邏輯無環(huán)流可逆調(diào)速系統(tǒng)的設(shè)計與仿真研究.doc

1、引 言電氣傳動是以電動機作為原動機驅(qū)動生產(chǎn)機械的系統(tǒng)的總稱.電氣傳動系統(tǒng)由電動機、控制裝置以及被拖動的生產(chǎn)機械所組成，它是將電能轉(zhuǎn)換為機械能的裝置,用以實現(xiàn)生產(chǎn)機械的起動、停止、速度調(diào)節(jié)以及各種生產(chǎn)工藝過程的要求。電氣傳動系統(tǒng)廣泛用于冶金、機械、機械、輕工、礦山、港口、石化、航空航天等各個行業(yè)以及日常生活之中。它既有軋鋼機、起重機、泵、風機、精密機床等大型調(diào)速系統(tǒng)，也有空調(diào)機、電冰箱、洗衣機等小容量調(diào)速系統(tǒng)。電力拖動自動控制系統(tǒng)是把電能轉(zhuǎn)換成機械能的裝置，它被廣泛地應(yīng)用于一般生產(chǎn)機械需要動力的場合，以及精密機械等需要高性能電氣傳動的設(shè)備中，用以控制位置、速度、加速度、壓力、張力和轉(zhuǎn)矩等。應(yīng)用電

2、力拖動自動控制系統(tǒng)不僅改善了生產(chǎn)過程中的工作條件、節(jié)約勞動力和減少原材料和能源的消耗,而且提高了生產(chǎn)設(shè)備的利用率、可靠性安全性及其壽命，減少故障率和重大故障的可能性。直流電動機具有良好的起、制動性能，宜于在大范圍內(nèi)平滑調(diào)速，在許多需要調(diào)速或快速正反向的電力拖動領(lǐng)域中得到應(yīng)用，它的優(yōu)點在于：容易控制，能在很寬的范圍內(nèi)平滑而準確的調(diào)速，以及快速響應(yīng)等。晶閘管使直流電力拖動的調(diào)速技術(shù)發(fā)生巨大變化。相對于原有的直流發(fā)電機組對直流電動機供電的直流拖動系統(tǒng),采用晶閘管靜止變流器供電的系統(tǒng)具有體積小無噪聲效率高等一系列優(yōu)點.目前,晶閘管控制的直流拖動普遍地應(yīng)用于軋機拖動紡織機械造紙機械和電力機車等場合。用晶

3、閘管變流器控制的他勵直流拖動機調(diào)速系統(tǒng)若采用電樞電壓控制,可以得到低于基速的轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)；若采用削弱磁場控制,可以得到高于基速的轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)，可以通過晶閘管的串聯(lián)和并聯(lián)，來達到高電壓和大電流。直流調(diào)速系統(tǒng)的設(shè)計要完成開環(huán)調(diào)速、單閉環(huán)調(diào)速和雙閉環(huán)調(diào)速等過程，需要使用MATLAB中的Simulink工具箱來進行輔助設(shè)計，因為它可以構(gòu)建被控制系統(tǒng)的動態(tài)模型,直接觀察各觀測點的波形，所以調(diào)速系統(tǒng)性能的完善可以通過反復(fù)修改動態(tài)模型來完成，而不必對實物進行拆裝和調(diào)試。第一章 系統(tǒng)簡介1.1 電力拖動系統(tǒng)的簡介電力拖動系統(tǒng)由電動機及其供電電源、傳動機構(gòu)、執(zhí)行機構(gòu)、電氣控制裝置四部分組成.電動機及其供電電源的作用是把

4、電能轉(zhuǎn)換成機械能；傳動機構(gòu)的作用是把機械能轉(zhuǎn)化成所需要的運動形式并進行傳遞與分配；執(zhí)行機構(gòu)是完成生產(chǎn)工藝任務(wù)的;電氣控制裝置是控制系統(tǒng)按著生產(chǎn)工藝的要求來動作，并對系統(tǒng)起保護作用或進行更高層次的自動化控制.電力拖動系統(tǒng)的發(fā)展按著從低級到高級、從簡單到復(fù)雜的一般規(guī)律，從最初的成組拖動，經(jīng)過單電動機拖動以至發(fā)展為現(xiàn)代電力拖動的解百納形式-多電機拖動。電力拖動自動化的發(fā)展，為工業(yè)發(fā)展和科學技術(shù)進步打開了更廣闊的前景。1.2 無環(huán)流調(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)解決了許多生產(chǎn)系機械要求電動機既能正傳，又能反轉(zhuǎn)，而且常常還需要快速的啟動和制動的問題，但是，如果兩組裝置的整流電壓同時出現(xiàn)，便會

5、產(chǎn)生不流過負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)流只會加重晶閘管和變壓器的負擔,消耗功率,因此應(yīng)該予以抑制或消除.當工藝過程對系統(tǒng)過度特性的平滑性要求不高時，特別是對于大容量的系統(tǒng)，常采用既沒有直流平均環(huán)流又沒有瞬時脈動環(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)和錯位控制無環(huán)流系統(tǒng)。而錯位無環(huán)流系統(tǒng)在目前的生產(chǎn)中應(yīng)用很少，邏輯無環(huán)流系統(tǒng)目前生產(chǎn)中應(yīng)用最為廣泛的可逆系統(tǒng).當一組晶閘管工作時，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

6、逆系統(tǒng).任何時候只觸發(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。這就是組成邏輯無環(huán)流系統(tǒng)的基本思路，至于選擇哪一組工作，就看電動機組需要的轉(zhuǎn)矩方向。若需正向電動,應(yīng)觸發(fā)正組橋；若需反向電動，就應(yīng)觸發(fā)反組橋，可見，觸發(fā)的選擇應(yīng)決定于電動機轉(zhuǎn)矩的極性，在恒磁通下，就決定于信號。同時還要考慮何時封鎖原來工作橋的問題,有電流時不應(yīng)封鎖,否則，開放另一組橋時容易造成二橋短路.可見，只要用信號極性和電流“有”、“無”信號可以判定應(yīng)封鎖哪一組橋，開放哪一組橋.1。3 控制系統(tǒng)的計算機仿真計算機仿真是指通過計算機運行真實系統(tǒng)或預(yù)研系統(tǒng)的仿真模型。計算機仿真包括系統(tǒng)建模、仿真算法、計算機程序設(shè)計與

