Устройство для релейного регулирования тока электродвигателя постоянного тока

 

Изобретение относится к электротехнике и м.б. использовано для регулирования тягового и тормозного усилий электроподвижного состава с автономными источниками питания. Целью изобретения является повьппение надежности работы устройства при сохранении качества регулируемого тока. Устройство содержит тиристорный преобразователь 1, предназначенный для подключения якорной цепи электродвигателя 2 к источнику питания 4. В цепях управления тиристорным преобразователем 1 включены формирователи импульсов 10, 11 и усилители импульсов 12, 13. За счет введения логических элементой И-НЕ 15,17,18,22,26, ИЛИ-НЕ 16,24,27 и триггеров 21, 23 обеспечивается максимально возможная частота регулирования, к-рая ограничивается только коммутационными свойствами тиристорного преобразователя 1, и высокая надежность работы устройства благодаря учету времени перезаряда коммутирующего контура. 3 ил. / J. Г 1 с S (Л

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (19) (И) 2 А1 (50 Н 02 Р 5/175

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К А ВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

1д

Х»

/ @ЛРТк "" A

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 4085392/24-07 (22) 03.07.86 (46) 15,06.88. Бюл. У 22 (71) Научно-исследовательский институт автоматики и электромеханики при

Томском институте автоматизированных систем управления и радиоэлектроники (72) !с.В.Колоколов, Ж.Т.Жусубалиев и А.А.Кукин (53) 621.316.718 (088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

У 364061, кл. Н 02 Р 7/28, 1973.

Авторское свидетельство СССР

Ф 773882, кл. Н 02 P 5/175, 1979. (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ РЕЛЕЙНОГО РЕГУЛИРОВАНИЯ ТОКА ЭЛЕКТРОДВИГАТЕЛЯ ПОСТОЯННОГО ТОКА (57) Изобретение относится к электротехнике и м.б. использовано для регулирования тягового и тормозного усилий электроподвижного состава с автономными источниками питания. Целью изобретения является повышение надежности работы устройства при сохранении качества регулируемого тока. Устройство содержит тиристорный преобразователь 1, предназначенный для подключения якорной цепи электродвигателя 2 к источнику питания 4. В цепях управления тиристорным преобразователем 1 включены формирователи импульсов 10, 11 и усилители импульсов f2, 13. За счет введения логических элементов И-НЕ 15,f.7,18,22,26, ИЛИ-НЕ

16,24,27 и триггеров 21, 23 обеспечивается максимально возможная частота регулирования, к-рая ограничивается только коммутационными свойствами тиристорного преобразователя 1, и высокая надежность работы устройства благодаря учету времени переэаряда коммутирующего контура. 3 ил., 4 +

1403320

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано для регулирования тягового и тормозного усилий электроподвижного состава 5 с автономными источниками питания, для регулирования тормозного тока электроподвижного состава в режиме электродинамического торможения.

Цель изобретения - повышение надежности работы устройства при сохранении качества регулируемого тока, На фиг.1 представлена функциональная схема устройства; на фиг.2 (а,б)временные диаграммы процессов форин 15 рования релейным способом импульсов управления тиристорным преобразователем для случаев нарастания и спадания тока; на фиг..3 — временные диаграммы работы устройства. 20

Устройство для релейного регулирования тока электродвигателя постоянного тока содержит тиристорный преобразователь 1, предназначенный . для подключения якорной цепи электродви- 25 гателя 2, шунтированного обратным диодом 3> н источнику питания 4>и последовательно соединенные датчик якорного тока 5, формирователь 6 пилообразного напряжения и компаратор 7, 30 выход которого соединен с первым входом первого триггера 8, выходом подключенным к.первому входу логического элемента И 9. Второй вход логического элемента 9 подключен к выходу датчика 35

5 якорного тока. В цепях управления тиристорным преобразователем 1 включены первый 10 и второй 11 формирователи и первый 12 и второ" 13 усилители импульсов. Второй вход компаратора 40

7 подключен к задатчику 14 эталонного напряжения. Кроме того, устройство содержит первый логический элемент

