Устройство для автоматического управления электроприводом автономного транспортного средства Советский патент 1987 года по МПК B60L11/04 

1J

Изобретение относится к транспорту, в частности к автоматическому регулированию тяговых электроприводо Цель изобретения - повьппение надености,

На чертеже изображена блок-схема устройства для автоматического управления электроприводом автономного транспортного средства.

Устройство состоит из датчиков напряжения 1 генератора, токов якоря 2 и возбуждения 3 двигателя, подключенных к входам соответственно 4-6 функциональных преобразователей входы b и с которых соединены соотве ственно с выходами генератора 7 импульсов и интегратора 8, соединенных входами а с выходом функционально го преобразователя 4 сумматора 9, блоков 10 умножения, управления тя- говыми 11 и тормозным 12 режимами, .с входами Ь, с, d, е последнего из которых соответственно соединены выходы источника 13 стабилизированного напряжения, преобразовате- ля 14 частоты, датчика 15 положения тормозной педали и функционального преобразователя 6, регулятора 16 нагрузки, к входу которого подключен датчик 17 частоты вращения теплового двигателя, а к выходу входа о. переключателя 18 режимов работы транспортного средства, с входом b которого соединен выход источника 13 стабилизированного напряжения, а с выходом - интегратор 8 и датчик 19 частоты вращения двигателя. Входы b сумматора 9 и с блока-11 управления тяговым режимом соединены с выходом функционально- го преобразователя 5. Вход b блока 10 умножения подключен к выходу сумматора 9, а выход блока 10 умножения соединен с входом d блока 11,

Каждый из функциональных преоб- разователей 4-6 выполнен на соеди- ненных последовательно компараторе 20, формирователе 21 коротких импульсов и оптроне 22, подключенном одним из входов к выходу оптро- на 22 блока 23 йамяти, интеграторе 24 и подключенном к его входу оптроне 25, причем выход интегратора 24 соединен с одним из входов компаратора 20,другой вход которо- го, вход оптрона 25, другой вход и выход блока 23 памяти являются соответственна входами а , Ь, с и выходом функционального преобразователя

12

Блок 12 управления тормозным режимом выполнен на сумматорах 26 и 27, элементах сравнения 28-30 и выделения 31 максимального сигнала входы последнего из которых соединены с выходами элементов 28-30 сравнения. Одни из входов элементов 28 и 29 сравнения соединены с выходами сумматоров 26 и 27. Один из входов элемента 30 сравнения объединен с входом а сумматора 27, вход b которого объединен с входом b сумматора 26. Другие входы элементов 28-30 сравнения, третий вход элемента 30 сравнения, вход b сумматора 27, вход л. сумматора 26 и вХод и. суммат ора 27 соответственно являются входами Ь, с, d, е, о. блока 12 управления тормозным режимом. Блок 11 управления тяговым режимом выполнен на элементах 32-34 сравнения и подключенном к их выходам элементе 35 выделения максимального сигнала. Одни объединенные между со- бой и другие входы элементов 32-34 сравнения являются соответственно входами Ь, d, а, е блока 11 управления тяговьм режимом.

Устройство работает следующим образом.

Поскольку функциональные преобразователи 4-6 работают идентично, рассмотрим их работу на примере преобразователя 4. Генератор 7 импульсов формирует узкие импульсы с периодом следования Т и обеспечивает синхронизацию работы интеграторов 8 и 24 со сбросом, которые формируют линейно нарастающее напряжение. Обнуление интеграторов происходит в моментьз появления на выходе генератора 7 положительного импульса. Выходное напряжение U датчика 2 на компараторе 20 сравнивается с текущим значением сигнала интегратора 24. При этом на выходе компаратора 20 появляется последовательность импульсов, причем изменение состояния компаратора 20 происходит в момент, когда напряжение на выходе интегратора 24 становится равным напряжению на выходе датчика 2. В силу линейности изменения во времени напряжения на выходе интегратора, интервал времени Тг между двумя соседними импульсами на выходе компаратора 20 пропорционален значению измеряемого напряжения и. Формирователь 21 по переднему фронту импульсов компаратора 20

3-1

формирует узкие импульсы, которые передаются через оптрон 22 и управляют включением блока 23 памяти, в котрый записывается значение напряжения имеющееся на выходе интегратора 8 в этот момент.

