УСТРОЙСТВО для ПЕРЕКЛЮЧЕНИЯ ТИРИСТОРНОГО Советский патент 1973 года по МПК B60L15/04 H02P5/16 

1

Изобретение относится к области автоматического управления на электрическом транспорте и предназначено для автоматического воздействия на сервопривод силового контроллера при окончании процесса широтно-импульсного регулирования тока якоря тягового электродвигателя в одном из возможных режимов работы тиристорного регулятора. При поддержании постоянства пускового тока в процессе разгона наблюдается переключение режима регулирования напряжения якоря на режим регулирования ослаблением поля. При электрическом торможении также происходит смена режимов по мере снижения скорости.

Известны датчики переключений для многорежимных тиристорных регуляторов тока тяговых электродвигателей, обеспечивающие выдачу команд на переключение при окончании процесса двухпозиционного или широтноимпульсного регулирования тока тягового электродвигателя. Эти датчики содерл ат в качестве элементов сравнения регенеративный компаратор, а поэтому являются чувствительными к импульсным помехам и имеют выдержку времени при переключении режимов, не зависящую от условий, при которых осуществляется переключение. При определенных условиях выдержка времени на переключение может оказаться слищком больщой, что приведет к спаданию регулируемого тока.

Цель изобретения - уменьшение задержки сигнала переключения тиристорного регулятора, имеющего высокую помехозащищенность и выдержку времени, зависящую от скорости протекания процесса регулирования тока. Это достигается тем, что устройство снабжено триггером, включенным между блоком управления тиристорного регулятора и формирователем пилообразного напряжения датчика переключений; элементы сравнения, входящие в датчик переключений, выполнены

в виде двухкаскадных усилителей постоянного тока со стабилитроном в цепи эмиттеров транзисторов усилителя, а блокинг-формирователь подключен к выходу второго элемента сравнения.

Импульсы открытия и запирания силового тиристора тиристорпого регулятора подаются также на соответствующие входы триггера, на выходах которого формируются прямоугольные импульсы напряжения, относительная длительность их равна относительной продолжительности включения тиристорного регулятора. Триггер управляет работой датчика переключений, и когда относительная продолжительность включения в конце процесса регулирования достигает задапного зна

чения, близкого к единице, датчик переключений с некоторой задержкой формирует сигнал на включение сервонривода силового контроллера.

Зависимость задержки на переключение от скорости изменения относительной продолжительности включения тиристорного регулятора обеспечивает переключение режимов с минимальными провалами регулируемого тока.

Использование в качестве элементов сравнения двухкаскадных усилителей постоянного тока обеспечивают датчику переключений высокую номехозащищенность. В отличие от регенеративного компаратора, примененного в качестве элемента сравнения в известных устройствах, двухкаскадный усилитель не содержит положительной обратной связи, поэтому имеет большой запас устойчивости и не склонен к генерации иод воздействием помех по источнику питания.

На фиг. 1 изображена принципиальная электрическая схема датчика переключений; на фиг. 2 и 3 - диаграммы, поясняющие его работу.

Датчик переключений содержит формирователь пилообразного напряжения (разрядный транзистор 1, резистор 2 и конденсатор 3), первый элемент сравнения на транзисторах 4 и 5, емкостной накопитель (диод 6, резистор 7 и конденсатор 8), второй элемент сравнения на транзисторах 9 и 10, а также выходной блокинг-формирователь на транзисторе 11.

Триггер формирует на своем выходе импульсы напряжений f/i и U (см. фиг. 2), равные но длительности временам выключенного и включенного состояний тиристорного регулятора. Импульсы напряжений f/i открывают разрядный транзистор 1, закорачивающий конденсатор 3. На конденсаторе формируется пилообразное напряжение (Уз, амплитуда которого пропорциональна длительности включеииого состояния тиристорного регулятора. Пилообразное напряжение f/з сравнивается в цепи база-эмиттер транзистора 4 с опорным напряжением /о стабилитрона 12 (см. фиг. 1). Величина сопротивления резистора 2 выбрана такой, чтобы наклон пилообразного напряжения t/3 удовлетворял условию , когда относительная продолжительность включения тиристорного регулятора Y меньще предельного значения 72, соответствующего окончанию регулирования тока тягового электродвигателя в данном режиме. При транзистор 4 закрыт, а транзистор 5 открыт. Напряжение (/4 на коллекторе транзистора 5 равно напряжению f/o, и до этого же уровня заряжается конденсатор 8 емкостного накопителя через диод 6 и резистор 7 ((/o).

