SU1544609A1 - Устройство дл регулировани скорости рельсового транспортного средства - Google Patents

Abstract

Изобретение относитс  к транспорту с индивидуальным частотно-регулируемым электромеханическим приводом колес правого и левого бортов экипажа. Цель изобретени  - расширение функциональных возможностей. Устройство содержит один на оба борта тележки датчик 16 углового перемещени  тележки относительно ее продольной оси, блоки 11 и 12 коррекции /частоты и напр жени / и датчики 20 и 21 скорости асинхронных двигателей 1 и 2, блок 17 сложени  частот. Кроме того, дл  каждого борта тележки предусмотрены сумматоры 7/8/ и 13/14/. Устройство позвол ет корректировать управление по частоте и напр жению в зависимости от тока нагрузки двигателей 1 и 2 при пр молинейном движении экипажа или при вписывании его в кривые большого радиуса /более 50м/, причем коррекци  составл ет незначительную долю от величины основных сигналов, а также формировать дополнительно управл ющие сигналы по возмущению при движении экипажа в кривых малого радиуса кривизны /менее 50 м/, причем величина этих дополнительных сигналов управлени  соизмерима с величиной основных сигналов управлени . Таким образом, экипаж может двигатьс  по любому рельефу местности. 3 ил. 2 з.п. ф-лы.

Description

Изобретение относится к транспорту с индивид у а явным частотно- регул и рУ е м ы м электромеханическим приводом колес правого и левого бортов экипажа.

Ue.ii, изобретения расширение функциональных возможностей.

Иа фиг. I представлена блок-схема устройства для регулирования скорости рельсового транспортного средства; на фиг. 2 функциональная схема устройства для регулирования скорости асинхронного двигателя левого борта экипажа; на фиг. 3 функциональная схема датчика углового перемещения.

Устройство для регулирования скорости рельсового транспортного средства содержит /фиг. 1) асинхронные двигатели I и 2, механически связанные е колесами соответствующего (левого и правого) борта экипажа и подключенные обмотками статоров к инвертора м 3 и 4 напряжения, с блоками 5 и 6 управления, один из входов каждого из которых подключен к выходам сумматоров 7 и 8. В одну из фаз обмоток статоров двигателей 1 и '2 включены да ι ч и к и 9 и 10 тока, к которым подключены входы блоков II и 12 коррекции, одни о выходов которых соединены с первыми входами сумматоров 7 и 8, а другие выходы с первыми входами сумматоров 13 и 14. подключенных вторыми входами к первому выходу пульта 15 управления, выходами к другим входам блоков 5 и 6 управления, а третьими входами к выходам датчика 16 углового перемещения, с которыми соединены вторые входы сумматоров 7 и 8. подключенные третьими и четвертыми входами к вторым выходам пх.тьга 15 управления, а пятыми с выходом блока 17 сложения частот, входы которою соединены с третьим выходом пульта 15 управления и выходами блоков 18 и 19 преобразования частоты, подключенных входами к выходам датчиков 20 и 21 скорости асинхронных двигателей I и 2. Инверторы 3 и 4 выполнены с широтно-импульсной модуляцией и входами подключены к шинам 22 и 23 источника постоянного тока. Блоки 11 и 12 коррекции для левого и правою бортов экипажа состоят и г узлов коррекции частоты 24, 25 и напряжения 26, 27. Входы узлов коррекции и частоты 24 (25) и напряжения 26 (27) объединены и являются входами блока 11 (12) коррекции. Выходы узлов коррекции частоты 24 (25) и напряжения 26 (27) являются соответственно одним и другим выходами блока II (12) коррекции.

Узел 24 (25) коррекции частоты (фиг. 2) состоит из соединенных последовательно функционального 28 и аналого-цифрового 29 преобразователей. Узел 26 (27) коррекции напряжения состоит из соединенных последовательно функционального 30 и аналогоцифрового 31 преобразователей. Блок 1S (19) преобразования частоты состоит из соединенных последовательно делителя 32 и преобразователя час тога код 33. Блок 17 сложения частот состоит из сумматоров 34 и 35. Входы сумматора 34, один из входов и выход сумматора 35 являются соответственно входами и выходом блока 17. Сумматор 7 (8) состоит из сумматоров

39. Одни из входов сумматоров 36— 38 соединены с выходами соответственно сумматоров 37 39, входы последнего из которых, а также другие входы сумматоров 36 38 и выход сумматора 36 являются соответственно четвертым, пятым, вторым, первым и третьим входами и выходом сумматора 7.

