SU1572849A1

SU1572849A1 - Устройство дл релейно-импульсного регулировани тока т гового электродвигател транспортного средства

Info

Publication number: SU1572849A1
Application number: SU884476043A
Authority: SU
Inventors: Юрий Васильевич Колоколов; Андрей Иванович Бухал; Игорь Вячеславович Терехин
Priority date: 1988-08-23
Filing date: 1988-08-23
Publication date: 1990-06-23

Abstract

Изобретение относитс к транспорту, а именно к автоматическому регулированию тока электродвигателей посто нного тока транспортных средств. Целью изобретени вл етс повышение надежности. Устройство содержит т говый электродвигатель 1, подключенный к тиристорному преобразователю 3, датчик 4 тока, к выходу которого подключены одни из входов счетчика 5 и блока 6 инверсий и вход формировател 7 пилообразного напр жени , выход последнего из которых через компаратор 8 соединен с другим входом блока 6 инверсий, задающий генератор 9, к выходу которого подключены входы формирователей 10, 11, 30 и 31 импульсов, к выходам которых подключены соответственно другие входы, первый вход и один из входов элементов 38, 36, 32 и 33 И-НЕ, регистры 12, 14 и 23, к выходам первого из которых подключены одни из выходов сумматоров 15 и 16 и вход цифроаналогового преобразовател 40, соединенного выходом с другим входом компаратора 8, и триггеры 18 и 24, к другому выходу последнего из которых подключен вход формировател 27 импульсов, и блок 13 задани уставки, соединенный выходом с одними из входов сумматора 28 и вторыми входами регистра 12. 1 ил.

Description

Изобретение относитс к транспорту и может быть использовано дл регулировани т гового и тормозного усилий электроподвижного состава.

Цель изобретени - повышение надежности .

На.чертеже представлена функциональна схема устройства дл релейно- импульсного регулировани тока ТЯГОВО го электродвигател транспортного средства.

Устройство содержит электродвигатель 1, шунтированный диодом 2 и подключенный к тиристорному преобразова- телго 3, датчик 4 тока, к выходу которого подключены одним из входов счетчик 5 и блок 6 инверсий и вход формировател 7 пилообразного напр жени , выход последнего из которых соединен с одним из входов компаратора 8, к выходу которого подключен другой вход блока 6 инверсий, задающий генератор 9 соединенный выходом с входами формирователей 10 и 11 импульсов, к выходу последнего из которых подключен первый вход, регистра 12, вторые входы которого соединены с выходами блока 13 задани уставки в цифровом виде,, а выходы объединены с выходами регист- ра 14 и соединены с одними из входов сумматоров 15 и 16, к выходам последнего из которых подключены входы циф- роаналогового преобразовател 17, а выходы сумматора 15 соединены с пер- выми входами регистра 14 ь К одному из выходов триггера 18 подключены одни из входов счетчика 19 и элемента ИЛИ 20, выход которого соединен с другим входом счетчика 5, а другой вход объединён с одним из входов элемента ИЛИ 21 иг подключен к выходу элемента- 22 задержки, вход которого объединен с.одним из входов регистра 23, Выход элемента ИЛИ 21 соединен с вторым входом регистра 14.

К одному из выходов триггера 24 подключен один з входов элемента И 25, другой вход которого вл етс входом Пуск устройства, а выход подключен к входу формировател 26 импульсов, К другому выходу триггера 24 подключен выход формировател 2 импульсов. Выходы формирователей 26 и 27 соединены г управл ющими входами тиристорного преобразовател 3, Сумматор 2ft подключен входами к выходам счетчика 5 и блока 13 задани уставки , выходом - к одному из входов

регистра 23. Блок 29 задани разности токов уставок соединен выходами с другими входами сумматора 16, К выходу задающего генератора 9 подключены входы формирователей 30 и 31 импульсов , выходы которых соединены соответственно с первым входом элемента И-НЕ 32 и одним из входов элемента И-НЕ 33, другой вход которого объединен с одним из входов триггера 34 и подключен к выходу блока 6 инверсий, а выход - к второму входу элемента И-НЕ 32, третий вход которого соединен с другим входом элемента ИЛИ 21 и подключен к одному из выходов триггера 34.

Выход цифроаналогового преобразовател 17 соединен с одним из входов компаратора,35, другой вход которого соединен с выходом формировател 7 пилообразного напр жени , а выход подключен к одному из входов элемента И-НЕ 36, другой вход которого соединен с одним из входов элемента ИЛИ 37, другим входом счетчика 19 и подключен к выходу формировател 11 импульсов, а выход соединен с одним из входов элемента И-НЕ 38, другой вход которого подключен к выходу формировател 10 импульсов, выход - к другому входу триггера 24. Другой выход триггера 34 соединен с другим входом элемента ИЛИ 37, к выходу которого подключен один из входов триггера 18, другой вход которого объединен с другим входом триггера 34 и вл етс входом Пуск устройства, один из выходов соединен с третьим входом регистра 14 другой выход - с третьим входом регистра 12, Выход счетчика 19-подключен к входу формировател 39 импульсов , выход которого соединен с входом элемента 22 задержки и одним из входов регистра 23, к выходам которого подключены другие входы сумматора 15. Входы цифроаналогового преобразовател 40 подключены к выхрдам регистра 12, ас выходом соединен другой вход компаратора 8.

