5.3. Тиристорный способ регулирования напряжения возбуждения тягового генератора

Обмотка возбуждения тягового генератора получает питание от возбудителя СВ - однофазного синхронного генератора (см. рис. 5.8.). Выпрямление и регулирование напряжения возбуждения тягового генератора осуществляется посредством управляемого выпрямительного моста УВВ (управляемого выпрямителя возбуждения). В два плеча УВВ включены тиристоры, остальные вентили - неуправляемые диоды.

Сигналы широтного импульсного управления работой тиристоров подаются из блока управления возбуждением БУВ. Управление заключается в сдвиге моментов открытия тиристоров в соответствии с программой управления, формируемой в селективном узле СУ. Если оба тиристора закрыты, напряжение на выходе УВВ равно нулю. В определенный момент времени, характеризуемый углом открытия , с блока БУВ на первый тиристор поступает управляющий импульс и тиристор открывается. На выходе УВВ появляется напряжение. В отрицательный полупериод питающего напряжения первый тиристор закрыт, управляющий импульс поступает на второй тиристор. В результате на вход обмотки возбуждения тягового генератора подается пульсирующее напряжение, среднее значение которого зависит от момента подачи управляющего импульса - от угла  тиристоров. Чем больше угол , тем меньше среднее напряжение возбуждения тягового генератора (см. рис. 5.9.). При  = 0 среднее напряжение на выходе УВВ имеет максимальную величину.

Включение последовательно с тиристорами неуправляемых диодов обеспечивает питание обмотки возбуждения тягового генератора при неисправности системы управления тиристорами или

пробое самих тиристоров. В этом случае система возбуждения переводится в аварийный режим работы.

В селективном узле CУ суммируются выходные сигналы датчиков ТПТ и ТПН, блока задания возбуждения БЗВ и индуктивного датчика ИД.

6. Опытные и персепктивные разработки систем регулирования напряжения тяговых генераторов

6.1. Микропроцессорная система автоматического регулирования электрической передачи уста

Микропроцессорная система автоматического регулирования электрической передачи (унифицированная система тепловозной автоматики) УСТА, широко внедряемая на отечественных локомотивах, содержит подсистемы: вычислительную, интерфейсную, питания.

Вычислительная часть системы УСТА представляет собой модуль процессора (ПР), в котором располагается микроЭВМ. Она предназначена для обработки числовой информации о состоянии объекта и определения необходимых управляющих воздействий.

Интерфейсная часть системы включает в себя средства ввода аналоговых, дискретных и частотных сигналов, средства вывода дискретных и аналоговых управляющих сигналов. Она представлена пятью модулями (см. рис. 6.1): модулем аналого-цифрового преобразования (АЦП), модулем ввода дискретных сигналов (ГР), модулем выходных ключей (Вых. кл.), модулем управления широтно-импульсным модулятором (УПР ШИМ), модулем силовых ключей (Кл. ШИМ) и предназначена для обеспечения связи вычислительной части системы с объектом. К интерфейсной части объекта относятся также датчики, обеспечивающие первичное преобразование аналоговых сигналов, характеризующих режим работы дизель-генератора. Она выполняет следующие функции:

• ввод в вычислительную часть аналоговых гальванически развязанных сигналов, характеризующих значения параметров состояние объекта: сигнал I_г датчика тока (ДТ) тягового генератора; сигнал U_г датчика напряжения (ДН) тягового генератора; сигнал z датчика линейных перемещений (ДЛП), определяемый выходом реек топливных насосов высокого давления;

• ввод в вычислительную часть частотных сигналов, используемых для определения скорости вращения вала дизеля ω_д, скорости вращения движущих колес локомотива ω_дк и др.;

• ввод в вычислительную часть дискретных гальванически развязанных сигналов, характеризующих значения параметров состояния объекта, используемых для определения признака включения или невключения устройств и аппаратов;

• передачу от вычислительного устройства к объекту гальванически развязанных аналоговых управляющих сигналов, используемых для плавного (непрерывного) регулирования тока обмотки возбуждения тягового генератора и др.;

• передачу от вычислительного устройства к объекту дискретных (релейных) сигналов, используемых для включения или отключения контакторов, реле и др.

Подсистема электропитания предназначена для формирования напряжений питания для работы всех составных частей системы УСТА.

Система УСТА объединяет в себе два независимых друг от друга регулятора напряжения: регулятор напряжения тягового генератора (применительно к рис. 6.1. напряжения синхронного возбудителя СВ) и регулятор напряжения стартер-генератора (СТГ).

В соответствии с программой, заложенной в память микропроцессорного модуля системы УСТА, она обеспечивает увеличение тока возбуждения возбудителя, питающего обмотку возбуждения тягового генератора, если текущее значение напряжения тягового генератора меньше заданного значения, и уменьшение тока возбуждения возбудителя, если текущее значение напряжения тягового генератора больше заданного значения, темпом, зависящим от абсолютного значения разности текущего и заданного значений напряжения тягового генератора.

В сравнении с традиционными системами регулирования напряжения, в системе УСТА фактически не изменяется способ регулирования напряжения тягового генератора. Те же задачи решаются на более высоком техническом уровне. В системе УСТА не корректируются статические и динамические характеристики системы регулирования напряжения в зависимости от изменяющихся возмущений, и, значит, не поддерживаются постоянными запасы устойчивости системы регулирования.