《电传动控制技术5电子控制.pptx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《电传动控制技术5电子控制.pptx（60页珍藏版）》请在taowenge.com淘文阁网|工程机械CAD图纸|机械工程制图|CAD装配图下载|SolidWorks_CaTia_CAD_UG_PROE_设计图分享下载上搜索。
1、电传动控制技术5电子控制机车控制系统主要作用机车控制系统主要作用 调节（分配）机车牵引力、制动力；调节速度；故障检测与诊断；辅助系统的控制；防空转、防滑行；无功功率补偿；各种保护等。6G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1800UC2eCeC基本电路原理晶闸管触发系统：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
2、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交直流电压串联叠加移相交直流电压串联叠加移相u网u1L RCR2urur+-uc+24VT1R、L、C串联谐振：u L和u C相互抵消 u R=uuL RCuLuRuCuLuCu R=u结论：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 6Gu网=umsin tu网同步变压器tu网uc(ur)u网 u1tu1(反相)串联谐振电路uc(滞后u190)ur(实际超前网压90)R、L、C兼有滤波作用同步电路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：
3、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urttub7.5Vtubtub-7.5V18090 当 u c=7.5V u b=7.5cos t+7.5=0 cos t=1 t=180 当 u c=0 u b=7.5cos t+0=0 cos t=0 t=90 当 u c=-7.5V u b=7.5cos t 7.5=0 cos t=1 t=0结论：当u c从7.5V变到7.5V时，u b=0的相位从180变到0 0交直叠加移相电路的特点：优点：ur和uc相交时：Urmcos=Uc cos=Uc/Urm半控：U
4、d=Ud0(1+cos)/2 全控：Ud=Ud0 cos Ud=Ud0UrmUc Ud=Ud02UrmUc+Ud02缺点：D3T2R20T4R22R26R24T6R28C9R30R32+24V12 脉冲形成电路二、脉冲形成及整形电路 脉冲整形电路 单稳触发电路D9R34T8R38T10R40C15R44R46+24VR36D11R481.5msT1T2D1D2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+24VT3D1312R10R
5、11R1C2R12D276AB 具有脉冲信号 具有脉冲信号 足够的电流电压 足够的电流电压 触发脉冲宽度 触发脉冲宽度 触发脉冲与主电路电源电压同步 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 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 6G8K宽脉冲 连续脉冲 双脉冲 脉冲列 组合脉冲 脉冲放大电路脉冲放大电路T12T14+24V24Vu110V1.5ms16V2.9V通道输入通道输入输出桥臂输出桥臂 给定积分器 给定积分器 限制电流上升率与下降率 限制电流上升率与下降率 上升时间 上升时间6S 6S 下降时间 下降时间1S 1S 比例调
6、节器 比例调节器 避免大电流指令区机车发生空转 避免大电流指令区机车发生空转 e e0 0:0:0 50%50%I IREF REF 0 0 75%1.5 75%1.5 e e0 0:50%:50%1 1 I IREF REF 75%75%1 0.5 1 0.5 电流限制环节 电流限制环节 U Ud d:0:0 900V 900V I Id d:1650A:1650A 1400A 1400A 五、基准电流形成电路 基准电流变化率调节环节e0+A01+15V-15V+A02+A04R11 10K R13 10K R7 3K3 R9 1M R6 47K R1010K R2 4K7 R34K7 C1
