Устройство для моделирования вентильных преобразователей

 

Изобретение относится к аналоговой вычислительной технике и может быть использовано в аналоговых моделях систем, содержащих различные вентильные преобразователи. Целью изобретения является повышение точности и расширение функциональных возможностей . Устройство содержит группу моделей 1 вентилей, блок 2 формирования потенциалов узлов, блок 3 формирования потенциалов полюсов, группу инверторов 4, первую группу выходных ветвей 5 электрических цепей, вторую группу выходных ветвей 6 электрических цепей, третью группу выходных ветвей 7 электрических цепей, группу входов 8 задания токов электрических ветвей, группу входов 9 задания потенциалов узлов. Устройство позволяет моделировать вентильные преобразователи любых типов. 3 ил. i СЛ cpi/.-f

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИК (193 (11) А1 (504, С 06 С

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Н Д BTOPCHOMY СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Ь ю 7

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ (21) 3885886/24-24 (22) 18.04.85 (46) 15.05.87. Бюл. № 18 (71) Николаевский кораблестроительный институт им. адм. С.О. Макарова (72) А.П. Мещанинов,, В.В. Ромакин, Т.В, Гнездилова, Ю.И. Касьянов и 10.M. Кронгауз (53) 681.333(088.8) (56) Колчев Е.В., Мательский В.П., Стульников В.И. Моделирование тиристорных электроприводов. Киев: Техника, 1980, с. 27, рис. 16.

Авторское свидетельство, СССР

¹ 1024945, кл. G 06 G 7/62, 1982. (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ МОДЕЛИРОВАНИЯ

BEHTKIbHbK ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЕЙ (57) Изобретение относится к аналоговой вычислительной технике и может быть использовано в аналоговых моделях систем, содержащих различные вентильные преобразователи. Целью изобретения является повышение точности и расширение функциональных Ъозможностей. Устройство содержит группу моделей 1 вентилей, блок 2 формирования потенциалов узлов, блок 3 формирования потенциалов полюсов, группу инверторов 4, первую группу выходных ветвей 5 электрических цепей, вторую группу выходных ветвей 6 электрических цепей, третью группу выходных ветвей 7 электрических цепей, группу входов 8 задания токов электрических ветвей, группу входов 9 задания по- тенциалов узлов. Устройство позволяет моделировать вентильные преобразователи любых типов. 3 ил °

1 13

Изобретение относится к аналоговой вычислительной технике и может быть использовано в аналоговых моделях систем, содержащих различные вентильные преобразователи.

Р

Цель изобретения — повышение точности,и расширение функциональных воэможностей.

На фиг. 1 показана функциональная схема устройства для моделирования вентильных преобразователей; на фиг. 2 — функциональная схема блока формирования потенциала узлов; на фиг. 3 — функциональная схема блока формирования потенциала полюсов.

Устройство содержит группу моделей 1 вентилей, блок 2 формирования потенциалов узлов, блок 3 формирования потенциапов полюсов, группу инверторов 4, первую группу выходных .ветвей 5 электрических цепей устройства, вторую группу выходных ветвей 6 электрических цепей устройства, вторуго группу выходных ветвей 6 электрических цепей устройства, третью группу выходных ветвей.7 электрических цепей устройства, группу входов 8 задания токов электрических ветвей устройства, группу входов 9 задания потенциалов узлов .

Каждая из моделей 1 содержит суммирующий усилитель 10, развязывающий диод 11 и операционный усилитель 12.

Блок 2 содержит четыре матрицы переключателей 13, группу уравновешивающих усилителей 14 и четыре группы масштабных переменных резисторов 15.

Блок 3 содержит восемь групп матриц ключей 16 и.две группы инвертирующих усилителей 17.

Устройство работает следующим образом.

