Устройство для релейного регулирования тока электродвигателя с постоянной частотой переключений Советский патент 1984 года по МПК H02P5/16 

Изобретение относится к электротехнике, в частности к устройствам для регулирования тока.в тяговом электроприводе постоянного тока. Известно устройство для релейного регулирования тока электродвигателя, обеспечивающее постоянную частоту переключений импульсного преобразователя и содержащее генератор задающих импульсов, подключенный через формирователь блокировочных и задержанных импульсов к входам блока пере ключения, другие входы которого подключены к входам блока изменения структуры, блока сравнения текущего и заданного значений тока якоря, бло ка инверсии, соединенных между собой и с импульсным измерительным преобра зователем тока, выходы блока переключения подключены через триггер и блоки усиления к импульсному преобразователю, к входу блока изменения структуры подключен формирователь задержанных импульсов ij . Недостатком данного устройства является несовпадение момента достижения регулируемым током якоря уровня тока уставки с моментом формирования импульса управления импульсным преобразователем по релейному способу, что вызывает переход регулируемого тока за уровень тока устав ки, и, соответственно, приводит к возникновению низкочастотных гармонических составляющих регулируемого тока (меньших частоты регулирования) определяющих низкое качество регулируемого тока, а именно низкочастот ные гармонические составляющие могут оказывать мешающее воздействие на устройства сигнализации, централизации, блокировки и связи железных-дорог, обеспечивающих безопасность Дви жения. Наиболее близким по технической сущности к изобретению является устройство для релейного регулирования тока электродвигателя с постоянной частотой переключений, содержащее генератор задающих импульсов, выход которого подключен к входам формирователей блокировочных и задержанных импульсов, выходы которых соединены с входами блока переключения, другие входы которого подключены к выходам блока изменения структуры, выходы блока переключения подключены через триггер и два усилителя к входам импульсного преобразователя, к входам блока изменения структуры подключены выходы триггера, измерительный преобразователь тока, включенный в цепь якоря электродвигателя 2 , Недостатком известного устройства является генерация им низкочастотных автоколебаний с частотой следования, меньшей частоты синхронизации, вследствие использования дискретной формы информации о текущем значении регулируемого тока, вызывающей отклонение регулируемого тока от уровня тока уставки. При относительной продолжительности включения ,5 синхронизация частоты коммутации тиристорного ключа осуществляется периодическим включением его, ограничение возрастающего тока осуществляется релейным способом. Максимально возможное возрастание тока после достижения им уровня тока уставки может продолжаться практически в течение полупериода следования выходных импульсов измерительного, преобразователя тока. ,5 синхронизация частоты коммутации тиристорного ключа осуществляется периодическим выключением его, ограничение спадающего тока осуществляется релейным способом. Максимально возможное спадание тока после достижения им уровня тока уставки может продолжаться больше, чем в преДьщущем случае, поскольку одновременно с уменьшением тока по амплитуде обратно пропорционально увеличивается период следования выходных импульсов измерительного преобразователя тока. Цель изобретения - повьшхение качества регулирования. Поставленная цель достигается тем, что в устройство для релейного регулирования тока электродвигателя с постоянной частотой переключений, содержащее генератор задающих импульсов, выход которого подключен к входам формирователей блокировочных и задержанных импульсов, выходы которых соединены с входами блока переключения, другие входы которого подключены к выходам блока изменения структуры, выходы блока переключения подключены через триггер и два усиителя к входам импульсного преобразователя, к входам блока изменения структуры подключены выходы триггера, змерительный преобразователь тока. включенный в цепь якоря электродвигателя, введены блок вычисления времени совпадения тока с уровнем устав ки, блок управления, канал связи, два блока памяти, преобразователь частота-код, блок задания тока .