Способ управления теплоэлектрическим приводом экипажа Советский патент 1978 года по МПК B60L11/04 B60L15/22 

Изобретение относится к способам управления теплоэлектрическим приводом преимущественно транспортных машин и машин специального назначения, к которым предъявляются повышенные динамические требования. Известен Способ регулирования электропередачи генератора автономного привода экипажей путем формирования сигнала управления в функции электрических параметров привода и воздействия им на регулятор тока возбуждения генератора 1. Наиболее близким из известных технических решений к изобретению является способ управления теплоэлектричесцим приводом экипажа путем поворота ходовой педали и подачи задающего сигнала с одновременным измерением электромагнитной мощности генератора и поддержанием ее равной мощности теплового двигателя посредством сравнения измеренной величины с задающим сигналом и воздействия разностным сигналом на возбудитель генератора 2. Для обеспечения наиболее экономичной работы теплового двигателя сигнал задания мощности для системы автоматического регулирования формируют в функции подачи топлива или частоты вращения теплового двигателя в соответствии с линией наибольщей экономичности, т. е. зависимостью оптимальной по экономичности мощности теплового двигателя от его подачи топлива или частоты вращения. Одной из важных эксплуатационных хара--теристик транспортного экипажа является так называемая «приемистость - время разгона машины от нулевой до некоторой определенной скорости. При прочих равных условия больщая приемистость обеспечивает экипан у преимущество при трогании с места. Минимальное время разгона при прочих равных условиях и достаточно хорощем сцеплении ведущих колес с дорогой и.меет место при полном открытии дроссельной заслонки, т. е. при работе теплового двигателя по внешней характеристике. Разгон двигатель-генератора от частоты вращения холостого хода до номинальной, соответствующей его номинальной мощности, осуществляется под действием избыточного момента (или мощности), представляющего собой алгебраическую сумму текущих значенлЛ момента (мощности теплового двигателя и момента (мощности) нагрузки. Последний определяется величиной задающего сигнала системы автоматического регулирования, точнее видом его зависимости от частоты вращения двигателя. При зависимости, соответствующей линии наибольщей экономичности, величина избыточного момента недостаточна для быстрого разгона теплового двигателя до номинальной частоты вращения. Это обусловливает недоиспользование мощности теплового двигателя, особенно карбюраторного, при пуске и, следовательно, сравнительно большое время разгона экипажа.

Цель изобретения - ускорение разгона двигатель-генератора от частоты вращения холостого хода до номинальной и тем самым уменьшение времени разгона экипажа (увеличение его приемистости) при сохранении высоких энергетических показателей привода в статических режимах.

Это достигается тем, что измеряют угловое ускорение поворота ходовой педали и в соответствии с этой измеренной величиной уменьшают задающий сигнал..

Уменьшение задающего сигнала можно осуществлять в интервале времени не более механической постоянной времени теплового двигателя. Уменьшение задающего сигнала можно также осуществлять при превышении измеренной величины углового ускорения наперед заданной уставки. Уменьшение задающего сигнала можно также осуществлять путем задержки начала его подачи относительно момента включения теплоэлектрического привода.

На фиг. 1 приведена функциональная схема устройства для управления теплоэлектрическим приводом экипажем; на фиг. 2 - скоростные характеристики свободного крутящего момента теплового двигателя при полном открытии дроссельной заслонки подачи топлива (внешняя характеристика двигателя) и момента нагрузки при регулировании генератора в соответствии с линией наибольшей экономичности.

ТеплоэлектрическИй привод содержит приводимый тепловым двигателем 1 генератор 2, питающий электродвигатели -3, обмотки возбуждения которых так же, как и обмотка возбуждения генератора 2, питаются от возбудителей, например тиристорных регуляторов 4. Водитель поворотом дроссельной заслонки задает определенную скоростную характеристику теплового двигателя, например внещнюю характеристику, соответствующую кривой М (см. фиг. 2). Программный блок 5 вырабатывает сигнал задания мощности в соответствии с оптимальной по удельному расходу топлива двигателя зависимостью мощности от частоты вращения (кривая М„ на фиг. 2). Автоматический регулятор нагрузки, содержащий функциональный блок 6, который вырабатывает сигнал управления, пропорциональный мощности, отдаваемой генератором 2 в нагрузку, путем сравнения этого сигнала с задающим и в суммирующем блоке 7, усиления сигнала рассогласования и преобразования его в усилителепреобразователе 8 в сигнал управления тиристорами регулятора 4 тока возбуждения генератора 2, обеспечивает получение на генераторе 2 заданной блоком 5 характеристики.

