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

1

Изобретение относится к области аналого-физического моделирования элементов автономных электрических систем (АЭС) постоянного тока.

По основному авт. св. № 641466 известно 5 устройство для моделирования систем энергоснабжения, содержаш,ее регулятор тока, информационный вход которого связан с одним входом устройства, а управляющий вход соединен с выходом функционального ю преобразователя, и датчик тока, вход и выход которого соответственно соединены с другим входом и одним выходом устройства в него введены нагрузочный элемент и два переключателя, причем подвижный контакт i5 первого переключателя соединен с выходом регулятора тока, замыкающий контакт первого переключателя связан с одним выводом нагрузочного элемента, другой вывод которого соединен с выходом датчика тока, 20 а размыкающий контакт первого переключателя связан с другим выходом устройства, подвижный контакт второго переключателя соединен со входом функционального преобразователя, замыкающий контакт 25 второго переключателя подключен к одному входу устройства, а размыкающий контакт второго переключателя связан с выходом датчика тока 1.

Известное устройство предназначено 30

только для моделирования СЭС и приемников электроэнергии. Однако в общем случае, при исследовании и проектировании сложных АЭС необходимо моделировать кроме систем электроснабжения и приемников электроэнергии такие специфические элементы, как бортовые сети, преобразователи электроэнергии, средства вторичного электропитания и т. д., которые можно объединить общим названием - четырехполюсники.

Целью изобретения является расширение функциональных возможностей устройства путем воспроизведения свойств четырехполюсных элементов АЭС.

Для этого в устройство дополнительно введены второй регулятор тока, источник тока, второй датчик тока, третий переключатель и ключ, причем вход датчика тока через второй датчик тока соединен с одним выводом источника тока, другой вывод которого соединен с информационным входом второго регулятора тока, выход которого через ключ соединен с размыкающим контактом первого переключателя, кроме того, выход регулятора тока соединен с замыкающим контактом третьего переключателя, размыкающий контакт которого соединен с одним выводом источника тока, а подвижный контакт третьего переключателя соединён со вторым входом функционального преобразователя, второй выход которого соединен с управляющил вхбдбм второго регулятора.

На чертеже показано предлагаемое устройство.

Устройство содержит регулятор тока 1, функциональный преобразователь 2, датчик тока 3, нагрузочный элемент 4, переключатели 5 и 6, входные зажимы 7 и 8 и выходные зажимы 9 и 10, второй регулятор тока 11, источник тока 12 с выключателем 13, второй датчик тока 14, ключ 15 и третий переключатель 16.

Устройство работает следующим образом.

При моделировании СЭС (источников электроэнергии) подвижные контакты переключателей 5 и 6 замыкаются на размыкающие контакты. Ключ 15 находится в разомкнутом состоянии, т. е. выход регулятора 11 отключен от выхода 9 устройства. Ко входу устройства подключается внещний источник питания необходимой мощности, а к выходу устройства подключается реальный приемник. Выходное напряжение (7i,n внешнего источника подается на регулятор тока 1, который преобразует его в соответствии с выходным сигналом (Ум функционального преобразователя. При этом через приемник электроэнергии протекает ток системы /с, определяемый выражением

-и,

/с

Zn(P)

где Zn(P)-сопротивление приемника в

операторной форме; и--преобразованное напряжение на выходе регулятора тока.

Выходной сигнал t/д датчика тока 3 (шунта), пропорциональный току системы If,, подается на вход функционального преобразователя 2, который представляет собой аналого-цифровое вычислительное устройство, осуществляющее моделирование в натуральном масштабе времени статических и динамических свойств исследуемых СЭС, а также моделирование различного рода возмущений, эквивалентных возмущениям в реальных системах.

Устройство относительно своего выхода обладает свойствами, эквивалентными свойствам моделируемой СЭС в исследуемой системе.

При моделировании приемников электроэнергии подвижные контакты переключателей 5 и 6 замкнуты на замыкающие кон,такты, а ключ 15 находится в разомкнутом состоянии. В этом случае ко входу устройства подключается исследуемая СЭС, а выходной сигнал регулятора тока 1 подается на нагрузочный элемент 4. Выходной сигнал t/M преобразователя 2 формируется согласно выражению

()ип,где Уам.(Р) 1/2ам(Р)-проводимость модулируемого приемника, реализуемая в функциональном преобразователе.

