Электропривод транспортного средства Советский патент 1987 года по МПК B60L15/08 

Изобретение относится к электроприводу постоянного тока электрофици рованного транспорта и может быть использовано для подвижных объектов с автономным источником питания, например электромобилей,/

Цель изобретения - повыше1ше надежности.

На чертеже представлена функциональная блок-схема электропривода транспортного средства.

Электропривод содержит электродвигатель 1 постоянного тока с независимой обмоткой 2 возбуждения, подключенный через импульсный преобра- зователь 3 к автономному источнику 4 питания. Импульсный преобразователь 3 в цепи якоря электродвигателя состоит из основного тиристора 5, диода 6 обратного тока и блока 7 коммутации, управляющий вход которого соединен с выходом формирователя 8 управляющих импульсов. Управляющий электрод основного тиристора 5 соединен с формирователем 9 управляющих импульсов,связанный входом через усилитель 10, параллельно которому включены резистор 11 и конденсатор 12, с выходом блока 13 срав- нения, вход которого через ключевой элемент 14 связан через резистор 15 резй.сторного делителя с задатчиком 1 б тока якоря; механически соединенным с педалью акселератора 17. Параллельно резистору 18 резисторного делителя подключен ключевой элемент 19, соединенный через резистор 20 резисторного делителя с ключевым элемен- том 14. Управляющий вход ключевого элемента 19 соединен с задатчиком 21 направления движения. В цепь обмотки 2 независимого возбуждения включен импульсный преобразователь 22, управляющий вход которого соединен с выходом блока 23 сравнения через усилитель 24 с резистором 25 и конденсатором 26 и преобразователь 27. Входы блока 23 сравнения соединены с выходом датчика 28 тока якоря и - через ключевой элемент 29 - с задатчиком 16 тока, якоря через ключевой элемент 30 - с задатчиком 31 тока возбуждения, с

н,1ходом блока 32 ограничения тока воз-55 ной связи, поступающим от датчика буждения и с выходом датчика 33 тока 33 тока возбуждения, благодаря чему возбуйсдения. Выход усилителя 10-сое- достигается стабилизация тока возбуж- динен с одним .из входов порогового Дания на заданном уровне. После на- элемента 34, другой вход которого растания тока возбуждения до задан

591712

подключен к выходу инвертора 35, связанного входом через элемент 36 задержки с выходом элемента И-НЕ 37, соединенного входами с задатчиком. 21 режима движения, выходом порогового элемента 34 и с блок-контактами 38 педали аскелератора, который соединен с одним из входов элемента И-НЕ

IQ 39, другой вход которого подключен к датчику 33 тока возбуждения через пороговый элемент 40.

Электропривод работает следующим образом.

If В исходном состоянии после подачи питания на выходе порогового элемента 34 контроля скважности имеется сигнал логического О и, соответственно, на выходах первого логического

20 элемента И-НЕ 37 и элемента 36 задержки - сигн ал логической 1, а на выходах инверторов 35,41 - сигнал логического О. Тогда из-за наличия логического О на управляющем входе

25 ключ 29 находится в отключенном положении. Сигнал логической 1, поступающий с выхода элемента 36 задержки на первый вход блока 32 ограничения тока возбуждения, сравнивается

по величине с опорным напряжением, поступающим к неинверсному вхоДу операционного усилителя, поэтому на выходе блока 32 ограничеьшя тока возбуждения имеется минимальный уро-

вень напряжения, не зависялдий от величины сигнала, поступающего на второй вход блока 32 от датчика 33 тока возбуждения. После нажатия педали 17 акселератора его блок-контакты.

38 размьпсаются, в результате чего на управляющий вход ключевого элемента 30 поступает сигнал логической 1, который переводит ключ во включенное состояние. Сигнал задания от

задатчика 31 тока возбуждения поступает в этом случае к входу блока 23 сравнения и через усилитель 24, преобразователь 27 воздействует на импульсный преобразователь 22, обеспечивая нарастание тока в обмотке 2 возбуждения электродвигателя. На входах блока 23 сравнения сигнал задания о.т задатчика 31 тока возбуждения сравнивается с сигналом обрат31

ной минимальной величины на выходе порогового элемента 40 тока возбуждения формируется сигнал логической 1, который является разрешающим уровнем для формирователей 9,8 импулсов управления для тиристоров импульсного преобразователя 3. Одновременно на одном из выходов формирователя 9 формируется сигнал логической 1 на включение ключевого элемента 14, через который на вход блока 13 сравнения поступает сигнал от задатчи- ка 16 тока якоря. Однако формирователь 9 начинает формировать импульсь управления для основного тиристора 5 только после поступления на один из его входов сигнала логической 1 от датчика 12 напряжения коммутирзто- щего конденсатора, сигнализирующего о том, что блок 7 коммутации нормально функционирует и подготовлен для выключения основного тиристора 5. После включения основного тиристора 5 начинает протекать ток в цепи якоря электродвигателя 1. Происходит процесс разгона электродвигателя. При этом на входах блока 13 сравнения сигнал задания, поступающий от задатчика 16 тока якоря, сравни- вается с сигналом обратной связи от датчика 28 то ка якоря, благодаря чему величина тока якоря стабилизируется на заданном уровне. Сигнал от датчика 28 тока якоря поступает также на первый вход блока 23 сравнения, обеспечивая параметрическое увеличение уставки тока возбуждения, пропорциональное величине тока, якоря. При этом достигается во всех режимах работы максимальный момент на валу электродвигателя при минимальном значении тока якоря. По мере разгона транспортного средства сигнал на выходе усилителя 10 и, соответствен-

