Устройство для моделирования тиристора Советский патент 1982 года по МПК G06G7/62 

t

Изобретение относится к вычислительной технике и может быть использовано в аналоговых моделирующих комплексах для исследования электромагнитных процессов в тиристорных преобразователях электромагнитной энергии, а также при разработке и отладке систем управления преобразователей.

Известно устройство для моделирования тиристора содержащее два транзистора различного типа проводимости, образующие в совокупности маломощный физический аналог тиристора р.

К недостаткам такого устройства относятся значительно прямое падение напряжения на нем по сравнению со шкалой напряжений современных полупроводниковых аналоговых блоков; сложность согласования физического аналога с типовыми аналоговыми вычислительными блоками и обеспечения условий подобия, особенно если моделируемая электрическая цепь содержит индуктивность; сильная зависимость параметров такого аналога от разброса характеристик транзисторов и температуры.

Наиболее близким к предлагаемому изобретению по технической сущности является устройство для моделирования управляемого выпрямителя, содержащее усилитель, в цепи обратной связи которого включены RC-цепочка, моделирующая наличие в цепи тиристора индуктивности, и диод, моделирующий одностороннюю проводимость тиристора, сумматор, ключи и триггер,

ts который в зависимости от знака аналога напряжения на тиристоре, при поступлении управляющего импульса, замыкает ключ на входе усилителя, а при переходе аналога анодного тока

20 тиристора через нуль размыкает зтот ключ 2.

