Устройство для регулирования тока тягового электродвигателя постоянного тока транспортного средства
Изобретение относится к транспорту, а именно к автоматическому регулированию тока электродвигателей постоянного тока транспортных средств, и обеспечивает повышение надежности. Устройство содержит формирователи 12 и 14 синхронизирующих импульсов, формирователь 6 прямоугольных импульсов и формирователь 5 пилообразного напряжения, выход которого соединен с входами компараторов 9 и 10, связанных выходами с входами триггера 8 и элемента ИЛИ-НЕ 11, выход которого через элемент И-НЕ 18 связан со входом триггера 17, подключенного выходом ко входам формирователей 27 и 31 управляющих импульсов, связанных через элемент И-НЕ 26 и элемент ИЛИ-НЕ 30 с входами тиристорного преобразователя 1 в цепи питания тягового электродвигателя. Ток электродвигателя сравнивают с первым уровнем тока уставки, формируют первые синхронизирующие импульсы управления постоянной частоты при средней скорости нарастания регулируемого тока электродвигателя, большей средней скорости его спадания в пределах периода регулирования тока электродвигателя. При достижении нарастающим током электродвигателя первого уровня тока уставки формируют первые релейные импульсы управления и прекращают нарастание тока электродвигателя снятием напряжения питания с электродвигателя, прекращают спадание регулируемого тока электродвигателя подач20026 минск, жданова 43-35Изобретение относится к транспортному машиностроению, в частности к гидромеханическим передачам дроссельного регулирования, используемым, например, в трансмиссиях транспортных средств для обеспечения бесступенчатого регулирования их скорости. Цель изобретения - улучшение условий эксплуатации путем сокращения управляющих элементов. Гидромеханическая передача дро
Взамен ранее изданного
СОЮЗ СОВЕТСНИХ
СО 1.1ИАЛИСТИЧЕСНИХ
РЕСПУБЛИК (19) (11) (51) Н 02 P 5/06
ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ
К А ВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ,"q1) 1) !
П)) ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ
ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТНРЫТИЯМ
ПРИ ГКНТ СССР (21) 41 79453/07 (22) 14а01 а 87 (46) 15а03а91а Бюл, ¹ 10 (71) Научно-исследовательский институт автоматики и электромеханики при Томском институте автоматизированных систем управления и радиоэлектроники (72) 10,В,Колоколов, А,.А Кукин и.Ж ° Т Жусубалиев (53) 621 316 718.5 (088.8) (56) Авторское свидетельство СССР
1400920, кл. В 60 .I. 15/04) 1986.
В 60 L 15/04, 1986. (54) СПОСОБ РЕГУЛИРОВАНИЯ ТОКА ЭЛЕКТ,аОДВИГАТЕЛЯ 11ОСТОЯННОГО ТОКА (57) Изобретение относится к электИзобретение относится к электро» технике и может быть использовано в электроприводах постоянного тока транспортных средств, Целью изобретения является повьгшение надежности.
На чертеже показана схема устройства, реализующего спо соб регулиро вания тока электродвигателя постоянного тока, Устройство содержит тиристорный преобразователь 1 в цепи электродвигателя 2, датчик 3 тока которого через частотный преобразователь 4 сс единен со входами формирователя 5 пилообразного напряжения, формирова". ротехнике и может быть использовано в злектроприводах постоянного тока тран спо ртных средств, Целью из обре» тения является повышение надежности
Устройство, реализующее способ регулиро вания тока электродвигателя по стоянного тока содержит тиристорный преобразователь 1 в цепи электродвигателя 2 ° Датчик 3 тока через час тотный преобразователь 4 соединен со входами формирователя 5 пилообраз
»oro напряжения,, B данном способе автоматический переход от ограничения спадания регулируемого тока электродвигателя на втором уровне то ка у ставки релейным спо собо и к о г раничению его нарастания происходит с максимальным быстродействием ° 1 ил. теля 6 прямоугольных импульсов и од» ним из входов элемента 7 И-НЕ, дру» гой вход которого соединен с выходом т ри гг ер а 8, входы которого связ аны с формирователем 6 и выходом компара» тора 9, подключенного входом к выхо» ду формирователя 5, связанному со входом компаратора 10, подключенн )м выходом к одному из входов элемента
11 И-НЕ, другой вход которого соединен с выходом формирователя 12 синхронизирующих импульсов, связаннЫм входом с генераторам 13 задающих им» пульсов, а выходом с входом формиро» вателя 1 4 синхронизирующих импульсов, выход которого подключен к од»
1533904
35 пому из входов элемента !5 И-НЕ, соединенного выходом с одним из входов элемента 16 И-НЕ, выход которого подключен к одному из входов триггера. 17, другой вход которого соединен с выходом элемента 18 И-НЕ, подключенного входом к выходу элемента
11 И-НГ и выходу формирователя 9 блокировочнoro импульса. Другие входы элемента 16 И-НЕ соединены с выходом формирователя ?О блокировоч» ного импульса и выходом триггера 21, подключенного входами к выходу эле мента 22 ИЛИ НГ и выходу элемента 7
И-НЕ, связанному с одним из входов триггера 23, другой вход которого подключен к выходу элемента 24 ИЛИ"
1-1Е, а выход - к одному из входов элемента 25 И-НЕ, другие входы которого связаны с выходом формирователя
12 и выходом элемента 24 ИЛИ".НГ, а выход с одним из вхо,дов элемента ?б
::!-НЕ, другой вход которого подключен к выходу формирователя 27 управляю<его сигнала, а выход с одним из. "<одов тиристорно го прео б разов ателя другой вход которого через элемент
28 ИЛИ-11Е подключен к выходу формиро вателя 29 упр авпяющнх импу. < ь со в, У строй ст во р абот ает следующим образОм.