Таким образом, функциональный преобразователь 4 является преобразователем входного напряжения датчика 2 с использованием оптронных ра вязок, как по сигналу-синхронизации работы интеграторов 24 и 8 оптро- ном 25, так и по сигналу передачи информации через оптрон 22, при этом оптроны 22 и 25 работают в импульсном .режиме.

Устройство в тяговом режиме работает следующим образом.

Переключатель 18 подключает выход регулятора 16 нагрузки к аналоговому входу интегратора 8. Регулятор 16 нагрузки преобразует период частоты вращения теплового двигателя в на

пряжение . Сигнал напряжения, пропорциональный периоду частоты , алгебраически суммируется с постоянным напряжением, которое гборректиру- ет зависимость мощности э.лектродви- гателя Р от частоты f,,.

Величина текущего значения выходного напряжения интегратора 8 пропорциональна величине входного напря- .жения Unp. При этом сигнал на выходе блока 23 памяти пропорционален величине напряжения Unp и входному напря- 35 значение UY 0). Суммарные сигналы

жению датчикаi Тогда напряжения на выходах функциональных преобразователей 4 и 5 равны.

поступают на входы элементов 28 и 29 сравнения, где они сравниваютс с ПОСТОЯННЫЙ напряжением Е источника 13. По аналогии с тяговым режи- 40 мом формируются следующие условия регулирования в тормозном режиме

-К

К

li .

f т.г..

-- т.зе.

К

. и.

коэффициенты пропорциональности}ток электродвигателя , напряжение генератора. Поступая в сумматор 9, эти напряия суммируются. При этом на выхоблока 10 умножения напряжение раз-50

..

т.ЭВ.

45

и

.

К. К,

Т. Э& К

2

К5 к;

55

Kg - регулируемый коэффициент,

учитывающий вклад джоулевых потерь.

O

5

Сигналы и,. , , Up поступают на входы элементов 32-34 сравнения. При этом на их выходах формируется сигнал разности с постоянным напряжением Е, п.оступающим от источника 13. Считая, что коэффициент усиления элементов 32-34 достаточно велик, и если параметр, задающий уставку К ,, заменить на некоторую функцию (tfg,) полученную в ре-. зультате коррекции в регуляторе 16 нагрузки, то предельная и частичные внешние характеристики генератора остаются подобными, а изменяются только расстояния между характеристиками, соответствующими разным

значениям f

.

0

Максимальный из выходных сигналов элементов 32-34 сравнения выделяется элементом 35 выбора максимального сигнала.

В тормозном режиме переключатель 18 подключает аналоговый вход интегратора 8 к источнику 13 стабилизиро5 ванного напряжения. На выходах функциональных преобразователей 4-6 формируются сигналы, пропорциональные значениям входных сигналов датчи- ков 2,1,3 - I,, и,, 1.

0 Сигнал и с выхода датчика 15 поступает на входы сумматоров 26 и 27, где он суммируется с сигналами, пропорциональными величинам токов 1, и I, (.на предельной характеристике

поступают на входы элементов 28 и 29 сравнения, где они сравниваются с ПОСТОЯННЫЙ напряжением Е источника 13. По аналогии с тяговым режи- мом формируются следующие условия регулирования в тормозном режиме

К и + К -и Е:К„и + К и Е,

б Яс.ч 7 f 8 сб ;

где К, К

7

К,

дол евые коэффициенты соответствующих слагаемых при суммировании в сумматорах 26 и 27. Преобразователь 14 частоты осуществляет обратно пропорциональное преобразование частоты вращения электродвигателя в напряжение

U,

36

где К - коэффициент передачи преобразователя 14.

Напряжение и поступает на один из входов элемента 30 сравнения, на другой вход которого поступает сигнал и. j Р этом регулирование будет осуществляться в соответствии с уравнением

т f 9

-к

Максимальный сигнал рассогласования, по которому ведется регулирование в тормозном режиме, снимается с Еыхода элемента 31 выделения макси- мального сигнала.

Таким образом, в тормозном режиме формируются трехзонные характеристики с ограничениями предельных значений токов возббуждения 1 и якоря 1 а также реактивной ЭДС электродвигателя, причем последнее ограничение реализовано путем стабилизации произведения fjgKoceeHHbiM образом

При практической реализации устрой

ства сигналы обратных связей подаются на входы элементов сравнения через регулируемые делители напряжения, с помощью которых осуществляется раздельная независимая регули- ровка указанных ограничений применительно к предельным параметрам /применяемого силового электрообору- Дования, Это относится как к тяговому, так и к тормозному режимам.

