CS272957B1

CS272957B1 - Method of electric motor's moment regulation a device for realization of this method

Info

Publication number: CS272957B1
Application number: CS469586A
Authority: CS
Inventors: Oldrich Ing Csc Polach; Pavel Ing Fitz; Jaroslav Doc Ing Csc Cap
Original assignee: Polach Oldrich; Fitz Pavel; Jaroslav Doc Ing Csc Cap
Priority date: 1986-06-25
Filing date: 1986-06-25
Publication date: 1991-02-12
Also published as: CS469586A1

Abstract

The purpose of this solution is to maintain constant tractive force on wheel circumference at varying wheel force by shaping current supply of a drive electromotor. The drive moment M is regulated in proportion to size of wheel force Q with delay tp, which increases with growing amplitude AQ of the wheel force and increasing sliding factor. The ratio of increment time t1 of the moment M to the time of drop t2 is growing with increment of sliding factor and amplitude AQ. The amplitude AM of the drive moment M is proportional to the travelling speed and the cycle frequency of the wheel force Q.<IMAGE>

Description

Vynález se týká způsobu a zařízení k provádění regulace momentu hnacího motoru při kolísající kolové síle pro udržení konstantní tažné síly na obvodu kola, zejména u kolejových vozidel.BACKGROUND OF THE INVENTION The present invention relates to a method and apparatus for performing torque control of a drive motor at varying wheel forces to maintain a constant tractive force at the wheel periphery, particularly in rail vehicles.

Problematika pohonu nápravy trakčního vozidla je v současnosti sledována z různých hledisek. Vlivem dynamických účinků nerovností tratě dochází zejména při jízdě vyššími rychlostmi k rozkmitávání jednotlivých konstrukčních částí pohonu. Kmity mají za následek také torzní rozkmitání rotoru elektromotoru. Protože jednotlivý pohon, např. dvojkolí, je nutno uvažovat jako systém elektromechanický, mají torzní kmity mechanické části odezvu ve změnách parametrů elektrické části, které ovlivňují celkový systém. Vlastní elektrický systém je tedy podroben v průběhu tohoto jevu vnějšímu působení a buzení z částí mechanické.The traction vehicle drive is currently being monitored from various points of view. Due to the dynamic effects of track unevenness, especially when driving at high speeds, the individual drive components vibrate. Oscillations also result in torsional vibration of the electric motor rotor. Since a single drive, eg a wheelset, is to be considered as an electromechanical system, the torsional oscillations of the mechanical part have a response in changes in the electrical part parameters that affect the overall system. The electrical system itself is thus subjected to external action and mechanical excitation during this phenomenon.

Nerovnoměrnost běhu rotoru elektromotoru má za následek v rezonančních oblastech výrazný nárůst kmitavé složky elektrických veličin, např. stejnosměrného proudu v kotvě stejnosměrného sériového motoru, které má za následek zvýšené namáhání částí pohonu, snížení trakčních vlastností, snížení životnosti atd.Uneven running of the rotor of the electric motor results in a significant increase in the oscillating component of electrical quantities in the resonant areas, eg DC current in the armature of a DC serial motor, resulting in increased stress on drive parts, reduced traction properties, reduced service life etc.

Jsou známé způsoby regulace momentu elektromotoru, kdy hodnota momentu odpovídá statické hodnotě odlehčení či přitížení nápravy. Tím se sice využije adhézní hmotnost vozidla, ale není potlačen vliv kolové síly na rozkmitání elektromechanického systému jednotlivého pohonu vozidla.There are known methods for controlling the torque of an electric motor, where the torque value corresponds to a static value of axle unloading or surcharge. Although the vehicle's adhesive weight is utilized, the influence of the wheel force on the vibration of the electromechanical system of the individual vehicle drive is not suppressed.

Dále jsou známy regulace momentu elektromotoru, kdy hodnota momentu je volena tak, aby skluz kola po kolejnici dosahoval předem zvolenou hodnotu, popřípadě aby se hodnota pohybovala ve zvoleném intervalu. Tím se dosáhne konstantní střední hodnota skluzu, ale vlivem dynamických změn kolové síly dochází k torzním kmitům kola, resp. nápravy, a tažná síla má proměnlivou velikost.Furthermore, torque controls of the electric motor are known, wherein the torque value is selected such that the wheel slip on the rail reaches a preselected value, or that the value moves within a selected interval. This achieves a constant mean slip value, but due to dynamic changes in the wheel force, the torsional oscillations of the wheel and / or of the wheel occur. axles, and the tractive force has a variable size.

