Устройство для регулирования напряжения тягового генератора тепловоза Советский патент 1990 года по МПК B60L11/02 

ел i

с& со i

Изобретение относится к транспорту, в частности к устройствам автоматического регулирования тяговых усилий.

Цель изобретения - повышение точности.

На фиг. 1 представлена электрическая блок-схема устройства для регулирования напряжения тягового генератора тепловоза; на фиг. 2 - электрическая блок-схема интегратора и блока управления постоянной интегрирования.

Устройство для регулирования напряжения тягового генератора тепловоза содержит регулятор 1 тока возбуждения (фиг. 1), входы а, Ь, с, d и е которого соединены соответственно с выходами блока 2 задания тока возбуждения, задатчика 3 интенсивности изменения напряжения, порогового элемента 4 и датчиков (не показаны) напряжения и тока тягового генератора, и блок 5 выделения максимальной разности токов тяговых электродвигателей, выход которого соединен с входом порогового элемента 4 и входом / задатчика 3 интенсивности изменения напряжения, входы g, h, i, j и k соединены соответственно с выходами датчиков напряжения и тока тягового генератора, одним и другим выходами регулятора 1 тока возбуждения и выходом блока 2 задания тока возбуждения. Регулятор 1 тока возбуждения выполнен на соединенных последовательно блоке 6 сравнения, усилителе 7 мощности и исполнительном элементе 8, а также функциональном преобразователе 9, выход которого соединен с первым входом блока 6 сравнения, выход, один и другой входы которого, выход исполнительного элемента 8 и второй, третий и четвертый входы блока 6 сравнения являются соот15, а другой вход с одним из выводов конденсатора 18, другой вывод которого соединен с выходом усилителя 15, инвертирующий вход которого подключен к выходу нелинейного элемента 16, а прямой вход - к одному из выводов конденсатора 19. Вход нелинейного элемента 16, входы узла 17 и выход усилителя 15 являются соответственно одним и другим входами и выходом интегратора 13. Нели10 нейный элемент 16 выполнен на соединенных одними из выводов резисторах 20, 21 и диоде 22.

Блок 14 управления постоянной интегрирования состоит из дешифратора 23 и под15 ключенных к его входам выходами компаратора 24, узле 25 определения направления изменения тока и узле 26 сравнения. Выходы дешифратора 23, один и другой входы узла 26 сравнения и входы компараторов 24 и узла 25 являются соответ20 ственно выходами и первым, вторым и третьим входами блока 14. Узел 25 определения направления изменения тока состоит из компаратора 27 и усилителей 28 и 29, последний из которых шунтирован конденсатором 30. Выходы усилителей 28 и 29 подключены к входам элемента 31 сравнения, выход которого соединен с входом сумматора 18, выход которого и входы усилителей 28 и 29 являются соответственно выходом и входом узла 25.

30 Устройство работает следующим образом. В исходном режиме тепловоз работает с некоторым током }п и напряжением Un тягового генератора при установившейся частоте вращения вала дизеля пэа и значении сигнала мощности А„ . Боксование отсутств25

ветственно другим выходом, входами е и d, 35 ет и токи тяговых электродвигателей разодним из выходов и входами a, b и с регулятора 1 тока возбуждения.

Задатчик 3 интенсивности изменения напряжения выполнен на соединенных последовательно блоке 10 сравнения, усилителе 11 и нелинейном элементе 12, интеграторе 13, выход которого соединен с первым входом блока 10 сравнения, а один и другой входы - с выходами соответственно нелинейного элемента 12 и блока 14

личаются на некоторую величину, пропорциональную сигналу с блока 5 , который меньше заданного порогового значения блока 4. Установившемуся исходному режиму соответствует напряжение зада- 40 ния (У3о , сигнал обратной связи по мощности /но и сигнал на выходе регулятора 1 . компенсирующий сигнал UK, - ДЈ/0+С/ес на выходе интегратора 13, сигнал рассогласования &3 0 на выходе блока

