Устройство для управления тирис-торными регуляторами двух параллель-ных групп тяговых электродвигателей

 

О П И С А Н И Е (11)852662

ИЗОБРЕТЕН ИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Союз Советских

Социалистических

Республик (61) Дополнительное к авт. свид-ву (22) Заявлено 12.10.79 (21) 2827830/27-11 с присоединением заявки № (23) Приоритет (43) Опубликовано 07.08.81. Бюллетень № 29 (45) Дата опубликования описания 07.08.81 (51) И. К .

В 60L 15/08

Государственный комитет

СССР ло делам изобретении и открытий (53) УДК 621.313.21 (088.8) I

Ъ °

Г. Рябцев и В. П. Ка ткин (72) Авторы изобретения

А. И. Хоменко, Г (71) Заявитель Московский ордена Ленина и ордена Трудового Кра(гттева3намени институт инженеров железнодорожного транспорта (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ УПРАВЛЕНИЯ ТИРИСТОРНЫМИ

РЕГУЛЯТОРАМИ ДВУХ ПАРАЛЛЕЛЬНЫХ ГРУПП

ТЯГОВЫХ ЭЛЕКТРОДВИГАТЕЛЕЙ

Изобретение относится к электронному оборудованию транспортных средств с тиристорно-импульсным регулированием процессов пуска и торможения тяговых электродвигателей.

Известно устройство для управления тиристорными регуляторами двух параллельных групп тяговых электродвигателей, содержащее основные и вспомогательные формирователи импульсов каждого тиристорного регулятора, связанные своими входами с выходами генератора тактовых импульсов, датчик тока тяговых двигателей и источник опорного напряжения, соединенные через широтно-импульсный модулятор и узел согласования с входом вспомогательного формирователя импульсов тиристорного регулятора первой группы двигателей (11. В этих устройствах установка граничных значений коэффициента заполнения импульсного цикла и фазового .сдвига на включение формирователей управляющих импульсов регуляторов параллельных групп двигателей осуществляется путем регулировки сопротивления переменных резисторов в RC цепях элементов выдержки времени.

Недостатками известных устройств являются сложность их настройки и контроля (так как для этого необходимы специальные измерительные приборы и высокая квалификация обслуживающего персонала), неточность и нестабильность установленных интервалов времени (так как в процессе эксплуатации возможно перемещение движков переменных резисторов от тряски).

Указанные недостатки повышают стоимость обслуживания системы регулирования и требуют увеличения коэффициента запаса на устанавливаемые интервалы времени, что приводит к снижению качества процесса регулирования.

Целью изобретения является упрощение, повышение точности и надежности устройства.

Поставленная цель достигается тем, что предлагаемое устройство снабжено счетчиками с дешифраторами на их выходах, триггерами, реле и нагрузочным резистором, причем счетные входы счетчиков соединены с генератором тактовых импульсов, при этом один из выходов одного из дешифраторов соединен с входом одного из триггеров, выход которого через разделительные диоды соединен с выходом широтно-импульсного модулятора, другой выход указанного дешифратора соединен с другим входом указанного триггера, с одним из входов широтно-импульсного модулятора и через один из контактов реле — с вхо852662

65 дом основного формирователя тирпсторпого регулятора первой группы двигателей, третий выход указанного дешифратора — с нагрузочным резистором и через другой контакт реле — с входом основного формирователя тиристорного регулятора второй группы двигателей, четвертый выход указанного дешифратора — с входом вспомогательного формирователя первой группы двигателей, при этом выходы вспомогательных формирователей импульсов соединены также с другим входом другого счетчика через второй триггер, один из входов которого соединен с установочным входом этого же счетчика, а выход другого дешифратора соединен с входом вспомогательного формирователя второй группы двигателей, На фиг. 1 представлена блок-схема устройства; на фиг. 2 — временные диаграммы напряжений на выходах отдельных блоков, характеризующих работу устройства в различных режимах.

Устройство для управления тиристорными регуляторами 1 и 2 двух параллельных групп тяговых двигателей (не показаны) состоит из двух основных и двух вспомогательных формирователей 3 — 6 импульсов, входы которых связаны с генератором 7 тактовых импульсов через счетчики 8 и 9 с подключенными па их выходы дешифраторами 10 и 11. Дешифратор 10 имеет четыре выхода 12 — 15. Выход 13 дешифратора

10 соединен с одним из входов триггера 16.

Выход 12 дешифратора 10 соединен с другим входом триггера 16, а также с входом широтно-импульсного модулятора 17 и через контакты 18 реле — с входом основного формирователя 3 импульсов. К другим входам широтно-импульсного модулятора

17 присоединены датчик 19 тока тяговых двигателей и источник 20 опорного напряжения. Выходы триггера 16 и широтно-импульсного модулятора 17 соединены через разделительные диоды 21 и 22 и узел 23 согласования с входом вспомогательного формирователя 5 импульсов, к которому также присоединен выход 15 дешифратора

10. Узел 23 согласования включает в себя транзисторы 24 и 25 и резисторы 26 — 29.

