close

Вход

Забыли?

вход по аккаунту

?

способ регулирования электрической передачи тепловоза

код для вставки
РОССИЙСКАЯ ФЕДЕРАЦИЯ
RU
(19)
(11)
2 300 470
(13)
C1
(51) МПК
B60L 11/00
(2006.01)
ФЕДЕРАЛЬНАЯ СЛУЖБА
ПО ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНОЙ СОБСТВЕННОСТИ,
ПАТЕНТАМ И ТОВАРНЫМ ЗНАКАМ
(12)
ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ К ПАТЕНТУ
(21), (22) За вка: 2006106237/11, 01.03.2006
(24) Дата начала отсчета срока действи патента:
01.03.2006
(45) Опубликовано: 10.06.2007 Бюл. № 16
2 3 0 0 4 7 0
дифференцировани подают на другой вход
логического блока. Определ ют знак результата
дифференцировани . Производ т в логическом
блоке сравнение результата дифференцировани с
наперед заданным значением. Устанавливают на
выходе логического блока результат сравнени измеренной мощности с уставкой мощности или
результат дифференцировани с обратным знаком.
На выходе логического блока сигнал интегрируют
по времени и принимают за уставку напр жени т гового генератора. Технический результат
заключаетс в повышении т говых свойств
тепловоза в ухудшенных услови х по сцеплению
колесо - рельс. 4 ил.
R U
(57) Реферат:
Изобретение относитс к железнодорожному
транспорту и может быть использовано дл регулировани электропередачи тепловозов с
автономным тепловым двигателем, т говым
генератором и электродвигател ми посто нного
тока. Способ регулировани электрической
передачи заключаетс в том, что результат
сравнени измеренной мощности с уставкой
мощности подают на один вход логического блока.
Измер ют разность напр жений на обмотках
возбуждени в параллельных цеп х т говых
электродвигателей последовательного
возбуждени .
Измеренную
разность
дифференцируют с замедлением. Результат
Страница: 1
RU
C 1
C 1
(54) СПОСОБ РЕГУЛИРОВАНИЯ ЭЛЕКТРИЧЕСКОЙ ПЕРЕДАЧИ ТЕПЛОВОЗА
2 3 0 0 4 7 0
Адрес дл переписки:
140402, Московска обл., г. Коломна, ул.
Окт брьской революции, 410, ФГУП ВНИКТИ
МПС России
(73) Патентообладатель(и):
Федеральное государственное унитарное
предпри тие Всероссийский научноисследовательский и конструкторскотехнологический институт подвижного состава
Министерства путей сообщени Российской
Федерации (ФГУП ВНИКТИ МПС России) (RU)
R U
(56) Список документов, цитированных в отчете о
поиске: RU 2205114 C1, 27.05.2003. SU 925693
A1, 07.05.1982. SU 1472304 A1, 15.04.1989. US
4498016 A, 05.02.1985.
(72) Автор(ы):
Бабков Юрий Валерьевич (RU),
Варегин Юрий Андреевич (RU),
Ким Сергей Ирленович (RU),
Клименко Юрий Иванович (RU),
Коссов Валерий Семенович (RU),
Харитонов Владимир Иванович (RU)
C 1
C 1
2 3 0 0 4 7 0
2 3 0 0 4 7 0
R U
R U
Страница: 2
RUSSIAN FEDERATION
(19)
RU
(11)
2 300 470
(13)
C1
(51) Int. Cl.
B60L 11/00
(2006.01)
FEDERAL SERVICE
FOR INTELLECTUAL PROPERTY,
PATENTS AND TRADEMARKS
(12)
ABSTRACT OF INVENTION
(21), (22) Application: 2006106237/11, 01.03.2006
(24) Effective date for property rights: 01.03.2006
(45) Date of publication: 10.06.2007 Bull. 16
Mail address:
140402, Moskovskaja obl., g. Kolomna, ul.
Oktjabr'skoj revoljutsii, 410, FGUP VNIKTI
MPS Rossii
2 3 0 0 4 7 0
or result of differentiation with reverse sign is
set at output of logic unit.
Signal at output of
logic unit is integrated in time and taken as
voltage setting of traction generator.
EFFECT:
increased traction
properties
of
diesel locomotive under heavy conditions of wheelrail adhesion.
4 dwg
R U
(57) Abstract:
FIELD: railway transport.
SUBSTANCE: invention can be used to control
electric transmission of diesel locomotives with
self-contained heat engine, traction generator
and dc electric motors.
According to proposed
method, measured power is compared with power
setting and result of comparison is applied to
one input of logic unit.
Difference of voltage
in field windings in parallel circuits of serieswound traction motors is measured.
Said
difference is differentiated with delay.
Result
of differentiation is applied to other input of
logic unit.
Sign of result of differentiation is
determined.
Result
of
differentiation
is
compared with preset value in logic unit. Result
of comparison of measured power and power setting
Страница: 3
EN
C 1
C 1
(54) METHOD TO CONTROL ELECTRIC TRANSMISSION OF DIESEL LOCOMOTIVE
2 3 0 0 4 7 0
(73) Proprietor(s):
Federal'noe gosudarstvennoe unitarnoe
predprijatie Vserossijskij nauchnoissledovatel'skij i konstruktorskotekhnologicheskij institut podvizhnogo
sostava Ministerstva putej soobshchenija
Rossijskoj Federatsii (FGUP VNIKTI MPS
Rossii) (RU)
R U
(72) Inventor(s):
Babkov Jurij Valer'evich (RU),
Varegin Jurij Andreevich (RU),
Kim Sergej Irlenovich (RU),
Klimenko Jurij Ivanovich (RU),
Kossov Valerij Semenovich (RU),
Kharitonov Vladimir Ivanovich (RU)
RU 2 300 470 C1
5
10
15
20
25
30
35
40
45
50
Изобретение относитс к железнодорожному транспорту, а именно к способу
регулировани электропередачи тепловозов с автономным тепловым двигателем, т говым
генератором и электродвигател ми посто нного тока.
Известен способ регулировани электропередачи тепловозов, заключающийс в том,
что задают частоту вращени теплового двигател , привод щего во вращение генератор,
измер ют положение дозирующего органа топливоподачи регул тора частоты вращени и
нагрузки теплового двигател , соответствующее текущему значению его частоты
вращени , измер ют текущую частоту вращени теплового двигател , суммируют сигнал,
пропорциональный измеренному положению дозирующего органа топливоподачи
регул тора частоты вращени и нагрузки теплового двигател , и сигнал,
пропорциональный измеренной частоте вращени теплового двигател , результат
суммировани принимают за уставку, измер ют напр жение т гового генератора, измер ют
токи т говых двигателей, выдел ют сигнал, пропорциональный максимальному
измеренному току, суммируют сигнал, пропорциональный измеренному напр жению
т гового генератора, и сигнал, пропорциональный максимальному измеренному току
т гового двигател , результат суммировани сравнивают с уставкой и по величине
рассогласовани измен ют ток возбуждени т гового генератора /Б.И.Вилькевич
«Автоматическое управление электрической передачей тепловозов» - М.: Транспорт, 1978,
с.39-41/.
Недостатком способа вл етс то, что при боксовании одной или нескольких осей
локомотива возбуждение генератора измен ют в зависимости от максимального тока
одного из т говых электродвигателей, имеющего в данный момент наименьшую склонность
к боксованию, т.е. стабилизируют напр жение т гового генератора.
При по влении хот бы на короткое врем одновременного боксовани всех колесных
пар локомотива происходит срыв режима стабилизации напр жени и переход боксовани в разносное.
Известен способ регулировани электрической передачи тепловоза путем
регулировани напр жени т гового генератора, заключающийс в том, что задают частоту
вращени теплового двигател (дизел ), привод щего во вращение генератор, измер ют
положение дозирующего органа топливоподачи регул тора частоты вращени и нагрузки
теплового двигател , соответствующее текущему значению его частоты вращени ,
измер ют напр жение т гового генератора, сравнивают его с величиной уставки
напр жени т гового генератора и по величине рассогласовани измен ют ток
возбуждени генератора, задают положение дозирующего органа топливоподачи
регул тора частоты вращени и нагрузки теплового двигател пропорционально заданной
частоте вращени теплового двигател , сравнивают его с измеренным положением,
величину их рассогласовани интегрируют по времени и принимают за величину уставки
напр жени т гового генератора /SU, авторское свидетельство №925693, Кл. В60L 11/02,
опубликованное в 1982/.
Недостатком способа вл етс то, что переходные процессы в электрической передаче
мощности имеют колебательный характер, что обусловлено наличием больших посто нных
времени в электромеханических элементах системы. Введение корректирующих обратных
св зей в системе регулировани т говой электрической передачи улучшает устойчивость
системы, но приводит к нарушению принципа формировани характеристик посто нного
напр жени т гового генератора, что, в свою очередь, снижает т говые свойства
тепловоза в режимах боксовани .
