資料內(nèi)容僅供您學(xué)習(xí)參考，如有不當(dāng)或者侵權(quán)，請聯(lián)系改正或者刪除。摘要在可逆調(diào)速系統(tǒng)中,電動(dòng)機(jī)最基本的要素就是能改變旋轉(zhuǎn)方向。而要改變電動(dòng)機(jī)的旋轉(zhuǎn)方向有兩種辦法:一種是改變電動(dòng)機(jī)電樞電壓的極性,第二種是改變勵(lì)磁磁通的方向。所謂邏輯無環(huán)流系統(tǒng)就是在一組晶閘管工作時(shí),用邏輯電路封鎖另一組晶閘管的觸發(fā)脈沖,使該組晶閘管完全處于阻斷狀態(tài),從根本上切斷環(huán)流通路。這種系統(tǒng)不但能實(shí)現(xiàn)邏輯無環(huán)流可逆調(diào)速,還能實(shí)現(xiàn)回饋制動(dòng)。對(duì)于大容量的系統(tǒng),從生產(chǎn)角度出發(fā),往往采用既沒有直流平均環(huán)流,又沒有瞬時(shí)脈動(dòng)環(huán)流的無環(huán)流可逆系統(tǒng),無環(huán)流可逆系統(tǒng)省去了環(huán)流電抗器,沒有了附加的環(huán)流損耗,和有環(huán)流系統(tǒng)相比,因換流失敗造成的事故率大為降低。因此,邏輯無環(huán)流可逆調(diào)速系統(tǒng)在生產(chǎn)中被廣泛運(yùn)用。關(guān)鍵詞:邏輯無環(huán)流;可逆直流調(diào)速系統(tǒng);DLC;保護(hù)電路;觸發(fā)電路。目錄1緒論 11.1無環(huán)流調(diào)速系統(tǒng)簡介 11.2系統(tǒng)設(shè)計(jì) 32系統(tǒng)主電路設(shè)計(jì) 43調(diào)節(jié)器的設(shè)計(jì) 53.1電流調(diào)節(jié)器的設(shè)計(jì) 53.2速度調(diào)節(jié)器的設(shè)計(jì) 64DLC設(shè)計(jì) 74.1邏輯控制器的原理 74.2速度給定環(huán)節(jié)設(shè)計(jì) 94.3無環(huán)流控制系統(tǒng)各種運(yùn)行狀態(tài) 104.3.1正向起動(dòng)到穩(wěn)定運(yùn)轉(zhuǎn) 104.3.2正向減速過程 104.3.3正轉(zhuǎn)制動(dòng) 114.4.4停車狀態(tài) 135觸發(fā)電路設(shè)計(jì) 146保護(hù)電路設(shè)計(jì) 156.1過電流保護(hù) 156.2過電壓保護(hù) 16總結(jié) 17參考文獻(xiàn) 18附錄一 19附錄二 241緒論1.1無環(huán)流調(diào)速系統(tǒng)簡介許多生產(chǎn)機(jī)械要求電動(dòng)機(jī)既能正轉(zhuǎn),又能反轉(zhuǎn),而且常常還需要快速的啟動(dòng)和制動(dòng),這就需要電力拖動(dòng)系統(tǒng)具有四象限運(yùn)行的特性,也就是需要可逆的調(diào)速系統(tǒng)。采用兩組晶閘管反并聯(lián)的可逆調(diào)速系統(tǒng)解決了電動(dòng)機(jī)的正、反轉(zhuǎn)運(yùn)行和回饋制動(dòng)問題,可是,如果兩組裝置的整流電壓同時(shí)出現(xiàn),便會(huì)產(chǎn)生不流過負(fù)載而直接在兩組晶閘管之間流通的短路電流,稱做環(huán)流。這樣的環(huán)流對(duì)負(fù)載無益,只會(huì)加重晶閘管和變壓器的負(fù)擔(dān),消耗功率。換流太大時(shí)會(huì)導(dǎo)致晶閘管損壞,因此應(yīng)該予以抑制或消除有環(huán)流可逆系統(tǒng)雖然具有反向快、過渡平滑等優(yōu)點(diǎn),但設(shè)置幾個(gè)環(huán)流電抗器終究是個(gè)累贅。因此,當(dāng)工藝過程對(duì)系統(tǒng)過度特性的平滑性要求不高時(shí),特別是對(duì)于大容量的系統(tǒng),常采用既沒有直流平均環(huán)流又沒有瞬時(shí)脈動(dòng)環(huán)流的無環(huán)流可逆系統(tǒng)。無環(huán)流可逆調(diào)速系統(tǒng)可按實(shí)現(xiàn)無環(huán)流原理的不同而分為兩大類:邏輯無環(huán)流系統(tǒng)和錯(cuò)位控制無環(huán)流系統(tǒng)。而錯(cuò)位無環(huán)流系統(tǒng)在當(dāng)前的生產(chǎn)中應(yīng)用很少,邏輯無環(huán)流系統(tǒng)當(dāng)前生產(chǎn)中應(yīng)用最為廣泛的可逆系統(tǒng),當(dāng)一組晶閘管工作時(shí),用邏輯電路封鎖另一組晶閘管的觸發(fā)脈沖,使它完全處于阻斷狀態(tài),確保兩組晶閘管不同時(shí)工作,從根本上切斷了環(huán)流的通路,這就是邏輯控制的無環(huán)流可逆系統(tǒng),組成邏輯無環(huán)流可逆系統(tǒng)的思路是:任何時(shí)候只觸發(fā)一組整流橋,另一組整流橋封鎖,完全杜絕了產(chǎn)生環(huán)流的可能。至于選擇哪一組工作,就看電動(dòng)機(jī)組需要的轉(zhuǎn)矩方向。