Устройство для регулирования тока тягового электродвигателя транспортного средства

 

Изобретение относится к электротехнике , а именно к автоматическому управлению электроприводами постоянного тока транспортных средств, может быть использовано для регулирования тормозного усилия высокоскоростного электроподвижного состава с двухуровневым токоограничением в режиме реостатного торможения. Цель изобретения - повышение надежности . В цепь питания тягового электродвигателя включен тиристорный преобразователь 1, управляющие входы которого связаны с формирователями 17, 21 управляющих импульсов через элементы И-НЕ 16 и ИЛИ-НЕ 20. Входы формирователей 17 и 21 соединены с выходами триггера 9, подключенного одним входом к выходу элемента И-НЕ 8, а другим - к выходу компаратора 22, связанного входом с выходом формирователя 4 пилообразного напряжения . Вход формирователя 4, генератора 23 прямоугольных импульсов и элемента И-НЕ 8 соединены с выходом датчика тока в цепи двигателя через частотный преобразователь 5. Устройство содержит генератор 15 импульсов, соединенный с одним из входов элемента И-НЕ 14, другие входы которого подключены к выходу триггера 13, выходу элемента ИЛИ - НЕ 12, а выход - к другому входу элемента И-НЕ 16 3 ил. « (Л

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

„„SU„„1400920 А 1

< 1 4 В 60 L 15/04

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К А BTOPCHOMY СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 4144298/27-11 (22) 06.1!.86 (46) 07.06.88. Бюл. № 21 (7!) Научно-исследовательский институт автоматики и электромеханики при Томском институте автоматизированных систем управления и радиоэлектроники (72) Ю. В. Колоколов, Ж. T. Жусубалиев, Ю. И. Коваленко и А. А. Кукин (53) 621.3.072.6 {088.8) (56) Авторское свидетельство СССР № 1270039, кл. В 60 1 15/04, 1984. (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ РЕГУЛИРОВАНИЯ ТОКА ТЯГОВОГО ЭЛЕКТРОДВИГАТЕЛЯ ТРАНСПОРТНОГО СРЕДСТВА (57) Изобретение относится к электротехнике, а именно к автоматическому управлению электроприводами постоянного тока транспортных средств, может быть использовано для регулирования тормозного усилия высокоскоростного электроподвижного состава с двухуровневым токоограничением в режиме реостатного торможения.

Цель изобретения — повышение надежности. В цепь питания тягового электродвигателя включен тиристорный преобразователь l, управляющие входы которого связаны с формирователями 17, 21 управляющих импульсов через элементы И вЂ” НЕ 16 и ИЛИ вЂ” НЕ 20. Входы формирователей 17 и 21 соединены с выходами триггера 9. подключенного одним входом к выходу элемента И вЂ” НЕ 8, а другим — к выходу компаратора 22, связанного входом с выходом формирователя 4 пилообразного напряжения. Вход формирователя 4, генератора 23 прямоугольных импульсов и элемента И вЂ” НЕ 8 соединены с вы ходом датчика тока в цепи двигателя через частотный преобразователь 5. Устройство содержит генератор 15 импутьсов, соединенный с одним из входов элемента И вЂ” НЕ 14, другие входы которого подключены и выходу триггера 13, выходу элемента ИЛИ вЂ” НЕ 12, а выход — к другому входу элемента И вЂ” НЕ 16

3 ил.

1400920

Изобретение относится к электротехнике, именно к автоматическому управлению

-лектроприводами постоянного тока трансI ортных средств, может быть использова о для регулирования тормозного усилия )лектроподвижного состава с двухуровневым (окоограничением в режиме реостатного торМожения.

Цель изобретения — повышение на,дежности.

На фиг. 1 представлена функциональная блок-схема устройства для регулирования тока тягового электродвигателя транспортного редства; на фиг. 2 и 3 — временные иаграммы процессов формирования импульов управления.