Известен способ регулировани электрической передачи тепловоза, прин тый за
прототип, устран ющий колебательность в системе регулировани т говой электрической
передачи тепловоза, заключающийс в том, что задают частоту вращени теплового
двигател , привод щего во вращение т говый генератор, и измер ют положение
дозирующего органа топливоподачи регул тора частоты вращени и нагрузки теплового
двигател , соответствующее текущему значению частоты вращени теплового двигател ,
задают положение дозирующего органа топливоподачи регул тора частоты вращени и
Страница: 4
DE
RU 2 300 470 C1
5
10
15
20
25
30
35
40
45
50
нагрузки теплового двигател пропорционально заданной частоте вращени теплового
двигател , сравнивают его с измеренным положением, величину их рассогласовани интегрируют по времени, измер ют текущую частоту вращени теплового двигател ,
измер ют напр жение т гового генератора и сравнивают его с величиной уставки
напр жени т гового генератора и по величине рассогласовани измен ют ток
возбуждени т гового генератора, задают мощность т гового генератора пропорционально
измеренной частоте вращени теплового двигател и суммируют с результатом
интегрировани величины рассогласовани измеренного и заданного положени дозирующего органа топливоподачи регул тора частоты вращени и нагрузки теплового
двигател , результат суммировани принимают за уставку мощности т гового генератора,
перемножают величину уставки напр жени т гового генератора с сигналом,
пропорциональным измеренному току т гового генератора, результат перемножени принимают за измеренную мощность т гового генератора и сравнивают с уставкой
мощности т гового генератора; результат сравнени интегрируют по времени и принимают
за уставку напр жени т гового генератора /RU, Патент №2205114, Кл. B60L 11 /02, 2003
г./.
Недостатком известного способа вл етс то, что в ухудшенных услови х по сцеплению
колесо - рельс поддержание близким к посто нному напр жени питани т говых
электродвигателей оказываетс недостаточным условием стабилизации режима
боксовани боксующих колесных пар тепловоза. Боксование колесных пар развиваетс до
интенсивного (разносного).
Техническим результатом предлагаемого изобретени вл етс повышение т говых
свойств тепловоза в ухудшенных услови х по сцеплению колесо - рельс за счет
регулировани напр жени т гового генератора т говой электрической передачи
тепловоза.
Указанный технический результат достигаетс тем, что в способе регулировани т говой электрической передачи тепловоза задают частоту вращени теплового двигател ,
привод щего во вращение т говый генератор, и измер ют положение дозирующего органа
топливоподачи регул тора частоты вращени и нагрузки теплового двигател ,
соответствующего текущему значению частоты вращени теплового двигател , задают
положение дозирующего органа топливоподачи регул тора частоты вращени и нагрузки
теплового двигател пропорционально заданной частоте вращени теплового двигател ,
сравнивают его с измеренным положением, величину их рассогласовани интегрируют по
времени, измер ют текущую частоту вращени теплового двигател , измер ют напр жение
т гового генератора и сравнивают его с величиной уставки напр жени т гового
генератора и по величине рассогласовани измен ют ток возбуждени т гового
генератора, задают мощность т гового генератора пропорционально измеренной частоте
вращени теплового двигател и суммируют с результатом интегрировани величины
рассогласовани измеренного и заданного положени дозирующего органа топливоподачи
регул тора частоты вращени и нагрузки теплового двигател , результат суммировани принимают за уставку мощности т гового генератора, перемножают величину уставки
напр жени т гового генератора с сигналом, пропорциональным измеренному току
т гового генератора, результат перемножени принимают за измеренную мощность
т гового генератора и сравнивают с уставкой мощности т гового генератора, результат
сравнени интегрируют по времени и принимают за уставку напр жени т гового
генератора, результат сравнени измеренной мощности с уставкой мощности подают на
один вход логического блока, измер ют разность напр жений на обмотках возбуждени в
параллельных цеп х т говых электродвигателей последовательного возбуждени ,
измеренную разность дифференцируют с замедлением, результат дифференцировани подают на другой вход логического блока, определ ют с помощью логического блока знак
результата дифференцировани и производ т в логическом блоке сравнение результата
дифференцировани с наперед заданным значением, в зависимости от величины и знака
результата дифференцировани в логическом блоке переключают каналы управлени Страница: 5
RU 2 300 470 C1
5
10
15
20
25
30
35
40
45
50
напр жением т гового генератора и устанавливают на выходе логического блока результат
сравнени измеренной мощности с уставкой мощности или результат дифференцировани с обратным знаком, установленный на выходе логического блока сигнал интегрируют по
времени и принимают за уставку напр жени т гового генератора.
На Фиг.1 представлена блок-схема устройства, реализующего способ.
На Фиг.2 представлена внешн характеристика т гового генератора, Uг=f(Iг).
На Фиг.3 представлена зависимость разности напр жени на обмотках возбуждени т говых электродвигателей от времени, ?U=f(t).
На Фиг.4 представлена переходна функци блока дифференцировани с замедлением,
h(t)=f(t), согласованна с Фиг.3.
Устройство (Фиг.1) дл реализации предлагаемого способа состоит из теплового
двигател 1, например дизел , с регул тором 2 частоты вращени и нагрузки, датчика 3
изменени положени дозирующего органа топливоподачи регул тора 2 частоты вращени и нагрузки. Дизель 1 св зан с датчиком 4 частоты вращени вала дизел и с
электрической передачей, в которую входит ниже перечисленное оборудование, так сам
дизель 1 соединен, например, с т говым генератором 5 (посто нного тока или соединен с
синхронным генератором, выход которого подключен к силовому т говому выпр мителю).
Силовой выход т гового генератора 5 подключен через датчик 6 тока к входам в
параллель включенных т говых электродвигателей 7, 8 посто нного тока
последовательного возбуждени . К силовому выходу генератора 5 подключен датчик 9
измерени напр жени . Т говый генератор 5 соединен с блоком 10 управлени током
возбуждени генератора.
Выход задатчика 11 частоты вращени дизел 1, например контроллера машиниста
тепловоза, соединен с входом регул тора 2 частоты вращени и нагрузки дизел 1, с
входом функционального преобразовател 12, формирующего на заданной частоте
вращени дизел 1 задание положени дозирующего органа топливоподачи (на черт. не
показан) регул тора 2 частоты и нагрузки дизел 1.
Выход функционального преобразовател 12 соединен с одним из входов блока 13
измерени рассогласовани положени дозирующего органа топливоподачи регул тора 2
частоты и нагрузки дизел 1, другой вход блока 13 соединен с выходом датчика 3
измерени положени дозирующего органа топливоподачи регул тора 2 частоты и нагрузки
дизел 1. Выход блока 13 соединен с входом блока 14 интегрировани величины
рассогласовани по времени, а выход блока 14 соединен с одним из входов сумматора 15
мощности т гового генератора 5, другой вход которого соединен с выходом
функционального преобразовател 16, вход которого соединен с выходом датчика 4
частоты вращени вала дизел .
Выход сумматора 15 соединен с одним из входов блока 17 измерени рассогласовани заданной и измеренной мощности т гового генератора 5, другой вход блока 17 соединен с
выходом блока 18 измерени мощности т гового генератора 5.
Выход блока 17 соединен с одним из входов логического блока 19, другой вход
которого соединен с выходом блока 20 дифференцировани с замедлением. Выход блока
19 соединен с входом блока 21 интегрировани по времени величины выходного сигнала
логического блока 19. Выход блока 21 соединен с одним из входов блока 18 измерени мощности т гового генератора 5 и с одним из входов блока 22 измерени рассогласовани напр жени т гового генератора 5. Другой вход блока 22 соединен с выходом датчика 9
напр жени т гового генератора 5, а выход блока 22 соединен с входом блока 10
управлени током возбуждени генератора 5. Другой вход блока 18 измерени мощности
т гового генератора 5 соединен с выходом датчиков 6 тока этого генератора.
Вход последовательной обмотки возбуждени (на Фиг.1 не показано) т гового
электродвигател 7 соедин ют с одним входом блока 23 измерени разности напр жений
на обмотках возбуждени в параллельных цеп х т говых электродвигателей 7 и 8, другой
вход блока соедин ют с входом обмотки возбуждени т гового электродвигател 8. Выход
блока 23 соедин ют с входом блока 20 дифференцировани с замедлением.
Страница: 6
RU 2 300 470 C1
5
10
15
20
25
30
35
40
45
50
Блок 22 измерени рассогласовани напр жени с блоком 10 управлени током
возбуждени т гового генератора 5, обмоткой возбуждени и силовой обмоткой т гового
генератора 5, датчиком 9 измерени напр жени т гового генератора образуют
структуру - регул тор напр жени 24 т гового генератора 5.
Способ осуществл етс следующим образом.
Контроллером 11 машиниста задают частоту вращени теплового двигател 1, например
дизел , привод щего во вращение т говый генератор 5.
На выходе контроллера 11 машиниста действует кодовый сигнал, пропорциональный
заданной частоте вращени дизел 1, который поступает на вход регул тора 2 частоты
вращени и нагрузки дизел 1, на вход функционального преобразовател 12.
Регул тор 2 частоты и нагрузки удерживает частоту вращени дизел 1
пропорционально кодовому сигналу задани контроллера 11 машиниста.
Датчиком 3 измер ют положение дозирующего органа топливоподачи регул тора 2
частоты вращени и нагрузки дизел 1, соответствующего текущему значению частоты
вращени и нагрузки дизел . Выходной сигнал "Lи" датчика 3, пропорциональный
положению дозирующего органа топливоподачи регул тора 2 частоты вращени и нагрузки
дизел , поступает на один из входов блока 13 измерени рассогласовани положени дозирующего органа топливоподачи регул тора 2 частоты вращени и нагрузки.