若需正向電動(dòng),應(yīng)觸發(fā)正組橋;若需反向電動(dòng),就應(yīng)觸發(fā)反組橋,可見,觸發(fā)的選擇應(yīng)決定于電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)矩的極性,在恒磁通下,就決定于信號(hào)。同時(shí)還要考慮什么時(shí)候封鎖原來工作橋的問題,這要看工作橋又沒有電流存在,有電流時(shí)不應(yīng)封鎖,否則,開放另一組橋時(shí)容易造成二橋短路?？梢?只要用信號(hào)極性和電流”有”、”無”信號(hào)能夠判定應(yīng)封鎖哪一組橋,開放哪一組橋。基于這種邏輯判斷電路的”指揮”下工作的可逆系統(tǒng)稱邏輯無環(huán)流可逆系統(tǒng)。下圖為邏輯無環(huán)流可逆調(diào)速系統(tǒng)原理圖。圖1-1邏輯無環(huán)流可逆調(diào)速系統(tǒng)原理圖ASR——速度調(diào)節(jié)器ACR1﹑ACR2——正﹑反組電流調(diào)節(jié)器GTF、GTR——正反組整流裝置VF、VR——正反組整流橋DLC——無環(huán)流邏輯控制器HX——推裝置TA——交流互感器TG——測速發(fā)電機(jī)M——工作臺(tái)電動(dòng)機(jī)LB——電流變換器AR——反號(hào)器GL——過流保護(hù)環(huán)節(jié)1.2系統(tǒng)設(shè)計(jì)要實(shí)現(xiàn)邏輯無環(huán)流可逆調(diào)速,就要采用橋式全控整流逆變電路。要達(dá)到電流和轉(zhuǎn)速的超調(diào)要求就要設(shè)計(jì)電流-轉(zhuǎn)速雙閉環(huán)調(diào)速器;邏輯無環(huán)流的重要部分就是要采用邏輯控制,保證只有一組橋路工作,另一組封鎖。邏輯控制器能夠采用組合邏輯元件和一些分立的電子器件組成,也可用單片機(jī)實(shí)現(xiàn),本文使用PLC來實(shí)現(xiàn)邏輯控制;觸發(fā)電路要保證晶閘管在合適的時(shí)候?qū)ɑ蚪刂?而且要能方便的改變觸發(fā)脈沖的相位,達(dá)到實(shí)時(shí)調(diào)整輸出電壓的目的,從而實(shí)現(xiàn)調(diào)速。保護(hù)電路有瞬時(shí)過壓抑制,過電流保護(hù)和過電壓保護(hù),當(dāng)過壓或過流時(shí)封鎖觸發(fā)脈沖,從而實(shí)現(xiàn)保護(hù)功能。2系統(tǒng)主電路設(shè)計(jì)邏輯無環(huán)流可逆直流調(diào)速系統(tǒng)的主電路如下圖所示:圖2-1邏輯無環(huán)流可逆直流調(diào)速系統(tǒng)主電路兩組橋在任何時(shí)刻只有一組投入工作(另一組關(guān)斷),因此在兩組橋之間就不會(huì)存在環(huán)流。但當(dāng)兩組橋之間需要切換時(shí),不能簡單的把原來工作著的一組橋的觸發(fā)脈沖立即封鎖,而同時(shí)把原來封鎖著的一組橋立即開通,因?yàn)橐呀?jīng)導(dǎo)通的晶閘管并不能在觸發(fā)脈沖取消的一瞬間立即被關(guān)斷,必須待晶閘管承受反壓時(shí)才能關(guān)斷。如果對(duì)兩組橋的觸發(fā)脈沖的封鎖和開放同時(shí)進(jìn)行,原先導(dǎo)通的那組橋不能立即關(guān)斷,而原先封鎖著的那組橋已經(jīng)開通,出現(xiàn)兩組橋同時(shí)導(dǎo)通的情況,因沒有環(huán)流電抗器,將會(huì)產(chǎn)生很大的短路電流,把晶閘管燒毀。為此首先應(yīng)是已導(dǎo)通的的晶閘管斷流,要妥當(dāng)處理主回路中的電感儲(chǔ)存的一部分能量回饋給電網(wǎng),其余部分消耗在電機(jī)上,直到儲(chǔ)存的能量釋放完,主回路電流變?yōu)榱?使原晶閘管恢復(fù)阻斷能力,隨后再開通原來封鎖著的那組橋的晶閘管,使其觸發(fā)導(dǎo)通。3調(diào)節(jié)器的設(shè)計(jì)3.1電流調(diào)節(jié)器的設(shè)計(jì)圖3-1電流調(diào)節(jié)器3.2速度調(diào)節(jié)器的設(shè)計(jì)圖3-2速度調(diào)節(jié)器4DLC設(shè)計(jì)4.1邏輯控制器的原理無環(huán)流邏輯控制器的任務(wù)是在正組晶閘管工作時(shí),則封鎖反組晶閘管,在反組晶閘管工作時(shí),則封鎖正組晶閘管。采用數(shù)字邏輯電路,使其輸出信號(hào)以0和1的數(shù)字信號(hào)形式來執(zhí)行封鎖與開放的作用,為了確保正反組不會(huì)同時(shí)開放,應(yīng)使兩者不能同時(shí)為1。系統(tǒng)在反轉(zhuǎn)和正轉(zhuǎn)制動(dòng)時(shí)應(yīng)該開放反組晶閘管,封鎖正組晶閘管,在這兩種情況下都要開放反組,封鎖正組。從電動(dòng)機(jī)來看反轉(zhuǎn)和正轉(zhuǎn)制動(dòng)的共同特征是使電動(dòng)機(jī)產(chǎn)生負(fù)的轉(zhuǎn)矩。上述特征能夠由ASR輸出的電流給定信號(hào)來體現(xiàn)。DLC應(yīng)該先鑒別電流給定信號(hào)的極性,將其作為邏輯控制環(huán)節(jié)的一個(gè)給定信號(hào)。僅用電流給定信號(hào)去控制DLC還是不夠,因?yàn)槠錁O性的變化只是邏輯切換的必要條件。