Способ регулирования скорости тягового электродвигателя

Способ регулирования скорости тягового электродвигателя

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

Союз Советских

Социалистических

Республик

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

<>783071 (61) Дополнительное к авт. свид-ву (22) Заявлено 100179 (21) 2711304/24-11 с присоединением заявки № (23) Приоритет

Опубликовано 30.1180. Бюллетень ¹ 4 4

Дата опубликования описания 10. 12. 80

)y, g,3

В 60 L 15/28

Государственный комитет

СССР по делам изобретений н открытий (53) УДК 621 . 3 33 .. 3 (088. 8) (72) Авторы изобретения

В.И.Баклушин, Я.Е.Марченко и С.Г.Архипов (71) Заявитель (54) СПОСОБ РЕГУЛИРОВАНИЯ СКОРОСТИ ТЯГОВОГО

ЭЛЕКТРОДВИГАТЕЛЯ

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано в тяговых электроприводах электроподвижного состава для регулирования скорости движения.

Известен способ регулирования скорости тягового электродвигателя, заключающийся в том, что сравнивают сигнал задания скорости с сигналом фактической скорости и полученный сигнал рассогласования по скорости сравнивают с сигналом обратной связи по току якоря, полученный сигнал рассогласования по току якоря преобразуют в импульсы управления выпрямитель- 15 ными мостами преобразователя, напряжением которого воздействуют на якорную цепь двигателя, сигнал задания .тока возбуждения двигателя сравнивают с сигналом фактического тока воэ- 20 буждения, полученный сигнал рассогласования подают через вентильный возбудитель на независимую обмотку возбуждения двигателя, при этом из сигнала рассогласования по току якоря вычитают опорный сигнал и разностным сигналом со знаком, противоположным знаку сигнала задания тока возбуждения, возде:ствуют на обмотку возбуждения двигателя (1) . 30

Однако такой способ регулирования скорости двигателя имеет недостаток, заключающийся в том, что несмотря на применение двух и более ступеней регулирования напряжения на якоре тягового двигателя, на скоростях движения от 40 до 70 км/ч имеют место заниженные (от 0,6 до 0,8) значения коэффи-. циента мощности. Заниженные значения коэффициента мощности в указанных диапазОнах скоростей являются следствием фазового регулирования напряжения на второй и третьей ступени регулирования якорного напряжения двигателя.

Целью изобретения является повышение коэффициента мощности.

Цель достигается тем, что опорный сигнал определяют как уровни напряжений, равные 0,9 — 1 значения выпрямленного напряжения каждого кроме последнего моста вентильного преобразователя, питающего якорную цепь двигателя, а при переходе значений сигнала рассогласования по току якоря от уровня, равного предшествующему опорному сигналу до 0,9 последующего урбвня, сбрасыва от сигнал управления ослаблением тока возбуждения до нуля.

783071

На фиг. 1 показана структурная схема электропривода, реализующего способ регулирования скорости тягового электродвигателя; на фиг. 2 эпюры выходных напряжений усилителя регулятора тока и формирователей в функции выходного сигнала.

Устройство содержит узел сравнения

1, сравнивающий сигнал задания скорости и сигнал фактической скорости с датчика скорости 2, сочлененного с р двигателем постоянного тока 3, регулятор скорости 4, соединенный выходом с узлом сравнения 5, другой вход которого соединен с датчиком тока якоря б, а выход — с усилителем регулятора 7 тока якорной цепи, выход которого подключен к формирователям 8, 9, 10 сигналов управления для каждой

còупени регулирования напряжения на якоре двигателя. Выходы формирователей соединены соответстненно с фазо- И сднигаюцими блоками 11, 12, 13, выходы которых подключены к распределителям 14, 15, 16 импульсов трехступенчатого вентильного преобразователя 17, питающегося от силового трансформатора 18. Вход усилителя 19 с элементами обратной связи 20, 21, 22 соединен с формирователями сигналов

8,9 и 10 управления через сопротивления 23, 24, 25, 26, 27, 28, и через сопротивление 29 ча него подается р--й сиг ал (и„).