Функциональным преобразователем 12 задают положение дозирующего органа
топливоподачи регул тора 2 частоты вращени и нагрузки пропорционально заданной
частоте вращени дизел 1, дл чего в функциональном преобразователе 12 преобразуют
код заданной частоты, поступающий на вход функционального преобразовател 12 с
выхода контроллера 11 машиниста в сигнал "Lз" задани положени дозирующего органа
топливоподачи регул тора 2, который с выхода функционального преобразовател 12
поступает на другой вход блока 13 измерени рассогласовани .
Сравнивают сигнал "Lз" заданного положени дозирующего органа топливоподачи и с
измеренным сигналом положени "Lи", измеренного датчиком 3 измерени положени дозирующего органа топливоподачи в блоке 13 по величине и знаку отклонени . Величина
рассогласовани ?L=±(Lз-Lи) с выхода блока 13 поступает на вход блока 14
интегрировани . Величину их рассогласовани в блоке 13 интегрируют по времени.
Верхний и нижний пределы интегрировани ограничивают. Результат интегрировани ,
действующий на выходе блока 14 интегрировани , принимают за регулируемую часть
задани мощности т гового генератора 5. Верхний и нижний предел интегрировани ограничивают так, чтобы дол заданной мощности, определ ема расхождением заданного
и измеренного положени органа топливоподачи, составила не более 30% от уровн свободной мощности дизел , что улучшает устойчивость работы системы регулировани т говой передачи.
Датчиком 4 измер ют текущую частоту вращени дизел 1 и с выхода датчика 4 сигнал,
пропорциональный частоте вращени дизел , подают на вход функционального
преобразовател 16.
Функциональным преобразователем 16 задают мощность т гового генератора 5
пропорционально измеренной частоте вращени дизел 1.
Суммируют результат интегрировани величины рассогласовани измеренного и
заданного положени дозирующего органа топливоподачи регул тора 2 частоты вращени и нагрузки с сигналом заданной мощности т гового генератора 5, пропорциональной
измеренной частоте вращени теплового двигател , например дизел 1, дл чего с выхода
блока интегрировани 14 подают на один из входов сумматора 15 результат
интегрировани величины рассогласовани измеренного и заданного положени дозирующего органа топливоподачи регул тора 2 частоты вращени и нагрузки, а на
другой вход сумматора 15 подают сигнал заданной мощности т гового генератора 5 с
выхода функционального преобразовател 16, пропорциональный измеренной частоте
вращени теплового двигател (дизел 1). Результат суммировани . действующий на
выходе сумматора 15, принимают за уставку мощности т гового генератора 5.
Страница: 7
RU 2 300 470 C1
5
10
15
20
25
30
35
40
45
50
Сигнал, действующий на выходе сумматора 15, соответствует свободной мощности
дизел 1. На Фиг.2, построенной в координатах "напр жение Uг т гового генератора 5 от
тока 1 г т гового генератора", заданна свободна мощность дизел соответствует
равнобокой гиперболе "а" при реализации этой свободной мощности дизел в координатах
"напр жение Uг т гового генератора - ток Iг т гового генератора".
Сигнал выхода сумматора 15 подают на один из входов блока 17 измерени рассогласовани , на другой вход которого подают с выхода блока 18 измерени мощности
т гового генератора 5 сигнал, пропорциональный измеренной мощности т гового
генератора 5.
Сигнал рассогласовани измеренной в блоке 18 измерени мощности и сигнал заданной
в сумматоре 15 мощности т гового генератора 5 подают с выхода блока 17 измерени рассогласовани заданной и измеренной мощности т гового генератора 5 на один из
входов логического блока 19, на другой вход которого подают результат
дифференцировани с замедлением с выхода блока дифференцировани 20. В
зависимости от величины и знака результата дифференцировани , поданного с выхода
блока 20 на вход логического блока 19, последний переключает каналы управлени напр жением т гового генератора 5 и устанавливает на своем выходе результат сравнени измеренной мощности с уставкой мощности или результат дифференцировани с
обратным знаком. Так, если результат дифференцировани , поданный с выхода блока 20
на вход блока 19 не превышает установленную величину, уровень h1, Фиг.4, который
соответствует режиму умеренного боксовани одной из колесных пар электродвигател 7
или 8, то на выходе блока 19 действует сигнал рассогласовани измеренной в блоке 18
мощности с сигналом заданной в сумматоре 15 мощности т гового генератора 5, который
подают с выхода блока 19 на вход блока 21 интегрировани , результат сравнени интегрируют по времени и принимают за уставку напр жени т гового генератора 5.
Величину уставки напр жени т гового генератора 5 измен ют с темпом, определ емым
посто нной интегрировани блока 21 интегрировани . Посто нную интегрировани устанавливают дискретно в зависимости от положительного или отрицательного сигнала
рассогласовани заданной и измеренной мощности генератора 5, действующего на выходе
блока 17 измерени рассогласовани и действующего, соответственно, на выходе
логического блока 19.
Если сигнал, действующий на выходе логического блока 19, положительный, то
посто нную времени интегрировани устанавливают одной величины, а если сигнал
рассогласовани отрицательный, то посто нную времени интегрировани устанавливают
другой, меньшей величины.
Сигнал выхода блока 21 подают на вход блока 22 измерени рассогласовани напр жени т гового генератора 5 и подают на один из входов блока 18 измерени мощности т гового генератора 5.
Измер ют напр жение т гового генератора 5 датчиком 9 измерени напр жени и
подают на другой вход блока 22 измерени рассогласовани уставки напр жени с
измеренным напр жением т гового генератора 5.
В блоке 22 измерени рассогласовани напр жени сигнал, пропорциональный
измеренному напр жению т гового генератора 5, сравнивают с величиной уставки
напр жени т гового генератора 5 и результат сравнени подают на вход блока 10
управлени током возбуждени т гового генератора 5 и по величине рассогласовани измен ют ток возбуждени т гового генератора 5. Генератор 5 возбуждаетс , и на его
выходе по вл етс напр жение, которое подают на вход параллельно включенных т говых
электродвигателей, например, 7 и 8. Число параллельно включенных т говых
электродвигателей может быть равным числу осей локомотива.
Выходное напр жение т гового генератора 5 при быстроизмен ющихс процессах
(например, умеренном боксовании колесных пар тепловоза, сопровождающегос уменьшением тока нагрузки и реализуемой мощности) можно рассматривать как величину
посто нную. На Фиг.2 это отражено серией линий посто нного напр жени , из которых
Страница: 8
RU 2 300 470 C1
5
10
15
20
25
30
35
40
45
50
формируетс ограничительна внешн характеристика т гового генератора 5 дл режима
посто нной мощности генератора - Рг=const.
Т говые двигатели 7 и 8 воспринимают электрическую нагрузку, и на выходе т гового
генератора 5 действует некоторый ток нагрузки, который замер ют датчиком 6 тока и
сигнал с выхода датчика 6 тока, пропорциональный току нагрузки, подают на другой вход
блока 18 измерени мощности т гового генератора 5.
В блоке 18 перемножают величину уставки напр жени т гового генератора 5 с
сигналом, пропорциональным измеренному току т гового генератора 5, и результат
перемножени принимают за измеренную мощность т гового генератора и сравнивают в
блоке 17 измерени рассогласовани с уставкой мощности т гового генератора 5.
Измерение мощности т гового генератора 5 производ т с упреждением.
Величина упреждени определ етс электрическими посто нными времени блока 22
измерени рассогласовани напр жени , блока 10 управлени током возбуждени т гового
генератора 5, обмотки возбуждени и силовой обмотки т гового генератора 5, датчика 9
измерени напр жени т гового генератора, образующих структуру - регул тор напр жени 24 т гового генератора 5.
Упреждение измерени мощности т гового генератора улучшает устойчивость работы
регул тора напр жени 24 генератора 5 и системы регулировани т говой электрической
передачи тепловоза в целом.
Выходное напр жение т гового генератора 5 стабилизируетс , регул тор напр жени 24
работает с минимальным статизмом, что способствует улучшению т говых свойств
тепловоза в режимах возникающего боксовани .
Равновесие в системе регулировани т говой электрической передачи устанавливаетс следующим образом.
Если задана величина мощности дизел 1, привод щего во вращение т говый генератор
5, то ограничение по заданной мощности дизел 1 может быть представлено равнобокой
гиперболой "а", наложенной на линии посто нного напр жени в координатах "напр жение
Uг генератора - ток Iг генератора" - Uг=f(Iг) (Фиг.2).
Ток т гового генератора 5 определ етс , преимущественно, весом поезда и величиной
подъема на элементе профил , на котором работает тепловоз.
Величина тока генератора 5 может быть равной Iг1. Напр жение т гового генератора
Uг, поддерживаемое контуром регулировани напр жени , может быть выше равновесного
значени Uг1, ограниченного равнобокой гиперболой "а" (Фиг.2) дл режима Рг=const.
Измеренна мощность т гового генератора 5 окажетс больше заданного значени .
