Релейно-импульсный регулятор тока электродвигателя Советский патент 1982 года по МПК H02P5/16 

(5) ЕЕЛЕЙНО-ИМПУЛЬСНЫЙ РЕГУЛЯТОР .ТОКА ЭЛЕКТРОДВИГАТЕЛЯ

1

Изобретение относится к электротехнике, а именно к системам автома тического управления электроприводами постоянного тока, и может быть использовано для регулирования тока .электроподвижных установок. Известно устройство длярегули рования тока тяговых электродвигателей, обеспечивающее постоянную частоту переключения тиристорного клю- to ча путем периодических импульсов на выключение и содержащее генератор задающих импульсов, подсоединенный через дифференцирующие цепи к формирователю задержанных импульсов, is первому входу триггера, выходу блока сравнения текущего и заданных значений тока якоряК формирователю блокировочных импульсов. Формирователь задержанных импульсов подключен 20 к второму входу триггера и через дифференцирующую цепь - к усилителю цепи запирания тиристорного ключа. Формирователь блокировочных импульсов

подключен к входу блока сравнения текущего и заданного значений тока якоря. Выход триггера соединён с усилителем в цепи открывания тиристорного ключа to

Однако несовпадение момента достижения регулируемым током якоря уровня тока уставки с моментом формирования импульса управления тиристорным ключом по релейному способу вызывает переход регулируемого тока за уровень тока уставки, что увеличивает амп{1итуду пульсаций регулируемого тока и вызывает автоколебания гармонических составляющих регулируемого тока с частотами, меньшими частоты регулирования (синхронизации), кроме того, амплитуда низко.частотных автоколебаний не превос-.ходит среднего значения переходов регулируемым токОм уровня тока устав:КИ.

