способ регулирования электрической передачи тепловоза
Классы МПК: | B60L11/02 с генераторами, приводимыми в действие тепловыми двигателями |
Автор(ы): | Коссов В.С., Киржнер Д.Л., Бабков Ю.В., Ким С.И., Клименко Ю.И., Варегин Ю.А. |
Патентообладатель(и): | Государственное унитарное предприятие Всероссийский научно- исследовательский институт тепловозов и путевых машин |
Приоритеты: |
подача заявки:
2001-11-14 публикация патента:
27.05.2003 |
Изобретение относится к железнодорожному транспорту, а именно к способу регулирования электропередачи тепловозов с автономным тепловым двигателем, тяговым генератором и электродвигателями постоянного тока. Способ регулирования электрической передачи тепловоза заключается в том, что задают частоту вращения теплового двигателя и измеряют положение дозирующего органа топливоподачи теплового двигателя, соответствующее текущему значению его частоты вращения, задают положение дозирующего органа и регулятора частоты вращения и нагрузки теплового двигателя пропорционально заданной частоте вращения теплового двигателя, сравнивают его с измеренным положением, величину их рассогласования интегрируют по времени, измеряют напряжение тягового генератора и сравнивают его с величиной уставки. По величине рассогласования изменяют ток возбуждения тягового генератора, задают мощность тягового генератора пропорционально измеренной частоте вращения теплового двигателя и суммируют с результатом интегрирования величины рассогласования измеренного и заданного положения дозирующего органа и нагрузки теплового двигателя, результат суммирования принимают за уставку мощности тягового генератора, перемножают величину уставки напряжения тягового генератора с сигналом, пропорциональным измеренному току генератора, результат перемножения принимают за измеренную мощность тягового генератора и сравнивают с уставкой мощности, результат сравнения интегрируют по времени и принимают за уставку напряжения тягового генератора. Способ позволяет осуществить устойчивую работу тепловоза с полной мощностью дизеля и постоянными мощностями, соответствующими наибольшей экономичности, а также реализовать принцип поддержания квазипостоянного напряжения на тяговых электродвигателях в режимах боксования, что улучшает тяговые свойства тепловоза. 2 ил.
Рисунок 1, Рисунок 2
Формула изобретения
Способ регулирования электрической передачи тепловоза, заключающийся в том, что задают частоту вращения теплового двигателя, приводящего во вращение тяговый генератор, и измеряют положение дозирующего органа топливоподачи регулятора частоты вращения и нагрузки теплового двигателя, соответствующего текущему значению частоты вращения теплового двигателя, задают положение дозирующего органа топливоподачи регулятора частоты вращения и нагрузки теплового двигателя пропорционально заданной частоте вращения теплового двигателя, сравнивают его с измеренным положением, величину их рассогласования интегрируют по времени, измеряют текущую частоту вращения теплового двигателя, измеряют напряжение тягового генератора и сравнивают его с величиной уставки напряжения тягового генератора, и по величине рассогласования изменяют ток возбуждения тягового генератора, отличающийся тем, что задают мощность тягового генератора пропорционально измеренной частоте вращения теплового двигателя и суммируют с результатом интегрирования величины рассогласования измеренного и заданного положения дозирующего органа топливоподачи регулятора частоты вращения и нагрузки теплового двигателя, результат суммирования принимают за уставку мощности тягового генератора, перемножают величину уставки напряжения тягового генератора с сигналом, пропорциональным измеренному току тягового генератора, результат перемножения принимают за измеренную мощность тягового генератора и сравнивают с уставкой мощности тягового генератора, результат сравнения интегрируют по времени и принимают за уставку напряжения тягового генератора.Описание изобретения к патенту