Величина рассогласовани мощности на выходе блока 17 и, соответственно, на выходе
логического блока 19 имеет отрицательное значение. Блок 21 интегрировани устанавливает максимальным темпом новое меньшее значение уставки напр жени т гового генератора 5. Напр жение т гового генератора 5 уменьшаетс , уменьшаетс и
мощность на выходе т гового генератора 5. Равновесие в системе установитс при
неизменном Iг1, когда положение линии посто нного напр жени будет соответствовать
точке "d" на равнобокой гиперболе "а" (Фиг.2).
Если ток т гового генератора 5 равен Iг1, а напр жение Uг т гового генератора 5
может быть ниже равновесного значени ограниченного равнобокой гиперболой "а" (Фиг.2)
дл режима Рг=const - лини Uг1.
Измеренна мощность т гового генератора 5 окажетс меньше заданного значени .
Величина рассогласовани мощности на выходе блока 17 и, соответственно, на выходе
логического блока 19 имеет положительное значение. Блок 21 интегрировани устанавливает с минимальным темпом новое большое значение уставки напр жени т гового генератора 5. Напр жение т гового генератора 5 увеличиваетс , увеличиваетс и мощность на выходе т гового генератора 5.
Равновесие в системе устанавливаетс при неизменном Iг1, когда положение линии
посто нного напр жени Uг1 будет соответствовать точке "d" на равнобокой гиперболе
"а" (Фиг.2).
Страница: 9
RU 2 300 470 C1
5
10
15
20
25
30
35
40
45
50
Аналогично работает система регулировани при формировании внешней
характеристики т гового генератора 5 при изменении величины подъема на элементе
профил пути или задаваемой частоты вращени дизел 1.
Этот способ позвол ет осуществить устойчивую работу тепловоза с полной мощностью
дизел 1 и посто нными мощност ми, соответствующими лини ми наибольшей
экономичности, а также реализовать принцип поддержани квазипосто нного напр жени на т говых электродвигател х 7 и 8 в режимах умеренного боксовани , что улучшает
т говые свойства тепловоза.
Способ регулировани электрической передачи тепловоза по принципу поддержани квазипосто нного напр жени т гового генератора в режимах боксовани колесных пар
тепловоза не устран ет развитие боксовани колесных пар тепловоза из умеренного
боксовани в интенсивное (разносное) в услови х существенного уменьшени коэффициента сцеплени колесо - рельс.
Предлагаемый способ регулировани электрической передачи тепловоза устран ет
развитие режима боксовани колесных пар тепловоза из умеренного боксовани в
интенсивное (разносное), дл этого блоком 23 измерени разности напр жени на
обмотках возбуждени т говых электродвигателей измер ют разность напр жений на
обмотках возбуждени в параллельных цеп х т говых электродвигателей 7 и 8
последовательного возбуждени . При развитии режима боксовани , например, колесной
пары т гового электродвигател 7, интенсивно уменьшаетс ток т гового
электродвигател 7 и уменьшаетс падение напр жени на его обмотке возбуждени и
увеличиваетс разность ?U напр жени на обмотках возбуждени т говых
электродвигателей 7 и 8, котора поступает на вход блока 23 измерени разности
напр жени на обмотках возбуждени т говых электродвигателей 7 и 8. Измеренную
блоком 23 разность напр жений ?U подают на вход блока 20 дифференцировани и
дифференцируют по принципу дифференцировани с замедлением. Дифференцирование
с замедлением позвол ет получить на выходе блока 20 сигнал, который определ ет
скорость, знак и величину изменени разности напр жени на обмотках возбуждени т говых электродвигателей 7 и 8 в режиме развивающегос боксовани колесной пары
электродвигател 7. На Фиг.3 представлена зависимость разности напр жени ?U на
обмотках возбуждени т говых электродвигателей 7 и 8 от времени (?U=f(t)) в режиме
развивающегос боксовани колесной пары электродвигател 7 (характеристика Б) и в
режиме прекращени боксовани (характеристика В).
На Фиг.4 представлены переходные функции h(t)=f(t) блока 20 дифференцировани с
замедлением при реакции на скачок изменени измеренной разности напр жени (?U1,
Фиг.3) на обмотках возбуждени т говых электродвигателей 7 и 8 в начале развити режима боксовани колесной пары электродвигател 7 в момент времени t1 и при реакции
на скачок изменени измеренной разности напр жени (?U1, Фиг.4) на обмотках
возбуждени т говых электродвигателей 7 и 8 при прекращении режима боксовани колесной пары электродвигател 7 в момент времени t2.
Результат дифференцировани с выхода блока 20 подают на другой вход логического
блока 19. С помощью логического блока 19 определ ют знак результата
дифференцировани , положительный при увеличении разности напр жений, или
отрицательный при уменьшении разности напр жений на обмотках возбуждени , и
производ т в логическом блоке 19 сравнение результата дифференцировани с наперед
заданным значением (уровень h1, Фиг.4), которое соответствует режиму умеренного
боксовани колесной пары тепловоза.
При численном значении результата дифференцировани , превышающем наперед
заданное значение, уровень h1 (Фиг.4), и положительном результате дифференцировани в
зависимости от величины знака результата дифференцировани в логическом блоке 19
переключают канал управлени напр жением т гового генератора 5 с управлени по
результату сравнени , осуществленному блоком 17, на управление по результату
дифференцировани и устанавливают на выходе логического блока 19 отрицательное
Страница: 10
RU 2 300 470 C1
5
10
15
20
25
30
35
40
45
50
значение результата дифференцировани . Блок 17 в регулировании напр жени т гового
генератора 5 не участвует. Регулирование напр жени т гового генератора 5 по
отклонению мощности замен ют регулированием напр жени т гового генератора 5 по
результату дифференцировани .
Отрицательный сигнал управлени с выхода блока 19 поступает на вход блока 21
интегрировани , который с ускоренным темпом устанавливает на своем выходе сигнал,
который принимают за уменьшенную уставку напр жени т гового генератора 5, котора поступает на один из входов блока 22 измерени рассогласовани напр жени т гового
генератора 5 и вход блока 18 измерени мощности. Поскольку логический блок 19
произвел переключение сигналов регулировани напр жением т гового генератора 5
результат измерени мощности, произведенный блоком 18 дл регулировани напр жени т гового генератора 5, не используетс .
На другой вход блока 22 подают сигнал с выхода датчика 9 измерени напр жени т гового генератора 5. Результат сравнени с выхода блока 22 подают на вход блока 10
управлени током возбуждени т гового генератора 5 и по величине рассогласовани измен ют ток возбуждени т гового генератора 5. Ток возбуждени т гового генератора 5
уменьшаетс , т.к. уставка напр жени т гового генератора, действующа на выходе блока
21 интегрировани , уменьшаетс , потому что на входе блока 21 действует отрицательный
сигнал результата дифференцировани , уменьшаетс и напр жение на выходе т гового
генератора 5.
Уменьшение напр жени на выходе т гового генератора 5 производитс до тех пор,
пока на выходе блока 20 дифференцировани результат дифференцировани сохран ет
положительное значение, и численное значение результата дифференцировани превышает установленное в блоке 19 наперед заданное значение, уровень h1 (Фиг.4).
Уменьшение напр жени на выходе т гового генератора 5 и на входе т говых
электродвигателей 7 и 8 замедл ет, а затем и устран ет боксование боксующей колесной
пары т гового электродвигател 7. Токи т говых электродвигателей 7 и 8 выравниваютс ,
разность падени напр жени на обмотках возбуждени т говых электродвигателей 7 и 8
уменьшаетс , измен етс знак результата дифференцировани на выходе блока 20.
Логический блок 19 производит переключение управлени напр жением т гового
генератора 5 с управлени по результату дифференцировани на управление по
отклонению мощности, дл чего сигнал результата дифференцировани , действующий на
выходе блока 19, блокируетс , а сигнал результата сравнени заданной и измеренной
мощности, действующий на выходе блока 17, устанавливаетс на выходе логического
блока 19.
Способ регулировани электрической передачи устанавливает на выходе т гового
генератора 5 напр жение, соответствующее заданной посто нной мощности дизельгенератора, устран ет возможность развити интенсивного боксовани колесных пар
тепловоза, что позвол ет повысить т говые свойства тепловоза в ухудшенных услови х по
сцеплению колесо - рельс.
Предлагаемый способ испытан с применением унифицированной системы управлени электроприводом тепловоза (УСТА) на тепловозе типа ТЭ116 и показал положительные
результаты.