I Наиболее близким по технической сущности к изобретению является устройство, содержащее измерительный преобразователь тока, подключенный ч рез блок сравнения текущего и заданного значений тока якоря к входу блока инверсии и к входу блока переклю чений,другие входы которого пвдключены к выходам блока изменения структуры и формирователей блокировочных и задержанных импульсов, вхо ды которых соединены с выходом ге:нератора задающих импульсов, выходы ёлока переключений подключены к входам-триггера, выходы которого соеди ены через, усилители с тйристорным ключом и с входами блока изменения Структуры, другой вход которого соед нен с выходом формирователя задержан йых импульсов 2J. Недостатком этого устройства для релейного регулирования тока является использование дискретной формы информации о текущем значении регулируемого тока, которая вызывает отклонения регулируемого тока от уровня тока усТавки и, вследствие этого низкочастотные автоколебания с частотой следования, меньшей частоты синхронизации, которые могут оказывать, например, мешающее воздействие на устройства сигнализации, централизации, блокировки и .связи железных дорог, обеспечивающие безопасность движения. При относительной продолжительности включения 0,5 синхронизация частоты коммутации тиристорного ключа осуществляется периодическим вклю чением его, ограничение возрастающего тока осуществляется релейным способом. Максимально возможное возрастание тока после достижения им уро ня тока уставки может продолжаться практически в течение периода следования выходных импульсов измерительного преобразователя тока. При 7Г7 0,5 синхронизация частоты коммутации тиристорного ключа осуществляется периодически выключение его, ограничение спадающего тока релейным способом. Максимально возможное спадание тока после достижения им уровня Тока уставки может продолжаться дольше,чем в предыдудем случае, поскольку одновременно уменьшением тока по амплитуде обрат но пропорционально увеличивается пе риод следования выходных импульсов измерительного преобразователя Цель изобретения - повышение качества регулирования тока электродви-. гателя. Поставленная цель достигается тем что в устройство введен одновибратор, вход которого соединен с измерительным преобразователем тока, а выход - с вторым входом блока инверсии. Кроме того, блок сравнения содержит формирователи пилообразного напряжения, подключенные через логическую схему сложения к входу компаратора. . На фиг. 1 представлена структурная схема релейно-импульсного регулятора тока электродвигателя; на фиг. 2 - временные диаграммы процесса формирования импульсов управления по релейному способу на закрывание тиристорного ключа; на фиг.Зто же, на открывание тиристорного ключа i Релейно-.импульсный регулятор тока электродвигателя содержит (фиг.1 измерительный преобразователь 1 токд якоря электродвигателя 2, подключенный через блок 3-сравнения текущего и заданного значений тока якоря к входу блока Ц инверсии и к входу блока 5 переключений, другие входы которого подключены к выходам блока 6 изменения структуры и формирователей 7 и 8 блокировочных и задержанных импульсов, входы которых соединены с выходом генератора 9 задающих импульсов, выходы бЛ9ка 5 переключений подключень k входам триггера Ю, выходы которого соединены через усилители 11 и 12 с тйристорным ключом 13 и с входами блока 6, д|зугой вход блока 6 соединен с выходом формирователя 8, одновибратор Н, вход которого соединен с измерительным првеобразователем тока 1, а выход - с вУорым входом блока Ц. Блок 3 сравнения содержит формирователи 15 и 16 пилообразного напряжения, подключенные через логическую схему 17 сложения к входу компаратора 18. Блок Ц инверсии содержит последовательно соединенные триггер 19 и логическую схему И-НЕ 20, первые входы которых подключены к одновибратору 1А. Устройство работает следующим образом./ При пуске электродвигателя 2 из неподвижного состояния ток якоря i и импульсный измерительный преобразователь 1 тока генерирует переменное напряжение прямоугольной формы начальной частотой . На компарато 18 блока 3 сравнения поступает напряжение пилообразной .формы со схемы 17, на которую поступает с формирователей 15 и 16 соответственно пилообразное напряжение, сформирова ipe по одному полупериоду напряжения. Результат сравнения компаратором 18 напряжения U, соответствующего величине тока уставки Ц, и пилообразного напряжения со схемы 17 поступает на входы блока переключения (фиг.2. b,c,d) и триггера 19. Одновибратор 14 формирует по положитель ному и отрицательному периодам импул сов измерительного преобразователя 1 тока импульсы напряжения (фиг.2е) по длительности на порядок меньше пе риодов следования импульсов напряжения измерительного преобразователя 1 . Отрицательными перепадами импульсов напряжения с выхода блока 3 срав нения и одновибратора 14 триггер 19 устанавливается в противоположное состояние (фиг.2f).Ha выходе логигической схемы И-НЕ 20 напряжение соответствует 1 (с)иг.2к). Следовательно, при наличии импульсов напряжения на выходе блока 3 сравнения блок k инверсии не формирует импульсы напряжения. При ограничении по релейному способу возрастающего тока напряжения с выходов блока 6 изменения структуры, поступая на входы блока 5 переключения, осуществляют коммутацию элементов последнего. В этом случае на первый вход триггера 10 и вхо усилителя 12 поступают импульсы напряжения постоянной частоты от фор-, мирователя 8 задержанных импульсов. Триггер 10 устанавливается в противоположное состояние и отрицательным перепадом импульса напряжения с первого выхода запускает формирователь импульсов усилителя 12 на открывание тиристорного ключа 13. Если триггер 10 