SU399410A1 - DEVICE FOR SWITCHING THYRISTOR - Google Patents

Description

1one

Изобретение относитс  к области автоматического управлени  на электрическом транспорте и предназначено дл  автоматического воздействи  на сервопривод силового контроллера при окончании процесса широтно-импульсного регулировани  тока  кор  т гового электродвигател  в одном из возможных режимов работы тиристорного регул тора . При поддержании посто нства пускового тока в процессе разгона наблюдаетс  переключение режима регулировани  напр жени   кор  на режим регулировани  ослаблением пол . При электрическом торможении также происходит смена режимов по мере снижени  скорости.The invention relates to the field of automatic control on electric transport and is intended to automatically act on the servo drive of a power controller when the process of pulse-width control of the current of a motor is being controlled in one of the possible modes of operation of the thyristor controller. While maintaining the starting current in the process of acceleration, the switching of the voltage regulation mode of the core to the regulation mode by field weakening is observed. With electric braking, there is also a change of modes as the speed decreases.

Известны датчики переключений дл  многорежимных тиристорных регул торов тока т говых электродвигателей, обеспечивающие выдачу команд на переключение при окончании процесса двухпозиционного или широтноимпульсного регулировани  тока т гового электродвигател . Эти датчики содерл ат в качестве элементов сравнени  регенеративный компаратор, а поэтому  вл ютс  чувствительными к импульсным помехам и имеют выдержку времени при переключении режимов, не завис щую от условий, при которых осуществл етс  переключение. При определенных услови х выдержка времени на переключение может оказатьс  слищком больщой, что приведет к спаданию регулируемого тока.Switching sensors for multi-mode thyristor current regulators for traction motors are known, which provide for issuing commands for switching at the end of the two-position or pulse-width control of the current for the traction motor. These sensors contain as elements of comparison a regenerative comparator, and therefore are sensitive to impulse noise and have a time delay when switching modes, independent of the conditions under which the switch is made. Under certain conditions, the time delay for switching may be too large, which will lead to a decrease in the controlled current.

Цель изобретени  - уменьшение задержки сигнала переключени  тиристорного регул тора , имеющего высокую помехозащищенность и выдержку времени, завис щую от скорости протекани  процесса регулировани  тока. Это достигаетс  тем, что устройство снабжено триггером, включенным между блоком управлени  тиристорного регул тора и формирователем пилообразного напр жени  датчика переключений; элементы сравнени , вход щие в датчик переключений, выполненыThe purpose of the invention is to reduce the delay of the switching signal of the thyristor controller having high noise immunity and time delay, depending on the speed of the current control process. This is achieved by the fact that the device is equipped with a trigger connected between the control unit of the thyristor controller and the driver of the sawtooth voltage of the switching sensor; comparison elements included in the switching sensor are made

в виде двухкаскадных усилителей посто нного тока со стабилитроном в цепи эмиттеров транзисторов усилител , а блокинг-формирователь подключен к выходу второго элемента сравнени .in the form of two-stage direct current amplifiers with a zener diode in the emitter circuit of the amplifier transistors, and the blocking driver is connected to the output of the second reference element.

Импульсы открыти  и запирани  силового тиристора тиристорпого регул тора подаютс  также на соответствующие входы триггера, на выходах которого формируютс  пр моугольные импульсы напр жени , относительна  длительность их равна относительной продолжительности включени  тиристорного регул тора. Триггер управл ет работой датчика переключений, и когда относительна  продолжительность включени  в конце процесса регулировани  достигает задапного знаThe pulses of opening and locking the power thyristor of the thyristor controller are also supplied to the corresponding inputs of the trigger, at the outputs of which rectangular voltage pulses are formed, their relative duration equal to the relative duration of the switching on of the thyristor controller. The trigger controls the operation of the switch sensor, and when the relative duration of the switch-on at the end of the control process reaches the setpoint

чени , близкого к единице, датчик переключений с некоторой задержкой формирует сигнал на включение сервонривода силового контроллера.close to one, a switching sensor with a certain delay generates a signal to activate the servo drive of the power controller.

Зависимость задержки на переключение от скорости изменени  относительной продолжительности включени  тиристорного регул тора обеспечивает переключение режимов с минимальными провалами регулируемого тока.The dependence of the switching delay on the rate of change of the relative duration of switching on the thyristor regulator ensures switching modes with minimal dips of the controlled current.

Использование в качестве элементов сравнени  двухкаскадных усилителей посто нного тока обеспечивают датчику переключений высокую номехозащищенность. В отличие от регенеративного компаратора, примененного в качестве элемента сравнени  в известных устройствах, двухкаскадный усилитель не содержит положительной обратной св зи, поэтому имеет большой запас устойчивости и не склонен к генерации иод воздействием помех по источнику питани .The use of two-stage dc amplifiers as comparison elements provides the switching sensor with high non-immunity. Unlike the regenerative comparator, used as a comparison element in known devices, the two-stage amplifier does not contain positive feedback, therefore it has a large stability margin and is not prone to iodine generation by interference from the power source.

