CC BY
9
ИЗВЕСТИЯ
ТОМСКОГО ОРДЕНА ОКТЯБРЬСКОЙ РЕВОЛЮЦИИ И ОРДЕНА ТРУДОВОГО КРАСНОГО ЗНАМЕНИ ПОЛИТЕХНИЧЕСКОГО ИНСТИТУТА имени С. М. КИРОВА
Том 262 1973
ДВУХФАЗНАЯ РЕЛЕЙНАЯ СИСТЕМА РЕГУЛИРОВАНИЕ ПУСКОВОГО ТОКА ТЯГОВЫХ ДВИГАТЕЛЕЙ
А. П. ЗАЙЦЕВ, В. А. ПОДЛЯГИН
(Представлена научно-техническим семинаром НИИ АЭ(М)
Релейные системы регулирования по сравнению с широтно-импульс-ными системами обладают в основном двумя преимуществами; высоким быстродействием и высокой точностью поддержания среднего значения регулируемой величины, не зависящей от характера и величины возмущающих факторов. Однако релейные системы, выполненные по классическому принципу, применяются очень редко для целей регулирования пускового тока тяговых электродвигателей из-за ряда присущих им недостатков. Первый недостаток обусловлен причинами технического характера и заключается в значительных пульсациях регулируемого тока при выполнении регуляторов на базе серийных элементов, обладающих инерционностью, запаздыванием и неоднозначностью статических характеристик. Второй недостаток обусловлен принципиальными свойствами релейных систем и проявляется в переменной частоте регулиру-вания, которая определяется нелинейными параметрами системы и характером возмущающих факторов. Третий недостаток вытекает из второго и состоит в том, что в обычных релейных САР невозможно реализовать принцип многофазного регулирования.
Первый недостаток устраняется разработкой специальных элементов: быстродействующих датчиков тока, безгистерезисных высокочувствительных устройств сравнения и функциональных элементов с незначительным запаздыванием. Два последних недостатка не имеют существенного значения при питании тяговых электродвигателей от автономных источников и являются основным препятствием для применения релейного принципа регулирования в электроподвижных установках с питанием от контактной сети. В последнем случае переменная частота регулирования приводит к двум нежелательным последствиям: к воздействию на устройства рельсовой автоматики, настроенные на определенную частоту, и к трудностям фильтрации низких частот, имеющих место в конце процесса регулирования.
Идеальной была бы релейная САР тока тяговых двигателей, имеющая постоянную частоту переключений. Такая САР сочетала бы положительные свойства релейного и широтно-импульсного принципов регулирования, т. е. обладала бы высоким быстродействием и точностью регулирования, постоянной частотой переключений и позволяла бы применение принципа многофазного регулирования. Многофазное регулирование обеспечивает высокую частоту пульсаций тока сети и позволяет существенно снизить габариты входного фильтра.
1/öhOV ¡J
5 Заказ 6692
65
Ниже рассматривается принцип построения релейной САР тока тягового двигателя, обеспечивающей постоянную частоту переключений при двухфазном регулировании. Особенностью такой САР является принудительное выключение с постоянной частотой регулирующего тири-сторного ключа.
Частота выключения тиристорного ключа определяет частоту движений в системе и должна быть выбрана определенным образом: она
должна быть не выше начальной возможной частоты регулирования для заданной уставки тока. При выборе частоты выключений вышеуказанного значения параметры САР не обеспечивают начальное движение в системе с такой частотой, и принцип работы будет нарушен.
Блок-схема системы приведена на рис. 1, а диаграммы, поясняющие ее работу, показаны на рис. 2. Ток якоря 1\ преобразуется датчиком тока якоря ДТЯ в напряжение Vю которое сравнивается схемой сравнения СС с напряжением уставки и0. Если 1\ меньше тока уставки, то СС генерирует импульсы напряжения ик, которые через схему за-
прета СЗ усиливаются по мощности и увеличиваются по длительности блокинг-формирователем БФ.
Выходные импульсы напряжения ¿У/ блокинг-формирователя усиливаются усилителем мощности У^ и открывают тиристорный ключ ТКь Ток якоря I1 увеличивается. Закрывание TKi происходит принудительно и периодически следующим образом. Мультивибратор с магнитной связью MB передним фронтом выходного напряжения U\ запускает формирователь блокировочных импульсов ФБИ, который по одному из своих выходов прямоугольным импульсом напряжения U2 воздействует на СЗ, запрещая на время действия импульса прохождение сигналов от СС, а по второму входу запускает формирователь задержанных импульсов ФЗИ. Последий формирует короткий импульс напряжения U/, расположенный во времени в центре импульса ¿/2. После усиления усилителем У2 импульсы напряжения IV подаются на тиристор гашения ТКь вызывая уменьшение тока якоря.
Блокировочные импульсы U2 исключают одновременное появление или недопустимо близкое расположение отпирающих и запирающих импульсов, чем полностью исключаются срывы ТКь Длительность блокировочных импульсов выбирается равной удвоенному времени перезаряда коммутирующего конденсатора ТКь
Таким образом, в системе контролируются схемой сравнения только моменты включения ТКь и в установившихся режимах система работает как широтно-импульсная, хотя в ней отсутствует широтно-импульсный модулятор. В переходных процессах относительная продолжительность включения у может изменяться скачкообразно от нуля до некоторого значения уМйКС > которое определяется длительностью блокировочных импульсов U'2 и может быть определена как
v — 1 —МО-6 Умакс— 1 2
где
t б (мк сек) —длительность блокировочных импульсов;
f (гц) —частота переключений.
Способность системы скачкообразно изменять у в указанных пределах обеспечивает ей высокое быстродействие.
Аналогичным образом работает второй канал регулирования, но все процессы в нем сдвинуты на 180 эл. градусов.
На рис. 2 показаны также формы тока Iф, потребляемого двигателями от конденсатора входного фильтра, и тока /с, потребляемого системой от сети.
Использование такой системы позволяет удвоить частоту пульсаций тока сети и существенно снизить габариты входного фильтра.