Uvedené nevýhody odstraňuje způsob regulace momentu elektromotoru jednotlivých kol či náprav trakčního vozidla podle vynálezu, jehož podstata spočívá v tom, že regulace momentu elektromotoru je závislá na okamžité hodnotě kolové síly Q, skluzu a rychlosti jízdy tak, že hnací moment M je regulován úměrně velikosti kolové síly Q se zpožděním t v rozmezí O až O,5násobku jedné periody T, přičemž zpoždění fcp se zvětšuje s rostoucí velikostí amplitudy Aq kolové síly a zvětšujícím se skluzem.. Poměr doby nárůstu t^ hnacího momentu M k době poklesu t₂ se zvětšuje s růstem skluzu a amplitudy Aq kolové síly a dosahuje hodnoty v rozmezí 1 až 10. Velikost amplitudy A^ hnacího momentu M je úměrná rychlostí jízdy a frekvenci kmitů kolové síly Q. Její velikost je v rozmezí 0 až 20% Μθ při velikosti amplitudy Aq kolové síly v rozmezí O až 40% Οθ, kde Μθ a Q_qjsou statické hodnoty momentu a kolové síly. Zařízení k provádění způsobu regulace momentu elektromotoru se skládá ze snímače kolové síly, snímače skluzu, snímače rychlosti jízdy, tvarovacího obvodu, regulátoru napájení elektromotoru, jehož podstata spočívá v tom, že výstup snímače kolové síly je připojen na první vstup tvarovacího obvodu, výstup snímače skluzu je připojen na druhý vstup tvarovacího obvodu, výstup snímače rychlosti jízdy je připojen na třetí vstup tvarovacího obvodu. Výstup tvarovacího obvodu je napojen na první vstup regulátoru napájení, který je druhým vstupem a výstupem zapojen do silového obvodu napájení elektromotoru. Regulátor napájení zajišťuje požadované změny příslušných elektrických veličin silového obvodu podle typu elektromotoru.The above mentioned disadvantages are eliminated by the method of electric motor torque control of individual wheels or axles of the traction vehicle according to the invention, which is characterized in that the electric motor torque control is dependent on the instantaneous value of the wheel force Q, slip and driving speed. force Q delay tv range O to O, 5 times one period T, the delay FCP increases with increasing amplitude Aq wheel force and increasing slip ratio .. the rise time t ^ M a driving torque to decrease the time t ₂ increases with an increase in The slip and amplitude Aq of the wheel force reaches a value between 1 and 10. The magnitude of the amplitude A ^ of the driving torque M is proportional to the driving speed and frequency of the wheel force vibration Q. Its magnitude is 0 to 20% přiθ. range 0 to 40% Οθ, where Μθ and Q _q are static torque and wheel force values. An apparatus for performing a method of controlling the torque of an electric motor comprises a wheel force sensor, a slip sensor, a travel speed sensor, a molding circuit, an electric motor power regulator, the principle of which is that the wheel force sensor output is connected to the first molding circuit input is connected to the second input of the molding circuit, the output of the travel speed sensor is connected to the third input of the molding circuit. The shaping circuit output is connected to the first input of the power regulator, which is connected to the power supply circuit of the electric motor by the second input and output. The power regulator ensures the required changes of the relevant electrical quantities of the power circuit according to the type of electric motor.

Účelem vynálezu je dosažení průběhu regulace momentu hnacího elektromotoru pro udržení konstantní tažné síly na obvodu kola či dvojkolí při kolísající kolové či nápravové síle.Způsob a zařízení podle vynálezu je zřejmé z vyobrazení, kde na obr. 1 je blokové schéma a na obr. 2 je znázorněna závislost změny trakčního momentu M elektromotoru na změně kolové síly Q.The purpose of the invention is to achieve a torque control of the drive electric motor to maintain a constant tractive force on the circumference of the wheel or wheelset at varying wheel or axle force. The method and apparatus of the invention are apparent from the drawing. The dependence of the change of the traction moment M of the electric motor on the change of the wheel force Q is shown.

Způsob a zařízení k provádění způsobu regulace momentu elektromotoru 6 podle vyná*Method and apparatus for carrying out a method for controlling the torque of an electric motor 6 according to the invention

CS 272 957 Bl lezu je realizováno tak, že trakční moment M elektromotoru 6 je regulován tvarovacím obvodem 4 v závislosti na okamžité hodnotě nápravové či kolové síly Q, Za tím účelem jsou hnací kola či dvojkolí opatřeny alespoň jedním snímačem 1. kolové síly Q. Výstup snímače JL kolové síly Q je spolu s výstupem snímače skluzu 2 a výstupem snímače rychlosti 3 jízdy připojen na vstupy tvarovacího obvodu 4. Výstup tvarovacího obvodu 4 je napojen na regulátor 5 napájení elektromotoru 6. Regulátorem může být např. pulsní měnič či řízený usměrňovač u stejnosměrného motoru, měnič frekvence u asynchronního elektromotoru apod.CS 272 957 B1 is implemented in such a way that the traction moment M of the electric motor 6 is controlled by the shaping circuit 4 as a function of the instantaneous value of the axle or wheel force Q. For this purpose, the drive wheels or wheelsets are provided with at least one wheel force sensor Q. The wheel force sensor JL, together with the slip sensor output 2 and the travel speed sensor output 3, is connected to the inlets of the molding circuit 4. The output of the molding circuit 4 is connected to the electric motor 6 power regulator 5. motor, frequency converter for asynchronous electric motor, etc.