личаются на некоторую величину, пропорциональную сигналу с блока 5 , который меньше заданного порогового значения блока 4. Установившемуся исходному режиму соответствует напряжение зада- 40 ния (У3о , сигнал обратной связи по мощности /но и сигнал на выходе регулятора 1 . компенсирующий сигнал UK, - ДЈ/0+С/ес на выходе интегратора 13, сигнал рассогласования &3 0 на выходе блока

сигналы UH

f4

О,

которые определяют величину выходного сигнала N,

управления постоянной интегрирования, пер- 45 и вых°Дн°й сигнал задатчика 3 ( аый, второй и третий входы которого, Удосо 0. На входы блока 14 поступают

второй, третий и четвертый входы блока 10 сравнения и выход усилителя 11 являются соответственно входами k, j, h, i, g и f и выходом задатчика 3 интенсивности изменения напряжения. Входы блока 2 задания связаны с выходами датчика (не показан) частоты вращения дизеля и индуктивного датчика (не показаны), а выход регулятора 1 предназначен для подключения обмотки возбуждения тягового генератора.

уо

и тем самым начальную величину постоянной

интегрирования.

50 При быстром изменении тока генератора (А-; /го ), вызванном, например, боксо- ванием, сигнал Ur датчика тока уменьшается. Поскольку напряжение UH генератора первоначально, остается неизменным, то уменьшается напряжение обратной связи и„

Интегратор 13 выполнен на усилителе 15,55 на выходе функционального преобразоватенелинейном элементе 16 и узле 17 измененияля 9. Уменьшение сигнала UH при неизпостоянной интегрирования, одни из выходовменном Ux вызывает при неработающем

которого соединены с входами усилителязадатчике 3 увеличение напряжения воз15, а другой вход с одним из выводов конденсатора 18, другой вывод которого соединен с выходом усилителя 15, инвертирующий вход которого подключен к выходу нелинейного элемента 16, а прямой вход - к одному из выводов конденсатора 19. Вход нелинейного элемента 16, входы узла 17 и выход усилителя 15 являются соответственно одним и другим входами и выходом интегратора 13. Нели0 нейный элемент 16 выполнен на соединенных одними из выводов резисторах 20, 21 и диоде 22.

Блок 14 управления постоянной интегрирования состоит из дешифратора 23 и подключенных к его входам выходами компаратора 24, узле 25 определения направления изменения тока и узле 26 сравнения. Выходы дешифратора 23, один и другой входы узла 26 сравнения и входы компараторов 24 и узла 25 являются соответ0 ственно выходами и первым, вторым и третьим входами блока 14. Узел 25 определения направления изменения тока состоит из компаратора 27 и усилителей 28 и 29, последний из которых шунтирован конденсатором 30. Выходы усилителей 28 и 29 подключены к входам элемента 31 сравнения, выход которого соединен с входом сумматора 18, выход которого и входы усилителей 28 и 29 являются соответственно выходом и входом узла 25.

0 Устройство работает следующим образом. В исходном режиме тепловоз работает с некоторым током }п и напряжением Un тягового генератора при установившейся частоте вращения вала дизеля пэа и значении сигнала мощности А„ . Боксование отсутств5

личаются на некоторую величину, пропорциональную сигналу с блока 5 , который меньше заданного порогового значения блока 4. Установившемуся исходному режиму соответствует напряжение зада- ния (У3о , сигнал обратной связи по мощности /но и сигнал на выходе регулятора 1 . компенсирующий сигнал UK, - ДЈ/0+С/ес на выходе интегратора 13, сигнал рассогласования &3 0 на выходе блока

и вых°Дн°й сигнал задатчика 3 ( Удосо 0. На входы блока 14 поступают

сигналы UH

f4

О,

которые определяют величину выходного сигнала N,

5 и вых°Дн°й сигнал задатчика 3 ( Удосо 0. На входы блока 14 поступают

уо

и тем самым начальную величину постоянной

интегрирования.