И-НЕ 15, первым входом подключенный через первый логический, элемент ИЛИ4

НЕ 16 к выходу компаратора 7. Первые входы второго и третьего логических элементов И-НЕ 17 и 18 объединены и подключены к выходу логического элемента И 9. Вторые входы первого и второго логических элементов И-НЕ 15 и 17 подключены к выходам соответственно третьего 19 и четвертого 20 формирователей импульсов, входы которых объединены соответственно со входами второго 11 и первого 10 формиро55 вателей импульсов и подключены к соответствующим выходам второго триггера 21, входы которого соединены с выходами соответственно первого 15 и второго 17 логических элементов

И-НЕ. Второй вход третьего логического элемента И-НЕ 18 объединен с первым входом четвертого логическоro элемента И-НЕ 22 и третьего триггера

23 и подключен к выходу второго логического элемента ИЛИ-НЕ 24. Выход третьего логического элемента И-НЕ

i8 соединен со вторым входом третьего триггера 23, выходом подключенного ко второму входу четвертого логического элемента И-НЕ 22, третий вход и выход которого соединены соответственно с выходом .генератора 25 прямоугольных импульсов и первым входом пятого логического элемента И-НЕ 26.

Второй вход пятого логического элемента И-НЕ 26 подключен к выходу первого формирователя импульсов 10 а выход — со входом первого усилителя

12 импульсов. Второй формирователь

11 импульсов через третий логический элемент ИЛИ-НЕ 27 подключен ко входу второго усилителя 13 импульсов. Вход второго логического элемента ИЛИ-НЕ

24 образует вход "Пуск" устройства, выход датчика 5 якорного тока через пятый формирователь 28 импульсов подключен ко второму входу первого триггера 8. Электродвигатель 2 выполнен с последовательной обмоткой возбуждения 29.

Напряжение питания электродвигате- ля 2 " U Эталонное напряжение на входе компаратора 7, соответствующее уровню тока уставки i, равно U

Устройство работает следующим образом.

В исходном состоянии ток 30 (фиг.2) электродвигателя 2 равен нулю,, датчик якорного тока 5 имеет первоначальную частоту следования выходных импульсов напряжения 31, по отрицательным перепадам которых формирователем импульсов 28 формируются импульсы напряжения 32. Каждый полупериод напряжения 31, когда оно равно

"0", формируется пилообразное напряжение 33 формирователем 6 ° Напряжение

33 сравнивается с напряжением уставки и при напряжении 33, большем U на выходе компаратора 7 формируется импульс напряжения 34, равный "0". Импульсы напряжения 34 формируются каждый период следования импульсов напряжения 31 с датчика якорного тока 5 при токе электродвигателя 0 i i

5.

55 з 140 и предназначены для формирования импульсов открывания тиристорного преобразователя 1. Импульсы закрывания тиристорного преобразователя формиру- ются триггером 8 логическим элементом

И 9 и формирователем импульсов 28 при

1 . 1 °

При О< i i триггер 8 переключа3 ется логическими нулями напряжения

32 с формирователя импульсов 28 и напряжения 34 с компаратора 7. Совпадения сигналов 31 и 35 с выхода триггера 8 на входах логического элемента

9 не наступает. Напряжение 36 на выходе элемента И 9 равно "0", Напряжение 37 (фиг.3) на входе "Пуск" устройства равно "1". Напряжение 38 на инверсном выходе триггера 23 равно

"0 и не пропускает импульсы с генератора 25 через элемент И-НЕ 22. Импульсы 34 с выхода компаратора 7 инвертируются элементом ИЛИ-НЕ 16, с выхода которого импульсы напряжения

39 через элемент И-НЕ 15 устанавливают триггер 21 в исходное состояние (импульсы напряжения 40 на выходе элемента И 9 не формируются) с напряжением 41, равным " 1", на прямом выходе, и напряжением 42, равным "0", на инверсном.

Напряжения 43 и 44 на выходах формирователей 19 и 20 равны "1". Импуль сы на выходах элементов И-НЕ 26 и

ИЛИ-НЕ 27 в исходном состоянии отсутствуют, соответственно напряжения 45 и 46 равны "0".

