SU1610581A1

SU1610581A1 - Device for controlling traction motor

Info

Publication number: SU1610581A1
Application number: SU884383600A
Authority: SU
Inventors: Владимир Александрович Глушенков; Олег Алексеевич Коськин; Геннадий Иванович Шоломицкий; Владимир Васильевич Фоменко
Original assignee: Московский энергетический институт
Priority date: 1988-02-29
Filing date: 1988-02-29
Publication date: 1990-11-30

Abstract

Изобретение относитс к электротехнике и может быть использовано дл управлени т говым электродвигателем посто нного тока. Цель изобретени - повышение надежности электропривода. Устройство содержит второй датчик 29 напр жени , второй блок 30 сравнени , схему 31 совпадени , соединенные последовательно относительно выводов коммутирующего конденсатора 14 регул тора 7 напр жени . Второй вход второго блока 30 сравнени соединен с входом блока задани напр жени второй уставки, второй вход схемы 31 совпадени соединен с выходом первого блока 26 сравнени , а выход ее соединен со вторым входом формировател 28 импульсов. В устройстве обеспечиваетс в зависимости от состо ни логических сигналов на выходах блоков 25 и 30 сравнени переключение режимов торможени т гового двигател 1 с реостатного на рекуперативное торможение. 1 ил.The invention relates to electrical engineering and can be used to control a direct current traction motor. The purpose of the invention is to increase the reliability of the drive. The device comprises a second voltage sensor 29, a second comparison unit 30, a coincidence circuit 31 connected in series with respect to the terminals of the switching capacitor 14 of the voltage regulator 7. The second input of the second comparison unit 30 is connected to the input of the voltage setting unit of the second setpoint, the second input of the matching circuit 31 is connected to the output of the first comparison unit 26, and its output is connected to the second input of the pulse former 28. In the device, depending on the state of the logic signals at the outputs of blocks 25 and 30, the switching of the braking modes of the traction motor 1 from the resistor to the regenerative braking is provided. 1 il.

Description

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано для управления тяговым электроприводом постоянного тока.The invention relates to electrical engineering and can be used to control traction electric DC drive.

Целью изобретения является повышение надежности электропривода.The aim of the invention is to increase the reliability of the electric drive.

№а чертеже изображена схема электропривода.No. on the drawing shows a diagram of an electric drive.

Электропривод состоит из тягового двигателя 1 постоянного тока с последовательно соединенной обмоткой 2 возбуждения, параллельно которой подсоединен регулятор 3 возбуждения, 15 источник 4 питания, между полюсом которого включен фильтр из последовательно соединенных дросселя 5 и конденсатора 6, двухфазного регулятора 7 напряжения с главными фаз- 20 ными8,9и включенными параллельно каждому из них коммутирующими тиристорами 10, 11 и 12, 13, соединенными по мостовой схеме, в одну из диагоналей которой подключен коммутирующий кон- 25 денсатор 14, фазных последовательно соединенных цепей из тормозных резисторов 15, 16 и тиристоров 17, 18, !The electric drive consists of a DC traction motor 1 with a series-connected field winding 2, in parallel with which a field controller 3, 15 is connected, a power source 4, between the pole of which a filter is connected from a series-connected inductor 5 and a capacitor 6, a two-phase voltage regulator 7 with the main phases 8.9 and connected in parallel to each of them with switching thyristors 10, 11 and 12, 13 connected by a bridge circuit, one of the diagonals of which is connected to a switching capacitor 14, phase The sequence of the brake circuit connected resistors 15, 16 and thyristors 17, 18,!

каждая из которых подсоединена параллельно своим основным тиристорам 8, 30each of which is connected in parallel with its main thyristors 8, 30

