Электропривод постоянного тока

 

Изобретение относится к электротехнике и предназначено для автоматизации управления транспортны.ми средствами. Целью изoбpeтeн tя является улучи1ение качества регулирования. Электропривод обеспечивает процесс регулирования тока тягового электродвигателя постоянного тока без бросков средней величины регулируемого тока на величину размаха его колебаний при значении коэфф. заполнения тиристорного преобразователя 0,5. Для этого одновременно с изменением алгоритма подачи импульсов управления осуществляется коррекция заданного уровня тока уставки на величину, эквивалентную величине размаха колебаний регулируемого тока. 1 з.п. ф-лы, 3 ил. (О (Л оо о со со 00

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (594 Н02Р5 16

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К ABTOPCHOMY СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ. СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 3989310/24-07 (22) 16.12.85 (46) 07.05.87. Бюл. № 17 (71) Научно-исследовательский институт автоматики и электромеханики при Томском институте автоматизированных систем управления и радиоэлектроники (72) Ю. В. Колоколов, Ж. Т. Жусубалиев, И. А. Абрамов и А. А. Кукин (53) 621.316.718.5 (088.8) (56) Авторское свидетельство СССР № 395296, кл. H 02 P 5/16, 1972.

Авторское свидетельство СССР № 48)476, кл. Н 02 P 5/16, 1973.

„„SU„„1309238 А 1 (54) ЭЛЕКТРОПРИВОД ПОСТОЯННОГО

ТОКА (57) Изобретение относится к электротехнике и предназначено для автоматизации управления транспортными средствами.

Целью изобретения является улучшение качества регулирования. Электропривод обеспечивает процесс регулирования тока тягового электродвигателя постоянного тока без бросков средней величины регулируемого тока на величину размаха его колебаний при значении коэфф. заполнения тиристорного преобразователя 0,5. Для этого одновременно с изменением алгоритма подачи импульсов управления осушествляется коррекция заданного уровня тока уставки на величину, эквивалентную величине размаха g колебаний регулируемого тока. 1 з.п. ф-лы, 3 ил.!

309238

Изобретение относится к электротехнике, а именно к автоматизированным электроприводам постоянного тока транспортных средств.

Цель изобретения — улучшение качества регулирования.

На фиг. 1 представлена функциональная схема электропривода постоянного тока; на фиг. 2 — функциональная схема блока изменения структуры; на фиг. 3 — временные диаграммы работы электропривода.

Электропривод постоянного тока содержит электродвигатель 1, подключенный к источнику питания, последовательно с якорной цепью электродвигателя 1, шунтированной диодом 2, включены тиристорный преобразователь 3 и датчик 4 тока, задающий генератор 5, выход которого соединен с входом формирователя 5 блокировочных импульсов и входом формирователя 7 импульсов постоянной частоты. Выход формирователя

6 блокировочных импульсов соединен с блоком 8 переключений, второй вход которого подключен к выходу формирователя 7 импульсов постояннои частоты, третий вход блока 8 переключений соединен с выходом блока 9 инверсий. Четвертый и пятый входы блока 8 переключений соединены соответственно с первым и вторым выходами блока 10 изменения структуры, шестой вход блока 8 переключений соединен с выходом блока 11 сравнения и первым входом блока 9 инверсий. Выход датчика 4 тока соединен с вторым входом блока 9 инверсии и через формирователь 12 пилообразного напряжения связан с первым входом блока ll сравнения и первым входом блока 9 инверсий. Второй вход блока ll подключен к блоку 13 задания тока. Первый вход блока 10 изменения структуры подключен к прямому выходу триггера 14, к инверсному выходу которого подключен второй вход блока 10 изменения структуры.