Устройство работает следующим образом .

В исходном состо нии задающий генератор 9 формирует последовательность импульсов посто нной частоты. По положительному и отрицатепьному перепадам напр жени соответственно срабатывают формирователи 11 и 31, формирующие первые и вторые синхронизирующие импхмыы МП I и ИПЧ2 уирлнлонн чос точн в. ш ччгготы, г.HHHHY гые друг пг чси- тельчо друга нл 1 ЯО , по отридатель- ному и положительному перепадам которых соответственно срабатывают формирователи 10 и 30 импульсов, формирующие блокировочные импульсы напр жений , сдвинутые относительно друг друга на 180° и соответствующие по длительности удвоенному времени перезар да коммутирующего конденсатора ти- ристорного преобразовател 3. Импульсы И17Ч1 и ИПЧ2 совпадают . по фазе соответственно с центрами блокировочных импульсов.

Напр жением с другого вькода триггера 18 сигналом, равным f, регистр 14 устанавливаетс в третье устойчивое состо ние. Елок 13 задани уставки хранит цифровой код задающего среднего значени регулируемого тока 10, который по положительному перепаду импульса ИГТЧ1 записываетс в регистр 12 и через цифроаналоговын преобразователь 40 подаетс на вход компаратора 8. На сумматоре 16 вычисл етс значение нижнего уровн тока уставки Iyer которое через цифроаналоговый преобразователь 17 подаетс на вход компаратора 35. Датчик 4 тока генерирует импульсы начальной частотой,которым соответствует пилообразное напр жение на выходе формировател 7 пилообразного напр жени максимальной амплитуды, которое поступает на входы компараторов 8 и 35, и больше эталонных напр жений U1 и U, эквивалентных верхнему и нижнему уровн м токов уставок (1усТ1и 1уст1) . Компаратор 8 формирует импульсы напр жени поступающие на входы блока 6 инверсий на выходе которого напр жение равно 1, и соответственно, Первые релейные импульсы в исходном состо нии не формируютс . Напр жение с выхода блока 6 инверсий совместно с импульсами ИПЧ2 подаютс на входы элемента И-НЕ 33.

Напр жение с одного -из выходов триггера 34, равное 0, поступает на элемент И-НЕ 32 и запрещает прохождение импульсов напр жени через элемент 32 И-НЕ на триггер 24„

Компаратор 35 формирует импульсы напр жени - вторые релейные импульсы , которые совместно с импульсами ИПЧ1 подаютс на входы элемента И-НЕ 36. Импульсы с выхода элемента И-НЕ 36 поступают на элемент Я-НЕ38,

0

5

0

5

0

5

0

5

0

5

импумыммн о выход-) которого триггер 2 устлнан шрастс н состо ние с напр жением на одном из выходов, рапным 1 . Кпокнропочные импульсы члггрр- щают прохождение через элементы И-lll 38 и 32 на РХОДЫ триггера 24 ИМПУТЬ- сов соответственно с выходов тов И-НК 36 и 33, исключа тем слмым срыв работы тиристорного преобразовател 3 преждевременным прохождением импульсов соответственно на открывание и закрывание тиристорного преобразовател 3. Нл другой вход элемента -Л 25 подано напр жение с командна - парата, равное 0, которое блокирует прохождение импульсов с одного из выходов триггера 24 н формирователь 26 импульсов. С выхода формировател 26 импульсы на открывание тирпсторного преобразовател 3 не поступают. Ток кор электродвигател 1 равен О,

При пуске электродвигател 1 на входе Пуск комакдоаппаратом устанавливаетс напр жение, равное 1, которое разрешает прохождение напр жр- ни , равного 1, на вход формировател 26, который по положительному перепаду напр жени на выходе элемента И 25 формирует импульс напр жени , открывающий тиристорный преобразователь 3. Ток кор нарастает.

При достижении током кор уровн 1уст,компаратор 8 прекращает формирование импульсов напр жени . Блок 6 инверсий формирует импульсы напр жени , устанавливающие триггер 34 в состо ние с напр жением на одном из выходов , равным 1, которое разрешает прохождение импульсов напр жений через элемент И-НЕ 32 на триггер 24. Триггер 24 перебрасываетс в противоположное состо ние с напр жением на одном из выходов, равным 1. По положительному перепаду напр жени запускаетс формирователь 27 импульсов, с выхода которого поступает импульс напр жени на закрывание тиристорного преобразовател 3. Ток кор спадает. По положительному перепаду напр жение 60 одного из выходов триггера 34 происходит запись кода заданного среднего значени регулируемого тока 10 с регистра 12 через CVMMHTOP 15 в регистр 14.