Изобретение относится к железнодорожному транспорту, а именно к способу регулирования электропередачи тепловозов с автономным тепловым двигателем, тяговым генератором и электродвигателями постоянного тока. Известен способ регулирования электропередачи тепловозов, заключающийся в том, что задают частоту вращения теплового двигателя, приводящего во вращение генератор, измеряют положение дозирующего органа топливоподачи регулятора частоты вращения и нагрузки теплового двигателя, соответствующее текущему значению его частоты вращения, измеряют текущую частоту вращения теплового двигателя, суммируют сигнал, пропорциональный измеренному положению дозирующего органа топливоподачи регулятора частоты вращения и нагрузки теплового двигателя, и сигнал, пропорциональный измеренной частоте вращения теплового двигателя, результат суммирования принимают за уставку, измеряют напряжение тягового генератора, измеряют токи тяговых двигателей, выделяют сигнал, пропорциональный максимальному измеренному току, суммируют сигнал, пропорциональный измеренному напряжению тягового генератора, и сигнал, пропорциональный максимальному измеренному току тягового двигателя, результат суммирования сравнивают с уставкой и по величине рассогласования изменяют ток возбуждения тягового генератора /Б.И. Вилькевич. "Автоматическое управление электрической передачей тепловозов". - М.: Транспорт, 1978, с.39-41/. Недостатком способа является то, что при боксовании одной или нескольких осей локомотива возбуждение генератора изменяют в зависимости от максимального тока одного из тяговых электродвигателей, имеющего в данный момент наименьшую склонность к боксованию, т.е. стабилизируют напряжение тягового генератора. При появлении хотя бы на короткое время одновременного боксования всех колесных пар локомотива происходит срыв режима стабилизации напряжения и переход боксования в разносное. Известен способ регулирования электрической передачи тепловоза путем регулирования напряжения тягового генератора, принятый за прототип, заключающийся в том, что задают частоту вращения теплового двигателя (дизеля), приводящего во вращение генератор, измеряют положение дозирующего органа топливоподачи регулятора частоты вращения и нагрузки теплового двигателя, соответствующее текущему значению его частоты вращения, измеряют напряжение тягового генератора, сравнивают его с величиной уставки напряжения тягового генератора и по величине рассогласования изменяют ток возбуждения генератора, задают положение дозирующего органа топливоподачи регулятора частоты вращения и нагрузки теплового двигателя пропорционально заданной частоте вращения теплового двигателя, сравнивают его с измеренным положением, величину их рассогласования интегрируют по времени и принимают за величину уставки напряжения тягового генератора /SU, авторское свидетельство 925693, кл. В 60 L 11/02, опублик. в 1982 г./. Недостатком известного способа является то, что переходные процессы в электрической передаче мощности имеют колебательный характер, что обусловлено наличием больших постоянных времени в электромеханических элементах системы. Введение корректирующих обратных связей в системах регулирования тяговой электрической передачи улучшает устойчивость в системе, но приводит к нарушению принципа формирования характеристик постоянного напряжения тягового генератора, что, в свою очередь, снижает тяговые свойства тепловоза в режимах боксования. Техническим результатом изобретения является повышение тяговых свойств тепловоза при быстрых изменениях нагрузки (например, боксовании) за счет устранения колебательности в системе регулирования тяговой электрической передачи тепловоза. Указанный технический результат достигается тем, что в способе регулирования тяговой электрической передачи тепловоза, заключающемся в том, что задают частоту вращения теплового двигателя, приводящего во вращение тяговый генератор, и измеряют положение дозирующего органа топливоподачи регулятора частоты вращения и нагрузки теплового двигателя, соответствующее текущему значению частоты вращения теплового двигателя, задают положение дозирующего органа топливоподачи регулятора частоты вращения и нагрузки теплового двигателя пропорционально заданной частоте вращения теплового двигателя, сравнивают его с измеренным положением, величину их рассогласования интегрируют по времени, измеряют текущую частоту вращения теплового двигателя, измеряют напряжение тягового генератора и сравнивают его с величиной уставки напряжения тягового генератора и по величине рассогласования изменяют ток возбуждения тягового генератора, задают мощность тягового генератора пропорционально измеренной частоте вращения теплового двигателя и суммируют с результатом интегрирования величины рассогласования измеренного и заданного положения дозирующего органа топливоподачи регулятора частоты вращения и нагрузки теплового двигателя, результат суммирования принимают за уставку мощности тягового генератора, перемножают величину уставки напряжения тягового генератора с сигналом, пропорциональным измеренному току тягового генератора, результат перемножения принимают за измеренную мощность тягового генератора и сравнивают с уставкой мощности тягового