Устройство автоматического управления рекуперативным торможением электроподвижного состава постоянного тока Советский патент 1981 года по МПК B60L7/12 

На чертеже представлена блок-схема устройства автоматического управления рекуперативным торможением электроподвижного состава.

Устройство содержит тяговый двигатель, якорь 1 которого подключен к контактной сети 2 через токоприемник 3. В цепь якоря включен датчик 4 тока якоря. Обмотка возбуждения 5 подключена к возбудителю 6. loK возбуждения измеряется датчиком 7 тока возбуждения. Управление возбудителем осуществляется широтно-импульсным модулятором 8, к входу которого подключен выход усилителя 9 и дополнительного усилителя 10. Усилитель 9 выполнен на операционном усилителе 11, включенном по схеме неинвертирующего сумматора, а дополнительный усилитель 10 - на операционном усилителе 12, включенном по схеме инвертирующего сумматора, и на диодах 13, 14. Вход усилителя 9 соединен с выходом блока сравнения 15, на входы которого подаются сигналы с задатчика (на чертеже не показан) и датчика 4 тока якоря. На одип из входов дополнительного усилителя 10 подается напряжение с выхода инвертирующего повторителя 16, собрапиого на операционном усилителе, вход которого подключен к делителю напряжения 17, плечи которого образованы одинаковыми резисторами.

Второй вход дополнительного усилителя 10 подключен к конденсатору 18 запоминающего блока 19, содержащего также диоды 20 и 21 и резисторы 22, 23.

Устройство содержит коммутатор 24, представляющий собой двухкаскадный транзисторный усилитель, работающий в ключевом режиме. Коллектор транзистора 25 первого каскада подключен к выходу дополнительного усилителя 10 и к разрядной цепи конденсатора 18 запоминающего блока 19. Коллектор транзистора 26 второго каскада подключеп к цепи заряда этого конденсатора 18.

Коммутатор содержит диоды 27, 28, 29 и резисторы 30-32. Управление коммутатором осуществляет релейный элемент 33, выполненный на транзисторе 34 через блок задержки 35, выполненном на транзисторе 36, конденсаторе 37.

При наличии контакта токоприемника с сетью транзистор релейного элемента 33 заперт суммарным выходным напряжением датчика 4 и задатчика тока якоря. Транзистор 36 блока задерл ки 35 открыт, а коиденсатор 37 этого блока зарял ;ен указанной полярностью. Транзистор 25 первого каскада коммутатора 24 открыт, а транзистор 26 второго каскада этого коммутатора занерт. Запоминающий блок 19 в этом случае работает в режиме сложения за выходным напряжением датчика 7 тока возбуждения. Конденсатор 18 запоминающего блока 19 заряжается через резистор 23 и

диод 2 и имеет разрядную цепь через резистор 22, диод 20 и открытый транзистор 25 первого каскада коммутатора. Резисторы запоминающего устройства одинаковы, и конденсатор этого устройства заряжается до половины выходного напрял ;ения датчика 7 тока возбуждения. Выход донолиительного усилителя 10 соединен с транзистором 25 первого каскада коммутатора

24 и не принимает участия в управлении широтно-импульсным модулятором. Широтно-импульсным модулятором 8 управляет усилитель 9, усиливающий разность суммарного выходного напряжения датчика 4

и задатчика тока якоря. В этом режиме предлагаемое устройство обеспечивает поддержание на неизменном уровне заданного тока якоря.

При отрыве токоприемника сигнал с выхода блока сравнения 15 резко уменьшается, транзистор 34 релейного элемента 33 отпирается, запирая на заданный интервал времени транзистор 36 блока задержки 35. Запирается транзистор 25 первого каскада

и отпирается транзистор 26 второго каскада коммутатора 24. Транзистор 25 первого каскада, занираясь, разрывает цепь разряда конденсатора 18 запоминающего блока 19, а транзистор 26 второго каскада, включаясь, отключает этот конденсатор от цепи заряда. Запоминающий блок 19 переключается в запоминания напряжения, нропорционального тому значению тока возбуждения, которое было в

момент, предшествующий отрыву токоприемиика. Поскольку в этом копденсатор 18 разряжается только через очень большое входное сопротивление операционного усилителя 12, напряжение на нем в