D исходном со стоя нив .генератор 1 3 задающих импульсов формирует последовательность импульсов постоянной частоты, по передним франтам
Датчик 3 тока генерирует импульсы напряжения с начальной частотой, которым соответствует ипообразное напряжение на выходе формирователя 5 пилообразного напрякения максимальной амплитуды, которое поступает на первые входы компараторов 9, 10, и больще эталонных напряжений U и 11 эквивалентных первому и второму уровням токов уставок, Hd вторых входах этих компаратаров.
Компаратор 9 форми рует импульсы напряжения, которые воздействуют на вход триггера 8, на другой вход ко.= торо го по стоя нно по ступают импульсы нйпряжения „формируемые формировате™ лем 6 импульсов по передним фронтам!
О !
3Р
55 импульсов налряжения с выхода дат» чика 3 тока, Импульсы напряжения с инверсного выхода триггера 8 суммируются элементом 7 -HE с импульсами напряжения датчика 3 тока, в результате чего напряжение на выходе эле» мента 7 И-НЕ равно "1" и, соответственно, первые репейные импульсы в исходном состоянии не фор<ируются„
Напряжение с выхода элемента 7 И-НЕ совместно с синхронизирующими импуль» сами постоянной частоты с выхода формирователя 4 подаются соответственно на второй и первый входы второго элемента 15 И-НЕ, импульсы напряже ния с выхода которого поступают на первый вход элемента 16 И-НЕ, На вход "Сброс" устройства в исходном состоянии с командоаппарата (на схеме отсутствует) подается сиг нал напряжения "1", который через элемент 22 ИЛИ-НЕ воздействует на второй вход триггера 21, устанавливая его в состояние с п0" на прямом выходе, блокируя тем самым прохожде ние импульсов напряжения с выхода элемента 15 И-HE через элемент 16
И-HE на первый вход триггера !7, Компаратор 10 формирует импульсы напряжения, которые подаются на вхо ды элемента 1 И-НЕ. Импульсы напря» жения с выхода элемента 11 И-НЕ через элемент 1 8 И-НЕ по ступают на второй вход триггера 17, устанавливая его в исходное состояние с напряжением на прямом выходе равным "1"
На вход "пуск" устройства в исходном состоянии с командоаппарата подается сигнал "1", который через элемент 24 ИЛИ-НЕ поступает на вто» рой вход триггера 23 и первый вход элемента 25 И-НЕ, устанавливая тем самым триггер 23 в состояние с напряжением на инверсном выходе, равным
"1", блокируя тем самым прохождение первых синхронизирующих импульсов по стоянной частоты напряжения с форми рователя 12 импульсов через элемент
25 И-НЕ, При пуске электродвигателя предва» рительно командоаппаратом устанавливается на входе "сброс" устройства напряжение "0" » На второй вход триггера 21 с выхода элемента 22 ИЛИ НЕ поступает напряжение "1", На входе
"пуск" устройства устанавливается ко мандоаппаратом напряжение "0", С вы» хода элемента 24 ИЛИ НЕ напряжение
5 15
"1", поступая на первый вход элемен» та 25 И-НЕ, пропускает первые синхрони зир ующи е импульсы постоянной ч астоты на открывание тиристорного преобразователя 1 по цепи формирователь
12 импульсов, элемент 25 И-НЕ, элемент 26 И-НЕ, тиристорный преобразователь:1 Тиристорный преобразователь 1 открывается, Ток якоря электродвигателя нарастает, При достижении регулируемым током
i <(t) второго уровня тока уставки ь. 2 компаратор 10 прекращает формирование релейных импульсов, При достижении регулируемым током () первого уровня тока уставки частота импульсов напряжения на выходе преобразователя 4 увеличивается до значе1тия, при котором напряжение на выходе формирователя 5 пи лообразного напряжения уменьшается до значения, меньшего эталонного напряжения U< на втором входе компаратора.9. Компаратор 9 прекращает формирование импульсов и на первом входе триггера 8 устанавливается напряжение "1". Импульсы напряжения с вьгхода формирователя 6 импульсов устанавливают триггер 8 в устойчивое со» стояние с "1" на инверсном выходе.