7、仿真結(jié)果顯示、分析與驗證等。它是分析評價現(xiàn)有系統(tǒng)運行狀態(tài)或設(shè)計優(yōu)化未來系統(tǒng)性能與功能的一種技術(shù)手段，在工程設(shè)計、航空航天、交通運輸、經(jīng)濟管理、生態(tài)環(huán)境、通信網(wǎng)絡(luò)和計算機集成等領(lǐng)域中有著廣泛的應(yīng)用。MATLAB中的Simulink提供的面向框圖的仿真即概念性仿真功能使得用戶能容易地建立復(fù)雜系統(tǒng)模型，準確地對其進行仿真分析，而且Simulink的概念性仿真模塊允許用戶在一個框架下對含有控制環(huán)節(jié)、機械環(huán)節(jié)和電子電機環(huán)節(jié)的系統(tǒng)進行建模與仿真.第二章 系統(tǒng)總體設(shè)計方案電動機是拖動控制系統(tǒng)實現(xiàn)把電能轉(zhuǎn)換成機械能的關(guān)鍵元件。本設(shè)計的技術(shù)條件、技術(shù)參數(shù)等：調(diào)速范圍D=10，靜差率小于±5,動態(tài)速降小

8、于±10%；工作臺電動機為一臺容量為60 千瓦的直流電動機，技術(shù)數(shù)據(jù)如下：，,，他激，,。2.1 系統(tǒng)組成方案選擇2.1。1 供電方案60千瓦工作臺拖動電動機采用可控硅整流裝置直接供電的系統(tǒng)，考慮到對電網(wǎng)三相電壓的平衡和整流電壓脈動小，決定采用三相可控整流電路.常用的三相整流電路有兩種，即三相0式整流電路和三相橋式整流電路，三相0式整流電路的優(yōu)點是簡單，用的可控硅元件少,觸發(fā)器也少，對220伏電動機整流裝置可直接接380伏電網(wǎng)而不需要另設(shè)整流變壓器。但缺點是要求可控硅元件耐壓高;整流電壓脈動率大，需要平波電抗器大；電源變壓器副邊電流有直流分量，增加了發(fā)熱和損耗.三相橋式整流電路的特點

9、是：當要求最大整流輸出電壓相同時,電源相電壓可較三相0式整流電路小一半，因此顯著減輕了對變壓器和可控硅的耐壓要求；變壓器副邊繞組中電流沒有直流分量,同時變壓器每相在兩個半波內(nèi)均導電,因此利用率較高；輸出整流電壓脈動率小，所以平波電抗器就可以小一些。鑒于以上比較，并考慮到本臺裝置為探討省掉平波電抗器進一步簡化可控硅傳動裝置的可能性，不致由于整流電壓脈動率大因而嚴重影響直流電動機的換向等,故決定采用三相橋式整流電路,針對現(xiàn)用的220伏直流電動機采用一臺整流變壓器,由于變壓器的隔離作用,也提高了系統(tǒng)運行的可靠性。鑒于三相半控橋通常用于不可逆拖動系統(tǒng)中，故本拖動系統(tǒng)采用三相全控橋整流供電方案。2。1.

10、2 調(diào)速方案調(diào)節(jié)電動機的轉(zhuǎn)速有三種方法：調(diào)節(jié)電樞供電電壓U、改變電樞回路電阻R和減弱勵磁磁通。對于要求在一定范圍內(nèi)無級平滑調(diào)速的系統(tǒng)來說，以調(diào)節(jié)電樞供電電壓的方式為最好，其主要特點是：在整個調(diào)速范圍內(nèi)均有較大的硬度，此種方法的調(diào)速范圍較寬，如采用各種反饋或轉(zhuǎn)速控制系統(tǒng),調(diào)速范圍可達幾百至幾千。改變電阻只能實現(xiàn)有級調(diào)速；減弱磁通雖然能夠平滑調(diào)速，但是調(diào)速范圍不大，往往只是配合調(diào)壓方案,在額定轉(zhuǎn)速以上作小范圍的弱磁升速。因此，本次設(shè)計采用的調(diào)速方案是調(diào)節(jié)電樞供電電壓U。2.1.3 可逆方案根據(jù)工藝要求,工作臺能頻繁正反轉(zhuǎn)以提高生產(chǎn)率，故采用電樞可逆方案，該方案控制方法簡單，調(diào)節(jié)過程迅速。在空載或負

11、載轉(zhuǎn)矩時也能得到穩(wěn)定轉(zhuǎn)速，使電機能平滑地起動和工作在四個象限,能實現(xiàn)回饋制動，而且控制功率較小。圖2-1 三相橋式反并聯(lián)可逆線路2.1。4 控制方案 系統(tǒng)對調(diào)速系統(tǒng)提出的主要要求是：1。在要求的調(diào)速范圍內(nèi)電動機承受負載擾動時，靜態(tài)和動態(tài)速度波動值不能太大，以保證調(diào)速系統(tǒng)的要求。靜差率要求小于5%，動態(tài)速降小于10%。2.要求系統(tǒng)有較強的抵抗電網(wǎng)電壓波動因而影響電動機轉(zhuǎn)速的能力。要求系統(tǒng)起制、動過程較快.3.假如系統(tǒng)采用開環(huán)調(diào)速系統(tǒng)，當負載擾動時系統(tǒng)靜態(tài)速度降為：式中 電動機額定電流，=305；-主回路總電阻，;-平波電抗器電阻，；電動機電樞電阻,；整流裝置內(nèi)阻，；-電動機電勢系數(shù)電動機的額定轉(zhuǎn)

12、速為時系統(tǒng)的靜差率由此可見，開環(huán)系統(tǒng)最高速時靜差率已達，:調(diào)速至最低時靜差率就更大了，滿足不了的要求，必須用反饋控制減小靜態(tài)速降。決定采用轉(zhuǎn)速負反饋系統(tǒng)，而且工作臺拖動系統(tǒng)還要求起制動過程快，這也就要求在起制動過程中電動機始終保持維持過載能力所允許的最大電流，則電動機既不會因過流而損壞，又能產(chǎn)生最大轉(zhuǎn)矩使過渡過程時間最短，為此必須采用電流負反饋。根據(jù)以上分析，控制系統(tǒng)采用典型的轉(zhuǎn)速、電流雙閉環(huán)系統(tǒng)，轉(zhuǎn)速負反饋環(huán)為外環(huán)，其作用是保證系統(tǒng)的穩(wěn)速精度。電流負反饋環(huán)為內(nèi)環(huán)，其作用是實現(xiàn)電動機的轉(zhuǎn)矩控制，同時又能實現(xiàn)限流以及改善系統(tǒng)的動態(tài)性能.2.2 邏輯無環(huán)流可逆調(diào)速系統(tǒng)原理圖 圖22 邏輯無環(huán)流可逆