Формула изобретени Способ регулировани электрической передачи тепловоза, заключающийс в том, что
задают частоту вращени теплового двигател , привод щего во вращение т говый
генератор, и измер ют положение дозирующего органа топливоподачи регул тора частоты
вращени и нагрузки теплового двигател , соответствующее текущему значению частоты
вращени теплового двигател , задают положение дозирующего органа топливоподачи
регул тора частоты вращени и нагрузки теплового двигател пропорционально заданной
частоте вращени теплового двигател , сравнивают его с измеренным положением,
величину их рассогласовани интегрируют по времени, измер ют текущую частоту
Страница: 11
CL
RU 2 300 470 C1
5
10
15
20
вращени теплового двигател , измер ют напр жение т гового генератора и сравнивают
его с величиной уставки напр жени т гового генератора и по величине рассогласовани измен ют ток возбуждени т гового генератора, задают мощность т гового генератора
пропорционально измеренной частоте вращени теплового двигател и суммируют с
результатом интегрировани величины рассогласовани измеренного и заданного
положений дозирующего органа топливоподачи регул тора частоты вращени и нагрузки
теплового двигател , результат суммировани принимают за уставку мощ??ости т гового
генератора, перемножают величину уставки напр жени т гового генератора с сигналом,
пропорциональным измеренному току т гового генератора, результат перемножени принимают за измеренную мощность т гового генератора и сравнивают с уставкой
мощности т гового генератора, результат сравнени интегрируют по времени и принимают
за уставку напр жени т гового генератора, отличающийс тем, что результат сравнени измеренной мощности с уставкой мощности подают на один вход логического блока,
измер ют разность напр жений на обмотках возбуждени в параллельных цеп х т говых
электродвигателей последовательного возбуждени , измеренную разность
дифференцируют с замедлением, результат дифференцировани подают на другой вход
логического блока, определ ют с помощью логического блока знак результата
дифференцировани и производ т в логическом блоке сравнение результата
дифференцировани с наперед заданным значением, в зависимости от величины и знака
результата дифференцировани в логическом блоке переключают каналы управлени напр жением т гового генератора и устанавливают на выходе логического блока результат
сравнени измеренной мощности с уставкой мощности или результат дифференцировани с обратным знаком, установленный на выходе логического блока сигнал интегрируют по
времени и принимают за уставку напр жени т гового генератора.
25
30
35
40
45
50
Страница: 12
RU 2 300 470 C1
Страница: 13
DR
ого
возбуждени .
Измеренную
разность
дифференцируют с замедлением. Результат
Страница: 1
RU
C 1
C 1
(54) СПОСОБ РЕГУЛИРОВАНИЯ ЭЛЕКТРИЧЕСКОЙ ПЕРЕДАЧИ ТЕПЛОВОЗА
2 3 0 0 4 7 0
Адрес дл переписки:
140402, Московска обл., г. Коломна, ул.
Окт брьской революции, 410, ФГУП ВНИКТИ
МПС России
(73) Патентообладатель(и):
Федеральное государственное унитарное
предпри тие Всероссийский научноисследовательский и конструкторскотехнологический институт подвижного состава
Министерства путей сообщени Российской
Федерации (ФГУП ВНИКТИ МПС России) (RU)
R U
(56) Список документов, цитированных в отчете о
поиске: RU 2205114 C1, 27.05.2003. SU 925693
A1, 07.05.1982. SU 1472304 A1, 15.04.1989. US
4498016 A, 05.02.1985.
(72) Автор(ы):
Бабков Юрий Валерьевич (RU),
Варегин Юрий Андреевич (RU),
Ким Сергей Ирленович (RU),
Клименко Юрий Иванович (RU),
Коссов Валерий Семенович (RU),
Харитонов Владимир Иванович (RU)
C 1
C 1
2 3 0 0 4 7 0
2 3 0 0 4 7 0
R U
R U
Страница: 2
RUSSIAN FEDERATION
(19)
RU
(11)
2 300 470
(13)
C1
(51) Int. Cl.
B60L 11/00
(2006.01)
FEDERAL SERVICE
FOR INTELLECTUAL PROPERTY,
PATENTS AND TRADEMARKS
(12)
ABSTRACT OF INVENTION
(21), (22) Application: 2006106237/11, 01.03.2006
(24) Effective date for property rights: 01.03.2006
(45) Date of publication: 10.06.2007 Bull. 16
Mail address:
140402, Moskovskaja obl., g. Kolomna, ul.
Oktjabr'skoj revoljutsii, 410, FGUP VNIKTI
MPS Rossii
2 3 0 0 4 7 0
or result of differentiation with reverse sign is
set at output of logic unit.
Signal at output of
logic unit is integrated in time and taken as
voltage setting of traction generator.
EFFECT:
increased traction
properties
of
diesel locomotive under heavy conditions of wheelrail adhesion.
4 dwg
R U
(57) Abstract:
FIELD: railway transport.
SUBSTANCE: invention can be used to control
electric transmission of diesel locomotives with
self-contained heat engine, traction generator
and dc electric motors.
According to proposed
method, measured power is compared with power
setting and result of comparison is applied to
one input of logic unit.
Difference of voltage
in field windings in parallel circuits of serieswound traction motors is measured.
Said
difference is differentiated with delay.
Result
of differentiation is applied to other input of
logic unit.
Sign of result of differentiation is
determined.
Result
of
differentiation
is
compared with preset value in logic unit. Result
of comparison of measured power and power setting
Страница: 3
EN
C 1
C 1
(54) METHOD TO CONTROL ELECTRIC TRANSMISSION OF DIESEL LOCOMOTIVE
2 3 0 0 4 7 0
(73) Proprietor(s):
Federal'noe gosudarstvennoe unitarnoe
predprijatie Vserossijskij nauchnoissledovatel'skij i konstruktorskotekhnologicheskij institut podvizhnogo
sostava Ministerstva putej soobshchenija
Rossijskoj Federatsii (FGUP VNIKTI MPS
Rossii) (RU)
R U
(72) Inventor(s):
Babkov Jurij Valer'evich (RU),
Varegin Jurij Andreevich (RU),
Kim Sergej Irlenovich (RU),
Klimenko Jurij Ivanovich (RU),
Kossov Valerij Semenovich (RU),
Kharitonov Vladimir Ivanovich (RU)
RU 2 300 470 C1
5
10
15
20
25
30
35
40
45
50
Изобретение относитс к железнодорожному транспорту, а именно к способу
регулировани электропередачи тепловозов с автономным тепловым двигателем, т говым
генератором и электродвигател ми посто нного тока.
Известен способ регулировани электропередачи тепловозов, заключающийс в том,
что задают частоту вращени теплового двигател , привод щего во вращение генератор,
измер ют положение дозирующего органа топливоподачи регул тора частоты вращени и
нагрузки теплового двигател , соответствующее текущему значению его частоты
вращени , измер ют текущую частоту вращени теплового двигател , суммируют сигнал,
пропорциональный измеренному положению дозирующего органа топливоподачи
регул тора частоты вращени и нагрузки теплового двигател , и сигнал,
пропорциональный измеренной частоте вращени теплового двигател , результат
суммировани принимают за уставку, измер ют напр жение т гового генератора, измер ют
токи т говых двигателей, выдел ют сигнал, пропорциональный максимальному
измеренному току, суммируют сигнал, пропорциональный измеренному напр жению
т гового генератора, и сигнал, пропорциональный максимальному измеренному току
т гового двигател , результат суммировани сравнивают с уставкой и по величине
рассогласовани измен ют ток возбуждени т гового генератора /Б.И.Вилькевич
«Автоматическое управление электрической передачей тепловозов» - М.: Транспорт, 1978,
с.39-41/.
Недостатком способа вл етс то, что при боксовании одной или нескольких осей
локомотива возбуждение генератора измен ют в зависимости от максимального тока
одного из т говых электродвигателей, имеющего в данный момент наименьшую склонность
к боксованию, т.е. стабилизируют напр жение т гового генератора.
При по влении хот бы на короткое врем одновременного боксовани всех колесных
пар локомотива происходит срыв режима стабилизации напр жени и переход боксовани в разносное.
Известен способ регулировани электрической передачи тепловоза путем
регулировани напр жени т гового генератора, заключающийс в том, что задают частоту
вращени теплового двигател (дизел ), привод щего во вращение генератор, измер ют
положение дозирующего органа топливоподачи регул тора частоты вращени и нагрузки
теплового двигател , соответствующее текущему значению его частоты вращени ,
измер ют напр жение т гового генератора, сравнивают его с величиной уставки
напр жени т гового генератора и по величине рассогласовани измен ют ток
возбуждени генератора, задают положение дозирующего органа топливоподачи
регул тора частоты вращени и нагрузки теплового двигател пропорционально заданной
частоте вращени теплового двигател , сравнивают его с измеренным положением,
величину их рассогласовани интегрируют по времени и принимают за величину уставки
напр жени т гового генератора /SU, авторское свидетельство №925693, Кл. В60L 11/02,
опубликованное в 1982/.
Недостатком способа вл етс то, что переходные процессы в электрической передаче
мощности имеют колебательный характер, что обусловлено наличием больших посто нных
времени в электромеханических элементах системы. Введение корректирующих обратных
св зей в системе регулировани т говой электрической передачи улучшает устойчивость
системы, но приводит к нарушению принципа формировани характеристик посто нного
напр жени т гового генератора, что, в свою очередь, снижает т говые свойства
тепловоза в режимах боксовани .