Сумматор 13 (14) состоит из. суммап.·ров 40 и 41, выход последнего из которых соединен с одним из входгш. сумматора 40. другой вход которого и выход, а также входы сумматора 4 1 являются со ответственно третьим входом, выходом, первым и вторым входами сумматора 13. Пульт 15 управления состоит из командоаппарата 42 и подключенного входом к его выходу блока 43 задания напряжения и часто г;>г, выпол ненι-ого на ф\ п кпионал ьных преобразователях 44 46. соединенных пос.зедо· вательно с coo i ве тствующими аналого-цифровыми преобразователями 47 49, и функциональном преобразователе 50, к выходу которого подключены входы функциональных преобразователей 44 и 46, причем вход Функционального преобразователя 50 и выходы аналого-цифровых преобразователей 47 49 являются входом, первым, вторым и третьим выходами блока 43. выходы которого являются соответственно вторым, третьим и шре вым выходами пульта 15 управления. Дагчик 16 углового перемещения (фиг 3) состоит из измерителя 51 углового нер<?мещения, соединенных последовательно масштабного усилителя 52. компаратора 53 и инвертора 54, логических элементов И 55 58 и ИЛИ 59 60 и соединенных последовательно масштабного усилителя 61, аналогового сумматора 62. блока 63 вычисления модуля сигнала, блоков преобразования напряжение частота 64 и частота код 65, выходы последнего из которых соединены с одними из входов логических элементов И 55 58, другие входы которых подключены к выходам инвертора 54 и компаратора 53. причем выходы логических элементов И 55. 57 соединены с входами логического элемента ИЛИ 59. а выходы логических элементов И 56 и 58 с входами логического элемента ИЛИ 60, выходы которых являются выходами датчика 16.

Рассмотрим три наиболее характерных режима работы устройства, которым соответствует формирование основных сигналов управления и корректирующих сто налов.

Первый режим.

До начала движения, т. е. при V',» = 0 в функциональных блоках 44 46 блока 43 преобразования напряжения и частоты (фиг. 2) уже выставлены начальные значения сигналов напряжения, пропорциональных соответственно начальному значению частоты питания двигателей /За.,..;..·, начальному значению частоты скольжения и начальному значению напряжения управления. При скоростях движения экипажа 14к>() наклон характеристик в блоках 4446, а именно Uf ,/.,= F_t ( , 6уа/ = г₂( (Д.,) и Uyψ = F.7U) выбирается из условия поддержания постоянства закона

I де Л1 момент развиваемый двпгате.Ί е м I (2) ;

U на пряжение на двигателе.

f частота напряжения, подводимого к двигателю.

В данном примере при 1./ = 0 ()....1,,.= — 1^:е -и.,·.. а f. - выбрана во всем диапазоне .скоростей движения постоянной, т е.

.— const. В других вариантах эта часто та /4/ может изменяться по заданной программе Соответственно изменяется и наклон характеристик во всех блоках 44 46 для поддержания закона постоянства момента дни га гелей.

1аким образом, до начала движения ври (,4-==() с выходов блоков 44 46 на а на. io го - цифровые пре, >бра зова тел и (АЦП) 47 49 поступают chi налы напряжения, соответственно равные I ί <. I ’ ,₍- = и /';„·(.··. ¹. которые преобразуются в своих АЦП в удобный для дальнейшей обработки цифровой код. Гак как I ’.►=(), валы датчиков 20 и 21 скорости не вращаются. на сумматор 34 не постенает никаких сигналов, то сигнал (/,..,= ΐ··>. ...>·· проходит через сумматор 35 без изменений по величине, но на инверсном выходе сумматора 35 он изменяет знак и далее поступает на ссмматор 7 (8). В сс.мматоре 39 происходит алгебраическое сложение двух одинаковых, но противоположных по знаку, сигналов. Таким образом, на выходе сумматора 39 сигнал I' ,_ч=0.

