Устройство для релейного регулирования тока электродвигателя постоянного тока Советский патент 1988 года по МПК H02P5/175 

Изобретение относится к электро технике и может быть использовано для регулировалия тягового и тормозного усилий электроподвижного состава с автономными источниками питания, для регулирования тормозного тока электроподвижного состава в режиме электродинамического торможения.

Цель изобретения - повышение на- IQ дежности работы устройства при сохранении качества регулируемого тока,

На фиг.1 представлена функциональная схема устройства; на фиг.2 (а,б)- временные диаграммы процессов форми- }5 рования релейньм способом импульсов управления тиристорным преобразователем для случаев нарастания и спадания тока; на фиг.З - временные диаграммы работы устройства,20

Устройство для релейного регулиро- вания тока электродвигателя постоян- ного тока содержит тиристорньй преоб- разователь 1, предназначенньй для подключения якорной цепи электродви- 25 гателя 2, шунтированного обратным

диодом 3, к источнику питания 4, и пос- Ледовательно соединенные датчик якор- ного тока 5, формирователь 6 пилообразного напряжения и компаратор 7, зО выход которого соединен с первым вхо- дом первого триггера 8, выходом под- клзоченным к, первому входу логического элемента И 9. Второй вход логического

элемента 9 подключен к выходу датчика ,с 5 якорного тока. В цепях управления тиристорным преобразователем 1 включены первый 10 и второй 11 формирова- тели и первый 12 и второй 13 усилители импульсов. Второй вход компаратора дд 7 подключен к задатчику 14 эталонного н-апряженйя . Кроме того, устройство содержит первьй логический элемент И-НЕ 15, первым входом подключенный через первый логический .элемент ИЛИ- НЕ 16 к выходу компаратора 7, Первые входы второго и третьего логических элементов И-ИЕ 17 и 18 объединены и подключены к выходу логического элемента И 9. Вторые входы первого и второго логических элементов И-НЕ 15 и 17 подключены к выходам соответственно третьего 19 и четвертого 20 формирователей импульсов, входы которых объединены соответственно со вхо- дами второго 11 и первого 10 формирователей импульсов и подключены к соответствующим выходам второго триггера 21, входы которого соединены с

50

с д

0

выходами соответственно первого 15 и второго 17 логических элементов И-НЕ, Второй вход третьего логического элемента И-НЕ 18 объединен с пер- цым входом четвертого логического элемента И-НЕ 22 и третьего триггера

23и подключен к выходу второго логического элеме нта ИЛИ-НЕ 24. Выход третьего логического элемента И-НЕ 18 соединен со вторым входом третьего триггера 23, выходом подключенного ко второму входу четвертого логического элемента И-НЕ 22, третий вход

и выход которого соединены соответственно с выходом .генератора 25 прямоугольных импульсов и первым входом пятого логического элемента И-НЕ 26. Второй вход пятого логического элемента И-НЕ 26 подключен к выходу первого формирователя импульсов tO, а выход - со входом первого усилителя 12 импульсов. Второй формирователь 11 импульсов через третий логический элемент ИЛИ-НЕ 27 подключен ко входу второго усилителя 13 импульсов. Вход второго логического элемента ИЛИ-НЕ

24образует вход Пуск устройства, выход датчика 5 якорного тока через пятый формирователь 28 импульсов подключен ко второму входу первого триггера 8, Электродвигатель 2 выполнен

с последовательной обмоткой возбуждения 29,

Напряжение питания электродвигате- ля 2 iU, Эталонное напряжение на входе компаратора 7, соответствующее уровню тока уставки 1„, равно Ug,

Устройство работает следующим образом.

В исходном состоянии ток 30 (фиг,2) электродвигателя 2 равен нулю, датчик якорного тока 5 имеет первоначальную частоту следования выходных импульсов напряжения 31, по отрицательным перепадам которых формирователем лмпуль сов 28 формирзтотся импульсы напряжения 32. Каждый полупе- рИод напряжения 31, когда оно равно О, формируется пилообразное напряжение 33 формирователем 6. Напряжение 33 сравнивается с напряжением уставки и при напряжении 33, большем выходе компаратора 7 формируется импульс напряжения 34, равный О, Импульсы напряжения 34 формируются каждый период следования импульсов напряжения 31 с датчика якорного тока 5 при токе электродвигателя О i 1м

и предназначены для формирования импульсов открывания тиристорного преобразователя 1. Импульсы закрывания тиристорного преобразователя формируются триггером 8 логическим элементом И 9 и формирователем импульсов 28 при

, , При Ofe ii in триггер 8 переключается логическими нулями напряжения 32 с формирователя импульсов 28 и напряжения 34 с компаратора 7. Совпадения сигналов 31 и 35 с выхода триггера 8 на входах логического злемента 9 не наступает. Напряжение 36 на выходе элемента И 9 равно О. Напряжение 37 (фиг.З) на входе Пуск устройства равно 1. Напряжение 38 на инверсном выходе триггера 23 равно О и не пропускает импульсы с генератора 25 через элемент И-НЕ 22. Импульсы 34 с выхода компаратора 7 инвертируются элементом ИЛИ-НЕ 16, с выхода которого импульсы напряжения 39 через элемент И-НЕ 15 устанавливают триггер 21 в исходное состояние (импульсы напряжения 40 на выходе элемента И 9 не формируются) с напряжением 41, равным 1 на прямом выходе, и напряжением 42, равным О, на инверсном.