只有在實(shí)際電流降到零時(shí),才能發(fā)出正反組切換的指令。因此,只有電流轉(zhuǎn)矩極性和零電流檢測信號(hào)這兩個(gè)前提同時(shí)具備時(shí),并經(jīng)過必要的邏輯判斷,才能夠讓DLC發(fā)出切換指令。邏輯切換指令發(fā)出后還不能馬上執(zhí)行,需經(jīng)過封鎖時(shí)時(shí)間Tdb1才能封鎖原導(dǎo)通組脈沖;再經(jīng)過開放延時(shí)時(shí)間Tdt后才能開放另一組脈沖。一般Tdb1=3ms,Tdt=7ms。在邏輯控制環(huán)節(jié)的兩個(gè)輸出信號(hào)之間必須有互相連鎖的保護(hù),決不允許出現(xiàn)兩組脈沖同時(shí)開放的狀態(tài)。圖4.1無環(huán)流邏輯控制環(huán)節(jié)DLC邏輯控制器裝置由PLC來實(shí)現(xiàn),轉(zhuǎn)矩極性鑒別信號(hào)UI*和零電流檢測信號(hào)Ui0作為PLC的輸入信號(hào)X0和X1,再由PLC的軟件來實(shí)現(xiàn)邏輯運(yùn)算和控制。在邏輯運(yùn)算判斷發(fā)出切換指令UF、UR后,必須經(jīng)過封鎖延時(shí)Udb1和開放延時(shí)Udt才能執(zhí)行切換命令。用FX2系列PLC實(shí)現(xiàn)時(shí),只要用其內(nèi)部的1ms定時(shí)器即可達(dá)到延時(shí)目的。一般封鎖延時(shí)取Udb1=3ms,此時(shí)封鎖原導(dǎo)通組脈沖;再經(jīng)過開放延時(shí)Udt=7ms開放另一組。若封鎖延時(shí)與開放延時(shí)同時(shí)開始計(jì)時(shí),則開放延時(shí)時(shí)間為3+7=10ms,設(shè)延時(shí)后的UF'、UR'狀態(tài)分別用輔助繼電器M4、M5表示。DLC裝置的最后部分為邏輯保護(hù)環(huán)節(jié)。正常時(shí),UF'與UR'狀態(tài)總是相反的;一旦DLC發(fā)生故障,使UF'和UR'同時(shí)為”1”,將造成兩組晶閘管同時(shí)開放,必須避免此情況。滿足保護(hù)要求的邏輯真值表如下表。設(shè)DLC的輸出信號(hào)由PLC輸出端子Y0、Y1輸出。表4-1邏輯真值表M4M5Y0Y100000101101011禁止其中Y0控制GTF,Y1控制GTR。為了實(shí)現(xiàn)邏輯保護(hù),一方面能夠用Y0、Y1實(shí)現(xiàn)聯(lián)鎖,另一方面還能夠用M4、M5接通特殊輔助繼電器M8034禁止全部輸出,進(jìn)行雙重保護(hù)。X2和X3是過壓和過流檢測信號(hào)。4.2速度給定環(huán)節(jié)設(shè)計(jì)速度給定環(huán)節(jié)的線路如圖3.24所示,它由六段分壓器組成,±15V穩(wěn)壓電源供電,上面三段為正向速度給定,由正向繼電器Q的常開觸頭控制,下面三段為反向速度給定,由反向繼電器H的常開觸頭控制。圖4.3速度給定環(huán)節(jié)聯(lián)鎖繼電器在正常運(yùn)行時(shí)得電,常開觸頭吸合,常閉觸頭斷開,給定電位器、和、失電,而工作速度給定電位器,和慢速給定電位器、和、有電,系統(tǒng)能夠正常運(yùn)行和減速,工作臺(tái)停止后要求點(diǎn)車時(shí),JI斷電,常閉觸頭閉合,常開觸頭斷開,即只有點(diǎn)車電位器得電,而工作速度電位器和慢速給定電位器皆失電,能夠正、反向點(diǎn)車。減速繼電器J由正反向減速行程開關(guān)Q-JS,H-JS和慢速切入環(huán)節(jié)控制,需要慢速時(shí),J吸合,則其在工作速度給定電位器回路內(nèi)的常閉觸頭斷開,慢速給定電位器回路內(nèi)的常開觸頭吸合,工作臺(tái)就由正常工作速度自動(dòng)轉(zhuǎn)入慢速。當(dāng)J斷電時(shí),就又自動(dòng)的從慢速轉(zhuǎn)入正常工作速度。開關(guān)MK是裝在切削速度給定電位器上,當(dāng)切削速度很低時(shí),壓合,斷開,將慢速給定切斷,以防止低速運(yùn)行的工作臺(tái)碰到減速行程開關(guān)后而升速。根據(jù)給定電壓和相應(yīng)速度的要求,各電位器實(shí)選阻值為:(多圈電位器)4.3無環(huán)流控制系統(tǒng)各種運(yùn)行狀態(tài)4.3.1正向起動(dòng)到穩(wěn)定運(yùn)轉(zhuǎn)當(dāng)給出正向起動(dòng)訊號(hào),為正,轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器ASR的輸出為負(fù),轉(zhuǎn)矩極性鑒別器DPT輸出的狀態(tài)仍為”0”。在起動(dòng)電流未建立以前,零電流檢測器DPZ輸出的狀態(tài)也不變,仍為”0”,因此邏輯裝置輸出仍封鎖反向組脈沖,正向組開放。在給定電壓的作用下,正向組觸發(fā)器的脈沖控制角由往前移動(dòng),正組整流裝置VF的平均整流電壓逐漸增加,電機(jī)開始正向起動(dòng),在起動(dòng)過程中由正組電流調(diào)節(jié)器ACR1的調(diào)節(jié)作用使起動(dòng)電流維持最大允許值,得到恒加速起動(dòng)。