Устройство для моделирования систем энергоснабжения Советский патент 1980 года по МПК G06G7/48 

ства, дополнительно введен второй регулятор тока, сигнальный вход которого соединен с общим выводом устройства, а управляющий вход и выход второго регулятора тока соответственно соединены с унравляющим входом и выходом первого регулятора тока. Функциональный преобразователь содержит задающий блок, рещающий блок, усилитель мощности, первый и второй сумматоры. Выход задающего блока соединен с первым входом первого сумматора, выход которого связан со входом рещающего блока, выход которого соединен с первым входом второго сумматора, выход которого соединен со входом усилителя мощности, выход которого является выходом функционального преобразователя. Вторые входы первого и второго сумматоров являются соответственно вторым и первым входами функционального преобразователя.

На чертеже дана функциональная схема устройства.

Устройство содержит первый 1 и второй 2 регуляторы тока, функциональный преобразователь 3, входные выводы 4 и 5, выходные выводы 6 и 7, датчик тока 8.

Функциональный преобразователь 3 содержит задающий блок 9, рещающий блок 10, усилитель мощности И, первый 12 и второй 13 сумматоры.

Регуляторы тока 1 и 2 выполнены на транзисторах разной проводимости, в частности, регулирующий орган регулятора 1 выполнен на я-р-п-транзнсторах, а регулирующий орган регулятора 2 - на р-л-р-транзисторах, вследствии чего к выводу 5 нодключается плюсовой вывод источника электроэнергии, а к выводу 7 - плюсовая щина бортовой сети АЭС.

Устройство работает следующим образом.

При моделировании элементов с противоЭДС ко входу устройства подключается источник электроэнергии необходимой мощности и определенной величины напряжения (7н, а к выходу устройства - бортовая сеть исследуемой системы с величиной напряжения 1/0(О- Блок 9 формирует по заданному закону величину ЭДС E(t) моделируемого элемента. Схема замещения моделируемого элемента, кроме ЭДС E(t) включает и динамические параметры, которые могут быть заданы, например, в виде проводимости У(Р, где Р - оператор дифференцирования, реализуемой рещающим блоком 10. В этом случае сумматор 12 выявляет разность АУ (t) между напряжением t/c (О и ЭДС E(t)

W(t)E(t)-U,(t),(1)

которая преобразуется блоком Ш и усиливается блоком 11 в величину /н(0 пропорциональную току моделируемого элемента /н(0 согласно выражению

и(1} У(Р)-К-Ш(1),(2)

где /С - коэффициент усилення блока И.

Выходной сигнал УН (О функционального преобразователя 3 одновременно подается на управляющие входы регуляторов тока 1 и 2. В зависимости от соотнощения ЭДС

E(t) и напряжения Uc(t) знак разности Д6(/) будет изменяться, вследствии чего будет изменяться и знак выходного сигнала Llu.(t) преобразователя. Поэтому один из регуляторов тока закрыт, а другой - находится в рабочем состоянии и преобразует напряжение питания в ток /м(/) моделируемого элемента в соответствии с величиной сигнала Un(t). При этом из бортовой сети будет потребляться или отдаваться в нее

ток моделируемого элемента, определяемый выражением

I(i) E(t)-U,(t)Y(P).(3)

Если Uc((t}, то согласно выражениям

(1) и (2) , . В этом случае регулятор 1 закрыт, а регулятор 2 функционирует и воспроизводит режим и динамические свойства моделируемого элемента при потреблении им электроэнергии от бортовой

сети. Это объясняется тем, что сигнал управления регуляторами формируется относительно общей точки, например, связанной с эмиттерами транзисторов 1 и 2 разной проводимости.

Если UC,E, то согласно выражениям (1) и (2) , . В этом случае регулятор 2 закрыт, а регулятор 1 функционирует и воспроизводит режим и динамические свойства моделируемого элемента при отдаче им электроэнергии в бортовую сеть. Для высококачественной работы регулятора 1 необходимо, чтобы напряжение между эмиттером и коллектором его регулирующего транзистора было не менее нескольких

вольт. Поэтому напряжеие f/n источника электроэнергии должно быть на несколько вольт больше максимального значения формируемой ЭДС E(t). (функциональный преобразователь представляет собой аналого-цифровое вычислительное устройство, осуществляющее моделирование в реальном времени статических и динамических свойств исследуемых элементов с противо-ЭДС, а также моделирование различного рода возмущений, эквивалентных возмущениям в реальных системах.

В рассмотренном варианте второй вход функционального нреобразователя соединен

с выходом 6 устройства. Этот вход может быть соединен с выходом 7, например, в том случае, когда напрял ение t/c целесообразно измерять относительно шины 7, что на практике часто бывает необходимым. Работа устройства в этом случае аналогична работе в рассмотренном примере.

