电传动控制基础4.4 6G电子控制系统概要

1、4.4 6G电子控制系统,6G：恒流单闭环自动控制系统,6G：转向架控制 牵引制动控制,6G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PI eC 连续调节器 UC1 UC2 晶闸管触发系统 RM1 RM2,4.5 典型电路分析,晶闸管触发系统：,一、交直叠加移相电路,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,R、L、C串联谐振

2、：u L和u C相互抵消 u R = 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 6G,6G：u网 = umsint,u网,同步变压器,u1(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,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 = Urmcost + Uc,

3、6G：ur = 7.5cost,uc = +7.5 -7.5V,2. 交直叠加移相电路,当 u c= 7.5V u b= 7.5cost + 7.5 = 0 cost = 1 t = 180,当 u c= 0 u b= 7.5cost + 0 = 0 cost = 0 t = 90,当 u c= - 7.5V u b= 7.5cost 7.5 = 0 cost = 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,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 /

4、 Urm,半控：Ud = Ud0 ( 1 + cos ) / 2, Ud与Uc具有简单的线性关系,全控：Ud = Ud0 cos,缺点：电源电压波动和波形畸变会影响控制角的变化,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,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

5、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1.5ms,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,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

6、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：,6G：脉冲放大电路,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

7、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% IREF 0 75% 1.5 e0 : 50% 1 IREF 75% 1 0.5,基准电流变化率调节环节,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-15V D3导通 D3 P2 R16 C I0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、C2,当e0加入负信号： A01正饱和输出+15V D4导通 D4 R15 C I0线性下降到0 下降速度取决于时间常数R15、C2,非线性环节,非线性环节工作

8、原理分析：,I0 ：0 5V IREF = 1.5 I0 0 -7.5V I0 ：5 10V IREF = 0.5 I0 -7.5 -10V,将电位器P4的C点电压调整在7.5V,当| IREF | 7.5V D点电位为负 D6导通 放大系数K1取决于R23、R24和R20 K1= R23/R24 / R20 = 0.5,基准电流信号的限制环节 T1 A05,ec ：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,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,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 0 UC2 = 7.5V 2 = 180 闭锁,ec = 5 10V 牵引电机端压450V 900V UC1 = -