13、調(diào)速系統(tǒng)原理圖ASR-速度調(diào)節(jié)器ACR1ACR2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M-工作臺電動機LB電流變換器AR-反號器GL過流保護環(huán)節(jié)這種邏輯無環(huán)流系統(tǒng)有一個轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器ASR，一個反號器AR，采用雙電流調(diào)節(jié)器1ACR和2ACR，雙觸發(fā)裝置GTF和GTR結(jié)構(gòu)。主電路采用兩組晶閘管裝置反并聯(lián)線路，由于沒有環(huán)流，不用再設(shè)置環(huán)流電抗器，但是為了保證穩(wěn)定運行時的電流波形的連續(xù)，仍應(yīng)保留平波電抗器，控制線路采用典型的轉(zhuǎn)速電流雙閉環(huán)系統(tǒng)，1ACR用來調(diào)節(jié)正組橋電流,其輸出控制正組觸發(fā)裝置GTF;2ACR調(diào)節(jié)反

14、組橋電流，其輸出控制反組觸發(fā)裝置GTR，1ACR的給定信號經(jīng)反號器AR作為2ACR的給定信號,這樣可使電流反饋信號的極性在正反轉(zhuǎn)時都不必改變,從而可采用不反映極性的電流檢測器,在邏輯無環(huán)流系統(tǒng)中設(shè)置的無環(huán)流邏輯控制器DLC，這是系統(tǒng)中關(guān)鍵部件。它按照系統(tǒng)的工作狀態(tài)，指揮系統(tǒng)進行自動切換，或者允許正組觸發(fā)裝置發(fā)出觸發(fā)脈沖而封鎖反組，或者允許反組觸發(fā)裝置發(fā)出觸發(fā)脈沖而封鎖正組。在任何情況下，決不允許兩組晶閘管同時開放，確保主電路沒有產(chǎn)生環(huán)流的可能。第三章 主回路元件參數(shù)計算與選擇3。1 整流變壓器的計算三向橋式整流電路變壓器副邊相電壓與最大整流直流電壓的關(guān)系是：在可逆系統(tǒng)中由于有最小逆變角限制的問

15、題，因此應(yīng)該等于電動機額定電壓加上過載電流所產(chǎn)生的附加壓降再加上晶閘管的管壓降,另外考慮整流電源內(nèi)阻壓降及電網(wǎng)電壓波動，通常還需要再增加,因此 根據(jù)整流負載的要求，所需要的變壓器:副邊線電壓 副邊電流 原邊電流 副邊功率 考慮到工作負荷不會過重,并且變壓器也容許一定過載，所以選取一臺額定功率為,，的變壓器 3.2 可控硅元件的選擇選擇可控硅元件的額定電壓 選擇可控硅的額定電流實選的可控硅整流元件，并強迫風冷。3.3 可控硅的保護措施3。3。1 橋臂電抗器為了限制電壓上升率和電流上升率,在變壓器橋臂中加入橋臂電抗器。橋臂電抗器采用空心電抗,為提高電感量,每個電抗器內(nèi)安置有6根鐵淦氧磁棒。實測其電

16、感量約左右。3。3。2 快速熔斷器快速熔斷器主要用來切斷內(nèi)部和外部短路電流，具有快速限制短路電流的作用和極小的外形尺寸。橋臂快速熔斷器的額定電流環(huán)流快速熔斷器的額定電流實選橋臂快速熔斷器為,環(huán)流快速熔斷器為 3。3。3 抑制過電壓保護1。交流側(cè)阻容吸收裝置交流側(cè)阻容吸收裝置接在變壓器二次側(cè)，采用三角形聯(lián)結(jié)。 式中 -變壓器空載激磁電流百分數(shù)； 變壓器的每相伏安數(shù)；變壓器副邊相電壓；-變壓器短路電壓百分數(shù)。因阻容吸收裝置為三角形接法，故每相電容、電阻值為：電容電壓電阻功率實選,.2。直流側(cè)阻容吸收裝置參照交流側(cè)阻容吸收裝置實選，。3。晶閘管關(guān)斷過電壓阻容吸收裝置對于晶閘管元件實選，.4。交流側(cè)和

17、直流側(cè)過電壓保護用硒堆交流側(cè)硒堆片數(shù)片片直流側(cè)硒堆片數(shù)片片式中 -變壓器副邊線電壓有效值； 整流電壓； 硒堆每片反向電壓有效值，一般為； -系數(shù)。硒堆面積實選。3。4 平波電抗器的選擇 為了保證穩(wěn)定運行時電流波形的連續(xù)，控制直流電流斷續(xù)范圍，在電樞回路中設(shè)置了平波電抗器。電動機電樞電感 式中 P電動機磁極對數(shù) 計算系數(shù)，對一般無補償電動機取812，這里取10折算到變流變壓器二次側(cè)的每相繞組漏電感式中 -與主電路有關(guān)的系數(shù)，三相全控橋3.9,三相半波6。75，單相全控橋3.18-電抗器額定電壓限制輸出電流脈動的電感量式中 -電流脈動系數(shù),一般是給定的，這里取0.05 整流電壓最低諧波的幅值與電源

18、相電壓之比，三相全控橋為0.46，三相半波為0.88,單相全控橋為1.2整流電流的最低次諧波頻率，三相全控橋為300Hz，三相半波為 150Hz,單相全控橋100Hz所以，平波電抗器的實際電感量為第四章 系統(tǒng)控制單元4。1 無環(huán)流邏輯裝置4.1。1 無環(huán)流邏輯裝置的組成在無環(huán)流控制系統(tǒng)中，反并聯(lián)的兩組整流橋需要根據(jù)所要求的電樞電流極性來選擇其中一組整流橋運行，而另一組整流橋觸發(fā)脈沖是被封鎖的.兩組整流橋的切換是在電動機轉(zhuǎn)矩極性需要反向時由邏輯裝置控制進行的.其切換順序可歸納如下:1.由于轉(zhuǎn)速給定變化或負載變動，使電動機應(yīng)產(chǎn)生的轉(zhuǎn)矩極性反向。2。由轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器輸出反映這一轉(zhuǎn)矩的極性,并由邏輯裝置對

19、該極性進行判斷，然后發(fā)出切換開始的指令。3.使導通側(cè)的整流橋(例如正組橋）的電流迅速減小到零。4。由零電流檢測器得到零電流信號后,經(jīng)延時，確認電流實際值為零，封鎖原導通側(cè)整流橋的觸發(fā)脈沖。5.由零電流檢測器得到零電流信號后，經(jīng)延時,確保原導通側(cè)整流橋晶閘管完全阻斷后，開放待工作側(cè)整流橋（例如反組橋）的觸發(fā)脈沖。6.電樞內(nèi)流過與切換前反方向的電流，完成切換過程。根據(jù)邏輯裝置要完成的任務(wù)，它由電平檢測、邏輯判斷、延時電路和聯(lián)鎖保護電路四個基本環(huán)節(jié)組成，邏輯裝置的功能和輸入輸出信號如圖4-1所示。 圖4-1 無環(huán)流邏輯控制環(huán)節(jié)DLC其輸入為電流給定或轉(zhuǎn)矩極性鑒別信號和零電流檢測信號，輸出是控制正組晶