В указанных случаях схема замещения элементов с противо-ЭДС представлялась через проводимость У(Р). Однако возможно представление этих элементов через со1

. В этом случае

противление Z(P)

Y{P)

устройство снабжено датчиком тока 8, выходной сигнал которого, пропорциональный току /м, снимается с выхода 7 и подается на решающий блок 10, реализующий динамические свойства Z(P) моделируемых элементов. Работа устройства нри моделировании элементов в форме Z{P) аналогична работе при моделировании элементов в форме У(Р).

Таким образом, устройство относительно своего выхода обладает свойствами, эквивалентными свойствами моделируемых элементов с противо-ЭДС в исследуемой системе и представленных в форме Y{P) или Z{P).

При моделировании источников электроэнергии к выводам 4 и 5 подключается источник электроэнергии с напряжением /п, а к выводам 6 и 7 - приемники электроэнергии или другие элементы. Если свойства системы заданы в форме проводимости Yn(P), то блок 9 формирует ЭДС Е, равную ЭДС моделируемой системы.

Разность At) будет всегда положительна, поэтому регулятор 2 всегда закрыт, а регулятор 1 находится в рабочем состоянии. Работа схемы аналогична рассмотренной работе устройства при моделировании элементов с нротиво-ЭДС в режиме моделирования отдачи электроэнергии. Если свойства системы заданы в форме сопротивления Za(P), то необходимо использовать датчик тока 8. Работа устройства в этом случае также аналогична работе устройства в режиме моделирования отдачи электроэнергии.

При моделировании приемников электроэнергии можно отключить источник электроэнергии от выводов 4 и 5, а к выводам 6 и 7 необходимо подключить источник. Величина ЭДС Е блока 9 должна быть равна нулю. В этом случае функционирует только регулятор 2, а регулятор 1 всегда закрыт отрицательным сигналом Регулятор 2 преобразует напряжение питания U,- в ток в соответствии с величиной сигнала UM, который отобра кает свойства приемника, заданные в форме Yjt(P).

Для повышения точности воспроизведения свойства моделируемых элементов, представленных, нанример, в форме ироводимости У{Р), устройство может иметь датчик 8 и первый сумматор 12 преобразователя 3. В этом случае на выходе сумматора 12 определяется разность U сформированного сигнала У„ блоком 10 и сигнала, пропорционального выходному току устройства /„,

Ш и , - ,(5)

Нетрудно показать, что при выполнении условий

Л-/С.1,(6)

где Кг -коэффициент усиления

гулятора 1 или 2 по току, справедливо сл.едующее соотнощение

Г(Р)(0

А, (О

(7) .,

Если регуляторы 1 и 2 выполнены на транзисторах одной проводимости, то необходимо разъединить управляющие входы регуляторов и управлять ими раздельно. Получение двух не связанных выходов преобразователя осуществляется известными методами.

Таким образом, предложенное устройство позволяет повысить качество исследования и проектирования как элементов, так и систем в целом и упростить эксплуатацию моделирующего стенда.

Формула изобретения

1.Устройство для моделирования систем энергоснабжения, содержащее первый регулятор тока, выход которого соединен с

первым выводом датчика тока, второй вывод которого является выходом устройства и соединен с первым входом функционального преобразователя, второй вход которого соедннен с общим выводом устройства,

выход функционального преобразователя соединен с управляющнм входом первого регулятора тока, сигнальный вход которого является входом устройства, о т л и ч а ю1ц,ееся тем, что, с целью расширения

функциоиальных возможностей за счет воспроизведения свойств элементов с нротивоЭДС, в него дополнительно введен второй регулятор тока, сигнальный вход которого соединен с общим выводом устройства, а

управляющий вход и выход второго регулятора тока соответственно соединены с управляющими входом и выходом первого регулятора тока.

2.Устройство по п. 1, отличающееся тем, что функциональный преобразователь

содержит задающий блок, решающий блок, усилитель мощности, первый п второй сумматоры, причем выход задающего блока соедпнеп с первым входом первого сумматора, выход которого связан со входом решающего блока, выход которого соединен с нервым входом второго сумматора, выход которого соедннен со входом уснлителя мощности, выход которого является выходом функционального преобразователя, а вторые входы первого п второго сумматоров являются соответственно вторым н первым входами функционального преобразователя. Источникп ниформации,

прпнятые во внимание при экспертизе 1. Кузнецов В. Ф. и др. Комбинированное моделирование при проектнрованпи сложных автономных электро-энергетическнх enстем. Сб. «Вопросы управления в автономных электроэнергетических системах, вып. 1, труды ЧПИ № 157, Челябинск, 1975, с. 169-171.

2. Авторское свидетельство СССР по заявке № 2379151/18-24, кл. G ОбО 7/48, 1977 (прототип).