течение времени отрыва токоприемника практически не изменяется. Напряжение на конденсаторе 18 служит опорным напряжением усилителя 10. Наряду с опорным напрял ением на вход усилителя 10 подается выходное напряжение датчика 7 тока возбуждения, разделенное .нополам делителем напрял ения 17 и проннвертированное инвертирующим новторителем 16. Разность этого напряжения и опорного напряжения

усиливается усилителем 10 и подается на вход широтно-импульсного модулятора 8 (транзистор 25 первого каскада коммутатора 24 выключен и выход усилителя 10 не блокируется). Выходное напряжение

усилителя 10 в этом режиме выше выходного напряжения усилителя 9, в связи с чем выходной диод 38 усилителя 9 заперт и усилитель 9 не принимает участия в управлении широтно-импульсным модулятором 8. Усилитель 10, подавая на вход широтно-импульсного модзлятора 8 усиленный сигнал рассогласования опорного напряжения и напрял ения, нропорционального выходному напряжению датчика 7 тока возбуладеиия, обеспечивает в течение

всего времени отрыва токоприемника поддержание тока возбуждения на том уровне, на котором он был в момент, предшествующий отрыву. При восстановлении контакта токоприемника с сетью ток якоря нарастает до уровня, на котором он был в момент, предшествующий отрыву токоприемника, транзистор 34 релейного элемента 33 запирается, включается транзистор 36 блока задержки 35, переключаются транзисторы коммутатора 24, управление широтно-импульсным модулятором 8 берет на себя усилитель 9, и устройство поддерживает заданное значение тока якоря. В редких случаях при повышении напряжения сети в- момент отрыва токоприемника или при отрыве токоприемника в момент переключения схемы из режима в режим, ток возбуждения, который был в, момент, предшествующий отрыву токоприемника, может оказаться недостаточным для того, чтобы ток якоря нарос до величины, при которой транзистор 34 релейного элемента 33 переключится в исходное положение. В этом случае переключение транзистора 36 блока задержки 35 и, соответственно, транзисторов коммутатора 24 в исходное положение произойдет через интервал времени, в течение которого разрядится конденсатор 37 блока задержки 35. Этот интервал времени выбран больше максимального времени отрыва токоприемника, но меньше времени, в течение которого может развиться моторный ток. Инвертирующий повторитель 16 может быть исключен из схемы, если усилитель 10 построить на операционном усилителе, включенном по схеме суммирующего усилителя с дифференциальным включением входов. Однако при этом необходимо обеспечить достаточно точную симметрию напряжений питания операционного усилителя.

Предлагаемое устройство, ограничивая ток возбуждения при отрыве токоприемника до уровня, на котором он был в момент.

предшествующий отрыву, обеспечивает ограничение напряжения на якоре при отрыве токоприемника до уровня напряжения контактной сети и исключает аварийные броски тока якоря при восстановлении контакта с сетью, позволяя отказаться от выключения рекуперации при отрыве токоприемника, и тем самым повысить ее эффективность, а также значительно повысить надежность работы тяговых двигателей.

Формула изобретения

Устройство автоматического управления

рекуперативным торможением электроподвижного состава постоянного тока, содержащее возбудитель, соединенный выходом с независимой обмоткой возбуждения двигателя, а входом с широтпо-импульсным

модулятором, подключенным входом к выходу усилителя, вход которого соединен с выходом блока сравнения, подключенного входом к датчику и задатчику тока якоря, отличающееся тем, что, с целью повышения надежности, оно снабжено дополнительным усилителем, запоминающим блоком и соединенным с выходом блока сравнения в последовательную цепь релейным элементом, блоком задержки и комм} татором, выходы которого соединены соответственно с одним из входов запоминающего блока и одним из входов дополнительного усилителя, подключенного к одному из выходов запоминающего блока,

другой выход которого соединен с другим входом дополнительного усилителя, соединенного выходом с входом широтно-импульсного модулятора, при этом другой вход запоминающего блока соединен с датчиком тока возбуждения.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Рубчинский И. П. Устройство и работа электропоездов, М., 1976, с. 351.