20、閘管觸發(fā)脈沖封鎖信號和反組晶閘管觸發(fā)脈沖封鎖信號。4.1。2 無環(huán)流邏輯裝置的設(shè)計 1.電平檢測器邏輯裝置的輸入有兩個：一是反映轉(zhuǎn)矩極性信號的轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器輸出,二是來自電流檢測裝置反映零電流信號的，他們都是連續(xù)變化的模擬量，而邏輯運算電路需要高、低電位兩個狀態(tài)的數(shù)字量.電平檢測器的任務(wù)就是將模擬量轉(zhuǎn)換成數(shù)字量,也就是轉(zhuǎn)換成“0”狀態(tài)（將輸入轉(zhuǎn)換成近似為輸出）或“1”狀態(tài)（將輸入轉(zhuǎn)換成近似為輸出)。采用射極偶合觸發(fā)器作電平檢測器。為了提高信號轉(zhuǎn)換的靈敏度，前面還加了一級差動放大和一級射極跟隨器。其原理圖見圖42。圖4-2 電平檢測器原理圖電平檢測器的輸入輸出特性如圖4-3所示，具有回環(huán)特性。由于轉(zhuǎn)

21、速調(diào)節(jié)器的輸出和電流檢測裝置輸出都具有交流分量，除入口有濾波外，電平檢測需要具有一定寬度的回環(huán)特性，以防止由于交流分量使邏輯裝置誤動作，本系統(tǒng)電平檢測回環(huán)特性的動作電壓，釋放電壓。調(diào)整回環(huán)的寬度可通過改變射極偶合觸發(fā)器的集電極電阻實現(xiàn)。圖4-3 電平檢測器輸入輸出特性轉(zhuǎn)矩極性鑒別器的輸入信號為轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器的輸出，其輸出為。電機正轉(zhuǎn)時為負，為低電位(“0”態(tài)），反轉(zhuǎn)時為正，為高電位（“1"態(tài)）。零電流檢測器的輸入信號為電流檢測裝置的零電流信號，其輸出為。有電流時為正,為高電位(“1"態(tài)），無電流時為0,為低電位（“0”態(tài)）.2.邏輯保護 邏輯電路正常工作時，兩個輸出端總是一個高

22、電位，一個低電位,確保任何時候兩組整流一組導通，另一組則封鎖。但是當邏輯電路本身發(fā)生故障，一旦兩個輸出端均出現(xiàn)低電位時，兩組整流裝置就會同時導通而造成短路事故。為了避免這種事故,設(shè)計有邏輯保護環(huán)節(jié),如圖4-4所示。邏輯保護環(huán)節(jié)截取了邏輯運算電路經(jīng)延時電路后的兩個輸入信號作為一個或非門的輸入信號。當正常工作時，兩個輸入信號總是一個是高電位，另一個是低電位.或非門輸出總是低電位，它不影響脈沖封鎖信號的正常輸出，但一旦兩個輸入信號均為低電位時，它輸出一個高電位，同時加到兩個觸發(fā)器上，將正反兩組整流裝置的觸發(fā)脈沖全部封鎖了，使系統(tǒng)停止工作，起到可靠的保護作用。圖44 邏輯保護裝置結(jié)構(gòu)圖由電平檢測、邏輯

23、運算電路、延時電路、邏輯保護四部分就構(gòu)成了無環(huán)流邏輯裝置。其結(jié)構(gòu)如圖4-5所示。 圖4-5 無環(huán)流邏輯裝置結(jié)構(gòu)圖3。邏輯運算電路的輸入是轉(zhuǎn)速極性鑒別器的輸出和零電流檢測器輸出。系統(tǒng)在各種運行狀態(tài)時,和有不同的極性狀態(tài)(“0”態(tài)或“1”態(tài)），根據(jù)運行狀態(tài)的要求經(jīng)過邏輯運算電路切換其輸出去封鎖脈沖信號的狀態(tài)（“0”態(tài)或“1”態(tài)），由于采用的是鍺管觸發(fā)器,當封鎖信號為正電位(“1”態(tài)）時脈沖被封鎖，低電位(“0”態(tài)）時脈沖開放.利用邏輯代數(shù)的數(shù)學工具，可以設(shè)計出具有一定功能的邏輯運算電路。設(shè)正轉(zhuǎn)時為負,為“0”；反轉(zhuǎn)時為正，為“1”；有電流時為正，為“1”；無電流時為負，為“0”。代表正組脈沖封鎖信

24、號,為“1”時脈沖封鎖,為“0”時脈沖開放。代表反組脈沖封鎖信號，為“1"時脈沖封鎖，為“0”時脈沖開放。、表示“1”，、表示“0”。按系統(tǒng)運行狀態(tài),可列出各量要求的狀態(tài)，如表4-1所示，并根據(jù)封鎖條件列出邏輯代數(shù)式。表41 邏輯判斷電路各量要求的狀態(tài)運 行 狀 態(tài) 正向起動，I=00001 正向運行，I有0101 正向制動，I有1101 正向制動，I=01010 反向起動，I=01010 反向運行，I有1110 反向制動，I有0110 反向制動，I00001根據(jù)正組封鎖條件： （41）根據(jù)反組封鎖條件： （4-2）邏輯運算電路采用分立元件，用或非門電路較簡單，故將上述(41）式和(

25、4-2）式最小化,最后化成或非門的形式。 （43） (4-4）根據(jù)(4-3）、（4-4）式可畫得邏輯運算電路，如圖4-6所示,它由四個或非門電路組成。依靠它來保證兩組整流橋的互鎖，并自動實現(xiàn)零電流時相互切換。圖4-6 邏輯運算電路現(xiàn)舉例說明其切換過程，例如，整流裝置原來正組工作，這時邏輯電路各點狀態(tài)如圖4-6中“1”、“0"所示。圖4-7 或非門電路現(xiàn)在要求整流裝置從正組切換到反組，首先是轉(zhuǎn)矩極性信號改變極性，由“0"變到“1”，在正組電流未衰減到0以前，邏輯電路的輸出仍維持原狀（為“0"，正組開放。為“1”，反組封鎖）。只有當正組電流衰減到零，零電流檢測器的狀態(tài)