Кроме того, электропривод содержит два импульсных усилителя 15 и 16, выходы которых подключены к цепям управления тиристорного преобразователя 3, второй триггер 17, ключевой элемент 18, четыре формирователя 19 — 22 импульсов, два элемента И 23 и 24, элемент И-НЕ 25. Блок

10 изменения структуры снабжен четвертым и пятым входами. Блок 13 задания тока выполнен управляемым и составлен из последовательно соединенных резистора 26 и потенциометра 27, подвижный контакт которого образует выход блока 13 задания тока.

К общей точке соединения резистора 26 и потенциометра 27 подключен выход ключевого элемента 18, вход которого соединен с первым выходом блока 10 изменения структуры и входом первого формирователя

19 импульсов, выход которого подключен к первому входу первого элемента И 23, второй вход которого подключен к первому выходу блока 8 переключений. Второй выход последнего соединен с первым входом второго элемента И 24, второй вход которого соединен с выходом второго формирователя

20 импульсов, вход которого подключен к второму выходу блока 10 изменения структуры, третий вход которого подключен к выходу формирователя 7 импульсов постоянной частоты. Четвертый и пятый входы блока 10 изменения структуры соединены соответственно с прямым и инверсным выходами второго триггера 17, прямой S-вход которого соединен с выходом блока 9 инверсий, Я-вход второго триггера 17 образует вход «Сброс» электропривода, выход первого элемента И 23 подключен к $-входу первого триггера 14, к R-входу которого подключен выход второго элемента И 24. Прямой выход первого триггера 14 соединен с входом третьего формирователя 21, выход которого подключен к первому входу элемента И-HE 25, к второму входу которого подключен третий выход блока 8 переключений. Третий вход элемента И-НЕ 25 образует вход «Пуск>; электропривода, выход элемента И-НЕ 25 подключен к входу первого импульсного усилителя 15, вход второго импульсного усилителя 16 соединен с выходом четвертого формирователя 22 импульсов, вход которого подключен к инверсному выходу первого триггера 14.

Блок изменения структуры составлен из интеграторов 28 и 29, двух компараторов

30 и 31, двух триггеров 32 и 33, элемент И 34, двух элементов И-HE 35 и

36, трех ключевых элементов 37 — 39 и формирователя 40 импульсов. Входы интеграторов 28 и 29 образуют первый и второй входы блока, выход интегратора 28 через компаратор 30 подключен к R-входу триггера

32. Выход интегратора 29 через последовательно включенные компаратор 31 и элемент

И 34 подключен к S-входу триггера 32, прямой выход которого через первый элемент И-HE 35 соединен с R-входом триггера 33. Инверсный выход триггера 33 через второй элемент И-HE 36 соединен с 5-входом триггера 33. Вторые входы первого и второго элементов И-HE 35 и 36 об ьединены с входом формирователя 14 импульсов, вход которого образует третий вход блока.

Прямой выход триггера 33 соединен с входом первого ключевого элемента 37 и образует первый вход блока, инверсный выход триггера 33 соединен с входом второго ключевого элемента 38 и образует второй выход блока. Выходы первого 37 и второго 38 ключевых элементов подключены к выходу интеграторов 28 и 29 соответственно, вход третьего ключевого элемента 39 образует четвертый вход блока. Выход третьего ключевого элемента 39 с выходом интегратора 38, вторые входы компараторов 30 и 31 предназначены для подключения сиг1309238 палов задания, второй вход элемента И 34 образует пятый вход блока.

Электропривод работает следующим образом.

Задающий генератор 5 формирует импульсы 41 напряжения (фиг. 3) с периодом следоватения Т, по положительным перепадам которого формируются импульсы 42 напряжения формирователем 6 блокировочных импульсов, в центре которых формируются импульсы 43 напряжения постоянной частоты, поступающие вместе с импульсами 42 напряжения на входы блока 8 переключений, В исходном состоянии напряжение на входе «Сброс» электропривода равно «О», напряжение на входе «Пуск» также равно

«О». Напряжение, равное «О», с инверсного выхода триггера 17 через элемент И 34 блока 10 устанавливает в исходное состояние триггер 32, на инверсном выходе которого устанавливается напряжение, равное логической «1». Этот сигнал пропускает через элемент И-HE 36 импульсы напряжения, формируемые формирователем 40 импульсов по фронтам импульсов 43 напряжения постоянной частоты на S-входе триггера 33, причем импульсы напряжения на выходе формирователя 40 инверсны по отношению к импульсам 43 напряжения.

