Устройство для релейного регулирования тока электродвигателя

ОП ИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ Союз Советских Социалистических Республик(51) М. Кл. В 601 15/ Н 02 р 5/1 заявкис присоединени осударственный комет Совета Министров ССС оо делам изооретенийи открытий(72) Авторы изобретени 1) Заявитель Научно-исследовательский институт автоматики и электромеханики ТРОЙСТВО ДЛЯ РЕЛЕЙНОГО РЕГУЛИРОВАН ТОКА ЭЛЕКТРОДВИГАТЕЛЯ"открывания" тиристорного регу импульсо Изобретение относится к области релейного импульсного регулирования тока электродвигателей постоянного тока и предназначено преимущественно для регулирования тягового и тормозного усилий электропод вижного состава.Известно устройство для регулирования гока тягового электродвигателя, обеспечивающее, как и широтно-импульсные регуляторы, постоянную частоту переключений ти ристорного ключа, что достигается определенной взаимосвязью элементов электронной части канала регулирования; соединением выхода генератора задающих импульсов, определяющего частоту переключений, со И входом формирователя задержанных импульсов и через дифференцирующую цель с одним из входов триггера, соединением этого же входа триггера с выходом блока сравнения текущего и заданного значений тока 20 якоря, соединением выхода формирователя задержанных импульсов со вторым входом триггера и со входом усилителя импульсов гашения тиристорного регулятора, а также соединением выхода триггера с усилителем 25 лятора,Известное устройство характеризуетсяограниченным верхним пределом частоты переключений, зависящим от параметров системы регулирования, в частности от величины электромагнитной постоянной временицепи якоря. При выборе постоянной частоты переключений, превыщающей предельнодопустимую, в начале процесса регулирования, когда продолжительность включения тиристорного ключа С 0,5, во время паузыток спадает сравнительно медленно, принциппостоянства частоты переключения нарушается, так как в течение паузы регулируемыйток не успеет снизиться до уровня уставки.Цель изобретения - увеличение частотыпереключений тиристорного ключа без нарушения ее постоянства.Это достигается введением в устройство новых элементов: блока инверсии, блока изменения структуры и блока переключения, причем последний подключен к выходам формирователей блокировочных и задержанных импульсов, блока сравнения,481476 УЗ Составитель 9,кучумоведактор Т.ЗагребепьнаХехред 1,Карандашова Корректо Фисенк ираж 782 каз одписно 1 НИ приятие сПатеит, Москва, Г.59, Бережковская наб 2 Изд. 1 3И Государственного ка по делан нзобрет Москва, 113035,итета Совета Министров СССннй и открытий аушская наб., 4481476 блока инверсии, блока изменения структуры и через триггер - ко входу блока изменения структуры, к которому подсоединен выход генератора задающих импульсов.Взаимодействие новых элементов обесгечивает автоматическое изменение структуры регулятора при помощи бесконтактного блока переключения таким образом, что при 0,5, на тиристорный ключ поступают открывающие переоцические импульсы 1 О с частотой зацаюшего генератора и запи, рающие импульсы ог блока инверсии, а при )0,5 на тиристорный ключ поступают открывающие импульсы от блока сравнения текущего и заданного значений регулируе лого тока цвигателя и запирающие периоди ческие импульсы с частотой задающего генератори, Изменение структуры регулятора в указанном поряцке обеспечивает цостижение регулируемым током уставки по 20 более крутым участкам его нарастания (при 0,5) или спаца (приу 0,5), чем и объясняется принципиальная воэможность существенного увеличения частоты регулирования , при ее постоянстве, 25На фиг. 1 изображена блок-схема уст.ройства цля релейного регулирования тока электроцвигателя; на фиг, 2 - временная диаграмма, поясняющая принцип работы устройства; на фиг; 3 - функциональная ЗО схема блока инверсии; на фиг. 4 - вреленные циаграммы, поясняющие принцип работы блока инверсии; на фиг, 5 - функциональная схема блока изменения структуры; на фиг. 6 - временные циаграммы, пояс- З 5 няюшие принцип работы блока изменения структуры.