Блок 2 формирования потенциала узлов БФПУ реализует уравнение первого закона Кирхгофа, которое в матричной форме имеет вид

П I -=0 или

П - П, П - П - I-=О> где П, П вЂ” матрицы соединений размерностью (М x N) выходящих и входящих ветвей электрического подграфа соответственно;

П, П вЂ” матрицы соединений размерностью (М х L) выходящих и входя10858 щих ветвей комму ного) подграфа

П =П,— П

2 ционного (вентильответственно; — матрица соединений электрического подграфа размерностью (М хЬ); — матрица соединений коммутационного (вентильного) подграфа размерностью (И хЬ). — матрица соединений линейного графа, I описывающего моделирующий вентильпреобразователь с учетом подкг юченных входных и выходных элементов исследуемой системы; — вектор входных токов в ветвях элементов, образующих электрический подграф — вектор вычисляемых токов в вентилях, образующих коммутационный,подграф ; та со

П = П вЂ” П в в в

П=(П, П

20

I в

/т /

I =-- - (- вектор токов в эле/ / ментах моделируемой системы.

Блок формирования потенциала полюсов реализует следующие матричные уравнения:

Р - эн1 П эн э энй Рк

Выходной величиной БФПУ являются

35 значения потенциала узлов, определяющиеся путем решения первого закона Кирхгофа по методу неявных функций согласно уравнению

r =-1 где д — коэффициент усиления операционного усилителя без обратной связи; = 1+В

45 с — ° °

ig — сумма токов, образующих i

J=1 узел; — потенциал i узла (i= 1,..., ш)1 и+(— число ветвей, образующих i

50 узел (и = 1...N, E =1...L).

m — число узлов (m= 1...M) °

1310858

СР

Ф .м . вк1 = П

Ф эки ф эк

П е

ВА

Ч вль ф = . вч

М ек вкь

t— П в

К = К = д

Ш ш, где

Вз

К

IQ — 2

lll

55 где, ф — векторы потенциалов поея ек люсов электрического подграфа, начальные и конечные соответственно;

cp, ф - векторы потенциалов повк люсов коммутационного подграфа, анодные и катодные соответственно; 20 ф, ф — векторы потенциалов узм к лов, формируемые и задаваемые соответственно. .Индекс t при.матрицах соединений является признаком транспонирования этих матриц.

Каждая модель вентиля реализует следующие уравнения.

Суммирующий операционный усилитель 10 реализует уравнение

1 а

Ь 1 вл1 где U " "— падение напряжения íà j-ом

6i вентиле; — потенциалы полюсов вентивд ля, анодный и катодный соответственно, (j = 1...Ь); — коэффициенты передачи, on-40 ределяемые отношением резистора обратной связи к входным резисторам.

m, — масштаб по напряжению;

m. — масштаб по потенциалу. 45

Развязывающий диод реализует урав- нение к1; вд,1 4 вкв

-Ц ),ac

0; если Чз „- Yl,„,.

Выходной операционный усилитель 15 реализует уравнение в зе з ц — ток j-ого вентиля; — коэффициент передачи операционного усилителя 15; — масштаб по току.

Для моделирования определенного типа вентильного преобразователя с учетом подключаемых входных и выходных элементов исследуемой системы замыкаются соответствующие переключатели матриц переключателей блока 2 формирования потенциала узлов и ключи матриц ключей блока 3 формирования потенциала полюсов.

На входы 8 подаются значения токов электрических ветвей, входящих в исследуемую систему. На входы 9 подаются значения потенциалов узлов, входящих в исследуемую систему. В

БФПУ формируются потенциалы узлов с моделируемого вентильного преобразователя, которые вместе с задаваемыми потенциалами (v, V ) узлов в1 вк подаются в БФПП 3. В БФПП 3 формируются потенциалы полюсов элементов, входящих в исследуемую систему. Потенциалы начал и концов электрических ветвей, входящих в исследуемую систему, подаются на выходы 6 и 7, а потенциалы анода и катода вентилей— на соответствующие входы моделей вентилей, входящих в вентильный преобразователь. При У сч развязывающий вс, вк диод 11 закрыт и Iy = О, что соответствует закрытому состоянию вентиля.

При Ю > „ диод 11 открыт и на выходе операционного усилителя 12 появляется ток вентиля 1 . Этот ток подается на соответствующий выход 5 устройства и на соответствующие входы БФ

БФПУ 2.