26、改變后，邏輯電路輸出才改變狀態(tài)，實現(xiàn)零電流切換，這是邏輯電路各點狀態(tài)如圖46所示。或非門電路如圖47所示。采用鍺二極管2AP13和硅開關(guān)三極管3DK4C是為了減小正向管壓降。4.延時電路 前面的邏輯運算電路保證零電流切換，但僅僅采用零電流切換是不夠的.因為零電流檢測裝置的靈敏度總是有限的，零電流檢測裝置變成“0"態(tài)的瞬間，不一定原來開放組的晶閘管已經(jīng)斷流。因此必須在切換過程中設(shè)置兩段延時即封鎖延時和開放延時,避免由于正反組整流裝置同時導通而造成短路。根據(jù)這個要求，邏輯裝置在邏輯電路后面接有延時電路。圖48 延時電路延時電路如圖4-8所示，其工作原理如下：當延時電路輸入為“0”時，輸出

27、亦為“0”態(tài)（截止、導通），相應(yīng)的整流橋脈沖開放。當輸入由“0"變?yōu)椤?”時,電容C經(jīng)充電，經(jīng)一定延時后，導通，截止，即輸出由“0”延時變“1"。相應(yīng)的整流橋脈沖延時封鎖.其延時時間由決定，這里整定為。當輸入出“1”變“0"時，電容C的電荷要經(jīng)過和基射極回路放電，經(jīng)一定延時后，截止，導通,即輸出由“1"延時變“0”。相應(yīng)的整流橋脈沖延時開放。其延時時間由參數(shù)決定，這里整定為，這樣就滿足了“延時封鎖”、“延時開放”的要求.4.2 速度給定環(huán)節(jié)速度給定環(huán)節(jié)的線路如圖49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

28、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。多圈電位計，能給出連續(xù)可調(diào)的正、反向速度。、和、采用固定電阻分壓，作為正反向慢速給定，由減速繼電器J控制。、和、也采用固定分壓,它用來給定前進和后退的速度，由聯(lián)鎖繼電器控制。圖49 速度給定環(huán)節(jié) 聯(lián)鎖繼電器在正常運行時得電，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)可以正常運行和減速，工作臺停止后要求點車時，JI斷電,常閉觸頭閉合，常開觸頭斷開，即只有點車電位器得電，而工作速度電位器和慢速給定電位器皆失電，可以正、反向點車.減速繼電器J由正反向減速行程開關(guān)Q

29、JS，H-JS和慢速切入環(huán)節(jié)控制，需要慢速時，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，工作臺就由正常工作速度自動轉(zhuǎn)入慢速。當J斷電時，就又自動的從慢速轉(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，當切削速度很低時,壓合，斷開,將慢速給定切斷，以防止低速運行的工作臺碰到減速行程開關(guān)后而升速。根據(jù)給定電壓和相應(yīng)速度的要求,各電位器實選阻值為：（多圈電位器）4.3 控制電源電源采用了7815和7915穩(wěn)壓塊，輸出電流能力為3安。觸發(fā)功率電源用半波整流的24V，同時提供觸發(fā)器同步電源. 7815和7915這類穩(wěn)壓器的特點是輸出電壓固定。但使用時

30、很靈活,可以組接成可調(diào)試穩(wěn)壓器,提高輸出電壓，擴展電流等。用7815和7915的三端穩(wěn)壓器組成正負輸出的穩(wěn)壓電路，如圖4-10所示。圖中穩(wěn)壓器的輸入電容用以抵消輸入端較長線的電感效應(yīng),防止產(chǎn)生自激振蕩。輸出端電容用以改善負載的瞬態(tài)響應(yīng)，減小高頻噪聲。圖中二極管、用于保護集成穩(wěn)壓器.圖4-10 正負穩(wěn)壓輸出電源4.4 邏輯無環(huán)流的推環(huán)節(jié)當拖動系統(tǒng)由正向運轉(zhuǎn)切換到反向時,反組橋在剛剛開放的瞬間處于整流狀態(tài)，所以整流橋的整流電壓與電動機的反電勢疊加，有很大的制動電流沖擊.然后利用電流反饋將反組橋推到逆變狀態(tài)，由電流調(diào)節(jié)器維持制動電流不變,電機進行回饋制動,這就是一般無環(huán)流控制的制動過程。這種控制方法

31、的主要問題是切換初始電流太大，特別是高速換向時尤為嚴重。這種電流沖擊將造成較大的機械沖擊,甚至造成過流保護跳閘。為了解決這個問題,我們采用以下的限流方法：既然產(chǎn)生換向電流沖擊的根源是剛切換過來的反組橋處在整流狀態(tài)（假定電流從正組橋切換到反組橋）,整流電壓與反電勢相加產(chǎn)生很大的沖擊電流。為使反組橋不處在整流狀態(tài)而處在逆變狀態(tài),可以從無環(huán)流邏輯裝置的輸出分別引信號到電流調(diào)節(jié)器的入口，將正組的封鎖電壓引到正組電流調(diào)節(jié)器ACR1的入口，將反組封鎖電壓引到反組電流調(diào)節(jié)器ACR2的入口,如圖411所示。這樣，當在封鎖反組觸發(fā)器的同時，也迫使反組電流調(diào)節(jié)器ACR2的輸出為負限幅值，反組橋處在待逆變狀態(tài)(假設(shè)

32、需要使電流從反組橋切換到正組橋，則與的狀態(tài)發(fā)生倒換）。由于有T型濾波網(wǎng)絡(luò)的慣性,可以將逆變狀態(tài)保持一小段時間，這樣就避免了沖擊電流。只要適當?shù)倪x擇濾波時間常數(shù),可以將換向電流的上升前沿調(diào)節(jié)到要求的程度.圖4-11 推環(huán)節(jié)4。5 觸發(fā)電路1.系統(tǒng)對觸發(fā)器的要求（1）為保證較寬的調(diào)速范圍和可逆運行，要求觸發(fā)脈沖能夠在180°范圍內(nèi)移向.（2)對于三相全控橋式整流電路，為了保證可控硅可靠換流，要求觸發(fā)脈沖寬度大于60°，或者用雙窄脈沖。(3）為了使可控硅可靠導通，要求脈沖的電壓和電流必需大于相應(yīng)可控硅的控制極觸發(fā)電壓和觸發(fā)電流。對200A可控硅一般要求觸發(fā)電壓為4V左右,觸發(fā)電流

33、為200mA左右.為減小可控硅元件的導通時間提高元件承受電流上升率的能力要求脈沖前沿陡，上升時間在10us以內(nèi)，采用強觸發(fā)。（4)對可逆系統(tǒng)，為了防止逆變顛覆和提高工作的可靠性,觸發(fā)脈沖需要有和限制。2.觸發(fā)電路及其特點 根據(jù)對觸發(fā)器的上述要求，選用同步信號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)點是線路簡單，調(diào)整容易。理論上移相范圍可達180°,實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整體則由于相互補償關(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