но, величина скважности работы импульсного преобразователя 3 возрастают. Как только величина скважности достигает предельного значения, . происходит срабатывание порогового элемента 34 контроля скважности, в результате чего на его выходе устанавливается сигнал логической 1. При наличии сигналов логической 1 на остальных входах элемента И-НЕ 37 на его выходе формируется сигнал логического О. С выдержкой време- ,ни, определяемой элементом 36 задержки, на выходе инверторов 35, 41 фор-

Qis 0 5 0 35 0

5

0

5

171

мируется сигнал логической 1, который через инвертор 35 обеспечивает блокировку : порогового элемента 34 и сохранение на его выходе логической 1 независимо от величины скважности работы импульсного пре образова- теля 3. Логический О с выхода элемента 36 задержки запрещает формирователю 8 формировать импульсы управления для коммутирующих тиристоров. Происходит срыв коммутации и подключение автономного источника 4 питания к якорю электродвигателя через постоянно включенный тиристор 5, т.е. электропривод переводится в режим прямого включения. При этом благодаря Логической 1, поступающей с выхода инвертора 41 к входу датчика 42 напряжения, на его выходе формируется сигнал логической 1, разрешающий формирователю 9 формировать импульсы управления для основного тиристора 5 при отсутствии напряжения на зажимах коммутирующего конденсатора блока 7 коммутации. Одновременно логическая 1 с выхода инвертора 41 включает Ключевой элемент 29, в результате чего к второму входу блока 23 сравнения поступает сигнал с выхода задатчика 16 тока якоря. После прекращения коммутации основного тиристора 5 необходимая скорость движения транспортного средства устанавливается путем воздействия на ток возбуждения электродвигателя, который, в свою очередь, зависит от величины сигнала задания, (поступающего к второму входу блока .23 сравнения через ключевой элемент 29 от задатчика 16 тока якоря, связанного с педалью 17 акселератора. После пере Ьсода электропривода в режим прямого включения на первом входе блока 32 ограничения тока возбуждения также происходит переключение сигнала, поступающего с выхода элемента 36 задержки, с логической 1 в логический О. В этом случае на инверсном и неинверсном входах усилителя 43 блока 32 происходит сравнение опорного напряжения с задатчика 44 с сигналом датчика 33 тока возбуждения через резисторы 45, 46, 47. Если ток возбуждения уменьшается ниже допустимого значения, на выходе блока 32 ограничения тока возбуждения возрас- тает напряжение положительной поляр- , ности, которое поступает на четвертый

вход блока 23 сравнения и, действуя в качестве положительной обратной связи, не допускает уменьшения тока возбуждения ниже допустимой величины. При отпускании педали 17 акселератора ток возбуждения увеличивается, а ток якоря электродвигателя уменьшается . В крайнем исходном положении пе-

дали 17 акселератора ее блок-контак- 10 обеспечивает снижение скорости двиты 38 замыкаются, в результате чего линейный контактор (не показан) разрывает цепь якоря электродвигателя. Отключаются также ключевые элементы 29,30, с входов блока 23 сравнения снимаются сигналы задания, и ток возбуждения уменьшается до нуля. Сигнал логического О, от блок-контактов 38 педали акселератора поступает на вход второго элемента И-НЕ 39, в результате чего на его выходе устанавливается сигнал логический 1, запрещающий системе управления формировать импульсы управления для импульсного преобразователя 3. Электропривод возвращается в исходное состояние. При повторном нажатии педали 17 акселератора в момент движения транспортного средства с значительной скоростью в режиме выбега электропривод сразу переходит в режим прямого включения. Однако в этом случае, даже если ток возбуждения, например, вследствие нерегулирования при переходном процесса достигнет значительной величины, исключается возможность протекания тока от якоря электродвигателя в автономный источник питания, так как основной тиристор 5 обладает односторонней проводимостью. Благодаря этому в предлагаемом электроприводе исключается возможность несанк- ционир.ованного рекуперативного торможения электродвигателя. В

