電傳動(dòng)控制基礎(chǔ)第七章8K機(jī)車電子控制系統(tǒng)

1、第七章第七章 8K機(jī)車電子控制系統(tǒng)機(jī)車電子控制系統(tǒng)7.1 SS4型電力機(jī)車控制系統(tǒng)型電力機(jī)車控制系統(tǒng)兩手柄：兩手柄： 電壓指令手柄電壓指令手柄 給定電機(jī)端壓給定電機(jī)端壓 電流指令手柄電流指令手柄 給定電機(jī)電流給定電機(jī)電流 可實(shí)現(xiàn)恒流可實(shí)現(xiàn)恒流和恒壓控制和恒壓控制 司機(jī)電壓給定司機(jī)電壓給定 電壓延時(shí)電壓延時(shí) 電壓參考值電壓參考值UREF PI調(diào)節(jié)器調(diào)節(jié)器電流給定電流給定 電流延時(shí)粘著限制電流延時(shí)粘著限制 電流參考值電流參考值IREF PI調(diào)節(jié)器調(diào)節(jié)器MAX單雙邊變換電路單雙邊變換電路移相控制電壓移相控制電壓ecRM1RM2RM3電壓延時(shí)電壓延時(shí)司機(jī)電壓給定司機(jī)電壓給定電流延時(shí)電流延時(shí)司機(jī)電流給定

2、司機(jī)電流給定粘著限制粘著限制PI調(diào)調(diào)節(jié)器節(jié)器PI調(diào)調(diào)節(jié)器節(jié)器MAX單雙邊變換單雙邊變換ec電流反饋電流反饋電壓反饋電壓反饋UREFIREF0-10VRM2RM1RM3T1T2T3T4T5T6D1D2D3D4 1 2 3RM1RM233RM3ec移相移相檢測(cè)檢測(cè)電機(jī)端壓電機(jī)端壓網(wǎng)壓過(guò)零網(wǎng)壓過(guò)零ABCABC開關(guān)開關(guān)檢測(cè)檢測(cè)觸發(fā)觸發(fā)系統(tǒng)系統(tǒng)180或或0偏壓控制偏壓控制連續(xù)控制器連續(xù)控制器-1010VUd1Ud2控制電壓控制電壓7.2 8K型電力機(jī)車控制系統(tǒng)型電力機(jī)車控制系統(tǒng)8K機(jī)車控制系統(tǒng)：雙閉環(huán)控制系統(tǒng)機(jī)車控制系統(tǒng)：雙閉環(huán)控制系統(tǒng) 內(nèi)環(huán)是電流環(huán)內(nèi)環(huán)是電流環(huán)恒流無(wú)靜差調(diào)速系統(tǒng)恒流無(wú)靜差調(diào)速系統(tǒng) 外環(huán)

3、是速度環(huán)外環(huán)是速度環(huán)準(zhǔn)恒速控制系統(tǒng)準(zhǔn)恒速控制系統(tǒng) 控制流程：控制流程：司機(jī)手柄指令器司機(jī)手柄指令器 特性控制器特性控制器 牽引制動(dòng)轉(zhuǎn)換開關(guān)牽引制動(dòng)轉(zhuǎn)換開關(guān) 給定積分器給定積分器 調(diào)制器調(diào)制器 傳輸總線傳輸總線 解調(diào)器解調(diào)器 最大值限制器最大值限制器 防空轉(zhuǎn)滑行裝置防空轉(zhuǎn)滑行裝置 PI調(diào)節(jié)器調(diào)節(jié)器 移相觸發(fā)系統(tǒng)移相觸發(fā)系統(tǒng) 整流電路整流電路兩級(jí)控制：兩級(jí)控制：機(jī)車控制機(jī)車控制 轉(zhuǎn)向架控制轉(zhuǎn)向架控制vF牽引牽引制動(dòng)制動(dòng)給定積分器給定積分器調(diào)制調(diào)制總線總線解調(diào)解調(diào)限制器限制器防防空空轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)PI網(wǎng)壓網(wǎng)壓電流反饋電流反饋速度反饋速度反饋速度反饋速度反饋+15V15VIssIssIsIrefUE一、特性控制

4、：?jiǎn)问直匦钥刂破饕?、特性控制：?jiǎn)问直匦钥刂破?24681011牽引牽引1086420制動(dòng)制動(dòng)11順時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)：順時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)： 牽引工況牽引工況 分分011級(jí)級(jí)逆時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)：逆時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)： 制動(dòng)工況制動(dòng)工況 分分011級(jí)級(jí)單手柄級(jí)位：?jiǎn)问直?jí)位：n電流指令電流指令 ：I = 200 n (A)速度指令速度指令 ：v = 10 n (km/h)F(kN)600400200400A800A1200A2468-200246810%0184+4000t+ 9%0v(km/h)20406080手柄在手柄在4位：起動(dòng)電流為位：起動(dòng)電流為800A平直道平直道 ：牽引力：牽引力 阻力阻力V= 38km/h 牽引力牽

5、引力=阻力阻力 穩(wěn)定運(yùn)行穩(wěn)定運(yùn)行9%0 ：牽引力：牽引力 阻力阻力手柄必須在第手柄必須在第6位才能起動(dòng)位才能起動(dòng)1.牽引特性曲線形成電路牽引特性曲線形成電路假設(shè)假設(shè)A處斷開：處斷開：A1： IA1 = K1I0 K2v IAvIA12468IA28642+A1+A2I0-VIS1+15VR161R171V455R163R164V456R154R156R165R151R167V457V458R15910K10KA-15VA2： IA2 = I0V456 、 V458 最小值選擇器最小值選擇器2.制動(dòng)特性曲制動(dòng)特性曲線形成電路線形成電路假設(shè)假設(shè)A處斷開：處斷開：A3： IA3 = K3v K4I0

