Устройство для моделирования трехфазного автономного инвертора напряжения

 

Изобретение относится к моделированию электрических систем и может быть использовано при исследовании на аналоговых вычислительных машинах электропередачи переменного тока, содержащей в контуре системы автоматического регулирования автономные инверторы напряжения и асинхронные двигатели. Цель изобретения - расширение функциональных возможностей за счет обеспечения моделирования электропередачи в режимах тяги и торможения. Устройство содержит источник питания, четыре формирователя фазных токов, три согласующих блока, модель нагрузки и три модели фаз, каждая из которых включает по два управляемых ключа и два элемента с односторонней проводимостью. 5 ил.

СО . S Ог<Г ГСКИХ

Сг!!ИД<В1< <И Ц СКИХ

Г- Г- ..ПУГ>ЛИК

<с)1с G 06 G 7/62

I ОСУДАГ С ГВЕ- НПЬ!И КOМИт Г!

I I .) изОЬГ Г!Г ниям и О < кпь<тиям

",I È Г KHT СССГ

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4602588/24 (22) 04.11.88 (46) 23.08.91. Бюл. № 31 (71) Харьковский политехнический институт им. В.И. Ленина (72) Н.И. Заполовский. А.Ф, Даниленко, В.С, Капинус и А.Jl. Елизев (53) 681.333 (088.8) (56) Сипайлов Г.А, и др. Математическое моделирование электрических машин. М.. Высшая школа, 1980, с. 156--157.

Женин Ф.В. и др. Методика моделирования автономных инверторов íà АВМ с применением аналогов вентилей. Известия

ВУЗов, Минск: Энергетика, 1971, ¹ 4, с. 40, рис. 1.

Изобрп.ение относится к области моделирования электрических систем и может быть использовано при исследовании на аналоговых вычислительных машинах электропередачи переменного тока, содержащей в контуре системы автоматического регулирования (САР) автономные инверторы напряжения (АИН) и асинхронные двигатели (АД).

Цель изобретения — расширение функциональных возможностей за счет моделирования электропередачи в режимах тяги и торможения.

На фиг. 1 изображена схема устройства для моделирования трехфазного автономного инвертора напряжения; на фиг. 2— схема управляемого ключа; на фиг. 3 — схема формирователя фаэнь<х токов; на фиг, 4—. SU 1672484 А1 (54) УС ГРОЙСТВО ДЛЯ МОДЕЛИРОВАНИЯ

ТРЕХФАЗНОГО АВ ГОНОМНОГО ИНВЕРТОРА НАПРЯЖЕНИЯ (57) Изобретение относится к моделированию электрических систем и может быть использовано при исследовании на аналоговых вычислительных машинах электропередачи переменного тока, содержащей в контуре системы автоматического регулирования автономные инверторы напряжения и асинхронные двигатели. Цель изобр тения— расширение функциональных возможностей за счет обеспечения моделирования электропередачи в режимах тяги и торможения. Устройство содержит источник питания, четь<ре формирователя фазных токов, три согласующих блока. модель нагрузки и три модели фаз, каждая из которых включает по два управляемых ключа и два элемента с односторонней проводимостью. 5 ил схема согласующего блока: на фиг. 5 — схема замещения устроиства.

Устроиство для моделирования трехфазного автономного инвертора напряжения сос-,îèò иэ первой 1, второй 2 и третьей

3 моделей фаз, каждая из которых включает первый 4 и второй 5 управляемые ключа, а также первый 6 и второй 7 элементы с односторонней проводимостью, первого

8, второго 9, третьего 10 и четвертого 11 формирователей фазных Ini ов, первого 12, второго 13 и третьего 14 со< ласующих блоков. модели нагрузки 5 и <1«очник 16 питания, тактового генера1ора 17.

Ключи 4 и 5 выполнены одинаково по схеме, которая состои; из транзисторов 18 и 19, работающих в кл< «.<« м ре киме. опт1672484

10

55 ронных пар 20 и 21 и диода 22, резисторов

23-25.

Первы и 8, второй 9, третий 10 и четвертый 11 формирователи фазных токов выполнены по схеме "источник тока" на операционных усилителях 26 и 27, сумматоре 28(фиг, 3). Они служат для формирования и измерения токов фаз модели АИН.

Во входной цепи усилителя 26 включен резистор 29, а в обратной цепи — резисторы

30 и 31, Каждый согласующий блок (фиг. 4) содержит усилители 32 и 33, резистор 34, сумматор 35.

На фиг, 5 представлена схема замещения устройства, включающая элементы

36 — 41 с односторонней проводимостью, управляемые ключи 42 — 47, статорные обмотки

48-50 фаэ А, В, С асинхронного двигателя.

Оптронные пары первого 4 и второго 5 управляемых ключей обеспечивают гальваническую развязку силовой цепи и цепи управления, повышая, тем самым. надежность устройства, а применение электронных управляемых ключей — быстродействие, обеспечивая, тем самым, работы в реальном масштабе времени, Устройство раоотает следующим образом, Управляемые ключи 4 и 5 каждой модели фазы моделируют работу тиристорного трехфазного моста при следующих допущениях: тиристорный ключ представляется безинерционным элементом; потери в тиристорном ключе учитываются с помощью выбора типа транзистора и соответствующих масштабов по переменным (напряжению, току).

