Электропривод для электромобиля — SU 892632 (original) (raw)
892632 ный с педалью акселератора задатчиктока якоря, выходы которого через первый и второй управляемые ключи соединены со вторыми входами блоков сравнения, первый вход которых соединенс выходом датчика тока якоря, а третий и четвертый входы блока сравнения системы управления импульсным йреобразователем в цепи возбужденияэлектродвигателя через третий и четвертый управляемые ключи соединенысоответственно с задатчиком и датчиком тока возбуждения, пороговые элементы контроля скважности и тока,входы которых .соединены соответственно с выходом усилителя системы управления импульсным преобразователемв цепи якоря электродвигателя и свыходом датчика тока возбуждения, иблок управления контактором, щунтирую 30щим импульсный преобразователь в цепи якоря электродвигателя 23.Недостатком электропривода явля: ется снижение его КПД при нагреве обмотки возбуждения двигателя из-завозрастания тока якоря,Цель изобретения - повышение КПДэлектропривода. Поставленная цель достигается тем, что в электропривод для электромобиля введены дополнительно три логических элемента И-НЕ и три инвертора, причем входы первого элемента И-НЕ соединены с выходами пороговых элемен 35 тов контроля скважности и тока, последний из которых соединен также с дополнительным входом выходного блока системы управления импульсным преобразователем в цепи возбуждения элект4 Е родвигателя, выход первого элемента И"НЕ соединен через первый инвертор о вторым входом порогового элемента контроля скважности и через второй элемент И-НЕ - со входом блока управления контактором, блокирующий контакт которого через последовательно соединенные второй инвертор, третий элемент И-НЕ и третий инвертор соединен с управляющим входом ключа, соединяющегося со вторым входом бло- фф ка сравнения системы управления импульсным преобразователем в цепи возбуждения электродвигателя, а управляющие входы остальных ключей соединены с выходом третьего элемента И-НЕ.На чертеже показана структурная схема предлагаемого электропривода. 4 Электропривод для электромобиля содержит электродвигатель 1 постоянного тока, подключенный через импульсный преобразователь 2 к автоном ному источнику 3 питания. Параллельно преобразователюподключены силовые контакты 4 шунтирующего контактора 5. Управление работой импульсного преобразователя 2 осуществляет система 6 управления, состоящая из блока 7 сравнения, усилителя8 и выходного блока 9. На второй вход блока 7 сравнения через управляемый ключ 10 подается сигнал задания от задатчика 11 тока якоря, механически связанного с педалью 12 акселератора, Первый вход блока 7 сравнения связан обратной связью с датчиком 13 тока якоря. Независимая обмотка 14 возбуждения электродвигателя 1питается от автономного источникапитания 3 через регулятор 15 токавозбуждения. Управление работой регулятора 15 тока возбуждения осуществляет . система 16 управления, содержащая блок 17 сравнения, усилитель 18 и выходной блок 19. На входы блока17 сравнения поступают сигналы обратной связи от датчика 13 тока якоря(первый вход) через управляемый ключ 20 от задатчика 11 тока якоря (второй вход) через управляемый ключ 21от задатчика 22 тока возбуждения(третий вход) и через управляемыйключ 23 от датчика 24 тока возбуждения. Выход усилителя 8 системы 6 управления соединен со входом порого"ваго элемента 25 контроля скважности преобразователя, а выход датчика 24 тока возбуждения - с входом порогового элемента 26 контроля величины тока возбуждения. Выходы пороговых элементов 25 и 26 соединены со входами первого логического элементаИ-НЕ 27 и, кроме того, выход порогового элемента 26 подключен к дополнительному входу выходного блока 19 системы 16 управления. Выход первогологического элемента 27 соединен через первый инвертор 28 со вторым входом порогового элемента 25 и одновременно с одним из входов второгологического элемента И-НЕ 29, подключенного своим выходом к входу блока 30 управления шунтирующим контактором 5. Блокирующие контакты 31 контактора 5 через второй инвертор 32соединены с одним из входов третьегологического элемента И-НЕ 33, выход5 892632 б которого подключен через третий ин- величина тока якоря стабилизируется вертор 34 к управляющему входу клю- на заданном уровне, определяемом поча 20, соединяющего вход системы 16 ложением педали акселератора 12. Сигуправления регулятора тока возбужде- нал от датчика 13 тока якоря постуния с задатчиком 11 тока якоря. Вы- у пает также на вход блока 17 сравнеход третьего логического элемента ния, обеспечивая параметрическое уве- И-НЕ 33 соединен также с управляю- лицение уставки тока возбуждения, щими входами остальных ключей 1 О, 21 