На другой вход сумматора 38 подан кодовый сигнал (/,- = /..= ..,.. = /./ , который, не претерпевая никаких изменений в сумматорах 36 38, так как (4., = (), подается на частотный вход блока 5 (6) управления.

При этом с выхода АЦП 49 на второй вход сумматора 13 (14) подается сигнал ('!·=(’·:. . . который, не претерпевая никаких изменений, гак как 14. = 0, подается с выхода сумматора 13 (14) на другой, управляющий напряжением, вход блока 5 (6) управления.

Таким образом, еще до начала движения на оба канала управления инверто ра 3 (4) поданы начальные значения удравляющих сигналов по частоте и по на пряжению. Кроме того, до начала движения на пульте 15 управления с помощью командоаппарата 42 машинист выставляет темп разгона (фиг 2). т. е. зависимость скорости от времени 14/=/^1/).

Допустим, конечное значение скорости экипажа при заданном темпе разгона 14,= = (/4=.. Этой скорости в функциональном преобразователе 50 соответствует значение сигнала напряжения U ·,= =.. В функциональных преобразователях 44 - 46 это напряже ние преобразуется в сигналы, пропорциональные заданной частоте питания /.·., заданной частоте скольжения /Ц и заданному значению управляющего напряжения (./

Λ далее, при подаче питающего на ip-я жения с шин 22 и 23 на си,|овые юны инверторов 3 и 4 на асинхронных двигателях 1 и 2 (фиг. I) появляется вращаю

.. I щии момент, равный Λ1 = Кроме того, на выходах датчиков 2о и 21 скорости (фиг. Г| появляются сигныЛЫ ('_..= (4:.^ =/;/., _и (4,, = (/1/^ = /СЮ . Ко торые поступают на входы блоков Ц и 19. В делителе 32 (фиг. 2) каждый из этих сигналов делится пополам, затем в преобразователе .33 преобразуется г. цифровой код. С. выхода сумматора 34 на один и . входов сумматора 35 поступает ш-.гнал. про порциона.П/НЫЙ среднему значению часто, вращения обоих двигателей

В сумматоре 35 этот сигнал складыш, ется с сигналом (',./ = /.. . а с выхода блока 17 сравнения на один из вхожа сум матора 39 поступает инверсный сигнил (/,-= --/'ш< = -:/,./ ι-p/.-. ). В сумматоре этот сигнал алгебраически складывается с напряжением, пропорциональным га данному значению частоты- питания. г е (-47=/4..а На один из входов суммаюра 38 поступает разница сигналов \( \/ Ц’ = /4. / ПС,./.·, где она складывается с сигналом (==-/. На один из входов сумматора 37 поступаеι сигнал (,.’з, = /, -4- \/О'.

Допустим, что при этом на первые и вторые входы сумматоров 7 (81 сигналы не поступают. Тогда на один из входов сумма тора 36 из сумматора 37 проходит.сигнал U >7= / . -К \/ш. который, не претерпена я ни каких изменений в сумматоре 36. посг\ пает на частотный вход блока 5 (61 \ а равлепия.

Соответственно заданному темпу района экипажа происходит увеличение сигнала, про по pi то наивного у пр являющему напряжению и поступающего с выхода функционального преобразователя 46 через АЦП 49 и сумматор 13 (14) на другой, управляющий напряжением, вход блока 5 (6).

Второй режим работы устройства характеризуется токовой перегрузкой одного из двигателей, что фиксируется датчиком 9 (10) тока. Этот режим может возникнуть, когда, например, темп разгона двигателей, задаваемый командоаппаратом 42, не соответствует реальным условиям движения экипажа по сцеплению, или, если, например, диаметры бандажей колес левой и правой сторон тележки отличаются друг от друга.