На выходе элемента 7 И»НЕ формируются первые релейные импульсы напряже ния с частотой счедования импульсов с выхода преобразователя 4, которые проходят через элемент 15 И-НЕ, элемент 16 И-НЕ на вход триггера 17, который перебрасывается в противоположное состояние с напряжением на прямом выходе, равным "0" °
Импульс напряжения синхронизирующих импульсов постоянной частоты напряжения поступает на первый вход триггера 17 позднее первых релейных импульсов управления напряжения и не оказывает влияния на состояние триггера 17. По переднему фронту напряжения с инвер сно го выхода триггера ! 7 формирователь 29 импульсов формирует импульс управления, который, пройдя через элемент 28 ИЛИ»НЕ, за» крывает тиристорный преобразователь
1, осуществляя тем самым ограничения нарастающего тока электродвигателя релейным способом на первом уровне то ка уставки. Первые релейные импульсы управления напряжения поступают также на вторые входы триггеров 21 и 23, перебрасывая их в противопо3
33904
10
55 ложное состояние, при котором напряжение "1" на прямом выходе триггера
21 не оказывает воздействие на элемент 16 И-НЕ, а напряжение "0" с ин% версного выхода триггера 23 блокирует прохождение первых синхронизирующих импульсов постоянной частоты напряжения через элемент 25 И-НЕ
Одновременно по переднему фронту на пряжения с инверсного выхода триггера 17 формирователем 19 импульсов формируется блокировочный иь пульс, который, поступая на вход элемента 18 И»НЕ, блокирует прохождение импульсов открывания тиристорного преобразователя 1 на время протекания в тири сторпом преобразователе 1 коммутационных процессов, Ток двигателя спадает до момента поступления импульса напряжения первых синхро» низирующих импульсов управления постоянной частоты, который проходит по цепи: выход формирователя 12 им пульсов, элемент 11 И-НЕ, элемент
18 И-НЕ, вход триггера 7, Триггер
17 перебрасывается в исходное состоя ние с напряжением на выходе, равным
"1". Па переднему фронту напряжени" формирователь 27 формирует импуль управления, который, пройдя через элемент 26 И-НЕ, открывает тиристорный преобразователь 1, осуществл. я тем самым ограничение спадания тока электродви гателя под воздействием первых синхронизирующих импульсов управления. По переднему фронту на пряжения формирователь 20 импульсов формирует блокировочный импульс на» пряжения, который, поступая на тре» тий вход элемента 16 И-НЕ, блокирует прохождение импульсов закрывания на время протекания в тиристорном пре образователе l коммутационных про» цессов ° Ток якоря нарастает до момента достижения первого уровня тока уставки i », причем скорость нарас» тания регулируемого тока якоря боль» ше скорости спадания в диапазоне из менения коэффициента заполнения ти ристорного преобразоватепя ll, По мере увеличения частоты вращения двигателя увеличивается коэффициент заполнения и амплитуда пульсаций ре гулируемого тока„
При достижении коэффициентбм за» полнения значения g = 0,5 и дальней ю
1533904
meM увеличении частоты вращения электродвигателя средняя скорость спадания регулируемого тока начинает преобладать над средней скоростью нарастания тока якоря i (t) — в преф делах периода его регулирования„
Очередной раз нарастающий ток не достигает первого уровня тока уставки iq<, поскольку первыми на него оказывают воздействие вторые синхронизирующие импульсы постоянной час тоты, поступая при $ = 0,5 на закрывание тиристорного преобразователя и снижая, тем самым, напряжение питания с электродвигателя, В следствие этого устройство не обеспечивает автоматического увеличения коэффици ента заполнения до значения, соответствующего текущей величине час тоты вращения электродвигателя.!