Установившийся режим двигатель-генератора наступает при равенстве крутящего момента теплового двигателя к мо.менту нагрузки, т. е. крутящему моменту генератора. Характер и взаимное расположение кривых Мч и М„ определяют величину избыточного момента и время выведения двигатель-генератора в режим заданной мощности, что, в свою очередь, определяет время разгона машины. Время выведения двигатель-генератора на номинальный скоростной режим, соответствующий максимальной свободной мощности теплового двигателя, уменьшается с увеличением избыточного

момента.

При ограниченной свободной мощности теплового двигателя величину избыточного момента .южно увеличить, снижая характеристику ниже кривой Мн.

Но изменение оптимальной скоростной характеристики нагрузки, определенной из условия минимального удельного расхода топлива на установившихся режимах работы теплового двигателя, приводит к существенному ухудшению эконо.мичности привода на длительных режи.мах двигателя. Поэтому целесообразно изменять заданную блоком 5 скоростную характеристику только в процессе разгона двигательгенератора введением -динамической коррекции ее на время разгона и преимущественно в том случае, когда по условиям движения требуется резкое увеличение скорости машины. Водитель в таких случаях резко нажимает на ходо-. вую педаль, что фиксируется датчиком 9 ускорения, воздействующим на блок 5 и изменяющим его характеристику. Длительность этого воздействия не должна превышать времени, равного механической постоянной времени двигатель-генератора, во избежание ухудшения экономичности привода. Изменение программы регулирования мощности в функции, частоты вращения двигатель-генератора на время пуска

заключается в снижении значений этой функции. Это обеспечивает увеличение избыточного момента.

Таким образом, в обычных режимах работы система регулирования отрабатывает заданный уровень мощности нагрузки и в соответствии

с линией наибольшей экономичности теплового двигателя. При пуске, когда водитель для скорейшего набора скорости резко нажимает на ходовую педаль, задатчик углового ускорения ее воздействует на блок задания уровня

мощности нагрузки, снижая уставку задания мощности. При этом снижается отрабатываемый уровень мощности генератора, увеличивается свободная мощность теплового двигателя, и двигатель-генератор ускоренно разгоняется, после чего указанное воздействие прекращается, задаваемый уровень мощности восстанавливается, и нагрузка генератора возрастает до заданной величины. Общее время с момента нажатия на ходовую педаль до момента появления пусковой величины тягового усилия

на колесах уменьшается более чем 3 раза, что обусловливает значительное повышение приемистости экипажа.

Предлагаемый способ управления теплоэлектрическим приводом пригоден при использовании любых систем электропривода (постоянного тока с двигателями независимого или сериесного возбуждения, переменно-постоянного, переменного с частотным управлением скоростью асинхронных двигателей, вентильного и т. д.) на различных системах тяговых, транспортных и сельскохозяйственных машин, к динамическим свойствам которых предъявляются повышенные требования.

Формула изобретения

1. Способ управления теплоэлектрическим приводом экипажа путем поворота ходовой педали и подачи задающего сигнала с одновременным измерением электромагнитной мошности генератора и поддержанием ее равной мош,ности теплового двигателя посредством сравнения измеренной величины с задаюшим сигналом и воздействия разностным сигналом на возбудитель генератора, отличающийся тем, что, с целью уменьшения времени разгона экипажа при сохранении высоких энергетических показателей, измеряют угловое ускорение поворота ходовой педали и в соответствии с

этой измеренной величиной уменьшают задаюП1ИЙ сигнал.

2.Сигнал по п. 1, отличающийся тем, что уменьшение задаюшего сигнала осупдествляют в интервале времени не более .механической постоянной времени теплового двигателя.

3.Способ по ПП-. 1 и 2, отличающийся тем, что, с целью упрош,ения, уменьшение задаюш,его сигнала осуществляют при превышении измеренной величины углового ускорения наперед заданной уставки.

4.Способ по пп. 1 и 2, отличающийся тем, что уменьшение задаюшего сигнала осуществляют путем задержки начала его подачи относительно момента включения теплоэлектрического привода.

Источники информации, принятые во вни.мание при экспертизе:

1. Авторское свидетельство СССР № 341694, М. кл2. В 60 L 11/04, 1969.

2. Болдов Н. А., Степанов А. Д. Теплоэлектрический подвижной состав. М., «Транспорт, 1968, с. 253--275.

нч1)

М 1(

л-Х