邏輯無(wú)環(huán)流可逆直流調(diào)速系統(tǒng)的設(shè)計(jì)說(shuō)明

1、運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)課程設(shè)計(jì)說(shuō)明書題 目： 邏輯無(wú)環(huán)流可逆直流調(diào)速系統(tǒng)的設(shè)計(jì)21 / 26摘 要從生產(chǎn)機(jī)械要求控制的物理量來(lái)看，電力拖動(dòng)自動(dòng)控制系統(tǒng)有調(diào)速系統(tǒng)，位置隨動(dòng)系統(tǒng)，力控制系統(tǒng)，多電動(dòng)機(jī)同步控制系統(tǒng)等多種類型，而各種系統(tǒng)往往都是通過(guò)控制轉(zhuǎn)速來(lái)實(shí)現(xiàn)的，因而調(diào)速系統(tǒng)是最基本的拖動(dòng)控制系統(tǒng)。在許多生產(chǎn)機(jī)械中，常要求電動(dòng)機(jī)既能正反轉(zhuǎn)，又能快速制動(dòng)，需要四象限運(yùn)行的特性，此時(shí)必須采用可逆調(diào)速系統(tǒng)。本文介紹了邏輯無(wú)環(huán)流可逆直流調(diào)速系統(tǒng)的基本原理與其構(gòu)成，并對(duì)其控制電路進(jìn)行了計(jì)算和設(shè)計(jì)。運(yùn)用了一種基于Matlab的Simulink和Power System工具箱、面向系統(tǒng)電氣原理結(jié)構(gòu)圖的仿真新方法，實(shí)現(xiàn)了轉(zhuǎn)

2、速電流雙閉環(huán)邏輯無(wú)環(huán)流直流可逆調(diào)速系統(tǒng)的建模與仿真。本文重點(diǎn)介紹了以芯片TC787為主的晶閘管觸發(fā)電路，其如何根據(jù)DLC發(fā)出的指令正確驅(qū)動(dòng)和停止正組反組晶閘管的開閉，以實(shí)現(xiàn)無(wú)環(huán)流系統(tǒng)。關(guān)鍵詞： 直流調(diào)速系統(tǒng)； 邏輯無(wú)環(huán)流控制； 觸發(fā)電路； TC787IAbstractThe controlof physical quantitiesfrom theproductionmachinery, electric driveautomatic controlsystem hasaspeed control system, position servo system, tension control s

3、ystem, multi-motor synchronouscontrolsystem and othertypes, a variety of systemsare oftenby controlling thespeedto achieve, and thus thespeed control systemis the most basicdragcontrolsystems. Inmanyproduction machinery, and often requirethemotornot onlyrotating,butalsorapid braking, you need four-q

4、uadrant operationcharacteristics, must bereversiblespeed control system.This article describes thebasicprincipleoflogicwithoutcirculationreversibleDC drive systemand its components,andcontrolcircuitcalculation and design. Usebasedon MatlabSimulink andPower SystemToolbox, system-orientedelectrical sc

5、hematicblock diagramsimulationnew methodto achievethespeed ofcurrentdualclosed-looplogiccirculationDCSR SystemModeling and Simulation. This paper focuses on the chip TC787-based thyristor trigger circuit, how to properly drive DLC directives issued by the group against group and stop the thyristor i

6、s opened and closed in order to achieve free circulation system.Keywords:DC speed control system;Logic without circulation control; Trigger circuit; TC787目 錄摘 要IAbstract1. 緒論11.1無(wú)環(huán)流調(diào)速系統(tǒng)簡(jiǎn)介11.2 設(shè)計(jì)任務(wù)和要求12. 系統(tǒng)組成原理32.1 邏輯無(wú)環(huán)流調(diào)速系統(tǒng)總概32.2 主電路原理42.3 觸發(fā)電路原理52.4 檢測(cè)電路原理62.5 電源電路原理72.6 保護(hù)電路原理82.7 邏輯控制器原理93 設(shè)計(jì)容103