В начальный момент пуска тягового электродвигателя ( ( 0,5 ) транзисторы 1,2 и 3 блока переключения 4 (см. фиг. 1,2) 40 нахоцятся в закрытом состоянии и пропускают импульсы напряжения, поступающие на их коллекторы, Импульсы напряжения Оот формирователя 5 эацержанных импульсов, сдвинутые относИтельно импульсов напря женил Ц генератора 6 зацаюших импульсов на время , поступают на верхнее плечо ,триггера 7, который перевоцится в цругоеустойчивое состояние . По заднему фрон- ту напряжения 0 триггера 7 запускается7усилитель 8, который форлирует напряжение О, поц цействием которого открываетсятиристорный ключ 9, Если триггер 7 в напальный л 1 олент пуска нахоцится в состоянии, противоположном укаэанному, импульсы напряжения О от формирователя 5 эацержанных импульсов поступают, минуя триггер 7, воносрецственно на усилитель 8.При открывании тиристорного ключа 9 ток 1 якоря быстро (по крутому участку) 4нарастает до токауставки. В моментУсравнения текущего значения тока якоря,с током уставки срабатывает блок 10инверсии. Импульс напряжения 0 от блслка 10 инверсии поступает на нижнее плечотриггера 7, который изменяет свое устойчивое состояние. По заднему фронту ныряжения Ц триггера 7 запускается усилитель 11, формирующий импульс налряженияО, под действием которого закрывается тиристорный ключ 9. Ток якоря начинает уменьшаться (по пологому участку) иуменьшаться до поступления очередного периодического импульса напряжения О формирователя 5 задержанных импульсов. Вдальнейшем работа схемы повторяется,Таким образом, в описанном режиме0,5) регулируемый ток 1 ни при каяких условиях не может превысить ток уставки и пульсирует относительно некоторогосреднего значения,По мере разгона тягового электродвигателя относительная продолжительностьвключенияувеличивается при а 0,5, блок12 изменения структуры своими выходными напряжениями О и 0 переключит транзисторы блока переключения 4 таким образом,что транзисторы 1,2,3 будут находитьсяв открытом состоянии, а транзисторы 13и 14 закроются, Следовательно, блок переключения 4 переключит импульсы напряжения 0 верхнего плеча триггера 7 на егонижнее плечо, а на верхнее плечо будутпоступать импульсы напряжения с блокасравнения 15.При поступлении на нижнее плечо триггера 7 периодического импульса напряженияформирователя 5 задержанных импуль 3сов триггер изменит свое состояние, Позаднему фронту напряжения О триггера 7запускается усилитель 11, формирующийимпульс напряжения О , под действиемкоторого закрывается тиристорный ключ 9.Регулируемый токуменьшается (по круятому участку). При достижении током 1ятока 1 уставки срабатывает блок 15 сравУнения, Импульс напряжения О, минуя тран 5зистор 14, поступает на верхнее плечо триггера 8, 7, который формирует импульсы напряжения О, под действием которых11открывается тиристорный ключ 9. Регули 481476о нерацию выхоцных импульсов, и начинает работать блок инверсии, который генерируетимпульсы напояжения4Работа блока 10 инверсии по функциональной схеме (см. фиг, 3) и временным циаграммам (см. фиг. 4) осуществляется слецую шим образом. 40, и начинается блокинг-процесс. На выходе блока инверсии появляется импульс напряжения. Максимальная задержка между последним импульсом напряжения О блока5 лируемый ток 1 становиться ниже тока 1яустановки, блок сравнения прекращает ге руемый ток увеличивается до поступления очередного импульса гашения. В дальнейшем работа схемы повторяется.Регулируемый ток 1 пульсируется от- я носительно некоторого среднего значения,5не снижаясь ниже тока уставки.формирователь 16 блокировочных импуль-;сов формирует импульсы напряжения ц2цлительностью 1, поц действием которых, 10открываются транзисторы 3 и 14, которыешунтируют прохожцение импульсов напряжения О и О на врел 1 я цействия импуль,са4 5Импульсы напряжения О сдвинуты2 3 15относительно импульсов напряжения О1на время 1, причем= 2Таким2 1.образом, в системе исключается возможность, нецопустимо близкого расположения открывающих Ц и закрывающихимпуль 11 10сов напряжения, благоцаря чему повышается коммутационная устойчивость тиристорного ключа 9, Времяравно максималь.1ному времени заряца илИ перезаряца коммутирующего конценсатора тиристорногоключа 9.Для исключения соывов тиристорного,ключа 9 в моменты изменения структуры 30импульсы от генератора 6 поступаютна блок 12 изменения структуры в моментыцействия блокировочного импульса.