Известен способ регулировани электрической передачи тепловоза, прин тый за
прототип, устран ющий колебательность в системе регулировани т говой электрической
передачи тепловоза, заключающийс в том, что задают частоту вращени теплового
двигател , привод щего во вращение т говый генератор, и измер ют положение
дозирующего органа топливоподачи регул тора частоты вращени и нагрузки теплового
двигател , соответствующее текущему значению частоты вращени теплового двигател ,
задают положение дозирующего органа топливоподачи регул тора частоты вращени и
Страница: 4
DE
RU 2 300 470 C1
5
10
15
20
25
30
35
40
45
50
нагрузки теплового двигател пропорционально заданной частоте вращени теплового
двигател , сравнивают его с измеренным положением, величину их рассогласовани интегрируют по времени, измер ют текущую частоту вращени теплового двигател ,
измер ют напр жение т гового генератора и сравнивают его с величиной уставки
напр жени т гового генератора и по величине рассогласовани измен ют ток
возбуждени т гового генератора, задают мощность т гового генератора пропорционально
измеренной частоте вращени теплового двигател и суммируют с результатом
интегрировани величины рассогласовани измеренного и заданного положени дозирующего органа топливоподачи регул тора частоты вращени и нагрузки теплового
двигател , результат суммировани принимают за уставку мощности т гового генератора,
перемножают величину уставки напр жени т гового генератора с сигналом,
пропорциональным измеренному току т гового генератора, результат перемножени принимают за измеренную мощность т гового генератора и сравнивают с уставкой
мощности т гового генератора; результат сравнени интегрируют по времени и принимают
за уставку напр жени т гового генератора /RU, Патент №2205114, Кл. B60L 11 /02, 2003
г./.
Недостатком известного способа вл етс то, что в ухудшенных услови х по сцеплению
колесо - рельс поддержание близким к посто нному напр жени питани т говых
электродвигателей оказываетс недостаточным условием стабилизации режима
боксовани боксующих колесных пар тепловоза. Боксование колесных пар развиваетс до
интенсивного (разносного).
Техническим результатом предлагаемого изобретени вл етс повышение т говых
свойств тепловоза в ухудшенных услови х по сцеплению колесо - рельс за счет
регулировани напр жени т гового генератора т говой электрической передачи
тепловоза.
Указанный технический результат достигаетс тем, что в способе регулировани т говой электрической передачи тепловоза задают частоту вращени теплового двигател ,
привод щего во вращение т говый генератор, и измер ют положение дозирующего органа
топливоподачи регул тора частоты вращени и нагрузки теплового двигател ,
соответствующего текущему значению частоты вращени теплового двигател , задают
положение дозирующего органа топливоподачи регул тора частоты вращени и нагрузки
теплового двигател пропорционально заданной частоте вращени теплового двигател ,
сравнивают его с измеренным положением, величину их рассогласовани интегрируют по
времени, измер ют текущую частоту вращени теплового двигател , измер ют напр жение
т гового генератора и сравнивают его с величиной уставки напр жени т гового
генератора и по величине рассогласовани измен ют ток возбуждени т гового
генератора, задают мощность т гового генератора пропорционально измеренной частоте
вращени теплового двигател и суммируют с результатом интегрировани величины
рассогласовани измеренного и заданного положени дозирующего органа топливоподачи
регул тора частоты вращени и нагрузки теплового двигател , результат суммировани принимают за уставку мощности т гового генератора, перемножают величину уставки
напр жени т гового генератора с сигналом, пропорциональным измеренному току
т гового генератора, результат перемножени принимают за измеренную мощность
т гового генератора и сравнивают с уставкой мощности т гового генератора, результат
сравнени интегрируют по времени и принимают за уставку напр жени т гового
генератора, результат сравнени измеренной мощности с уставкой мощности подают на
один вход логического блока, измер ют разность напр жений на обмотках возбуждени в
параллельных цеп х т говых электродвигателей последовательного возбуждени ,
измеренную разность дифференцируют с замедлением, результат дифференцировани подают на другой вход логического блока, определ ют с помощью логического блока знак
результата дифференцировани и производ т в логическом блоке сравнение результата
дифференцировани с наперед заданным значением, в зависимости от величины и знака
результата дифференцировани в логическом блоке переключают каналы управлени Страница: 5
RU 2 300 470 C1
5
10
15
20
25
30
35
40
45
50
напр жением т гового генератора и устанавливают на выходе логического блока результат
сравнени измеренной мощности с уставкой мощности или результат дифференцировани с обратным знаком, установленный на выходе логического блока сигнал интегрируют по
времени и принимают за уставку напр жени т гового генератора.
На Фиг.1 представлена блок-схема устройства, реализующего способ.
На Фиг.2 представлена внешн характеристика т гового генератора, Uг=f(Iг).
На Фиг.3 представлена зависимость разности напр жени на обмотках возбуждени т говых электродвигателей от времени, ?U=f(t).
На Фиг.4 представлена переходна функци блока дифференцировани с замедлением,
h(t)=f(t), согласованна с Фиг.3.
Устройство (Фиг.1) дл реализации предлагаемого способа состоит из теплового
двигател 1, например дизел , с регул тором 2 частоты вращени и нагрузки, датчика 3
изменени положени дозирующего органа топливоподачи регул тора 2 частоты вращени и нагрузки. Дизель 1 св зан с датчиком 4 частоты вращени вала дизел и с
электрической передачей, в которую входит ниже перечисленное оборудование, так сам
дизель 1 соединен, например, с т говым генератором 5 (посто нного тока или соединен с
синхронным генератором, выход которого подключен к силовому т говому выпр мителю).
Силовой выход т гового генератора 5 подключен через датчик 6 тока к входам в
параллель включенных т говых электродвигателей 7, 8 посто нного тока
последовательного возбуждени . К силовому выходу генератора 5 подключен датчик 9
измерени напр жени . Т говый генератор 5 соединен с блоком 10 управлени током
возбуждени генератора.
Выход задатчика 11 частоты вращени дизел 1, например контроллера машиниста
тепловоза, соединен с входом регул тора 2 частоты вращени и нагрузки дизел 1, с
входом функционального преобразовател 12, формирующего на заданной частоте
вращени дизел 1 задание положени дозирующего органа топливоподачи (на черт. не
показан) регул тора 2 частоты и нагрузки дизел 1.
Выход функционального преобразовател 12 соединен с одним из входов блока 13
измерени рассогласовани положени дозирующего органа топливоподачи регул тора 2
частоты и нагрузки дизел 1, другой вход блока 13 соединен с выходом датчика 3
измерени положени дозирующего органа топливоподачи регул тора 2 частоты и нагрузки
дизел 1. Выход блока 13 соединен с входом блока 14 интегрировани величины
рассогласовани по времени, а выход блока 14 соединен с одним из входов сумматора 15
мощности т гового генератора 5, другой вход которого соединен с выходом
функционального преобразовател 16, вход которого соединен с выходом датчика 4
частоты вращени вала дизел .
Выход сумматора 15 соединен с одним из входов блока 17 измерени рассогласовани заданной и измеренной мощности т гового генератора 5, другой вход блока 17 соединен с
выходом блока 18 измерени мощности т гового генератора 5.
Выход блока 17 соединен с одним из входов логического блока 19, другой вход
которого соединен с выходом блока 20 дифференцировани с замедлением. Выход блока
19 соединен с входом блока 21 интегрировани по времени величины выходного сигнала
логического блока 19. Выход блока 21 соединен с одним из входов блока 18 измерени мощности т гового генератора 5 и с одним из входов блока 22 измерени рассогласовани напр жени т гового генератора 5. Другой вход блока 22 соединен с выходом датчика 9
напр жени т гового генератора 5, а выход блока 22 соединен с входом блока 10
управлени током возбуждени генератора 5. Другой вход блока 18 измерени мощности
т гового генератора 5 соединен с выходом датчиков 6 тока этого генератора.
Вход последовательной обмотки возбуждени (на Фиг.1 не показано) т гового
электродвигател 7 соедин ют с одним входом блока 23 измерени разности напр жений
на обмотках возбуждени в параллельных цеп х т говых электродвигателей 7 и 8, другой
вход блока соедин ют с входом обмотки возбуждени т гового электродвигател 8. Выход
блока 23 соедин ют с входом блока 20 дифференцировани с замедлением.
Страница: 6
RU 2 300 470 C1
5
10
15
20
25
30
35
40
45
50
Блок 22 измерени рассогласовани напр жени с блоком 10 управлени током
возбуждени т гового генератора 5, обмоткой возбуждени и силовой обмоткой т гового
генератора 5, датчиком 9 измерени напр жени т гового генератора образуют
структуру - регул тор напр жени 24 т гового генератора 5.
Способ осуществл етс следующим образом.
Контроллером 11 машиниста задают частоту вращени теплового двигател 1, например
дизел , привод щего во вращение т говый генератор 5.
На выходе контроллера 11 машиниста действует кодовый сигнал, пропорциональный
заданной частоте вращени дизел 1, который поступает на вход регул тора 2 частоты
вращени и нагрузки дизел 1, на вход функционального преобразовател 12.
Регул тор 2 частоты и нагрузки удерживает частоту вращени дизел 1
пропорционально кодовому сигналу задани контроллера 11 машиниста.
Датчиком 3 измер ют положение дозирующего органа топливоподачи регул тора 2
частоты вращени и нагрузки дизел 1, соответствующего текущему значению частоты
вращени и нагрузки дизел . Выходной сигнал "Lи" датчика 3, пропорциональный
положению дозирующего органа топливоподачи регул тора 2 частоты вращени и нагрузки
дизел , поступает на один из входов блока 13 измерени рассогласовани положени дозирующего органа топливоподачи регул тора 2 частоты вращени и нагрузки.
