3.2.4. Анализ и фиксация переключений силовых ключей
В случае сложной многоконтурной схемы с большим количеством силовых ключей, или вентилей, возникает ряд трудностей при отработке их переключений. В основном они связаны со скачкообразным перераспределением напряжений и токов в контурах и узлах из вентилей при изменениях их состояния. Например, при наличии последовательно соединённых неработающих вентилей напряжения на них распределяются в зависимости от сигналов управления. Вентили, на которых эти сигналы отсутствуют, берут на себя всё обратное напряжение, приложенное к цепочке. В то же время, вентиль этой цепочки, на котором имеется импульс управления, формально может открыться, но у него нет цепи для протекания тока: открывшись, он тут же закрывается. Возникают предпосылки для логических ошибок и зацикливания.
Для разрешения подобных противоречий применим алгоритм предварительной отработки переключений на основе последовательного применения RE и RJ-схем (рис. 3.9). Для схемы со сложившимся на рассматриваемый момент сочетанием открытых и закрытых вентилей рассчитываются безынерционные токи и напряжения R-ветвей с вентилями. Проверяется достоверность рассмотренного сочетания вентилей по условиям переключений (п. 3.1). Если новых переключений не обнаружено, достигнутое сочетание работающих вентилей считается устойчивым и происходит переход к расчёту очередного интервала. В случае обнаружения хотя бы одного переключения происходит изменение состояния вентилей и процедура расчёта и проверки повторяется. В процессе выполнения этих итерационных процедур токи индуктивностей и напряжения емкостей остаются неизменными в соответствии с законами коммутации.
После установления устойчивого сочетания открытых и закрытых вентилей производится топологический анализ схемы замещения на новом интервале, сводящийся к определению матрицы независимых контуров графа состояния HINT, а также расчёт коэффициентов уравнения состояния электрической схемы замещения на интервале.
При отработке переключений не происходит перемещения во времени, поэтому значения инерциальных токов индуктивностей и напряжений емкостей не меняются. Расчёт напряжений и токов производятся только для резистивных RE и RJ-схем на основе решения алгебраических уравнений и проверки логических условий. Токи и напряжения, полученные при расчёте этих схем для устойчивого сочетания работающих вентилей, являются достоверными.
Рис. 3.9. Блок-схема алгоритма анализа и фиксации переключений вентилей
И условия проверки устойчивого состояния вентилей
При воспроизведении различных режимов вентильных схем с технически обоснованным сочетанием параметров элементов силовой части и системы управления обычно не возникает неопределённых ситуаций и не происходит зацикливание. Однако, в переходных и анормальных режимах сложных схем с большим количеством силовых ключей возможны пропуски отдельных интервалов рабочих циклических последовательностей и появление незапрограммированных интервалов сочетаний открытых и закрытых вентилей. Описанные алгоритмы формирования и применения математического описания позволяют анализировать такие случаи [4].
В практических задачах модель преобразовательного устройства обычно должна учитывать возможные скачкообразные изменения релейного характера в механической части и системе управления. Например, толчки момента нагрузки при выборе люфтов или срабатывания нуль-органов и компараторов в цепочках обработки сигналов датчиков. Отображение функционирования таких фактически ключевых элементов состоит в отработке соответствующих переключений с дроблением шага и использованием соотношений сравнения, аналогичных (3.2).