Устройство для автоматического управления электроприводом автономного транспортного средства

 

Изобретение относится к транспорту , и может быть использовано для автоматического регулирования тяговых электроприводов, например, в тепловозах, дизель-электрическиз4 карьерных автосамосвалах. Цель изобретения состоит в повышении произ водительности транспортного средства. Устройство автоматического управления электроприводом автономного транспорт . ного средства содержит датчики 1,2,3 напряжения генератора, токов якоря и возбуждения электродвигателя, датчики 17 и 19 частот вращения теплового двигателя и электродвигателя, функциональные преобразователи 4-:6 и блоки управления тяговым 11 и тормозным 12 режимами, блок 10 умножения, выход которого соединен с входом блока 11 управления тяговым режимом через усилитель 20, к управляющему входу которого подключен выход датчика 21 выключенного состояния вентилятора теплового двигателя.Устройство обеспечивает использование на тягу мощности теплового двигателя, которая высвобождается при отключении вентилятора . 1 ил. (Л

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИН

„„SU„„1458258 А 2 (51) 4 В 60 L 11/04

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Н АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОЧНРЫТИЯМ

ПРИ ГННТ СССР (61) 1289711 (21) 4302369/24-11 (22) 28.08.87 (46) 15.02.89. Бюл. Р 6 (71) Всесоюзный научно-исследовательский, проектно-конструкторский и технологический институт кранового и тягового электрооборудования (72) М.E.Шор, Я.А.Брискман и Ю.М.Андреев (53) 621. 132 (088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

В 1289711, кл..В 60 L 11/04, 15.02.87. (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ АВТОМАТИЧЕСКОГО

УПРАВЛЕНИЯ ЭЛЕКТРОПРИВОДОМ АВТОНОМНОГО ТРАНСПОРТНОГО СРЕДСТВА (57) Изобретение относится к транспорту,и может быть использовано для автоматического регулирования тяговых электроприводов, например, в тепловозах, дизель-электрических карьерных автосамосвалах. Цель изобретения состоит в повышении производительности транспортного средства.

Устройство автоматического управления электроприводом автономного транспорт. ногоо средства содержит датчики 1, 2, 3 напряжения генератора, токов якоря и возбуждения электродвигателя, датчики 17 и 19 частот вращения теплового двигателя и электродвигателя, функциональные преобразователи 4-.6 и блоки управления тяговым 11 и тормозным 12 режимами, блок 10 умножения, выход которого соединен с входом блока 11 управления тяговым режимом через усилитель 20, к управляющему входу которого подключен выход датчика

21 выключенного состояния вентилятора теплового двигателя. Устройство обеспечивает использование на тягу мощности теплового двигателя, которая высвобождается. при отключении вентилятора. 1 ил.

1458258

Изобретение относится к транспорту, в частности к автоматическому регулированию тяговых электроприводов ° 5

Целью изобретения является повышение производительности транспортного средства.

На чертеже изображена блок-схема предлагаемого устройства для автома- 10 тического управления электроприводом автономного транспортного средства.

Устройство состоит из датчиков напряжения 1 генератора, токов якоря 2 и возбуждения 3 двигателя, под-. 15 ключенных ко входам а функциональных преобразователей 4-6, входы Ь и которых соединены соответственно с выходами генератора 7 импульсов и интегратора 8, соединенньи входами а 20 с выходом функционального преобразователя 4, сумматора 9, блоков умножения 10, управления тяговым 11 и тормозным 12 режимами, с входами b ! с, 1, 8 последнего из которых соот-25 ветственно соединены выходы источни ка 13 стабилизированного напряжения, преобразователя 14 частоты, датчика

15 положения тормозйой педали и функционального преобразователя 6, 30 регулятора 16 нагрузки, к входу которого подключен датчик 17 частоты вращения теплового двигателя, а к выходу — вход ci переключателя 18 режимов работы транспортного средства, с входом Б которого соединен выход источника 13 стабилизированного напряжения, а с выходом — один из .входов интегратора 8, и датчик 19 частоты вращения двигателя. Входы 40 сумматора 9 и .вход с блока 11 управления тяговым режимом соединены с выходом функционального преобразова" теля 5. Вход в блок 10 умножения подключен к выходу сумматора 9, а выход блока 10 умножения соединен с входом d блока 11 через, усилитель

20 с регулируемым коэффициентом усиления, управляющий вход которого подключен к выходу датчика 21 выключенного состояния вентилятора теплового двигателя.