7、47 D4D3R15 47KR1410K R16 1MR17 3K3C2 47D11D12P1P2I0-7.5V4K7 非线性环节-15VeC+A05R35 22K R31 44K2 R30 47K5 R32100K C3220 D8D10P3 2K2R34 4K7R37 10K-15V+15V+A03R20 66K7 10K R23 100KCD6R38IREFR25 49K9 R24 49K9 DI0R21 4K7R27 1KP4 470R26 680D9D7T1六、两段桥连续控制eC+A03R40100K R30 33K2+A04R41100K UC2R31 33K2 UC1R32100
8、K R3333K2 R345K6 R355K6 R364K7 R374K7 P2P34K7 4K7 直流负偏压6G：RM1 RM2 UC1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 0UC2=7.5V 2=180 闭锁5 10eCUC7.5-7.50UC1UC2 ec=5 10V 牵引电机端压450V 900V UC1=-7.5V 1=0 满开放 UC2=7.5V-7.5V 2=180 0工作原理分析：R32=3 R33UP2=UP3=-7.5V A03：-7.5V100K+e
9、C33K2=-UC1100KUC1=7.5 3 eCA04：-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=-7.5V UP3=-6.5V5 10eCUC7.5-7.50UC1UC248K8K机车电子控制系统机车电子控制系统8K8K机车控制系统机车控制系统8k 8k机车的引进，使我国电力机车设计技术水平上了一个新的台阶 机车的引进，使我国电力机车设计技术水平上了一个新的台阶电子控制插件板SS4型电力机车控制系统两手柄：电压指令手柄 给定电机端压 电流指令手柄 给定电机电流 可实现恒流和恒压控制 司机电压给定 电压延时 电
10、压参考值UREF PI调节器电流给定 电流延时粘着限制 电流参考值IREF PI调节器MAX单双边变换电路移相控制电压ecRM1RM2RM3电压延时司机电压给定电流延时司机电流给定粘着限制PI调节器PI调节器MAX单双边变换ec电流反馈电压反馈UREFIREF0-10VRM2 RM1RM3T1T2T3T4T5T6D1D2D3D4123RM1RM233RM3ec移相检测电机端压网压过零ABCABC开关检测触发系统180或0偏压控制连续控制器-1010VUd1Ud2控制电压8K型电力机车控制系统8K机车控制系统：双闭环控制系统 内环是电流环恒流无静差调速系统 外环是速度环准恒速控制系统 控制流程：
11、司机手柄指令器 特性控制器 牵引制动转换开关 给定积分器 调制器 传输总线 解调器 最大值限制器 防空转滑行装置 PI调节器 移相触发系统 整流电路两级控制：机车控制 转向架控制vF牵引制动给定积分器调制总线解调限制器防空转PI网压电流反馈速度反馈速度反馈+15V15VIssIssIs Iref UE一、特性控制：单手柄特性控制器024681011牵引1086420制动11顺时针转动：牵引工况 分011级逆时针转动：制动工况 分011级单手柄级位：n电流指令：I=200 n(A)速度指令：v=10 n(km/h)F(kN)600400200 400A800A1200A2 4 6 8-20024
12、6810%0184+4000t+9%0v(km/h)2040 60 80手柄在4位：起动电流为800A平直道：牵引力 阻力V=38km/h 牵引力=阻力 稳定运行9%0：牵引力 阻力手柄必须在第6位才能起动牵引特性曲线形成电路假设A处断开：A1：IA1=K1I0 K2v IAvIA12 4 6 8IA28642+A1+A2I0-VIS1+15VR161R171V162V455 R163R164V456R154R156R165R151 R167V457V458R15910K10KA-15VA2：IA2=I0V456、V458 最小值选择器制动特性曲线形成电路假设A处断开：A3：IA3=K3v K
13、4I0+C1A4：IA4=C2V584、V591 最大值选择器IAvIS1+A3+A4I0-V-15VR220V472V584R217R253V476V591R251A+15VR216R212IA4IA3二、积分延时电路IS1+A5+A6R177-15VV467R173+15VR174R176R216IS2220K56KR184560KR180100K1M47K547K5R1751MC7410R187100KV460V461V462V463-15V+15V三、晶闸管触发系统l l 信号形成电路信号形成电路tUNtUo td0tRU700stdstd0tdtUF-Utd全波整流积分器UFU移相器
