Способ регулирования скорости движения тепловоза с электрической передачей

Изобретение относится к способу управления тяговой системой транспортных средств с электротягой. Способ регулирования скорости движения тепловоза с электрической передачей заключается в том, что выделяют сигнал, пропорциональный фактической скорости движения, выделяют сигнал, пропорциональный магнитному потоку тягового электродвигателя, вычисляют сопротивление движению по заданным значениям веса тепловоза с составом и профиля участка движения. По вычисленному значению сопротивления движению и известным характеристикам электродвигателя определяют уставку тока тягового генератора. Перемножают величину сигнала, пропорционального магнитному потоку электродвигателя, с величиной заданного значения скорости движения, полученный результат принимают за уставку напряжения генератора. Вычисляют ускорение тепловоза, вычисленную величину нормируют и суммируют со значением сигнала, пропорционального фактической скорости движения. Полученный результат сравнивают с заданным значением, результат сравнения интегрируют, по результату интегрирования корректируют вычисленную уставку напряжения генератора и регулируют напряжение генератора. Техническим результатом заявленного изобретения является повышение точности и быстродействия регулирования скорости движения тепловоза. 2 ил.

 

Изобретение относится к железнодорожным транспортным средствам, в частности к электрооборудованию транспортных средств с электротягой, и касается способа управления скоростью движения тепловоза, путевых машин.

Известен способ регулирования скорости движения тепловоза с поездом, при котором текущее значение скорости движения, получаемое с помощью датчика скорости, сравнивается с заданным значением в сравнивающем устройстве, разность подается на вход усиливающего устройства, выполненного в виде релейного устройства, далее выходной сигнал релейного устройства подается на вход блока регулирования мощности энергетической установки (Автоматические системы управления локомотивов. М.: ГОУ «Учебно-методический центр по образованию на железнодорожном транспорте», 2009, с 398-418. Авт.: Н.М. Луков, А.П. Космодамианский).

Недостатком технического решения является то, что релейный принцип регулирования обуславливает значительную степень колебательности процессов в энергетической установке тепловоза, и соответственно скорость движения также имеет колебательный характер, что делает невозможным использование технического решения в условиях работы путевой техники и в горочной работе.

Известен способ регулирования скорости движения тепловоза с электрической передачей, принятый за прототип, заключающийся в том, что выделяют сигнал, пропорциональный скорости движения, сравнивают его с заданным значением и изменяют напряжение тягового генератора, выделяют сигнал, пропорциональный магитному потоку тягового электродвигателя, фиксируют момент времени, когда разность величин сигналов, пропорциональных фактической и заданной скоростям движения, становится меньше наперед заданной величины, сигнал, пропорциональный величине этой разности, интегрируют, вычисляют сопротивление движению по наперед заданным значениям веса тепловоза с составом и профиля участка движения, по вычисленному значению сопротивления движению и известным характеристикам тягового электродвигателя определяют уставку требуемого значения тока тягового генератора по известной величине силы тяги тепловоза, перемножают величину сигнала, пропорционального магнитному потоку тягового электродвигателя, с величиной заданного значения скорости движения, полученный результат нормируют, корректируют по величине падения напряжения на сопротивлении цепей тяговых электродвигателей, результат корректировки принимают за уставку напряжения тягового генератора, определяют уставку требуемой мощности тягового генератора, для чего величину уставки напряжения тягового генератора перемножают с уставкой тока тягового генератора, скорректированной по результату интегрирования разности величин сигналов, пропорциональных фактической и заданной скоростям движения, результат умножения нормируют и по полученному результату регулируют мощность тягового генератора (патент на изобретение RU №2551865 С1, МПК B60L 15/20,11/02, опубл. 27.05.2015 г.).

Недостатком технического решения является то, что при работе на тепловозах весьма затруднительно определить с требуемой точностью фактический вес состава, текущий профиль пути, и соответственно сопротивление движению, что приводит к значительным неточностям в определении требуемых значений тока и мощности тягового генератора, и может в значительной степени ухудшить динамические показатели при регулировании скорости движения.

Техническим результатом заявленного изобретения является повышение точности и быстродействия регулирования скорости движения тепловоза.