在起動(dòng)電流作用下,電動(dòng)機(jī)一直加速到給定轉(zhuǎn)速,進(jìn)入穩(wěn)定運(yùn)行。當(dāng)主回路電流建立后,經(jīng)過電流檢測裝置送給零電流檢測器DPZ一個(gè)信號(hào)為正,這時(shí)DPZ的輸出為”1”,但由于邏輯電路的記憶作用,其輸出狀態(tài)不變,正向組開放,反向組封鎖。電動(dòng)機(jī)穩(wěn)定運(yùn)行,轉(zhuǎn)速的高低取決于給定電壓的大小,改變的大小,能夠在一定范圍內(nèi)任意調(diào)速。4.3.2正向減速過程正向減速時(shí),則要突減給定電壓(其極性不變),系統(tǒng)便進(jìn)入降速過程。本系統(tǒng)降速過程可分為以下四個(gè)階段:①.本橋逆變階段由于極性不變,僅數(shù)值突然減小,而轉(zhuǎn)速來不及改變,因此使得轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器ASR的輸入偏差為負(fù),其輸出立即變正,但電樞電流不為零,邏輯裝置的輸出不發(fā)生翻轉(zhuǎn)。此時(shí)電流調(diào)節(jié)器為負(fù)的最大值,,使正向整流裝置進(jìn)入逆變狀態(tài)。電樞電流減小,主回路電感經(jīng)過處于逆變狀態(tài)的正組整流裝置將能量回送電網(wǎng)。此過程一直進(jìn)行到衰減到零,本橋逆變結(jié)束。②.第一次切換當(dāng)衰減到零,本橋逆變結(jié)束,零電流檢測器輸出從1態(tài)變?yōu)?態(tài),經(jīng)封鎖延時(shí),邏輯裝置的輸出從0態(tài)變?yōu)?態(tài),封鎖正組整流裝置觸發(fā)脈沖,再經(jīng)開放延時(shí),由1態(tài)變?yōu)?態(tài),開放反組晶閘管整流裝置脈沖?？墒?在延時(shí)過程中,邏輯裝置輸出已經(jīng)變?yōu)?態(tài),而還沒有變?yōu)?態(tài)仍是1態(tài),但由于推環(huán)節(jié)的T型濾波網(wǎng)絡(luò)的慣性,能夠?qū)⒛孀儬顟B(tài)保持一小段時(shí)間,避免了換向時(shí)電流的沖擊。③.她橋逆變階段經(jīng)過延時(shí)后,邏輯裝置的輸出變?yōu)?態(tài)。此階段電流調(diào)節(jié)器輸出退出負(fù)限幅值,向正的變化,前移(向增大方向移),當(dāng)反組的逆變電壓小于電動(dòng)機(jī)反電勢后,建立反向組的逆變電流。在反電勢作用下,這個(gè)逆變電流上升到()后,電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速直線下降,反組整流裝置處于有效逆變狀態(tài),電動(dòng)機(jī)處于發(fā)電制動(dòng)狀態(tài),經(jīng)過反組整流裝置逆變將電機(jī)的機(jī)械能回饋到電網(wǎng),稱此過程為它橋回饋制動(dòng)。待電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速下降到新的轉(zhuǎn)速給定電壓后,轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器的輸入偏差為正,轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器的輸出退出限幅成為負(fù)值。由于此時(shí)電樞電流不為零,邏輯裝置輸出不翻轉(zhuǎn)。這時(shí)電流調(diào)節(jié)器輸出為負(fù)的限幅值,則,反組整流裝置輸出逆變電壓又變?yōu)樽畲笾?使反組逆變電流減小,在主回路電感兩端產(chǎn)生感應(yīng)電勢,阻礙逆變電流減小。電感釋放能量,維持反組繼續(xù)逆變工作。此過程仍為它橋逆變,其作用迫使逆變電流衰減到零。④.第二次切換當(dāng)反組逆變電流衰減到零后,邏輯裝置經(jīng)延時(shí),變?yōu)?態(tài),封鎖反組脈沖,再經(jīng)延時(shí),變?yōu)?態(tài),開放正組脈沖。待電流調(diào)節(jié)器輸出變?yōu)檎刀艺M整流電壓后,建立整流電流,使正組整流裝置又重新進(jìn)入整流狀態(tài)工作。電樞電流開始上升,待電流上升到負(fù)載電流值并略有超調(diào)后,經(jīng)系統(tǒng)調(diào)節(jié)作用,使系統(tǒng)重新穩(wěn)定于正向低速度運(yùn)行狀態(tài)。4.3.3正轉(zhuǎn)制動(dòng)當(dāng)給定停車命令后,,由于機(jī)械慣性,轉(zhuǎn)速負(fù)反饋仍存在,在它的作用下,轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器的輸出由負(fù)變正。因此DPT輸出由”0”變”1”,如圖3.25所示?？墒侵灰娏魑此p到零,DPZ輸出仍為”1”?；蚍情THF1、HF2狀態(tài)不變,邏輯裝置總輸出狀態(tài)亦不變,仍維持正組整流裝置電流導(dǎo)通,只有當(dāng)DPZ輸出變?yōu)椤?”即電流過零了,或非門HF2輸出的狀態(tài)才改變,由”0”變?yōu)椤?”,HF4輸出的狀態(tài)由”1”變?yōu)椤?”,致使HF3的輸出由”0”變”1”。