Устройство для регулирования тока тягового электродвигателя транспортного средства Советский патент 1988 года по МПК B60L15/04 

4

о о

со ГчЭ

О

Изобретение относится к электротехнике, именно к автоматическому управлению лектроприводами постоянного тока транс- гортных средств, может быть использовано для регулирования тормозного усилия :|лектроподвижного состава с двухуровневым |окоограничением в режиме реостатного тор- 1 1ожения. I Цель изобретения - повышение наНа фиг. 3 - представлены диаграммы: 35 - напряжения на входе «Пуск,

,Цежности.

На фиг. 1 представлена функциональнаяю 36 - напряжения инверсного выхода триг()лок-схема устройства-для регулирования то-гера 13, 37 - напряжения на выходе ком1са тягового электродвигателя транспортногопаратора 22, 38 - напряжения на выхооредства; на фиг. 2 и 3 - временныеде элемента 8, 39 - напряжения прядиаграммы процессов формирования импуль-.мого выхода триггера 9, 40 - напряже:ов управления.ния инверсного выхода триггера 9, 41 - наУстройство содержит тиристорный преоб- пряжения на выходе формирователя 17, 42 -

эазователь 1, включенный в цепь питаниянапряжения на выходе формирователя 21,

гягового двигателя с обмотками 2 и 3, фор-43 - тока обмотки 2 якоря тягового

мирователь 4 пилообразного напряжения,электродвигателя, 44 - напряжения коммуЬход которого соединен с выходом частот-тирующего контура тиристорного преобразоного преобразователя 5 тока, выход - спер-2о вателя 1.

вым входом компаратора 6, выход кото-Устройство работает следующим обраэого подключен к первому входу тригге-зом.

эа 7, инверсный выход которого соеди-В исходном состоянии ток обмотки 2 яконен с первым входом элемента И-НЕ 8,ря электродвигателя равен нулю. Частотвторой вход которой соединен с выходомный преобразователь 5 тока имеет перво1частотного преобразователя 5 тока, а выход25 начальную частоту следования выходных

с одним из входов триггера 9, элементаимпульсов 26 (фиг. 2), в каждый пери)ИЛИ-НЕ 10, подключенного выходом к од- ному из входов элемента И-НЕ 11, дру- |гой вход которого соединен с выходом эле- |мента ИЛИ-НЕ 12, а выход - с од- |ним из входов триггера 13, подключенного другим входом к выходу элемента ИЛИ-НЕ 12, а выходом - к одному из входов элемента И-НЕ 14, другие входы которого соединены с выходом элемента ИЛИ-НЕ 12 и выходом генератора 15 им- I пульсов, а выход подключен к одному из I входов элемента И-НЕ 16, другой вход ко- I торого соединен с выходом формировате- i ля 17 управляющих импульсов, а выход через усилитель 18 с одним из управляющих входов импульсного преобразователя 1, другой вход которого через усилитель 19 соединен с выходом момента ИЛИ-НЕ 20, подключенного входом к выходу формирователя 21 управляющих импульсов, соединенному входом с выходом триггера 9, другой вход которого подключен к выходу компаратора 22.

Устройство содержит формирователь 23 прямоугольных импульсов, через который выход частотного преобразователя 5 тока соединен с входом триггера 7, и тормозод которых формируется пилообразное напряжение 27 формирователя 4. Напряжение 27 сравнивается с напряжением уставки Ui, и при напряжении 27, больщем на30 пряжения уставки Ui, на выходе компаратора 22 формируется напряжение 28. Напряжение 28 формируется каждый период следования импульсов напряжения 26 с выхода частотного преобразователя 5 (фиг. 1) при токе обмотки 2 якоря 25 (фиг. 2)

, и первым появивщимся импульсом переводит триггер 9 в состояние с логической «1 на прямом напряжения 29. Напряжение 29 (фиг. 2) или 39, (фиг. 3) с прямого выхода триггера 9 предназна40 чено для формирования импульсов открывания тиристорного преобразователя 1.

Импульсы напряжения 34 с выхода элемента И-НЕ 8 запирания тиристорного преобразователя 1 фор.мируются триггером 7 элемента И-НЕ 8 и формирователем 23 прямоугольных импульсов.

