Релейно-импульссный регулятор тока электродвигателя транспортного средства

 

О П И С А H И Е (п)895748 изовеитиния

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Союз Советскнк

Соцналнстнческни

Республик (61) Дополнительное к авт. синд-ву (22)Заявлено 27.03.80 (21) 2901315/24-11 с присоединением заявки № (23) Приоритет

Опубликовано 07. 01.82. Бюллетень ¹1

Дата опубликования описания 07.01.82 (51)М. Кл.

В 60 L 15/04

Геоударстееиный комитет

СССР по делам иэаоретений и открытий

l (53) ДК 621.314. .57(088.8) (72) Авторы изобретения

В.А.Подлягин, А.П.Зайцев, В.Г.Букреев и 0.В.Колоколов

Научно-исследовательский институт автомат и электромеханики при Томском институте ар систем управления и радиоэлектрони ки.

i тома ти ай ров а(нн ых (71) Заявитель и (54) РЕЛЕЙНО-ИМПУЛЬСНЫЙ РЕГУЛЯТОР ТОКА

ЭЛЕКТРОДВИГАТЕЛЯ ТРАНСПОРТНОГО

СРЕДСТВА

Изобретение относится к автоматическому управлению электроприводами постоянного тока и может быть использовано для регулирования тока тяговых электродвигателей.

Известен релейно-импульсный регулятор тока электродвигателя, содержащий генератор задающих ймпульсов, подключенный через формирователи бло-,о кировочных и задержанных импульсов к соответствующим входам блока переключения, к другим входам которого подключены выходы блока изменения струк" туры, блока сравнения текущего и заданного значений тока якоря и блока инверсии, импульсный преобразователь тока, который включен в цепь якоря двигателя и соединен со связанными между собой блоками сравнения .и инверсии, тиристорный ключ, с управляющими входами которого через триггер и усилители связаны выходы блока переключения,17.

В известном устройстве при относительной продолжительности включения у с 0,5 (первая структура управления регулятором) синхронизацию частоты коммутации тиристорного ключа осуществляют периодическим его включением, а при ">0,5 (вторая структура управления регулятором) - периодическим выключением.

Возрастание тока на первой и умейьшение на второй структурах ограничивается на уровне тока установки по релейному способу.

В данном устройстве изменение структуры управления регулятором происходит при фиксированном значении средней относительной продолжитель" . ности. включения со тиристорного ключа, определяемой интегрированием текущих зйачений

Поэтому при скачкообразном изменении возмущающих воздействий процесс определения соответствующей структуры управления вследствие инерцион895748 ности интеграторов блока изменения стоуктуры приводит к нарушению синхронизации частоты коммутации тиристорного ключа, а следовательно, к увеличению пульсаций тока якоря с частотой, меньшей частоты синхронизации, и к появлению в питающей сети нежелательных гармоник тока, воздействующих на устройства автоматики и блокировки.

Цель изобретения — обеспечение постоянства частоты коммутации тиристорного ключа в переходных режимах для исключения мешающего влияния на устройства автоматики и блокировки, Цель достигается тем, что устройство снабжено последовательно соединенными аналоговым преобразователем, ко входу которого подключен выход импульсного преобразователя тока, и дифференцирующим блоком, выход которого подключен к одному из входов блока изменения структуры, другой вход которого соединен с выходом формирователя задержанных импульсов.

При этом блок изменения структуры выполнен на одновибраторе, выход которого соединен с соответствующими входами одного и другого ключей, выходы которых соединены с одними из входов запоминающих устройств, компаратор, ко входам которого подключены выходы запоминающих устройств, а выход соединен с одним из входов третьего ключа, подключенного к триггеру, выходы которого образуют выходы блока изменения структуры, причем другие входы одного и другого ключей и запоминающих устройств объединены, а другой вход третьего ключа соединен со входом одновибратора и соответственно образуют один и другой входы блока изменения структуры, На фиr 1 представлена структурная схема релейно-импульсного регулятора тока электродвигателя; на фиг. 2 - блока изменения структуры.

Устройство содержит (фиг.1) задающий генератор 1, подключенный через формирователи 2 блокировочных и 3 задержанных импульсов ко входам блока 4 переключения, другие входы которого соединены с блоком 5 изменения структуры, блоком 6 сравнения и блоком 7 инверсии. Блоки

6 и 7 соединены между собой и с им1ульсным преобразователем 8 тока, включенным в цепь якоря двигателя 9.

Выходы блока 4 переключения подключены через триггер 10 и усилители 11, 12 к тиристорному ключу 13, последовательно соединенного с якорем двигателя 9. Параллельно двигателю 9 подключен шунтирующий диод 14.

Входы блока 5 изменения структуры соединены с формирователем 3 задержанных импульсов и через последовательно соединенные частотно-аналоговый преобразователь 15 и дифференцирующий блок 16 с импульсным преобразователем 8 тока. формирователь 3 задержанных импульсов выполнен на последовательно соединенных одновибраторах 17 и 18.