0 При быстром изменении тока генератора (А-; /го ), вызванном, например, боксо- ванием, сигнал Ur датчика тока уменьшается. Поскольку напряжение UH генератора первоначально, остается неизменным, то уменьшается напряжение обратной связи и„

Суждения генератора и напряжения тягового генератора, при котором новое значение сигнала обратной связи U равно первоначальному.

При работающем за датчике 3 происходит первоначальное повышение сигнала Ua (или Ur)- Это вызывает при неизменном компенсирующем сигнале f/K (сигнал At/ временно принимают неизменным, что возможно при синхронном срыве в боксо- вание) появление на выходе элемента 10 сравнения сигнала рассогласования .ЕА, который после усиления равен . Под

действием сигнала Up ток /рд на выходе элемента 7 уменьшен, соответственно уменьшается напряжение возбуждения и тягового 15 генератора. При достаточном коэффициенте усиления задатчика 3 новое значение напряжения U& и Ur мало отличается от первоначальных. Таким образом, при быстром изменении тока генератора в меньшую

хода вводится непосредственно на один из входов блока 6 сравнения. Напряжение возбуждения и генератора при этом снижаются очень быстро. При уменьшении напряс жения возбуждения и генератора компенсирующий сигнал UK в первый момент существенно не изменяется, поэтому сигнал меняет знак. Через усилитель 11 он вводится в нелинейный элемент 16, запирая диод 22. Это ведет к быстрому уменьшению компен10 сирующего сигнала Ј/к и исчезновению t/дос - Практически интегратор 13 следит за напряжением UB (иг) на входе блока сравнения, поддерживая илос 0 во все время уменьшения напряжения генератора.

Таким образом, всякое уменьшение напряжения генератора не влияет на интенсивность этого изменения, а всякое увеличение ограничивается определенной интенсивностью. Постоянная интегрирования интегратора 13 управляется сигналом Ny с

сторону напряжение генератора остается пер- 20 блока 14. При этом постоянная интегри5

хода вводится непосредственно на один из входов блока 6 сравнения. Напряжение возбуждения и генератора при этом снижаются очень быстро. При уменьшении напряжения возбуждения и генератора компенсирующий сигнал UK в первый момент существенно не изменяется, поэтому сигнал меняет знак. Через усилитель 11 он вводится в нелинейный элемент 16, запирая диод 22. Это ведет к быстрому уменьшению компен0 сирующего сигнала Ј/к и исчезновению t/дос - Практически интегратор 13 следит за напряжением UB (иг) на входе блока сравнения, поддерживая илос 0 во все время уменьшения напряжения генератора.

Таким образом, всякое уменьшение напряжения генератора не влияет на интенсивность этого изменения, а всякое увеличение ограничивается определенной интенсивностью. Постоянная интегрирования интегратора 13 управляется сигналом Ny с

0 блока 14. При этом постоянная интегри

Изобретение относится к транспорту, в частности к устройствам автоматического регулирования тяговых усилий. Цель изобретения - повышение точности. Устройство для регулирования напряжения тягового генератора содержит регулятор 1 тока возбуждения, входы A, B и E которого соединены соответственно с выходами блока 2 задания тока возбуждения, задатчика 3 интенсивности изменения напряжения и порогового элемента 4, и блок 5 выделения максимальной разности токов тяговых электродвигателей, выход которого соединен с входом порогового элемента 4 и входом F задатчика 3. Регулятор 1 тока возбуждения выполнен на соединенных последовательно блоке 6 сравнения, усилителе 7 мощности и исполнительном элементе 8, а также функциональном преобразователе 9, а задатчик 3 - на соединенных последовательно блоке 10 сравнения, усилителе 11 и нелинейном элементе 12, интеграторе 13, выход которого соединен с первым входом блока 10 сравнения, а один и другой входы - с выходами нелинейного элемента 12 и блока 14 управления постоянной интегрирования. 1 з.п. ф-лы, 2 ил.

воначально неизменным в пределах, определенных усилением замкнутого контура, в который входит задатчик 3.