Большинство элементов регулятора пред-ставляет собой широко известные импульс- Мные устройства. Генератор 6 зацающихимпульсов прецставляет собой блокинг-генератоо, Формирователь 5 зацержанныхимпульсов и формирователь 16 блокировочных импульсов выполнены на жцущихмультивибраторах. Блок 15 сравненияпрецставляет собой циоцно-регенеративныйкомпаратор,функциональная схел 1 а блока 10 инвер-,сии и временные циаграммы, поясняющие 45его работу, прецставлены соответственнонафиг,Зи 4,Разнополярное напряжение О с частотдного цатчика 17 тока якоря (см. фиг. 1), 50частота которого зависит от величинырегулируемого тока 1 поступает оцновременно на блок 10 ийверсии и блок 15сравнения, Блок 15 сравнения состоитиз форл 1 ирователя пилообразного напряжения и компаратора. Блок сравнения генерирует импульсы напряжения, когца регуНапряжение 0 датчика 17 тока якорядпоступает на инвертор 18 и дифференцирую щую цепь 19. Напряжение О с дифференцирующей цепи 19 поступает на верхнее плечо триггера 20, а на нижнее плечо этого триггера поступает напряжение О с блока сравнения, Триггер при наличии импульсов напряжения 0 меняет свое устойчивое состояние с част отой датчика тока якоря. Импульсы напряжения 0 с триггера 20 и импульсы напряжения О и инвестора 18 поступают на схему совпадения 21, выполненную на транзисторе 22, диоде 23 и резисторе 24. При наличии импульсов напряжения О с триггера 20, т.е. при р; боте блока 15 сравнения, транзистор 22 находится в открытом состоянии, конденсатор 25 разряжен, блокинг-формирователь 26 не генерирует импульсы напряжения 0 При исчезновении импульсов напряжения 0 с блока 15 сравнения триггер 20 устанавливается в одно из устойчивых положений, транзистор 22 закрывается на время полу- периодов напряжения О, конденсатор 25 заряжается от источника через резистор 27, Когда напряжение О на конденсаторе 25 станет равным напряжению 0 пробоя стабилитрона 28, транзистор 29 открывается,сравнения с первым импульсом напряжения0 блока инверсии равна периоду импульсов напряжения ) датчика тока якоря идявляется незначительной ввиду высокой частоты выходного напряжения этого датчика,функциональная схема блока 12 изменения структуры и временные диаграммы,поясняющие его работу, приведены соответ.-,ственно на фиг. 5 и 6,Импульсы напряжения О и 0 с вы 4814767ходов триггера 7 (см. фиг. 1), длительность которых равна соответственно времени включенного и выключенного состояний тиристорного ключа 9, поступают на базы транзисторов 30 и 31 интеграторов 32 и 33. Уровень напряжений О и Н на выходах интеграторов 32 и 33 будет зависеть от длительности подаваемых импульсов напряжения О и О . При относи 10 тельной продолжительности включения с 0,5 (см. фиг. 6 а) транзистор 30 интегратора 32 большее время периода находится в закрытом Состоинии, поэтому конденсатор 34 заряжается до напряжения О, которое15 выше эталонного напряжения Ц . Компаэ 2 ратор 35 генерирует импульсы напряженияО, которые переводят командный триг-,20 гер 36 в одно из устойчивыхсостоянийПод действием напряжения 0 команд; ный триггер 36 закрывает транзистор 37,а под действием напряжения .О откры 21 м вает транзистор 38. Импульсы напряженияЦ от задающего генератора 6 (см. фиг.1)поступают на верхнее плечо исполнительного триггера 39, с выхода которого снимаются напряжения и О . Напряжения 0 и З 00 поступают на базы транзисторов 1,2, 3,13,14 блока переключения 4 и переводят их в состояния которые соответствуют работе схемы при0,5.35По мере увеличения относительной продолжительности включения Г напряжениеО 2 с выхода интегратора 32 уменьшается, а напряжение 0 с выхода интег.4018ратора 33 возрастает, При Ъ 0,5 найряжейие1 становитсяниже эталонного напряже 17"ния фЭ, а напряжение Цвыше напряжения, , у . Компаратор 35 прекращает гене,рацию импульсов напряжения 0, а компа,ратор 40 начинает генерировать импульсы напряжения О . В результате исполни 22тельный триггер 39 изменяет свое устой- чивое состояние, блок переключения изменяет структуру регулятора.Эталонные напряжения Ц и Оэ 1 э 2 выбираются так, чтобы не было одновре менного генерирования компараторов 35 и 40 ц следовательно, неопределенного состояния триггера 36.Прецмет изобретенияУстройство цля релейного регулирования тока электроцвигателя с постоянной частофтой переключений, соцержашее генератор зацаюших импульсов, поцключенный к формирователям задержанных и блокировочных импульсов, блок сравнения текущего и зацанного значений тока якоря, триггер, выхоцы которого через усилители соецинены с тиристорным ключом, о т л и ч а ю ш е е с я тем, что, с целью увеличения частоты переключений тиристорного ключа беэ нарушения ее постоянства, оно снабжено блоком инверсии, блоком изменения структуры и блоком переключения, причем блок переключения поцключен к выхоцам формирователей блокировочных и эацержанных импульсов, блока сравнения, блока инверсии, блока изменения структуры и через триггер - ко вхоцу блока изменения структуры, к которому поцсоецинен выхоц генератора эацаюших импульсов.