При токе якоря . триггер 7, устанавливаемый в состояние с логической «1 на выходе (напряжение 33, фиг. 2) перепадами в логический «О напряжения 30 с выхода формирователя 23, перебрасывается в состояние с логическим «О на выходе перепадами в логический «О напряжения 32 с выхода компаратора 6. Совпадения напряжений 26 и 33 на входах элемента И-НЕ 8 не наступает. Напряже45

50

ной реостат 24.

На фиг. 2 представлены диа1 раммы: 25 - тока обмотки 2 якоря тягового электродвигателя, 26 - напряжения на выходе частотного преобразователя 5 тока,

27 - напряжения на выходе формирова- 55 запирания тиристорного преобразо- теля 4 пилообразного напряжения и на- вателя 1 с его выхода при этом равно пряжения уставки Ui, 28 - напря- логической «1 и не изменяет предыдущего жения на выходе компаратора 22, 29 -- на- состояния триггера 9,

пряжения прямого выхода триггера 9, 30 - напряжения йа выходе формирователя 23, 31 - напряжения на выходе формирователя 4 пилообразного напряжения и напряжения установки Us, 32 - напряжения на выходе компаратора 6, 33 - напряжения инверсного выхода триггера 7, 34 - напряжения на выходе элемента 8.

На фиг. 3 - представлены диаграммы: 35 - напряжения на входе «Пуск,

од которых формируется пилообразное напряжение 27 формирователя 4. Напряжение 27 сравнивается с напряжением уставки Ui, и при напряжении 27, больщем на0 пряжения уставки Ui, на выходе компаратора 22 формируется напряжение 28. Напряжение 28 формируется каждый период следования импульсов напряжения 26 с выхода частотного преобразователя 5 (фиг. 1) при токе обмотки 2 якоря 25 (фиг. 2)

, и первым появивщимся импульсом переводит триггер 9 в состояние с логической «1 на прямом напряжения 29. Напряжение 29 (фиг. 2) или 39, (фиг. 3) с прямого выхода триггера 9 предназна0 чено для формирования импульсов открывания тиристорного преобразователя 1.

Импульсы напряжения 34 с выхода элемента И-НЕ 8 запирания тиристорного преобразователя 1 фор.мируются триггером 7 элемента И-НЕ 8 и формирователем 23 прямоугольных импульсов.

При токе якоря . триггер 7, устанавливаемый в состояние с логической «1 на выходе (напряжение 33, фиг. 2) перепадами в логический «О напряжения 30 с выхода формирователя 23, перебрасывается в состояние с логическим «О на выходе перепадами в логический «О напряжения 32 с выхода компаратора 6. Совпадения напряжений 26 и 33 на входах элемента И-НЕ 8 не наступает. Напряже5

0

5 запирания тиристорного преобразо- вателя 1 с его выхода при этом равно логической «1 и не изменяет предыдущего состояния триггера 9,

Напряжение 35 (фиг: 3) на входе «Пуск устройства равно логической «1. Инвертированное элементом ИЛИ-НЕ 12 напряжение 35 устанавливает триггер 13 в состояние с логической «1 на выходе (напря- ;- жение 36, фиг. 3) и одновременно поступает на элемент И-НЕ 14 и не пропускает импульсы с генератора 15, которые поступают на открывание тиристорного преобразователя 1 по цепи: генератор 15,

пряжение логического «О с инверсного выхода триггера 13 запрещает прохождение импульсов с генератора 15.