Устройство содер:кит ключи 30 и 31, входные цепи которых подключены к выходам триггеров 32 и 33, при этом первый вход триггера 32 подключен к выходу логического элемента И-НЕ 34, а второй вход соединен чере= %лнеpтор 35 с логическим элементом И-HE

36, первый вход три; ãåðà 33 подключен к выходу логическо "o элемента и-не 4Q

37, а второй вход — через инвертор

38 к выходу логическог > элемента И-HE

39, причем одни из нходон логических элементов И-НЕ соединены с в....>ходом соответствую> егo фозосдвига>щего бло- 4»

43 ка, а на вторые входы подается опорное напряжение l(, . Узел сравнения 40 соединен своими входами с выходом усилителя 19 и с датчиком тока 41 обмотки возбуждения 42, — с вен- 50 тильным преобразователем 43 цепи возб вождения.

CtIoco6 можно пон ITb, рассмотреB работу электропривода (фиг. 1).

Сигнал ошибки по скорости, представляю>- ий собой разность сигнала задания Vqo< и сигнала обратной связи 70с, постугает на регулятор скорости 4, выходное значение которого, являясь для усилителя регутйттора 7 тока зада ощим, поступает на у",åë "pa- $Q внения 5 с сигналом обратной связи по току Дос . Полученная ошибка ре- гулирования т >ка якорной цепи усил пется в регуляторе 7 тока и далее поступает ча 1>ормирователи 8 9, 10, сигналов управления для трех ступе ней регулирования напряжения преобразователя 17. Эпюры выходных напряжений усилителя регулятора 7 тока и формирователей 8, 9, 10 в функции нходного сигнала показаны на Фиг. 2.

При значении выходного сигнала усилителя регулятора 7 тока от 0 до 1/3

Я >ь к сигнал управления Формирует»а. ййходе формирователя 8 tt далее поступает на фазосднигающий блок 11, где формируются импульсы управления, фазы которых определяются уровнем сигнала управления. С выхода фазосдвигающего блока 11 через распределитель

14 импульсы поступают на соответствующие вентили первой ступени регулирования, при этом с распределителей 15, 16 на вентиль второй и третьей ступени подаются управляющие импульсы с постоянной Фазой, определя>ощие создание цепи для прохо>кдения тока через двигатель под действием выходного напряжения перной с -.Упени регулиронания.

При достижении на выходе Формирователя 8 напряжения 0,9 U@bt„ tta

>" макс выходе усилителя 19, предварит ель но смещенного отрицательным сигналом

UОtt, появляется отрицательный сигнал, который, поступая на узел сравнения 40, снижает результирующий сигнал на. его выходе, тем самым определяя снижение тока нозбуждения двигателя и увеличение скорости. Коэффициент усиления кочтура ослабления тока возбуждения выбирается так, тобы при изменении сигнала на выходе формирователя 8 от 0,9 до 1,00а>>к происходило ослабление потока двигателя примерно на 40 . это определяет регулиронание скорости в диапазоне с 0,3 номинальной скорости двигателя в„) до скорости порядка 0,6

Щ при высоком значении коэффициента мощности, когда напря>кение на якоре двигателя будет определяться полным (90 †10) напря>кением, а ток возбуждения двигателя б дет меньше номинального значения и определяется заданной скоростью нращечия днигателя.