Напр жение нл другом выходе триггера 34, равное 0, разрешает прохождение импульсов ИПЧ1 через элемент ИЛИ 37 на один из входов триггера 18.

По низкому уровню импульс ИПЧ2 триггер 18 перебрасываетс в состо ние с напр жением на другом выходе, рав- ным 1, которое устанавливает регистр 12 в третье устойчивое состо ний , а напр жение с одного из выходов триггера 18, равное 0, разрешает работу регистра 14 и счетчиков 19 и j. Счетчик 5 осуществл ет инверс- Hbrji счет импульсов напр жени , поступафщих с датчика 4 тока, и его содержимое , представл ющее собой код сред- неро значени тока кор за текущий n-й период счета ItfhTHa сумматоре 28 вычитаетс из кода заданного среднего значени регулируемого тока по фор му|те

Лт I0 -

где А т - величина отклонени среднего тока кор за текущий n-й период счета 1ср пот заданного среднего значени . регулируемого тока 10 . Период счета задает счетчик 19, отсчитывающий четыре импульса ИПЧ1 задающего генератора 9. По окончании счета по орицательному перепаду напр же|ни с выхода счетчика 19 формирова- тестем 39 формируетс импульс напр жений , по положительному перепаду кото- pdro происходит запись содержимого сумматора 28 в регистр 23, а через элемент 22 задержки и элемент ИЛИ 20 по высокому уровню напр жени - сброс сЧетчика 5.

Полученна разность дт, хран щийс в регистре 23, складываетс ни сумматоре 15 в n-й период счета с кодом верхнего, уровн тока уставки . VCT 1Л записанным в регистре 14, по формуле

1уст 1 () YCT t + flm где 1„ст){ t,r значени кода верхнего

тока уставки дл (п+1)-г периода счета.

Далее полученный код верхнего тока уставки 1уст 1((м1поступает через цифро-аналоговый преобразователь 40 на вход компаратора 8. На сумматоре 16 происходит вычитание кода разности токов уставок дg,хран щегос в задатчике 29 разности токов уставок, по формуле

1устггп 1) I уст (г, Л8 где I т., г -значение кода нижнего

уровн тока уставки дл (п-М)-го периода счета.

Q 5

0

5 о

0

5

0

5

Полученное значение нижнего уровн тока уставки через цифроаналоговый преобразователь 17 поступает на вход компаратора 35. Средн скорость нарастани регулируемого тока кор больше средней скорости спадани в предег лах периодов регулировани тока в диапазоне изменени коэффициента заполнени тиристорного преобразовател Зуе(0; 0,5). По мере увеличени частоты вращени двигател 1 увеличиваетс коэффициент заполнени и амплитуда пульсаций регулируемого тока.

При достижении коэффициентом заполнени значени т. 0,5 и дальнейшем увеличении частоты вращени электродвигател 1 средн скорость спадани регулируемого тока начинает превышать среднюю скорость нарастани тока кор в пределах периодов его регулировани . Очередной раз нарастающий ток не достигает верхнего, уровн тока уставки 1уст поскольку первыми на тиристорный преобразователь оказывают воздействие импульсы ИПЧ2 до момента формировани первого релейного импульса напр жени . Среднее значение регулируемого тока уменьшаетс . При этом уровни токов уставки продолжают корректироватьс и тем самым происходит формирование достижени периодически спадающим с v- 0,5 регулируемым-током значени нижнего тока уставки I ,)Сг з . Ток колеблетс со стабилизированным , коэффициентом значени

J 0,5 до момента достижени в очередной раз спадающим током нижнего уровн тока уставки уст В этот момент компаратор 35 формирует импульс напр жени , который первым п о отношению к очередному импульсу напр жени через элементы И-НЕ 36 и 38 устанавливает триггер 24 в состо ние с напр жением, равным 1, на другом выходе . Тиристорный преобразователь 3 открываетс .Ток кор нарастает до поступлени очередного импульса ИПЧ2. Процесс релейно-импульсного регулировани тока в диапазоне изменени коэффициента заполнени уе (0,5,1) повтор етс , при этом коррекци токов уставок осуществл етс аналогично , как и в диапазоне изменени коэффициента заполнени ге(0, 0,5).