Напряжения 43 и 44 на выходах формирователей 19 и 20 равны 1. Импульсы на выходах элементов И-НЕ 26 и ИЛИ-НЕ 27 в исходном состоянии отсутствуют, соответственно напряжения 45 и 46 равны О.

Ток якоря 47 равен нулю, напряжение 48 на коммутирующем конденсаторе тиристорного преобразователя 1 равно

-и.

В момент времени t, на вход Пуск .устройства подается напряжение 37, .равное О, Импульсы напряжения с генератора 25 проходят через элементы И-НЕ 22 и 26 (напряжение 45), усилитель 12 и открывают тиристорный преобразователь 1. Ток якоря 47 нарастает. По мере нарастания тока якоря 47 и частоты следования импульсов 31 с выхода датчика якорного тока 5 уменьшается амплитуда пилообразного напряжения 33, как только последняя уменьшается до величины, меньшей U,, что соответствует достижению током якоря уровня уставки i. , прекращается формирование компаратором 7 импульсов напряжения ЗД. Вслед за этим по первому спадающему фронту напряже

ния 31, поскольку триггер 8 не перебросился в состояние с О на,выходе (напряжение 35-) происходит совпадение сигналов 31 и 35 на выходах элемента И 9, а на ее выходе формируется напряжение 36 с уровнем 1.

На фиг.З момент времени достижения током якоря 47 уровня уставки 1„- соответствует tj. В момент времени t .

0

5

0

исчезают импульсы напряжения 34 (или 39) на выходе компаратора 7, формируются импульсы напряжения 36 (или 40) на выходе элемента И 9, который пере- 5 брасьгвает триггеры 21 и 23 в противо- положное состояние с напряжениями на выходе соответственно 41,42,38. Напряжение 38 на выходе триггера 23 при этом остается равным О до восстановления триггера 23 в исходное состояние напряжением 37 на входе Пуск устройства, равным 1.

По положительному перепаду напряжения 42 формирователь 11 генерирует импульс напряжения, который через элемент ИЛИ-НЕ 27 (напряжением 44 на выходе), усилитель 13 закрывает TiipHC- торный преобразователь 1.

Одновременно напряжением 38 блокируется прохождение импульсов с генератора 25 через элемент И-НЕ 22.

Одновременно по положительному перепаду напряжения 42 генерируется импульс напряжения 43, которьм блокирует прохождение импульсов напряжения 39с компаратора 7 через элемент И- НЕ 15. Длительность импульсов напряжения 43 соответствует времени пере- заряда коммутирующего конденсатора тиристорного преобразователя 1, тем самьм исключается срыв работы тиристорного преобразователя преждевременным прохождением импульсов напряжения 39 на открывание тиристорного преобразователя 1.

Одновременно идет перезаряд коммутирующего конденсатора с напряжением 48 тиристорного преобразователя 1,

Ток якоря 47 спадает.

По окончании импульса напряжения 43 первый импульс напряжения 39 компаратора 7 перебрасывает триггер 21 в исходное состояние. По положительному перепаду напряжения 41 формирователь 10 генерирует импульс напряжения, который через элемент И-НЕ 26 с напряасением 45 на выходе, усилитель 12 открывает тиристорньй преобразователь I.

5

0

5

0

5

. Одновременно формирователь 20 :генерирует импульс напряжения 4А, который блокирует прохождение импульсов напряжения 40 на закрывание тиристор- ного преобразователя 1 через элемент И-НЕ 17.

Одновременно идет перезаряд коммутирующего конденсатора с напряжением 48 тиристорного преобразователя 1.

Частота вращения двигателя 2 увеличивается, автоколебательный процесс регулирования тока якоря 47 повторяется. При значениях коэффициента заполнения тиристорного преобразователя 1, меньших 0,5, скорость нарастания тока якоря больше скорости спадания. Поэтому нарастание тока якоря происходит только в зоне действия

блокирующих импульсов с формирователя 20 напряжения 44. При этом, частота регулирования тока якоря 47 будет минимальной при максимальной скорости нарастания тока якоря в начальный момент регулирования, а импульсы напряжения 43 не оказывают блокирующего действия на импульсы напряжения 39 с квмпаратора 7, так как процесс спа- ания тока якоря значительно больше Ьроцесса нарастания. Соответственно, Колебания тока якоря 47 осуществляют выше уровня тока уставки.

