Пояснительная записка (1230251), страница 4

Просмтор этого файла доступен только зарегистрированным пользователям. Но у нас супер быстрая регистрация: достаточно только электронной почты!

Текст из файла (страница 4)

Устройство формирователя синхронизиру­ющих импульсов прошло испытания на электровозе переменного тока с рекуператив­ным торможением ВЛ80Р. В течение месячной эксплуатации электровоза на участке Смоляниново-Находка не отмечалось отказов и сбоев в работе схемы синхроимпульсов как в статическом, так и в динамическом режимах работы оказалась близка к нулю.

Формирователь синхронизирующих им­пульсов, содержащий инвертор и измеритель­ный трансформатор, подключенный к силовому трансформатору, отличающийся тем, что в него дополнительно введены компаратор, первый и второй диоды, RS-триггер и формирователь импульсов из фронтов и срезов прямоугольных импульсов, причем вход компаратора подключен к выходу измерительного трансформатора, а выход - к входам первого и второго диодов, выход первого диода соединен с входом S RS-триггера непосредственно, а выход вто­рого диода - с входом R RS-триггера через инвертор, выход триггера подключен к входу формирователя импульсов из фронтов и срезов прямоугольных импульсов, при этом компаратор обеспечивает преобразование на­пряжения с выхода измерительного транс­форматора в прямоугольные импульсы положительной и отрицательной полярности, выделяемые первым и вторым диодами соответственно.

2 РАЗРАБОТКА ТЕХНИЧЕСКИХ РЕШЕНИЙ УПРАВЛЕНИЯ КРМ И ОЦЕНКА ТЕХНИКО-ЭКОНОМИЧЕСКОЙ ЭФФЕКТИВНОСТИ.

Формирователь синхроимпульсов в устройстве разнофазного управления тиристорными преобразователями, позволяющий исключить сбои в работе формирователя таких им­пульсов при сильных искажениях формы кривой питающего напря­жения за счет разнесения во времени начал и окончаний коммута­ции между двумя секциями электровоза. При этом свободные послекоммутационные составляющие напряжения по секциям проти­воположны по фазе, что приводит к их уменьшению в форме пи­тающего напряжения и соответственно позволяет улучшить форму напряжения на вторичной обмотке трансформатора.

Формирователь синхроимпульсов с блоком задержки обеспечивает асинхронное включение двух инверторов каждой секции электровоза. Фиксированный угол задержки импульсов, задаваемый блоком задержки, равен полупериоду свободных послекоммутационных колебаний напряжения, возникающих в сети при сильных искажениях питающего напряжения. Взаимная компенсация между секциями свободных колебаний напряжения, имеющих противоположный знак, приводит к уменьшению свободных составляющих в форме кривой питающего напряжения и улучшению формы кривой напряжения, поступающего в формирователь со вторичной обмотки трансформатора электровоза.

Однако при фиксированном угле задержки импульсов полная компенсация свободных послекоммутационных колебаний напряжения может осуществляться при одинаковом значении полупериода колебаний этого напряжения. Этого можно достичь лишь при работе электровоза на фиксированном расстоянии от тяговой подстанции определенной мощности. При других условиях работы нельзя дос­тичь полной компенсации свободных послекоммутационных колеба­ний напряжения, что в свою очередь приводит к ошибке формиро­вания синхроимпульсов относительно моментов прохождения сете­вого напряжения через ноль.

Резкое увеличение коммутационных провалов напряжения и, соответственно, свободных послекоммутационных колебаний напряжения при запуске, например, мотор - компрессора электровоза или других переходных процессах также сопровождается ошибкой формирования синхроимпульсов, так как увеличивается свободная составляющая колебаний напряжения.

Кроме того, при сохраненной в устройстве схеме автоматиче­ского регулирования при формировании синхроимпульсов неизбеж­на, как и в первом рассмотренном устройстве, статическая погреш­ность в генерировании синхроимпульсов, обусловленная погрешно­стью системы автоматического регулирования.