Технический результат достигается тем, что в способе регулирования скорости движения тепловоза с электрической передачей, заключающемся в том, что выделяют сигнал, пропорциональный фактической скорости движения, выделяют сигнал, пропорциональный магитному потоку тягового электродвигателя, вычисляют сопротивление движению по наперед заданным значениям веса тепловоза с составом и профиля участка движения, по вычисленному значению сопротивления движению и известным характеристикам тягового электродвигателя определяют уставку требуемого значения тока тягового генератора по известной величине силы тяги тепловоза, перемножают величину сигнала, пропорционального магнитному потоку тягового электродвигателя, с величиной заданного значения скорости движения, полученный результат принимают за уставку напряжения тягового генератора, по изменению фактической скорости движения во времени вычисляют ускорение тепловоза, вычисленную величину нормируют и суммируют с значением сигнала, пропорционального фактической скорости движения, сравнивают полученный результат с заданным значением, результат сравнения интегрируют, по результату интегрирования корректируют вычисленную уставку напряжения тягового генератора и по полученному результату регулируют напряжение тягового генератора.

На фиг. 1 представлена блок-схема устройства, реализующего способ, на фиг. 2 представлены графики, характеризующие напряжение на тяговых электродвигателях тепловоза Uдв в функции тока нагрузки генератора Uдв=f(Iг) для стоящего тепловоза V=0 (кривая а) и при заданной скорости движения V=Vз (кривая б), а также характеристика тягового генератора Uг=f(Iг) при постоянной мощности для определенного значения сопротивления движению W (кривая в).

Устройство (фиг. 1) состоит из датчика 1 скорости, блока 2 вычисления ускорения, вход которого соединен с выходом датчика 1 скорости, выход блока 2 вычисления ускорения соединен с первым входом сумматора 3, второй вход сумматора 3 соединен с выходом датчика 1 скорости, выход сумматора 3 соединен с первым входом блока 4 сравнения, второй вход блока 4 сравнения соединен с выходом задатчика 5 скорости, выход блока 4 сравнения соединен с входом интегратора 6, выход задатчика 5 скорости соединен с входом блока 7 оценки сопротивления движению, выход которого соединен с входом блока 8 расчета уставки тока тягового генератора, выход блока 8 расчета уставки тока тягового генератора соединен с входом функционального преобразователя 9, выход которого соединен с первым входом блока 10 умножения, второй вход блока 10 умножения соединен с выходом задатчика 5 скорости, выход блока 10 умножения соединен с первым входом сумматора 11, второй вход которого соединен с выходом интегратора 6, выход сумматора 11 соединен с входом блока 12 регулирования напряжения тягового генератора.

Способ осуществляется следующим образом.

Датчиком 1 скорости движения (фиг. 1) выделяют сигнал, пропорциональный фактической скорости движения, в блоке 2 вычисления ускорения определяют ускорение движения тепловоза, полученную величину нормируют, в сумматоре 3 величиной, пропорциональной ускорению, дополняют сигнал, пропорциональный фактической скорости движения Vф, полученное значение в блоке 4 сравнения сравнивают с заданным значением скорости движения тепловоза Vз, поступающим с выхода задатчика 5, в качестве которого может использоваться штатный контроллер машиниста либо устройство дистанционного управления (при необходимости удаленного управления тепловозом), результат сравнения интегрируют, для чего его с выхода блока 4 сравнения подают на вход интегратора 6, в блоке 7 оценки сопротивления движению по заданному значению скорости движения Vз, наперед заданным значениям веса тепловоза (Р) с составом (Q) и профиля участка (i), по которому движется тепловоз, вычисляют значение сопротивления движению (W) тепловоза с составом в соответствии с выражением

,

где W - сопротивление движению тепловоза с составом;

wo - основное удельное сопротивление движению;

i - продольный профиль участка, по которому движется тепловоз, знак (+), если подъем, знак (-), если уклон;

Р - вес тепловоза;

Q - вес состава.

Для заданного значения скорости движения Vз и вычисленному значению сопротивления движению W определяют величину силы тяги Fт тепловоза, которую должен развить тепловоз для достижения этой скорости, этому режиму соответствует точка А на фиг. 2, в которой достигается равенство силы тяги и сопротивления движению Fт=WA.

Как известно, сила тяги тепловоза Fт однозначно определяется известными характеристиками тяговых электродвигателей и суммарным током нагрузки тяговых электродвигателей Σ Iя или током нагрузки тягового генератора Iг. В блоке 8 расчета уставки тока тягового генератора (фиг. 1) решают обратную задачу и определяют уставку требуемого значения тока Iгз тягового генератора по известной величине силы тяги тепловоза Fт.