находится в состоянии, противоположном указанному ( при пуске электродвигателя 2 из неподвижного состояния), то импульсы напряжения постоянной частоты проходят через усиi 6 литель 12 на открывание тиристорного ключа 13 с формирователя 8 задерпжанных импульсов. Ток якоря электродвигателя 2 увеличивается, частота измерительного преобразователя 1 тока возрастает, и при достижении регулируемым током уровня тока уставки блок 3 сравне- : ния прекращает формирование импульсов напряжения. Триггер 19 устанавливается в одно устойчивое состояние, и с выхода блока 4 инверсии (фиг.2 к) импульсы напряжения поступают через блок 5 переключения на второй вход триггера 10. Триггер 10 устанавливается в противоположное состояние, и отрицательным перепадом импульса напряжения с второго выхода запускается формирователь импульсов усилителя 11 на закрывание тиристорного ключа 13. Ток якоря при этом может перейти за уровень тока уставки на величину д, которая определяется только полупериодом следования выходных импульсов измерительного преобразователя 1 тока (фиг.2 а). После закрывания тиристорного ключа ;13 ток якоря электродвигателя 2и частота измерительного преобразователя 1 тока уменьшаются, блок 3сравнения начинает фop иpoвaниe импульсов напряжения, а блок 4 инверсии прекращает. -При поступлении на первый вход триггера 10 через -блок 5 переключения импульсов напряжения постоянной частоты ot формирователя 8 задержанных импульсов;вышеописанный процесс повторяется. При увеличении относительной продолжительности включения тиристорного ключа 13 скорость нарастания регулируемого тока уменьшается, а скорость спадания увеличивается. При 0,5 блок 6 изценения структуры осуществляет коммутацию элементов блока 5 переключе ния. ПриУ 0,5 по релейному способу осуществляется ограничение спадающего тока. В этом случае на второй вход триггера .10 поступают импульсы напряжения постоянной частоты от формирователя 8 задержанных импульсов и запрещается их прохождение на вход усилителя 12 в цепи открывания тиристорного ключа 13. Триггер 10 устанавливается в противоположное состояние и отрицательным перепадом напряжения с второго выхода триггера 10 запускается формирователь кипульсов закрывания усилителя 11, Импульс напряжения с выхода усилителя 11 поступает на закрывание тиристорного ключа 13.-Ток якоря электродвигателя 2 и частота измерительного преобразователя .1 тока уменьшаются и при спадании v: тока до урбвня тока уставки блок 4 инверсии прекращает формирование импульсс в напряжения. С выхода блока 3 сравнения (. фиг. 3 к ) импульс напряжения поступает через блок 5 переключения на пе вый вход триггера 10. Триггер 10 устанавливается в другое состояние, по отрицательному перепаду импульса напряжения с первого выхода запускается формирователь импульса открывания тиристорного ключа 13 усилителя 12. Импульс напряжения с выхода усилителя 12 открывает тиристорный ключ 13. При поступлении на второй вход триггера 10 импульсов напряжения постоянной частоты через блок 5 переключения от формирователей 8 задержанных импульсов вышеописанный процЛс повторяется. Выходной импульс напряжения формирователя 8 задержанных импульсов находится в зоне действия блокировочных импульсов формирователя 7. Длительность зоны действия блокировочных импульсов устанавливается достаточной для исключения срыва ком мутации тиристорного ключа 13. Таким образом, одновибратор I формирует импульсы напряжения каждый полупериод следования импульсов измерительного преобразователя 1 тока пилообразное напряжение формируется каждый полупёриод следования импульсов измерительного преобразователя 1 тока, и в соответствии с этим сокращается приблизительно вдвое максимальный промежуток времени между моментом достижения регулируемым током якоря уровня тока уставки и моментом формирования сигнала управлений тиристорным ключом 13 по релейному способу (промежуток времени t на фиг.2 и фиг.З. Этим достигается уменьшение приблизительно вдвое перехода Ь за уровень toKa Э уставки тока якоря i, обеспечивающее уменьшение автоколебаний гармонических составляющих регулируемого тока якоря с частотами, меньшими частоты регулирования (синхронизации системы7, поскольку амплитуда низкочастотных составляющих не превосходит средней величины переходов регулируемого тока за уровень тока уставки, т.е.. улучшается качество ре гулирования тока электродвигателя. Формула изобретения 1.Релейно-импульсный регулятор тока электродвигателя, содержащий измерительный преобразователь тока, подключенный через блок сравнения текущего и заданного значения тока якоря к входу блока инверсии и к входу блока переключений, другие входы которого подключены к выходам блока изменения структуры и формирователей блокировочных и задержанных импульсов, входы которых соединены с выходом генератора задающих импульсов, выходы блока переключений подключены к входам триггера, выходы которого соединены через усилители с тиристорным ключом и с входами блока изменения структуры, другой вход которого соединен с выходом формирователя задержанных импульсов, отличающийся тем, что, с целью повышения качества регулирования, в него введен одновибратор вход которого соединен с измерительным преобразователем тока, а выход с вторым входом блока инверсии. 2.Регулятор по п.1, о т л и ч а ю. щ и и с я тем, что блок сравнения содержит формирователи пилообразного напряжения, подключенные через логическую схему сложения к входу компаратора. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1.Авторское свидетельство СССР М 395296, кл. Н 02 Р 5/16, 1972. 2.Авторское свидетельство СССР № 481476, кл. Н 02 Р 5/16, 1976.

in

nr

LI

1

inr

in

(L г О

о

П П П П 1 L1 ЕШ ОП 1П О ПО 11. ППППГ