генератора; результат сравнения интегрируют по времени и принимают за уставку напряжения тягового генератора. На Фиг.1 представлена блок-схема устройства, реализующего способ. На Фиг.2 представлена внешняя характеристика тягового генератора. Устройство (Фиг. 1) для реализации предлагаемого способа состоит из теплового двигателя 1, например дизеля, с регулятором 2 частоты вращения и нагрузки, датчика 3 изменения положения дозирующего органа топливоподачи регулятора 2 частоты вращения и нагрузки. Дизель 1 связан с датчиком 4 частоты вращения вала дизеля и с электрической передачей, в которую входит ниже перечисленное оборудование, так, сам дизель 1 соединен, например, с тяговым генератором 5 (постоянного тока или соединен с синхронным генератором, выход которого подключен к силовому тяговому выпрямителю). Силовой выход тягового генератора 5 подключен через датчик 6 тока к входам тяговых электродвигателей 7, 8. К силовому выходу генератора 5 подключен датчик 9 напряжения. Генератор 5 соединен с блоком 10 управления током возбуждения генератора 5. Выход задатчика 11 частоты вращения дизеля 1, например контроллера машиниста тепловоза, соединен с входом регулятора 2 частоты вращения и нагрузки дизеля 1, с входом функционального преобразователя 12, формирующего на заданной частоте вращения дизеля 1 задание положения дозирующего органа топливоподачи регулятора 2 частоты и нагрузки дизеля 1. Выход функционального преобразователя 12 соединен с одним из входов блока 13 измерения рассогласования положения дозирующего органа топливоподачи регулятора 2 частоты и нагрузки дизеля 1, другой вход блока 13 соединен с выходом датчика 4 измерения положения дозирующего органа топливоподачи регулятора 2 частоты и нагрузки дизеля 1. Выход блока 13 соединен с входом блока 14 интегрирования величины рассогласования по времени, а выход блока 14 соединен с одним из входов сумматора 15, другой вход которого соединен с выходом функционального преобразователя 16, вход которого соединен с выходом датчика 4 частоты вращения вала дизеля. Выход сумматора 15 соединен с одним из входов блока 17 измерения рассогласования заданной и измеренной мощности тягового генератора 5, другой вход блока 17 соединен с выходом блока 18 измерения мощности тягового генератора 5. Выход блока 17 соединен с входом блока 19 интегрирования величины рассогласования мощности тягового генератора 5 по времени, а выход блока 19 соединен с одним из входов блока 18 измерения мощности тягового генератора 5 и с одним из входов блока 20 измерения рассогласования напряжения тягового генератора 5. Другой вход блока 20 соединен с выходом датчика 9 напряжения тягового генератора 5, а выход блока 20 соединен с входом блока 10 управления током возбуждения генератора 5. Другой вход блока 18 измерения мощности тягового генератора 5 соединен с выходом датчика 6 тока тягового генератора. Способ осуществляется следующим образом. Контроллером 11 машиниста задают частоту вращения теплового двигателя 1, например дизеля, приводящего во вращение тяговый генератор 5. На выходе контроллера 11 машиниста действует кодовый сигнал, пропорциональный заданной частоте вращения дизеля 1, который поступает на вход регулятора 2 частоты вращения и нагрузки дизеля 1, на вход функционального преобразователя 12. Регулятор 2 частоты и нагрузки удерживает частоту вращения дизеля 1 пропорционально кодовому сигналу задания контроллера 11 машиниста. Датчиком 3 измеряют положение дозирующего органа топливоподачи регулятора 2 частоты вращения и нагрузки дизеля 1. Выходной сигнал "Lи" датчика 3, пропорциональный положению органа топливоподачи, поступает на один из входов блока 13 измерения рассогласования положения дозирующего органа топливоподачи. Функциональным преобразователем 12 задают положение дозирующего органа топливоподачи регулятора 2 частоты вращения и нагрузки пропорционально заданной частоте вращения дизеля 1, для чего в функциональном преобразователе 12 преобразуют код заданной частоты, поступающий на вход функционального преобразователя 12 с выхода контроллера 11 машиниста в сигнал "Lз" задания положения дозирующего органа топливоподачи, который с выхода функционального преобразователя 12 поступает на другой вход блока 13 измерения рассогласования. Сравнивают сигнал "Lз" заданного положения дозирующего органа топливоподачи с измеренным сигналом положения "Lu", измеренного датчиком 3 измерения положения дозирующего органа топливоподачи в блоке 13 по величине и знаку отклонения. Величина рассогласования

Класс B60L11/02 с генераторами, приводимыми в действие тепловыми двигателями