Устройство для релейного регулирования тока электродвигателя с постоянной частотой переключений

 

УСТРОЙСТВО ДЛЯ РЕЛЕЙНОГО РЕГУЛИРОВАНИЯ ТОКА ЭЛЕКТРОДВИГАТЕЛЯ С ПОСТОЯННОЙ ЧАСТОТОЙ ПЕРЕКЛЮЧЕНИЙ, содержащее генератор задающих импульсов , выход которого подключен к входам формирователей блокировочных и задержанных импульсов, выходы которьпс соединены с входами блока переключения , другие входы которого подключены к выходам блока изменения структуры, выходы блока переключеция подключены через триггер и два усилителя к входам импульсного преобразователя , к входам блока изменения структуры подключены выходы триггера, измерительный преобразователь тока, включенный в цепь якоря электродвигателя , отличающееся тем, что, с целью повышения качества регулирования, в него введены блок вычисления времени совпадения тока с уровнем уставки, блок управления, канал связи, два блока памяти, преобразователь частота-код, блок задания тока уставки, формирователь импульсов , при этом блок вычисления времени совпадения тока с уровнем ус3 тавки и первый блок памяти соединены с блоком управления, который через канал связи соединен с вторым блоком памяти, блоком задания тока уставки, формирователем импульсов и преобразователем частота-код, вход которого соединен с выхо/ ом измерительного преобразователя тока, а рыход формирователя импульсов соединен с входом блока переключения.

СО1ОЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК аж 01) зсю Н 02 P 5/16

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР (21) 3454685/24-07 (22) 18.06.82 (46) 23.10. 84. Бюл. N- 39 (72) Ю.В. Колоколов, В.А. Мельников, В.Г. Букреев и А.А. Жарков (71) Научно-исследовательский институт автоматики и электромеханики при

Томском институте автоматизированных систем управления и радиоэлектроники (53) 621 ° 316.718. 5(088.8) (56) .1. Авторское свидетельство СССР

У 481476, кл. Н 02 P 5/16, 1975.

2. Авторское свидетельство СССР по заявке 3294691/24-07, кл. Н 02 Р 15/16, 1981. (54)(57) УСТРОЙСТВО ДЛЯ РЕЛЕЙНОГО

РЕГУЛИРОВАНИЯ ТОКА ЭЛЕКТРОДВИГАТЕЛЯ

С ПОСТОЯННОЙ ЧАСТОТОЙ ПЕРЕКЛЮЧЕНИЙ, содержащее генератор задающих импульсов, выход которого подключен к входам формирователей блокировочных и задержанных импульсов, выходы которых соединены с входами блока переключения, другие входы которого подключены к выходам блока изменения структуры, выходы блока переключения подключены через триггер и два усилителя к входам импульсного преобразователя, к входам блока изменения структуры подключены выходы триггера, измерительный преобразователь тока, включенный в цепь .якоря электродвигателя, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения качества регулирования, в него введены блок вычисления времени совпадения тока с уровнем уставки, блок управления, канал связи, два блока памяти, преобразователь частота-код, блок задания тока уставки, формирователь импульсов, при этом блок вычисления времени совпадения тока с уровнем ус- Я тавки и первый блок памяти соединены с блоком управления, который через канал связи соединен с вторым блоком памяти, блоком задания тока уставки, формирователем импульсов и преобразователем частота-код, вход которого соединен с выходом измерительного преобразователя тока, а выход формирователя импульсов соединен с входом блока переключения.

Наиболее близким по технической сущности к изобретению является уст" ройство для релейного регулирования тока электродвигателя с постоянной частотой переключений, содержащее генератор задающих импульсов, выход которого подключен к входам формирователей блокировочных и задержанных импульсов, выходы которых соединены с входами блока переключения, другие входы которого подключены к выходам 55 блока изменения структуры, выходы блока переключения подключены через триггер и два усилителя к входам

1 11204

Изобретение относится к электротехнике, в частности к устройствам для регулирования тока,в тяговом электроприводе постоянного тока.

Известно устройство для релейного регулирования тока электродвигателя, ! обеспечивающее постоянную частоту переключений импульсного преобразователя и содержащее генератор задающих импульсов, подключенный через 10 формирователь блокнровочных и задержанных импульсов к входам блока переключения, другие входы которого подключены к входам блока изменения структуры, блока сравнения текущего и заданного значений тока якоря, блока инверсии, соединенных между собой, и с импульсным измерительным преобразователем тока, выходы блока переключения подключены через триггер и блоки .усиления к импульсному преобразователю, к входу блока изменения структуры подключен формирователь задержанных импульсов f1) .

