Способ управления тяговым электроприводом в тормозном режиме Советский патент 1989 года по МПК H02P5/06 

1

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано для управления тяговых электродвига- ; телей.

Целью изобретения является улучшение энергетических показателей.

На фиг. 1 представлена структурная схема электропривода; нА фиг.2 - схемы управления тиристорно-импульс- ным преобразовате.пем и возбудителем.

Электропривод содержит тиристорно- импульсный преобразователь 1, подклю-, ченный к цепи, состоящей из последовательно соединенных сглаживающего реактора 2, контактора 3, якоря тяго-; вого электродвигателя 4, датчика 5 тока якоря электродвигателя 4, кон- :

тактора 6, обмотки 7 возбуждения тягового электродвигателя, реверсора 8, датчика 9 тока возбуждения, контактора 10 защиты, датчика 11 тока, резистора 12. Тиристорно-импульс- иый преобразователь 1 подключен через быстродействующий выключатель (контактор) 13 и контактор 14 к шине 15 источника питания. Параллельно преобразователю 1 подключены контактор 16 и цепь, включающая в себя тиристор 17 и резистор 18. Между резистором 18 и контактором 10 включен диод 19. А между точкой соединения контакторов 13 и 14 и отрицательным полюсом источника питания подключен датчик 20 напряжения с дополнитель 4

а

ч

о

ел

10

ным резистором 21. Преобразователь 1 и якорь тягового электродвигателя А шунтированы контактором 22, К управляющим входам преобразователя 1 и тиристора 17 подключена их система 23 управления. Параллельно обмотке 7 возбуждения подключены возбудитель 24 с системой 25 управления и тиристор 26 защиты, к управляющему электроду которого подключена цепь, состоящая из устройства 27 сравнения и формирователя 28 импульсов. Преобразователь. 1 (фиг. 2) состоит из главного тиристора 29, перезарядного 30, фазо- 15 импульсного 31, диодов 32 и 33 и коммутирующего конденсатора- 34 и дросселя 35.

Система 23 управления состоит из

каждый, блоков 69-74 импульсного пре образователя.

Выходы блоков 60-62 соединены с входами преобразователей 69-74, входы которых подключены к формирователям 75-80 импульсов. Выходы формирователей импульсов подключены к управляющим электродам тиристоров . Выходы блоков 63-68 подключены к входам преобразователей 69-74. Входы блоков 63-68 подключены к вых ду блока 51 задания и через замыкаю щий и размыкающий контакты 81 и 82, реле 83 соединены с датчиками 5 и 9 тока. Реле 83 через пороговый элемент 84 соединен с датчиком 9 тока возбуждения. Вьтод задающего генера тора 40 через размыкающий контакт 8

VHC I fciMci t.J у iliJCll5JlCrll-i l , -- -формирователей 36-39 импульсов, выхо-20 соединен с входом формирователя Jb.

.(л.. «..«n.vw4,i i 4i xrT«4 4Aj nnn rTi rre TTXTV fTTlTM

ды которых соединены с управляющими электродами тиристоров 30,29,31 и 17. К входу формирователя 36 импульсов подключен задающий генератор 40. Выходы блоков 41 и 42 обратной связи, каждый из которых включает элемент сравнения заданного и текущего значений тока электродвигателя 4 и про- порционально-интегральньй регулятор,, соединены с блоками 43 и 44, осуществляющими импульсную модуляцию и. усиление управляющего сигнала с бло- .ков 41 и 42. Вторые входы блоков 43 и 44 соединены с выходом формирователя 36. Выход блока 42 через фильтр 45 нижних частот соединен с входом порогового элемента 46, выход которого подключен к входам элементов 47 и 4В запрета.

Выходы элементов 47 и 48 запрета подключены к входам блоков 43 и 44. Вход формирователя 39 импульсов подключен к пороговому элементу 49. Выход блока 41 через пороговый элемент 50 подключен к входу возбудителя 24. Входы блоков 41 и 42 объединены и подключены к блоку 51 задания, вход которого соединен с командоаппара- том 52.

Возбудитель 24 представляет собой полностью управляемьй трехфазный ти- ; ристорный мост, состоящий из тиристо-- ров 53 - 58, вход которого подключен к трансформатору 59. Система 25 уп- -равления возбудителем 24 состоит из синхронизирующих блоков. 60-62, блоков 63-68 обратной связи, состоящих из элемента сравнения и пропорционально-интегрального регулятора

25

30

35

Электропривод работает следующим образом.

