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 Iг датчика тока (ДТ) тягового генератора; сигнал Uг 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 ωд, скорости вращения движущих колес локомотива ωдк 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.