14、Ued滤波器比较器Uo 延时d0RUd0 ddsUN控制过程：注意：注意：d0 d保证晶闸管承受正向阳极电压才允许获得触发脉冲1.保证移相电路有足够的复位时间2.在网压过零附近，晶闸管正向阳极电压太低或有不稳定的毛刺时不应施加触发信号网压同步信号UN进行两方面的处理：1.UN 全波整流 Uo 积分器 同步余弦信号U UF UF-U 直流控制电压Ue d2.UN 滤波器比较器 d0 延时电路 各种 控制信号RU、d0、d、dsA：全波整流电路UNUo+A2+15VLM12422K22K+A150KUo 50KUND1D2B：积分电路RU+LM139+15V68n10K22K+LM124U78KU
15、o 15V10K+5VSDGttUUo RUtC：网压峰值记忆回路C+LM124 Uds+LM139+15V10K15V10K+5VDSGUFD：d形成电路tUF-Ud t+LM139+15VU15V100K+5V+LM124UFUed100K100K15VE：有源滤波do+LM139+15VUN15V392K+5V+A714392K5K768n68nUNUdoF：d0 d ds RU 形成电路U+5V+A7+5VABQQ+5VABQQC147C149R347R352d0dRUdsD1D2 脉冲移相控制电路连续控制器UE1UE2UE3UE4Ue1Ue2Ue3Ue4d 1d 2d 3d 4全控桥
16、半控桥削磁桥1d 1Ue1UF11d 2Ue2UF11d 3Ue3UF21d 4Ue4UF21 2 3 脉冲形成与放大电路V147V160V161V162C10324V12V+24VV163GDSC107R126脉冲输入脉冲封锁CDC104R130V144V145R129微机控制系统 SS9 SS919871987年：开始研究年：开始研究19911991年底：年底：SSSS4400380038机车试运行机车试运行19931993年底：通过部级技术审查年底：通过部级技术审查19961996年底：部级鉴定年底：部级鉴定19971997年：批量生产年：批量生产我国发展概况微机控制交直传动电力机车：S
17、SSS8 8 SSSS9 9 SSSS7D 7D SSSS7E7E TM1 DDJ1TM1 DDJ1 春城号电动车组春城号电动车组 SS SS3B3B主CPU脉冲控制脉冲放大串行总线接口数字信号接口继电器/光耦隔离模拟信号调整A/D D/A人机对话保护监控 电源RS485列车总线其它总线基本结构车载微机的发展历程车载微机的发展历程车载微机的发展可分为三个阶段：1.以单一功能或单一设备的测控为目标的初级阶段；2.以一节车厢（机车、车辆）内的全部可编程设备为对象（例如一台机车的全部控制设备）的中级阶段；3.集整列列车内部测控任务和信息处理任务为一身的高级阶段。SS9SS9机车控制机车控制系统简介系
18、统简介 SS9 SS9型 型6 6轴客运电力机车采用微机控制，轴客运电力机车采用微机控制，SS9 SS9型微机控制系 型微机控制系统是在 统是在SS8 SS8基础上设计的；基础上设计的；微机柜的外形尺寸：微机柜的外形尺寸：771(771(长 长)486.5()486.5(宽 宽)1000()1000(高 高)mm)mm；微机控制装置采用柜体、插件箱、插件的三层结构；微机控制装置采用柜体、插件箱、插件的三层结构；SS9 SS9微机柜的控制方式类同 微机柜的控制方式类同SS8 SS8，实现机车的牵引，实现机车的牵引/制动特 制动特性控制、空转 性控制、空转/滑行保护、列车供电控制、空电联合制动 滑
19、行保护、列车供电控制、空电联合制动控制等基本功能，具有初步的故障监控、故障记录和高、控制等基本功能，具有初步的故障监控、故障记录和高、低压自检功能。低压自检功能。硬件特点硬件特点微机控制装置以插件箱为基本单元，每个插件箱微机控制装置以插件箱为基本单元，每个插件箱独立控制独立控制11个转向架，即一层插件箱控制个转向架，即一层插件箱控制端转向端转向架，二层插件箱控制架，二层插件箱控制端转向架，一层与二层插端转向架，一层与二层插件箱布线稍有不同，不能互换。件箱布线稍有不同，不能互换。一、二层中对应位置的插件相同，插件可以互换，一、二层中对应位置的插件相同，插件可以互换，但同一插件箱中的数字输入输出但