Устройство содержит тиристорный преобазователь 1, включенный в цепь питания ягового двигателя с обмотками 2 и 3, форирователь 4 пилообразного напряжения, . ход которого соединен с выходом частотого преобразователя 5 тока, выход — с первым входом компаратора 6, выход которого подключен к первому входу триггера 7, инверсный выход которого соединен с первым входом элемента И вЂ” HE 8, второй вход которой соединен с выходом частотного преобразователя 5 тока, а выход с одним из входов триггера 9, элемента

ИЛИ--НЕ 10, подключенного выходом к одному из входов элемента И вЂ” HE 11, дру:гой вход которого соединен с выходом эле мента ИЛИ вЂ” НЕ 12, а выход — с од"ним из входов триггера 13, подключен ного другим входом к выходу элемента

ИЛИ вЂ” НЕ 12, а выходом — к одному из входов элемента И вЂ” НЕ 14, другие входы которого соединены с выходом элемента, ИЛИ вЂ” НЕ 12 и выходом генератора 15 им пульсов, а выход подключен к одному из входов элемента И -HE 16, другой вход которого соединен с выходом формировате; ля 17 управляющих импульсов, а выход через усилитель 18 с одним из управляющих входов импульсного преобразователя 1, другой вход которого через усилитель 19 соединен с выходом момента ИЛИ вЂ” HE 20, подключенного входом к выходу формирователя 21 управляющих импульсов, соединенному входом с выходом триггера 9, другой вход которого подключен к выходу компаратора 22.

Устройство содержит формирователь 23 прямоугольных импульсов, через который выход частотного преобразователя 5 тока соединен с входом триггера 7, и тормозной реостат 24.

На фиг. 2 представлены диаграммы:

25 -- тока обмотки 2 якоря тягового электродвигателя, 26 — напряжения на выходе частотного преобразователя 5 тока, 27 — напряжения на выходе формирователя 4 нилообразног напряжения и 1)3пряжения уставки U, 28 — напряжения на выходе компаратора 22, 29 --- на5

2 пряжения прямого выхода триггера 9, 30— напряжения на выходе формирователя 23, 3l — напряжения на выходе формирователя 4 пилообразного напряжения и напряжения установки U>, 32 — напряжения на выходе компаратора 6, 33 — напряжения инверсного выхода триггера 7, 34— напряжения на выходе элемента 8.

На фиг. 3 — представлены диаграммы: 35 — напряжения на входе «Пуск», 36 — напряжения инверсного выхода триггера 13, 37 — напряжения на выходе компаратора 22, 38 — напряжения на выходе элемента 8, 39 ° — напряжения прямого выхода триггера 9, 40 — напряжения инверсного выхода триггера 9, 41 — напряжения на выходе формирователя 17, 42— напряжения на выходе формирователя 21, 43 — тока обмотки 2 якоря тягового электродвигателя, 44 — напряжения коммутирующего контура тиристорного преобразователя l.

Устройство работает следующим образом.

В исходном состоянии ток обмотки 2 якоря электродвигателя равен нулю. Частотный преобразователь 5 тока имеет первоначальную частоту следования выходных импульсов 26 (фиг. 2), в каждый период которых формируется пилообразное напряжение 27 формирователя 4. Напряжение 27 сравнивается с напряжением уставки и при напряжении 27, большем напряжения уставки UI, на выходе компаратора 22 формируется напряжение 28. Напряжение 28 формируется каждый период следования импульсов напряжения 26 с выхода частотного преобразователя 5 (фиг. 1) при токе обмотки 2 якоря 25 (фиг. 2)

i (i>, и первым появившимся импульсом переводит триггер 9 в состояние с логической «1» на прямом выходе напряжения 29.

Напряжение 29 (фиг. 2) или 39,(фиг. 3) с прямого выхода триггера 9 предназначено для формирования импульсов открывания тиристорного преобразователя 1.

Импульсы напряжения 34 с выхода элемента И вЂ” НЕ 8 запирания тиристорного преобразователя 1 формируются триггером 7 элемента И вЂ” HE 8 и формирователем 23 прямоугольных импульсов.