Блок 11 сравнения формирует релейным способом импульсы 44 напряжения, которые поступают на вход блока 8 переключений. Импульсы на выходе блока 9 инверсий отсутствуют, так как они формируются в соответствии с релейным способом регулирования тока только при токе якоря выше уровня тока уставки.

Импульсы 45 постоянной частоты напряжения проходят через блок 8 переключений, элемент И 24 на R-вход триггера 14 и устанавливают его в состояние с напряжением 46 на инверсном выходе, равным

«0», и напряжением 47 на прямом выходе, равнымм «1». Инверсные импульсы постоянной частоты с третьего выхода блока 8 переключений поступают на один из входов элемента И-HE 25, но не проходят через него, так как напряжение на входе элемента

И-HE 25, образующего вход «Пуск» электропривода, равно «О». Импульсы 48 и 49 напряжений на выходах усилителей 15 и 16 отсутствуют.

На первом 33 втором выходах блока 10 изменения структуры, соответственно прямом и инверсном выходах триггера 33, сигналы напряжений 50 и 51 равны «0» и «1» соответственно. Эти напряжения в исходном состоянии и при коэффициенте заполнения тиристорного преобразователя 3 у(0,5 определяют алгоритм работы блока 8 переключений и, соответственно, подачи импульсов управления на тиристорный преобразователь 3, а именно: на открывание идут импульсы 43 постоянной частоты напряже15

55 ния, на закрывание — импульсы, формируемые релейным способом блоком !3 HIII3cpl..nil при достижениях регулируемым током уровня тока уставки. Кроме того, инверснhlc импульсы постоянной частоты с третьего выхода блока 8 переключений поступают на один из входов схемы И НЕ 25, обеспечивая пуск электропривода. Эти импульсы совпадают по переднему фронту с импульсами открывания тиристорного преобразователя 3, генерируемые формирователем 21.

Так как напряжение 50 на первом 33Ilxoде блока 10 изменения структуры равно

«0», ключ 18 закрыт и на второй вход блока 11 сравнения подается напряжение заданной уставки регулируемого тока с no;l.вижного контакта переменного реIH«lop;3 27, соединенного последовательно с рсзис3ором 26.

Напряжение 51, равное лоп1чсской «1», блокирует через ключ 38 выход интегратора 29. Напряжение на входе ключа 39 равно «1», соответственно открытым ключом

39 шунтирован в исходном состоянии выход интегратора 28, исключая тем самым ложное срабатывание компаратора 333, так как напряжение 46. подаваемое с инверсного выхода триггера 14 на вход интегратора 28 блока 10, равно «О» и обсспсчивает на выходе интегратора 28 напряжение, болынсе по vpo13HIo напряжения (i на другом входе компаратора 30.

I IpH пускс э, lс ктродви га тел Я 1 и рсд13а рительно подастся напряжение, pallnoc «1», на вход «Сброс» электропривода, затем подается напряжение, равное «!», на вход

«Пуск» электропривода, импульсы 43 постоянной частоты с выхода блока 8 псрсключений npo o;IHI через элемент И-1-!!.. 25 и усилитель на открыванис тиристорногo преобразователя 3 (напряжение 48, фиг. 3).

Ток 52 нарастает и в момент достижсния уровня тока уставки блоком 9 инверсий формиp)стсЯ IlмnÓльс 45 н Iп!3Яжс111!Я. который npoxo;IH T через блок 8 псрскл к>чений, элемент И 23 на S-вход три1.гср»

14 и перебрасывает его в противоположное состояние. Ilo положительному перепаду напряжения 46 (фиг. 3) на иивсрсНоМ выходе триггера 14 формирователь 22 генерирует импульс напряжения на закрывание тиристорного преобразователя 3.