經(jīng)延時(shí)電路延時(shí)3ms后輸出由”0”變”1”,邏輯裝置輸出至正組觸發(fā)器的脈沖封鎖信號(hào)由”0”經(jīng)延時(shí)后變”1”,即當(dāng)電流過零后正組整流裝置的脈沖經(jīng)封鎖延時(shí)后被封鎖。在HF4輸出的狀態(tài)由”1”變”0”后,經(jīng)延時(shí)電路,延時(shí)10ms后輸出由”1”變”0”,故它的輸出由”1”變”0”時(shí)延時(shí)()邏輯裝置輸出至反組觸發(fā)器的脈沖封鎖信號(hào)由”0”經(jīng)延時(shí)后變”1”,即當(dāng)電流過零后反組整流裝置的脈沖經(jīng)開放延時(shí)后開放。從制動(dòng)過程來看大致能夠分為兩個(gè)階段。制動(dòng)的第一階段是主回路電流過零以前,這是由于轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器輸出改變了極性,正組觸發(fā)裝置GTF的輸入移相控制信號(hào)變負(fù),而正組整流裝置依然是導(dǎo)通的,故處于逆變狀態(tài)。主回路電圖4.4制動(dòng)時(shí)的邏輯電路圖感很快衰減,釋放能量,經(jīng)過處于逆變狀態(tài)的正組整流裝置將能量送回電網(wǎng),這個(gè)過程稱為”本橋逆變”過程。這個(gè)過程是很短的,因?yàn)榇丝?—電機(jī)的反電勢,—正組整流裝置的逆變電壓),因此電流的衰減是很快的。制動(dòng)的第二階段,也就是制動(dòng)的主要階段,是在切換到反組整流裝置以后。當(dāng)切換開始,由于轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器的輸出由負(fù)變正。這個(gè)極性使為正,對(duì)正組整流裝置是逆變狀態(tài)()。而使為負(fù),對(duì)反組整流裝置則是整流狀態(tài)()。因此,剛切換過來反組整流裝置開放時(shí)是處在整流狀態(tài),其整流電壓與電動(dòng)機(jī)反電勢同極性相串聯(lián),形成很大的制動(dòng)電流,這電流經(jīng)過電流調(diào)節(jié)器的作用才把反組的觸發(fā)脈沖推向的逆變狀態(tài),而且維持電流為恒值,直到最后電機(jī)轉(zhuǎn)速制動(dòng)到零為止。同理,可分析反向時(shí)的各種運(yùn)行狀態(tài)。當(dāng)反向起動(dòng)的主令信號(hào)給出后,由于首先要完成邏輯切換,解除反向組觸發(fā)脈沖的封鎖,因此反向起動(dòng)要滯后一個(gè)延時(shí)時(shí)間。4.4.4停車狀態(tài)停車時(shí),轉(zhuǎn)速給定信號(hào),轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器和電流調(diào)節(jié)器的輸出和均為零,觸發(fā)器輸出的觸發(fā)脈沖在位置,變流裝置輸出整流電壓為零,電動(dòng)機(jī)處于停止?fàn)顟B(tài)。此時(shí),零電流檢測器的輸出為0態(tài),但轉(zhuǎn)矩極性鑒別器輸出的狀態(tài)卻有兩種可能:一種是由負(fù)變?yōu)榱?則為0態(tài);另一種是由正變?yōu)榱?則為1態(tài)。因此停車狀態(tài)是正組晶閘管有脈沖,還是反組晶閘管有脈沖,則視接通電源時(shí),的狀態(tài)而定,或者是系統(tǒng)已經(jīng)工作了一段時(shí)間之后,則由停車前一時(shí)刻的狀態(tài)而定。為方便以下分析,先假設(shè)停車時(shí),為0態(tài),為0態(tài),則為0態(tài),為1態(tài),此時(shí)再正向起動(dòng),其邏輯裝置不必進(jìn)行切換;若是再反向起動(dòng),邏輯裝置輸出就應(yīng)切換,且有的延時(shí),才能反向起動(dòng),比正向起動(dòng)拖長了約的時(shí)間。5觸發(fā)電路設(shè)計(jì)根據(jù)對(duì)觸發(fā)器的上述要求,選用同步信號(hào)為正弦波的晶體管觸發(fā)電路。原理線路見圖4-12,這種線路的優(yōu)點(diǎn)是線路簡單,調(diào)整容易。理論上移相范圍可達(dá)180°,實(shí)際上由于正弦波頂部平坦移相范圍只能有150°左右。移相的線性度就觸發(fā)器本身來說較差,如把觸發(fā)器和可控硅看成一個(gè)整體則由于相互補(bǔ)償關(guān)系,它的線性度則較好,即控制電壓與可控硅整流電壓的控制特性是接近線性的,由于作同步信號(hào)的正弦波電壓隨電源電壓的波動(dòng)而波動(dòng),當(dāng)不變時(shí),控制角也隨電源電壓的波動(dòng)而波動(dòng),而可控硅整流電壓,隨電源電壓增高而增高,而則隨電源電壓的增高而減小,故可維持近于不變。但當(dāng)電源電壓降得太低時(shí),同步電壓和控制電壓可能沒有交點(diǎn),觸發(fā)器不能產(chǎn)生觸發(fā)脈沖,致使可控硅工作混亂,造成事故,因此這種觸發(fā)器不宜用于電網(wǎng)電壓波動(dòng)很大的場合,另外,正弦波觸發(fā)器容易受電源電壓波形畸變的影響,因此同步電壓輸入信號(hào)必須加R—C濾波器,移相角度一般要大于30°。