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

(54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ МОДЕЛИРОВАНИЯ ТИРИСТОРА

1

Изобретение относится к аналоговой вычислительной технике и может быть « использовано при исследовании с помощью моделей электротехнических устройств, содержащих тиристсры, а также в системах автоматического регулирования.

Известно устройстг.о для моделирования тиристора, содержаи1ее операционный усилитель и электромеханическое звенореле, контакты которого включены в цепь отртщательной обратной связи операционного усилителя 1 .

Основным недостатком этого устройства является низкая надежность, так как они содержат реле, которые представляют собг и электромеханическую систему контактов.

Наиболее бпизктл к предлагаемому по технической сущности является устройство для моделиропания тиристора, содержащее операциотгый устщитель, во входную цепь кот; рого включен транзистор, а п цепь обратной связи - резистор.

Транзистор работает Б инперсном режвме 2 ,

Недостатками этого устройства являются невысокая точность всспроизведе- ния моделируемых зависимостей, так как транзтютор может работать только з инверсном режиме и насыщение промежутка эмиттер-база наступает уже при малых значениях входного напряжения операционного усгшителя, что искажает сигнал,

to возм -жность получать завистлость .U -j- i(-i-r) только с одним знаком напр5зжения на выходе операционного ус отителя: положительным при транзисторах р- ц -р типа или отрицательным при транзисторах