На фиг. 1 изображена принципиальна  электрическа  схема датчика переключений; на фиг. 2 и 3 - диаграммы, по сн ющие его работу.FIG. 1 shows a circuit diagram of a switching sensor; in fig. 2 and 3 are diagrams for his work.

Датчик переключений содержит формирователь пилообразного напр жени  (разр дный транзистор 1, резистор 2 и конденсатор 3), первый элемент сравнени  на транзисторах 4 и 5, емкостной накопитель (диод 6, резистор 7 и конденсатор 8), второй элемент сравнени  на транзисторах 9 и 10, а также выходной блокинг-формирователь на транзисторе 11.The switching sensor contains a sawtooth driver (bit transistor 1, resistor 2 and capacitor 3), the first comparison element on transistors 4 and 5, capacitive storage (diode 6, resistor 7 and capacitor 8), the second comparison element on transistors 9 and 10 and the output blocking shaper on the transistor 11.

Триггер формирует на своем выходе импульсы напр жений f/i и U (см. фиг. 2), равные но длительности временам выключенного и включенного состо ний тиристорного регул тора . Импульсы напр жений f/i открывают разр дный транзистор 1, закорачивающий конденсатор 3. На конденсаторе формируетс  пилообразное напр жение (Уз, амплитуда которого пропорциональна длительности включеииого состо ни  тиристорного регул тора. Пилообразное напр жение f/з сравниваетс  в цепи база-эмиттер транзистора 4 с опорным напр жением /о стабилитрона 12 (см. фиг. 1). Величина сопротивлени  резистора 2 выбрана такой, чтобы наклон пилообразного напр жени  t/3 удовлетвор л условию , когда относительна  продолжительность включени  тиристорного регул тора Y меньще предельного значени  72, соответствующего окончанию регулировани  тока т гового электродвигател  в данном режиме. При транзистор 4 закрыт, а транзистор 5 открыт. Напр жение (/4 на коллекторе транзистора 5 равно напр жению f/o, и до этого же уровн  зар жаетс  конденсатор 8 емкостного накопител  через диод 6 и резистор 7 ((/o).The trigger generates at its output the pulses of the voltages f / i and U (see Fig. 2), which are equal to the duration of the times of the off and on states of the thyristor controller. The voltage pulses f / i open the discharge transistor 1, shorting the capacitor 3. A sawtooth voltage is formed on the capacitor (Uz, the amplitude of which is proportional to the duration of the thyristor regulator on. The sawtooth voltage f / h in the base-emitter circuit of the transistor 4 with the reference voltage / o of the Zener diode 12 (see Fig. 1). The resistance value of the resistor 2 is chosen such that the slope of the sawtooth voltage t / 3 satisfies the condition when the relative turn-on time is thyristor regulator Y is less than the limit value 72, corresponding to the end of the regulation of the current of the traction motor in this mode. When transistor 4 is closed and transistor 5 is open. Voltage (/ 4 on the collector of transistor 5 is equal to f / o and The level is charged by the capacitor 8 of the capacitive drive through the diode 6 and the resistor 7 ((/ o).

В цепь эмиттера транзистора 9 второго элемента сравнени  включен стабилитрон 13 (см. фиг. 1) с напр жением стабилизации Uo, причем . Поэтому транзистор 9 закрыт, а транзистор 10 открыт. Транзистор 11 выходного блокинг-формировател  также закрыт , так как его база подключена к коллектору открытого транзистора 10 и на нее действует запирающий потенциал от надени  напр жени  на диоде 14.The emitter circuit of the transistor 9 of the second reference element includes a Zener diode 13 (see Fig. 1) with a voltage stabilizing Uo, and. Therefore, the transistor 9 is closed and the transistor 10 is open. The transistor 11 of the output blocking driver is also closed, since its base is connected to the collector of the open transistor 10 and it is affected by the blocking potential from applying voltage to the diode 14.

Описанному состо нию датчика переключений соответствуют диаграммы фиг. 2,а.The described state of the switching sensor corresponds to the diagram of FIG. 2, a.

По мере разгона т гового электродвигател  с заданной уставкой тока относительна  продолжительность включени  Y увеличиваетс  и в конце процесса регулировани  достигает значени  72, при котором выполн етс  условие (фиг. 2,6).As the traction motor accelerates at a given current setting, the relative turn-on time Y increases and at the end of the control process reaches a value of 72, at which the condition is fulfilled (Fig. 2.6).

