电传动控制基础4.4 6G电子控制系统概要

§4.46G电子控制系统6G：恒流单闭环自动控制系统PI被控对象电机电流IREF6G：转向架控制牵引制动控制+24Ve0给定积分器比例调节器电流限制环节IRefPIMAXM~RM1~RM2移相及脉冲形成相位差1800UC1移相及脉冲形成相位差1800UC2eCeC6G机车控制基本过程:给出指令信号e0基准电流组件IRef•给定积分器限制电流的上升率和下降率•比例调节器避免机车发生空转•电流限制环节限制电机的最大电流电流调节器PIeC连续调节器UC1UC2晶闸管触发系统RM1RM2§4.5典型电路分析晶闸管触发系统：一、交直叠加移相电路Uc移相脉冲形成功放阻容移相单结晶体管移相功率不大的整流装置触发系统不经脉冲变压器直流与交流叠加移相锯齿波与直流叠加移相大功率电力机车触发系统经脉冲变压器6G：交直流电压串联叠加移相u网u1LRCR2urur’+-uc+24VT1R、L、C串联谐振：uL和uC相互抵消uR=uuLRCuLuRuCuLuCuR=u电流可以用改变电阻R值的方法来调节——电流改变了，电容的端电压也变化1.同步电路——串联谐振电路6G6G：u网=umsintu网同步变压器tu网uc(ur)u网u1tu1(反相)串联谐振电路uc(滞后u190º)ur(实际超前网压90º)R、L、C兼有滤波作用RLC串联谐振电路特点：改变电阻R可以调节电容的端电压电容的端电压UC比电源电压滞后90°从电容端取输出电压RLC电路起到滤波作用采用同步电压和可调直流电压相叠加改变输出电压“0”态相位改变脉冲相位ur：同步余弦电压uc：直流控制电压ub=ur+uc=Urmcost+Uc6G：ur=7.5costuc=+7.5-7.5V2.交直叠加移相电路u网urttub7.5Vtubtub-7.5V180°90°•当uc=7.5Vub=7.5cost+7.5=0cost=－1t=180°•当uc=0ub=7.5cost+0=0cost=0t=90°•当uc=-7.5Vub=7.5cost－7.5=0cost=1t=0°结论：当uc从7.5V变到－7.5V时，ub=0的相位从180°变到0°交直叠加移相电路的特点：优点：主电路输出电压Ud与控制电压Uc具有线性关系ur和uc相交时：Urmcos=Uccos=Uc/Urm半控：Ud=Ud0(1+cos)/2Ud与Uc具有简单的线性关系全控：Ud=Ud0cosUd=Ud0UrmUcUd=Ud02UrmUc+Ud02缺点：电源电压波动和波形畸变会影响控制角的变化D3T2R20T4R22R26R24T6R28C9R30R32+24V12•脉冲形成电路二、脉冲形成及整形电路脉冲形成：输入端为低电平：T4截止T6导通无输出脉冲输入正脉冲：T4导通T6截止C充电：+24VR28C9R30输出一个正尖脉冲12：换相角限制在换相期间不会有触发脉冲产生•脉冲整形电路——单稳触发电路D9R34T8R38T10R40C15R44R46+24VR36D11R481.5ms脉冲整形：当无输入信号时：T10导通T8截止无输出脉冲C充电完毕左+右当输入尖脉冲信号时：T8导通D11截止T10截止输出高电平C放电再反向充电：+24VR46T8右+左D11导通T10导通T8截止输出低电平结论：输出矩形脉冲的宽度和幅值与输入脉冲的形状和幅值无关6G触发脉宽1.5msTT1T2D1D2防止换流期间，晶闸管不导通，造成整流电压中断换流期间：D1、D2、T1同时导通T2的阳极电压为零6G：换相角限制环节正限制电压发生器三、换相角限制环节换相角限制电路R2T1R3R4R5T2R6C1R8R7+24VT3D1312R10R11R1C2R12D276AB换相限制工作原理：当A点的电压从正变为负，B从负变为正时：T1截止T2延时导通T3延时截止12输出正信号当A点的电压从负变为正，B从正变为负时：换相期间，T1仍截止T2导通T3截止12仍维持输出正信号当A点的电压从负变为正，B从正变为负时：换相结束，