15 -р... п типа, низкая надежность, так как при закрытом положении модели тиристора переход база-коллектор транзистора смещен в прямом направлении, сопротивление его при этом мало (сот20ни Otvf), что может гызвать перегрузку операционного усилителя, с которого снимается сигнал U , и выход его из строя. 393 Цель изобретения - повышение точности воспроизведения моделируемых за-висимостей, расширение функциональных возможностей за счет получения нелинейной зависимости U-, (-(т) как с положительным, так и с отрицательным знаками выходного напряжения операционного усил теля и увеличение надежности. Поставленная цель достигается тем, что в устройство, содержащее усилительный транзистор, резистор, включенный в цепи отрицательной обратной связи операционного усилителя, выход которого является выходом устройства, введены выпрш 1итель, фильтрующий конденсатор, трансформатор, разделительный конденсатор, два ключа и генератор переменного сигнала, первый выход которого соединен с шиной нулевого потенциала, второй бь1ход генератора переменного сигнала подключен к информационному входу первого ключа, первый выход которого соединен с первой обкладкой разделительjjoro конденсатора, вторая обкладка которого подключена к первому выводу первичной обмотки трансформатора, второй вывод которой соединен с шиной нулевого потенциала, первый и второй выводы вторичной обмотки трансформатора подключены соотв;етственно к первому и второму входам выпрямителя, первый выход которого соединен с первой обкладкой фильтру ющего конденсатора, с б;азовым выводом усилительного транзистора и с первым информационным входом второго ключа, управляющий вход которого является первым входом устройства, второй вход которого подключен к управляющему входу перрого ключа, второй выход которого соединен со вторым информационным входом второго ключа и является третьим входом устройства, первый информационный иыход второго подключен к коллекторному вь1воду усилительного тран зистора, эмиттерный вывод которого соединен со второй обкладкой фильтрующего конденсатора и вторым выходом выпрямителя, второй информационный выход второ го ключа подключен ко входу операционного усилителя. На чертеже представлена схема предлагаемого устройства. Устройство содержит ус1титель 1, резистор 2 обратной связи, усилительны транзистор 3, выпрямитель 4, фильтрующий конденсатор 5, траносЬооматор б, раз делительный конденсатор 7, ключ 8, генератор 9 переменного сигнала и ключ 04 1О, резисотр 2 и усилитель 1 образуют операционный усилитель 11. Устройство работает следующим образом. В, исходном состоянии Uy4 О и ключ 10 находится в таком состоянии, что коллектор транзистора 3 соединен со входом операционного усилителя 11, а второй выход ключа 8 и вход устройства подключены к базе транзистора 3, ключ 8 замкнут, при .этом на управляющий промежуток эмиттер-база транзистора 3 подается отпирающее напряжение, поэтому сопротивление промежутка база-коллектор мало для любой полярности входного сигнала. Коэффициент усиления операционного усилителя 11 велик. Это состояние соответствует закрытому состоянию модели тиристора. При подаче управляющего напряжения на ключ 8 переменного тока он размыкается, напряжение на промежутке эмиттер-база транзистора 3 исчезает и для положительной полярности входного напряжения 1- сопротивление промежутка базаколлектор транзистора 3 возрастает а коэффициент усиления усилителя 1 резко уменьшается, что соответствует открытому состоянию модели тиристора. , В дальнейшем это состояние поддерживается напряжением, щэопорционйпьным току тиристора i , вплоть до уменьшения этого напряжения до нуля, когда модель тиристора закрывается. Для получения выходного напряжения с отрицательным знаком необходимо подать управляющее напряжение ( U 1) на управляющий вход ключа 10. В качестве ключа 8 переменного тока может быть исг,ользован операционный усилитель моделирующей установки в реян/але с ограничением. В качестве генератора 9 переменного сигнала для питания трансформатора 6 можно использовать источники напряжения моделирующей установки с частотой 200-400 Гц. Преимущество .предлагаемого устройства для моделирования тиристора по сравнению с известным заключается в том, что использование трансформатора для электрического изолирования управляющего промежутка транзистора от корпуса моделирующей установки позволяет повысить точность воспроизведения моделируемых зависимостей, так как насыщение промежутка эмиттер-база транзистора не наступает до напряжения 200 В и выше; расширить функциональные возможности схемы, так как предпагаемое устройство можно использовать; при моделировании зависимости U : i(i как с положительным, так и с отрицательным знаком выходного напряжения операционного усилителя ( ток через тиристор, U - падение напряжения на тиристоре), кроме того, увеличить надежность, так как выход операционного усилителя электрически не соединен с корпусом моделирующей установки и выход из строя операционного усилителя изнза перегрузки невозможен. Формула изобретения Устройство для моделирования тиристора, содержащее усилительный транзистор и операционный усилитель, выход которого является выходсж устройства, отличающееся тем, что, с целью повышения точности моделирования, в него введены выпр5ямитель, фильтрующий конденсатор, трансформатор, раздейитепьный конденсатор, два ключа и генератор пер-еменногс сигнала, первый выход которого соединен с шиной нулевого , второй выход генератора переменного сигнала подключен к инфор-мационному етсоду первого ключа, першлй выход которого соединён с первой обклад кой разделительного конденсатора, вторая обкладка которого подключена к первому выводу первичной обмотки трансформатора, второй вывод которой соединен с шиной нулевого потенциала, первый и второй выводы вторичной обмотки трансформатора подключены соответственно к первому и второму входам выпрямителя, первый выход которого соединен с первой обкладкой фильтрующего конденсатора, с базовым вывоаом усилительного транзистора и с первым информационным входом второго ключа, управляющий вход которого ягвляется первым входом устройства, второй вход которого подключен к управляющему входу первого ключа второй выхоа которого сое пине н с вторым информационнык входом второго ключа и является третьим входом устройства, первый информационный выход второго ключа подключен к коллекторному выво- : ду усилительного транзистора, эмитт)адяе вывод которого соединен с второй «вкладкой фильтрующего конденсатора и вторым выходом выпрямителя, второй информационный выход второго ключа подключен к входу операционного усилителя. Источники информация, принятые во внимание при экспертизе 1. Бамдес А, М., Разуваев Ю. П., Шапиро С. В. Аналоговое моделирование исполнительных феррО «1агнитных устройств. М , Наука, 1975, с. 63. 2 Шапиро С. В., Лобанов Ю. В. Моделирование на АВМ автономных инверторов и систем с ними. Уфа, 1979, с. 50 .(прототип).