На фиг. 3 момент времени достижения током 43 якоря уровня тока уставки i) соответствует i (фиг. 3). Ток 43 якоря начинает спадать, пока не достигнет значения , (фиг. 3). По мере достижения током якоря уровня тока уставк iy, на выходе компаратора 22 формируется напряэлементы И-НЕ 14 и 16, усилитель 18, 0 жение 28 (фиг. 2) или 37 (фиг. 3) с пе- тиристорный преобразователь 1 (фиг. I).репадом в логический «О. По данному

В момент времени ti на вход «Пуск перепаду триггер 9 перебрасывается в про- устройства подается напряжение 35, равное тивоположное состояние с логической «1 логическому «О (фиг. 3). Инвертированное на прямом выходе напряжения 39, по поло- элементом И-НЕ 12 напряжение 35 с пере- г жительному перепаду которого формирова- падом в логическую «1 поступает на эле- тель 17 вырабатывает импульс напряжения мент И-НЕ 14 и разрешает прохожде- 41 открывания тиристорного преобразовате- ние импульсов с генератора 15. Импульсы ля 1. Ток якоря 43 начинает нарастать, напряжения с генератора 15 проходят че- пока не достигнет значения фиг. 3.) рез элементы И-НЕ 14 и 16 (напряже-Далее описанный выше процесс регулиние 41, фиг. 3), усилитель 18 и откры- 20 рования тормозного тока повторяется, вают тиристорный преобразователь 1 в мо-Выбор уровней уставок тока якоря iy,

мент времени Т2. Ток 42 обмртки 2 яко- и iyj (фиг. 3) осушествляют с учетом ря нарастает, увеличивается частота еле- времени перезаряда коммутирующего конту- дования импульсов 26 с выхода частот- ра тиристорного преобразователя следую- ного преобразователя 5 тока и одновре- 5 образом.

менно уменьшается амплитуда пилообраз-По известному верхнему значению тока

ного напряжения 27. При уменьшении пи- якоря определяют уровень iy, по вы- лообразного напряжения 27 до величины, ражению

меньшей напряжения уставки Ui, прекра- У., 1уг.- Д1макс. (1)

ш,аются формироваться импульсы напряже- где ДГмакс - максимальная величина изменения 28 (фиг. 2) или 37 (фиг. 3) с вы- ЗО чия регулируемого тока при его нараста- хода компаратора 22, что соответствует нии или спадании за вре.мя перезаряда

коммутируюшего конденсатора тиристорного преобразователя и максимальной скорости нарастания или спадания регулируемого тока в зависимости от момента окончамоменту времени is (фиг. 3). Ток 42 обмотки 2 якоря продолжает нарастать, а амплитуда пилообразного напряжения 31 уменьшается. При значениях амплитуды пилообразного напряжения 31, меньших на- 35 процесса электродинамического тормо- пряжения уставки U2 соответствующему току жения электродвигателя.

Величину изменения регулируемого тока Д1макс определяют по выражению

40

уставки ly, прекращается формироваться компаратором 6 импульсы напряжения 32. Вслед за этим, поскольку триггер 7 находится в состоянии с логической «1 на выходе (напряжение 33 фиг. 2), происходит совпадение напряжений 26 и 33 на входах элемента И-НЕ 8, и на ее выходе формируется напряжение 34 (фиг. 2) или 38 (фиг. 3).

По перепаду в логический «О напряже- дс ния 34 триггер 9 перебрасывается в противоположное состояние с логическим «О на прямом выходе напряжения 39 и логической «1 на инверсном выходе напряжения 40.

По положительному перепаду напряжения 40 формирователь 21 вырабатывает им- 50 пульс напряжения 42, который через элемент ИЛИ-НЕ 20, усилитель 19 закрывает тиристорный преобразователь 1. Одновременно напряжение 34 (фиг. 2) или 38 (фиг. 3) инвертированное элементом ИЛИ-НЕ 10 через элемент И-НЕ 11 перепадом в логи- 55 ческий «О поступает на прямой вход триггера 13, перебрасывая его в состояние с логическим «О на инверсном выходе. НаДЬ,,,

(2)

где Е - ЭДС электродвигателя при максимальной скорости врашения электродвигателя с полным полем. В; 1о - максимальное среднее значение регулируемого тор.мозного тока. А; A t- время перезаряда ко.ммутирующего

контура, мкс;

rj - суммарное сопротивление цепи якоря электродвигателя. Ом; L - суммарная индуктивность цепи якоря электродвигателя, мГн. Подставив найденное значение А1макс по выражению (2) в выражение (1), находят значение тока нижнего уровня уставки.