Предлагаемое устройство позволяет моделировать вентильные преобразователи любых типов..Это позволяет рас- . ширить функциональные возможности устройства и унифицировать его, так как для моделирования различных вентильных преобразователей можно будет использовать одно и то же устройство. Кроме того, это упрощает процесс моделирования и ведет к повышению его эффективности.

Формула изобретения

Устройство для моделирования вентильных преобразователей, содержащее группу моделей вентилей, каждая из которых содержит операционный усилитель, развязывающий диод и суммирующий усилитель, выход которого подключен к катоду развязывающего диода, анод которого соединен с входом операционного усилителя, блок формиро1 3l0858 вания потенциалов узлов, выход операционного усилителя каждой модели вентиля является соответствующей выходной ветвью электрической цепи первой группы устройства, о т л и ч а ю щ ее с я тем, что, с целью повышения точности, в него введены блок формирования потенциалов полюсов, состоящий из двух групп инвертирующих усилителей и восьми матриц ключей, две I0 группы инверторов, причем блок формирования потенциалов узлов состоит из четырех групп матриц переключателей, четырех групп масштабных переменных резисторов и группы уравновешивающих операционных усилителей, выходы которых соединены с соответствующими одноименными замыкающими контактами в строках первой и второй матриц ключей и с входами соответст- 20 вующих инвертирующих усилителей первой группы, выходы которых соединены с одноименными замыкающими контактами ключей в соответствующих строках третьей и четвертой матриц ключей, одноименные переключающие контакты ключей в соответствующих столбцах которых соединены соответственно с одноименными переключающими контактами ключей в соответствующих столбцах пятой и шестой матриц ключей, одноименные замыкающие контакты ключей которых соединены в соответствующих строках между собой и подключены к выходам соответствующих инверти- 35 рующих усилителей, входы которых соединены с одноименными замыкающими контактами ключей в соответствующих строках седьмой и восьмой матриц ключей и являются группой входов задания 40 потенциалов узлов устройства, группа входов задания токов электрических

Ветвей которого подключена через первую группу масштабных переменных резисторов к одноименным переключаю- 4> щим контактам в соответствующих столбцах первой матрицы переключателей, одноименные замыкающие контакты в соответствующих строках которых соединены с одноименными замыкающими контактами переключателей в соответствующих строках второй, третьей и четвертой матриц переключателей и с входами соответствующих уравновешива1 ющих операционных усилителей группы, группа входов задания токов электрических ветвей устройства через первую группу инвертаров подключена к первым выводам масштабных переменных резисторов второй группы, вторые выводы которых соединены с . одноименными переключающими контактами переключателей в соответствующих столбцах второй матрицы переключателей, выходы операционных усилителей группы моделей вентилей подключены непосредственно к первым выводам масштабных переменных резисторов третьей группы и через вторую группу инверторов к первым выводам масштабных переменных резисторов четвертой группы, вторые выводы которых соединены с одноименными переключающими .контактами переключателей в соответствующих столбцах. четвертой матрицы переключателей, вторые выводы масштабных переменных резисторов третьей группы подключены к одноименным переключающим контактам в соответствующих столбцах третьей матрицы переключателей, одноименные переключающие контакты ключей в соответствующих столбцах первой и восьмой мат-. риц ключей объединены между собой и подключены к первым входам суммирующих усилителей в соответствующих моделях вентилей, одноименные переключающие контакты ключей в соответству.— ющих столбцах третьей и шестой матриц ключей объединены между собой и подключены к вторым входам сумматоров в соответствующих моделях вентилей, одноименные переключающие.контакты ключей в соответствующих столбцах второй и седьмой матриц ключей объединены между собой и являются второй группой выходных ветвей электрических цепей устройства, третья группа выходных ветвей и электрических цепей которого подключена к одноименным переключающим контактам ключей в соответствующих столбцах четвертой и пятой матриц ключей.

1310858

Л 1

@02. 2

° С 1, ° ° )Г

Составитель В. Рыбин

Редактор Н. Горват Техред М.Ходанич Корректор С. Черни

Заказ 1894/47 Тираж 673 Подписно е

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Производственно-полиграфическое предприятие, r, Ужгород, ул. Проектная, 4