9, двухобмоточного дросселя 19 с последовательно соединенными обмот- . ками, средняя точка которого подсоединена к второй клемме обмотки якоря тягового двигателя 1, а потен- 35 циальные выводы соединены с катодами основных тиристоров 8, 9, регулятора 7 напряжения и катодами фазных обрат-. ных диодов 20, 21, аноды которых соединены отрицательным полюсом источ- до ника 4 питания, катодный вывод регулятора 3 возбуждения через ходовой контактор 22 и контактор 23 торможения соединен соответственно с отрицательным полюсом источника 4 пита- 45 ния и анодом тормозного диода 24, катод тормозного диода 24 соединен с положительным выводом конденсатора 6 фильтра, датчика 25 напряжения, входами подключенного параллельно конденсатору 6, а выходом подсоединенного к первому блоку 26 сравнения, на второй вход которого подведено напряжение первой уставки, блока 27 управления, первые входы которого $$ подсоединены к входу регулятора 7 напряжения, а вторые входы подключены к входу формирователя 28 импуль-: сов, выходы которого подсоединены к управляющим переходам тормозных тиристоров 17, 18.9, a double winding inductor 19 with windings connected in series. kami, the midpoint of which is connected to the second terminal of the armature winding of the traction motor 1, and the potential leads are connected to the cathodes of the main thyristors 8, 9, voltage regulator 7 and phase reverse cathodes. diodes 20, 21, the anodes of which are connected by the negative pole of the power supply 4, the cathode output of the excitation controller 3 through the travel contactor 22 and the braking contactor 23 are connected respectively to the negative pole of the power supply 4 and the anode of the brake diode 24, the brake cathode the diode 24 is connected to the positive terminal of the filter capacitor 6, the voltage sensor 25, the inputs connected in parallel to the capacitor 6, and the output connected to the first comparison unit 26, the second input of which the voltage of the first application, the control unit 27 first inputs of which are connected to the input $$ voltage regulator 7, and second inputs connected to the input of the pulse 28: owls, the outputs of which are connected to the brake control transitions thyristors 17, 18.

Кроме того электропривод содержит второй датчик 29 напряжения, второй блок 30 сравнения, схему 31 совпадения, соединенные последовательно относительно выводов конденсатора 14 регулятора 7 напряжения, приЮ чем на второй вход второго блока 30 сравнения подведено напряжение второй уставки, второй вход схемы 31 совпадения соединен с выходом первого блока 26 сравнения, а выход ее 15 соединен, с вторым входом формирователя 28 импульсов.In addition, the electric drive contains a second voltage sensor 29, a second comparison unit 30, a matching circuit 31 connected in series with respect to the terminals of the capacitor 14 of the voltage regulator 7, wherein a second set voltage is applied to the second input of the second comparison unit 30, the second input of the matching circuit 31 is connected to the output the first comparison unit 26, and its output 15 is connected, with the second input of the pulse shaper 28.

Электропривод работает следующим образом.The electric drive operates as follows.

В начале процесса разгона при 2Q появлении сигнала задания скорости включается контактор 22. С блока 27 управления поступают импульсы управления одновременно на коммутирующие тиристоры 10, 13. При этом ком25 мутирующий конденсатор 14 заряжается от источника 4 питания по цепи элементов 5, 10, 14, 13, 19, 1, 2, 22 до напряжения источника питания, ток через тиристоры 10, 14 прекра30 щается и они выключаются. При началь ной частоте регулятора, например,At the beginning of the acceleration process with 2Q the appearance of the speed reference signal, the contactor 22 is turned on. From the control unit 27, control pulses simultaneously arrive at the switching thyristors 10, 13. At the same time, the switching capacitor 14 is charged from the power supply 4 through the circuit of elements 5, 10, 14, 13 , 19, 1, 2, 22 to the voltage of the power source, the current through the thyristors 10, 14 stops and they turn off. At the initial frequency of the controller, for example,

100 Гц через 180происходит перезаряд коммутирующего конденсатора 14 по цепи элементов 5, 12, 14, 11, 35 19, 12, 22. Разгон начинается с минимального коэффициента заполнения напряжения на тяговом двигателе.100 Hz through 180, the commutation capacitor 14 is recharged along the circuit of elements 5, 12, 14, 11, 35 19, 12, 22. Acceleration starts with a minimum voltage duty factor on the traction motor.