Одновременно импульсом 45 н11пряжсния перебрасывается в противоположное «остояние триггер 17, снимая блокировку с интегратора 28 через ключ 39 и o S-вхо;1а триггера 32 через элемент И блока 10.

Тиристорный преобразователь 3 закрывается, ток 52 спадает до появления o÷ñpñ 3ного импульса 43 постоянной частоты напряжения, который проходит через блок 8 переключений, элемент 1Л 24 на f)- вход триггера 14, перебрасывая его в и«хо lnoc состояние. По положительному перепаду пп1309238 пряжения 47 на прямом выходе триггера 14 формирователь 21 генерирует импульс напряжения, который проходит схему И-НЕ 25, усилитель 15 и открывает тиристорный преобразователь 3. Ток 52 нарастает до момента достижения им уровня тока уставки ! формирования релейным способом импульса 45 напряжения на закрывание тиристорного преобразователя 3.

Частота вращения электродвигателя ) увеличивается, увеличивается коэффициент у заполнения тиристорного преобразователя 3.

Достижение регулируемым током уровня тока уставки осуществляется по более крутым участкам его нарастания.

При 7=0,5 напряжение на выходе интегратора 28 достигает уровня эталонного напряжения U па другом входе компаратора 30, который срабатывает и выходным напряжением перебрасывает в противоположное состояние триггер 32. Импульс 43 постоянной частоты напряжения после момеHта перебрасывания триггера 32 очередной раз устанавливает триггер 14 в момепг времени l в исходное состояние, обеспечивая тем самым формирование импульса 48 на открывание тиристорного преобразовате.ля 3. Установка в противоположное состояние триггера 33 осуществляется импульсом напряжения, инверсным Ilo отношению к импульсам 43 постоянной частоты напряжения и генерируемым llo заднему фронту этих импульсов формирователем 40 в момент времени / через элемент И-НЕ 35, что исключает срыв коммутационных процессов в тиристорном преобразователе 3 при смене алгоритма подачи импульсов управления.

На прямом и инверсном выходах триггера

33, а следовательно, и блока 10 изменения структуры устанавливаются напряжение

50, равное «1». и напряжение 51, равное

«0». Эти напряжения переключают блок 8 переключений таким образом, что обеспечивается следующий алгоритм подачи импулk>сов управления: на R-вход триггера 14 Iloступак т импульсы, формируемые релейным способом блоком 11 сравнения, па S-вход импульсы 43 постоянной частоты напряжения, на третьем выходе блока 8 переключений инверсные импульсы постоянной астоты блокированы напряжением 51, равным

«О», в блоке 8 переключений. Одновременно сигнал напряжения 50 поступает на ключ

18, который шунтирует резистор 26, уменьlIIBH тем самым заданное напряжение vcтавки U на величину, эквивалентнук) размаху импульсаций регулируемого тока при у=0,5.

Одновременно формирователем 19 начинается формирование импульса задержки по положительному перепаду сигнала напряжения 50 с первого выхода блока 10, длительность которого равна 0,25 периода следования импульсов постоянной часroI.»l Т, 5

55 по окончании которого формируется импульС закрывания тиристорного преобразователя 3, который поступает через элемент И 23 на

S-вход триггера 14, устанавливая его в противоположное состояние. По положительному перепаду напряжения 46 с инверсного выхода триггера 14 формирователь 22 генерирует импульс закрывания тиристорного преобразователя 3, одновременно напряжение 50, равное «1», с прямого выхода триггера 33 блокирует через ключ 37 выход интегратора 28, а напряжение 51, равное «О», с инверсного выхода триггера 33 снимает блокировку через ключ 38 с выхода интегратора 29, который при коэффициенте заполнения 7=0,5 осуществляет интегрирование напряжения 47 с прямого выхода триггера 14.

