Устройство для регулирования тока тягового электродвигателя постоянного тока транспортного средства Советский патент 1990 года по МПК B60L15/04 

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано в электроприводах постоянного тока транспортных средств.

Целью изобретения является повышение надежности.

На чертеже показана схема устройства, реализующего способ регулирования тока электродвигателя постоянного тока.

Устройство содержит тиристорный преобразователь 1 в цепи электродвигателя 2, датчик 3 тока которого через частотный преобразователь 4 соединен со входами формирователя 5 пилообразного напряжения, формирователя 6 прямоугольных импульсов и одним из входов элемента 7 И-НЕ, другой вход которого соединен с выходом триггера 8, входы которого связаны с формирователем 6 и выходом компаратора 9, подключенного входом к выходу формирователя 5, связанному со входом компаратора 10, подключенном выходом к одному из входов элемента 11 И-НЕ, другой вход которого соединен с выходом формирователя 12 синхронизирующих импульсов, связанным входом с генератором 13 задающих импульсов, а выходом с входом формирователя 14 синхронизирующих импульсов , выход которого подключен к од-

сл

со оэ сЈ о

ному из входов элемента 15 И-НЕ., соединенного выходок с одним из входов элемента 16 И-НЕ, выход которого подключен к одному из входов три г-

герэ 17, другой вход которого соединен с выходом элемента 18 И-НЕ, подключенного входом к выходу элемента

11И-НЕ и выходу формирователя 19 блокировочного импульсаft Другие вхо™ ды элемента 16 И-НЕ соединены с выходом формирователя 20 блокировочного импульса и выходом триггера 21, подключенного входами к выходу элемента 22 ИЛИ-НЕ и выходу элемента 7 И-ПЕ, связанному с одним из входов триггера 23, другой вход которого подключен к выходу элемента 24 ИЛИ-

НЕ} а выход - к одному из входов элемента 25 И-НЕ, другие входы кото- jQro связаны с выходом формирователя

12и выходом элемента 24 ИЛИ-НЕ, а dbixofl с одним из входов элемента 26

-НЕ, другой вход которого подключен выходу формирователя 27 управляю- ip.ro сигнала, а выход с одним из ходов тириеторного преобтазователя а ДРУГОЙ вход которого через элемен 28 ИЛИ-НЕ подключен к выходу формирователя 29 управляющих импульсов

Устройство работает следующим об разом

В исходном состоянии оператор 13 задающих импульсов формирует последовательность импульсов постоянной частоты, по передним франтам которых формирователи 12 и 14 импульсов формируют первые и вторые синхронизирующие импупьсы управления постоянной частоты, сдвинутое друг относи- тельно друга на 180°й Ток якорной цепи электродвигателя 2 равен нулю,, Цатчик 3 тока генерирует импульсы напряжения с начальной частотой, которым соответствует пилообразное на пряжение на выходе форпччователг. 5 пилообразного напряжения максимальной амплитуды, которое поступает на первые входы компараторов 9, 3 Oj, и больше эталонных напряжений U{ и U2, эквивалентных первому и второму уровням токов уставок, на втооых входах этих компараторов.

Компаратор 9 формирует импульсы напряжения, которые воздействуют на вход триггера 8, на другой вход ко-- торого постоянно поступают импульсы напряжения, формируемые формирователем 6 импульсов по передним фронтам

0

Q л

5

импульсов напряжения с выхода датчика 3 тока Импульсы напряжения с инверсного выхода триггера 8 суммируются элементом 7 И-НЕ с импульсами напряжения датчика 3 тока, в результате чего напряжение на выходе элемента 7 И-НЕ равно 1 и, соответственно, первые релейные импульсы в исходном состоянии не формируются Напряжение с выхода элемента 7 И-НЕ совместно с синхронизирующими импульсами постоянной частоты с выхода фор- мирователя 14 подаются соответственно на второй и первый входы второго элемента 15 И-НЕ, импульсы напряжения с выхода которого поступают на первый вход элемента 16 И-НЕ