Ток через тяговый двигатель 1 и дроссель 19 не спадает до нуля, так 40 как при запирании тиристоров регулятора 7 напряжения ток якоря двигателя поддерживается за счет энергии, накопленной дросселем 19 и обмоткой двигателя 1, и замыкается через со45 ответствующие обратные диоды 20, 21. . Управление тяговым двигателем построено по принципу стабилизации заданного тока посредством частотноширотной модуляции путем изменения угла отпирания тиристоров с помощью обратных связей, по току и напряжению тягового двигателя, причем обратная связь по напряжению определяет частоту, а обратная связь по току - коэффициент заполнения. По мере плавного роста коэффициента заполнения с разгоном, что обеспечивается автоматически блоком 27, растет напряжение на тяговом двигателе 1, а в соот5 ветствии с этим растет и частота коммутации для уменьшения пульсаций тока в контактной сети и на тяговом двигателе. В зависимости от задаваемого тока уставки и тока обратной связи блок управления выдает сигнал на включение или выключение главных тиристоров 8, 9, которые запираются (одновременно с подачей импульсов на коммутирующие тиристоры) отрицательным напряжением коммутирующего конденсатора 14. При достижении коэффициентом заполнения значений, близких к 1, полного перезаряда коммутирующего конденсатора 14 не происходит, регулятор напряжения срывается и тяговый двигатель выходит на режим полного напряжения.The current through the traction motor 1 and the inductor 19 does not drop to zero, since 40, when the thyristors of the voltage regulator 7 are locked, the armature current of the motor is supported by the energy accumulated by the inductor 19 and the motor winding 1, and is closed via the corresponding reverse diodes 20, 21. The control of the traction motor is based on the principle of stabilization of a given current by means of frequency-latitude modulation by changing the thyristor unlock angle using feedbacks, by the current and voltage of the traction motor, the voltage feedback determines the frequency, and the current feedback determines the fill factor. As the duty cycle increases smoothly with acceleration, which is automatically provided by block 27, the voltage on the traction motor 1 increases, and in accordance with this, the switching frequency also increases to reduce current ripples in the contact network and on the traction motor. Depending on the setpoint current and feedback current, the control unit gives a signal to turn on or off the main thyristors 8, 9, which are locked (simultaneously with the supply of pulses to the switching thyristors) by the negative voltage of the switching capacitor 14. When the fill factor reaches values close to 1 , a complete overcharge of the switching capacitor 14 does not occur, the voltage regulator breaks down and the traction motor enters the full voltage mode.