20、同一插件箱中的数字输入输出AA、BB插件由于内插件由于内部跨接矩阵不同而不能互换。部跨接矩阵不同而不能互换。插件箱中的插件配置插件箱中的插件配置 控制插件箱的硬件框图控制插件箱的硬件框图 模拟信号输入输出模拟信号输入输出 模拟输入信号：司机控制器的给定电位器指令信号、电压 模拟输入信号：司机控制器的给定电位器指令信号、电压/电流传感器的反馈信号、速度传感器反馈信号、制动缸 电流传感器的反馈信号、速度传感器反馈信号、制动缸压力传感器反馈信号等，分别经相应的信号调整 压力传感器反馈信号等，分别经相应的信号调整(或处理 或处理)电路，送 电路，送A/D A/D采样；采样；模拟输出信号：计算机输出的数
21、字控制量，经 模拟输出信号：计算机输出的数字控制量，经D/A D/A转换输 转换输出 出8 8路模拟信号，如机车速度表信号 路模拟信号，如机车速度表信号(V0)(V0)。数字量输入输出数字量输入输出 外部数字输入信号：经带过压吸收的光电隔离数字输入电 外部数字输入信号：经带过压吸收的光电隔离数字输入电路送 路送CPU CPU的内部数据总线；的内部数据总线；内部数字信号：通过无隔离的通用数字输入 内部数字信号：通过无隔离的通用数字输入/输出通道用 输出通道用于插件箱内部各插件间的连接。既可以用作输入，又可以 于插件箱内部各插件间的连接。既可以用作输入，又可以用作输出，根据不同的应用通过跨接矩阵灵
22、活设置，大大 用作输出，根据不同的应用通过跨接矩阵灵活设置，大大增强了数字量输入 增强了数字量输入/输出的通用性；输出的通用性；数字输出信号：经继电器隔离输出数字控制信号，如过载 数字输出信号：经继电器隔离输出数字控制信号，如过载跳主断等；跳主断等；脉冲输出信号：脉冲控制器根据 脉冲输出信号：脉冲控制器根据SBC SBC送来的移相控制信号 送来的移相控制信号控制晶闸管的触发时刻和触发位置，实现牵引 控制晶闸管的触发时刻和触发位置，实现牵引/制动的调 制动的调速控制。速控制。采用三级分级结构采用三级分级结构 人机对话级：主 人机对话级：主CPU CPU为 为80486 80486，实现人机对话功
23、能，采用，实现人机对话功能，采用TFT TFT彩色液晶显示屏；彩色液晶显示屏；特性控制级：主 特性控制级：主CPU CPU为 为80C186 80C186，实现机车特性控制、各，实现机车特性控制、各种保护功能和故障诊断功能；种保护功能和故障诊断功能；变流器控制级：主 变流器控制级：主CPU CPU为 为80C196 80C196，担负晶闸管触发脉冲，担负晶闸管触发脉冲控制。采用汇编语言编程以满足脉冲触发部分实时快速的 控制。采用汇编语言编程以满足脉冲触发部分实时快速的要求；要求；级间通信采用 级间通信采用RS485 RS485标准，标准，CPU CPU为 为8031 8031。主要技术参数主要
24、技术参数 控制参数 控制参数：最大电机电压 最大电机电压 U Ud d=990 V=990 V V99 km/h U V99 km/h Ud d=1 100 V=1 100 V V119 km/h V119 km/h 牵引最大电机电流 牵引最大电机电流 I Im m=1305 A=1305 A 制动最大电机电流 制动最大电机电流 I Iz z=870 A=870 A 制动最大励磁电流 制动最大励磁电流 I If f=945 A=945 A 最深削磁系数 最深削磁系数=49%=49%保护参数：保护参数：电枢电流过载 电枢电流过载 牵引：牵引：1 520 A 1 520 A 制动：制动：1 150
25、 A 1 150 A 励磁电流过载制动 励磁电流过载制动 1130 A 1130 A 电枢电压过压 电枢电压过压 1185 V 1185 V 机车轮轴超速 机车轮轴超速 175 km/h 175 km/h 网压欠压 网压欠压AC 17.5 kV AC 17.5 kV 主变压器牵引绕组短路保护 主变压器牵引绕组短路保护 AC 4400 A AC 4400 A 小齿轮弛缓保护同架电流相差 小齿轮弛缓保护同架电流相差30%30%，持续，持续5s 5s以上 以上故障处理故障处理采用转向架独立控制，即每个插件箱控制一个转采用转向架独立控制，即每个插件箱控制一个转向架；向架；当一个插件箱故障时，为了不损失牵引力或制动当一个插件箱故障时，为了不损失牵引力或制动力，改为由一个插件箱集中控制，为此增加了一力，改为由一个插件箱集中控制，为此增加了一个继电器转换控制插件和一个脉冲放大插件；个继电器转换控制插件和一个脉冲放大插件；故障插件箱中的信号调整故障插件箱中的信号调整11、信号调整、信号调整33插件继续插件继续工作，电源改由另一正常插件箱提供，以便使仪工作，电源改由另一正常插件箱提供，以便使仪表仍和正常时一样显示。表仍和正常时一样显示。