
247
246
Г л а в а в о с е м н а д ц а т а я
ЧИСЛЕННЫЕ МАТЕМАТИЧЕСКИЕ МОДЕЛИ
ВЕНТИЛЬНЫХ МАШИН
18.1. Математическая модель вентильного элемента
При исследовании рабочих и специальных режимов
электрических машин в вентильных цепях сравнительно
эффективным может быть метод моделирования вентилей
преобразовательного устройства кусочно-линейными резисторами.
В этом случае открытому вентилю соответствует малое
сопротивление резистора, закрытому - относительно большое.
Таким образом, в отличие от представления вентилей идеальными
ключами, когда структура проводящих цепей преобразователя
испытывает дискретные изменения, данный метод позволяет
оперировать с электрической цепью неизменной структуры и не
требует составления уравнений для всего набора ожидаемых
структур.
Состояние вентиля с номером j (открыт, закрыт)
характеризуем коэффициентом состояния
j
k
, который равен (-1)
или нулю для закрытого вентиля и (+1) - для открытого (табл.18.1).
Принимаем, что вентили меняют свое состояние скачком
(мгновенно), причем на временном интервале, равном шагу
интегрирования дифференциальных уравнений, состояние вентилей
остается неизменным. Для уточнения момента изменения
коэффициента
j
k
можно уменьшать в целое число раз шаг
интегрирования на интервале, на котором зафиксирована смена
знака
j
k
.
Обозначим коэффициент состояния вентиля на шаге, предше-
ствующем рассчитываемому, через
j
k
, на шаге, следующем за
ним (рассчитываемом), -
j
k
. Коэффициент
j
k
является функцией
нескольких переменных, из которых для тиристорных элементов
следует в первую очередь назвать:
j
k
; ток
j
i
и напряжение
j
u
вентиля; ток управления
j
i
у
; время
восстановления запирающих свойств
в
t
.
Характер этой функции иллюстрирует табл.18.2, в которой
приведены возможные комбинации управляющих факторов,
определяющих состояние тиристорного вентиля
1
.
Будем в дальнейшем считать, что смена знаков
j
u
и
j
i
происходит одновременно, т.е. пренебрегаем временем
запаздывания в смене знака
j
u
при выключении вентиля. Это время
примерно совпадает с временем нарастания обратного тока до
максимального значения.
Коэффициент
j
k
при допущениях
рк
перудзв
; ;0 ;0
dt
du
iitt
j
j
можно определить аналитически, используя формулу
j
k
jjj
uik 1,0signsign
у
, (18.1)
где
j
i
у
- нормализированный ток управления «j» вентиля, который
при уровнях фактического тока управления
0
у
j
i
и
0
у
j
i
принимает соответственно значения:
100
у
j
i
и
1
у
j
i
.
В справедливости формулы (18.1) можно убедиться путем
непосредственной подстановки в нее данных из табл. 18.1.
Коэффициент k
j
Состояние вентиля Сопротивление
вентиля
j
R
—1 закрыт
max
R
+1 открыт
min
R
Таблица 18.1
1
уд
1
i
- ток удержания;
дин уд.
2
i
- ток удержания динамический (ток выключения);
пер
3
i
- ток переключения;
рк
4
dt
du
j
- критическая скорость нарастания прямого
напряжения;
1
5
t
- время, отсчитываемое от момента появления обратного
тока;
2
6
t
- время, отсчитываемое от момента одновременного появления
0
j
u
и
0
у
j
i
,
з
t
- время запаздывания отпирания.
247