Ток якоря 47 равен нулю, напряжение 48 на коммутирующем конденсаторе тиристорного преобразователя 1 равно

-U

В момент времени t< на вход Пуск" .устройства подается напряжение 37, равное "0". Импульсы напряжения с генератора 25 проходят через элементы

И-НЕ 22 и 26 (напряжение 45), усилитель 12 и открывают тиристорный преобразователь 1. Ток якоря 47 нарастает. По мере нарастания тока якоря 47 и частоты следования .импульсов 3 1 с выхода датчика якорного тока 5 уменьшается амплитуда пилообразного напряжения 33, как только последняя уменьшается до величины, меньшей Бз, что соответствует достижению током якоря уровня уставки i прекращается. формирование компаратором 7 импульсов напряжения 34. Вслед за этим по первому спадающему фронту напряжения 31, поскольку триггер 8 не перебросился в состояние с "0" на,выходе (напряжение 35) происходит совпадение сигналов 31 и 35 на выходах элемента И 9, а на ее выходе формируется напряжение 36 с уровнем "1".

На фиг.3 момент времени достижения током якоря 47 уровня уставки соответствует t . В момент времени t исчезают импульсы напряжения 34 (или

39) на выходе компаратора 7, формируются импульсы напряжения 36 (или 40) на выходе элемента И 9, который перебрасйвает триггеры 2 1 и 23 в противоположное состояние с напряжениями на выходе соответственно 41,42,38. Напряжение 38 на выходе триггера 23 при этом остается равным 0 до восстановления триггера 23 в исходное состояние напряжением 37 на входе "Пуск" устройства, равным

По положительному перепаду напряжения 42 формирователь 11 генерирует импульс напряжения, который через элемент ИЛИ-НЕ 27 (напряжением 44 на выходе) усилитель 13 закрывает. тирис"

1 торный преобразователь

Одновременно напряжением 38 блокируется прохождение импульсов с генератора 25 через элемент И-НЕ 22.

Одновременно по положительному перепаду напряжения 42 генерируется импульс напряжения 43, который блокирует прохождение импульсов напряжения

39 с компаратора 7 через элемент ИНЕ 15. Длительность импульсов напряжения 43 соответствует времени пере- заряда коммутирующего конденсатора тиристорного преобразователя 1, тем самым исключается срыв работы тиристорного преобразователя преждевременным прохождением импульсов напряжения 39 на открывание тиристорного преобразователя 1, Одновременно идет перезаряд коммутирующего конденсатора с напряжением 48 тиристорного преобразователя 1.

Ток якоря 47 спадает.

По окончании импульса напряжения

43 первый импульс напряжения 39 компаратора 7 перебрасывает триггер 21 в исходное состояние. По положительному перепаду напряжения 41 формирователь 10 генерирует .импульс напряжения, который через элемент И-НЕ 26 с напряжением 45 на выходе, усилитель

12 открывает тиристорный преобразователь

1403320 6 срывы его работы и сохраняет хорошее качество регулируемого тока, так как в блокирующие импульсы, обеспечивающие р- высокую надежность оказывают влияние на длительность релейного регулирования только поочередно: один при коэфу- фициенте заполнения $,,меньшем 0 5, ppyroA — при, большем 0,5. Частота

10 автоколебаний тока, обеспечиваемая устройством, максимально возможная сс для релейного однопозиционного сНособа регулирования тока и конкретного тиристорного преобразователя с соответствующими полупроводниковыми приборами и схемой перезаряда коммутируа- ющего конденсатора.

Одновременно формирователь 20 генерирует импульс напряжения 44, ко торый блокирует прохождение импульсо напряжения 40 на закрывание тиристо ного преобразователя i через элемент

-HE 17.

Одновременно идет перезаряд комм тирующего конденсатора с напряжением

48 тиристорного преобразователя 1.

