Моделирование ИРН - Исследование импульсного регулирования асинхронного двигателя электроподвижного состава

Эффективность работы электроподвижного, состава с плавным регулированием. напряжения во многом зависит от синхронной работы его преобразователей с питающей сетью. Синхронизация заключается в формировании синхронизирующих импульсов в моменты естественного перехода питающего напряжения через ноль. Однако форма этого напряжения может отличаться от синусоидальной. Искажение формы кривой напряжения на токоприемнике электровоза складывается из провала напряжения во время коммутации тока в преобразователях и свободных колебаний, возникающих в моменты начала и окончания коммутации. Каждая из этих составляющих искажения определяется параметрами системы электроснабжения и электровоза.

Одним из способов получения синхронизирующих импульсов при искаженной форме питающего напряжения является применение различных типов фильтров. Однако известно, что первая гармоника питающего напряжения, выделяемая фильтром, имеет фазовый сдвиг, достигающий в различных режимах работы 15 - 20 эл. град. Синхронизация преобразователя по первой гармонике снижает энергетические показатели электровоза и приводит к сбоям в работе системы управления.

Компенсировать фазовый сдвиг первой гармоники позволяет система автоматической подстройки фазы [1], которая осуществляет синхронизацию системы управления не по первой гармонике, а по усредненному за несколько десятков полупериодов моменту перехода синхронизирующего напряжения через ноль. В настоящее время такая схема синхронизации применяется на серийных электровозах ВЛ65, ВЛ85, способствуя повышению во многих режимах работы коэффициента мощности преобразователя.

Однако во время эксплуатационных испытаний электровоза ВЛ85 на Братском отделении Восточно-Сибирской дороги в отдельных режимах выявлена нестабильная работа электронной аппаратуры управления при сильных искажениях формы кривой питающего напряжения.

В основу разработки нового алгоритма синхронизации [2] положена задача создания формирователя синхронизирующих импульсов, работающего без сбоев при сильных искажениях формы питающего напряжения и лишенного статической и динамической погрешности при формировании синхроимпульсов, т. е. устройство срабатывает только в моменты естественного перехода сетевого напряжения через ноль. На рис.1 и 2 приведены блок-схемы алгоритмов формирования вспомогательного и синхронизирующего импульсов предлагаемого устройства, связь между которыми показана в виде межстраничного соединителя (Т).

Рассмотрим вначале процесс формирования вспомогательного синхронизирующего импульса СИ1 (рис.1), который предназначен для поддержания процедуры синхронизации.

Принцип генерации этого импульса основан на определении моментов времени, соответствующих максимальной величине напряжения вторичной обмотки трансформатора U2 При этом такими точками на кривой U2 могут быть как значения U2 , соответствующие амплитуде его неискаженной формы, так и максимальные значения U2, вызванные процессом коммутации. Это не является принципиальным для работы этой системы синхронизации. Процедура определения максимального значения U2 реализована на рис.1 в блоке 1. В нем сравниваются предыдущее и текущее значения U2 В случае, если второе значение оказывается больше первого, процесс опроса U2 повторяется, поскольку при этом не достигнуто значение максимума U2 , в противном случае осуществляется формирование дополнительного импульса СИ11.

алгоритм формирования вспомогательного импульса

Рис. 1. Алгоритм формирования вспомогательного импульса

Одновременно с этим происходит запуск генератора, осуществляющего увеличение на 1 его выходного кода KП до момента поступления очередного импульса СИП, при котором происходит обнуление кода KП Процессу формирования этого кода соответствуют блоки 4, 6 и 7 рис.1. До прихода импульса СИП также определяется значение А кода KП, это значение делится пополам: А/2 (блоки 3 и 5). В дальнейшем в моменты превышения кода KП значения А/2 генерируются импульсы СИ12, чему соответствуют блоки 8-11 на рис 1. Суммирование сигналов СИ11 и СИ12 (блок 12 на рис. 1) дает необходимую форму дополнительного синхронизирующего импульса СИ1. Через межстраничный соединитель этот сигнал поступает в блок-схему рис.2.

Напряжение U2 вторичной обмотки трансформатора электровоза имеет провалы, связанные с процессами коммутации в преобразователе электровоза. С помощью блока 13 определяется знак этого напряжения. В случае U2>0 код напряжения компаратора KК = 1 (блок 15), в противном случае KК=0 (блок 14).

В зависимости от логического уровня этого кода (0 или 1) формируется код интегратора KИнт: при KК=0 осуществляется приращение на 1 значения его кода, в случае KК=1 уменьшение (блоки 16, 17). Блок 18 вычисляет значение модуля кода интегратора [KИнт], поступающих с выходов блоков 16 и 17.

По моменту прихода вспомогательного синхронизирующего импульса СИ1, поступающего с межстраничного соединителя, в блоке 19 осуществляется их анализ: на интервалах, где СИ 1=0 блок 20 производит увеличение кода генератора пилообразного напряжения (ГПН) KГпн на единицу, приход очередного импульса СИ1 вызывает сброс кода KГпн (блок 21). На выходе блоков 20 и 21 формируется код пилообразного напряжения. Блок 24 вычисляет полусумму кодов интегратора и генератора ГПН. Уменьшение в 2 раза частоты импульсов СИ1 реализовано с помощью блока 22, импульсы СИ2 генерируются только при единичном значении кода KК компаратора (связь выхода блока 15 с блоком 22).

При появлении импульса СИ2=1 информация о величине кода K сохраняется в устройстве выборки-хранения (УВХ) KУвх До поступления очередного импульса СИ2, в случае СИ2=0 изменение KУвх не происходит. Эта процедура в блок-схеме реализована с помощью блоков 23, 26 и 27. Блок 25 вычисляет текущую разность кодов KГпи и KУвх, в случае положительной разности KР (блок 28) формируется последовательность синхронизирующих импульсов СИ (блоки 29 и 30). Формирующиеся фронты синхронизирующих импульсов СИ совпадают с моментами естественного перехода питающего напряжения через ноль.

Таким образом, изменения входного напряжения, связанные с коммутацией и переходными режимами работы электровоза, не приводят к изменению моментов формирования синхронизирующих импульсов.

Работоспособность формирователя синхронизирующих импульсов подтверждена путем моделирования его работы с помощью пакета прикладных программ Design Lab. Результаты расчета приведены на рис.3.

напряжения вторичной обмотки трансформатора и первичной сети при наличии синхронизирующего импульса

Рис.2. Напряжения вторичной обмотки трансформатора и первичной сети при наличии синхронизирующего импульса

Из этого рисунка следует, что искажения напряжения U2, связанные даже с многократным прохождением через 0, не приводят к смещению синхроимпульсов (СИ) относительно неискаженной формы напряжения вторичной обмотки трансформатора.

Похожие статьи




Моделирование ИРН - Исследование импульсного регулирования асинхронного двигателя электроподвижного состава

Предыдущая | Следующая