Блоки 6 и 7 сравнения и инверсии соответственно выполнены на последоso вательно соединенных формирователе 19 пилообразного напряжения, компараторе 20, триггере 21 и логической схеме И-НЕ 22. Усилители 11 и 12 соответственно выполнены на последовательно соединенных одновибраторе

23, логической схеме И-НЕ 24 и импульсного усилителя 25 и одновибратор 26 и импульсный усилитель 27.

Блок 5 изменения структуры (фиг.2) выполнен на запоминающих устройстЗо вах 28 и 29, соединенных с компаратором 30. Параллельно запоминающим устройствам включены ключи 32 и 33, подключенные к одновибратору 34, вход которого соединен с ключом 31, включенным между компаратором и три ггером 35, выходы которого образуют выходы блока 5, входы которого образованы входами одновибратора 34 и запоминающего устройства 28.

Устройство работает следующим образом.

При пуске двигателя 9 иэ неподвиж45 ного состояния импульсныи преобразователь 8 тока генерирует переменное напряжение прямоугольной формы с начальной частотой f< . Результат сравнения компаратором 20 напряжения, соответствующего величине тока установки I, и пилообразного напряжения с формирователя 19 поступает на входы блока 4 переключения и триггера 21. Отрицательными пере55 падами импульсов напряжения с выходов блока сравнения 6 и импульсного преобразователя тока 8 триггер 21 устанавливается в противоположные

5 8 состояния. На выходе логической схемы И-НЕ 22 напряжение соответствует логической 1". Следовательно, при наличии импульсов. напряжения на выходе блока 6 сравнения блок 7 ин версии не формирует импульсы напряжения.

При работе регулятора на первой структуре напряжения с выходов блока 5 изменения структуры, поступая на входы блока 4 переключения, осуществляют коммутацию элементов последнего. В этом случае на первый вход триггера 10 и логическую схему И-НЕ 24 усилителя 11 поступают импульсы напряжения постоянной частоты от формирователя 3 задержанных импульсов. Триггер 10 устанавливается в другое состояние, и отрицательным перепадом импульса напряжения с первого выхода запускается одновибратор 23. Импульс напряжения с выхода одновибратора 23 через логическую схему И-НЕ 24 и импульсный усилитель 25 поступает на открывание тиристорного ключа 13.

Если триггер 10 находится в состоянии, противоположном указанному (при пуске двигателя 9 из неподвижного состояния), то импульсы напряжения постоянной частоты поступают через логическую схему И-НЕ 24 и импульсный усилитель 25 на открывание тиристорного ключа 13.

Ток якоря двигателя 9 увеличивается, частота импульсного преобразователя тока 8 возрастает и при достижении регулируемым током значения тока уставки блок Ь сравнения прекращает формирование импульсов напряжения, Триггер 21 устанавли-. вается в одно устойчивое состояние, и с выхода блока 7 инверсии импульсы напряжения поступают через блок 4 переключения на второй вход триггера

10. Триггер 10 устанавливается s противополо>кное состояние, и отрицательным перепадом импульса напряжения со второго его выхода запускается одновибратор 26. Импульс напряже" ния с выхода одновибратора 26 через импульсный усилитель 27 поступает на выключение тиристорного ключа 13.

Ток якоря двигателя 9 и частота импульсного преобразователя 8 тока уменьшаются, блок 6 сравнения начинает формирование импульсов напря95748

1О

20

$$

4О

4$

so жения, а блок 7 инверсии — прекраща" ет. При поступлении на йервый вход триггера 10 через блок 4 переключения импульса напря>кения постоянной час" тоты от формирователя 3 задержанных импульсов вышеописанный процесс повторяется. При увеличении " скорость нарастания регулируемого тока уменьшается, а скорость спадания увеличивается. При равенстве первых производных тока в интервале коммутации тиристорного ключа 13 (у = 0,5) выходные напряжения блока 5 изменения структуры осуществляют коммутацию элементов блока 4 переключения. В этом случае на второй вход триггера 10 поступают импульсы напряжения постоянной частоты от формирователя 3 задержанных импульсов и запрещается их прохождение на вход логической схемы И-НЕ 24 усилители 11 в цепи включения тиристорного ключа 13. Триггер 10 устанавливается в противоположное состояние, и отрицательным перепадом импул.ьса напряжения со второго его выхода запускается одновибратор 26.