При равенстве скоростей нараста- |ния и спадания тока якоря 47 период |регулирования будет равен сумме двух одинаковых по длительности блокирующих импульсов напряжений 43 и 44. При |этом, коэффициент заполнения тиристорного преобразователя 1 равен 0,5 а амплитуда колебаний тока якоря 47 - минимальная. Дальнейшее увеличение скорости спадания тока якоря 47 по мере увеличения скорости вращения двгателя 2, приводит к тому, что импульсы напряжения 44 перестают оказывать бл:окирующее действие на импульсы нап ряжения 39 с выхода компаратора 7, В то же .время импульсы .напряжения 43 начинают определять время спадания тока якоря 47, Колебания тока якоря 47 при ) , большем 0,5, происходят ниже уровня тока уставки. С увеличение частоты вращения двигателя 2 и увеличением скорости спадания тока якоря

срьюы его работы,и сохраняет хорошее качество регулируемого тока, так как блокирующие импульсы, обеспечивающие высокую надежностьJоказывают влияние на длительность релейного регулирования только поочередно: один при коэффициенте заполнения J , меньшем 0,5, другой - при , большем 0,5. Частота автоколебаний тока, обеспечиваемая устройством, максимально возможная для релейного однопозиционного способа регулирования тока и конкретного тиристорного преобразователя с соответствующими полупроводниковыми приборами и схемой перезаряда коммутирующего конденсатора.

изобретения

Формула

Устройство для релейного регулирования то.ка электродвигателя постоянного тока, содержащее тиристорный

преобразователь, предназначенный для подключения якорной цепи электродви- гателя, шунтированного.обратным диодом, к источнику питания, последовательно соединенные датчик якорногб

тока, формирователь пилообразного напряжения и компаратор, выход кото- рого соединен с первым входом первого триггера, выход которого соединен с первым входом логического элемента И, второй вход которого подключен к выходу датчика якорного тока, первый, второй формирователи и первый, второй усилители импульсов в цепях управления тиристорным преобразователем, второй вход компаратора подключен к задатчику эталонного напряжения, отличающееся тем, что, с целью повышения надежности работы при сохранении качества регулируемого тока, введены пять логических элементов И-НЕ, три логических элемента ИЛИ-HEj второй и третий триггеры, третий, четвертый и пятьй формирователи импульсов и генератор прямоугольных импульсов, первый вход первого логического элемента И-НЕ подключен через первый логический элемент ИШ-НЕ к выходу компаратора, первые входы второго и третьего логи

Изобретение относится к электротехнике и м.б. использовано для регулирования тягового и тормозного усилий электроподвижного состава с автономными источниками питания. Целью изобретения является повьппение надежности работы устройства при сохранении качества регулируемого тока. Устройство содержит тиристорный преобразователь 1, предназначенный для подключения якорной цепи электродвигателя 2 к источнику питания 4. В цепях управления тиристорным преобразователем 1 включены формирователи импульсов 10, 11 и усилители импульсов 12, 13. За счет введения логических эле- ментой И-НЕ 15,17,18,22,26, ИЛИ-НЕ 16,24,27 и триггеров 21, 23 обеспечивается максимально возможная частота регулирования, к-рая ограничивается только коммутационными свойствами ти- ристорного преобразователя 1, и высокая надежность работы устройства благодаря учету времени перезаряда коммутирующего контура. 3 ил. / J. Г 1 с S (Л

47 уменьшается частота колебаний тока g ческих элементов И-НЕ объединены и

якоря.

Устройство учитывает время перезаряда коммутирующего контура тиристорного преобразователя, исключая тем

подключены к выходу логического элемента И, вторые входы первого и второго логических элементов И-НЕ подключены к выходам соответственно

третьего и четвертого формирователей импульсов, входы последних объединены соответственно с входами второго и первого формирователей импульсов и подключены к соответствующим выходам второго триггера, входами соединенного с выходами соответственно первого и второго логических элементов И-НЕ, второй вход третьего логического элемента И-НЕ объединен с первым входом четвертого логического элемента И-НЕ. и третьего триггера и подключен к выходу второго логического элемента ИЛИ-НЕ, выход третьего логического элемента И-НЕ - к второму входу третьего триггера, выход которого соединен с вторым входом четвер

8

того логического элемента И-НЕ, тре- тий вход и выход которого соединены соответственно с выходом генератора

прямоугольных импульсов и первым входом пятого логического элемента И-НЕ, второй вход которого соединен с выходом первого формирователя импульсов, выход - с входом первого усилителя

импульсов, второй формирователь импульсов через третий логический элемент ИЛИ-НЕ подключен к входу второго усилителя импульсов, вход второго логического элемента ИЛИ-НЕ образует

вход Пуск устройства, выход датчика якорного тока через пятый формирователь импульсов подключен к второму входу первого триггера.