пропорциональное величине тока якои 23. ря. При этом, из-за компенсации реакЭлектропривод работает следующим 1 е ции якоря. достигается во всех режи- образом. мах максимальный момент на валуПосле подачи питания ко всем эле- электродвигателя при минимально возментам схемы электропривода в исход- . можном значении тока якоря. По мере ном состоянии на выходе порогового разгона электромобиля сигнал на выэлемента 25 контроля скважности пре ю ходе усилителя 8 и, соответственно, образователя имеется логический нуль, величина скважности работы импульсно- а на выходе порогового элемента 26 го преобразователя 2 возрастают. Как контроля величины тока возбуждения - . только величина скважности достига-. логическая единица. Тогда, на выходе ет предельного значения происходит первого логического элемента И-НЕ 27 гф срабатывание порогового элемента 25 устанавливается логическая единица и, контроля скважности преобразователя, соответственно, на выходах инверто- в результате чего на его выходе устара 28 и второго логического элемен- навливается логическая единица. В та И-НЕ 29 - логический нуль, При случае сохранения логической единицы этом контактор 5 сохраняется в выклю на выходе порогового элемента 26, ченном состоянии и его контакты 31 сигнализирующей о том, что величина на входе второго инвертора 32 разомк- тока возбуждения является ниже пре" нуты. В этом режиме на выходах инвер- дельно допустимого значения, на выторов 32 и 34 устанавливается логи- ходе первого логического элемента .ческий нуль, а на выходе третьего ло- Зв И-НЕ 27 устанавливается логический гического элемента И-НЕ 33 - логичес- "Оф. Зто приводит к формированию локая единица. Зти сигналы обеспечивают гической единицы на выходах инвертовключение управляемых ключей 10, 21 ра 28 и второго логического элемени 23 а также сохранение в отключенном та И-НЕ 29, При этом сигнал с выхода сдстоянии управляемого ключа 20. Сиг инвертора 28 обеспечивает блокировнал задания от задатчика 22 тока воз- ку порогового элемента 25 и сохранебуждения через ключ 21 и систему 16 ние на его выходе логической единицй, управления воздействует на регуля- а выходной сигнал второго логическотор 15 тока возбуждения и обеспечи- го элемента И-НЕ 29 осуществляет с вает нарастание тока в обмотке 14 4 р помощью блока управления 30 включевозбуждения электродвигателя 1. На ния шунтируощего контактора 5, Провходе блока 17 сравнения сигнал зада- исходит замыкание его силовых контакния сравнивается с сигналом отрица- тов 4 и прямое подключение якоря ,тельной обратной связи, поступающим электродвигателя 1 постоянного тока от датчика 24 тока возбуждения чеРезк зажимам автономного источника 3 ключ 23 вследствие чего достигается питания. Из-за неизмейности тока воз,стабилизация тока возбуждения на за- буждения до момента включения конданном уровне При нажатии педали ак- . тактора 5 бросок тока якоря зависит селератора 12 сигнал задания от за- только от изменения величины напряжедатчика 11 тока якорл через ключ 10 ния, приложенного к якорю электродвии систему 6 управления воздействует гателя и имеет относительно небольйа импульсный преобразователь 2 и шую величину. В результате включения обеспечивает протекание тока в цепи .контактора 5 замыкаются его блокирую- якоря электродвигателя 1. Начинается щие контакты 31, из-за чего на выхопроцесс разгона электромобиля. При дах инверторов 32 и 34 устанавливаетЫэтом на входе блока 7 сравнения сиг ся логическая единица, а на выходе нал задания сравнивается с сигналом третьегелогического элемента отрицательной обратной связи от дат- И-НЕ 33 - логический нуль. Это обесчика 13 тока якоря, вследствие чего печивает включение ключа 20 и отклю 7 8926 чение ключей 10, 21 и 23. В этом режиме импульсный преобразователь 2 исключен из схемы, а регулирование скорости движения электромобиля осуществляетсн изменением тока в обмотке 14 возбуждения. Величина тока якоря при этом устанавливается также задатчиком 11 тока, связанным с педалью акселератора 12. На входе блока 17 сравнения сигнал задания сравнивается с сигналом обратной связи от датчика 13 тока якоря, вследствие чего устанавливается такой ток возбуждения, при котором величина тока якоря соответствует заданному значению. 