С момента превышени  напр жением f/з уровн  напр жени  Uo транзистор 4 открываетс , а транзистор 5 закрываетс . В результате напр жение /4 на коллекторе транзистора 5 при ступенчато возрастает, и конденсатор 8 емкостного накопител  подзар жаетс  в моменты возрастани  напр жени  (74. Так как посто нна  времени разр да конденсатора 8 выбрана больше, чем посто нна  времени его зар да, то напр жение С/5 на конденсаторе 8 постепенно возрастает и через врем  Д достигает уровн  опорного напр жени  f/o. При этом транзистор 9 открываетс , а транзистор 10 закрываетс . Возросшее напр жение на коллекторе транзистора 10 открывает транзистор 11 блокинг-формировател . За счет обмотки положительной обратной св зи трансформатора 15 (см. фиг. 1) возникает блокинг-процесс, во врем  которого конденсатор 16 разр жаетс  через открывшийс  транзистор 11 на первичную обмотку трансформатора . Сформированный импульс выходного напр жени  t/в блокинг-формировател  используетс  дл  включени  тиристора сервонривода силового контроллера.From the moment the voltage f / 3 is exceeded by the voltage level Uo, the transistor 4 opens and the transistor 5 closes. As a result, the voltage / 4 on the collector of the transistor 5 increases step by step, and the capacitor 8 of the capacitive storage device is recharged at the moments of increasing voltage (74. Since the discharge time of the capacitor 8 is chosen longer than the time of its charge, the voltage C / 5 on the capacitor 8 gradually increases and in time D reaches the level of the reference voltage f / o. This causes the transistor 9 to open and the transistor 10 to close. The increased voltage on the collector of the transistor 10 opens the transistor 11 Due to the positive feedback winding of the transformer 15 (see Fig. 1), a blocking process occurs during which the capacitor 16 is discharged through the opened transistor 11 to the primary winding of the transformer. The output voltage pulse t / in the blocking driver is used to enable the servo drive thyristor of the power controller.

Задержка Af на выдачу команды датчиком переключений принципиально необ.ходима по двум причинам. Во-первых, в процесс нарастани  тока от нул  до тока уставки в течение нескольких периодов регулировани  происходит при и если бы не использовалс  принцин накоплени  зар да конденсатором 8, то переход на очередной режим произощел бы в самом начале процесса регулировани , что привело бы к недопустимо большому броску тока и срабатыванию защиты. Во-вторых, если бы не было задержки на выдачу команды , то случайные одиночные сбои в работе замкнутой системы регулировани , имеющие следствием установление в течение даже одного периода, приводили бы также к ложному срабатыванию датчика переключений .The delay Af to issue a command by the switch sensor is fundamentally necessary for two reasons. First, in the process of increasing the current from zero to the current of the setpoint during several periods of regulation, and if the princenc accumulation of charge by the capacitor 8 were not used, the transition to the next mode would be at the very beginning of the regulation process, which would lead to unacceptable large current surge and protection operation. Secondly, if there had been no delay in issuing a command, then occasional single failures in the operation of the closed-loop control system, which would result in establishing for even one period, would also lead to a false trigger of the switching sensor.

Из диаграмм на фиг. 3 видно, что времена t, tz, ts подзар да накопительного конденсатора 8 в конце процесса регулировани  увеличиваютс  при увеличении у, а задержка на выдачу команды М сокрашаетс . Чем быстрее создаютс  услови  дл  перехода тиристорного регул тора на очередной режим, тем быстрее осуществл етс  переключение. Скорость протекани  процесса регулировани  (изменени  относительной продолжительности включени  тиристорного регул тора от минимального значени  Ymin до максимального значени  Ymax) зависит от величины уставки тока, от нагрузки и от величины напр жени  питани  т гового электродвигател .From the diagrams in FIG. 3 it can be seen that the times t, tz, ts of the charging of the storage capacitor 8 at the end of the adjustment process increase with increasing y, and the delay in issuing the command M is reduced. The faster the conditions for switching the thyristor regulator to the next mode, the faster the switching takes place. The speed of the control process (the change in the relative duration of the thyristor regulator on-switch from the minimum Ymin value to the maximum Ymax value) depends on the current setting value, on the load, and on the supply voltage of the traction motor.

Предмет изобретени Subject invention

Устройство дл  переключени  тиристориого регул тора т говых электродвигателей посто нного тока, формирующее сигнал на включение сервопривода силового контроллера , содержащее блок управлени  тиристорным регул тором и последовательно соедине ные формирователь пилообразного напр жени , первый элемент сравнени , емкостный накопитель и второй элемент сравнени , отличающеес  тем, что, с целью уменьшени  задержки сигнала переключени  и повышени  помехозащищенности, оно снабжено триггером , включенным между блоком управленп  и формирователем пилообразного напр й ени , элементы сравнени  выполнены в виде двухкаскадных усилителей посто нного тока со стабилитроном в цепи эмиттеров транзисторов усилител , а блокинг-формирователь подключен к выходу второго элемента сравнени .A device for switching the thyristor regulator of the direct current electric motor, generating a signal for turning on the servo drive of the power controller, containing a control unit for the thyristor regulator and serially connected saw driver, the first element of the comparison, the capacitive drive and the second element of comparison, characterized by that, in order to reduce the switching signal delay and increase noise immunity, it is equipped with a trigger connected between the control unit and the ovatelem sawtooth minutes EIW comparing elements are in the form of two-stage amplifiers DC circuit with zener diode emitters of the amplifier transistors and the blocking shaper connected to the output of the second comparing element.

аbut