Таким образом, устройство обеспечивает повышение качества регулируемого тока, обусловленное возможностью .измен ть коэффициент заполнени тирису15

торного преобразовател , одновременно осуществл переход к устойчивому процессу регулировани тока электродвигател с релейным способом ограничени нарастающего тока электродвигател на первом уровне Туст1при средней скорости нарастани тока электродвигател , большей средней скорости его спадани в пределах периода регулировани тока, или с релейным способом ограничени спадающего тока электродвигател на втором уровне 1уСт2при средней скорости нарастани тока электродвигател , меньшей средней скорости его спадани в пределах периода регулировани тока, а также стабилизацией коэсЪфициента заполнени тиристорного преобразовател в диапазоне изменени коэффициента заполнени , близким к 0,5, воздействием первых и вторых синхрони- зирукндах импульсов управлени посто нной частоты (1П7Ч1 и ИПЧ2) на процесс регулировани тока электродвигател . При этом среднее значение регулируемого тока поддерживаетс практически посто нным- на заданном уровне за счет устранени достаточно точно определ емой статической ошибки регулировани тока посредством текущей цифровой коррекции тока уставки, что особенно важно при программном автоведении скоростного подвижного состава и прицельном его торможении.

Claims

Формула изобретени

Устройство дл релейно-импульсного регулировани тока т гового электродвигател транспортного средства, содержащее тиристорный преобразователь , к выходу которого подключен шунтированный диодом т говый электродвигатель , в цепь обмоток которого включен датчик тока, к выходу которого подключены один из входов блока инверсий и первого счетчика и вход формировател пилообразного напр жени , выход последнего из которых соединен с одним из входов одного из компараторов , к выходу которого подключен другой вход блока инверсий, задающий генератор, соединенный выходом с входами первого и второго формирователей импульсов, к выходу последнего из которых подключен первый вход первого регистра, вторые входы которого соединены с выходами блока задани -уставки

0

5

2849 0

а его выходы и выходы второго регистра соединены с одними из входов пернр- го и второго сумматоров, к выходам которых подключены соответственно 5 первые входы второго регистра и входы одного из цифроаналоговых преобразователей , первый триггер, соединенный

ОДНИМ ИЗ ВЫХОДОВ С ОДНИМИ ИЗ ВХОДОВ

второго счетчика и первого элемента

0 ИЛИ, к выходу которого подключен другой вход первого счетчика, элемент за. держки, соединенный выходом с другим входом первого элемента ИЛИ и одним из входов второго элемента ИЛИ, к вы5 ходу которого подключен второй вход второго регистра, второй триггер,соединенный одним выходом с одним из входов элемента И, другой вход которого предназначен дл подключени к выходу командоаппарата, третий регистр- и третий сумматор, причем выход элемента И и другой выход второго триггера св заны с входами тиристорного преобразовател , отличающее- с тем, что, с целью повышени на- дежности, оно снабжено блоком задани разности токов уставок и элементами И-НЕ, а также дополнительными триггерами , цифроаналоговым преобразовате0 лем, элементом ИЛИ, компаратором и формировател ми импульсов, входы третьего и четвертого из которых подключены к выходу задающего генератора , а выходы соответственно к одним

5 из входов первого и второго элементов И-НЕ, выход последнего из которых соединен с одним из входов второго триггера, а другие входы - с одним из выходов третьего триггера и вьгхо-

0 дом первого элемента И-НЕ, другой

вход которого подключен к выходу блока инверсии, с которым соединен один из входов третьего триггера, к одному из выходов которого подключен другой

5 вход второго элемента ИЛИ, а к другому - один из входов третьего элемента ИЛИ, выход которого соединен с одним из входов первого триггера, другой вход которого и другой вход тре0 тьего триггера предназначены дл подключени к выходу командоаппарата, а один и другой выходы первого триггера соединены соответственно с третьими входами первого и второго регистров , к выходам последнего из, которых подключены входы другого цифро- аналогового преобразовател , соединенного выходом с другим входом первого компаратора, причем к выходам б о11157284912

ка задани разности токов, уставокл импульсов соединены с входами четподключены другие входы второго сум-вертого элемента И-НЕ, подключенного

матора, а выход одного из цифроанало-1выходом с другим входом второго тригговых преобразователей соединен с од- гера, при этом с выходом второго счетним из входов другого компаратора,под- 5чика соединен вход п того формировак юченного другим входом к выходу фор-тел импульсов, к выходу которого

м|ировател пилообразного напр жени подключены вход элемента задержки и

И соединенного выходом с одним из вхо-один из входов третьего регистра, к

дЪв третьего элемента И-НЕ, другой «выходам которого подключены другие

йход которого и другие входы второговходы первого сумматора, а к другим

цчетчика и третьего элемента ИЛИ под-входам- выходы третьего сумматора,вхок пючены к выходу второго формировате-ды которого соединены с выходами блол импульсов, а выход третьего элемен-ка задани уставок и первого счетчита И-НЕ и выход первого формировате-ка.