SU878613A1

SU878613A1 - Device for automatic control of recuperative braking of dc electric rolling stock

Info

Publication number: SU878613A1
Application number: SU802880173A
Authority: SU
Inventors: Юрий Исакович Гальперин; Леонид Александрович Кашников
Original assignee: Рижский Электромашиностроительный Завод
Priority date: 1980-02-07
Filing date: 1980-02-07
Publication date: 1981-11-07

Description

На чертеже представлена блок-схема устройства автоматического управлени рекуперативным торможением электроподвижного состава.The drawing shows a block diagram of an automatic control device for regenerative braking of electric rolling stock.

Устройство содержит т говый двигатель, корь 1 которого подключен к контактной сети 2 через токоприемник 3. В цепь кор включен датчик 4 тока кор . Обмотка возбуждени 5 подключена к возбудителю 6. loK возбуждени измер етс датчиком 7 тока возбуждени . Управление возбудителем осуществл етс широтно-импульсным модул тором 8, к входу которого подключен выход усилител 9 и дополнительного усилител 10. Усилитель 9 выполнен на операционном усилителе 11, включенном по схеме неинвертирующего сумматора, а дополнительный усилитель 10 - на операционном усилителе 12, включенном по схеме инвертирующего сумматора, и на диодах 13, 14. Вход усилител 9 соединен с выходом блока сравнени 15, на входы которого подаютс сигналы с задатчика (на чертеже не показан) и датчика 4 тока кор . На одип из входов дополнительного усилител 10 подаетс напр жение с выхода инвертирующего повторител 16, собрапиого на операционном усилителе, вход которого подключен к делителю напр жени 17, плечи которого образованы одинаковыми резисторами.The device contains a traction motor, the measles 1 of which is connected to the contact network 2 through the current collector 3. Sensor 4 of the current cor. The excitation winding 5 is connected to the exciter 6. The excitation loK is measured by the excitation current sensor 7. The exciter is controlled by a pulse-width modulator 8, the input of which is connected to the output of amplifier 9 and additional amplifier 10. Amplifier 9 is made on an operational amplifier 11 connected in a non-inverting adder circuit, and an additional amplifier 10 on an operational amplifier 12 connected in an inverting adder and diodes 13, 14. The input of the amplifier 9 is connected to the output of the comparison unit 15, to the inputs of which signals are supplied from the setpoint generator (not shown) and the current sensor 4 of the core. At one of the inputs of the additional amplifier 10, a voltage is supplied from the output of an inverting repeater 16, assembled on an operational amplifier, whose input is connected to a voltage divider 17, whose shoulders are formed by the same resistors.

Второй вход дополнительного усилител 10 подключен к конденсатору 18 запоминающего блока 19, содержащего также диоды 20 и 21 и резисторы 22, 23.The second input of the additional amplifier 10 is connected to the capacitor 18 of the storage unit 19, which also contains diodes 20 and 21 and resistors 22, 23.

Устройство содержит коммутатор 24, представл ющий собой двухкаскадный транзисторный усилитель, работающий в ключевом режиме. Коллектор транзистора 25 первого каскада подключен к выходу дополнительного усилител 10 и к разр дной цепи конденсатора 18 запоминающего блока 19. Коллектор транзистора 26 второго каскада подключеп к цепи зар да этого конденсатора 18.The device contains a switch 24, which is a two-stage transistor amplifier operating in key mode. The collector of the transistor 25 of the first stage is connected to the output of the additional amplifier 10 and to the discharge circuit of the capacitor 18 of the memory unit 19. The collector of the transistor 26 of the second stage is connected to the charge circuit of this capacitor 18.

Коммутатор содержит диоды 27, 28, 29 и резисторы 30-32. Управление коммутатором осуществл ет релейный элемент 33, выполненный на транзисторе 34 через блок задержки 35, выполненном на транзисторе 36, конденсаторе 37.The switch contains diodes 27, 28, 29 and resistors 30-32. The switch is controlled by a relay element 33 made on the transistor 34 through a delay unit 35 made on the transistor 36, a capacitor 37.