34、同步信號的正弦波電壓隨電源電壓的波動而波動,當不變時,控制角也隨電源電壓的波動而波動，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。但當電源電壓降得太低時,同步電壓和控制電壓可能沒有交點，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，所以這種觸發(fā)器不宜用于電網(wǎng)電壓波動很大的場合，此外，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必須加R-C濾波器，移相角度一般要大于30°.圖4-12 同步信號為正弦波的觸發(fā)電路原理圖觸發(fā)器采用內(nèi)雙窄脈沖（由與門電路實現(xiàn))，可以減小脈沖變壓器體積.為保證可控硅可靠的觸發(fā)，脈沖寬度為20&

35、#176;,脈沖幅值為200mA，為了提高可控硅承受的能力,脈沖帶有強觸發(fā)，強觸發(fā)脈沖的幅值為400600mA。脈沖波形如圖4-13所示。觸發(fā)器還設(shè)計有和保護，保證系統(tǒng)逆變時可靠工作，不致逆變顛覆,取，由于采用邏輯無環(huán)流系統(tǒng)，不要求,取。 觸發(fā)器共有五部分組成:脈沖形成和放大環(huán)節(jié)，脈沖移相環(huán)節(jié)，同步環(huán)節(jié)，雙脈沖環(huán)節(jié)和強觸發(fā)環(huán)節(jié)。脈沖移相環(huán)節(jié) 當管從導通到截止(即管由截止到導通)的瞬間產(chǎn)生脈沖。把一個直流控制信號電壓和一個交流正弦波同步電壓同時輸入到管的基極點，當時，點電位完全由決定,為負半波時，點電位小于0，導通,為正半波時，點電位大于0，截止.由負變正的瞬間就是輸出脈沖的瞬間。圖4-13 脈

36、沖波形圖 圖414 同步電壓的正弦波形一般當然希望在控制電壓時整流電壓輸出為0，對三相整流電路電感性負載或電動機負載電流連續(xù)時,，則整流電壓。這就要求時的脈沖相位應(yīng)對應(yīng)于主回路的位置，也就要求同步電壓的正弦波由負半波到正半波的過0點在處，如圖414所示，當時，因點電位過0的瞬時是在瞬時值為負值時出現(xiàn)，因此的線圖中反而畫到橫坐標下面了,這時脈沖相位相對于時是前移了,即，整流電路工作在整流狀態(tài).反之，脈沖就后移，即,整流電路工作在逆變狀態(tài)。這種把同步電壓相位固定,而利用交直流疊加進行移相控制的方法,稱為正弦波移相的“垂直控制"，實質(zhì)上它就是使，當由正的最大值到負的最大值之間變化時，與得到

37、不同的交點，這個交點的相位理論上說可以有180°的變化，也就是脈沖信號可以在0180°范圍內(nèi)移相.在實際工作中,當較大時，與正弦同步電壓相交在正弦波的峰值附近，正弦電壓變化較慢，的開關(guān)過程不干脆,的導通過程也較慢，為此，由的集電極到的基極接上一個180K電阻形成正反饋,使剛開始導通就加速的截止，也就反過來加速了的導通，這樣輸出脈沖前沿就比較陡。在這里移相信號就是同步電壓，采用同一個正弦波。整流裝置為防止脈沖丟失引起工作不正常,要求有限制。對可逆?zhèn)鲃?，整流裝置需要工作在逆變狀態(tài)，為防止逆變顛覆還要求有限制。本系統(tǒng)采用無環(huán)流控制系統(tǒng)，不要求的配合控制，故取，。的限制在圖4-12

38、所示的觸發(fā)電路中是采用在同步電壓正弦波上疊加安全正弦波的措施實現(xiàn)的.從同步變壓器的另外兩個繞組上取兩個電壓,其中一個經(jīng)RCl濾波通過二極管取其負半波作為限制，記作,另一個電壓經(jīng)R-C浸波通過二極管取其正半波作為限制，記作，如圖4-15所示。圖4-15 、的波形圖4。6 調(diào)節(jié)器 采用由8FC2中增益線性固體組件構(gòu)成的運算放大器，其特點是正負電壓對稱，為，故最大輸出電壓可達，輸出最大電流可達1112mA。開環(huán)電壓放大倍數(shù)為50000倍，它的電路如圖416所示。其工作原理如下:、管組成射極跟隨器,它的作用是：提高輸入阻抗，減小輸入偏置電流，從而降低失調(diào)電流.、組成第一級差動放大。雙端輸入，雙端輸出。

39、、為第二級差動放大，單端輸出。、分別構(gòu)成第一級、第二兩級的恒流源，接成二極管形式，起溫度補償作用，以提高、的恒流特性。是共模反饋，從、的發(fā)射極取回共模信號，經(jīng)放大后接到第級的集電極公共電阻的下端，以提高電路的共模抑制比和減小漂移,管是射極跟隨器，它和PNP型管構(gòu)成電壓移動電路，降低靜態(tài)工作電壓，以便與后一級偶合，達到輸入信號為零時輸出信號也為零的要求。的輸出送至輸出級的基極，并且經(jīng)過接成二極管的、送到的基極，利用這兩個管子的壓降，來保證無信號輸入時，輸出管、中流過一定的靜態(tài)工作電流，避免產(chǎn)生輸出波形的失真，、同時起補償、管發(fā)射結(jié)溫度特性的作用,使輸出管的工作電流免受環(huán)境溫度的影響，、串聯(lián)組成輸

40、出級。 圖4-16 8FC2電路圖8FC2組件共有14個管腿，其排列如圖4-17所示。各腳的接法如下：1或12為反向輸入端,2或3是同相輸入端。8和10,9和11，7和5之間均可接入補償網(wǎng)絡(luò)，以消除電路的寄生振蕩,具體數(shù)值大小要根據(jù)使用條件加以選擇。5為輸出端，6接電源（），4接負電源(）。13為空端，14為外殼接地 。圖417 8FC2組件管教底視圖8FC2組件的技術(shù)指標和性能見表4-2。由8FC2B2組件構(gòu)成的轉(zhuǎn)速和電流調(diào)節(jié)器的接線圖如圖4-18所示。為了使運算放大器工作穩(wěn)定，不開環(huán)使用,接固定反饋電阻。轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器和電流調(diào)節(jié)器皆為PI調(diào)節(jié)器。由于8FC2的輸入阻抗，故選擇調(diào)節(jié)器的輸入阻抗。