Формула изобретения

Устройство для регулирования тока тягового электродвигателя транспортного средства, содержащее тиристорный преобракоммутируюшего конденсатора тиристорного преобразователя и максимальной скорости нарастания или спадания регулируемого тока в зависимости от момента оконча процесса электродинамического тормо- жения электродвигателя.

40

ДЬ,,,

(2)

где Е - ЭДС электродвигателя при максимальной скорости врашения электродвигателя с полным полем. В; 1о - максимальное среднее значение регулируемого тор.мозного тока. А; A t- время перезаряда ко.ммутирующего

контура, мкс;

rj - суммарное сопротивление цепи якоря электродвигателя. Ом; L - суммарная индуктивность цепи якоря электродвигателя, мГн. Подставив найденное значение А1макс по выражению (2) в выражение (1), находят значение тока нижнего уровня уставки.

Формула изобретения

Устройство для регулирования тока тягового электродвигателя транспортного средства, содержащее тиристорный преобраюиатель в цепи питания тягового электродвигателя, один управляющий вход которого связан с выходом первого из элементов ИЛИ-НЕ, подключенпого входом к выходу одного из формирователей управляющего сигнала, соединенного входом с одним из выходов первого из триггеров, другой выход которого подключен к входу другого формирователя управляющих импульсов, датчик тока тягового электродвигателя, подключенный через частотный преобразователь тока к входу формирователя пилооб- )азного напряжения, выход которого соединен с одним из входов первого из компараторов, подключенного другим входом к задатчику напряжения, а выходом - к одному из входов второго триггера, выход которого соединен с одним из входов первого из элементов И-НЕ, отличающееся тем, что, с целью повышения надежности, оно снабжено генератором импульсов, формирователем прямоугольных импульсов, вторым компаратором, вход которого соединен с выходом формирователя пилообразного напряжения, а выход с одним

из входов первого триггера, другой вход которого подключен к выходу первого элемента И-НЕ, соединенному с входом второго элемента ИЛИ-НЕ, выход которого подключен к одному из входов второго элемента И-НЕ, подключенного другим входом к выходу третьего элемента ИЛИ-НЕ, соединенному с одним из входов третьего триггера, другой вход которого подключен к выходу второго элемента И-НЕ, а выход - к одному из входов третьего элемента И-НЕ, другие входы которого подключены к выходам третьего элемента ИЛИ-НЕ и выходу генератора импульсов, а выход - к одному из входов

J. четвертого элемента И-НЕ, другой вход которого соединен с выходом другого формирователя управляющих импульсов, а выход связан с другим управляющим входом ти- ристорного преобразователя, при этом другой вход второго триггера соединен с выходом

0 генератора прямоугольных импульсов, вход которого подключен к выходу частотного преобразователя, связанному с другим входом первого элемента И-НЕ.

Изобретение относится к электротехнике, а именно к автоматическому управлению электроприводами постоянного тока транспортных средств, может быть использовано для регулирования тормозного усилия высокоскоростного электроподвижного состава с двухуровневым токоограни- чением в режиме реостатного торможения. Цель изобретения - повышение надежности. В цепь питания тягового электродвигателя включен тиристорный преобразователь 1, управляющие входы которого связаны с формирователями 17, 21 управляющих импульсов через элементы И-НЕ 16 и ИЛИ-НЕ 20. Входы формирователей 17 и 21 соединены с выходами триггера 9, подключенного одним входом к выходу элемента И-НЕ 8, а другим - к выходу компаратора 22, связанного входом с выходом формирователя 4 пилообразного напряжения. Вход формирователя 4, генератора 23 прямоугольных импульсов и элемента И-НЕ 8 соединены с выходом датчика тока в цепи двигателя через частотный преобразователь 5. Устройство содержит генератор 15 импульсов, соединенный с одним из входов элемента И-НЕ 14, другие входы которого подключены к выходу триггера 13, выходу элемента ИЛИ - НЕ 12, а выход - к другому входу элемента И-НЕ 16 3 ил. « (Л

Z5

X

26

27

25

Z9

30

:i

3/

зг

33

3V

:i

t

-i

t

t i

t

7

J t f

S-i-io-t-JSoHoSo -J- so

40

S

f ftj