圖5.1同步信號(hào)為正弦波的觸發(fā)電路原理圖6保護(hù)電路設(shè)計(jì)6.1過電流保護(hù)過流保護(hù)環(huán)節(jié)的電路如圖4-20所示。在系統(tǒng)正常工作時(shí),電流檢測裝置輸出電壓小于14V(相當(dāng)于主回路電流350A),穩(wěn)壓管DW不導(dǎo)通。BG1截止,繼電器釋放,BG2導(dǎo)通,BG3截止,發(fā)射極輸出零電位,不影響正反組晶閘管整流裝置的正常工作。當(dāng)主回路電流超過350A時(shí),電流檢測裝置輸出大于14V,穩(wěn)壓管DW被雪崩擊穿,BG1導(dǎo)通,BG2截止,BG3導(dǎo)通,發(fā)射極輸出高電位+15V,同時(shí)封鎖正反兩組觸發(fā)器的脈沖。當(dāng)BG1導(dǎo)通時(shí)繼電器得電吸合。一方面自鎖,另一方面使繼電器得電吸合,在交流側(cè)線路接觸器S-B線圈中的常閉觸頭打開,使S-B跳閘,切斷主回路交流電源。改變電阻和數(shù)值或選擇不同穩(wěn)壓值的穩(wěn)壓管DW即可整定不同的跳閘電流。圖6.2過流保護(hù)環(huán)節(jié)6.2過電壓保護(hù)用晶體管和繼電器所組成的輸入過電壓保護(hù)電路如圖6.3所示。圖6.3輸入過電壓保護(hù)在該電路中,當(dāng)輸入直流電源的電壓高于穩(wěn)壓二極管的擊穿電壓值時(shí),穩(wěn)壓管擊穿,有電流流過電阻R,使晶體管V導(dǎo)通,繼電器動(dòng)作,常閉接點(diǎn)斷開,切斷輸入。其中穩(wěn)壓管的穩(wěn)壓值Vz=ESrmax－UBE。輸入電源的極性保護(hù)電路能夠跟輸入過電壓保護(hù)結(jié)合在一起,構(gòu)成極性保護(hù)鑒別與過電壓保護(hù)電路。輸出過電壓保護(hù)電路圖如圖6.4所示圖6.4輸出過電壓保護(hù)輸出電壓Esc突然升高,晶體管V1、V2導(dǎo)通,晶閘管就導(dǎo)通?；鶞?zhǔn)電壓Vz由式Esc=(R1＋R2)(Vz＋UBEI)/R1,來確定,UBE1為V1的發(fā)射結(jié)(BE)電壓降。本電路的動(dòng)作電壓可變,而且動(dòng)作點(diǎn)相當(dāng)穩(wěn)定。當(dāng)穩(wěn)壓管為7V時(shí),其溫度系數(shù)和晶體管V1的發(fā)射結(jié)(BE)電壓的溫度系數(shù)能夠抵消,能使溫度系數(shù)降得很低?？墒菍?duì)于輸出為5～5.5V的直流開關(guān)穩(wěn)壓器來說,其常見的動(dòng)作電壓是5.5～6V。那么穩(wěn)壓管電壓必在3.5V以下,此電壓附近的穩(wěn)壓管的溫度變化系數(shù)是－20～－30mV/℃。因此,溫度變化大的場合保護(hù)電路還會(huì)發(fā)生誤動(dòng)作。采用集成電路電壓比較器來檢測開關(guān)穩(wěn)壓器的輸出電壓,是當(dāng)前較為常見的方法,利用比較器的輸出狀態(tài)的改變跟相應(yīng)的邏輯電路配合,構(gòu)成過電壓保護(hù)電路,這種電路既靈敏又穩(wěn)定?？偨Y(jié)我們將課程設(shè)計(jì)分為主電路設(shè)計(jì),觸發(fā)電路設(shè)計(jì),保護(hù)電路設(shè)計(jì),及DLC設(shè)計(jì),調(diào)節(jié)器設(shè)計(jì)。主電路設(shè)計(jì)部分主要是設(shè)計(jì)了主電路,選擇主電路參數(shù),觸發(fā)電路部分是利用數(shù)字集成電路進(jìn)行觸發(fā)器設(shè)計(jì),調(diào)節(jié)器部分分為轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器和電流調(diào)節(jié)器,根據(jù)直流調(diào)速系統(tǒng)的工程設(shè)計(jì)方法進(jìn)行設(shè)計(jì),保護(hù)電路部分分為過壓保護(hù)和過流保護(hù)。本次課程設(shè)計(jì)的數(shù)據(jù)均是實(shí)驗(yàn)測得的數(shù)據(jù),因此比較可靠,我們也按要求完成了課程設(shè)計(jì)的各部分內(nèi)容。參考文獻(xiàn)<1>陳伯時(shí)主編.《電力拖動(dòng)自動(dòng)控制系統(tǒng)》,北京,機(jī)械工業(yè)出版社,.7<2>王兆安,黃俊.《電力電子技術(shù)》,北京,機(jī)械工業(yè)出版社,.7<3>康華光.《電子技術(shù)基礎(chǔ)》,北京,高等教育出版社,.01<4>付文.電力拖動(dòng)自動(dòng)控制系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書.<5>楊松才.電力拖動(dòng)自動(dòng)控制系統(tǒng)圖集附錄一參數(shù)設(shè)置(晶閘管直流調(diào)速系統(tǒng)參數(shù)和環(huán)節(jié)特性的測定實(shí)驗(yàn))一．實(shí)驗(yàn)?zāi)康?．了解電力電子及電氣傳動(dòng)教學(xué)實(shí)驗(yàn)臺(tái)的結(jié)構(gòu)及布線情況。2．熟悉晶閘管直流調(diào)速系統(tǒng)的組成及其基本結(jié)構(gòu)。3．