Разгон электродвигателя 4 реализ ется при последовательном возбуждении. Пуск тягового электродвигателя начинается с режима фазоимпульсной модуляции, при котором работают тиристоры 30 и 31. На работу тиристора 29 при этом наложен запрет подачей с выхода элементов 47 запрета запрещающего сигнала в блок 43. Пре варительно заряженный коммутирующий конденсатор 34 при включении тирист ра 30 перезаряжается через дрос--. сель 35. В момент полного перезаряд конденсатора открываются диоды 32 и 33 и происходит обратный перезаря конденсатора 34 по цепи этих диодов При этом величина напряжения, до ко торой перезаряжается конденсатор, определяется коэффициентом затухани контура коммутации. При поступлейии импульса управления от формировате 38 импульсов на тиристор 31 происхо дит дозаряд конденсатора 34 до напр жения источника питания по цепи нагрузки. Напряжение на тяговых двига лях 4 в том режиме регулируется см щением момента отпирания тиристора по отношению к тиристору 30. Величи этого промежутка времени определяе коэффициент заполнения и зависит о вычисляемой в блоке 42 обратной св разности сигналов с выхода задатчи 51 и датчика тока 5 и выбранного з на регулирования.

Выходное напряжение блока 42 об ратной связи через фильтр 45 нижни частот подается на пороговый злеме

40

50

55

10

15

каждый, блоков 69-74 импульсного преобразователя.

Выходы блоков 60-62 соединены с входами преобразователей 69-74, входы которых подключены к формирователям 75-80 импульсов. Выходы формирователей импульсов подключены к управляющим электродам тиристоров . Выходы блоков 63-68 подключены к входам преобразователей 69-74. Входы блоков 63-68 подключены к выходу блока 51 задания и через замыкающий и размыкающий контакты 81 и 82, реле 83 соединены с датчиками 5 и 9 тока. Реле 83 через пороговый элемент 84 соединен с датчиком 9 тока возбуждения. Вьтод задающего генератора 40 через размыкающий контакт 85

- -соединен с входом формирователя Jb.

(л.. «..«n.vw4,i i 4i xrT«4 4Aj nnn rTi rre TTXTV fTTlTM

5

0

5

Электропривод работает следующим образом.

Разгон электродвигателя 4 реализуется при последовательном возбуждении. Пуск тягового электродвигателя 4 начинается с режима фазоимпульсной модуляции, при котором работают тиристоры 30 и 31. На работу тиристора 29 при этом наложен запрет подачей с выхода элементов 47 запрета запрещающего сигнала в блок 43. Предварительно заряженный коммутирующий конденсатор 34 при включении тиристора 30 перезаряжается через дрос--. сель 35. В момент полного перезаряда конденсатора открываются диоды 32 и 33 и происходит обратный перезаряд конденсатора 34 по цепи этих диодов. При этом величина напряжения, до которой перезаряжается конденсатор, определяется коэффициентом затухания контура коммутации. При поступлейии импульса управления от формирователя 38 импульсов на тиристор 31 происходит дозаряд конденсатора 34 до напряжения источника питания по цепи нагрузки. Напряжение на тяговых двигателях 4 в том режиме регулируется сме- щением момента отпирания тиристора 31 по отношению к тиристору 30. Величина этого промежутка времени определяет коэффициент заполнения и зависит от вычисляемой в блоке 42 обратной связи разности сигналов с выхода задатчика 51 и датчика тока 5 и выбранного зако- на регулирования.

Выходное напряжение блока 42 обратной связи через фильтр 45 нижних частот подается на пороговый злемейт

0

50

55

46, который переключается из одного устойчивого состояния в другое при вьпсодном напряжении, соответствующем коэффициенту заполнения При этом элементы запрета вырабатывают сигналы управления для работы в режиме широтно-импульсной модуляции. Фильтр 45 нижних частот усредняет выходной сигнал блока обратной связи поданный на .вход порогового элемента Поэтому при резких и больших изменениях возмущающих воздействий, когда коэффициент заполнения кратковременно может П в1нимать значение , не происходит переход в режим широтной модуляции, т.е. пороговым элементом фиксируется не мгновенная, а средняя величина коэффициента заполнения . При работе в режиме широт- ной модуляции элемент 48 запрета запрещает работу блока 44., а блок 47 аапрета разрешает работу блока 43 При этом блок 43 вьфабатывает mf- пульсы управления тиристорами 29 и 31, которые в этом режиме открываются одновременно.