Выход 14 дешифратора 10 соединен с нагрузочным резистором 30 и через контакты

31 реле — с входом основного формирователя 4 импульсов. Выходы вспомогательных формирователей 5 и 6 соединены также с входом счетчика 9 через триггер 32, причем выход вспомогательного формирователя 6 соединен с установочным входом счетчика 9, а его вход — с выходом дешифратора 11.

Параметры схемы выбраны следующим образом.

Генератор 7 формирует импульсы прямоугольной формы с периодом То, который выбирается из условия допустимых пульсаций тока тяговых электродвигателей при ступенчатом изменении коэффициента заполнения импульсного цикла тиристорного тс регулятора на величину Л7=, где Тр— т, период переключения регулятора.

Счетчик 8 и дешифраторный элемент 10 настроены на отсчет n=T jT<> импульсов.

При поступлении (n+ 1) -го импульса счетчик 8 и дешифраторный элемент 10 вновь начинают отсчет импульсов от 1 до и. В дальнейшем процесс повторяется. На выходах 12 — 15 дешифраторного элемента 10 формируются сигналы в моменты поступления на счетчик 8 от генератора 7 соответи ственно 1-ro, юг+1,— +1 и а+1 — k импульсов, где k — — 4„ ТО, а 4, — минимально допустимый интервал времени между моментами включения основных и вспомогательных формирователей управляющих импульсов. Зто время определяет граничные значения коэффициента заполнения импульсного цикла. Счетчик 9 и дешифраторный и элемент 11 настроены на отсчет — +1 им2 пульсов. Широтно-импульсный модулятор

17 формирует прямоугольные импульсы положительной полярности, длительность которых пропорциональна разности напряжений от датчика 19 токов тяговых двигателей и источника 20 опорного напряжения.

Транзистор 24 формирует на своем выходе напряжение высокого уровня при отсутствии входных сигналов, Формирователи импульсов 3 — 6 выполнены по схеме ждущего однотактного блокинг-генератора и включаются при замыкании их входов на «землю».

Дешифраторные элементы 10 и 11 имеют

«открытые» выходы, как это показано, например, на выходе 12 дешифратора 10. Кривые напряжения (фиг. 2, а) на выходах элементов 7, 12, 3, 13, 16, 17, 24, 25, 5 характеризуют работу устройства при ограничении по минимальному коэффициенту заполнения. Кривые напряжений (фиг. 2, б) на выходах элементов 17, 24, 25, 5 характеризуют работу устройства при допустимом диапазоне регулирования широтно-импульсного модулятора 17. Кривые напряжений (фиг. 2, в) на выходах элементов 17, 25, 15, 5 характеризуют работу устройства при ограничении максимального коэффициента заполнения. Кривые напряжений (фиг. 2, г) на выходах элементов 14, 4, 5, 32, 11, 6 характеризуют работу устройства при управлении тиристорным регулятором 2 второй группы тяговых двигателей.

Устройство работает следующим образом.

При включении питания на устройство контакты 18 и 31 реле замыкаются с некоторой выдержкой времени, что необходимо для обеспечения установившегося режим а работы счетчиков 8 и 9. Сигналы, форми852662

65 рчемые при этом на выходах дешифраторов

10 и 11, включают только вспомогательные формирователи 5, 6 управляющих импульсов, что соответствует закрытому состоянию тиристорных регуляторов 1 и 2. По истечении заданной выдержки времени контакты 18 и 31 реле поочередно замыкаются.

Дальнейшая работа устройства поясняется временной диаграммой (фиг. 2) выходных напряжений его составных узлов, которая построена, например, для n=16.

При поступлении от генератора 7 на счетчик 8 импульса отрицательнои полярности, вызывающего появление на выходе

12 дешифратора 10 сигнала нулевого уровня (на диаграмме этот импульс обозначен номером 1), включается основной формирователь 3 управляющих импульсов, так как его вход замыкается на «землю» через выход 12 дешифратора 10. От этого же сигнала триггер 16 переключается в положение, при котором на его выходе появляется напряжение высокого уровня, запирающее через транзисторы 24 и 25 вспомогательный фопмирователь 5 управляющих импульсов.

При поступлении на счетчик импульса с порядковым номером k+ I (на диаграмме напряжений это 3-й импульс) на выходе 13 дешифратора 10 формируется сигнал нулевого уровня. Этим сигналом триггер 16 переключается в исходное состояние и снимает с базы транзистора 24 запирающий потенциал. Если на выходе широтно-импульсного модулятора 17 нет напряжения высокого уровня, то транзисторы 24 и 25 открываются и включают вспомогательный формирователь 5 управляющих импульсов.

Таким образом, если длительность выходных сигналов широтно-импульсного модулятора 17 меньше допустимого значения

t. то ограничение по минимальному коэффициенту заполнения импульсного цикла обеспечивает сигналы с дешифратора 10 (фиг. 2, а).

Если длительность 1, выходных сигналов модулятора 17 находится в допустимом диапазоне регулирования (ti» (tmrv,(7 р— — t,„., ), то формирователь 5 включается по окончании воздействия этих сигналов на транзистор 24, т. е. управление фоомипователем 5 осуществляется уже от модулятора 17 (фиг. 2, б).