Таким образом, схема разнофазного управления за счет компенсации свободных послекоммутационных колебаний напряжения позво­ляет работать без сбоев при сильных искажениях питающего напряже­ния, но при неполной компенсации этого напряжения не решает про­блемы выработки синхроимпульсов, которые должны формироваться в моменты перехода питающего напряжения через ноль.

В основу разработки алгоритма синхронизации рисунок 2.1 – 2.4 по­ложена задача создания формирователя синхронизирующих импульсов, работающего без сбоев при сильных искажениях формы питающего напряжения и лишенного статической и динамической погрешности при формировании синхроимпульсов за счет того, что устройство срабатывает только в моменты перехода сетевого на­пряжения через ноль. На рисунке 2.1 и 2.3 приведены блок-схемы алго­ритмов формирования вспомогательного и синхронизирующего им­пульсов, связь между которыми показана на этих рисунках в виде межстраничного соединителя 1, помещенного в окружность. Диа­граммы, поясняющие работу алгоритмов синхронизации, приведе­ны, соответственно, на рисунке 2.2 и 2.4.

Рассмотрим вначале процесс формирования вспомогательного синхронизирующего импульса СИ1 рисунок 2.1 и 2.2, который предна­значен для поддержания процедуры синхронизации. Принцип гене­рации этого импульса основан на определении моментов, соответ­ствующих максимальной величине синхронизирующего напряжения U₂ При этом такими точками на кривой U₂ могут быть как значения U₂, соответствующие амплитуде ее неискаженной формы, так и максимальные значения U₂, вызванные процессом коммутации. Это не является принципиальным для работы системы синхронизации. Процедура определения максимального значения кривой U₂ напря­жения реализована в схеме рисунок 2.1 с помощью блока 1. В нем срав­ниваются предыдущее и текущее значение U₂. В случае, если

вто­рое значение оказалось больше первого, процесс опроса U₂ повто­ряется, поскольку при этом не достигнуто значение максимума U_2. В противном случае в этот момент времени программно в блоке 2 рисунок 2.1 осуществляется формирование дополнительного импульса СИ11, показанного на рисунке 2.2,б.

Одновременно с этим происходит запуск генератора, осущест­вляющего увеличение на 1 его выходного кода U_п до поступления следующего импульса СИ11, при котором происходит обнуление ко­да U_п. Форма этого сигнала представлена на рисунке 2.2 в, процессу его формирования соответствуют блоки 4, 6 и 7 на рисунке 2.1 По приходу импульсов СИ11 также определяется значение А кода U_п и это зна­чение делится пополам : А/2 (блоки 3 и 5). В дальнейшем в момен­ты превышения кода U_п значений А/2 генерируются импульсы СИ12 рисунке 2.2 г, чему на рисунке 2.1 соответствуют блоки 8-11. Суммирова­ние сигналов СИ11 и СИ12 (блок 12 на рисунке 2.1 дает необходимую форму дополнительного синхронизирующего импульса СИ1, изо­браженного на рисунке 2.2 д. Через делитель 1 этот сигнал поступает в блок-схему рисунке 2.3. На рисунке 2.4 представлены диаграммы, поясняю­щие работу формирователя синхронизирующих импульсов.

Введение в устройство совокупности новых элементов позволяет преобразовывать напряжение U₂ с выхода трансформатора рисунок 2.4,а в последовательность прямоугольных импульсов рисунок 2.4,е фронты и срезы которых совпадают с моментами перехода питающего напряжения через ноль. Применение интегрирую­щего элемента позволяет уменьшить влияние колебаний питающего напряжения в моменты его перехода через ноль и приблизить форму напряжения на выходе интегратора U_инт к напряжению (показано пунктиром на рисунке 2.4,г соответствующему гладкой форме питающего напряжения U показано на рисунке 2.4,а.

Рисунок 2.1 – блок-схема формирования вспомогательного

синхроимпульса.

Рисунок 2.2 – диаграммы поясняющие работу формирователя

вспомогательного синхроимпульса

Рисунок 2.3 – алгоритм формирования синхронизирующих

импульсов

Рисунок 2.4 - диаграммы поясняющие работу формирователя

синхронизирующих импульсов.