устав ки, формирователь импульсов, при этом блок вь1числения времени совпаде ния тока с уровнем уставки и первый блок памяти соединены с блоком управ ления, который через канал связи соединен с вторым блоком памяти, бло ком задания тока уставки, формирователем импульсов и преобразователем частота-код, вход которого соединен с выходом измерительного преобразователя тока, а выход формирователя импульсов соединен с входом блока переключения. На фиг.1 представлена схема устройства релейного регулирования тока электродвигателя с постоянной частотой переключения, на фиг. 2 - временная .диаграмма процесса формирования импульсов управления по релейному способу. Устройство для релейного регулирования тока электродвигателя с постоянной частотой переключений . (фиг.1) содержит генератор 1 задающих импульсов, выход которого подключен к входам формирователей 2 и 3 блокировочных и задержанных импульсо выходы которых соединены с входами блока 4 переключения, другие входы которого подключены к выходам блока 5 изменения структуры, выходы блока 4 переключения подключены через триг гёр 6 и два усилителя 7 и 8 к входам импульсного преобразователя 9, к входам блока 5 изменения структуры подключены выходы триггера 6, измерительный преобразователь 10 тока, включенный в цепь якоря электродвига теля 11, блок 12 вычисления времени совпадения тока с уровнем уставки, блок 13 управления, канал 14 связи два блока 15 и 16 памяти, преобразователь 17 частота-код, блок 18 задани тока уставки, формирователь 19 импульсов, при этом блок 12 вычисления времени совпадения тока с уровнем уставки и первьй блок 15 памяти соединены с блоком 13 управления, который через канал 14 связи соединен с вторым блоком 16 памяти, блоком 18 задания тока уставки, формирователем 19 импульсов и преобразователем 17 частота-код, вход которого соединен с выходом измерительного преобразователя 10 тока, а выход формирователя 19 импульсов соединен с входом блока 4 переключения. Преобразователь 17 частота-код содержит преобразователь 20 периодкод, постоянный запоминающий блок 21 преобразователя 17 частота-код, формирователь 22 импульсов и задающий генератор 23. Объединение блока 12 вычисления, блока 13 управления и блока 15 памяти представляет собой центральный процессор 24. Формирователь 22 импульсов, запускаемый задающим генератором 23 с периодом следования импульсов д , который определяется максимальным периодом следования выходных импульсов измерительного преобразователя 10 тока, формирует импульсы переписи информации кода частоты из постоянного запоминающего блока 21 преобразователя 17 частота-код в центральный процессор 24. В качестве центрального процессора 24 может быть использован центральный процессор М2 от серийно выпускаемой микро-ЭВМ. Электроника|60М. Основной функцией, выполняемой центральным процессором, является вычисление промежутка времени от очередного опроса преобразователя 17 частота-ткод до момента совпадения текущего значения тока якоря с уровнем тока уставки по формуле . (Ivj - 1пч) TO й ------- , Q - период следования импульсов задающего генератора 23; ., - предьщущее и последующее значения тока якоря; lu - значение тока уставки. Время для реализации центральным процессором 24 в этой формулы меньше, .чем Тд. Блок 18 задания тока уставки предназначен для преобразования напряжения, характеризующего ток уставки lu в цифровой код. Устройство работает следующим образом. При пуске электродвигателя 11 из неподвижного состояния (ток якоря равен нулю напряжение с первого выхода триггера 6, поступающее на вход усилителя 7, равно логической 1, а напряжение со второго выхода триггера 6 поступающее на вход усилителя 8, равно логическому О) измеритель ный преобразователь 10 тока генерирует импульсы с начальной частотой ffi, которая изменяется- прямо пропорционально изменению тока якоря I При ограничении по релейному способу, возрастающего тока напряжения с выходов блока изменения структуры 5, которые определяют логику работы устройства, а именно обеспечивается достижение током якоря уровня тока уставки по более крутым участкам его нарастания при