Недостатком данного устройства является несовпадение момента достижения регулируемым током якоря уровня тока вставки с моментом формирования импульса управления импульсным преобразователем по релейному способу, что вызывает переход регулируемого тока за уровень тока уставки, и, соответственно, приводит к возникновению низкочастотных гармонических составляющих регулируемого

35 тока (меньших частоты регулирования), определяющих низкое качество регулируемого тока, а именно низкочастот:ные гармонические составляющие, могут оказывать мешающее воздействие на

40 устройства сигнализации, централизации, блокировки и связи железных дорог, обеспечивающих безопасность движения.

72 импульсного преобразователя, к входам блока изменения структуры подключены выходы триггера, измерительный преобразователь тока, включенный в цепь якоря электродвигателя P2g .

Недостатком известного устройства является генерация им низкочастотных автоколебаний с частотой следования, меньшей частоты синхронизации, вследствие использования дискретной формы информации о текущем значении регулируемого тока, вызывающей отклонение регулируемого тока от уровня тока уставки, При относительной продолжи тельности включения /<0,5 синхронизация частоты коммутации тирнсторного ключа осуществляется периодическим включением его, ограничение возрастающего тока осуществляется релейным способом. Максимально возможное возрастание тока после достижения им уровня тока уставки может продолжаться практически втечение полупериода следования выходных импульсов измерительного.преобразователя тока.

При ) 0,5 синхронизация частоты коммутации тиристорного ключа осуществляется периодическим выключением его, ограничение спадающего тока осуществляется релейным способом.

Максимальна возможное спадание тока после достижения им уровня тока уставки может продолжаться больше, чем в предыдущем случае, поскольку одновременно с уменьшением тока по амплитуде обратно пропорционально увеличивается период следования выходных импульсов измерительного преобразователя тока.

Цель изобретения — повышение качества регулирования.

Поставленная цель достигаетсятем, что в устройство для релейного регулирования тока электродвигателя с постоянной частотой переключений, содержащее генератор задающих импульсов, выход которого подключен к входам формирователей блокировочных и задержанных импульсов, выходы которых соединены с входами блока переключения, другие входы которого подключены к выходам блока изменения структуры, выходы блока переключения подключены через триггер и два усилителя к входам импульсного преобразователя, к входам блока изменения структуры подключены выходы триггера, измерительный преобразователь тока, 20472 () Int ) To

b, - =— — — — — —— п+ п з 11 включенный в цепь якоря электродвигателя, введены блок вычйсления времени совпадения тока с уровнем уставки, блок управления, канал связи, два блока памяти, преобразователь частота-код, блок задания тока .уставки, формирователь импульсов, при этом блок вычисления времени совпадения тока с уровнем уставки и первый блок памяти соединены с блоком управления, который через канал связи соединен с вторый блоком памяти, блоком задания тока уставки, формирователем импульсов и преобразователем частота-код, вход которого соединен с выходом измерительного преобразователя тока, а выход формирователя импульсов соединен с входом блока переключения, На фиг. 1 представлена схема устройства релейного регулирования тока электродвигателя с постоянной час тотой переключения, на фиг. 2 — временная,диаграмма процесса формиро вания импульсов управления по релейному способу.

Устройство для релейного регулирования тока электродвигателя с постоянной частотой переключений (фиг.1) содержит генератор 1 задающих импульсов, выход которого подключен к входам формирователей 2 и 3 блокировочных и задержанных импульсов выходы которых соединены с входами блока 4 переключения, другие входы которого подключены к выходам блока

5 изменения структуры, выходы блока

4 переключения подключены через триг гер 6 и два усилителя 7 и 8 к входам импульсного преобразователя 9, к входам блока 5 изменения структуры подключены выходы триггера 6, измерительный преобразователь 10 тока, . включенный в цепь якоря электродвигателя 11, блок 12 вычисления времени совпадения тока с уровнем уставки, блок 13 управления, канал 14 связи два блока 15 и 16 памяти, преобразователь 17 частота-код, блок 18 задания тока уставки, формирователь 19 импульсов, при этом блок 12 вычисления времени совпадения тока с уровнем уставки и первый блок 15 памяти соединены с блоком 13 управления, который через канал 14 связи соединен с вторым блоком 16 памяти, блоком 18 задания тока уставки, формирователем

19 импульсов и преобразователем 17 частота-код, вход которого соединен с выходом измерительного преобразователя 10 тока, а выход формирователя

19 импульсов соединен с входом блока.

