CC BY
12
ИЗВЕСТИЯ
ТОМСКОГО ОРДЕНА ОКТЯБРЬСКОЙ РЕВОЛЮЦИИ И ОРДЕНА ТРУДОВОГО КРАСНОГО ЗНАМЕНИ ПОЛИТЕХНИЧЕСКОГО ИНСТИТУТА
им. С. М. КИРОВА
Том 285 1975
РЕЛЕЙНАЯ САР ТЯГОВОГО ЭЛЕКТРОДВИГАТЕЛЯ С ИЗМЕНЯЕМОЙ СТРУКТУРОЙ
А. П. ЗАЙЦЕВ, В. А. ПОДЛЯГИН (Представлена научно-техническим семинаром НИИ АЭМ)
Синхронизация автоколебаний в релейной системе автоматического регулирования обеспечивает /постоянную частоту переключений ¡релейного элемента при сохранении высоких статических и динамических показателей процесса регулирования. ¡В [1] рассмотрен принцип работы релейной САР тока тягового электродвигателя, в которой синхронизация автоколебаний обеспечивается подачей периодических импульсов на выключение регулирующего гиристорного ключа.
Недостатком такой САР тока тягового электродвигателя является ограниченное значение максимальной частоты следования импульсов синхронизации. При некотором .критическом значении частоты следования импульсов синхронизации в начале ¡процесса регулирования возможны автоколебания с ¡постоянной ¡частотой, обусловленные сравнительно медленным спаданием тока до заданного уровня.
Ниже рассматривается релейная САР тока тягового двигателя, обеспечивающая постоянство частоты переключений при более высоких частотах синхронизации. Существенное увеличение предельно возможной частоты синхронизации обусловлено автоматическим изменением структуры САР таким образом, что регулируемый ток достигает заданного уровня по более крутым участкам кривых его нарастания или спадания. В процессе разгона электродвигателя при относительной продолжительности включения у<0,5 регулируемый тиристорный ключ открывается синхронизирующими импульсами, следующими с постоянной частотой, и закрывается в моменты нарастания тока до заданного уровня, а при относительной продолжительности включения у>0,5 логику управления изменяют: тиристорный ключ закрывается периодическими синхронизирующими импульсами, а открывается в моменты снижения регулируемого тока до заданного уровня.
Рассмотрим работу системы с изменяемой структурой по блок-схеме рис. 1 и временным диаграммам рис. 2.
В начале пуска двигателя у<0,6 контакты переключающего устройства ПУ находятся в нижнем положении, как показано на рис. 1. Импульсы напряжения и! задающего генератора ЗГ, представляющего собой блокинг-генератор, поступают одновременно на формирователь блокировочных импульсов Ф1БИ и на формирователь задержанных импульсов ФЗИ. Импульсы напряжения и3, сформированные ФЗИ, сдвинуты относительно импульсов напряжения О1 на некоторое время А1 (рис. 2). Через замкнутый контакт переключающего устройства ПУ они поступают на нижнее плечо триггера Тр и переводят его в одно из устойчивых состояний. По заднему фронту напряжения снимаемого
+
зг
и1
ФЗИ
Ф6И
лт я Уд СС
НЕ
Уз
VI
пу
I/5
У* (Уз) из /и5),
Тр
ив
иг
тк
из
У/0
йИС
У1
Ц8 Уд
У2
<Уо
Рис. 1.
Рис. 2.
с нижнего плеча триггера Хр, запускается усилитель Уг, который формирует на своем выходе -импульс напряжения открывающий тири-сторный ключ ТК. Регулируемый ток якоря I с этого момента времени начинает увеличиваться по крутому участку до заданного уровня 1о- В момент сравнения токов I и 10 напряжение ид датчика тока якоря ДТЯ станет равным эталонному напряжению и0, и устройство сравнения СС
прекратит генерацию импульсов (напряжения U5. Этим снимается запрет на работу устройства .инверсии «НЕ», и на выходе последнего появится импульс напряжения U4. Импульс напряжения U4 через замкнутый контакт переключающего устройства ПУ поступает на верхнее плечо. триггера Tip. По заднему фронту напряжения U6 запускается усилитель Уь формирующий импульс напряжения Us, который действует на закрывание тиристорного ключа ТК. Таким образом, система поддерживает на постоянном уровне среднее значение регулируемого тока I. Регулируемый ток I при этом ни при каких условиях не превышает заданного значения Iq.
Датчик изменения структуры ДИС, на входы которого непрерывно подаются напряжения U6 и U7 с плеч триггера Тр, непрерывно шнтро- t
лирует относительную продолжительность включения у и, когда по мере разгона электродвигателя 7^=0,5, выдает сигнал в виде напряжения Ui0 на переключение ПУ. ПУ переключает свои контакты в положение, противоположное показанному на рис. 1, изменяя тем самым логику управления тиристорным ключом.