15 Если из-за ухудшения дорожных условий значительно возрастает момент сопротивления на валу электродвигателя или педалью акселератора 12 существенно уменьшается уставка тока яко"ря, ток возбуждения может превысить допустимую величину, Тогда пороговый элемент 2 б контроля величины тока возбуждения переключается и на его выходе устанавливается логический нуль. Это приводит к появлению на выходе первого логического элемента И-НЕ 27 логической единицы, ана выходах инвертора 28 и второго логического элемента И-НЕ 29 - логического "0", цта обеспечивает отключение шунтирующего контактора 5 и размыкание его силовых контактов 4 и контактов 31. Последние осуществляют установку на выходе третьего логического эле" мента И-НЕ 33 логической единицы, а на выходе инвертора 34 - логического нуля, Это, в свою очередь, приводит к включению ключей 10, 21 и 23 и отключение ключа 20. Импульсный преобразователь 2 снова вступает в работу. Ток якоря электродвигателя поддерживается на заданном уровне в соответствии с положением педали ак- селератора опять с помощью импульсного преобразователя 2, а ток возбуждения устанавливается соответствующим уставке тока возбуждения. В дальнейшем, если величина скважности импульсного преобразователя 2 превышает предельное значение, процесс повторяет- фф ся. Параметры обмотки 14 возбуждения электродвигателя 1 выбираются такими,чтобы она по температурному режиму допускала протекание тока необходимой величины в течение заданного времени фф в соответствии с расчетным графиком движения электромобиля. При этом в любых эксплуатационных установившихся 32 8режимах работы электромобиля ток возбуждения меньше предельного значения.3 случае, если при переходных процессах ток возбуждения стремится превы" сить предельное значение, сигнал с выхода порогового элемента 26 контроля величины тока возбуждения блокиру" ет на выходе выходного блока 19 вы" ходной сигнал усилителя 18, из-за чего исключается возможность дальнейшего увеличения тока возбуждения.Для обеспечения режима заряда автономного источника 3 к свободным входам логических элементов И"НЕ 27, 29 и 33 подаются сигналы, обеспечивающие управление контактором 5 и ключами 10, 20, 21 и 23 в требуемой логицеской последовательности.Таким образом, повышение КПД использования энергии автономного источника питания электромобиля достигнуто из-за того что во всем диапазоне регулирования тока якоря обеспечена полная компенсация реакции якоря, т.е. для любого заданного режима движения электромобиля ток якоря всегда имеет минимально необходимую величину и, соответственно, минимальными являются потери энергии в элементах привода.Формула изобретенияЭлектропривод для электромобиля, содержащий электродвигатель постоянного тока независимого возбуждения, подключенный через датчики тока и импульсные преобразователи в цепях якоря и возбуждения к автономному источнику питания, системы управления импульсными преобразователями, каждая из которых составлена из последовательно соединенных блока сравнения, усилителя и выходного блока, подключенного ко входу соответствующего импульсного преобразователя, механически связанный с педалью акселератора задатчик тока якоря, выходы которого через первый и второй управляемые ключи соединены со вторыми входами блоков сравнения, первые входы которых соединены с выходом датчика тока якоря, а третий и четвертый входы блока сравнения системы управления импульсным преобразователем в цепи возбуждения электродвигателя через третий и четвертый управляемые ключи соединены соответственно с за892632 НИИПИ 3 11276/8 Подписное ит;иал ППП "Патент", г. Ужгород, ул, Проект датчиком и датчиком тока возбужденияпороговые элементы контроля скважности и тока, входы которых соединенысоответственно с выходом усилителясистемы управления импульсным преобразователем в цепи якоря электродвигателя и с выходом датчика тока возбуждения, и блок управления контактором, шунтирующим импульсный преобразователь в цепи якоря электродвигателя, о т л и ч а ю щ и й с я тем,что, с целью повышения КПД электропривода, в него дополнительно введены три логических элемента И-НЕ итри Инвертора, причем входы первогоэлемента И-НЕ соединены с выходамипороговых элементов контроля скважности и тока, последний из которыхсоединен с дополнительным входомвыходного блока системы управленияимпульсным преобразователем в цепивозбуждения электродвигателя, выходпервого элемента И-НЕ соединен через первыи инвертор со вторым входОм порогового элемента контроля скважности и через второй элемент И-НЕ - со входом блока управления контактором, блокирующий контакт которого через последовательно соеДиненные второй инвертор, третий элемент И-НЕ и третий инвертор соединен с управляющим входом ключа, соединенного со вторым 1 О входом блока сравнения системы управления импульсным преобразователем в цепи возбуждения электродвигателя, а управляющие входы остальных ключей соединены с выходом третьего элемен 1 ю та И-НЕ. г Источники информации,принятые во внимание при экспертизе 1. Патент США й 3808481,ув кл. 318-139, 1972. 2. 1 ЕЕЕ Тгапзас 1 опв оп 1 пдцвСгу арр 11 сай 1 опз, ч. 1 А, Иф 6,1978,р 565-572,