4 переключения °

Преобразователь 17 частота-код содержит преобразователь 20 периодкод, постоянный запоминающий блок 21 преобразователя 17 частота-код, фор10 мирователь 22 импульсов и задающий генератор 23.

Объединение блока 12 вычисления, блока 13 управления и блока 15 памяти представляет собой центральный процессор 24.

Формирователь 22 импульсов, запускаемый задающим генератором 23 с и периодом следования импульсов который определяется максимальным пещ риодом следования выходных импульсов измерительного преобразователя 10 тока, формирует импульсы переписи информации кода частоты из постоянного запоминающего блока 21 преобразователя 17 частота-код в центральный процессор 24.

В качестве центрального процессора 24 может быть использован центральный процессор И2 от серийно выпускаемой микро-ЭВИ. "Электроника 60И". Основной функцией, выполняемой центральным процессором, является вычисление промежутка времени от очередного опроса преобразователя 17 частота код до момента совпадения текущего значения тока якоря с уровнем тока уставки по формуле

40 где Т вЂ” период следования импульсов задающего генератора 23; Т„Т„ „ — предыдущее и последующее значения тока якоря;

45 I — значение тока уставки.

Время для реализации центральным процессором 24 в этой формулы меньше, . е т °

Блок 18 задания тока уставки пред50 назначен для преобразования напряжения, характеризующего ток уставки

П, = Т„ в цифровой код.

Устройство работает следующим образом.

55 При пуске электродвигателя 11 иэ неподвижного состояния (ток якоря равен нулю напряжение с первого выхода триггера 6, поступающее на вход

1120472

I + 1 In

ЙЙ

TÂ (2) (4) 5 усилителя 7, равно логической "1", а напряжение со второго выхода тригге" ра 6 поступающее на вход усилителя

8, равно логическому "0") измерительный преобразователь 10 тока генерирует импульсы с начальной частотой

f> которая изменяется прямо пропорционально изменению тока якоря f Ð 1 . в

При ограничении по релейному способу, возрастающего тока напряжения с выходов блока изменения структуры

5, которые определяют логику работы устройства, а именно обеспечивается достижение током якоря уровня тока уставки по более крутым участкам его нарастания при относительной продолжительности включения ймпульсного преобразователя 9 40,5 и спадания нри. >0,5, поступая на входы блока переключения 4, осуществляет коммутацйю элементов последнего. В этом случае на первый вход триггера 6 и вход усилителя 7 поступают импульсы напряжения постоянной частоты от формирователя 3 задержанных импульсов.

Триггер 6 устанавливается в противо-. положное исходному состояние и отрицательным перепадом импульса напряжения с первого выхода запускает формирователь импульсов блока усиления 7 на.открывание импульсного преобразователя 9. Если триггер б находился в состоянии противоположном указанному (при пуске электродвигателя 11 из неподвижного состояния), то импульсы напряжения постоянной частоты поступают в блок 7 усиления на открывание импульсного преобразователя 9. Если триггер 6 находился в состоянии противоположному указанному (при пуске электродвигателя l1 из неподвижного состояния), то импульсы напряжения постоянной частоты поступают в блок 7 усиления на открывание импульсного преобразователя с формирователя 3 задержанных импульсов.

Ток якоря двигателя 11 увеличивается, частота следования импульсов с измерительного преобразователя 10 тока увеличивается.

Импульсы тока с выхода измерительного преобразователя 10 тока поступают на вход преобразователя 20 период"код, в котором каждый период преобразуется в цифровой код. Цифровой код периода частоты следования импульсов измерительного преобразователя 10 тока поступает на адресные входы постоянного запоминающего бло--, ка 21 преобразователя 17 частотакод, с выхода которого снимается код частоты этого периода. Цифровой код

5 частоты соответствует текущему значению тока якоря I . Он снимается и запоминается центральным процессором 24 во время действия импульса переписи, поступаемого на вход считывания постоянного, запоминающего блока 21 с формирователя импульсов 22.

До выполнения операции переписи информации с преобразователя 17 частота-код центральный процессор

24 находился в режиме ожидания момента готовности преобразователя 17 частота-код к переписи информации с постоянного запоминающего блока 2,1, определяемого импульсом переписи с

2о формирователя 22 импульсов.

Далее Центральный процессор 24 . повторно осуществляет запросы о го" товности преобразователя 17 частотакод к переписи информации с постоянного запоминающего блока 21.