При наличии контакта токоприемника с сетью транзистор релейного элемента 33 заперт суммарным выходным напр жением датчика 4 и задатчика тока кор . Транзистор 36 блока задерл ки 35 открыт, а коиденсатор 37 этого блока зар л ;ен указанной пол рностью. Транзистор 25 первого каскада коммутатора 24 открыт, а транзистор 26 второго каскада этого коммутатора занерт. Запоминающий блок 19 в этом случае работает в режиме сложени за выходным напр жением датчика 7 тока возбуждени . Конденсатор 18 запоминающего блока 19 зар жаетс через резистор 23 иIn the presence of contact of the current collector with the network, the transistor of the relay element 33 is locked by the total output voltage of the sensor 4 and the current setting box. The transistor 36 of the de-blocking unit 35 is open, and the co-capacitor 37 of this unit is charged, indicated by the polarity indicated. The transistor 25 of the first cascade of the switch 24 is open, and the transistor 26 of the second cascade of this switch is locked. In this case, the storage unit 19 operates in the addition mode for the output voltage of the excitation current sensor 7. The capacitor 18 of the storage unit 19 is charged through a resistor 23 and

диод 2 и имеет разр дную цепь через резистор 22, диод 20 и открытый транзистор 25 первого каскада коммутатора. Резисторы запоминающего устройства одинаковы, и конденсатор этого устройства зар жаетс до половины выходного напр л ;ени датчика 7 тока возбуждени . Выход донолиительного усилител 10 соединен с транзистором 25 первого каскада коммутатораdiode 2 and has a discharge circuit through a resistor 22, a diode 20 and an open transistor 25 of the first stage of the switch. The memory resistors are the same, and the capacitor of this device is charged to half the output voltage of the excitation current sensor 7. The output of the limiting amplifier 10 is connected to the transistor 25 of the first cascade switch

24 и не принимает участи в управлении широтно-импульсным модул тором. Широтно-импульсным модул тором 8 управл ет усилитель 9, усиливающий разность суммарного выходного напр жени датчика 424 and does not take part in the control of a pulse-width modulator. A pulse width modulator 8 controls the amplifier 9, amplifying the difference of the total output voltage of the sensor 4

и задатчика тока кор . В этом режиме предлагаемое устройство обеспечивает поддержание на неизменном уровне заданного тока кор .and setpoint current cor. In this mode, the proposed device maintains at a constant level the specified current box.

При отрыве токоприемника сигнал с выхода блока сравнени 15 резко уменьшаетс , транзистор 34 релейного элемента 33 отпираетс , запира на заданный интервал времени транзистор 36 блока задержки 35. Запираетс транзистор 25 первого каскадаWhen the current collector is disconnected, the signal from the output of the comparator unit 15 decreases sharply, the transistor 34 of the relay element 33 is unlocked, locked for a specified time interval, the transistor 36 of the delay unit 35. The transistor 25 of the first stage is locked

и отпираетс транзистор 26 второго каскада коммутатора 24. Транзистор 25 первого каскада, занира сь, разрывает цепь разр да конденсатора 18 запоминающего блока 19, а транзистор 26 второго каскада , включа сь, отключает этот конденсатор от цепи зар да. Запоминающий блок 19 переключаетс в запоминани напр жени , нропорционального тому значению тока возбуждени , которое было вand the transistor 26 of the second cascade of the switch 24 is opened. The transistor 25 of the first cascade breaks open, breaks the discharge circuit of the capacitor 18 of the storage unit 19, and the transistor 26 of the second stage turns off the capacitor from the charge circuit. The storage unit 19 switches to memorizing a voltage proportional to the value of the drive current that was

момент, предшествующий отрыву токоприемиика . Поскольку в этом копденсатор 18 разр жаетс только через очень большое входное сопротивление операционного усилител 12, напр жение на нем вthe moment preceding the separation of tocopic drugs. Since in this case the capacitor 18 is discharged only through a very large input resistance of the operational amplifier 12, the voltage across it

течение времени отрыва токоприемника практически не измен етс . Напр жение на конденсаторе 18 служит опорным напр жением усилител 10. Нар ду с опорным напр л ением на вход усилител 10 подаетс выходное напр жение датчика 7 тока возбуждени , разделенное .нополам делителем напр л ени 17 и проннвертированное инвертирующим новторителем 16. Разность этого напр жени и опорного напр жени the current time of the current collector is almost unchanged. The voltage on the capacitor 18 serves as the reference voltage of the amplifier 10. Along with the reference voltage, the output voltage of the excitation current sensor 7 is divided into the input fields of the amplifier 10 and divided by the fields of the inverter 17 and diverted by an inverting inverter 16. The difference of this voltage and support stress

усиливаетс усилителем 10 и подаетс на вход широтно-импульсного модул тора 8 (транзистор 25 первого каскада коммутатора 24 выключен и выход усилител 10 не блокируетс ). Выходное напр жениеamplified by amplifier 10 and fed to the input of pulse-width modulator 8 (transistor 25 of the first stage of switch 24 is turned off and the output of amplifier 10 is not blocked). Output voltage