После переключения ПУ синхронизирующие импульсы, поступающие на тиристорный ключ, действуют на его закрывание, а импульсы открывания поступают с выхода устройства сравнения ОС при снижении регулируемого тока I до некоторого значения 10. Регулируемый ток I при этом ни при каких условиях не снижается ниже заданного значения 1о.
Как видно из временных диаграмм рис. 2, средние значения регулируемого тока I при разных положениях переключающего устройства несколько отличаются друг от друга. Равенство средних значений тока при разных структурах системы может быть обеспечено изменением величины эталонного напряжения в момент изменения структуры.
В целях надежной работы схемы импульсы напряжения Us и U9, действующие на закрывание и открывание тиристорного ключа, не должны располагаться слишком близко друг от друга, в противном случае произойдет срьвв ТК. Это достигается посредством расположения импульса U3 в центре импульса напряжения U2, формируемого формирователем блокировочных импульсов ФЫТ. Импульсы напряжения U2 Ф,БИ открывают транзисторы 1 и 2 (рис. 1) и тем самым запрещают на время своего действия прохождение импульсов напряжения U4 и U5. Время действия блокировочного импульса напряжения U2 складывается из времен заряда-разряда коммутирующей емкости применяемого тиристорного ключа ТК.
Для пуска системы (¡когда контакты переключающего устройства ПУ находятся в нижнем положении) имеется дополнительная связь, благодаря которой импульс напряжения U3 от ФЗИ поступает непо- ,
средетенно на усилитель У2. Запуск системы производится независимо от первоначального состояния триггера Тр. В большей степени четкая работа системы зависит от быстродействия схемы инверсии «¡НЕ», которая управляется устройством сравнения СС. 1
Рассмотрим работу этих устройств, в полной мере соответствующих требованиям быстродействия, по блок-схеме рис. 3 и временным диаграммам рис. 4.
Устройство сравнения состоит из формирователя пилообразного напряжения ФЛН и компаратора К. Напряжение ид с ДТЯ поступает на ФПН -и преобразуется им в пилообразное напряжение ифпн (рис. 4). Амплитуда напряжения ЬтфГШ, пропорциональная полупериоду напряже-жения ил, сравнивается компаратором К с некоторым эталонным напряжением Uo- В момент сравнения этих напряжений компаратор генерирует импульсы напряжения U5, поступающие на триггер Тр. На другой вход триггера Тр с дифференцирующей цепочкой ДЦ подаются
иа
I- _ г
Ш
Ь'рпи. Ь'5
14« Ъ'гр
; г
1Г,
Н
и
ии
И Ш Ш
н
ли
1/лц
Тр
НЕ
ФПН Ьфпн К
СС
Ш
Рис. 3.
п
J
Г\ГТ\Г
„. !__________I.
I I
ПТГНЩ
ГТТТШЙТГО
т
I I I I I : I I
' Л
I I
Щ
из
ь
! ; ; ; | ; - I
___ь
' ^ < ' . ь
I < I
Рис. 4.
импульсы напряжения идц. Когда компаратор К генерирует импульсы напряжения иб, на триггере Тр формируются импульсы напряжения итр. Импульсы напряжения итр в моменты времени и действуют на задержанный блокинг-тенератор ЗБГ и запрещают его работу. Во второй полупериод (время запрещают работу ЗБГ импульсы напряжения ии, поступающие с 'инвертора И. В моменты исчезновения напряжения и5 триггер Тр переходит в одно из устойчивых состояний, разрешая работу ЗБГ.
Датчик изменения структуры ДИС (блок-схема рис. 5) состоит из интеграторов 21 и 22. компараторов К1 и Ко и триггера Тр.
Импульсы напряжения и6 и 11?, длительность которых равна соответственно временам включенного и выключенного состояний тиристор-ного ключа ТК, с плеч триггера Тр (рис. 1) поступают на интеграторы и 22- Уровень напряжений и*1 , О22 на выходах интеграторов будет зависеть от скважности подаваемых имюульсов Иб, и7. Выходное напряжение интеграторов и и22 сравниваются компараторами К1 п К2 с некоторыми эталонными напряжениями иЭ1 и иЭ2. В зависимости
Рис. 6.
от относительной продолжительное™ включения у будет генерировать один из компараторов, переводя триггер Тр в соответствующее состояние. Триггер Тр в свою очередь управляет работой переключающего устройства ПУ, изменяющего структуру системы.
Нужно заметить, что эталонные напряжения иЭ1 и иЭ2 следует устанавливать несколько разнесенными для исключения одновременного генерирования компараторов К1 и Кг, а следовательно, и неопределенности состояния триггера Тр (рис. 6).
ЛИТЕРАТУРА
1. А. П. 3 а й ц е в, В. А. П о д л я г и н. Двухфазная релейная система регулирования пускового тока тяговых двигателей. Известия ТПИ, т. 262, Томск, 1972.