Так как при у=0,5 скорости нарастания и спадания регулируемого тока равны, момент 4 достижения спадающим током 52 пониженного уровня тока уставки отстоит от момента времени / на 0,5Т. В момент времени t,l формируется релейным способом блоком 11 сравнения импульс 44 напряжения на открывание тиристорного преобразователя 3, который через блок 8 переключений и элемент И 24 поступает на R-вход триггера 14, устанавливая его в исходное состояние. Г!о положительному перепаду напряжения 47 на прямом выходе триггера 14 формирователь 2! генерирует импульс 47 напряжения на открывание тиристорного преобразователя 3.

Таким образом, после изменения алгоритма подачи импульсов управления на тиристорный преобразователь при у=0,5 первое колебание регулируемого тока имеет частоту в два раза выше частоты следования импульсов постоянной частоты, далее колебание регулируемого тока идет с периодом Т, причем спадание регулируемого тока при увеличении коэффициента заполнения идет по более крутым его участкам и колебание регулируемого тока 52 осуществляются вышс пониженного уровня тока уставки.

Наброс напряжения в контактной сети при !)0,5 пр водит к уменыпению у до значений, соответствующих величине бросков напряжения, причем при уменьшении до значений, меньших или равных 0,5, напряжение на выходе интегратора 29 достигает уровня напряжения Ь а другом входе компаратора 31 и, поступая на И-вход триггера 32, устанавливает его в исходное состояние. Напряжение с инверсного выхода триггера 32, равное «1», пропускает через элемент И-НЕ 36 импульс напряжения, формируемый по заднему фронту импульса постоянной частоты, на S-вход триггера 33 н устанавливает его в исходное состояние с напряжениями на прямом выходе 50, равным «О», на инверсном выходе 51, равным «1».

1309238

Одновременно напряжение 41, равное «О», снимает шунтирование ключом 18 резистора 26, восстанавливая тем самым заданный уровень тока уставки, а положительным перепадом напряжения 51 с второго выхода блока 10 запускается формирователь 20, который формирует импульс задержки длительностью 025Т, а по окончании его через элемент И 24 устанавливает триггер 14 в исходное состояние. Формирователь 21 генерирует импульс управления на откры- 10 ванне тиристорного преобразователя 3. Блок

10 изменения структуры начинает работать в режиме, соответствующем у(0,5. Первое колебание регулируемого тока после возвращения к исходному алгоритму подачи импульсов управления имеет частоту в два ра15 за больше частоты следования импульсов

43 постоянной частоты напряжения, далее колебания регулируемого тока 52 идут с периодом Т.

Таким образом, электропривод обеспечивает процесс регулирования тока тягового электродвигателя постоянного тока без бросков средней величины регулируемого тока на величину размаха его колебаний, соответствующего у=0,5, так как одновременно с изменением алгоритйа подачи импульсов управления при у=0,5 осуществляется коррекция заданного уровня тока уставки на величину, эквивалентную величине размаха колебаний регулируемого тока при у=0,5.