На вход Сброс устройства в исходном состоянии с командоаппарата (на схеме отсутствует) подается сигнал напряжения 1, который через элемент 22 ИЛИ-НЕ воздействует на второй вход триггера 21, устанавливая его в состояние с О на прямом выходе, блокируя тем самым прохожде ние импульсов напряжения с выхода элемента 15 И-НЕ через элемент 16 И-НЕ на первый вход триггера 17

Компаратор 30 формирует импульсы напряжения, которые подаются на входы элемента 1 И-НЕ Импульсы напряжения с выхода элемента 1 1 И-НЕ через элемент 18 И-НЕ поступают на второй вход триггера 17, устанавливая его в исходное состояние с напряжением па прямом выходе, равным 1

На вход пуск устройства в исходном состоянии с командоаппарата подается сигнал 1, который через элемент 24 ИЛИ-НЕ поступает на второй вход триггера 23 и первый вход элемента 25 И-НЕ, устанавливая тем самым триггер 23 в состояние с напряжением на инверсном выходе, равным 1, блокируя тем самым прохождение первых синхронизирующих импульсов постоянной частоты напряжения с формирователя 12 импульсов через элемент 25 И-НЕ.

При пуске электродвигателя предварительно командоаппаратом устанавливается на входе сброс устройства напряжение На второй вход триггера 21 с выхода элемента 22 ИЛИ-НЕ поступает напряжение 1 На входе пуск устройства устанавливается командоаппаратом напряжение О С выхода элемента 24 ИЛИ-НЕ напряжение

1, поступая на первый вход элемента 25 И-НЕ, пропускает первые синхронизирующие импульсы постоянной час- тоты на отбывание тиристорного лре- образователя по цепи: формировател 12 импульсов, элемент 25 И-НЕ, элемент 26 И-НЕ, тиристорный преобрази- ватель:1 Тиристорный преобразова- тель 1 открывается Ток якоря родвигателя нарастает

При достижении регулируемым током i/|(t) второго уровня тока уставки in компаратор 10 прекращает формирование релейных импульсов

При достижении регулируемым током ijj(t) первого уровня тока уставки i ii1 частота импульсов напряжения на выходе преобразователя 4 увеличив а- ется до значеГшя, при котором напряжение на выходе формирователя 5 пилообразного напряжения уменьшается до значения, меньшего эталонного напряжения U на втором входе компаратора 9. Компаратор 9 прекращает формирование импульсов и на первом входе триггера 8 устанавливается напряжение 1 Импульсы напряжения с выхода формирователя 6 импульсов устанавливают триггер 8 в устойчивое состояние с i на инверсном выходе На выходе элемента 7 И-НЕ формируются первые релейные импульсы напряжения с частотой следования импульсов с выхода преобразователя 4, которые проходят через элемент 15 И-НЕ, элемент 16 И-НЕ на вход триггера 17, который перебрасывается в противоположное состояние с напряжением на прямом выходе, равным О

Импульс напряжения синхронизи- рукщих импульсов постоянной частоты напряжения поступает на первый вход триггера 17 позднее первых релейных импульсов управления напряжения и не оказывает влияния на состояние триггера 17 По переднему фронту напряжения с инверсного выхода триггера 17 формирователь 29 импульсов формирует импульс управления, который, пройдя через элемент 28 ИЛИ-НЕ, закрывает тиристорный преобразователь 1, осуществляя тем самым ограничения нарастающего тока электродвигателя релейным способом на первом уровне тока уставки Первые релейные импульсы управления напряжения поступают также на вторые входы триггеров 21 и 23, перебрасывая их в противопо10

0

5

ложное состояние, при котором напряжение 1 на прямом выходе триггера 21 не оказывает воздействие на эле мент 16 И-НЕ, а напряжение О с инверсного выхода триггера 23 блокирует прохождение первых синхронизирующих импульсов постоянной частоты напряжения через элемент 25 И-НЕ Одновременно по переднему фронту на