Допустим, что перегружен двигатель 1 левой стороны тележки. Тогда сигнал напряжения пропорциональный токе двигателя 1, по тете на вход блока 11 коррекции (фиг. 1). При значениях сигнала напряжения меньших некоторого критического значения ΤΑι, на выходах функцио пильных преобразователей 28 и 30 сигнал отсутствует. При превышении этого значения .(<.>('„-ι величина коррекции Л(/·» по частоте и величина коррекции \( .« по напряжению сингала 1'ч начинают изменяться по законам, характер каждого из которых определяется преобразователями 28 и 30. Таким образом, с увеличением нагрузки величины сигналов коррекции увеличиваются. В АЦП 29 и 31 они преобразуются в цифровые коды, инвертируются и подаются на входы сумматоров 37 и 41. При этом I Дг~ — \7'ч>. 0'з| = -~ Мни

Сретняя скорость, а значит, и средняя частота /'· = = вращения двигателей изменяется незначительно в пределах рабочей части механической характеристики асинхронного двигателя. Поэтому на выходе сумматора 37 получают сигнал C'_i7==(/._;,'+ \ро) — — %/·>. Аналогично в сумматоре 41 происходи! алгебраическое сложение сигналов (/41== = (/-=- \(/_ч. Далее сигналы Um и (/ц, не претерпевая изменений в своих сумматорах, подаются на входы блока 5 управления. Аналогичные процессы происходят во всех правых блоках устройства, регулирующих нагрузку правого двигателя 2.

Таким образом, благодаря обратной связи по току осуществляется коррекция основных сигналов управления частотой и напряжения. в результате чего при указанных перегрузках двигателей 1 или 2 снижаются управляющие инвертором 3 или 4 частота и напряжение. При недогрузках двигателей в малых диапазонах коррекция осуществляется с помощью обратной связи по скорости через датчики 20 и 21 скорости.

Третий режим работы относится к движению экипажа в кривых малого радиуса (менее 50 м). причем доля прямолинейных участков движения незначительная. Примером экипажа, движущегося по такому профилю пути, может быть поезд-гусеница.

который находится в динамических режимах движения, так как постоянно переходит из одной кривой рельсового пути в другую, с малыми радиусами кривизны и малой долей участков прямого пути.

Итак, при резком вписывании экипажа в кривую малого радиуса на выходе измерителя 51 угловых перемещений (фиг. 3) появляется сигнал напряжения, который усиливается в масштабных усилителях 52 и 61. С выхода первого из них этот усиленный сигнал подается в компаратор 53, который работает, как релейный элемент, а именно при повороте направо (условно угол поворота д имеет знак «=)-») на выходе компаратора 53 появляется логическая «1». При повороте налево (знак угла поворота а условно соответствует « ») на выходе ком паратора 53 сигнал равен логическому «П».

Допустим, что экипаж резко повтонул неясно. Следовательно, частота .левого двига теля 1 резко увеличилась. При этом crnn;i.i (//,,= 0, (/54=1. Следовательно, на другие входы логических элементов И 55. 54, 58 поступает запрещающий сигнал (/щ = 0. а на другие входы логических элементов И 56, 57 поступает разрешающий сигнал. Тогда на вход логического элемента ИЛИ 59 поступает сигнал, пропорциональный —а. а на вход логического элемента ИЛИ 60 поступает сигнал, пропорциональный А ос.

Далее сигнал с логического элемента ИЛИ 59 поступает на входы сумматоров 36 и 40, где алгебраически складывается с сигналами напряжения.

Таким образом, на один из входов блока 5 поступает сигнал

ИНМАНСТ/ю а па другой вход блока 5 поступает си гнал (/53 = (/> 14' — \ Ь Г'ТО где индекс д соответствует коррекции по углу поворота д.

Отсюда видно, что на перегруженный левый двигатель при повороте экипажа налево посылаются сигналы коррекции частоты и напряжения, уменьшающие основные сигналы управления частотой и напряжением электропривода левой стороны.

При этом с выхода логического элемента ИЛИ 60 на другой вход сумматора 8 и третий вход сумматора 14 происходит алгебраическое сложение основных сигналов управления частотой и напряжением с сигналом коррекции по углу поворота а, в результате чего на входы блока 6 поступают соответственно сигналы ύΑ^ΐ/.ί,ι-Ι-Α/ ι/,ιψ Α/!/.., ('цСТСТАСТ.

Таким образом, электропривод недогруженного правого двигателя 2 получает сигнал коррекции гю углу поворота д. у не личиваюгпий его нагрузку.