Каждый из функциональных преобразователей 4-6 выполнен на соединенных последовател:ьно компараторе 22, формирователе 23 коротких импульсов и оптроне 24, подключенном одним из входов к выходу оптрона 24, блоке

25 памяти, интеграторе 26 и подключенном к его входу оптроне 27, причем выход интегратора 26 соединен с одним из входов компаратора 22, другой вход которого, вход оптрона 27, другой вход и выход блока 25 памяти являются соответственно входами а с и выходом функционального преобразователя.

Блок 12 управления тормозным режимом выполнен. на сумматорах 28 и

29, элементах сравнения 30-32 и выделения 33 максимального сигнала, входы последнего из которых соединены с выходами элементов 30-32 сравне ния.Один из выходов элементов 30 и 31 сравнения соединены с выходами сумматоров 28 и 29. Один из входов элемента

32 сравнения объединен с входом ct сумматора 29, вход в которого объединен с входом Ь сумматора 28. Другие входы элементов 30-31 сравнения, другой вход элемента 32 сравнения, вход

Ь сумматора 29, выход ct сумматора 28 и вход а сумматора 29 соответственно являются входами ь, с, d e а блока 12 управления тормозным ре:жимом. Блок 11 управления тяговым режимом выполнен на элементах 34-36 сравнения и подключенном к их выходам элементе 37 выделения максимального сигнала. Объединенные между собой и другие входы элементов 34-36 сравнения являются соответственно входами Ь, d y, с блока 11 управления тяговым режимом.

Устройство работает следующим образом.

Рассмотрим режим работы устройства, когда вентилятор теплового двигателя включен и будем считать, что в этом режиме коэффициент (Ky) передачи усилителя 20 равен единице.

Поскольку функциональные преобразователи 4-6 работают идентично, рассмотрим их работу на примере преобразователя 4. Генератор 7 импульсов формирует узкие импульсы с периодом следования Т и обеспечивает синхронизацию работы интеграторов 8 и 26 со сбросом, которые формируют линейно нарастающее напряжение. Обнуление интеграторов происходит в моменты появления на выходе генератора 7 положительного импульса. Выходное напряжение U датчика на компараторе 22 сравнивается с текущим значением сигнала интегратора 26. При этом на з 145825 выходе компаратора 22 появляется последовательность импульсов, причем изменение состояния компаратора 22 происходит в момент, когда напряжение на выходе интегратора 26 становится равным напряжению на выходе датчика

2. В силу линейности изменения во времени напряжения на выходе интегратора, интервал времени между дву- 1ð мя соседними импульсами на выходе компаратора 22 пропорционален значению измеряемого напряжения U. Формирователь 23 по переднему фронту импульсов компаратора 22 формирует 15 узкие импульсы, которые передаются через оптрон 24 и управляют включени-. ем блока 25 памяти, в который записывается значение напряжения, имеющееся на выходе интегратора 8 в этот" 20 момент.

Таким образом; функциональный преобразователь 4 является преобразователем входного напряжения датчика

2 с использованием оптронных развя- 25 зок как по сигналу синхронизации ра" боты интеграторов 26 и 8 оптроном

27, так и по сигналу передачи информации через оптрон 24, при этом оптроны 24 и 27 работают в импульсном 30 режиме.

Устройство в тяговом режиме рабо . тает следующим образом.

Переключатель 18 подключает выход регулятора 16 нагрузки к аналоговому входу интегратора 8. Регулятор 16 нагрузки преобразует период частоты

Йр дв вращения теплового двигателя в напряжение Uä . Сигнал напряжения, пропорциональный периоду частоты 40 алгебраически суммируется с постоянным напряжением, которое корректирует зависимость мощности электродвигателя Р от частоты fI-,дв.

Р1

К

Р I лятора соответственно.

Выходное напряжение U p блока 10 умножения масштабируется на входе а(блока 11 управления тяговым режимбм и становится равным К Бр.

CHI налы Uy, g > U y g U р поступают на входы элементов 34-36 сравнения.