Импульс напряжения с выхода одновибратора 26 поступает через импульсный усилитель 27 на закрывание тиристорного ключа 13. Ток якоря двигателя и частота импульсного преобразователя 8 уменьшаются, и при спа-. дании тока до величины уставки блок

7 инверсии прекращает формирование импульсов напряжения. С выхода блока 6 сравнения импульс напряжения поступает через блок 4 переключения. на первый вход триггера 10. Триггер

10 устанавливается в другое состояние, и по отрицательному перепаду импульса напряжения с первого выхода запускается одновибратор 23.Импульс напряжения с выхода одновибратора 23 через схему И-НЕ и импульсный усилитель 25 поступает на открывание тиристорного ключа 13. При поступлении на второй вход триггера 10 импульсов напряжения постоянной частоты через блок 4 переключения от формирователей 3 задержанных импульсов вышеописанный процесс повторяется, Выходной импульс напряжения формирователя 3 задержанных импульсов находится в центре зоны действия блокировочных импульсов формирователя 2, Длительность зоны действия блокировочных импульсов устанавливается достаточной для исключения срыва коммутации тиристорного ключа 13.

Блок изменения структуры работает следующим образом.

895748

;частотой, меньшей частоты синхронизации при резких изменениях возмущающих воздействий и числа нежелательных гармоник, генерируемых тиристорным ключом в питающую сеть.

Сигнал производной тока якоря с выхода дифференцирующего блока 16 поступает на входы запоминающих устройств 28, 29 блока 5 изменения структуры. Запоминающие устройства фиксируют первоначальные значения первых производных тока якоря на интервалах коммутации тиристорного ключа 13 по абсолютной величине.

Сравнение напряжений U 1 и 0 соответственно с выходов устройств 28 и 29 осуществляется компаратором

30. При " < 0,5 напряжение U больше напряжения Ug и на выходе компаратора 30 напряжение Ug соответствует логической "1". Напряжение

U поступает через ключ 31 на входы триггера 35 и подтверждает его устойчивое состояние. Напряжение с выхода триггера 35 U q = "0" и

05 = 1 яВляются Выходными для блока 5 изменения структуры и соответствуют первой структуре управления регУлятором. При $) 0,5 напряжения Uq меньше U g и на выходе компаратора 30 напряжение 0 равно логическому "0". Триггер 35 в этом случае устанавливается в другое устойчивое состояние и напряжения на его выходе U — †"1" и Ug= 0" соответствуют второй структуре управления регулятором. Управление ключом 31 осуществляется импульсами на пряжения постоянной частоты от формирователя задержанных импульсов

Сброс запоминающих устройств 28, 29 производится ключами 32, 33 по сигналу одновибратора 34. Импульсы напряжения с выхода одновибратора 34 смещены относительно импульсов формирователя 3.

Таким образом, контроль скорости изменения тока якоря и изменение структуры управления регулятором осуществляют в каждом периоде коммутации тиристорного ключа, чем достигают устойчивую синхронизацию частоты коммутации тиристорного ключа, обеспечивающую улучшение качестг- нных показателей процесса регулир вания, в частности, уменьшение величины пульсаций тока якоря с

Зо

Формула изобретения

1.Релейно-импульсный регулятор тока электродвигателя транспортного средства, содержащий генератор задающих импульсов, подключенный через формирователи блокировочных и задержанных импульсов к соответствующим входам блока переключе-„ ния, к другим входам которого подключены выходы блока изменения структуры, блока сравнения текущего и заданного значений тока якоря и блока инверсии, импульсный преобразователь тока, который включен в цепь якоря двигателя и соединен со связанными между собой блоками сравнения и инверсии, тиристорный ключ, с управляющими входами которого через триггер и усилители связаны выходы блока переключения, о тл и ч а ю шийся тем, что, с целью обеспечения постоянства частоты коммутации тиристорного ключа в переходных режимах для исключения мешающего влияния на устройства автоматики и блокировки, регулятор снаб" жен подключенными к выходу импульсного преобразователя аналоговым преобразователем, и соединенным с ним последовательно дифференцируящим блоком, выход которого подключен к одному из входов блока изменения структуры, другой вход которого соединен с выходом формирователя задержанных импульсов.

2. Регулятор по п,l, о т л и ч аю щ и и с,я тем, что блок изменения структуры содержит одновибратор, выход которого соединен с соответствующими входами одного и другого ключей, выходы которых :-оединены с одним из входов запоминающих устройств, компаратор, ко входам которого подключены выходы запоминающих устройств, а выход соединен с одним из входов третьего ключа, подключенного к триггеру, выходы которого образуют выходы блока изменения структуры, причем другие входы одного и другого ключей и

895748 запоминающих устройств объединены, а другой вход третьего ключа соединен со входом одновибратора и соответственно образуют один и другой входы блока изменения структуры.

Истоыники информации

1 принятые во внимание при экспертизе

1. Авторское свидетельство СССР

И" 481476, кл. B 60 L 15/04, 27.12.73 (прототип).

895748

Составитель Я.Гаврилов

Редактор Е,Хейфиц Техред Е, Харитончик Корректор М.Пожо

Заказ 11580/23 Тираж 714 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5 филиал ППП "Патент", r. Ужгород, ул. Проектная, 4