В блоке 10 вычисления уставки напряжения тягового генератора (фиг. 1) по скорректированной уставке тока тягового генератора Iгз, поступающей с выхода блока 8 расчета уставки тока тягового генератора, посредством функционального преобразователя 9 выделяют сигнал, пропорциональный магнитному потоку тягового электродвигателя, и подают его на первый вход блока 10 умножения, в котором перемножают его с поступающим на второй вход блока 10 умножения с выхода задатчика 5 сигналом заданного значения скорости движения тепловоза Vз, полученный результат умножения нормируют и принимают за уставку напряжения тягового генератора Uгз в соответствии с выражением

,

где К - нормирующий коэффициент;

СФтэд - магнитный поток тяговых электродвигателей (определяемый по известной в литературе характеристике намагничивания магнитной системы тяговых электродвигателей);

Vз - заданное значение скорости движения тепловоза.

Далее в сумматоре 11 определяют скорректированную уставку требуемого напряжения тягового генератора Uгз1 путем суммирования полученных ранее уставок напряжения тягового генератора Uгз и сигнала с выхода интегратора 6, по полученному результату регулируют напряжение тягового генератора.

Процесс разгона тепловоза с составом до заданной скорости движения иллюстрируется фиг. 2, когда рабочая точка перемещается из точки 0 (стоящий тепловоз) в точку А по траектории 0ВА, в точке А процесс разгона завершается, так как достигнуты все необходимые уставки по току Iгз и напряжению Uгз тягового генератора и достигается равенство силы тяги и сопротивления движению W.

Введение ускорения в сигнал фактической скорости движения позволяет косвенно учесть влияние реального сопротивления движению, связанного с реальными значениями веса состава, текущего профиля пути и других факторов, т.к. ускорение однозначно связано с упомянутыми факторами в соответствии с уравнением движения

,

где m - масса состава;

- ускорение;

Fт - сила тяги тепловоза;

w - удельное сопротивление движению;

i - продольный профиль участка, по которому движется тепловоз, знак +, если подъем, знак -, если уклон;

Рф - реальный вес тепловоза;

Q - реальный вес состава.

Таким образом, заявленное изобретение позволит улучшить динамические показатели при регулировании скорости движения, обеспечить повышение точности и быстродействия регулирования скорости движения и может быть использовано на тепловозах и путевых машинах, где по роду деятельности требуется повышенная точность поддержания скорости движения, например, при работе на маневровых тепловозах на сортировочных горках.

Предлагаемый способ опробован на маневровом тепловозе ТЭМ7А и показал хорошие результаты.

Способ регулирования скорости движения тепловоза с электрической передачей, заключающийся в том, что выделяют сигнал, пропорциональный фактической скорости движения, выделяют сигнал, пропорциональный магитному потоку тягового электродвигателя, вычисляют сопротивление движению по наперед заданным значениям веса тепловоза с составом и профиля участка движения, по вычисленному значению сопротивления движению и известным характеристикам тягового электродвигателя определяют уставку требуемого значения тока тягового генератора по известной величине силы тяги тепловоза, перемножают величину сигнала, пропорционального магнитному потоку тягового электродвигателя, с величиной заданного значения скорости движения, полученный результат принимают за уставку напряжения тягового генератора, отличающийся тем, что по изменению фактической скорости движения во времени вычисляют ускорение тепловоза, вычисленную величину нормируют и суммируют с значением сигнала, пропорционального фактической скорости движения, сравнивают полученный результат с заданным значением, результат сравнения интегрируют, по результату интегрирования корректируют вычисленную уставку напряжения тягового генератора и по полученному результату регулируют напряжение тягового генератора.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к приводным механизмам транспортного средства. Способ управления приводным механизмом в электротранспортном средстве, при этом приводной механизм содержит два узла привода, причем два колеса, расположенных на разных осях электротранспортного средства, приводятся в движение через разные узлы привода.

Изобретение относится к устройствам регулирования крутящим моментом электродвигателя. Устройство для управления моментом и оборотами синхронного электродвигателя содержит статор вращающегося генератора возбуждения синхронного электродвигателя, ротор генератора и дифференциальное устройство.

Изобретение относится к улучшению ездовых качеств транспортного средства. В способе запуска двигателя запускают двигатель посредством первой электрической машины при требуемом потреблении крутящего момента меньше пороговой величины.

Изобретение относится к электродинамическим тормозным системам для транспортных средств. Регулятор электродинамического тормоза локомотива содержит чоппер, состоящий из транзистора, служащего для поддержания постоянного тормозного усилия, шунтированного обратным диодом и последовательно соединенного эмиттером с катодом силового диода.

Изобретение относится к устройству для управления тяговой системой транспортных средств с электротягой. Устройство для автоматического регулирования скорости тепловоза с электрической передачей содержит задатчик и датчик скорости, блок управления регулятором дизеля, датчики тока и напряжения тягового генератора, ключевой элемент, интегратор, блоки сравнения, два функциональных преобразователя, два блока умножения, сумматор и ключевой элемент.