усилител 10 в этом режиме выше выходного напр жени усилител 9, в св зи с чем выходной диод 38 усилител 9 заперт и усилитель 9 не принимает участи в управлении широтно-импульсным модул тором 8. Усилитель 10, подава на вход широтно-импульсного модзл тора 8 усиленный сигнал рассогласовани опорного напр жени и напр л ени , нропорционального выходному напр жению датчика 7 тока возбуладеии , обеспечивает в течениеthe amplifier 10 in this mode is higher than the output voltage of amplifier 9, therefore the output diode 38 of amplifier 9 is locked and amplifier 9 does not take part in controlling pulse-width modulator 8. Amplifier 10 by applying pulse-width modulator 8 to the input the amplified signal of the mismatch of the reference voltage and voltage, proportional to the output voltage of the current sensor 7, provides for

всего времени отрыва токоприемника поддержание тока возбуждени на том уровне, на котором он был в момент, предшествующий отрыву. При восстановлении контакта токоприемника с сетью ток кор нарастает до уровн , на котором он был в момент, предшествующий отрыву токоприемника, транзистор 34 релейного элемента 33 запираетс , включаетс транзистор 36 блока задержки 35, переключаютс транзисторы коммутатора 24, управление широтно-импульсным модул тором 8 берет на себ усилитель 9, и устройство поддерживает заданное значение тока кор . В редких случа х при повышении напр жени сети в- момент отрыва токоприемника или при отрыве токоприемника в момент переключени схемы из режима в режим, ток возбуждени , который был в, момент, предшествующий отрыву токоприемника, может оказатьс недостаточным дл того, чтобы ток кор нарос до величины, при которой транзистор 34 релейного элемента 33 переключитс в исходное положение. В этом случае переключение транзистора 36 блока задержки 35 и, соответственно, транзисторов коммутатора 24 в исходное положение произойдет через интервал времени, в течение которого разр дитс конденсатор 37 блока задержки 35. Этот интервал времени выбран больше максимального времени отрыва токоприемника, но меньше времени, в течение которого может развитьс моторный ток. Инвертирующий повторитель 16 может быть исключен из схемы, если усилитель 10 построить на операционном усилителе , включенном по схеме суммирующего усилител с дифференциальным включением входов. Однако при этом необходимо обеспечить достаточно точную симметрию напр жений питани операционного усилител .the entire time of the current collector's separation, maintenance of the excitation current at the level at which it was at the moment preceding the separation. When the contact of the current collector with the network is restored, the core current rises to the level it was at at the moment prior to the current collector's separation, the transistor 34 of the relay element 33 is locked, the transistor 36 of the delay unit 35 is turned on, the transistors of the switch 24 are switched, the control of the pulse width modulator 8 takes the amplifier 9 itself, and the device maintains the current setpoint box. In rare cases, when the mains voltage increases in - the moment of the current collector's separation or when the current collector is disconnected at the moment of switching the circuit from mode to mode, the excitation current that was at, the moment preceding the current collector's separation may be insufficient to the value at which the transistor 34 of the relay element 33 switches to its original position. In this case, the switching of the transistor 36 of the delay block 35 and, accordingly, the transistors of the switch 24 to its initial position will occur after a time interval during which the capacitor 37 of the delay block 35 is discharged. This time interval is chosen longer than the current collector breakout time, but less than a current which may develop a motor current. Inverting repeater 16 can be excluded from the circuit, if the amplifier 10 is built on an operational amplifier, connected according to the scheme of summing amplifier with differential switching of the inputs. However, it is necessary to ensure sufficiently accurate symmetry of the power supply voltage of the operational amplifier.

Предлагаемое устройство, ограничива ток возбуждени при отрыве токоприемника до уровн , на котором он был в момент.The proposed device, by limiting the excitation current at the separation of the current collector to the level at which it was at the moment.

предшествующий отрыву, обеспечивает ограничение напр жени на коре при отрыве токоприемника до уровн напр жени контактной сети и исключает аварийные броски тока кор при восстановлении контакта с сетью, позвол отказатьс от выключени рекуперации при отрыве токоприемника , и тем самым повысить ее эффективность , а также значительно повысить надежность работы т говых двигателей.preceding the separation, provides a limitation of the voltage on the cortex when the current collector is removed to the level of the contact network voltage and eliminates the current inrush current of the core when contact is restored to the network, allows you to refuse to turn off the recovery when the current collector is disconnected, and thereby increase its efficiency and also significantly increase reliability of operation of traction engines.

Claims

1. Rubchinsky I. P. The device and operation of electric trains, M., 1976, p. 351.