6、 + C1A4： IA4 = C2V584 、 V591 最大值選擇器最大值選擇器IAvIS1+A3+A4I0-V-15VR220V472V584R217R253V476V591R251A+15VR216R212IA4IA3二、積分延時(shí)電路二、積分延時(shí)電路IS1+A5+A6R177-15VV467R173+15VR174R176R216IS2220K56KR184560KR180100K1M47K547K5R1751MC7410 R187100KV460V461V462V463積分電路工作原理：積分電路工作原理：A5：放大倍數(shù)很大：放大倍數(shù)很大 工作在飽和區(qū)工作在飽和區(qū) A6：積分器：積分器1

7、. 當(dāng)當(dāng)IS1突升后，突升后，A5輸出負(fù)飽和輸出負(fù)飽和 V462 V461阻斷阻斷 V460 V463導(dǎo)通導(dǎo)通 -15V R180 R184 C 輸出電壓輸出電壓IS2為正為正 直線上升直線上升 時(shí)間常數(shù)為時(shí)間常數(shù)為 = RC = ( R184 + R180 ) C74 = 6.6(S) 2. 當(dāng)當(dāng)IS1突降后，突降后，A5輸出正飽和輸出正飽和 V462 V461導(dǎo)通導(dǎo)通 V460 V463截止截止 +15V R177 R182 C 輸出電壓輸出電壓IS2直線下降直線下降 時(shí)間常數(shù)為時(shí)間常數(shù)為 = RC = ( R182 + R177 ) C74 = 2.8(S) 三、晶閘管觸發(fā)系統(tǒng)三、晶閘管

8、觸發(fā)系統(tǒng)全波全波整流整流積分積分器器UFU 移相移相器器Ued 濾波器濾波器比較器比較器Uo 延時(shí)延時(shí)d0RU d0 d dsUN tUN tUo td0 tRU 700 s tds td0 td tUF -U td 控制過(guò)程：控制過(guò)程：d0 d 保證晶閘管承受正向陽(yáng)極電壓才允許獲得觸發(fā)脈沖保證晶閘管承受正向陽(yáng)極電壓才允許獲得觸發(fā)脈沖1. 保證移相電路有足夠的復(fù)位時(shí)間保證移相電路有足夠的復(fù)位時(shí)間2. 在網(wǎng)壓過(guò)零附近，晶閘管正向陽(yáng)極電壓太低或有不穩(wěn)定在網(wǎng)壓過(guò)零附近，晶閘管正向陽(yáng)極電壓太低或有不穩(wěn)定的毛刺時(shí)不應(yīng)施加觸發(fā)信號(hào)的毛刺時(shí)不應(yīng)施加觸發(fā)信號(hào)網(wǎng)壓同步信號(hào)網(wǎng)壓同步信號(hào)UN進(jìn)行兩方面的處理：進(jìn)行兩

9、方面的處理：1. 1. UN 全波整流全波整流 Uo 積分器積分器 同步余弦信號(hào)同步余弦信號(hào)U UF UF -U 直流控制電壓直流控制電壓Ue d 2. UN 濾波器比較器濾波器比較器 d0 延時(shí)電路延時(shí)電路 各種各種 控制信號(hào)控制信號(hào)RU 、d0、d 、dsA：全波整流電路：全波整流電路A1、A2構(gòu)成全波整流電路構(gòu)成全波整流電路網(wǎng)壓正半周：網(wǎng)壓正半周：A1負(fù)負(fù) A2正正網(wǎng)壓負(fù)半周：網(wǎng)壓負(fù)半周：A1正正 A2負(fù)負(fù)UNUo +A2+15VLM12422K22K+A150KUo 50KUND1D2B：積分電路：積分電路LM139：電壓比較器：電壓比較器1. RU 沒有脈沖沒有脈沖 場(chǎng)效應(yīng)管截止場(chǎng)效

10、應(yīng)管截止 給電容給電容C C充電充電 t=t= U 達(dá)到最大值達(dá)到最大值RU +LM139+15V68n10K22K+LM124U 78KUo 15V10K+5VSDG2. 加入加入RU 負(fù)脈沖負(fù)脈沖 場(chǎng)效應(yīng)管導(dǎo)通場(chǎng)效應(yīng)管導(dǎo)通 使使C C迅速放電迅速放電 形成余弦信號(hào)形成余弦信號(hào) t tU Uo RU tC：網(wǎng)壓峰值記憶回路：網(wǎng)壓峰值記憶回路每半周內(nèi)，每半周內(nèi)，U 達(dá)到最大值時(shí)：達(dá)到最大值時(shí)：C+LM124U ds+LM139+15V10K15V10K+5VDSGUF輸入網(wǎng)壓過(guò)零信號(hào)輸入網(wǎng)壓過(guò)零信號(hào)ds 比較器輸出高電平比較器輸出高電平 場(chǎng)效應(yīng)管導(dǎo)通場(chǎng)效應(yīng)管導(dǎo)通 UC = U 電壓跟隨器電壓跟隨器 UFD：d 形成形成電路電路UE：直流控制電壓：直流控制電壓UF -U ：同步信號(hào)電壓同步信號(hào)電壓 當(dāng)當(dāng)UE UF -U 時(shí)：時(shí)： d 輸出高電平輸出高電平 tU