При токе якоря O(i(iv триггер 7, устанавливаемый в состояние с логической

«1» на выходе (напряжение 33, фиг. 2) перепадами в логический «О» напряжения

30 с выхода формирователя 23, перебрасывается в состояние с логическим «О» на выходе перепадами в логический «О» напряжения 32 с выхода компаратора 6. Совпадения напряжений 26 и 33 на входах элемента И вЂ” HE 8 не наступает. Напряжение 34 запирания тиристорного преобразователя 1 с его выхода при этом равно логической «1» и не изменяет предыдущего состояния триггера 9.

14ииа20

10

15 (2) 40

50

Напряжение 35 (фиг. 3) на входе «Пуск» устройства равно логической «!». Инвертированное элементом ИЛИ вЂ” НЕ 12 напряжение 35 устанавливает триггер 13 в состояние с логической «1» на выходе (напряжение 36, фиг. 3) и одновременно поступает на элемент И вЂ” НЕ 14 и не пропускает импульсы с генератора 15, которые поступают на открывание тиристорного преобразователя 1 по цепи: генератор 15, элементы И вЂ” HE 14 и 16, усилитель 18, тиристорный преобразователь 1 (фиг. 1) .

В момент времени ti на вход «Пуск» устройства подается напряжение 35, равное логическому «О» (фиг. 3) . Инвертированное элементом И вЂ” НЕ 12 напряжение 35 с перепадом в логическую «1» поступает на элемент И вЂ” НЕ 14 и разрешает прохождение импульсов с генератора 15. Импульсы напряжения с генератора 15 проходят через элементы И вЂ” НЕ 14 и 16 (напряжение 41, фиг. 3), усилитель 18 и открывают тиристорный преобразователь I в момент времени т . Ток 42 обмотки 2 якоря нарастает, увеличивается частота следования импульсов 26 с выхода частотного преобразователя 5 тока и одновременно уменьшается амплитуда пилообразного напряжения 27. При уменьшении пилообразного напряжения 27 до величины, меньшей напряжения уставки U, прекращаются формироваться импульсы напряжения 28 (фиг. 2) или 37 (фиг. 3) с выхода компаратора 22, что соответствует моменту времени t3 (фиг. 3). Ток 42 обмотки 2 якоря продолжает нарастать, а амплитуда пилообразного напряжения 31 уменьшается. При значениях амплитуды пилообразного напряжения 31, меньших напряжения уставки 14 соответствующему току уставки Ь„прекращается формироваться компаратором 6 импульсы напряжения 32.

Вслед за этим, поскольку триггер 7 находится в состоянии с логической «1» на выходе (напряжение 33 фиг. 2), происходит совпадение напряжений 26 и ЗЗ на входах элемента И вЂ” НЕ 8, и на ее выходе формируется напряжение 34 (фиг. 2) или 38 (фиг. 3).

По перепаду в логический «О» напряжения 34 триггер 9 перебрасывается в противоположное состояние с логическим «О» на прямом выходе напряжения 39 и логической «1» на инверсном выходе напряжения 40.

По положительному перепаду напряжения 40 формирователь 21 вырабатывает импульс напряжения 42, который через элемент ИЛИ вЂ” НЕ 20, усилитель 19 закрывает тиристорный преобразователь 1. Одновременно напряжение 34 (фиг. 2) или 38 (фиг. 3) инвертированное элементом ИЛИ вЂ  10 через элемент И вЂ” НЕ ll перепадом в логический «О» поступает на прямой вход триггера 13, перебрась:вая его в состояние с логическим «О» на инверсном выходе. На20

4 пряжение логического «О» с инверсного выхода триггера 13 запрещает прохождение импульсов с генератора 15.