В момент готовности центральный процессор 24 переписывает и запоминает информацию о токе якоря Iä, изменившемся за промежуток времейи

30 1, вычисляет скорость изменения тока якоря в соответствии с формулой и промежуток времени, необходимый для достижения током якоря уровня тока уставки при данной скорости изменения тока, по формуле

Д 4

I9 Il121 (3)

Далее центральный процессор 24 осуществляет оценку вычисленного промежутка времени 4, сравнивая его с промежутком времени 2 Т .

Если 4 больше 2 Т, то центральный процессор 24 повторяет цикл операций по измерению следующего текущего значения тока якоря I> <, вычислению скорости измененйя тока якоря

50 на оснований значении тока I >>< и

I + определению промежутка времени 4 и так далее.

Если 4 меньше 2Т8, то центральный процессор 24 вычисляет промежуток времени 4 по формуле.

1120472

С поступлением очередного импульса переписи с формирователя 22 импульсов на постоянный запоминающий блок

21 начинает отсчитывать промежуток времени д, по окончании которого центральный процессор 24 выдает сигнал логической единицы на вход формирователя 19 импульсов, с выхода которого импульс управления поступает на соответствующий вход блока пере- 10 ключения 4, с выхода которого поступает на второй вход триггера 6 ° Триггер 6 устанавливается в противоположное состояние и отрицательным перепадом импульса напряжения с второго 15 выхода запускается усилитель 8 на закрывание импульсного преобразователя 9. Ток якоря при этом практически не переходит за уровень тока уставки. 20

После закрывания импульсного преобразователя 9 ток якоря двигателя 11 и частота .следования импульсов измерительного преобразователя тока 10 уменьшаются. При поступлении на первый вход триггера 6 через блок переключения 4 импульсов напряжения постоянной частоты от формирователя задержанных импульсов 3 вышеописанный процесс повторяется. При увеличе- 30 нии f скорость нарастания регулируемого тока уменьшается, а скорость спадания — увеличивается. При 0 5 блок изменения структуры 5 меняет логику работы устройства для релейного регулирования тока, осуществляя коммутацию элементов блока переключения 4. При g ) 0,5 по релейному

- способу осуществляется ограничение спадающего тока. В этом случае на . 40 второй вход триггера 6 поступают импульсы напряжения постоянной частоты от формирователя 3 задержанных импульсов и запрещается их прохождение на усилитель 7 в цепи открывания им- 45 пульсного преобразователя 9.. Триггер

16 устанавливается в противоположное состояние и отрицательным перепадом напряжения с второго выхода триггера

° 6 запускается усилитель 8. Импульс напряжения с выхода усилителя 8, поступает на закрывание импульсного преобразователя 9. Ток якоря двигателя 11 и частота следования импульсов с измерительного преобразователя тока

10 уменьшается и при спадании тока до уровня тока уставки центральный процессор 24 выдает команду в виде сигнала логической единицц иа формирователь импульсов 19. Алгоритм работы центрального процессора 24 идентичен процессу релейного токоограничения возрастающего тока при It -0,5.

Практически одновременно с моментом достижения регулируемым током уровня тока уставки с выхода формирователя импульсов 19, импульс управления поступает через блок переключения 4 на первый вход триггера 6. Триггер 6 устанавливается в другое состояние (на первом выходе триггера 6 — "0", на втором — "1"), по отрицательному перепаду импульса напряжения с первого выхода триггера 6 запускается усилитель 7. Импульс напряжения с выхода усилителя 7 открывает импульсный преобразователь 9. При поступлении на второй вход триггера 6 импульсов напряжения постоянной частоты через блок 4 переключения от формирователя задержанных импульсов 3 вышеописанный процесс повторяется.

Выходной импульс напряжения формирователя задержанных импульсов 3 .находится в зоне действия блокировочных импульсов формирователя блокировочных импульсов 2. Длительность зоны дейст-. вия блокировочных импульсов устанавливается достаточной для исключения срыва коммутации импульсного преобразователя 9.

Таким образом, как видно из работы устройства, промежуток времени между моментом достижения регулируемым током уровня тока уставки:и моментом формирования сигнала управления импульсным преобразователем по релейному способу практически исчезает, чем достигается устранение переходов регулируемого тока за уровень тока уставки и, соответственно, исключение автоколебаний гармонических составляющих регулируемого тока якоря с частотами, меньшими частоты регулирования (синхронизации системы), что снижает, например, мешающее воздействие на устройства сигнализации, централизации, блокировки и связи железных дорог, обеспечивающих безопасность движения.

1120472

Филиал ППП "Патент", r. Ужгород, ул.Проектнаа,4

ВНИИПИ Заказ 7757/43

1i 20472

Тираж 666 Подщйсное