Изобретение относится к способам для управления тяговой системой транспортных средств с электротягой. Способ управления асинхронными тяговыми двигателями включает вычисление текущих значений электромагнитного момента и потокосцепления статора в блоке DTC (Direct Torque Control) по двигателю первой оси тележки.

Изобретение относится к системе привода транспортного средства. Система привода для транспортного средства содержит первый и второй электродвигатели и дифференциальный механизм с тремя вращающимися элементами.

Изобретение относится к гибридному транспортному средству. Устройство управления для гибридного транспортного средства содержит двигатель; стартерный электродвигатель для запуска двигателя; приводной электродвигатель, передающий крутящий момент как двигателю, так и ведущему колесу.

Изобретение относится к управлению крутящим моментом и системе бесконтактной зарядки. Устройство управления крутящим моментом содержит средство обнаружения угла открытия акселератора; средство задания крутящего момента, приводящего в движение транспортное средство; и средство управления крутящим моментом для коррекции крутящего момента.

Изобретение относится к гибридным транспортным средствам с электромеханической трансмиссией. Способ согласованного управления электромеханической трансмиссией гибридного транспортного средства заключается в том, что в каждый момент времени реализуют режим максимальной экономичности или максимальной динамичности работы трансмиссии.

Изобретение относится к подаче электроэнергии к вспомогательному оборудованию транспортных средств. Преобразовательная система электроснабжения собственных нужд газотурбовоза содержит блок управления, два входа питания постоянным напряжением и две ветви преобразования напряжения входного питания.

Изобретение относится к самоходным рабочим машинам. Электромеханическая трансмиссия самоходной машины содержит тяговый генератор, соединенный с двигателем внутреннего сгорания, тяговый электродвигатель, бортовые редукторы привода ведущих колес или гусениц машины, связанные с тяговым электродвигателем.

Изобретение относится к устройству для управления тяговой системой транспортных средств с электротягой. Устройство для автоматического регулирования скорости тепловоза с электрической передачей содержит задатчик и датчик скорости, блок управления регулятором дизеля, датчики тока и напряжения тягового генератора, ключевой элемент, интегратор, блоки сравнения, два функциональных преобразователя, два блока умножения, сумматор и ключевой элемент.

Изобретение относится к гибридным транспортным средствам. Шестиколесный автомобиль с комбинированным приводом содержит передние, средние и задние колеса, тепловой двигатель, связанный с передними и средними колесами, коробку передач и раздаточную коробку, обратимую электрическую машину, связанную с задними колесами.

Изобретение относится к самоходным рабочим машинам, в частности. Моторно-транс-миссионная установка (МТУ) содержит ДВС, один генератор или гидронасос, соединенный с ДВС, один электромотор или гидромотор привода хода и бортовые редукторы, связанные с ведущими колесами или гусеницами машины.

Изобретение относится к области транспортного машиностроения. Устройство управления приводом ведущих колес транспортного средства с расширенными функциональными возможностями содержит две обратимые электрические машины, два тяговых инвертора, блоки преобразования и накопления энергии, тепловой двигатель с генератором и трансмиссией с приводом на ведущую ось, инвертором генератора и блоком управления энергоустановкой.

Изобретение относится к области авиационной техники. Многодвигательный электросамолет короткого взлета и посадки содержит фюзеляж с Т-образным оперением, гибридную силовую установку, меньшее цельноповоротное крыло с четырьмя мотогондолами, большее высокорасположенное крыло с двумя подкрыльевыми гибридными мотогондолами, расположенное сзади цельноповоротного крыла, и трехстоечное убирающееся колесное шасси.

Изобретение относится к способам для управления тяговой системой транспортных средств с электротягой. Способ регулирования скорости заключается в том, что выделяют сигнал, пропорциональный скорости движения, сравнивают его с заданным значением и изменяют напряжение тягового генератора.

Изобретение относится к промышленным тракторам. Промышленный тракторный агрегат с электромеханической трансмиссией содержит двигатель, гусеничную ходовую часть, силовой генератор, связанный с двигателем, тяговый электродвигатель, связанный с гусеницами противоположных бортов, кабину с органами управления, рабочее оборудование и систему электрооборудования, соединенную с органами управления, с тяговым электродвигателем и приводами рабочего оборудования.

Изобретение относится к области авиационной техники. Криогенный турбоэлектрический самолет короткого взлета и посадки выполнен по продольной схеме триплана с передним горизонтальным оперением, двухкилевым Н-образным оперением.
Наверх