движения транспортного средства назад 45 дами соответственно первого и второзамыкаются блок-контакты задатчика 21 направления движения, в результате чего -на второй вход логического элемента И-НЕ 37 подается сигнал логического О. В этом случае на выходе элементаИ-НЕ 37 постоянно имеется сигнал логической 1, независимо от уровня сигнала на выходе порогового элемента 34 контроля скважности. Благодаря этому при движении назад исключается возможность перевода электропривода в режим прямого включения, что не позволяет транспортному средству развить максимальную ско-

фость движения. При замыкании блок- контактов задатчика 21 включается также ключевой элемент 19, шунтирую- 5 щий резистор 18. В результате этого уменьшается сигнал задания, снимаемый с обш,ей точки резисторов 15,20 и поступаюш,ий через ключевой элемент 14 на вход блока 9 сравнения. Это

ения транспортного средства при аботе преобразователя 3 в импульсном режиме. Логические элементы И-НЕ 39,37 могут содержать дополнительные

входы для соединения с блоками, обеспечивающими другие режимы работы электропривода, например торможение электродвигателя.

Таким образом, предлагаемое техническое решение дает возможность увеличить надежность работы электропривода и повысить безопасность движения транспортного средства, что позволяет избежать аварийных ситуаций в процессе эксплуатации, которые приводят к повреждению транспортного средства и создают угрозу человеческой жизни.

-форму л а изобретения

Электропривод транспортного средства, содержащий электродвигатель постоянного тока независимого возбужде-

ния, в цепь питания обмоток якоря и возбзгждения которого включены импульсные преобразователи, связанные с соответствующими формирователями управляющих импульсов, задатчик тока

обмотки якоря, механически связанный / входом с задатчиком скорости, выход которого связан с первыми входами первого и второго ключевых элементов, соединенных выходами с первыми вхо-

го блоков сравнения, вторые входы которых подключены к выходу датчика тока обмотки якоря, а третий вход первого блока сравнения подключен

50 через третий ключевой элемент к выходу задатчика тока возбуткдения, пороговые элементы, первый из которых соединен одним из входов с выходом первого усилителя, подключенным к

55 первому входу одного из формирователей управляющих импульсов, а входом - к выходу второго блока сравнения, вторым входом соединенным с выходом одного из инверторов, а выходом - с

первым входом первого элемента И-НЕ второй пороговый элемент, подключенный входом к выходу датчика тока обмотки возбуждения, второй элемент И-НЕ, четвертый ключевой элемент и задатчик направления движения, отличающийся тем, что, с целью повышения надежности, он снабжен блоком ограничения тока обмотки возбуждения, резистивным делителем, датчиком напряжения, элементом задержки, вход которого соединен с выходом первого элемента И-НЕ, а выход с входами инверторовj вторым входом одного из формирователей управляющих импульсов и первым входом блока ограничения тока обмотки возбуждения второй вход которого подключен к выходу датчика тока обмотки возбужде- ния, связанного с четвертым входом первого блока сравнения, пятый вход которого .соединен с выходом блока ограничения тока обмотки возбуждения при этом выход другого инвертора соединен с вторым входом первого ключевого элемента и первым входом дат чика напрялсения, третий вход которого соединен с одним из выходов импулсного преобразователя в цепи обмотки якоря, а выход - с вторым входом одного из форм1фователей управляющих импульсов, четвертый и пятый входы которого соединены с выходом второго элемента И-НЕ, подключенного входами к выходу второго порогового элемента и второму выходу задатчика скорости, соединенному с вторым входом первого элемента И-НЕ, третий вход которого подключен к задатчи- ку направления движения, соединенному с управляющим входом четвертого . ключевого элемента, подключенного параллельно первому резистору резистив- ного делителя, соединенного через второй резистор этого делителя с первым входом второго ключевого элемента, связанного с задатчиком скорости через третий резистор этого делителя, при этом второй вход второго ключевого элемента соединен с одним иэ выходов одного из формирователей управляющих импульсов.

Редактор А, Маковская

Составитель Л. Резникова

Техред М.Моргентал Корректор М, Демчик

Заказ 6598Тираж 590Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР

по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж-35, Раущская наб., д. 4/5

„Производственно-полиграфическое предприятие, г, Ужгород, ул. Проектная, А

Изобретение относится к электроприводам транспортных средств и обеспечивает повышение надежности работы электропривода. Устройство содержит блок ограничения тока возбуждения, резистивный делитель из трех последовательно соединенных резисторов, датчик напряжения и элемент задержки. Датчик напряжения позволяет включиться основному тиристору импульсного преобразователя в цепи якоря электродвигателя только после подготовки к работе его устройства коммутации. При достижении номинальной частоты вращения прямое подключение якоря электродвигателя к автономному источнику питания осуществляется путем срыва коммутации импульсного преобразователя. Блок ограничениятока воз буждения исключает возможность снижения тока возбуждения до недопустимой величины при регулировании частоты вращения электродвигателя выше номинальной. Резистивный делитель ограничивает максимальную скорость в режиме движения транспортного средства назад. Элемент задержки повышает по г мехоустойчивость схемы. 1 ил. с S ел