В цепь эмиттера транзистора 9 второго элемента сравнения включен стабилитрон 13 (см. фиг. 1) с напряжением стабилизации Uo, причем . Поэтому транзистор 9 закрыт, а транзистор 10 открыт. Транзистор 11 выходного блокинг-формирователя также закрыт, так как его база подключена к коллектору открытого транзистора 10 и на нее действует запирающий потенциал от надения напряжения на диоде 14.

Описанному состоянию датчика переключений соответствуют диаграммы фиг. 2,а.

По мере разгона тягового электродвигателя с заданной уставкой тока относительная продолжительность включения Y увеличивается и в конце процесса регулирования достигает значения 72, при котором выполняется условие (фиг. 2,6).

С момента превышения напряжением f/з уровня напряжения Uo транзистор 4 открывается, а транзистор 5 закрывается. В результате напряжение /4 на коллекторе транзистора 5 при ступенчато возрастает, и конденсатор 8 емкостного накопителя подзаряжается в моменты возрастания напряжения (74. Так как постоянная времени разряда конденсатора 8 выбрана больше, чем постоянная времени его заряда, то напряжение С/5 на конденсаторе 8 постепенно возрастает и через время Д достигает уровня опорного напряжения f/o. При этом транзистор 9 открывается, а транзистор 10 закрывается. Возросшее напряжение на коллекторе транзистора 10 открывает транзистор 11 блокинг-формирователя. За счет обмотки положительной обратной связи трансформатора 15 (см. фиг. 1) возникает блокинг-процесс, во время которого конденсатор 16 разряжается через открывшийся транзистор 11 на первичную обмотку трансформатора. Сформированный импульс выходного напряжения t/в блокинг-формирователя используется для включения тиристора сервонривода силового контроллера.

Задержка Af на выдачу команды датчиком переключений принципиально необ.ходима по двум причинам. Во-первых, в процесс нарастания тока от нуля до тока уставки в течение нескольких периодов регулирования происходит при и если бы не использовался принцин накопления заряда конденсатором 8, то переход на очередной режим произощел бы в самом начале процесса регулирования, что привело бы к недопустимо большому броску тока и срабатыванию защиты. Во-вторых, если бы не было задержки на выдачу команды, то случайные одиночные сбои в работе замкнутой системы регулирования, имеющие следствием установление в течение даже одного периода, приводили бы также к ложному срабатыванию датчика переключений.

Из диаграмм на фиг. 3 видно, что времена t, tz, ts подзаряда накопительного конденсатора 8 в конце процесса регулирования увеличиваются при увеличении у, а задержка на выдачу команды М сокрашается. Чем быстрее создаются условия для перехода тиристорного регулятора на очередной режим, тем быстрее осуществляется переключение. Скорость протекания процесса регулирования (изменения относительной продолжительности включения тиристорного регулятора от минимального значения Ymin до максимального значения Ymax) зависит от величины уставки тока, от нагрузки и от величины напряжения питания тягового электродвигателя.

Предмет изобретения

Устройство для переключения тиристориого регулятора тяговых электродвигателей постоянного тока, формирующее сигнал на включение сервопривода силового контроллера, содержащее блок управления тиристорным регулятором и последовательно соедине ные формирователь пилообразного напряжения, первый элемент сравнения, емкостный накопитель и второй элемент сравнения, отличающееся тем, что, с целью уменьшения задержки сигнала переключения и повышения помехозащищенности, оно снабжено триггером, включенным между блоком управленпя и формирователем пилообразного напряй ения, элементы сравнения выполнены в виде двухкаскадных усилителей постоянного тока со стабилитроном в цепи эмиттеров транзисторов усилителя, а блокинг-формирователь подключен к выходу второго элемента сравнения.

а