пряжения с инверсного выхода триггера 17 формирователем 19 импуль- сов формируется блокировочный импульс, который, поступая на вход эле- 5 мента 18 И-НЕ,блокирует прохождение импульсов открывания тиристорного преобразователя 1 на время протекания в тиристорпом преобразователе 1 коммутационных процессов Ток двигателя спадает до момента поступления импульса напряжения первых синхронизирующих импульсов управления постоянной частоты, который проходит по цепи: выход формирователя 12 импульсов, элемент II И-НЕ, элемент 18 И-НЕ, вход триггера 17 Триггер 17 перебрасывается в исходное состояние с напряжением на выходе, равным 1. По переднему фронту напряжения формирователь 27 формирует импульг управления, который, пройдя через элемент 26 И-НЕ, открывает тиристор- ный преобразователь . 1, осуществляя тем самым ограничение спадания тока электродвигателя под воздействием первых синхронизирующих импульсов управления По переднему фронту напряжения формирователь 20 импульсов формирует блокировочный импульс напряжения, который, поступая на третий вход элемента 16 И-НЕ, блокирует прохождение импульсов закрывания на время протекания в тиристорном преобразователе 1 коммутационных процессов Ток якоря нарастает до момента достижения первого уровня тока уставки iu , причем скорость нарастания регулируемого тока якоря больше скорости спадания в диапазоне изменения коэффициента заполнения тиристорного преобразователя 11 По мере увеличения частоты вращения двигателя увеличивается коэффициент заполнения и амплитуда пульсаций регулируемого тока

При достижении коэффициентом заполнения значения у 0,5 и дальней-

0

5

0

5

0

5

гаем увеличении частоты вращения электродвигателя средняя скорость спадания регулируемого тока начинает преобладать над средней скоростью

нарастания тока якоря i-d(t) - в пределах периода его регулирования

Очередной раз нарастающий ток не достигает первого уровня тока устав ки iut, поскольку первыми на него

оказывают воздействие вторые синхронизирующие импульсы постоянной час1™ тоты, поступая при Y1 0,5 на закрывание тиристорного преобразователя 1 и снижая, тем самым, напряжение пи- тания с электродвигателя В еледет™ вне этого устройство не обеспечивает автоматического увеличения коэффициента заполнения до значедая, соот- ветствующего текущей величине тоты вращения электродвигателя

I

Регулируемый ток спадает до поступления очередного импульса напряжения тервых синхронизирующих нчпулъсов

постоянной частоты, поступающего на ткрывание тиристорного пргобразова г зля 1 Регулируемый точ ) ко- пеблется со стабилизированным коэф фициентом заполнения J 0,5 относи тельно среднего спадающего значения регулируемого тока электродвигателя по мере увеличения частоты вращения электродвигателя до момента достиже- ния очередной раз спадающим регули- руемым током второго уровня тока ус™ тавки iy2 . В этот момент времени ком паратор 10 формирует релейный импульс управления, который первым по отно- шению к очередному импульсу напряже ния первых синхронизирующих импуль- сов управления постоянной частоты приходит на элемент 1 1 И-НЕ Уставав ливают триггер 17 в состояние с напряжением на выходе, равным 1, Ти™ ристорный преобразивгтелj открывает ся, заканчивая тем самьш тереход ре гулирования тока электродвигателя or ограничения релейным способом нарастающего тока электродвигателя на лер- вом уровне тока уставки к ограничению релейным способом спадающего тока электродвигателя на втором уровне то- ка уставки, регулируемый ток i.j(t) нарастает до поступления очередного импульса напряжения вторых еинхрони-1 зируюших импульсов управления посто- янной частоты на закрывгние тиристор ного преобразователя 1 , осуществляя

тем самым ограничение нарастания тока электродвигателя воздействием вторых синхронизирующих импульсов управления постоянной частоты. Про цесс релейно-импульсного регулирования тока ifl(t) в диапазоне изменения коэффициента заполнения Яд 0,5; 1 повторяется.

При набросах или провалах напряжения питающей сети меняется соответственно скорость нарастания,, спадания регулируемого тока и частотной информации с выхода практически без- инерционного датчика 3 тока. Набросы или провалы напряжения питания - случайные процессы и могут происходить в любые моменты времени в пределах периода регулирования. Если набросы лли провалы напряжения питания происходят в процессе нарастания регулируемого тока и имеют экстремальные значения, а именно: скачкообразной формы и значительной величины, например, подключение: отключение рядом идущей единицы электрического подвижного состава, - регулируемый ток изменяет скорость нарастания и в пределах периода регулирования может изменить коэффициент заполнения от максимального до минимального и наоборот. В момент времени, когда регулирование тока электродвигателя осуществляется с максимальным коэффициентом заполнения тиристорного преобразователя 1, происходит наброс напряжения питания на электродвигателе. Средняя скорость нарастания регулируемого тока электродвигателя в пределах периода регулирования увеличивается, а спадания уменьшается Регулируемый нарастающий ток электродвигателя ограничивается уже на первом уровне тока уставки релейным способом воздействия на тиристорный преобразователь 1 первыми релейными импульсами управления, причем коэффициент заполнения тиристорного преобразователя 1, минимальный для периода регулирования, в пределах которого возник наброс напряжения питания.