掌握晶閘管直流調(diào)速系統(tǒng)參數(shù)及反饋環(huán)節(jié)測定方法。二．實(shí)驗(yàn)內(nèi)容1．測定晶閘管直流調(diào)速系統(tǒng)主電路電阻R2．測定晶閘管直流調(diào)速系統(tǒng)主電路電磁時(shí)間常數(shù)Td3．測定直流電動(dòng)機(jī)電勢常數(shù)Ce和轉(zhuǎn)矩常數(shù)CM4．測定晶閘管直流調(diào)速系統(tǒng)機(jī)電時(shí)間常數(shù)TM5．測定晶閘管觸發(fā)及整流裝置特性Ud=f(Uct)6．測定測速發(fā)電機(jī)特性UTG=f(n)三．實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)組成和工作原理晶閘管直流調(diào)速系統(tǒng)由晶閘管整流調(diào)速裝置,平波電抗器,電動(dòng)機(jī)——發(fā)電機(jī)組等組成。本實(shí)驗(yàn)中,整流裝置的主電路為三相橋式電路,控制回路可直接由給定電壓Ug作為觸發(fā)器的移相控制電壓,改變Ug的大小即可改變控制角,從而獲得可調(diào)的直流電壓和轉(zhuǎn)速,以滿足實(shí)驗(yàn)要求。四．實(shí)驗(yàn)設(shè)備及儀器1．MCL—32電源控制屏2．MCL—31低壓控制電路及儀表3．MCL—33觸發(fā)電路及晶閘管主電路4．電機(jī)導(dǎo)軌及測速發(fā)電機(jī)(或光電編碼器)5．MEL—03三相可調(diào)電阻器6．雙蹤示波器7．萬用表8．直流電動(dòng)機(jī)M03、直流發(fā)電機(jī)MO1五．注意事項(xiàng)1．由于實(shí)驗(yàn)時(shí)裝置處于開環(huán)狀態(tài),電流和電壓可能有波動(dòng),可取平均讀數(shù)。2．為防止電樞過大電流沖擊,每次增加Ug須緩慢,且每次起動(dòng)電動(dòng)機(jī)前給定電位器應(yīng)調(diào)回零位,以防過流。3．電機(jī)堵轉(zhuǎn)時(shí),大電流測量的時(shí)間要短,以防電機(jī)過熱。六．實(shí)驗(yàn)方法1．電樞回路電阻R的測定電樞回路的總電阻R包括電機(jī)的電樞電阻Ra,平波電抗器的直流電阻RL和整流裝置的內(nèi)阻Rn,即R=Ra+RL+Rn為測出晶閘管整流裝置的電源內(nèi)阻,可采用伏安比較法來測定電阻,其實(shí)驗(yàn)線路如圖A1所示。圖A1.1電樞回路電阻R的測定將變阻器RP(可采用兩只900Ω電阻并聯(lián))接入被測系統(tǒng)的主電路,并調(diào)節(jié)電阻負(fù)載至最大。測試時(shí)電動(dòng)機(jī)不加勵(lì)磁,并使電機(jī)堵轉(zhuǎn)。MCL-31的給定電位器RP1逆時(shí)針調(diào)到底,使Uct=0。調(diào)節(jié)偏移電壓電位器RP2,使=150°。合上主電路電源開關(guān)。調(diào)節(jié)Ug使整流裝置輸出電壓Ud=(30~70)Unom(可為110V),然后調(diào)整RP使電樞電流分別為(80~90)Inom和40%Inom,在Ud不變的條件下讀取A,V表數(shù)值I1、I2,U1、U2。表A1.1U(V)7389I(A)0.90.5可得電樞回路總電阻R=(U2-U1)/(I1-I2)=40.0如把電機(jī)電樞兩端短接,重復(fù)上述實(shí)驗(yàn),可得表A1.2U(V)92101I(A)0.90.5RL+Rn=(U’2-U’1)/(I’1-I’2)=22.5則電機(jī)的電樞電阻為Ra=R(RL+Rn)=17.5短接電抗器兩端,重復(fù)上述實(shí)驗(yàn),可得電抗器直流電阻RL。表A1.3U(V)7389I(A)0.90.5RL=R(Ra+Rn)=40.0-32.5=7.52．主電路電磁時(shí)間常數(shù)的測定圖A1.2主電路電磁時(shí)間常數(shù)的測定實(shí)驗(yàn)線路如圖A2所示。采用電流波形法測定電樞回路電磁時(shí)間常數(shù)Td,電樞回路突加給定電壓時(shí),電流id按指數(shù)規(guī)律上升其電流變化曲線如圖2.5所示。當(dāng)t=Td時(shí),有MCL-31的給定電位器RP1逆時(shí)針調(diào)到底,使Uct=0。合上主電路電源開關(guān)。電機(jī)不加勵(lì)磁。調(diào)節(jié)Uct,監(jiān)視電流表的讀數(shù),使電機(jī)電樞電流為(50~90)Inom。然后保持Uct不變,突然合上主電路開關(guān),用示波器拍攝id=f(t)的波形,由波形圖上測量出當(dāng)電流上升至63.2穩(wěn)定值時(shí)的時(shí)間,即為電樞回路的電磁時(shí)間常數(shù)Td。5ms5ms圖A1.3電流變化曲線由上圖可知Td=0.632×5=3.2ms3．電動(dòng)機(jī)電勢常數(shù)Ce和轉(zhuǎn)矩常數(shù)CM的測定將電動(dòng)機(jī)加額定勵(lì)磁,使之空載運(yùn)行,改變電樞電壓Ud,測得相應(yīng)的n,即可由下式算出Ce=Ke=(Ud2-Ud1)/(n2-n1)=0.12V/(r/min)表A1.4Ud(V)69159n(r/min)10091013轉(zhuǎn)矩常數(shù)(額定磁通時(shí))CM的單位為N.m/A,可由Ce求出CM=9.55Ce=1.114．