Устройство для моделирования вентильного преобразователя Советский патент 1976 года по МПК G06G7/62 

1

Изобретение относится к области вычислительной техники и предназначено для исследования и проектирования вентильных преобразователей с помощью аналоговых вычислительных машин.

Известно устройство для моделирования вентильных преобразователей, содержащие группы каналов, где каждый канал состоит из схемы моделирования тиристора, блока унравления им, генераторов синусоидальных и пилообразных напряжений. Такие устройства сложны и не учитывают характера сопротивлений в цепях переменного и постоянного токов преобразователя.

Наиболее близким по технической сущности к изобретению является устройство, содержащее два контура нагрузки и коммутации, состоящих из сумматоров, интеграторов и переключателей, блок формирования входной э. д. с., блок формирования ком.мутационной э.д. с., блок формирования импульсов управления, компаратор, нуль-орган, сумматор, интегратор, инвертор, сумматор-пнтегратор, блок формирования напряжения нагрузки, блоки переключателей, источник трехфазного напряжения, выходы которого подключены к соответствующим входам блока формирования импульсов управления и первым трем входам блока формирования входной э. д. с. и блока формирования коммутационной э. д. с.

Это устройство характеризуется тем, что в нем осуществляется решение одного дифференциального уравнения для контура нагрузки с постоянными коэффициентами, но с переменной структурой, обусловленной введением с помощью переключающей функции дополнительных членов па интервале коммутации. Такая операция усложняет построение модели и не позволяет иметь универсальную аналоговую модель, отражающую фнзические процессы в преобразователе при различных режимах. Цель изобретения - упрощение устройства для моделирования и расщирение класса решаемых задач.

Это достигается тем, что предложенное устройство содержит блок управления режимом работы интеграторов и переключателей, первый вход которого подключен к выходу блока формирования импульсов управления и к четвертым входам блока формирования входной э. д. с. и блока формирования коммутационной э. д. с., второй вход подключен к выходу компаратора, первый выход соединен с первыми управляющими входами блоков переключателей, второй выход - с вторыми управляющими входами блоков переключателей и входом управления режимом работы сумматора-интегратора, третий выход подключен к входу управления режимом работы интегратора, выход

i oToporo подключен к входу блока формпро

вания напряжения нагрузки и через инвертор - к входу нуль-органа, выход которого подключен к третьему входу блока управления режимом работы интеграторов и переключателей. Выход инвертора через первый блок переключателей подключен к первому входу сумматора, второй вход которого через второй блок переключателей подключен к выходу блока формирования входной э. д. с. Третий вход сумматора подключен к выходу блока формирования напряжения нагрузки, выход инвертора подключен к первому входу компаратора, второй вход которого подключен к выходу сумматора-интегратора, выход которого соединен с его первым входом. Второй вход сумматора-интегратора подключен к выходу сумматора и через третий блок переключателей соединен с входом интегратора, третий вход сумматора-интегратора подключен к выходу инвертора, а четвертый его вход соединен с выходом блока формирования коммутационной э. д. с.

Устройство для моделирования формирует выходной ток и напряжение преобразователя путем решения дифференциального уравнения, описывающего электрические процессы в контуре нагрузки, с постоянной структурой, но с переменными коэффициентами, зпачения которых изменяются при переходе с интервала коммутации на внекоммутационный интервал

(1)

где го - выходной ток преобразователя;

бвх - входная э. д. с., определяемая структурой преобразователя и параметрами его источника питания;

UH - напряжение нагрузки.

Значения коэффициентов а, Ь, с изменяются скачком в момент сравнения выходного тока преобразователя io с током коммутации IK, нолучаемым из решения дифференциального уравнения для контура коммутации.

di

- + ga -Г + ё + (2) 45

dt

где бк - коммутационная э. д. с., действующая в контуре коммутации;

gh gz, g3, gi - постоянные параметры, определяемые структурой преобразователя и его параметрами.

Устройство состоит из канала моделирования тока нагрузки, канала моделирования тока коммутации и блока управления их режимом работы.

На фиг. 1 представлена структурная схема предложенного устройства, где I, 2 - сумматоры, 3 - интегратор, 4 - инвертор, 5 - нуль-орган, 6 - сумматор, 7 - сумматор-интегратор, 8 - компаратор, 9--блок формирования папряжения нагрузки, 10, 11 - блоки логики, 12 - блок формирования импульсов управления, 13, 14 - триггеры, 15-28 -управляемые ключи, 29-33 - блоки переключателей, 34 - источник трехфазного напряжения, 35 - блок управления режимом работы интеграторов и переключателей, 36 - блок формирования входной силы э. д. с., 37 - блок формирования коммутационной э. д. с.

На фиг. 2 а, б приведены принципиальные схемы блоков 10 и II; на фиг. 2, в - временная диаграмма формируемых входной и коммутационной э. д. с.