Максимальное значение коэффициента заполнения широтного режима определяется блоком 50 по величине вы-. хоДного сигнала блока 41. При этом блок 50 формирует сигналы на запрет работы преобразователя 1, шунтировку его контактором 16 и разрешение работы возбудителя 24.

Дальнейшее увеличение скорости вращения электродвигателя дос,тигает- ся за счет уменьшения тока возбуждения, которое осуществляется с помощью возбудителя 24. В этом режиме также контролируется ток электродвигателя 1д датчиком 5 и поддерживается его заданное значение, уменьшением тока возбуждения I по мере уве

личения скорости вращения.

Процесс регулирования выходного напряжения возбудителя 24 в тяговом режиме протекает следующим образом. С помощью командоаппарата 52 и блока 51 задана величина тока якоря, .включен контакт 86. После достижения коэффициентом запо тнения импульсного преобразователя своего, максимального значения и измерения его с помощью блока 50 формируется сигнал на разре- шение работы возбудителя 24, который заключается в снятии запрета.на работу синхронизирующих блоков 60-62. Блоки 60-62 запускают блоки 69-74

g 0 5 0 5

0

0

5

5

0

g

где производится импульсная модуляция и первичное усиление управляющего сигнала, поступающего с блоков 63-68. В блоках 63-68 вычисляется ошибка регулирования, которая поступает в пропорционально-интегральный регулятор, на выходе которого получается управляющий сигнал. Управляющие импульсы усиливаются формирователями 75-80 импульсов, В процессе управления осуществляется фазг)вое регулирование выходного напряжения возбудителя.

Режимы рекуперативного и реостатного торможения осуществляются при независимом возбуждении тягового электродвигателя.

В зоне высоких скоростей при ЭДС вращения, большей напряжения источника питания, осуществляется традиционная рекуперация. Поддержание заданного значения тока якоря.осуществляется по мере снижения скорости вращения электродвигателя увеличением тока возбуждения. Контакт 83 в этом режиме разомкнут. При достижении током возбуждения равенства с током якоря срабатывает пороговый элемент 84, который через реле 83 переключает управленце возбудителя с датчика 5 на датчик 9 и разрешает рабо ту тиристорно-импульсного преобразователя 1, режим работы которого не отличается от тягового режима. Поддержание заданного значения тока якоря осуществляется увеличением коэффициента заполнения преобразователя 1, в то время как возбудитель 24 поддерживает заданным ток возбуждения ,. При отсутствии возможности потребления рекуперируемой электроэнергии начинает повышаться напряг жение в питающей сети, которое контролируется датчиком 20 напряжения. При достижении критического уровня этого напряжения блок 49 формирует через блок 39 сигнал на тиристор 17 и происходит замещение рекуперативного торможения на реостатное.

Формула изобретения

Способ управления тяговым электроприводом в тормозном режиме, при котором контролируют, токи якоря и возбуждения, при их равенстве формируют напряжение управления, разрешающее

передачу управления током возбуждения с датчика тока якоря на датчик тока возбуждения, отличающийся тем, что, с целью повышения энергети- ческих показателей, при равенстве токов йкоря и возбуждения дополнительно формируют напряжение управления на включение тиристорно-импульсного преобразователя, при этом управляющие сигналы подаются на фаэоимпульсный тиристор и перезарядный тиристор.

измеряют выходное напряжение пропорционально-интегрального регулятора канала управления фазоимпульсным тиристором, сравнивают его с заданным, значением и формируют сигнал на переход из режима фазоимпульсной модуляции в режим широтно-импульсной модуляции, при зтом управлящие импульсы подают одновременно на главный и фазоимпульсньй тиристоры.

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано для управления тяговыми электродвигателями. Целью изобретения является улучшение энергетических показателей. По данному способу при скоростях торможения от максимальной скорости до скорости, где ток возбуждения срав- . нивается с тормозным током якоря, осуществляется традиционная рекуперация . После момента сравнения токов включается тиристорно-импульсный преобразователь и реализуется импульсная рекуперация. Переход тиристорно-им- пульсного преобразователя из режима фазоимпульсного; в режим широтно-им- пульсного управления происходит при достижении заданного значения выходным напряжением регулятора канала управления фазоимпульсньм тиристором. 2 ил. (С € (Л С

Фие,

Г

2В

4

и

S

L

66

2

л -И

Г71

m20 От 5 Отд

Фиг. 2