系統(tǒng)機(jī)電時(shí)間常數(shù)TM的測定系統(tǒng)的機(jī)電時(shí)間常數(shù)可由下式計(jì)算由于Tm>>Td,也能夠近似地把系統(tǒng)看成是一階慣性環(huán)節(jié),即當(dāng)電樞突加給定電壓時(shí),轉(zhuǎn)速n將按指數(shù)規(guī)律上升,當(dāng)n到達(dá)63.2穩(wěn)態(tài)值時(shí),所經(jīng)過的時(shí)間即為拖動(dòng)系統(tǒng)的機(jī)電時(shí)間常數(shù)。測試時(shí)電樞回路中附加電阻應(yīng)全部切除。MCL—31的給定電位器RP1逆時(shí)針調(diào)到底,使Uct=0。合上主電路電源開關(guān)。電動(dòng)機(jī)M加額定勵(lì)磁。調(diào)節(jié)Uct,將電機(jī)空載起動(dòng)至穩(wěn)定轉(zhuǎn)速1000r/min。然后保持Uct不變,斷開主電路開關(guān),待電機(jī)完全停止后,突然合上主電路開關(guān),給電樞加電壓,用示波器拍攝過渡過程曲線,即可由此確定機(jī)電時(shí)間常數(shù)為30.2ms。5．測速發(fā)電機(jī)特性UTG=f(n)的測定實(shí)驗(yàn)線路如圖2.3所示。電動(dòng)機(jī)加額定勵(lì)磁,逐漸增加觸發(fā)電路的控制電壓Uct,分別讀取對(duì)應(yīng)的UTG,n的數(shù)值若干組,即可描繪出特性曲線UTG=f(n)。表A1.5n(r/min)21049680011001500UTG(V)1.323.064.936.768.70Uct(V)0.50.841.362.226.82Ud(V)85136188237287圖A1.3系統(tǒng)機(jī)電時(shí)間常數(shù)的測定

附錄二系統(tǒng)調(diào)試(邏輯無環(huán)流可逆直流調(diào)速系統(tǒng)實(shí)驗(yàn))=1\*DBNUM3一．實(shí)驗(yàn)?zāi)康?.了解并熟悉邏輯無環(huán)流可逆直流調(diào)速系統(tǒng)的原理和組成。2.掌握各控制單元的原理,作用及調(diào)試方法。3.掌握邏輯無環(huán)流可逆調(diào)速系統(tǒng)的調(diào)試步驟和方法。4.了解邏輯無環(huán)流可逆調(diào)速系統(tǒng)的靜特性和動(dòng)態(tài)特性。=2\*DBNUM3二．實(shí)驗(yàn)內(nèi)容1．控制單元調(diào)試2．系統(tǒng)調(diào)試3．正反轉(zhuǎn)機(jī)械特性n=f(Id)的測定4．正反轉(zhuǎn)閉環(huán)控制特性n=f(Ug)的測定5．系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)特性的觀察=3\*DBNUM3三．實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)的組成及工作原理邏輯無環(huán)流系統(tǒng)的主回路由二組反并聯(lián)的三相全控整流橋組成,由于沒有環(huán)流,兩組可控整流橋之間可省去限制環(huán)流的均衡電抗器,電樞回路僅串接一個(gè)平波電抗器?？刂葡到y(tǒng)主要由速度調(diào)節(jié)器ASR,電流調(diào)節(jié)器ACR,反號(hào)器AR,轉(zhuǎn)矩極性鑒別器DPT,零電流檢測器DPZ,無環(huán)流邏輯控制器DLC,觸發(fā)器,電流變換器FBC,速度變換器FBS等組成。其系統(tǒng)原理圖如圖A4所示。正向起動(dòng)時(shí),給定電壓Ug為正電壓,無環(huán)流邏輯控制器的輸出端Ublf為”0”態(tài),Ublr為”1”態(tài),即正橋觸發(fā)脈沖開通,反橋觸發(fā)脈沖封鎖,主回路正組可控整流橋工作,電機(jī)正向運(yùn)轉(zhuǎn)。減小給定時(shí),Ug<Un,使Ui反向,整流裝置進(jìn)入本橋逆變狀態(tài),而Ublf,Ublr不變,當(dāng)主回路電流減小并過零后,Ublf,Ublr輸出狀態(tài)轉(zhuǎn)換,Ublf為”1”態(tài),Ublr為”0”態(tài),即進(jìn)入它橋制動(dòng)狀態(tài),使電機(jī)降速至設(shè)定的轉(zhuǎn)速后再切換成正向運(yùn)行;當(dāng)Ug=0時(shí),則電機(jī)停轉(zhuǎn)。反向運(yùn)行時(shí),Ublf為”1”態(tài),Ublr為”0”態(tài),主電路反組可控整流橋工作。無環(huán)流邏輯控制器的輸出取決于電機(jī)的運(yùn)行狀態(tài),正向運(yùn)轉(zhuǎn),正轉(zhuǎn)制動(dòng)本橋逆變及反轉(zhuǎn)制動(dòng)它橋逆變狀態(tài),Ublf為”0”態(tài),Ublr為”1”態(tài),保證了正橋工作,反橋封鎖;反向運(yùn)轉(zhuǎn),反轉(zhuǎn)制動(dòng)本橋逆變,正轉(zhuǎn)制動(dòng)它橋逆變階段,則Ublf為”1”態(tài),Ublr為”0”態(tài),正橋被封鎖,反