Для ограничения максимального коэффициента заполнения импульсного цикла на вход формирователя 5 подаются сигналы нчлевого уровня непосредственно с выхода

15 дешифратора 10. Эти сигналы появляются в моменты поступления на счетчик импульсов с порядковым номером — +1 — k, т. е. за время t„ до окончания пеоиода

Т переклточения регуляторов. Поэтому, если длительность выходных сигналов модулятора 17 выше допустимого диапазона регулирования (т„„„,) Тр — tM») формирова5

Зо

50 тель 5 включается от сигналов с дешифратора 10 (фиг. 2, в!.

Формирователи 4, 6 управляющих импульсов регулятора 2 второй группы тяговых электродвигателей должны работать со сдвигом по фазе в полпериода относительно формирователей 3, 5 управляютттих импульсов регулятора 1 первой грлппы электродвигателей. Для этого основной формирователь 4 включается сигналами с выхода

14 дешифратора 10, порядковый номер которых +1, à всполтогательный форлтирователь 6 включается счетчиком 9 н детпифратором 11. Счетчттк 9 и дешифратор 11 ттаи строены на отсчет — +I импульсов, посту2 пающих от генератора 7 и включаются в момент срабатывания формирователя 5 (фиг. 2, г).

Управление счетчиком 9 осуществляется следующим образом.

При включении формирователя 5 триггетт

32 переключается и запускает счетчик 9, который начинает отсчитывать поступающие от генератора 7 импульсы. В момент отсчеи та — +1 импульса дешифратор 11 включа2 ет вспомогательный формирователь 6 управляющих импульсов. Зателт от выходного сигнала формирователя 6 триггер 32 и счетчик 9 устанавливаются в исходное положение и ждут с.чедчтощего имплльса с формирователя 5. В последлющих периодах регулирования orèñàííûå процессы повторяются. Указанная последовательность действий элементов схемы обеспечивает следящий режим работы формирователя 6 по отношению к формипователю 5 с дискретностью изменения коэффициента заполнет, ния его импульсного цикла Лу — . Поэтот„ лтл выше было отмечено, что период Т выбирается из условия допчстимых пульсаций тока тяговых электродвигателей при cTvпенчатом изменении коэффицттента заполнения импульсного цикла регулятора на величину Лу.

Таким образом, в предлагаемом устройстве полностью исключены регчлттровочньте элементы в цепях формирования временных интервалов и установка необходимых интервалов времени осчществляется непосредственно при изготовлении чстроттства без каких-либо настроек пчтем соответствчющих подключений к выводам дешифраторных элементов. Указанные особенности предлагаемого устройства счщественно упрощают его обслуживание и обеспечивают высокие точность и стабильность задаваемых интервалов времени, что повышает надежность и качество системы регулирования.

852662

Формула изобретения

Устройство для управления тиристорными регуляторами двух параллельных групп тяговых электродвигателей, содержащее основные и вспомогательные формирователи импульсов каждого тиристорного регулятора, связанные своими входами с выходами генератора тактовых импульсов, датчик тока тяговых двигателей и источник опорного напряжения, связанные через широтно-импульсный модулятор и узел согласования с входом вспомогательного формирователя импульсов тиристорного регулятора первой группы двигателей, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью упрощения, повышения точности и надежности, оно снаожено счетчиками с дешифраторами на их выходах, триггерами, реле, нагрузочным резистором и диодами, причем счетные входы счетчиков соединены с генератором тактовых импульсов, при этом один из выходов одного из дешифраторов соединен с входом одного из триггеров, выход которого через разделительные диоды соединен с выходом широтно-импульсного модулятора, другой выход указанного дешифратора соединен с другим входом этого же триггера, с одним из входов широтно-импульсного модулятора и через один из контактов реле — с входом ос5 новного формирователя тиристорного регулятора первой группы двигателей, третий выход указанного дешифратора — с нагрузочным резистором и через другой контакт реле — с входом основного формиро10 вателя тиристорного регулятора второй группы двигателей, четвертый выход указанного дешифратора — с входом вспомогательного формирователя первой группы двигателей, при этом выходы вспомогатель15 ных формирователей импульсов соединены также с другим входом другого счетчика через второй триггер, один из входов которого соединен с установочным входом этого же счетчика, а выход другого дешифратора

2р соединен с входом вспомогательного формирователя второй группы двигателей.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Авторское свидетельство СССР

25 № 440234, кл. В б01 15/08, 1974 (прототип).

852662 иии

/шки

I 24

t nuu

V5! ! !

Йшии

6) //д, V25

05 г)

I

/Ф

//4 иик.

r5 (!

//52! 1!

Тр р

Составитель Н. Лысяков

Техред И. Пенчко

Редактор И. Гохфельд

Корректор Л. Слепая

Типография, пр. Сапунова, g

Заказ 1807/14 Тираж 749 Подписное

НПО «Поиск» Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, K-35, Раушская наб., д. 4/5