Недостатками этого известного уст ройства Являются отсутствие учета 1. 9 в модели тиристора конечной величины токов включения и удержания, а также недостаточный динамический диапазон устройства, связанный со значительными (порядка 1-го вольта) пороговыми напряжениями диода и входа триг гера, соизмеримыми со шкалой напряже ния современных полупроводниковых операционных усилителей. Перечисленные недостатки снижают точность моделирования, в частности могут привести к ошибке в выборе ширины управ ляющих импульсов, особенно в режиме прерывистых токов. Целью изобретения являются повьпие ние точности моделирования за счет учета конечной величины токов включения и удержания тиристора, а также расширения динамического диапазона.. Поставленная цель достигается тем что в устройство для моделирования тиристора, содержащее ключ, выход ко торого подключен ко в.ходу апериодиче кого звена, выход которого является выходом устройства, источник опорного напряжения, выход которого соединен с первым входом первого блока сравнения, выход которого подключен ко входу инвертора и триггер, введены элементы И, элемент ИЛИ и второй блок сравнения,, первый вход которого является первым входом устройства, второй вход которого подключен к первому входу первого элемента ИЛИ и подключен к первому входу второго элемента И, выход которого соединен с первым входом триггера, выход кото рого подключен ко второму входу элемента ИЛИ, выход которого соединен с управляющим входом ключа, информационный вход которого подключен к первому входу устройства, выход которого соединен со вторым входом первого блока сравнения, выход которого подключен ко второму входу триг гера, выход инвертора соединен со вторым входом второго элемента И, ши на нулевого потенциала подключена ко второму входу второго блока сравнения, выход которого соединен со вторым входом первого элемента И. На чертеже изображена схема устро с ТВ а. Устройство содержит операционный . усилитель 1, в цепи обратной связи которого включены параллельно резистор 2 и конденсатор 3, которые обра.зуют апериодическое звено. Через 24 ключ 4 вход усилителя 1 соединен со входным зажимом устройства, к которому также подключен вход блока 5 сравнения. На входы двухвходового элемента И 6 поступает сигнал с выхода блока 5 и управляющие импульсы, а выход ее соединен со входами элементов И 7 и ИЛИ 8. Ко второму входу элемента И 7 через инвертор 9 подключен выход второго блока 10 сравнения, снабженного цепью положительной обратной связи, который также соединен с R-входом триггера I1, причем первый вход блока 10 сравнения соединен с выходом усилителя 1,а второй - с источником 12 опорного напряжения. Устройство работает следующим образом. Когда аналог анодного напряжения Up отрицателен.на выходе блока 5 сравнения, а значит, на входе элемента И 6 - логический О, поэтому на выходе элемента И 6 будет логический О, независимо от наличия управляющих импульсов на втором входе элемента И 6. Если также аналог .анодного тока U(ia) неположителен, что имеет место на непроводящем интервале тиристора, то на выходе компаратора 10, а значит, и ria R входе триггера II, будет логическая 1, и триггер окажется в состоянии О. В таком случае на обоих входах элемента ИЛИ 8 имеют место логические нули и ключ 4 разомкнут. Если при положительном анодном напряжении на вход элемента И 6 поступит управляющий импульс, то на ее выходе и, следовательно на входе элемента или 8 появится логическая 1 и ключ 4 замкнется. При этом выходное напряжение усилителя 1 U(iQj) будет нарастать по абсолютной величине, причем скорость нарартания этой величины ограничивается параметрами RC-цепочки 2 и 3. Если U(ig) не достигнет величины и(|„|,(фиг. 2) за время действия управляющего импульса, то ключ 4 разомкнется и, следовательно, тиристор не будет включен. Если же 4(i/j) достигает и(), то на выходе компаратора появится логический О и на обоих входах элемента И 7, а следовательно и на ее выходе, будут логические единицы. Триггер 11 перейдет в состояние 1, и теперь даже при окончании действия управляющего импульса ключ 4 останется замкнутым, т.е. тиристор включится. При .уменьшении напряжения U., даже когда оно становится отрицательным, триггер некоторое время остается во включенном состоянии за счет ЭДС самоиндукции индуктивности, вклю ченной с ним последовательно. В пред лагаемом устройстве при переходе Uq через ноль, аналог тока U(i/.,|) уменьшается по абсолютной величине медлен но за счет заряда конденсатора 3. И тогда когда эта величина достигает значения U(iyA)j определяемого пороговым напряжением и параметрами цепи обратной связи, блок 10 сравнения переходит в состояние I, триггер 11 возвращается в состояние О и ключ 4 размыкается. Таким образом, устрой ство выключается. Учет конечных значений токов вклю чения и удержания тиристора позволяет обосновано выбрать длительность управляющих узких импульсов, что особенно важно в режиме прерывистых токов и в. переходных режимах, причем в последних аналитический расчет потребной длительности импульсов чрезвычайно трудоемок. При наличии индуктивности в цепи тиристора, время его включения може в десятки раз превосходить паспортную величину. Применение предлагаемого устройства в стендах, моделирующих тиристорные преобразователи, позволит со кратить сроки и повысить качество разработок силовых схем; а также систем управления. Формула изобретения Устройство для моделирования тиристора, содержащее ключ, выход которого подключен ко входу апериодического звена, выход которого является выходом устройства, источник опорного напряжения, выход которого сое динен с первым входом первого блока сравнения,, выход которого подключен ко входу инвертора и .триггер, отличающееся тем, что, с целью повьппения точности моделирования в него введены элементы И, элемент ИЛИ -И второй блок сравнения, первый вход которого является первым входом устройства, второй вход которого подключен к первому входу первого элемента И, выход которого соединен с первым входом элемента ИЛИ и подключен к первому входу второго элемента И, выход которого соединен с первым входом триггера, выход которого подключен ко второму входу элемента ИЛИ, выход которого соединен с управляющим входом ключа, информа-. ционный вход которого подключен к первому входу устройства, выход которого соединен со вторым входом первого блока сравнения, выход которого подключен ко второму входу триггера, выход инвертора соединен со вторым входом второго элемента И, шина нулевого потенциала подключена ко второму входу второго блока сравнения, выход которого соединен со вторым входом первого элемента И. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1.Авторское свидетельство СССР № 66А162, кл. G 06 G 7/48, 1979. 2.Авторское свидетельство СССР № 586471, кл. G 06 G 7/62, 1977 (прототип).