Автоматический переход от ограничения спадания регулируемого тока электродвигателя на втором уровне тока усгавки релейным способом к ограничению его нарастания на первом уровне гока уставки и наоборот проис-

ходит с максимальным быстродействием для конкретных изменений параметров напряжения питания и частоты вращения электродвигателя.

формула изобретения

Способ импульсного регулирования тока электродвигателя постоянного тока, заключающийся в том, что задают первый уровень тока уставки, формируют первую последовательность синхронизирующих импульсов постоянной частоты с периодом, равным заданному периоду вынужденных колебаний регулируемого тока электродвигателя, измеряют текущее значение тока электродвигателя, сравнивают его с первым уровнем тока уставки, в моменты достижения текущим значением тока электродвигателя первого уровня тока уставки отключают электродвигатель от источника питания, в моменты поступления синхронизирующих I импульсов первой последовательности подключают электродвигатель к источнику питания, отлич ающий- с я тем, что, с целью повышения качества-регулирования, задают второй уровень тока уставки, значение которого меньше первого уровня тока уставки на величину, равную максимальному размаху вынужденных колебаний j. тока электродвигателя при заданном периоде этих колебаний, формируют вторую последовательность синхронизм рующих импульсов, сдвинутую на половину периода первой последователь

0 ности синхронизирующих импульсов, сравнивают текущее значение тока электродвигателя со вторым уровнем тока уставки5 в моменты достижения текущим значением тока электродви5 гателя второго уровня тока уставки подключают электродвигатель к источнику питания, если спадающий ток электродвигателя достигает второго уровня тока уставки до момента поступления синхроимпульсов постоянной частоты первой последовательности, в моменты поступления синхронизирующих импульсов второй последовательности отключают электродвигатель от источника питания, если синхронизирующие импульсы постоянной частоты второй последовательности поступают до момента достижения нарастающим током электродвигателя первого уров- 0 ня тока уставки.

0

5

Изобретение относится к транспорту, а именно к автоматическому регулированию тока электродвигателей постоянного тока транспортных средств, и обеспечивает повышение надежности. Устройство содержит формирователи 12 и 14 синхронизирующих импульсов, формирователь 6 прямоугольных импульсов и формирователь 5 пилообразного напряжения, выход которого соединен с входами компараторов 9 и 10, связанных выходами с входами триггера 8 и элемента ИЛИ-НЕ 11, выход которого через элемент И-НЕ 18 связан со входом триггера 17, подключенного выходом ко входам формирователей 27 и 31 управляющих импульсов, связанных через элемент И-НЕ 26 и элемент ИЛИ-НЕ 30 с входами тиристорного преобразователя 1 в цепи питания тягового электродвигателя. Ток электродвигателя сравнивают с первым уровнем тока уставки, формируют первые синхронизирующие импульсы управления постоянной частоты при средней скорости нарастания регулируемого тока электродвигателя, большей средней скорости его спадания в пределах периода регулирования тока электродвигателя. При достижении нарастающим током электродвигателя первого уровня тока уставки формируют первые релейные импульсы управления и прекращают нарастание тока электродвигателя снятием напряжения питания с электродвигателя, прекращают спадание регулируемого тока электродвигателя подач20026 минск, жданова 43-35Изобретение относится к транспортному машиностроению, в частности к гидромеханическим передачам дроссельного регулирования, используемым, например, в трансмиссиях транспортных средств для обеспечения бесступенчатого регулирования их скорости. Цель изобретения - улучшение условий эксплуатации путем сокращения управляющих элементов. Гидромеханическая передача дро

+ U