Průběh momentu M elektromotoru 6 se mění v závislosti na změně kolové síly Q dle obr. 2, z kterého je zřejmé, že při narůstání kolové síly Q narůstá moment M motoru 6 méně strmě, než je pokles trakčního momentu M při stejném poklesu kolové síly Q.The torque M of the electric motor 6 varies depending on the change in the wheel force Q of FIG. 2, which shows that when the wheel force Q increases, the torque M of the motor 6 increases less steeply than the traction torque M decreases with the same wheel force Q .

Poměr doby nárůstu hnacího momentu tj k době poklesu hnacího momentu t₂ během doby jedné periody T roste pro rostoucí poměr amplitudy kolové síly Aq k její statické hodnotě Q_q a narůstá také pro rostoucí střední hodnotu skluzu. Doba fázového posuvu t , o kterou se kmitání hnacího momentu M opožáuje za průběhem kmitání kolové síly Q, narůstá zároveň s růstem poměru t-^ / t₂· Amplituda změny trakčního momentu A^ narůstá pro rostoucí frekvenci kmitů kolové síly a rovněž pro rostoucí rychlost jízdy.The ratio of drive torque rise time to drive torque t ₂ during one period T increases for the increasing ratio of wheel force amplitude Aq to its static value Q _q and also increases for increasing mean slip value. The phase shift time t by which the vibration of the driving torque M lags behind the course of the wheel force Q increases with the increase in the ratio t- ^ / t ₂ · The amplitude of the traction moment change A ^ increases for increasing wheel frequency driving.

Způsob a zařízení podle vynálezu je vhodný ve spojení se zařízeními, regulujícími moment elektromotoru, zejména s protiskluzovými regulátory trakčních vozidel. Spojení umožňuje využít již zabudované snímače skluzu nebo snímač rychlosti jízdy, čímž se sníží složitost zařízení a poklesnou pořizovací náklady.The method and apparatus according to the invention are suitable in conjunction with electric motor torque control devices, in particular anti-slip controllers for traction vehicles. The connection allows the use of built-in slip sensors or a speed sensor to reduce the complexity of the equipment and reduce the cost of ownership.

Způsob a zařízení podle vynálezu zajistí za předpokladu konstantní hodnoty součinitele adheze konstantní velikost tažné síly ve styku kola s kolejnicí a zohlední přitom jak dynamické změny kolové síly, tak i vliv setrvačných rotujících části. Tím odstraní jeden ze zdrojů budících torzní kmity kola či dvojkolí, čímž se zmenší namáhání jednotlivých částí pohonu i vozidla, dále zajistí zvýšení adhézního využití tíhy lokomotivy a zvýšení její celkové účinnosti a hospodárnosti.The method and the device according to the invention provide a constant amount of traction in contact between the wheel and the rail, assuming a constant value of the coefficient of adhesion, taking into account both the dynamic changes of the wheel force and the influence of the inertial rotating parts. This removes one of the sources driving the torsional oscillations of the wheel or wheelset, thus reducing stress on individual parts of the drive and the vehicle, as well as increasing the adhesion utilization of the weight of the locomotive and increasing its overall efficiency and economy.

Claims

SUBJECT OF THE INVENTION

Method for controlling the electric motor torque of individual wheels or axles of a traction vehicle, characterized in that the driving torque M is regulated in proportion to the magnitude of the wheel force Q with a delay tp in the range 0 to 0.5 times the period T. wheel force and increasing slip, ratio of rise time t | the driving torque M at the time of decay t ₂ increases with the increase in slip and amplitude Aq of the wheel force and reaches a value between 1 and 10 and the magnitude A ^ of the driving torque M is proportional to the driving speed and frequency 0 to 20% Μθ at the amplitude magnitude Aq of the wheel force in the range

0 to 40% Q _q , where Μθ and Q _q are static torque values M and rail forces Q.

An apparatus for performing a method of controlling the electric motor torque of individual wheels or axles of a traction vehicle, comprising a wheel force sensor, a slip sensor, a travel speed sensor, a molding circuit, an electric motor power regulator, characterized in that the output of the wheel force sensor (1) is connected to the first shaping circuit input (4), the slip sensor output (2) is connected to the second shaping circuit input (4), the travel speed sensor output (3) is connected to the third shaping circuit input (4), the output of which is connected to the first input of the power regulator (5), which is connected to the power supply circuit of the electric motor (Θ) by its second input and output,

1 drawing