При регулировании скорости выше

0,6 Д,к двигателя, определяемой 73дд при максимальном выходном напряжении формирователя 8, на выходе Формирователя 9 появляется напряжение, поступаю.>tee на фазосдвигающий блок 12 и определяющее на е>-о выходе регулируемые по фазе импульсы управления для второй ступени регулирования напряжения преобразователя, Появившиеся импульсы управления на выходе фазосдвигающего блока 12 поступают на логичеcêèé элемент И-HE 34, ча второй вход которого поступает опорное напряжение Л, представляющее собой синхронизированное с сетью напряжение с амплитудс>й, раня>й епини7830 i1 r макс

LI о» б5 це при положительной полуволне питающего напряжения и нулю при отрицательной. При этом в положительный полупериод питающего напряжения на выходе логического элемента И-HE 34 будет формироваться нуль, определяющий на выходе триггера 32 сигнал, включающий ключ 30 и закорачивающий сигнал с выхода формирователя 8 на нуль через сопротивление 23. Сигнал ослабления потока снимается, так

t0 как выходное напряжение усилителя 19 становится равным нулю.

При достижении выходного сигнала формирователя 9 0,908>,,км на выходе усилителя 19 появ ляется сигнал ослабления потока двигателя, определяющий снижение тока возбуждейия двигателя и осуществляющий регулирование скорости от О,б до 0,9 II> за счет изменения;,потока. двигателя с высоким коэффициентом мощности. 20

При повышении задания на регулятор скорости выше 0,9 Ьн наряду с максимальными сигналами на выходах формирователей 8, 9 появляется сигнал на формирователе 10, а также появляются регулируемые по фазе импульсы управления на выходе фазосдвигающего блока 13, при этом (аналогично описанному выше) на выходе логического элемента И-НЕ 37 появляется нуль, определяющий опрокидывание триггера 33, выходным напряжением которого открывается ключ 31, закорачивающий сигнал с выхода формирователя 9 на нуль через сопротив-,.ение 25. Под действием смещения на выходе усилителя 19 устанавливается нулевое значение. Дальнейшее регулирование скорости происходит при малых углах регулирования третьей ступени и при превышении скорости двигателя 0,9 й>, за счет ослаб- 40 ленного потока двигателя.

Возвращение в исходное состоячие триггера 33 и размыкание ключа 31 производятся импульсами управления фазосдвигающего блока 12 при отсутствии регулируемых по фазе импульсов на выходе фазосдвига>ощего блока 13. И соответственно возврат в исходное состояние триггера 32 и размыкание ключа 30 производятся регулируемыми по фазе импульсами фазосдвига.ощего блока

11 при отсутствии регулируемых по фазе импульсов на выходе фазосдвигающего блока 12.

Формирование опорных уровней, соответствующих 0,9 55 вентилей отдельных мостов многоступенчатого вентильного преобразователя осуществляется в системе управления опорным сигналом Цоп, который подают через сопротивление 29 на, б0 вход усилителя 19.Значение напряжения

0 <и определяется где К коэффициент, опр< деля>ощий уровень опорного напряжения и равный 0,9; максимальное значение (ма кс где РП вЂ” активная мощность преобразователя; (P„ — угол сдвига между током и напря>кейном основной частоты на ;.г ряп >ной обм >тке трансформатора; с — угол ре> .;i":;, >во ния преоб— разова.г.дя; уго:r ко .::..;;:, я птилей. выходно го си гнала усилителя регулятора 7 тока.

Формирование стопроцентного уровня опорного сигнала для первой и второй ступени регулирования в системе управления осуществляется в моменты появления импульсов, регулируемых по фазе, соответственно на фазосдвигающих блоках 12 и 13.

Сброс сигнала управления током возбуждения в диапазоне изменения выходного сигнала усилителя регулятора тока от стопроцентного предшествующего уровня опорного сигнала до девяностопроцентного последующего уровня осуществляется путем шунтирования сигналов с выходов формирователей 8 и 9 ключами 30 и 31 соответственно на входе усилителя 19. Управление ключами 30 и 31 осуществляется логическими схемами, состоящими из триггеров 32 и 33 соответственно и логического элемента И-HE 34, инвертора

38, логического элемента И вЂ” НЕ 36 и логического элемента И-HE 37, инвертора 38, логического элемента И-НЕ

39 соответственно.

Для выделения сигнала управления током возбуждения только при превышении выходным сигналом регулятора тока опорного напряжения в цепи обратной связи усилителя 19 вкл>очают обратную связь 22.