В предложенном устройстве выходы источника 34 трехфазного напряжения подключены к входам блоков 12, 36, 37. Нервый вход блока 35 подключен к выходу блока 12 и к другим входам блоков 36 и 37, а второй вход - к выходу компаратора 8. Первый выход блока 35 соединен с первыми управляющими входами блоков 29-31, второй его выход подключен к вторым управляющим входам блоков 29-31 и к входу управления режимом работы сумматора-интегратора 7. Третий выход блока 35 соединен с входом управления режимом работы интегратора 3, выход которого подключен к входу блока 9 и через инвертор 4 - к входу нуль-органа 5. Выход нуль-органа 5 подключен к третьему входу блока 35. Выход инвертора 4 через блок 29 соединен с первым входом сумматора 2, второй вход которого через блок 30 подключен к выходу блока 36. Третий вход сумматора 2 подключен к выходу блока 9. Выход инвертора 4 соединен с первым входом компаратора 8, второй вход которого подключен к выходу сумматора-интегратора 7. Выход интегратора связан с его первым входом, второй его вход подключен к выходу сумматора 2 и через блок 31-к входу интегратора 3. Третий и четвертый входы блока 7 подключены соответственно к выходам блоков 4 и 37.

В канале моделирования тока нагрузки решается уравнение (I). Этот канал содержит блок 36 формирования входной э. д. с., состоящий из сумматора 1 и блока переключателей 32, сумматор 2, интегратор 3, инвертор 4 и нуль-орган 5. Нзменение коэффициентов передачи сумматора 2 осуществляется с помощью управляемых блоков переключателей 29-30, а интегратора 3 блоком переключателей 31.

Нанряжение нагрузки UH формируется с помощью блока 9 формирования напряжения нагрузки, Структурная схема которого зависит от вида нагрузки.

В канале моделирования тока коммутации решается уравнение (2). Этот канал содержит блок 37 формирования коммутационной э. д. с., сумматор 6, блок переключателей 33 и сумматор-ннтегратор 7. Значение тока коммутации IK сравнивается с током преобразователя io на компараторе 8, и в момент их равенства вырабатывается сигнал у, поступающий на второй вход триггера 13 блока 35 управления режимом работы интеграторов и переключателей, а также на входы блоков логики 10 и II, которые управляют работой блоков переключателей 32 и 33.

На первый вход триггера 13 и на вторые входы блоков логики 10 и II поступают импульсы управления а с блока 12 формирования импульсов управления, построепного по вертикальному принципу. Углы управления по всем фазам аа, аь, «с изменяются пропорционально напряжению управления Ну. К входам блока 36 формирования входной э. д. с., блока 37 коммутационной э. д. с. и блока 12 формирования импульсов управления подключен источник 34 трехфазного напряжения e, еь, вс. Сигнал с первого выхода триггера 13 i/i поступает на первые управляющие входы блоков 29-31 переключателей. Сигнал с второго выхода триггера 13 yz - на вторые управляющие входы блоков 29-31 переключателей, а также на управляемый ключ 28, обеспечивающий замыкание цепи обратной связи сумматора-интегратора 7 на межкоммутационном интервале. В режиме прерывистого тока преобразователя срабатывает нуль-орган 5, вырабатывая сигнал р, и через триггер 14 и управляемый ключ 27 замыкается цепь обратной связи интегратора 3. Предлагаемое устройство для моделирования позволяет повысить точность, надежность моделирования при исследовании процессов в сложных вентильных электрических цепях. Формула изобретения Устройство для моделирования вентильного преобразователя, содержащее блок формирования входной э. д. с., блок формирования коммутационной э. д. с., блок формирования импульсов управления, компаратор, нуль-орган, сумматор, интегратор, инвертор, сумматор-интегратор, блок формирования напряжения нагрузки, блоки переключателей, источник трехфазного напряжения, выходы которого подключены к соответствующим входам блока формирования импульсов управления и первым трем входам блока формирования входной э. д. с. и блока формирования коммутационной э. д. с., о тл и ч а ю Hi.ec с я тем, что, с целью упрощения устройства п расширения класса решаемых задач, оно содержит блок управления режимом работы интеграторов и переключателей, первый вход которого подключен к выходу блока формирования импульсов управления п к четвертым входам блока формирования входной э. д. с. и блока формирования коммутационной э. д. с., второй вход подключен к выходу компаратора, первый выход соединен с первыми управляющими входами блоков переключателей, второй выход соединен с вторыми управляющими входами блоков переключателей и входом управления режимом работы сумматора-интегратора, третий выход подключен к входу управления режимом работы интегратора, выход которого подключен к входу блока формирования напряжения нагрузки и через инвертор подключен к входу нуль-органа, выход которого подключен к третьему входу блока управления режимом работы интеграторов и переключателей, выход инвертора через первый блок переключателей подключен к первому входу сумматора, второй вход которого через второй блок переключателей подключен к выходу блока формирования входной э. д. с., третий вход сумматора подключен к выходу блока формирования напряжения нагрузки, выход инвертора подключен к первому входз компаратора, второй вход которого подключен к выходу сумматора-интегратора, выход которого соединен с его первым входом, второй вход сумматора-интегратора подключен к выходу сумматора и через третий блок переключателей соединен с входом интегратора, третий вход сумматора-интегратора подключен к выходу инвертора, а четвертый его вход соединен с выходом блока формирования коммутационной э. д. с.