Одновременно в проводящем состоянии могут находиться три управляемых ключа (по одному в каждой модели фаз). При подаче с генератора 17 управляющего потенциала на базу транзистора 18. время действия которого определяется необходимой длительностью нахождения определенного блока управляемых ключей в проводящем состоянии (0= 180, 0= 120, 0 = 150 ), ток, протекающий через оптронную пару 20, наводят в ней ЭДС, которая обеспечивает отпирание ключевого элемента. собранного на транзисторе 19, обеспечивая, тем самым, протекание тока от положительной шины блока 16 источника питания через формирователи фазных токов, управляемые ключи и диодные элементы, находящиеся в проводящем состоянии, согласующие блоки и модель нагрузки к отрицательной шине блока источника питания, При запирании, например. второго управляемого ключа 5 через второй элемент 7 с односторонней проводимостью будет протекать реактивный ток, В результате этого к переходу коллектор база транзистора 19 будет приложено напряжение прямого смещения, которое вызовет в этой цепи протекание "ложного" тока. Для устранения этого явления в катодной цепи транзистора 19 установлен диод 22.

Таким образом, управляемые ключи в тяговом режиме пропускают активную составляющую тока нагрузки, в тормозном режиме — намагничивающую составляющую фазного тока асинхроннои машины. работающей генератором.

Активная составляющая фазного тока 4, используемая в CAP электропередачи, согласно мгновенных схем замещения работы

АИН определяется как сумма токов а = ia ч т где 4 — ток, протекающий в шине, подключенной к первому входу модели фазы; т — ток, протекающий в шине питания, подключенной к четвертому входу модели фазы.

Полный ток фазы in определяется, как

in la т 1а л где 4 — ток, протекающии в шине, подключенной к второму входу модели фазы.

Реактивный ток 1р определяется следующим образом

<р а

С выходов операционных усилителей 27 соответствующих формирователей токов снимаются напряжения l ". I;,, пропорциональные токам ik и 4, суммируя которые с помощью операционного усилителя 28, получаем напряжение, пропорциональное активной составляющей тока нагрузки Ia, которое в дальнейшем может быть использовано в регуляторе САР электропередачи.

Согласование фазных токов д, ig, ic моделей фаз АИН с фазными токами модели нагрузки 15 осуществляется с помощью согласующих блоков 12 — 14. обеспечивающих связь физической и математической частей модели, которые выполнены как преобразователи типа "источник тока" представляющие собой следящие систт м I которые при неизменном напряжении на входе и изменяющемся напряжении на н рузке поддерживают постоянным падение напряжения на резисторе 34, включенном последовательно в нагрузочную цепь. прич .м для согласования токов каждой фазы используется отдельный преобразователь

При протекании тока ч;рез согласующие блоки на выходах огтер;ты онных усили1672484 телеи 33 образуются напряжения, из которых с помощью сумматора 35 формируется фазное напряжение, используемое при моделировании АД в качестве функции возмущения. 5

При появлении в фазах АД противо—

ЭДС (генераторный режим работы АД) ток протекает через элементы с односторонней проводимостью, обеспечивая, тем самым, работу электропередачи в тормозном режи- 10 ме.

Поскольку конфигурация модели АИН и реальный АИН идентичны, а обмен энергией между источником питания, инвертором и АД происходит аналогично(что обеспечивается 15 моделированием АИН на основе физических аналогов), то беэ дополнительных усовершенствований возможно проводить исследования электропередачи как в режиме тяги, так и в режиме торможения. 20

Формула изобретения

Устройство для моделирования трехфазного автономного инвертора напряже- 25 ния, содержащее источник питания. первую модель фазы, включающую в себя первый и второй управляемые ключи, первый и второй элементы с односторонней проводимостью и модель нагрузки. о т л и ч а ю щ е е- 30 с я тем, что, с целью расширения функциональных возможностей за счет обеспечения моделирования электропередачи в режимах тяги и торможения, в него введены вторая и третья модели фазы. три согласую цих блока, первый и второй формирователи фазных токов, информационные входы которых соединены и подключены к положительнои шине источника питания, третий и четвертый формирователи фазных токов, информационные входы которых соединены и подключены к отрицательнои шине источника питания, выход первого формирователя фазных токов соединены с информационными входами первых управляемых ключей всех моделей фазы соответственно, выход второго формирователя фазных токов подключен к токовым входам первых элементов с односторонней проводимостью всех моделей фазы соответственно, выход третьего формирователя фазных токов гоединен с информационными входами вторых управляемых ключей всех моделей фазы соответственно. управляющие входы управляемых ключей всех моделей фазы подключены к соответствующим выходам тактового генератора, выход четвертого формирователя фазных токов подключен к токовым входам вторых элементов с односторонней проводи."алостью всех моделей фазы соответствеhно, выходы первого и второго управляемых ключей и первого и второго элементов с односторонней проводимостью в каждой модели фазы соединены между собой и через соответствующие согласующие блоки подключены к информационным входам модели нагру" ки

1672484

1672484

Составитель Н.Королев

Техред М,Моргентал Корректор М. Максимишинец

Редактор В.Данко

Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул.Гагарина, 101

Заказ 2842 Тираж 369 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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