При этом на их выходах формируется сигнал разности с постоянным напряжением Е, поступающим от источника

13. Считая, что коэффициент усиления элементов 34-36 достаточно велик, и если параметр, задающий уставку

К/f,äs, заменить на некоторую функцию К,/g (fI.AS), полученную в результате коррекции в регуляторе 16 нагрузки, то предельная и частичные внешние характеристики генератора остаются подобными, а изменяются только "расстояния" между характеристиками, соответствующими разным значениям от*в °

В режиме выключенного вентилятора мощность электропривода увеличивается в К раз по отношению к режиму с включенным вентилятором как на

Is

Т,ДЬ

Us

П чс.5 т. 4В

Величина текущего значения выходного напряжения интегратора 8 пропорциональна величине входного напряжения U . При этом сигнал на выходе блока 25 памяти пропорционален вели чине напряжения U Äp и входному напряжению датчика. Тогда напряжения на выходах функциональных преобразователей 4 и 5 равны

Где К, и К вЂ” коэффициенты пропорциональности

I — ток электродвигателя

U — напряжение генератора.

Поступая в сумматор 9, эти напряжения суммируются. При этом на выходе блока 10 умножения напряжение равно

Пр?я я

Up — К4, + К . ) . дв т. *В где К4=КК,, К Кэ

К вЂ” регулируемый коэффициент, учитывающий джоулевые потери.

В режиме выключенного вентилятора датчик 21 состояния вентилятора теплового двигателя формирует логический сигнал на управляющем входе усилителя 20, по которому последний уменьшает свой коэффициент усиления в К раз, где коэффициент Кс определяется из соотношения где Р,, P — мощность теплового двигателя, отбираемая на тягу в режиме включенного и выключенного венти5 14 582 предельной, так и на частичных внешних характеристиках. Поскольку для вентилятора зависимость мощности от ,оборотов близка к кубической, а оп- тимальная настройка зависимости

1/g (Й 8) имеет более крутой характер, то перегрузки теплового двигателя на частичных характеристиках не происходит, а указанная кор,рекция мощности электропривода эффективна только на предельной (и близких к ней) характеристиках.

Максимальный из выходных сигналов элементов 34-Зб сравнения выделяется элементом 37 выбора максимального сигнала.

В тормозном режиме переключатель

18 подключает аналоговый вход интегратора 8 к источнику 13 стабилизиро-! ванного напряжения. На выходах функ- ! циональных преобразователей 4-6 фор,мируются сигналы, пропорциональные значениям входных сигналов датчиков

2, 1, 3- I,U„, I 25

Сигнал с выхода датчика 15 поступает на входы сумматоров 28 и 29, где он суммируется с сигналами, про1 порциональными величинам токов I

И 1 8 (на предельной характеристике gp значение U = О) . Суммарные .сигналы .поступают на входы элементов 30 и

31 сравнения, где они сравниваются с постоянным напряжением Е источниI(ca 13. По аналогии с тяговым режимом. формируются следующие условия регулирования в тормозном режиме

КС119 e +

58 6 другой вход которого поступает сигнал U yr.4 = KzI При этом регулирование осуществляется в соответствии с уравнением

I f = — = const °

Максимальный сигнал рассогласования, по которому ведется регулирование в тормозном режиме, снимается с выхода элемента 33 выделения максимального сигнала.

Таким образом, в тормозном режиме формируются трехзонные характеристики с ограничениями предельных значений токов возбуждения I < и якоря а также реактивный ЭДС электродвигателя, причем последнее ограничение реализовано путем стабилизации произведения I f ц косвенным образом.

Предлагаемое устройство обеспечивает автоматическое регулирование электропривода B тяговом и тормозном режимах с реализацией наиболее экономичных характеристик, возможностью их коррекции в тяговом режиме и с повышением эффективности торможения в области высоких частот вращения электродвигателя. Использование на тягу мощности теплового двигателя, высвобождающейся при отключении вентилятора, позволяет пдвысить производительность транспортного средства.

+ К. Пг = Е

« де К, К„, К вЂ” долевые коэффициенты соответствующих слагаемых при суммирбвании в сумматорах 28 и 29.

Преобразователь 14 частоты осу ществляет обратно пропорциональное преобразование частоты вращения

Электродвигателя в напряжение

Ug К9/ *В э где К - коэффициент передачи преоб9 разователя 14.

Напряжение Uf поступает на один нэ входов элемента 32 сравнения, на

Формула изобретения устройство для автоматического управления электроприводом автономного транспортного средства по авт. св. N 1289711, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения производительности транспортного средства, оно снабжено усилителем

50 с регулируемым коэффициентом усиления,и датчиком выключенного состояI

- ния вентилятора теплового двигателя, выход которого подключен к управляющему входу усилителя, причем

55 выход блока умножения связан с третьим входом блока управления тяговым режимом через усилитель.