На фиг. 3 момент времени достижения током 43 якоря уровня тока уставки iy, соответствует t4 (фиг. 3). Ток 43 якоря начинает спадать, пока не достигнет значения i=iy, (фиг. 3). По мере достижения током якоря уровня тока уставк iy, на выходе компаратора 22 формируется напряжение 28 (фиг. 2) или 37 (фиг. 3) с перепадом в логический «О». По данному перепаду триггер 9 перебрасывается в противоположное состояние с логической «1» на прямом выходе напряжения 39, по положительному перепаду которого формирователь 17 вырабатывает импульс напряжения

41 открывания тиристорного преобразователя 1. Ток якоря 43 начинает нарастать, пока не достигнет значения i=iy «фиг. 3)

Далее описанный выше процесс регулирования тормозного тока повторяется.

Выбор уровней уставок тока якоря iy, и 1у, (фиг. 3) осуществляют с учетом времени перезаряда коммутирующего контура тиристорного преобразователя следующим образом.

По известному верхнему значению тока якоря i=i> определяют уровень 1; по выражению ь, = ь,— Лl..., (1) где Лlмакс — максимальная величина изменения регулируемого тока при его нарастании или спадании за время перезаряда коммутирующего конденсатора тиристорного преобразователя и максимальной скорости нарастания или спадания регулируемого тока в зависимости от момента оконцания процесса электродинамического торможения электродвигателя.

Величину изменения регулируемого тока

Лlмакс определяют по выражению где E — ЭДС электродвигателя при максимальной скорости вращения электродви -ателя с полным полем, В;

1. — максимальное среднее значение регулируемого тормозного тока, А;

Лт — время перезаряда коммутирующего контура, мкс;

r — суммарное сопротивление цепи якоря электродвигателя, Ом;

L — суммарная индуктивность цепи якоря электродвигателя, мГн.

Подставив найденное значение Лlмакс по выражению (2) в выражение (1), находят значение тока нижнего уровня уста вки.

Форл ула изобретения

Устройство для регулирования тока тягового электродвигателя транспортного средства, содержащее тиристорный преобра1400920

27

3П

3Z

33 зч

:ователь в цепи питания тягового элек родвигателя, один управляющий вход которого связан с выходом первого из элементов ИЛИ вЂ” HE, подключенного входом к, выходу одного из формирователей управляюьцего сигнала, соединенного входом с одним из выходов первого из триггеров, другой выход которого подключен к входу другого формирователя управляющих импульсов, ! да гчик тока тягового электродвигателя, подключенный через частотный преобразова тель тока к входу формирователя пилообразного напряжения, выход которого соединен с одним из входов первого из компараторов, подключенного другим входом к

1 задатчику напряжения, а выходом — к одному из входов второго триггера, выход которого соединен с одним из входов первого из элементов И вЂ” НЕ, отличаюи1ееся тем, что, с целью повышения надежности, оно снабжено генератором импульсов, формирователем прямоугольных импульсов, вторым компаратором, вход когорого соединен с выходом формирователя пилообразного напряжения, а выход с одним (из входов первого триггера, другой вход которого подключен к выходу первого элемента И вЂ” HE, соединенному с входом второго элемента ИЛИ вЂ” НЕ, выход которого подключен к одному из входов второго элемента И вЂ” НЕ, подключенного другим входом к выходу третьего элемента ИЛИ вЂ” НЕ, соединенному с одним из входов третьего триггера, другой вход которого подключен к выходу второго элемента И вЂ” НЕ, а

10 выход — к одному из входов третьего элемента И вЂ” НЕ, другие входы которого подключены к выходам третьего элемента ИЛИ вЂ” НЕ и выходу генератора импульсов, а выход — к одному из входов

15 четвертого элемента И вЂ” НЕ, другой вход которого соединен с выходом другого формирователя управляющих импульсов, а выход связан с другим управляющим входом тиристорного преобразователя, при этом другой вход второго триггера соединен с выходом

20 генератора прямоугольных импульсов, вход которого подключен к выходу частотного преобразователя, связанному с другим входом первого элемента И вЂ” НЕ.

1400920

Составитель: I. Резникова

Редактор Е. Папп Техред И. Верес Корректор М. Шароши

Заказ 2529/20 Тираж 569 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

1!3035, Москва, Ж вЂ” 35, Раушская наб., д. -!,5

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