Устройство для моделирования электрической цепи с симистром Советский патент 1976 года по МПК G06G7/48 

1

Устройство относится к области вычислительной и преобразовательной электротехники, используется при исследовании электрических процессов в вентильных преобразователях.

Известно устройство для моделирования электрической цепи, содержащей встречно-параллельно включенные тиристоры или симистор (симметричный тиристор).

Такое устройство включает в себя блок формирования управляющих импульсов, блок управления и сумматор с первым управляющим ключом в цепи обратной связи, входы которого соединены соответственно с источником входного напряжения, выходом блока формирования напряжения нагрузки и выходом инвертора, входом подсоединенного к выходу сумматора через интегратор, в цепи обратной связи которого соответственно через второй и третий управляемые ключи включены встречно-параллельно диоды, контролирующие знак входного напряжения. Выход инвертора подключен к входу компаратора и первому входу блока формирования напряжения нагрузки, второй вход которого соединен с выходом сумматора.

Недостатками устройства являются сравнительно низкая точность воспроизведения характеристики симистора и отсутствие в модели сигнала, пропорционального производной моделируемого тока, что оказывается необходимым для формирования напряжения нагрузки. В предложенном устройстве, с целью повышения точности, блок управления содержит элементы «И, «ИЛИ, «НЕ и триггеры, первые входы которых подключены к выходам соответствующих элементов «И, первые входы элементов выходам компаратора, а вторые входы триггеров - к этим же выходам через элементы «НЕ. Выходы блока формирования управляющих импульсов соединены с вторыми входами элементов «И, управляющими входами второго и третьего управляемых ключей и первыми входами первого и вто.рого элементов «ИЛИ, вторые входы которых

подключены к выходам триггеров, а их выходы через третий элемент «ИЛИ - к управляющему входу первого управляющего ключа. Н.а чертеже представлена схема предлагаемого устройства.

Устройство содержит сумматор 1, интегратор 2, инвертор 3, управляемые ключи 4, 5, 6, диоды 7 и 8, компаратор 9, блок 10 формирования напряжения нагрузки, элементы «И 11, 12, элементы «НЕ 13 и 14, триггеры 15 и 16,

элементы «ИЛИ 17, 18, 19 и блок 20 формирования управляющих импульсов. Элементы 11 -19 входят в состав блока 21 управления. Устройство работает следующим образом. В обратной связи интегратора 2 установлены л.ъа управляемых ключа 5, 6, последовательно с которыми включены диоды 7 и 8 в разных направлениях. Указанные цепи обеспечивают контроль за анодным напряжением симистора. Ключ 5 (6) замыкается в соответствующий полупериод входного напряжения при поступлении импульса с блока 20 формирования импульсов управления. Если к этому моменту на входе интегратора 2 имеется соответствующая полярность (положительная для ключа 6, отрицательная для ключа 5), то начинается процесс интегрирования и в выбранном масштабе моделируется ток через симистор. Устройство остается в рабочем состоянии до тех пор, пока моделируемый ток не снизится до нуля. При этом исчезает сигнал с одного из выходов компаратора 9 и ключ 4 замыкается, прекращая работу устройства. Если к моменту поступления импульса управления с блока 20 на входе интегратора 2 оказывается несоответствующая полярность, то интегратор шунтируется диодом 7 (или 8), и сохраняется режим закрытого симистора. Напряжение нагрузки моделируется блоком 10 формирования напряжения нагрузки, структура которого определяется видом нагрузки.

Знак моделируемого тока контролируется компаратором 9 с двумя выходами (трехпозидионный триггер). Наличие сигнала на одном из выходов компаратора указывает на определенную полярность моделируемого тока. Сигналы с выходов компаратора поступают на одни входы элементов «И 11 и 12, а на другие входы этих элементов подаются сигналы импульсов управления, вырабатываемые блоком 20 формирования управляющих импульсов в определенный момент времени. Одновременно сигнал с выхода компаратора 9 поступает на элемент «НЕ 13 или 14. Выходы элементов «И 11 или 12 и «НЕ 13 или 14 подключены на вход триггеров 15 или 16. Сигналы с выходов триггеров 15, 16 проходят на элементы «ИЛИ 17 и 18, на вторые входы которых поступают вновь сигналы импульсов управления. Сигнал с выхода элемента «ИЛИ 19 управляет ключом 4 в цепи обратной связи сумматора 1.

Указанное соединение логических элементов обеспечиваем надежное управление ключом 4, а следовательно, и работу всего устройства при сколь угодно малой зоне нечувствительности компаратора 9, так как сигналы с его выхода не могут осуществлять размыкание ключа 4, когда нет сигнала управления.

Блок 21 управления устройства работает следующим образом.

С появлением импульса управления он проходит через элементы «ИЛИ 17, 19 и размыкает ключ 4. В этот момент ток равен нулю и сигнал на выходе комнаратора 9 отсутствует. При соответствующей полярности на входе интегратора 2 формируется ток вентиля, компаратор 9 выдает на выходе сигнал, который поступает на один вход элемента «И 11. На второй вход этого элемента в это же время

подается еще незакончившийся импульс управления. Сигнал с выхода элемента «И 11 вызывает срабатывание триггера 15, и сигнал с его выхода через элементы «ИЛИ 17 и 19

поддерживает ключ 4 в разомкнутом -состоянии после прекращения импульса управления. В случай снижения тока элемеита «И 11 до нуля на выходе комнаратора 9 сигнал исчезает, и на второй вход триггера 15 через элемент «НЕ i3 поступает импульс, который переводит триггер 15 в противоположное состояние и снимает сигнал с его выхода. Ключ 4 замыкается, прекращая процесс интегрирования. Если при снижении тока элемента «И 11 он

нзмен)1Т свой знак, то это вызовет появление сигнала на втором выходе компаратора 9. Однако это не приведет к ложному срабатыванию ключа 4 за счет работы элементов 12, 16, 18, 19 блока управления, так как в этот момент

отсутствует импульс управления и триггер 16 не срабатывает.

Применение предлагаемой структуры устройства моделирования работы снмпстора позволяет создать более эффективные модели реверсивных вентильных преобразователей, повысить их иадежность и точность моделирования.

Формула изобретения

Устройство для моделирования электрической цепи с симистором, содержащее блок формирования управляющих импульсов, блок управления и сумматор с первым управляющим

ключом в цепи обратной связи, входы которого соединены соответственно с источником входного напряжения, выходом блока формирования напряжения нагрузки и выходом инвертора, вход которого соединен с выходом

сумматора через интегратор, в цепи обратной связи которого соответственно через второй и третий управляемые ключи включены встречно-параллельно диоды, контролирующие знак входного напряжения; выход инвертора соединей с входом компаратора и первым входом блока формирования напряжения нагрузки, второй вход которого соединен с выходом сумматора, отличающееся тем, что, с целью повышения точности, в нем блок управления

содержит элементы «И, «ИЛИ, «НЕ и триггеры, первые входы которых подключены к выходам соответствующих элементов «И, первые входы которых соединены с выходами компаратора, вторые входы триггеров подключены к этим же выходам через элементы «НЕ, выходы блока формирования управляющих импульсов соединены с вторыми входами элементов «И, управляющими входами второго и третьего управляемых ключей и первыми входамм первого и второго элементов «ИЛИ, вторые входы которых подключены к выходам триггеров, а их выходы через третий элемент «ИЛИ соединены с управляющим входом первого управляемого ключа.