относительной продолжительности включения импульсного преобразователя 9 уiO,5 и спадания при ,5, поступая на входы блока переключения 4, осуществляет коммута цию элементов последнего. Z этом случае на первый вход триггера 6 и вход усилителя 7 поступают импульсы напряжения постоянной частоты от формирователя 3 задержанных импульсов. Триггер 6 устанавливается в противоположиое исходному состояние и отрицательным перепадом импульса напряжения с первого выхода запускает формирозаатель импульсов блока усиления 7 на открывание импульсного преобразователя 9, Если триггер 6 находился в состоянии противоположном указанному (при пуске электродвигателя 11 из неподвижного состояния), то импульсы напряжения постоянной частоты поступают в блок 7 усиления на открывание импульсного преобразователя 9. Если триггер 6 находился в состоянии противоположному указанному (при пуске электродвигателя 11 из неподвижного состояния), то импульсы напряжения постоянной частоты поступаю в блок 7 усиления на открывание импульсного преобразователя с формирователя 3 задержанных иЫпульсов. Ток якоря двигателя 11 увеличивается, частота следования импульсов с измерительного преобразователя 10 тока увеличивается. Импульсы тока с выхода измеритель ного преобразователя 10 тока поступают на вход преобразователя 20 период-код, в котором каждый период преобразуется в цифровой код. Цифровой код периода частоты следования импульсов измерительного преобразователя 10 тока поступает на адресные входы постоянного запоминающего бло--, ка 21 преобразователя 17 частотакод, с выхода которого снимается код частоты этого периода. Цифровой код частоты соответствует текущему значению тока якоря 1. Он снимается и запоминается центральным процессором 24 во время действия импульса переписи, поступаемого на вход считывания постоянного, запоминающего блока 21 с формирователя импульсов 22, До выполнения операции переписи информа1ции с преобразователя 17 частота-код центральный процессор 24 находился в режиме ожидания момента готовности преобразователя 17 частота-код к переписи информации с постоянного запоминающего блока 21, определяемого импульсом переписи с формирователя 22 импульсов. . Далее Центральный процессор 24 повторно осуществляет запросы о го- товности преобразователя 17 частотакод к переписи информации с постоянного запоминающего блока 21. В момент готовности центральный процессор 24 переписывает и запоминает информацию о токе якоря Ijv .1J изменившегмся за промежуток времени TO вьиисляет скорость изменения тока якоря в соответствии с формулой Ijjvi - „ и промежуток времени, необходимый для достижения током якоря уровня тока уставки при данной скорости изменения тока, по формуле д 1у - I nti V Далее центральный процессор 24 осуществляет оценку вычисленного промежутка времени и сравнивая его « промежутком времен 2Т Если Д больше 2 Т , то центральный процейсор 24 повторяет цикл операций по измерению следующего текущего значения тока якоря If,j, вычислению скорбсти изменения тока якоря на основании значений тока I 1 2определению промежутка времени А и так далее. Если Д меньше 2Тд , то центральный процессор 24 вычисляет промежуток времени формуле. й-й-Тз 711 С поступлением очередного импульса переписи с формирователя22 импульсов на постоянный запоминающий бЛок 21 .начинает отсчитывать промежуток времени л, по окончании которого центральный процессор 24 вьщает сигнал логической единицы на вход формирователя 19 импульсов, с выхода которого импульс управления поступае на соответствующий вход блока переключения 4, с выхода которого поступает на второй вход триггера 6. Триг гер 6 устанавливается в противополож ное состояние и отрицательным перепа дом импульса напряжения с второго выхода запускается усилитель 8 на закрывание импульсного преобразовате ля 9. Ток якоря при этом практически не переходит за уровень тока уставки. , После закрывания импульсного пре: образователя 9 ток якоря двигателя 1 и частота следования импульсов измерительного преобразователя тока 10 уменьшаются. При поступлении на первый вход триггера 6 через блок переключения 4 импульсов напряжения постоянной частоты от формирователя задержанных импульсов 3 вьпиеописанный процесс повторяется. При увеличе- 30