Уменьшение тока генератора при неизменном напряжении вызывает уменьшение мощности, отбираемой генератором. При этом появляется отклонение сигнала АЛ. Отклонение АЛ может быть велико, поэтому сигнал f/з на выходе блока 2 может нарастать быстро. Однако при работающем контуре динамического регулирования напряжение возбуждения U& и генератора возрастать не будут. Таким образом, если компенсирующий сигнал UK поддерживать неизменным, то напряжение возбуждения и генератора остается постоянным. Медленное изменение компенсирующего сигнала UK происходит за счет интегрирования сигнала {/Wc и использования нелинейного элемента 16 на входе интегратора. При больших значениях сигнала UMC входной сигнал интегратора ограничен, при этом интегратор работает в режиме сервомотора постоянной скорости.

При уменьшении напряжения f/M6 до величины, равной или меньшей прямого падения на диоде 22, все напряжение U оказывается приложенным к одному из входов интегратора 13, который при этом работает с постоянной интегрирования, определяемой блоком 14, скорость изменения компенсирующего сигнала UK постоянно уменьшается до нуля в момент исчезновения (Удос .

Для полной компенсации возрастания напряжения генератора при быстром изменении тока использован сигнал по максимальной разнице A.U. При развитии боксования и достаточном различии токов электродвигателей увеличивается сигнал АЈ/. Если напряжение ДЈ/ велико и больше порога, установленного блоком 4, то сигнал с его вы5

0

рования поставлена в зависимость от тока тягового генератора таким образом, что с увеличением тока постоянная уменьшается, с уменьшением тока увеличивается. Постоянная зависит также от величины и знака рассогласования сигналов задания и обратной связи по мощности генератора. Для этого в блок 14 введены сигналы по току тягового генератора, напряжению задания Иа и мощности UH

В зависимости от величины сигнала UT включено различное число компараторов 24. Величина тока генератора определяет число компараторов 24, находящихся в состоянии логического «О. Схема включения компараторов выбрана такой, что опорные сигналы приводят компараторы в состояние логической «1. Это означает, что при четырех токовых компараторах минимальному току соответствует код 1111, максимальному - 0000.

Направление изменения тока определяется узлом 25. При увеличении тока и

-ту- 0 компаратор 27 находится в состоянии логического «О, так как преобладаа ет сигнал от линейного усилителя 28, если

5

0

происходит уменьшение тока и

зН°компаратор 27 находится в состоянии логической «1, так как при этом преобладает сигнал от интегрального усилителя 29.

Соотношение между сигналами задания Uj и обратной связи UH измеряется в узле сравнения. При , что соответствует процессу набора мощности, узел 26 находится в положении 0, в установившемся режиме, когда , - в положении 1. Код на выходе дешифратора 23 управляет узлом 17. Это позволяет в зависимости от сигналов с компараторов 24 и

узлов 25 и 26 обеспечивать необходимую интенсивность изменения напряжения генератора.

Формула изобретения

возбуждения, одним и другим выходами регулятора тока возбуждения.

напряжения выполнен на блоке сравнения, интеграторе, блоке управления постоянной интегрирования и нелинейном элементе, вход которого связан с выходом блока сравнения, а выход соединен с одним из входов интегратора, подключенного другими входами к выходам блока управления постоянной интегрирования, а выходом - к первому входу блока сравнения, второй, третий и четвертый входы которого и первый, второй и третий входы блока управления по5 стоянкой интегрирования являются соответственно вторым, третьим, пятым, первым, четвертым и шестым входами задатчика интенсивности изменения напряжения, выходом которого является вход нелинейного элемента, причем блок управления постоянной

0 интегрирования выполнен на компараторах, дешифраторе и узлах сравнения и определения направления изменения тока, выход последнего из которых, а также выходы узла сравнения и компараторов соединены с

5 соответствующими входами дешифратора, выходы которого, входы компараторов и узла определения направления изменения тока и один и другой входы узла сравнения являются соответственно выходами, первым, вторым и третьим входами блока уп0 равления постоянной интегрирования.

0/п12