Предлагаемое устройство обеспечивает автоматическое регулирование электропривода в тяговом и тормозном режимах, с реализацией наиболее экономичных характеристик, возможностью их коррекции в тяговом режиме и повьшением эффективности торможения в области высоких частот вращения электродвигателя. Применен оптронных развязок повышает надеж- ность устройства, а использование преобразователей период-напряжение вместо частота-напряжение упрощает структуру функциональных преобразователей.

Формула изобретения

Устройство для автоматического управления электроприводом автономного транспортного средства, содержащее датчик частоты вращения двигателя, подключенный к входу регулятора нагрузки, датчики напряжения генератора, токов якоря и возбуждения двига- теля, подключенные к первым входам соответственно первого, второго и третьего функциональных преобразова- телей, выходы которых соответственно

5

g

5

0

5

45

д

соединены с первым и вторым входами блока управления тяговым режимом и первым входом блока управления тормозным, режимом, второй, третий и четвертый входы которого соответственно соединены с выходами датчика положения тормозной педали, второго функционального преобразователя .и преобразователя частоты, к входу которого подключен датчик частоты вращения двигателя, и блок умножения, один из входов -которого соединен с выходом второго функционального преобразователя, а выход - с третьим входом блока управления тяговым режимом, отличающееся тем, что, с целью повыщения надежности, оно снабжено подключенными к вторым и третьим входам функциональных преобразователей генераторами импульсов и интегратором, подключенным к выходам первого и второго функциональных преобразователей, первым сумматором, источником стабилизированного напряжения и подключенным к его выходу одним из входов переключателем режимов работы транспортного средства, с другим входом которого соединен выход регу- лятора нагрузки, а с выходом - один из входов интегратора, другой вход которого подключен к выходу генератора импульсов, причем выход первого сумматора соединен с другим входом блока умножения, а выход стабилизированного источника напряжения - с пятым и четвертым входами соответственно блоков управления тормозными тяговыми режимами.

2.Устройство по п.1, о т л и- чающееся тем, что функциональный преобразователь выполнен на соединенных -последовательно компараторе, формирователе коротких импульсов и первом оптроне, подключенном одним из входов к выходу первого опт- рона блока памяти, втором интеграторе и подключенном к его входу втором оптроне, причем выход второго интегратора соединен с одним из входов компаратора, другой вход которого, вход второго оптрона, другой вход и выход блока памяти являются соответственно первым, вторым и третьим входами и выходом функционального преобразователя.

3,Устройство по П.1, о т л ич а ю щ е е с я тем, что блок управления тормозным режимом выполнен на

712897118

втором и третьем сумматорах, элемен-другой вход которого, а также другие

тах сравнения и вьщеления максималь-входы одних из элементов сравнения,

ного сигнала, входы которого соеди-одни и другие входы второго и

нены с выходами элементов сравнения,третьего сумматоров и выход элеменодин из которых одними входами под- 5та вьщеления максимального сигнала

ключены к выходам второго и третье-являются четвертым, пятым, третьим,

го сумматоров, один из входов второ-первым и вторым входами и выходом

го сумматора объединен с одним из .блока управления тормозным ре входов другого элемента сравнения,жимом.

Изобретение относится к транспорту. Пель изобретения - повышение надежности. Устройство состоит из датчиков 1 напряжения генератора, токов якоря 2 и возбуждения двигателя, подключенных к входам а функциональных преобразователей 4-6, входы b ис которых соответственно соединены с выходами генератора 7 импульсов и интегратора 8, блоков 11 и 12 управления тяговым и тормозным режимами, с которыми соответственно связаны блок 10 умножения и сумматоры 26 и 27. Регулятор 16 нагрузки и источник 13 стабилизированного напряжения через переключатель 18 режимов работы транспортного средства связаны с одним из входов интегратора 8. Датчики положения 15 тормозной педали и частоты 19 вращения двигателя связаны с блоком 12. Устройстбо обеспечивает реализацию наиболее экономичных режимов работы электропривода. 2 з.п. ф-лы, 1 ил. to (Л с: го 00 со