41、圖中、為輸入保護二極管.8FC2組件由于原電路中沒有調(diào)零電位器的位置，輸入偏置電流（）又小,改變兩個輸入端電阻的作用也不大，所以要考慮外接調(diào)零裝置。例如在圖8-21中，在反向輸入端通過電位器W由電源引入一個補償電壓，使為零，但這種調(diào)零方法用的調(diào)零電源必須有很高的穩(wěn)定度。組件的8和10,9和11端接消除自激振蕩的RC校正網(wǎng)絡(luò)，其數(shù)值由實際調(diào)整時確定.這里采用，.由電組、和二極管、組限幅環(huán)節(jié)，調(diào)節(jié)器最大輸出限幅值為 附注:（1）電源電壓為.(2）A類，、類12、3是輸入端；B類，、類1、2是輸入端.4。7 檢測裝置4.7。1 測速發(fā)電機系統(tǒng)用轉(zhuǎn)速負反饋，用永磁式的直流測速發(fā)電機作為轉(zhuǎn)速檢測元件.型

42、號為ZYS，激磁電壓為,最大工作轉(zhuǎn)速為，激磁功率為，激磁電流為。測速發(fā)電機和工作臺拖動電動機直接相連，安裝要求對中不偏心,防止振動。圖418 轉(zhuǎn)速和電流調(diào)節(jié)器接線圖4.7。2 電流檢測裝置系統(tǒng)采用雙閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng),電流調(diào)節(jié)器需要檢測主回路電流的反饋信號.其次，系統(tǒng)為邏輯無環(huán)流控制系統(tǒng)，邏輯裝置需要零電流信號。第三，萬一發(fā)生過流時，發(fā)出過流信號達到自動保護的目的。考慮上述要求,采用交流互感器作為電流檢測裝置.交流互感器構(gòu)造簡單，制造容易，線性度好，能反映電流波形.交流互感器電流檢測裝置的接線如圖419所示。首先交流進線電路通過交流電流互感器變成輸出額定電流為的電流信號,然后在的電流加到交流互感器的

43、輸入端后，經(jīng)二極管的三相全波整流后變?yōu)橹绷麟妷盒盘?。輸出量的大小可由電位器調(diào)整，與電位器并聯(lián)的電阻可防止電流互感器二次側(cè)開路造成的電壓擊穿事故。交流互感器選用標準的西安互感器廠生產(chǎn)的LQR-0。5型交流互感器：使用范圍500A/0。1A,頻率為50HZ,額定電壓為0.5KV以下的交流進線.4。8 過流保護環(huán)節(jié)由于過載、直流側(cè)短路、逆變失敗、環(huán)流和交流側(cè)短路等原因會引起系統(tǒng)過流而損壞可控硅。系統(tǒng)采用了三種過流保護措施： 電流調(diào)節(jié)器限流，電流整定值為250A， 過流保護環(huán)節(jié)，整定值為350A, 快速熔斷器；對直流回路和每個可控硅元件設(shè)快速熔斷作最后一道過流保護。它可以在沖擊電流很大，沖擊時間又很短

44、的情況下保護設(shè)備不受損壞，從而使系統(tǒng)運行安全、可靠、操作方便. 圖419 電流檢測裝置過流保護環(huán)節(jié)的電路如圖 4-20所示.在系統(tǒng)正常工作時，電流檢測裝置輸出電壓小于14V （相當于主回路電流350A），穩(wěn)壓管DW不導通.BG1截止，繼電器釋放,BG2導通,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。當主回路電流超過350A 時，電流檢測裝置輸出大于14V，穩(wěn)壓管DW被雪崩擊穿，BG1導通，BG2截止，BG3導通,發(fā)射極輸出高電位+15V,同時封鎖正反兩組觸發(fā)器的脈沖。當BG1導通時繼電器得電吸合。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SB線圈中的常閉

45、觸頭打開，使SB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420 過流保護環(huán)節(jié)4。9 防止傳動機構(gòu)撞擊的換向轉(zhuǎn)矩限制環(huán)節(jié)邏輯無環(huán)流可逆調(diào)速系統(tǒng)的傳動裝置的換向動作不僅要快，而且應(yīng)避免傳動機構(gòu)的撞擊.傳動機構(gòu)的撞擊是由它各部件之間的間隙產(chǎn)生的，假如拖動電動機的轉(zhuǎn)矩以高值迅速換成相反方向的話，在傳動機構(gòu)間隙之間,電動機會因此加速得如此厲害，使傳動機構(gòu)各部件邊緣互相嚴重碰撞。尤其采用晶閘管裝置供電后，由于電動機起、制動電流上升前沿較陡，因此在換向時傳動機構(gòu)的撞擊現(xiàn)象更為顯著。因此，在轉(zhuǎn)矩改變方向時，希望新方向轉(zhuǎn)矩起初得有一段時間保持在小的數(shù)值上,直

46、到傳動機構(gòu)邊緣互相嚙合上為止。然后,才能使傳動機構(gòu)承受所允許的最大轉(zhuǎn)矩。這種要求固然增加了換向時間和超程，但為了延長傳動機構(gòu)的壽命卻是必須要顧及到的.圖421 換向轉(zhuǎn)矩限制環(huán)節(jié)電動機的起制動電流和轉(zhuǎn)矩是由電流調(diào)節(jié)器的給定電壓也就是轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器的輸出電壓決定的，限制了它也就限制了電動機的轉(zhuǎn)矩。基于這種想法,可以設(shè)計兩個單穩(wěn)電路,它的輸出分別引到正、反組電流調(diào)節(jié)器的一個輸入端上，圖4-21示出了這一環(huán)節(jié)的結(jié)構(gòu)。正常工作時單穩(wěn)電路輸出為0V，對電流調(diào)節(jié)器沒有影響.當換向時，例如從正轉(zhuǎn)到反轉(zhuǎn)，正轉(zhuǎn)制動時反組橋開放，反組電流調(diào)節(jié)器ACR2已經(jīng)由反向器輸入一個10V的電壓,這時使單穩(wěn)電路觸發(fā)翻轉(zhuǎn)，輸出一個+

47、6V的電壓。這時對電流調(diào)節(jié)器相當于一個4V的給定電壓，如果整定電流調(diào)節(jié)器給定值為10V時相當于制動電流為250A,現(xiàn)給定為-4V,則制動電流在一開始瞬間只能是100A,這樣制動轉(zhuǎn)矩就受限制。傳動機構(gòu)中的主動件制動速度減慢，使反向間隙靠近,傳動機構(gòu)的撞擊減小。等傳動機構(gòu)反向嚙合后再取消轉(zhuǎn)矩限制而以最大轉(zhuǎn)矩制動和反向起動以提高快速性。這受單穩(wěn)電路翻轉(zhuǎn)時間決定，等單穩(wěn)電路觸發(fā)信號消失后,其輸出又由+6V回到0V時轉(zhuǎn)矩限制取消，所以整定單穩(wěn)電路的延時時間即可調(diào)整轉(zhuǎn)矩限制時間。 單穩(wěn)電路如圖422所示。根據(jù)換向轉(zhuǎn)矩限制的要求，每次制動瞬間要求單穩(wěn)電路觸發(fā)翻轉(zhuǎn)一次,因此單穩(wěn)電路的觸發(fā)輸入信號可利用無環(huán)流邏