Функциональным преобразователем 12 задают положение дозирующего органа
топливоподачи регул тора 2 частоты вращени и нагрузки пропорционально заданной
частоте вращени дизел 1, дл чего в функциональном преобразователе 12 преобразуют
код заданной частоты, поступающий на вход функционального преобразовател 12 с
выхода контроллера 11 машиниста в сигнал "Lз" задани положени дозирующего органа
топливоподачи регул тора 2, который с выхода функционального преобразовател 12
поступает на другой вход блока 13 измерени рассогласовани .
Сравнивают сигнал "Lз" заданного положени дозирующего органа топливоподачи и с
измеренным сигналом положени "Lи", измеренного датчиком 3 измерени положени дозирующего органа топливоподачи в блоке 13 по величине и знаку отклонени . Величина
рассогласовани ?L=±(Lз-Lи) с выхода блока 13 поступает на вход блока 14
интегрировани . Величину их рассогласовани в блоке 13 интегрируют по времени.
Верхний и нижний пределы интегрировани ограничивают. Результат интегрировани ,
действующий на выходе блока 14 интегрировани , принимают за регулируемую часть
задани мощности т гового генератора 5. Верхний и нижний предел интегрировани ограничивают так, чтобы дол заданной мощности, определ ема расхождением заданного
и измеренного положени органа топливоподачи, составила не более 30% от уровн свободной мощности дизел , что улучшает устойчивость работы системы регулировани т говой передачи.
Датчиком 4 измер ют текущую частоту вращени дизел 1 и с выхода датчика 4 сигнал,
пропорциональный частоте вращени дизел , подают на вход функционального
преобразовател 16.
Функциональным преобразователем 16 задают мощность т гового генератора 5
пропорционально измеренной частоте вращени дизел 1.
Суммируют результат интегрировани величины рассогласовани измеренного и
заданного положени дозирующего органа топливоподачи регул тора 2 частоты вращени и нагрузки с сигналом заданной мощности т гового генератора 5, пропорциональной
измеренной частоте вращени теплового двигател , например дизел 1, дл чего с выхода
блока интегрировани 14 подают на один из входов сумматора 15 результат
интегрировани величины рассогласовани измеренного и заданного положени дозирующего органа топливоподачи регул тора 2 частоты вращени и нагрузки, а на
другой вход сумматора 15 подают сигнал заданной мощности т гового генератора 5 с
выхода функционального преобразовател 16, пропорциональный измеренной частоте
вращени теплового двигател (дизел 1). Результат суммировани . действующий на
выходе сумматора 15, принимают за уставку мощности т гового генератора 5.
Страница: 7
RU 2 300 470 C1
5
10
15
20
25
30
35
40
45
50
Сигнал, действующий на выходе сумматора 15, соответствует свободной мощности
дизел 1. На Фиг.2, построенной в координатах "напр жение Uг т гового генератора 5 от
тока 1 г т гового генератора", заданна свободна мощность дизел соответствует
равнобокой гиперболе "а" при реализации этой свободной мощности дизел в координатах
"напр жение Uг т гового генератора - ток Iг т гового генератора".
Сигнал выхода сумматора 15 подают на один из входов блока 17 измерени рассогласовани , на другой вход которого подают с выхода блока 18 измерени мощности
т гового генератора 5 сигнал, пропорциональный измеренной мощности т гового
генератора 5.
Сигнал рассогласовани измеренной в блоке 18 измерени мощности и сигнал заданной
в сумматоре 15 мощности т гового генератора 5 подают с выхода блока 17 измерени рассогласовани заданной и измеренной мощности т гового генератора 5 на один из
входов логического блока 19, на другой вход которого подают результат
дифференцировани с замедлением с выхода блока дифференцировани 20. В
зависимости от величины и знака результата дифференцировани , поданного с выхода
блока 20 на вход логического блока 19, последний переключает каналы управлени напр жением т гового генератора 5 и устанавливает на своем выходе результат сравнени измеренной мощности с уставкой мощности или результат дифференцировани с
обратным знаком. Так, если результат дифференцировани , поданный с выхода блока 20
на вход блока 19 не превышает установленную величину, уровень h1, Фиг.4, который
соответствует режиму умеренного боксовани одной из колесных пар электродвигател 7
или 8, то на выходе блока 19 действует сигнал рассогласовани измеренной в блоке 18
мощности с сигналом заданной в сумматоре 15 мощности т гового генератора 5, который
подают с выхода блока 19 на вход блока 21 интегрировани , результат сравнени интегрируют по времени и принимают за уставку напр жени т гового генератора 5.
Величину уставки напр жени т гового генератора 5 измен ют с темпом, определ емым
посто нной интегрировани блока 21 интегрировани . Посто нную интегрировани устанавливают дискретно в зависимости от положительного или отрицательного сигнала
рассогласовани заданной и измеренной мощности генератора 5, действующего на выходе
блока 17 измерени рассогласовани и действующего, соответственно, на выходе
логического блока 19.
Если сигнал, действующий на выходе логического блока 19, положительный, то
посто нную времени интегрировани устанавливают одной величины, а если сигнал
рассогласовани отрицательный, то посто нную времени интегрировани устанавливают
другой, меньшей величины.
Сигнал выхода блока 21 подают на вход блока 22 измерени рассогласовани напр жени т гового генератора 5 и подают на один из входов блока 18 измерени мощности т гового генератора 5.
Измер ют напр жение т гового генератора 5 датчиком 9 измерени напр жени и
подают на другой вход блока 22 измерени рассогласовани уставки напр жени с
измеренным напр жением т гового генератора 5.
В блоке 22 измерени рассогласовани напр жени сигнал, пропорциональный
измеренному напр жению т гового генератора 5, сравнивают с величиной уставки
напр жени т гового генератора 5 и результат сравнени подают на вход блока 10
управлени током возбуждени т гового генератора 5 и по величине рассогласовани измен ют ток возбуждени т гового генератора 5. Генератор 5 возбуждаетс , и на его
выходе по вл етс напр жение, которое подают на вход параллельно включенных т говых
электродвигателей, например, 7 и 8. Число параллельно включенных т говых
электродвигателей может быть равным числу осей локомотива.
Выходное напр жение т гового генератора 5 при быстроизмен ющихс процессах
(например, умеренном боксовании колесных пар тепловоза, сопровождающегос уменьшением тока нагрузки и реализуемой мощности) можно рассматривать как величину
посто нную. На Фиг.2 это отражено серией линий посто нного напр жени , из которых
Страница: 8
RU 2 300 470 C1
5
10
15
20
25
30
35
40
45
50
формируетс ограничительна внешн характеристика т гового генератора 5 дл режима
посто нной мощности генератора - Рг=const.
Т говые двигатели 7 и 8 воспринимают электрическую нагрузку, и на выходе т гового
генератора 5 действует некоторый ток нагрузки, который замер ют датчиком 6 тока и
сигнал с выхода датчика 6 тока, пропорциональный току нагрузки, подают на другой вход
блока 18 измерени мощности т гового генератора 5.
В блоке 18 перемножают величину уставки напр жени т гового генератора 5 с
сигналом, пропорциональным измеренному току т гового генератора 5, и результат
перемножени принимают за измеренную мощность т гового генератора и сравнивают в
блоке 17 измерени рассогласовани с уставкой мощности т гового генератора 5.
Измерение мощности т гового генератора 5 производ т с упреждением.
Величина упреждени определ етс электрическими посто нными времени блока 22
измерени рассогласовани напр жени , блока 10 управлени током возбуждени т гового
генератора 5, обмотки возбуждени и силовой обмотки т гового генератора 5, датчика 9
измерени напр жени т гового генератора, образующих структуру - регул тор напр жени 24 т гового генератора 5.
Упреждение измерени мощности т гового генератора улучшает устойчивость работы
регул тора напр жени 24 генератора 5 и системы регулировани т говой электрической
передачи тепловоза в целом.
Выходное напр жение т гового генератора 5 стабилизируетс , регул тор напр жени 24
работает с минимальным статизмом, что способствует улучшению т говых свойств
тепловоза в режимах возникающего боксовани .
Равновесие в системе регулировани т говой электрической передачи устанавливаетс следующим образом.
Если задана величина мощности дизел 1, привод щего во вращение т говый генератор
5, то ограничение по заданной мощности дизел 1 может быть представлено равнобокой
гиперболой "а", наложенной на линии посто нного напр жени в координатах "напр жение
Uг генератора - ток Iг генератора" - Uг=f(Iг) (Фиг.2).
Ток т гового генератора 5 определ етс , преимущественно, весом поезда и величиной
подъема на элементе профил , на котором работает тепловоз.
Величина тока генератора 5 может быть равной Iг1. Напр жение т гового генератора
Uг, поддерживаемое контуром регулировани напр жени , может быть выше равновесного
значени Uг1, ограниченного равнобокой гиперболой "а" (Фиг.2) дл режима Рг=const.
Измеренна мощность т гового генератора 5 окажетс больше заданного значени .
Величина рассогласовани мощности на выходе блока 17 и, соответственно, на выходе
логического блока 19 имеет отрицательное значение. Блок 21 интегрировани устанавливает максимальным темпом новое меньшее значение уставки напр жени т гового генератора 5. Напр жение т гового генератора 5 уменьшаетс , уменьшаетс и
мощность на выходе т гового генератора 5. Равновесие в системе установитс при
неизменном Iг1, когда положение линии посто нного напр жени будет соответствовать
точке "d" на равнобокой гиперболе "а" (Фиг.2).