Ток /п, протекающий через балластный резистор 4, определяется выражением

где б - сопротивление балластного резистора 4, и протекает через исследуемую СЭС. В этом случае относительно своего входа устройство обладает свойствами, эквивалентными свойствам моделируемого приемника в исследуемой системе.

При моделировании четырехполюсных элементов подвижные контакты переключателей 5 и 6 замыкаются на замыкающие

контакты, а ключ 15 замыкается и тем самым подключает выход регулятора тока 11 к выходу 9 устройства. Выключатель 13 источника 12 находится в замкнутом (включенном) положении. Ко входу устройства

подключается исследуемая СЭС, а к выходу устройства подключается реальный исследуемый приемник электроэнергии Выходное напряжение /7ип исследуемой СЭС и выходное напряжение U источника тока

12 подаются соответственно на регулятор тока 1 и регулятор тока И, которые преобразуют указанные напряжения в соответствии с выходным сигналом U и выходным сигналом функционального преобразователя. При этом сигнал. ;(/м подается на управляющий вход регулятора 1, а сигнал - на управляющий вход регулятора 11. Любой четырехполюсный элемент в рассматриваемых АЭС возможно и целесооб-

разно представлять относительно потребляемого тока /1 со стороны входных зажимов и относительного выходного напряжения со стороны входных зажимов. В этом случае входными координатами четырехполюсника являются напряжение и и,ш на его входных зажимах и выходной ток /2 - /с, протекающий через приемник электроэнергии. Аналитическая запись подобного линейного четырехполюсника имеет следующий вид

(/) + );

U, LJ,K,(P) + f,Z,AP), .

где Увх(Р)-входная проводимость; Ki(P)-коэффициент обратной связи

по току;

К2(Р)-коэффициент усиления по напряжению;

2вых(/) -выходное сопротивление. Для реализации зависимости подвижный контакт переключателя 16 замыкается на размыкающий контакт, который связан с выходом датчика 14. В результате выходной сигнал Уд датчика 14, пропорциональный току /2 четырехполюсника, полается на

дополнительный вход функционального преобразователя 2. Выходные сигналы t/м и f/.M функционального преобразователя 2 формируется согласно выражейиям

())

U U,K,(P) + I,Z,,(P)-R,,,

где 14 - сопротивление датчика 14.

Для исключения влияния сопротивления 14 шунта в блоках набора Ki{P) и 2вых{ ) функционального преобразователя необходимо увеличить коэффициент усиления в раз. При этом через элемент 4 протекает ток , определяемый выражением

а через нриемник электроэнергии протекает ток /2, определяемый выражением

/,

а,

Zn(P)

В этом случае устройство относительно своих входных и выходных зажимов обладает свойствами, эквивалентными свойствам моделируемого четырехполюсного элемента в исследуемой АЭС.

Известны и другие формы представления четырехполюсников, которые также могут быть использованы для моделирования четырехполюсников в исследуемых АЭС.

Таким образом, предлагаемое устройство расширяет функциональные возможности за счет воспроизведения свойств моделируемых четырехполюсников, являюш,ихся сложными и существенными элементами АЭС; сокраш,ает время и уменьшает трудоемкость процессов моделирования при исследованиях, настройке, производственном контроле и проектировании АЭС; автоматизирует и ускоряет процесс проектирования и исследования сложных АЭС, упрош,ает эксплуатацию устройства.

Формула изобретения

Устройство для моделирования системы энергоснабжения по авт. св. № 641466, отличаюш,ееся тем, что, с целью расширения функциональных возможностей за счет воспроизведения свойств четырехполюсников, в него дополнительно введены второй регулятор тока, источник тока, второй датчик тока, третий переключатель и ключ, причем вход датчика тока через второй датчик тока соединен с одним выводом источника тока, другой вывод которого соединен с информационным входом второго регулятора тока, выход которого через ключ соединен с размыкаюш,им контактом первого переключателя, выход реглуятора тока соединен с замыкаюш.им контактом третьего переключателя, размыкаюш,ии контакт которого соединен с одним выводом источника тока, а подвижный контакт третьего переключателя соединен с дополннтельным ходом функционального преобразователя, ополнительный выход которого соединен с управляющим входом второго регулятора тока.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1. Авторское свидетельство СССР № 641468, кл. G 06G 7/48, 1976 (прототип).