Получение опорного сигнала, состоящего из уровн>й напряжений, пропорциональных 0,9 значениям выпрямленных напряжений каждого, кроме последнего моста многоступенчатого вентильного преобразователя, пита>ощего якорную цепь двигателя, позволяет регулировать скорость двигателя путем ослабления поля двигателя в конце каждой ступени регулирования якорного напряжения. Это определяет более высокий коэффициент мощности преобразовате.пя, питающего якорь двигателя по сравнению со способом, взятым за прототип, и более меньший уровень реактивной мощности.

Для управляемых выпрямителей в первом приближении можно принять, что реактивная мощност|783071

Для оценки снижения реактивной мощности, потребляемой иэ сети преоб разователем, по сравнению с прототипом принимаем, что реализованный коэффициент мощности (соЬ Q в системах регулирования по предлагаемому способу будет выше на величину порядка 1015%, что определяется в основном условиями движения поезда: движением

На желтый и красный сигналы, движением с ограниченной скоростью до 15, 25, 40, 50 км/ч при производстве путевых ремонтных работ.

Тогда величина снижения реактивной мощности при повышении коэффициента мощности с 0,6 до 0,66-0,69 составит соответственно 21Ъ и 9Ъ.

За счет снижения потребляемой реактивной мощности снизятся активные потери при передаче ее, а также сни.— зятся потери напряжения в сети на величину 2О

Qi-х

И= „) где Я к — компенсируемая реактивная 25 мощность индуктивное сопротивление; напряжение сети.

Уменьшенные потери напряжения в сети приведут к повышению производи- ЗО тельности приводов, в частности,, для электроподвижного состава, одновременНо работающего на линии, что позволит, Например, повысить скорость дви.кения поездов. 35

Сбрасывание сигнала управления током возбуждения до нуля в диапа.зонах значений выходного сигнала усилителя регулятора тока якорной цепи от сто- 4О процентного предшествующего уро)зня опорного сигнала до девяностопроцентного последующего уровня позволяет при необходимом интенсивном разгоне привода исключить режим ослабления потока двигателя на промежуточных ступенях регулирования якорного напряжения.

Формула изобретения

Способ регулирования скорости- тягового электродвигателя, заключающийся в том, что сравнивают сигнал задания скорости с сигналом фактической скорости и полученный сигнал рассогласования по скорости сравнивают с сигналом обратной связи по току якоря, полученный сигнал рассогласования по току якоря преобразуют в импульсы управления выпрямительными мостами преобразователя, напряжением которого воздействуют на якорную цепь двигателя, сигнал задания тока возбуждения двигателя сравнивают с сигналом фактического тока возбуждения, полученный сигнал рассогласования подают через вентильный возбудитель на независимую обмотку возбуждения двигателя ° при этом из сигнала рассогласования по току якоря вычитают опорный сигнал и раэностным сигналом со знаком, противоположным знаку сигнала задания тока возбуждения, воздействуют на обмотку возбуждения двигателя, о т л и ч а ю шийся тем, что, с целью повышения коэффициента мощности, опорный сигнал определяют как уровни напряжений, равные 0,9-1 значения выпрямленного напряжения каждого кроме последнего моста вентильного преобразователя, питающего якорную цепь двигателя, а при переходе значений сигнала рассогласования по току якоря от уровня, равного предшествуюцему опорному сигналу, до 0,9 последующего уровня, сбрасывают сигнал управления ослаблением тока возбуждения до нуля.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Проспект фирмы CSEA "Jhyristor

lokomotives today and tomorrov pamphlet". Edition TB 22-103Е, 01.03.72.

783071 йь х 7

Ф ых. бых 8ык

Фиг. Г

Составитель Л.Резникова

Редактор Л.Павлова Тахред Ж.Кастелевич Корректор N.Øàðîøè

Заказ 8448/18 Тираж 763 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Филиал ППП "Патент", г. Ужгсрод, ул. проектная, 4