Если ток т гового генератора 5 равен Iг1, а напр жение Uг т гового генератора 5
может быть ниже равновесного значени ограниченного равнобокой гиперболой "а" (Фиг.2)
дл режима Рг=const - лини Uг1.
Измеренна мощность т гового генератора 5 окажетс меньше заданного значени .
Величина рассогласовани мощности на выходе блока 17 и, соответственно, на выходе
логического блока 19 имеет положительное значение. Блок 21 интегрировани устанавливает с минимальным темпом новое большое значение уставки напр жени т гового генератора 5. Напр жение т гового генератора 5 увеличиваетс , увеличиваетс и мощность на выходе т гового генератора 5.
Равновесие в системе устанавливаетс при неизменном Iг1, когда положение линии
посто нного напр жени Uг1 будет соответствовать точке "d" на равнобокой гиперболе
"а" (Фиг.2).
Страница: 9
RU 2 300 470 C1
5
10
15
20
25
30
35
40
45
50
Аналогично работает система регулировани при формировании внешней
характеристики т гового генератора 5 при изменении величины подъема на элементе
профил пути или задаваемой частоты вращени дизел 1.
Этот способ позвол ет осуществить устойчивую работу тепловоза с полной мощностью
дизел 1 и посто нными мощност ми, соответствующими лини ми наибольшей
экономичности, а также реализовать принцип поддержани квазипосто нного напр жени на т говых электродвигател х 7 и 8 в режимах умеренного боксовани , что улучшает
т говые свойства тепловоза.
Способ регулировани электрической передачи тепловоза по принципу поддержани квазипосто нного напр жени т гового генератора в режимах боксовани колесных пар
тепловоза не устран ет развитие боксовани колесных пар тепловоза из умеренного
боксовани в интенсивное (разносное) в услови х существенного уменьшени коэффициента сцеплени колесо - рельс.
Предлагаемый способ регулировани электрической передачи тепловоза устран ет
развитие режима боксовани колесных пар тепловоза из умеренного боксовани в
интенсивное (разносное), дл этого блоком 23 измерени разности напр жени на
обмотках возбуждени т говых электродвигателей измер ют разность напр жений на
обмотках возбуждени в параллельных цеп х т говых электродвигателей 7 и 8
последовательного возбуждени . При развитии режима боксовани , например, колесной
пары т гового электродвигател 7, интенсивно уменьшаетс ток т гового
электродвигател 7 и уменьшаетс падение напр жени на его обмотке возбуждени и
увеличиваетс разность ?U напр жени на обмотках возбуждени т говых
электродвигателей 7 и 8, котора поступает на вход блока 23 измерени разности
напр жени на обмотках возбуждени т говых электродвигателей 7 и 8. Измеренную
блоком 23 разность напр жений ?U подают на вход блока 20 дифференцировани и
дифференцируют по принципу дифференцировани с замедлением. Дифференцирование
с замедлением позвол ет получить на выходе блока 20 сигнал, который определ ет
скорость, знак и величину изменени разности напр жени на обмотках возбуждени т говых электродвигателей 7 и 8 в режиме развивающегос боксовани колесной пары
электродвигател 7. На Фиг.3 представлена зависимость разности напр жени ?U на
обмотках возбуждени т говых электродвигателей 7 и 8 от времени (?U=f(t)) в режиме
развивающегос боксовани колесной пары электродвигател 7 (характеристика Б) и в
режиме прекращени боксовани (характеристика В).
На Фиг.4 представлены переходные функции h(t)=f(t) блока 20 дифференцировани с
замедлением при реакции на скачок изменени измеренной разности напр жени (?U1,
Фиг.3) на обмотках возбуждени т говых электродвигателей 7 и 8 в начале развити режима боксовани колесной пары электродвигател 7 в момент времени t1 и при реакции
на скачок изменени измеренной разности напр жени (?U1, Фиг.4) на обмотках
возбуждени т говых электродвигателей 7 и 8 при прекращении режима боксовани колесной пары электродвигател 7 в момент времени t2.
Результат дифференцировани с выхода блока 20 подают на другой вход логического
блока 19. С помощью логического блока 19 определ ют знак результата
дифференцировани , положительный при увеличении разности напр жений, или
отрицательный при уменьшении разности напр жений на обмотках возбуждени , и
производ т в логическом блоке 19 сравнение результата дифференцировани с наперед
заданным значением (уровень h1, Фиг.4), которое соответствует режиму умеренного
боксовани колесной пары тепловоза.
При численном значении результата дифференцировани , превышающем наперед
заданное значение, уровень h1 (Фиг.4), и положительном результате дифференцировани в
зависимости от величины знака результата дифференцировани в логическом блоке 19
переключают канал управлени напр жением т гового генератора 5 с управлени по
результату сравнени , осуществленному блоком 17, на управление по результату
дифференцировани и устанавливают на выходе логического блока 19 отрицательное
Страница: 10
RU 2 300 470 C1
5
10
15
20
25
30
35
40
45
50
значение результата дифференцировани . Блок 17 в регулировании напр жени т гового
генератора 5 не участвует. Регулирование напр жени т гового генератора 5 по
отклонению мощности замен ют регулированием напр жени т гового генератора 5 по
результату дифференцировани .
Отрицательный сигнал управлени с выхода блока 19 поступает на вход блока 21
интегрировани , который с ускоренным темпом устанавливает на своем выходе сигнал,
который принимают за уменьшенную уставку напр жени т гового генератора 5, котора поступает на один из входов блока 22 измерени рассогласовани напр жени т гового
генератора 5 и вход блока 18 измерени мощности. Поскольку логический блок 19
произвел переключение сигналов регулировани напр жением т гового генератора 5
результат измерени мощности, произведенный блоком 18 дл регулировани напр жени т гового генератора 5, не используетс .
На другой вход блока 22 подают сигнал с выхода датчика 9 измерени напр жени т гового генератора 5. Результат сравнени с выхода блока 22 подают на вход блока 10
управлени током возбуждени т гового генератора 5 и по величине рассогласовани измен ют ток возбуждени т гового генератора 5. Ток возбуждени т гового генератора 5
уменьшаетс , т.к. уставка напр жени т гового генератора, действующа на выходе блока
21 интегрировани , уменьшаетс , потому что на входе блока 21 действует отрицательный
сигнал результата дифференцировани , уменьшаетс и напр жение на выходе т гового
генератора 5.
Уменьшение напр жени на выходе т гового генератора 5 производитс до тех пор,
пока на выходе блока 20 дифференцировани результат дифференцировани сохран ет
положительное значение, и численное значение результата дифференцировани превышает установленное в блоке 19 наперед заданное значение, уровень h1 (Фиг.4).
Уменьшение напр жени на выходе т гового генератора 5 и на входе т говых
электродвигателей 7 и 8 замедл ет, а затем и устран ет боксование боксующей колесной
пары т гового электродвигател 7. Токи т говых электродвигателей 7 и 8 выравниваютс ,
разность падени напр жени на обмотках возбуждени т говых электродвигателей 7 и 8
уменьшаетс , измен етс знак результата дифференцировани на выходе блока 20.
Логический блок 19 производит переключение управлени напр жением т гового
генератора 5 с управлени по результату дифференцировани на управление по
отклонению мощности, дл чего сигнал результата дифференцировани , действующий на
выходе блока 19, блокируетс , а сигнал результата сравнени заданной и измеренной
мощности, действующий на выходе блока 17, устанавливаетс на выходе логического
блока 19.
Способ регулировани электрической передачи устанавливает на выходе т гового
генератора 5 напр жение, соответствующее заданной посто нной мощности дизельгенератора, устран ет возможность развити интенсивного боксовани колесных пар
тепловоза, что позвол ет повысить т говые свойства тепловоза в ухудшенных услови х по
сцеплению колесо - рельс.
Предлагаемый способ испытан с применением унифицированной системы управлени электроприводом тепловоза (УСТА) на тепловозе типа ТЭ116 и показал положительные
результаты.
Формула изобретени Способ регулировани электрической передачи тепловоза, заключающийс в том, что
задают частоту вращени теплового двигател , привод щего во вращение т говый
генератор, и измер ют положение дозирующего органа топливоподачи регул тора частоты
вращени и нагрузки теплового двигател , соответствующее текущему значению частоты
вращени теплового двигател , задают положение дозирующего органа топливоподачи
регул тора частоты вращени и нагрузки теплового двигател пропорционально заданной
частоте вращени теплового двигател , сравнивают его с измеренным положением,
величину их рассогласовани интегрируют по времени, измер ют текущую частоту
Страница: 11
CL
RU 2 300 470 C1
5
10
15
20
вращени теплового двигател , измер ют напр жение т гового генератора и сравнивают
его с величиной уставки напр жени т гового генератора и по величине рассогласовани измен ют ток возбуждени т гового генератора, задают мощность т гового генератора
пропорционально измеренной частоте вращени теплового двигател и суммируют с
результатом интегрировани величины рассогласовани измеренного и заданного
положений дозирующего органа топливоподачи регул тора частоты вращени и нагрузки
теплового двигател , результат суммировани принимают за уставку мощ?
Документ
Категория
Без категории
Просмотров
1
Размер файла
210 Кб
Теги
1/--страниц
Пожаловаться на содержимое документа