Частота вращения двигателя 2 увеличивается, автоколебательный проце регулирования тока якоря 47 повторя ется. При значениях коэффициента за полнения тиристорного преобразова теля 1 меньших 0 5 скорость нарас тания тока якоря больше скорости сп дания. Поэтому нарастание тока якоря происходит только в зоне действия блокирующих импульсов с формирователя 20

20 напряжения 44. При этом, частота регулирования тока якоря 47 будет минимальной при максимальной скорости нарастания тока якоря в начальный момент регулирования, а импульсы напря- 25 жения 43 не оказывают блокирующего действия на импульсы напряжения 39 с компаратора 7, так как процесс спадания тока якоря значительно больше процесса нарастания. Соответственно, колебания тока якоря 47 осуществляют выше уровня тока уставки.

При равенстве скоростей нарастания и спадания тока якоря 4? период регулирования будет равен сумме двух одинаковых по длительности блокирующих импульсов напряжений 43 и 44. При этом, коэффициент заполнения (тиристорного преобразователя 1 равен 0,5, а амплитуда колебан и тока якоря 47 - 40 .минимальная. Дальнейшее увеличение скорости спадания тока якоря 47 по мере увеличения скорости вращения двигателя 2 приводит к тому, что импульсы напряжения 44 перестают оказывать 4> блокирующее действие на импульсы напряжения 39 с выхода компаратора 7. В то же время импульсы напряжения 43 начинают определять время спадания тока якоря 47, Колебания тока якоря

47 при f большем 0,5, происходят ниже уровня тока уставки. С увеличением частоты вращения двигателя 2 и увеличением скорости спадания тока якоря

47 уменьшается частота колебаний тока якоря.

Устройство учитывает время перезаряда коммутирующего контура тиристорного преобразователя, исключая тем

Формула изобретения

Устройство для релейного регулирования тока электродвигателя постоянного тока, содержащее тиристорный преобразователь, предназначенный для подключения якорной цепи электродвигателя, шунтированного обратным диодом, к источнику питания, последовательно соединенные датчик якорногд тока, формирователь пилообразного напряжения и компаратор, выход которого соединен с первым входом первого триггера, выход которого соединен с первым входом логического элемента И, второй вход которого подключен к вы" ходу датчика якорного тока, первый, второй формирователи и первый, второй усилители импульсов в цепях управления тиристорным преобразователем, второй вход компаратора подключен к задатчику эталонного напряжения, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения надежности работы при сохранении качества регулируемого тока, введены пять логических элементов И"НЕ, три логических элемента

ИЛИ-НЕ второй и третий триггеры, г третий, четвертый и пятый формирователи импульсов и генератор прямоугольных импульсов, первый вход первого логического элемента И-HE подключен через первый логический элемент ИЛИ-НЕ к выходу компаратора, первые входы второго и третьего логических элементов И-HE объединены и подключены к выходу логического элемента И, вторые входы первого и второго логических элементов И-HE подключены к выходам соответственно

7 14033 третьего и четвертого формирователей импульсов, входы последних объединены соответственно с входами второго и первого формирователей импульсов и подключены к соответствующим выхо5 дам второго триггера, входами соединенного с выходами соответственно первого и второго логических элементов И-НЕ, второй вход третьего логи- ð ческого элемента И-НЕ объединен с первым входом четвертого логического элемента -HE.è третьего триггера и подключен к выходу второго логического элемента ИЛИ-НЕ, выход третьего логического элемента И-НЕ - к второму входу третьего триггера, выход которого соединен с вторым входом четвер20 8 того логического элемента И-НЕ, третий вход и выход которого соединены соответственно с выходом генератора прямоугольных импульсов и первым входом пятого логического элемента И-НЕ, второй вход которого соединен с выходом первого формирователя импульсов, выход — с входом первого усилителя импульсов, второй формирователь импульсов через третий логический элемент ИЛИ-НЕ подключен к входу второго усилителя импульсов, вход второго логического элемента ИЛИ-НЕ образует вход Пуск" устройства, выход датчика якорного тока через пятый формирователь импульсов подключен к второму входу первого триггера. аие.2

1403320

Составитель Т.Рожкова

Редактор И.Сегляник Техред М.Ходанич Корректор О.Кравцова

Тираж 583 Подписное

ВПИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Заказ 3002/53

Производственно-полиграфическое предприятие, r. Ужгород, ул. Проектная, 4