Для расширения диапазона регулирования скорости тягового двигателя в процессе разгона часто предусматривается вхождение тягового двигателя в режим ослабленного поля путем увеличения шунтирования обмотки возбуждения тиристором с последовательно включенным сопротивлением регулятора 3 возбуждения. При торможении тягового двигателя контактор 22 выключается, включается регулятор 7, а регулятор 3 включается последовательно с обмоткой 2 возбуждения, которая при этом реверсируется, замыкается контактор 23 и в период пауз накопленная дросселем 19 и обмоткой двигателя 1 энергия рекуперируется в сеть по цепи: нижняя клемма двигателя 1 - обмотка 2 возбуждения - контактор 23 - диод 24 рекуперации-дроссель 5 - плюс источника 4 диод 21 или 20 - минус источника 4 соответствующая потенциальная клемма дросселя 19. При отсутствии потребителя в контактной сети или при отрыве токосъемника от контактной сети при торможении напряжение на входном конденсаторе фильтра 6 может вырасти при режиме рекуперации до уровня выше установленного допустимого U4, что .вызовет срабатывание, блока 26 сравнения, вызывая появление сигнала 1 на его выходе. Датчик 29 напряжения, осуществляя функции деления и гальванического разделения переменного напряжения перезаряда конденсатора с последующим двухполупериодным выпрямлением, формирует однополярное переменное напряжение, которое, сравниваясь в блоке 30 срав нения с напряжением U_A уставки, образует импульсы с 0 состоянием в моменты, когда мгновенное напряжение 5 на коммутирующем конденсаторе при выбранной величине емкости 14 не обеспечивает накопленную энергию, достаточную для коммутации рабочего тока тягового двигателя, в течение 10 заданного схемного времени регулятора напряжения. При поступлении сигнала 1 с блока 26 сравнения на схему 31 совпадения в момент отсутствия уровня ”1 с выхода блока 30 15 сравнения выходной сигнал на выходе схемы 31 совпадения не образуется. Переход с рекуперативного на замещающее реостатное торможение, т.е. получение на выходе схемы совпадения 20 разрешающего сигнала 1, и образование на выходе формирователя 29 импульсов от блока 27 управления импульсов на тормозные тиристоры, произойдет при поступлении на вход схе25 мы 31 совпадения двух единичных сигналов, что произойдет по истечении некоторого времени, когда напряжение на коммутирующем конденсаторе 14 нарастет до уровня, обеспечивающего 30 энергию, достаточную для коммутации рабочего тока тягового двигателя.To expand the range of regulation of the speed of the traction motor during acceleration, it is often envisaged that the traction motor enters the weakened field mode by increasing the shunt of the field winding with a thyristor with the resistance of the field controller 3 connected in series. When the traction motor is braked, the contactor 22 is turned off, controller 7 is turned on, and controller 3 is turned on sequentially with the excitation winding 2, which reverses, the contactor 23 closes, and during pauses, the energy accumulated by the inductor 19 and the engine winding 1 is recovered to the network via the circuit: lower terminal motor 1 - field winding 2 - contactor 23 - diode 24 recovery-inductor 5 - plus source 4 diode 21 or 20 - minus source 4 corresponding potential terminal of inductor 19. If there is no consumer in the contact network or by tearing off the current collector of the catenary when braking voltage at the input capacitor filter 6 can grow under regenerative mode to a level above the set allowable U4, that .vyzovet operation, comparator unit 26, causing a 1 signal at its output. The voltage sensor 29, performing the functions of dividing and galvanic separation of the alternating voltage of the capacitor overcharge, followed by biannual rectification, generates a unipolar alternating voltage, which, when compared in the comparison unit 30 with the set voltage U _A , generates pulses with 0 state at the moments when the instantaneous voltage 5 on the switching capacitor with the selected value of the capacitance 14 does not provide the accumulated energy sufficient for switching the operating current of the traction motor for 10 preset oh circuit time of the voltage regulator. When the signal 1 from the comparison unit 26 to the matching circuit 31 is received at the moment of lack of level 1, the output signal does not form at the output of the matching circuit 31 from the output of the comparison unit 30 15. The transition from regenerative to replacement rheostatic inhibition, i.e. receiving at the output of matching circuit 20 of the enable signal 1, and the formation of pulses at the output of the driver 29 from the pulse control unit 27 to the brake thyristors, will occur when two single signals coincide at the input of circuit 25, which will happen after some time, when the voltage at the switching the capacitor 14 will increase to a level that provides 30 sufficient energy for switching the operating current of the traction motor.

Claims

Claim

A device for controlling a DC traction motor with a series field winding, comprising an excitation controller to the terminals! for parallel connection to the field winding, filter from series-connected inductor and capacitor with terminals: for connection to a power source, two-phase voltage regulator with main phase! and parallel to each of them, switching thyristor mi, connected by a bridge circuit, one of the diagonals of which is connected to; mutating capacitor, phase circuits of series-connected brake resistors and thyristors, each of which is connected in parallel with its main thyristors, two-winding inductor with series-connected windings: and a common point. for connecting to the second terminal of the traction motor anchor winding, the second terminals of the inductor windings are connected to the cathodes the main thyristors of the voltage regulator and the cathodes of the phase reverse diodes, the anodes of which are designed to connect to the negative pole of the power source, the cathode terminal of the excitation controller is connected through the brake contactor to the anode of the brake diode, as well as with one terminal of the travel contactor, the second terminal of which is designed to connect to the negative pole of the power source, the cathode of the brake diode is connected to a common point of the inductor and filter capacitor, the voltage sensor, inputs connected parallel to the filter capacitor, the output of which is connected to the first comparison unit, the second input of which is connected to the unit for setting the first setpoint, the control unit, the first outputs of which are connected to the input of the voltage regulator, and the second to the input of the pulse shaper, the outputs of which are connected to the control transitions of the brake thyristors, characterized in that, in order to increase reliability, the voltage setting unit of the second setpoint is additionally introduced into the electric wire, as well as the second sensor voltage, a second comparison unit, a two-input matching circuit connected in series, the second input of the second comparison unit being connected to the output of the voltage setting unit of the second setting, the second input Coincidences are connected to the output of the first comparison unit, and the output is connected to the second input of the pulse dimming, the input of the voltage sensor is connected to a switching capacitor.