Аналогичные процессы происходят при резком повороте экипажа вправо. При этом перегруженным окажется двигатёль правой стороны экипажа, а недогруженным — двигатель левой его стороны. При малых радиусах кривизны рельсовых путей резко возрастают динамические нагрузки в тяговом электроприводе экипажа. При этом отклонение регулируемых величин может достигать и даже превышать управляющее воздействие, а значения управляющих воздействий на левый и правый борт в динамических режимах могут превышать значения этих же воздействий в установившемся режиме. Естественно, что при таких воздействиях управляющих и возмущающих сигналов, достигающих или даже превышающих эти сигналы, в установившемся режиме полагаться на корректирующие сигналы по скорости и по току в двигателе не представляется ВО1МОЖНЫМ.

Таким образом, сигналы по углу поворота приобретают функции, адекватные функциям управляющих (основных) сигналов.

Следовательно, датчик 16 утла поворота обеспечивает второе дополнительное управление (по возмущающему воздействию) левым и правым бортам-и электропривода в зависимости от профиля пути, а блоки коррекции и цепи обратной связи по скорости по-прежнему (как и в прототипе) выполняют сугубо корректирующую роль.

Claims (3)

1. Формула изобретения

   1. Устройство для регулирования скорости рельсового транспортного средства, содержащее инверторы напряжения, к выходам которых подключены статорные обмотки асинхронных двигателей, связанных с колесами соответствующих бортов экипажа, одни из сумматоров, к выходам которых подключены одни из входов блоков управления инверторами напряжения, датчики тока асинхронных двигателей, один из блоков коррекции и блок задания напряжения и частоты, отличающееся тем, что, с целью расширения функциональных возможностей, оно снабжено датчиком углового перемещения тележки, датчиками скорости асинхронных двигателей, блоками преобразования частоты. блоком сложения частот и дополнитель ными блоком коррекции и сумматорами, первые входы которых подключены к первому выходу блока задания напряжения и частоты, вторые входы -- к одним из выходов одного и другого блоков коррекции, третьи входы --- к выходам датчика углового перемещения, а выходы к другим входам блоков управления инверторами напряжения, причем одни из входов блока сложения частот подключены к выходам блоков преобразования частот, соединенных входами с выходами соответствующих датчиков скорости, тругой вход к второму выходу блока задания напряжения и частоты, а выход - к входам одних из сумматоров. соединенных вторыми входами с третьими выходами блока задания напряжения и частоты, третьими входами с выходами датчика углового перемещения, а че· вертыми входами с другими выходами соответствующих блоков коррекции, при этом инвертор напряжения подключен к источнику постоянного тока, а входы блоков коррекции к выходам соответствующих датчиков тока.
2. 2. Устройство ио η. 1, отличающееся тем. что блок коррекции состоит из узлов коррекции напряжения и частоты, выходы которых являются соответственно одним и другим выходами блока коррекции, а входы входом блока коррекции.
3. 3. Устройство по η. 1. отличающееся тем, что датчик углового перемещения состоит из измерителя елового перемете ния. соединенных последовательно одного из масштабных усилителей, компаратора и инвертора, логических элементов И и ИЛИ и соединенных последовательно другого масштабного усилителя, аналогового ехммато ра. блока вычисления модуля гипшз, б.ίο ка преобразования напряжение частота и блока преобразования частота код. выходы последнего из которых соединены с одними из входов логических элементов И. первый и второй из которых подключены другими входами к выходу инвертора, а третий и четвертый к выходу компаратора, причем входы одного из логических элементов ИЛИ соединены с выходами первого и чет вертого логических элементов И. а входы другого логического элемента ИЛИ с выходами второго и третьего логических элементов И.

   Фиг.З

   Pt· диктор О. Го.юнач

   3ака з 461

   Состав»!ή·.ίь «Ί. Pc зникова

   I ехред И Ве|хч Корректор Г Малец

   1 ираж 333 11одниеное

   ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР 113035, Москва, Ж 35. Рачшская наб., д 4 5

   Производственно-издательский комбинат «Патент», г. Ужгород, с.г. Гагарина. 101