Введение в устройство совокупности новых элементов позволяет преобразовывать напряжение U₂ с выхода трансформатора рисунок 2.4,а в последовательность прямоугольных импульсов рисунок 2.4,е фронты и срезы которых совпадают с моментами перехода питающего напряжения через ноль. Применение интегрирую­щего элемента позволяет уменьшить влияние колебаний питающего напряжения в моменты его перехода через ноль и приблизить форму напряжения на выходе интегратора U_инт к напряжению (показано пунктиром на рисунке 2.4,г соответствующему гладкой форме питающего напряжения U показано на рисунке 2.4,а.

Кроме того, использование в устройстве полусумматора уменьшает в два раза ошибку в формировании напряжения U_∆=( U_гпн - U_инт)/2 на его выходе рисунок 2.4,г. Поскольку синхронизирующие импульсы на выходе устройства рисунок 2.4,ж формируются в зависимости от напряжения U_∆ , то это, в свою очередь, позволяет увеличить точность их формирования.

Формирователь синхронизирующих импульсов работает следующим образом. Напряжение U₂ вторичной обмотки трансформа­тора электровоза рисунок 2.4,а имеет провалы, связанные с процес­сами коммутации в преобразователе электровоза. С помощью бло­ка 13 рисунок 2.3 определяется знак этого напряжения. В случае U₂>0 код напряжения компаратора U_к =1 (блок 15), в противном случае U_к =0 (блок 14). Работе блоков 13-15 соответствует диаграмма кода U_к на рисунке 2.4,в. В зависимости от логического уровня этого кода (лог. 0 или 1) формируется код интегратора U_инт при U_к =0 осуществляется приращение на 1 значения его. кода, в случае U_к =1- уменьшение (блоки 16, 17). Блок 18 вычисляет значение модуля кода интеграто­ра [U_инт], поступающих с выходов блоков 16 и 17, код сигнала на вы­ходе блока 18 показан на рисунке 2.4,г.

По моменту прихода вспомогательного синхронизирующего им­пульса СИ1 рисунок 2.4,б поступающего с межстраничного соедини­теля 1, в блоке 19 осуществляется их анализ: на интервалах, где СИ1 =0 блок 20 производит увеличение кода генератора пилообразным напряжения (ГПН) U_гпн на единицу, приход очередного импуль­са СИ1 вызывает сброс кода U_гпн (блок 21). На выходе блоков 20 и 21 формируется код пилообразного напряжения, показанного на рисунке 2.4,з. Блок 24 вычисляет полусумму кодов интегратора и генератора ГПН, код U_∆ на выходе блока 24 показан жирной линией на рисунке 2.4,г. Уменьшение в 2 раза частоты импульсов СИ1 реализова­но с помощью блока 22, импульсы СИ2 рисунке 2.4,д генерируются только при единичном значении кода кк компаратора (связь выхода блока 15 с блоком 22).

При появлении импульса СИ2=1 информация о величине кода U_∆, как показано на рисунке 2.4 стрелкой, сохраняется в устройстве вы­борки - хранения (УВХ) U_yвх до поступления очередного импульса СИ2, в случае СИ2=0 изменение U_yвх не происходит. Эта процедура в блок-схеме реализована с помощью блоков 23,26 и 27. Блок 25 вычисляет текущую разность кодов U_гпн и U_yвх, в случае положи­тельного значения этой разности U_р (блок 28) формируется после­довательность синхронизирующих импульсов СИ (блоки 29 и 30), графически этот процесс проиллюстрирован на рисунке 2.4, е, ж, в мо­менты превышения кода пилообразного напряжения кода на выходе устройства УВХ рисунке 2.4,е формируются фронты синхронизирую­щих импульсов СИ, совпадающими с моментами 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. Кроме того, последовательное соединение элементов устройства исключает статическую погрешность, характерную для ранее реализованных систем.

Работоспособность формирователя синхронизирующих импуль­сов подтверждена путем моделирования его работы с помощью программы multisim12.0.1. рисунок 2.6, результаты расчета на модели приведены на рисунке 2.5

Характеристики

Список файлов ВКР