7、.1 設(shè)計(jì)要求103.2 設(shè)計(jì)原理113.3 電路的選擇113.4 觸發(fā)電路143.5 元器件的連接與參數(shù)的選擇144.仿真或?qū)嶒?yàn)結(jié)果分析155. 總結(jié)20參考文獻(xiàn)211. 緒論1.1無(wú)環(huán)流調(diào)速系統(tǒng)簡(jiǎn)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，但是，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(guò)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(wú)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)

8、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(guò)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(guò)程對(duì)系統(tǒng)過(guò)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(wú)環(huán)流可逆系統(tǒng)。無(wú)環(huán)流可逆調(diào)速系統(tǒng)可按實(shí)現(xiàn)無(wú)環(huán)流原理的不同而分為兩大類：邏輯無(wú)環(huán)流系統(tǒng)和錯(cuò)位控制無(wú)環(huán)流系統(tǒng)。而錯(cuò)位無(wú)環(huán)流系統(tǒng)在目前的生產(chǎn)中應(yīng)用很少，邏輯無(wú)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(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(wú)環(huán)流可逆系統(tǒng)，組成

9、邏輯無(wú)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Uim*信號(hào)。同時(shí)還要考慮什么時(shí)候封鎖原來(lái)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Uim*信號(hào)極性和電流“有”、“無(wú)”信號(hào)可以判定應(yīng)封鎖哪一組橋，開放哪一組橋?；谶@種邏輯判斷電路的“指揮”下工作的可逆系統(tǒng)稱邏輯無(wú)環(huán)流可逆系統(tǒng)。1.2 設(shè)計(jì)任務(wù)和要求(1). 題目

10、：邏輯無(wú)環(huán)流V-M可逆直流調(diào)速系統(tǒng)的設(shè)計(jì)(2). 要求:a. 直流電動(dòng)機(jī)：PN = 1.1 kW，nN = 1 000 r/min，UN = 220 V，IN = 6.58 A，GD2 = 0.28 kg.m2，過(guò)載倍數(shù) = 2，電樞繞組的電阻RD = 4 ，電感LD = 67 mH；b. 變壓器：副邊繞組的電阻RB = 0.65 ，電感LB = 4 mH，額定電壓U2e = 145 V，額定電流I2e = 5.37 A；c. 平波電抗器：電阻Rp = 0.1 ，電感Lp = 214 mH；d. 采用三相全控橋式整流電路，Ks = 57；e. 電流調(diào)節(jié)器最大給定值Uim = 10 V

11、，轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器最大給定值Unm = 6 V；f. 電流濾波時(shí)間常數(shù)T0i = 1 ms，轉(zhuǎn)速濾波時(shí)間常數(shù)T0n = 5 ms；g. 設(shè)計(jì)要求穩(wěn)態(tài)無(wú)靜差，電流超調(diào)量i% 5%，空載啟動(dòng)到額定轉(zhuǎn)速時(shí)的轉(zhuǎn)速超調(diào)量i% 10%。(3)容 a. 完成系統(tǒng)理論與仿真分析；b. 進(jìn)行系統(tǒng)參數(shù)計(jì)算，采用工程設(shè)計(jì)方法完成轉(zhuǎn)速、電流調(diào)節(jié)器的結(jié)構(gòu)和參數(shù)設(shè)計(jì)；c. 利用Matlab/Simulink建立系統(tǒng)的仿真模型，對(duì)整個(gè)調(diào)速系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)性能（給定輸入的跟隨性能和負(fù)載與電網(wǎng)電壓擾動(dòng)下的抗擾性能）進(jìn)行仿真分析；d. 完成系統(tǒng)電氣原理圖的設(shè)計(jì)（包括電路原理圖設(shè)計(jì)、參數(shù)計(jì)算、元器件選型）1)主電路的設(shè)計(jì)；2)觸發(fā)電

