элементы с односторонней проводимостью, первого 8, второго 9, третьего 10 и четвертого 11 формирователей фазных , первого 12, второго 13 и третьего 14 го лэсующих блоков, модели нагрузки 15 и иг ючник 16 питания, тактового генератора 17

Ключи 4 и 5 выпопнены одинаково по схеме, которая состоит и транзисторов 18 и 19, работающих в ключрпом режиме опт

io

xl N .N 00

N

ронных пар 20 и 2 1 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 АЙН.

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.

На фиг. 5 представлена схема замещения устройства, включающая элементы 36-41 с односторонней проводимостью, управляемые ключи 42-47, статорные обмотки 48-50 фаз 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 работает следующим образом.

Управляемые ключи 4 и 5 каждой модели фазы моделируют работу тиристорного трехфазного моста при следующих допущениях:

тиристорный ключ представляется без- инерционным элементом;

потери в тиристорном ключе учитываются с помощью выбора типа транзистора и соответствующих масштабов по перемен- ным (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 ( 6 180°, в 120°, 0 150°), ток, протекающий через оптрон- ную 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.

При запирании, например, второго управляемого ключа 5 через второй элемент 7 с 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

фазного тока асинхронной машины, работающей генератором.

Активная составляющая фазного тока ia, используемая в САР электропередачи, согласно мгновенных схем замещения работы

АЙН определяется как сумма токов

ia ia ik4.

где iaT -- ток. протекающий в шине, подключенной к первому входу модели фазы:

ikq - ток, протекающий в шине питания. подключенной к четвертому входу модели фазы.

Полный ток фазы in определяется, как

in iaT iaq.

где iaq - ток, протекающий в шине, подклю- ченной к второму входу модели фазы.

Реактивный ток ip определяется следующим образом

ip - iaq.

С выходов операционных усилителей 27

соответствующих формирователей токов снимаются напряжения Uq laT. пропорциональные токам ikq и а , суммируя которые с помощью операционного усилителя 28, получаем напряжение, пропорциональное активной составляющей тока нагрузки а, которое в дальнейшем может быть использовано в регуляторе САР электропередачи. Согласование фазных токов д, IB, ic моделей фаз АЙН 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 системп которые при неизменном напряжении на влоде и изменяющемся напряжении на нч( рузке поддерживают постоянным падение напряжения на резисторе 34, включенном последовательно в нагрузочную цепь, причем для согласования токов каждой фазы используется отдельный преобразователь

При протекании тока через согласующие блоки на выходах оперлционных усилителеи 33 образуются напряжения, из которых с помощью сумматора 35 формируется фазное напряжение, используемое при моделировании АД в качестве функции возмущения.

При 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 АЙН и реальный АЙН идентичны, а обмен энергией между источником питания, инвертором и АД происходит аналогично (что обеспечивается моделированием АЙН на основе физических аналогов), то без дополнительных усовершенствований возможно проводить исследования электропередачи как в режиме тяги, так и в режиме торможения.

Формула изобретения

Устройство 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, отличающее- 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 согласующих блока, первый и второй формирователи фазных токон, информационные входы которых соединены и подключены к положительной шине источника питания, третий и четвертый формирователи фазных токов, информационные входы которых соединены и подключены к отрицательной шине источника питания, выход первого формирователя фазных токов соединены с информационными входами первых управляемых пючей 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 фазнык токов соединен с информационными 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 проводимостью всех моделей фазы соответственно, вы/оды первого и второго управляемых ключей и первого и второго элементов с односторонней проводимостью в каждой модели фазы соединены между гобой и через соответствующие согласующие блоки подключены с информационным входам модели нагрузки

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 изобретения - расширение функциональных возможностей за счет обеспечения моделирования электропередачи в режимах тяги и торможения. Устройство содержит источник питания, четыре 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.

-и

24

77

1

Ф«й4

ГЙП 2Г 4H4-IН4

Я

ы ы

25 -О

.

.З

г

55

w

т

в

50

Y

Фиг. 5