T1导通T2延时截止T3延时导通12输出负信号具有脉冲信号足够的电流电压触发脉冲宽度触发脉冲与主电路电源电压同步触发脉冲的移相范围应满足要求晶闸管触发脉冲的基本要求：四、脉冲功率放大电路窄脉冲宽脉冲连续脉冲双脉冲脉冲列组合脉冲晶闸管触发脉冲的形式：8K6G6G：脉冲放大电路T12T14+24V24Vu~100V1.5ms16V2.9V通道Ⅰ输入通道Ⅱ输入输出桥臂Ⅰ输出桥臂Ⅱ脉冲放大工作原理：T12的基极有触发脉冲：T12导通T14导通当T14导通时：电容C放电形成16V尖峰电压电容电压低于24V稳压电源输出2.9V电压电流限制环节Ud:0900VId:1650A1400A五、基准电流形成电路给定积分器限制电流上升率与下降率上升时间6S下降时间1S比例调节器避免大电流指令区机车发生空转e0:050%IREF075%1.5e0:50%1IREF75%10.5•基准电流变化率调节环节e0+A01+15V-15V+A02+A04R1110KR1310KR73K3R91MR647KR1010KR24K7R34K7C147D4D3R1547KR1410KR161MR173K3C247D11D12P1P2I0-7.5V4K7工作原理分析：A01：比例调节器A04：倒相器A02：积分器•当e0加入正信号：A01负饱和输出-15VD3导通D3P2R16CI0线性上升与e0相抵消A01脱离饱和上升速度取决于时间常数R16、C2e0I06S1S•当e0加入负信号：A01正饱和输出+15VD4导通D4R15CI0线性下降到0下降速度取决于时间常数R15、C2•非线性环节-15VeC+A05R3522KR3144K2R3047K5R32100KC3220D8D10P32K2R344K7R3710K-15V+15V+A03R2066K710KR23100KCD6R38IREFR2549K9R2449K9DI0R214K7R271KP4470R26680D9D7T1非线性环节工作原理分析：I0：0~5VIREF=1.5I00~-7.5VI0：5~10VIREF=0.5I0-7.5~-10V将电位器P4的C点电压调整在7.5V当|IREF|7.5VD点电位为正D6截止放大系数K1取决于R23和R20K1=R23/R20=100/66.7=1.5-IREFI0AB5107.5101.50.5当|IREF|7.5VD点电位为负D6导通放大系数K1取决于R23、R24和R20K1=R23//R24/R20=0.5•基准电流信号的限制环节——T1A05ec：电机电压信号当A03的输出的负电压的绝对值比A05输出的正电压大时：T1导通限制A03的输入电流使输出的基准电流信号降低-IREFUm900V8.510Im16501400ec8.2V当A03的输出的负电压的绝对值比A05输出的正电压小时：T1截止A05的输出电压决定基准电流的限制界限六、两段桥连续控制eC+A03R40100KR3033K2+A04R41100KUC2R3133K2UC1R32100KR3333K2R345K6R355K6R364K7R374K7P2P34K74K7直流负偏压6G：RM1RM2UC1和UC2决定晶闸管的触发角-7.5V~+7.5V工作原理分析：•ec=0~5V牵引电机端压0~450V第一段半控桥工作UC1=7.5V~-7.5V1=180°~0°UC2=7.5V2=180°闭锁510eCUC7.5-7.50UC1UC2•ec=5~10V牵引电机端压450V~900VUC1=-7.5V1=0°满开放UC2=7.5V~-7.5V2=180°~0°工作原理分析：R32=3R33UP2=UP3=-7.5VA03：-7.5V100K+eC33K2=-UC1100KUC1=7.5–3eCA04：-7.5V33K2+eC33K2=-UC2100KUC2=3(7.5–eC)换相重叠角：第二段半控桥提前投入工作UP2=-7.5VUP3=-6.5V510eCUC7.5-7.50UC1UC24