НИИ У скорость нарастания регулируемого тока уменьшается, а скорость спадания - увеличивается. При V S: 0,5 блок изменения структуры 5.меняет логику работы устройства для релейного регулирования тока, осуществ- . ляя коммутацию элементов блока переключения 4. При Y 0,5 по релейному

способу осуществляется ограничение спадающего тока, В этом случае на второй вход триггера 6 поступают импульсы напряжения постоянной частоты от формирователя 3 задержанных импульсов и запрещается их прохождение на усилитель 7 в цепи открывания импульсного преобразователя 9. Триггер }6 устанавливается в противоположное состояние и отрицательным перепадом напряжения с второго выхода триггера

6 запускается усилитель 8. Импульс напряжения с выхода усилителя 8 поступает на закрывание импульсного преобразователя 9. Ток якоря двигателя 11 и частота следования импульсов

с измерительного преобразователя тока 55 «ость движения.

импульсов формирователя блокировочных импульсов 2. Длительность зоны дейстВИЯ блокировочных импульсов устанавливается достаточной для исключения

срыва коммутации импульсного преобразователя 9.

Таким образом, как видно из работы устройства, промежуток времени между моментом достижения регулируемым током уровня тока уставки и моментом формирования сигнала управления импульсным преобразователем по репейному способу практически исчезает, чем достигается устранение переходов регулируемого тока за уровень тока v уставки и, соответственно, исключение автоколебаний гармонических составляющих регулируемого тока якоря с частотами, меньшими частоты регулирования (синхрониза1Ц1и системы), что снижает, например, мешакицее воздействие на устройства сигнализации, централизации, блокировки и связи железных дорог, обеспечиваюпряс безопас10 уменьшаетсяи при спадании тока до уровня тока уставки центральный процессор 24 выдает Команду в вид сигнала логической едини1д 1 иа формирователь импульсов 19. Алгоритм работы центрального процессора 24 идентичен процессу релейного токоограничения возрастающего тока ,5. Практически одновременно с моментом достижения регулируемым током уровня тока уставки с выхода формирователя импульсов 19, импульс управления поступает через блок переключения 4 на первый вход триггера 6. Триггер 6 устанавливается в другое состояние (на nepfeoM выходе триггера 6 - О, на втором - 1), по отрицательному перепаду импульса напряжения с первого выхода триггера 6 запускается усилитель 7. Импульс напряжения с выхода усилителя 7 открывает импульсный преобразователь 9. При поступлении на второй вход триггера 6 импульсов напряжения постоянной частоты через блок 4 переключения от формирователя задержанных импульсов 3 вышеописанный процесс повторяетсяi Выходной импульс напряжения формирователя задержанных импульсов 3 на- . ходится в зоне действия блокировочных

м

УСТРОЙСТВО ДЛЯ РЕЛЕЙНОГО РЕГУЛИРОВАНИЯ ТОКА ЭЛЕКТРОДВИГАТЕЛЯ С ПОСТОЯННОЙ ЧАСТОТОЙ ПЕРЕКЛЮЧЕНИЙ, содержащее генератор задающих импульсов, выход которого подключен к входам формирователей блокировочных и задержанных импульсов, выходы которьпс соединены с входами блока переключения, другие входы которого подключены к выходам блока изменения структуры, выходы блока переключеция подключены через триггер и два усилителя к входам импульсного преобразователя, к входам блока изменения структуры подключены выходы триггера, измерительный преобразователь тока, включенный в цепь якоря электродвигателя, отличающееся тем, что, с целью повышения качества регулирования, в него введены блок вычисления времени совпадения тока с уровнем уставки, блок управления, канал связи, два блока памяти, преобразователь частота-код, блок задания тока уставки, формирователь импульсов, при этом блок вычисления времени совпадения тока с уровнем ус3 тавки и первый блок памяти соединены с блоком управления, который через канал связи соединен с вторым блоком памяти, блоком задания тока уставки, формирователем импульсов и преобразователем частота-код, вход которого соединен с выхо/ ом измерительного преобразователя тока, а рыход формирователя импульсов соединен с входом блока переключения.