О
Регулируемый ток спадает до поступ. мния очередного импульса напряжения
:первых синхронизирующих импульсов 25 постоянной частоты, поступающего на ткрывание тиристорного преобразоваеля . 1+ Регулируемый то с i (г ) колеблется со стабилизированным коэф" фициентом заполнения, 1 = 05 оТНосН 30 тельно среднего спадающего значения регулируемого, тока электродвигателя по мере увеличения частоты вращения электродвигателя до момента достижения очередной раз . спадака,им регулируемым током второго ровня тока уставки . Б этот момент времени компаратор 10 формирует релейный импульс управления, который первым по отно шению к очередному импульсу напряже" щ ния первых синхронизирующих импульсов управления постоянной частоты приходит на элемент 11 И-HE Устанав ливают триггер 17 в состояние с на пряжением на выходе, равным "1", Тиристорный преобразователь открывается, заканчивая тем самым переход регулирования тока электродвигателя от ограничения релейным способом нарастаЮщего тока электродвигателя на первом уровне тока уставки к ограничению релейным способом спадающего тока электродвигателя на втором уровне тока уставки, регулируемый ток i<(t) нарастает до поступления очередного импульса напряжения вторых синхронизирующих импульсов управления посто:* янной частоты на закрывание тиристор= ного преобразователя 1., осуществляя тем самым ограничение нарастания тока электродвигателя воздействием вторых синхронизирующих импульсов управления постоянной частоты. Процесс релейно-импульсного регулирования тока i<(t) в диапазоне изменения коэффициента заполнения. з = 0,5; 1 повторяется, При набросах или провалах напряжения питающей сети меняется соответственно скорость нарастания» спадания регулируемого тока и частотной информации с выхода практически без инерционного датчика 3 тока. Набросы или провалы напряжения питанияслучайные процессы и могут происходить в любые моменты времени в пределах периода регулирования, Если набросы или провалы напряжения питания происходят в процессе нарастания регулируемого тока и имеют экстремальные значения, а именно: скачкообразной формы и значительной ве» личины,. например, подключение: отклк » чение рядом идущей единицы электрическоro подвижноro состава, регу» лируемый ток изменяет скорость нарас тания и в пределах периода регулирования может изменить коэффициент за полнения от максимального до минимальногс и наоборот. В момент времени, когда регулирование тока элект» родвигателя осуществляется с макси мальным коэффициентом заполнения тиристорного преобразователя 1, происходит наброс напряжения питания на электродвигателе, Средняя скорость нарастания регулируемого тока электр родвигателя в пределах периода регу лирования увеличивается, а спадания уменьшается, Регулируемый нарастаю» щий ток электродвигателя ограничивается уже на первом уровне тока уставки релейным способом воздействия на тиристорный преобразователь 1 первы ми релейными импульсами управления, причем коэффициент заполнения тиристорного преобразователя 1, мини» мальный для периода регулирования, в пределах которого возник наброс на пряжения питания, Автоматический переход от ограни» чения спадания регулируемого тока эле к тр одви гателя на в торо м уро вне тока усгавки релейным способом к ограничению его нарастания на первом уровне гока у ставки и .наоборот проис10
1533904 ходит с максимальным быстродействием длч конкретных изменений параметров напряжения питания и частоты вращения электродвигателя, Со ст авит ель . Б Трофиме нко
Техред С.Мигунова Корректор С.Шевкун
Редактор Е.Гиринская
Заказ 1 064 Тираж 357 Подписное
ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР
113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д, 4/5
Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул. Гагарина, 101
Формулаизобретения
Способ импульсного регулирования тока электродвигателя постоянного тока, заключаюищйся в том, что задают первый уровень тока уставки, формируют первую последовательность синхронизирующих импульсов постоянной частоты с пери одом, равным з аданному периоду вынужденных колебаний регулируемого тока электродвигателя, измеряют текущее значение тока электродвигателя, сравнивают его c первым уровнем тока уставки, в моменты достижения текущим значением тока электродвигателя первого уровня тока уставки отключают электродвигатель от источника питания, в моменты поступления синхронизирукщих
I импульсов первой последовательности подключают электродвигатель к источнику питания, о т ли ч ающи йс я тем, что, с целью повышения качества. регулирования, задают второй уровень тока уставки, значение которого меньше первого уровня тока уставки на величину, равную максимальному размаху вынужденных колебаний тока электродвигателя при заданном периоде этих колебаний, формируют вторую по следовательность синхронизируюших импульсов, сдвинутую на половину периода первой последователь1р ности синхронизируюБ х импульсов сравнивают текущее значение тока электродвигателя со вторым уровнем тока уставки, в моменты достижения текущим значением тока электродви»
15 гателя второго уровня тока уставки подключаю-. электродвигатель к источ нику питания, если спадающий ток электродвигателя достигает второго уровня тока уставки до момента IIQ» 0 ступления синхроимпульсов постоянной частоть первой последовательности, в моменты поступления синхронизирующих импульсов второй последователь» ности отключают электродвигатель от источника питания, если синхронизи рующне импульсы постоянной частоты второй последовательности поступают до момента достыкения нарастающим током электродвигателя первого уров
30 ня тока у ставки.