48、輯裝置的輸出信號.當正向制動(即由正組橋切換到反組橋開放）時，無環(huán)流邏輯裝置輸出恰恰由“1”態(tài)變?yōu)椤?”態(tài),則反組單穩(wěn)電路就觸發(fā)翻轉(zhuǎn)一次，輸出一個+6V的脈沖給反組電流調(diào)節(jié)器ACR2,達到限制正向制動轉(zhuǎn)矩的目的.反之，當反向制動(即由反組橋切換到正組橋開放）時，無環(huán)流邏輯裝置輸出恰恰由“1"態(tài)變?yōu)椤?” 態(tài),則正組單穩(wěn)電路就觸發(fā)翻轉(zhuǎn)一次，輸出一個+6V的脈沖給正組電流調(diào)節(jié)器ACR1，達到限制反向制動轉(zhuǎn)矩的目的。該換向過程的波形圖如圖4-23所示.圖422 單穩(wěn)電路圖423 換向過程波形圖第五章 無環(huán)流控制系統(tǒng)運行狀態(tài)及特性分析5。1 無環(huán)流控制系統(tǒng)各種運行狀態(tài)5。1.1 正向起動到穩(wěn)

49、定運轉(zhuǎn)當給出正向起動訊號，為正,轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器ASR的輸出為負，轉(zhuǎn)矩極性鑒別器DPT輸出的狀態(tài)仍為“0”。在起動電流未建立以前,零電流檢測器DPZ輸出的狀態(tài)也不變，仍為“0”,所以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，正組整流裝置VF的平均整流電壓逐漸增加，電機開始正向起動，在起動過程中由正組電流調(diào)節(jié)器ACR1的調(diào)節(jié)作用使起動電流維持最大允許值，得到恒加速起動.在起動電流作用下,電動機一直加速到給定轉(zhuǎn)速，進入穩(wěn)定運行。當主回路電流建立后,通過電流檢測裝置送給零電流檢測器DPZ一個信號為正,這時DPZ的輸出為“1”,但由于邏輯電路的記憶作用

50、，其輸出狀態(tài)不變，正向組開放,反向組封鎖。電動機穩(wěn)定運行，轉(zhuǎn)速的高低取決于給定電壓的大小，改變的大小，可以在一定范圍內(nèi)任意調(diào)速。5.1。2 正向減速過程正向減速時，則要突減給定電壓（其極性不變），系統(tǒng)便進入降速過程。本系統(tǒng)降速過程可分為以下四個階段：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,所以使得轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器ASR的輸入偏差為負，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)。此時電流調(diào)節(jié)器為負的最大值，使正向整流裝置進入逆變狀態(tài)。電樞電流減小，主回路電感通過處于逆變狀態(tài)的正組整流裝置將能量回送電網(wǎng)。此過程一直進行到衰減到零，本橋逆變結(jié)束。2.第一次切換當衰減

51、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，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，由1態(tài)變?yōu)?態(tài)，開放反組晶閘管整流裝置脈沖。但是，在延時過程中，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，可以將逆變狀態(tài)保持一小段時間，避免了換向時電流的沖擊。3。他橋逆變階段經(jīng)過延時后,邏輯裝置的輸出變?yōu)?態(tài)。此階段電流調(diào)節(jié)器輸出退出負限幅值,向正的變化，前移（向增大方向移)，當反組的逆變電壓小于電動機反電勢后，建立反向組的逆變電流。在反電勢作用下，這個逆變電流上升到（）后，電動機的轉(zhuǎn)速直線下降，反組整流裝置處于有

52、效逆變狀態(tài)，電動機處于發(fā)電制動狀態(tài),通過反組整流裝置逆變將電機的機械能回饋到電網(wǎng)，稱此過程為它橋回饋制動.待電動機轉(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值。由于此時電樞電流不為零，邏輯裝置輸出不翻轉(zhuǎn)。這時電流調(diào)節(jié)器輸出為負的限幅值,則，反組整流裝置輸出逆變電壓又變?yōu)樽畲笾担狗唇M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。第二次切換當反組逆變電流衰減到零后，邏輯裝置經(jīng)延時,變?yōu)?態(tài)，封鎖反組脈沖，再經(jīng)延時，變?yōu)?態(tài)，開放正組脈沖.待電流調(diào)節(jié)器

53、輸出變?yōu)檎挡⑶艺M整流電壓后，建立整流電流，使正組整流裝置又重新進入整流狀態(tài)工作。電樞電流開始上升,待電流上升到負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)定于正向低速度運行狀態(tài)。5。1.3 正轉(zhuǎn)制動當給定停車命令后，由于機械慣性,轉(zhuǎn)速負反饋仍存在，在它的作用下，轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器的輸出由負變正。因此DPT輸出由“0”變“1"，如圖5-1所示.但是只要電流未衰減到零，DPZ輸出仍為“1”.或非門HF1、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通，只有當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

54、狀態(tài)由“1”變?yōu)椤?”，致使HF3的輸出由“0”變“1”。經(jīng)延時電路延時3ms后輸出由“0”變“1"，邏輯裝置輸出至正組觸發(fā)器的脈沖封鎖信號由“0”經(jīng)延時后變“1”，即當電流過零后正組整流裝置的脈沖經(jīng)封鎖延時后被封鎖。在HF4輸出的狀態(tài)由“1”變“0”后，經(jīng)延時電路，延時10ms后輸出由“1”變“0”，故它的輸出由“1"變“0”時延時（）邏輯裝置輸出至反組觸發(fā)器的脈沖封鎖信號由“0”經(jīng)延時后變“1”，即當電流過零后反組整流裝置的脈沖經(jīng)開放延時后開放。 從制動過程來看大體可以分為兩個階段。制動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

55、的輸入移相控制信號變負，而正組整流裝置仍然是導通的，故處于逆變狀態(tài).主回路電感很快衰減,釋放能量，通過處于逆變狀態(tài)的正組整流裝置將能量送回電網(wǎng),這個過程稱為“本橋逆變"過程。這個過程是很短的，因為此刻(電機的反電勢，正組整流裝置的逆變電壓），所以電流的衰減是很快的。圖51 制動時的邏輯電路圖制動的第二階段，也就是制動的主要階段，是在切換到反組整流裝置以后。當切換開始，由于轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器的輸出由負變正。這個極性使為正，對正組整流裝置是逆變狀態(tài)(）。而使為負，對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是處在整流狀態(tài)，其整流電壓與電動機反電勢同極性相串聯(lián)，形成很大的制動電