Формула изобретения

1. Электропривод постоянного тока, содержащий электродвигатель, подключенный к источнику питания, последовательно с якорной цепью электродвигателя, шунтированной диодом, включены тиристорный преобразователь и датчик тока, задающий генератор, выход которого соединен с входом формирователя блокировочных импульсов и входом формирователя импульсов постоянной часто- 40 ты, выход формирователя блокировочных импульсов соединен с первым входом блока переключений, второй вход которого подключен к выходу формирователя импульсов постоянной частоты, третий вход блока переключений соединен с выходом блока ин- 45 версии, четвертый и пятый входы блока переключений соединень. соответственно с первым и вторим выходами блока изменения структуры, шестой вход блока переключений соединен с выходом блока сравнения и первым входом блока инверсий, выход датчика тока соединен с вторым входом блока инверсий и через формирователь пилообразного напряжения связан с первым входом блока сравнения, второй вход которого подключен к блоку задания тока, первый вход блока изменения структуры подключен к прямому выходу триггера, к инверсному выходу которого подключен второй вход блока изменения структуры, два импульсных усилителя, выходы KoTopblx подключены к цепям управления тиристорного преобразователя, отли (Q(oи(ийся тем, что, с целью улучшения качества регулирования, блок изменения структуры снаожен четвертым и пятым входами, введены второй триггер, ключевой элемент, четыре формирователя импульсов два элемента И, элемент И-HF, блок задания тока выполнен управляемым и составлен из последовательно соединенных резистора и потенциомстра, подвижный контакт которого образует выход блока задания тока, а к общей точке соединения резистора и потенциометра подключен выход ключевого элемента, вход которого соединен с первым выходом блока изменения струкг)ры и ВхОдОм пе1>ВО! 0 форм ироватс, Iя IIx>п>/1hcoB, Выход KoT01>o(по;1клк>чсн K lloрвому входу первого элемента И, второй Bxo.l которого подключен к первому вь1ходу блока переключений, второй выход которого cot;(IIнен с первым входом второго элемента И, второй вход которого соединен с выходом второго формирователя импульсов, вход которого подключен к второму выходу блока изменения структуры, третий Вход которого подключен к выходу формирователя импульсов постоянной частоты, четвертый и пятый входы блока изменения структуры соединены соответственно с прямым н инверсным выходами второго триггера, S-вход которого соединеll с выходом блока инверсий, R-вход второго триггера образует Вхо;1, «Сброс» электропривода, выход первого элсмента И подключен к S-входу первого триггера, к Я-входу которого подклк>чсн 13ь1ход второго элемента И, прямой вы оl перв<и.о триггера соединен с входом третьеп> формирователя импульсов, выход которого подключен к первому входу элемента И-Н1... к второму входу которого подклк>чсн третий выход блока Ilере<лючений, третий 13xo;( элемента И-НЕ образует вход «Г1уск» электропри вода, Вbl xoä элемсHòB И- НЕ подключен к входу первого импульсногo уоилителя, вход (тгорого импульсного усилителя соединен с выxoäом четвертого фор>111рователя импульсов, вход которого нодклк>чен к инверсному выходу первого триггера.

2. Электропривод по и. 1, отличи(о(((и((ся тем, что блок изменения структуры составлен из двух интеграторов, двух комп»раторов, двух триггеров, элемента И, двух элементов И-НЕ, трех ключевых элементов и формирователя импульсов, входы интеграторов образуют первый и второй входы блока, выход первого интегратора через первый компаратор подключен к R-входу первого триггера, выход второго ин.гсгратора через последовательно включенныс Второй компаратор и первый элемент И но 1ключсн к S-входу первого трипера, прямой выход которого через первый элемент И-HF «oc;111!

309238

Фиг. t

Q нен с R-входом второго триггера, инверсный выход первого триггера через второй элемент И-НЕ соединен с S-входом второго триггера, вторые входы первого и второго элементов И-HE объединены с входом формирователя импульсов, вход которого образует третий вход блока, прямой выход второго триггера соединен с входом первого ключевого элемента и образует первый выход бпока, инверсный выход второго триггера соединен с входом второго ключевого элемента и образует второй выход блока, выходы первого и второго ключевых элементов подключены к выходу первого и второго интеграторов соответственно, вход

5 третьего ключевого элемента образует четвертый вход блока, выход третьего ключевого элемента соединен с выходом первого интегратора, вторые входы компараторов предназначены для подключения сигналов задания, второй вход элемента И образует пятый вход блока.

1309238

Составитель Т. Рожкова

Редактор Н. Бобкова Техред И. Верес Корректор T. Колб

Заказ 1447//52 Тираж 661 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР Ilo делам изобретений и открытий

113035, Москва, )К вЂ” 35, Раушская наб., л. 4/5

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