12、路的設(shè)計(jì)；3)轉(zhuǎn)速、電流調(diào)節(jié)器與其限幅電路的設(shè)計(jì)；4)轉(zhuǎn)速、電流檢測(cè)電路的設(shè)計(jì)；5)邏輯無(wú)環(huán)流控制器（DLC）電路的設(shè)計(jì)；6)保護(hù)電路的設(shè)計(jì)；7)輔助電源電路的設(shè)計(jì)。e. PCB板的設(shè)計(jì)、制作與調(diào)試（根據(jù)時(shí)間選做）。2. 系統(tǒng)組成原理2.1 邏輯無(wú)環(huán)流調(diào)速系統(tǒng)概述圖2-1 邏輯無(wú)環(huán)流可逆調(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(wú)環(huán)流邏輯控制器HX推裝置TA交流互感器TG測(cè)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(guò)流保護(hù)環(huán)節(jié)無(wú)環(huán)流可逆調(diào)速系統(tǒng)可按實(shí)現(xiàn)無(wú)環(huán)流原理的不同而分為兩大類：邏輯無(wú)環(huán)流系統(tǒng)和錯(cuò)位控制無(wú)環(huán)流

13、系統(tǒng)。而錯(cuò)位無(wú)環(huán)流系統(tǒng)在目前的生產(chǎn)中應(yīng)用很少，邏輯無(wú)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(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(wú)環(huán)流可逆系統(tǒng)，組成邏輯無(wú)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(lái)工作橋的問題，這要看工作橋又沒有電流存

14、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?？梢姡灰眯盘?hào)極性和電流“有”、“無(wú)”信號(hào)可以判定應(yīng)封鎖哪一組橋，開放哪一組橋?；谶@種邏輯判斷電路的“指揮”下工作的可逆系統(tǒng)稱邏輯無(wú)環(huán)流可逆系統(tǒng)。這種邏輯無(wú)環(huán)流系統(tǒng)有一個(gè)轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器ASR，一個(gè)反號(hào)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(yùn)行時(shí)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(lái)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)反組橋電流，其輸出控制反組

15、觸發(fā)裝置GTR，1ACR的給定信號(hào)經(jīng)反號(hào)器AR作為2ACR的給定信號(hào),這樣可使電流反饋信號(hào)的極性在正反轉(zhuǎn)時(shí)都不必改變，從而可采用不反映極性的電流檢測(cè)器，在邏輯無(wú)環(huán)流系統(tǒng)中設(shè)置的無(wú)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(jìn)行自動(dòng)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(shí)開放，確保主電路沒有產(chǎn)生環(huán)流的可能。2.2 主電路原理圖2-2 主電路圖主電路原理：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，不用設(shè)置環(huán)流電抗器。根據(jù)理論知識(shí)，我們知道要實(shí)現(xiàn)邏輯無(wú)環(huán)流可逆調(diào)速，就要采用橋

16、式全控整流逆變電路。邏輯環(huán)流可逆調(diào)速系統(tǒng)的工作原理是：兩組橋在任何時(shí)刻只有一組投入工作，而另一組處于關(guān)斷狀態(tài)，所以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(jiǎn)單的把原來(lái)工作著的一組橋的觸發(fā)脈沖立即封鎖，而同時(shí)把原來(lái)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?yàn)闆]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

17、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(lái)封鎖著的那組橋的晶閘管，使其觸發(fā)導(dǎo)通，從而實(shí)現(xiàn)無(wú)環(huán)流的目標(biāo)。2.3 觸發(fā)電路原理正組晶閘管觸發(fā)電路原理圖如圖所示，反組的與正組一樣。該系列器件具有單一樣步輸入信號(hào)和數(shù)字分頻移相120°，可適應(yīng)單相、三相觸發(fā)電路。該系列器件既可用于單相、三相半控和全控橋晶閘管整流觸發(fā)和單、三相交流調(diào)壓反并聯(lián)和雙向晶閘管觸發(fā)，也可用于晶體管類變頻變壓逆變等控制電路。由于其采用的角度為控制單位，因此可有效防止由頻率變化而引起的失控和顛覆現(xiàn)象。圖2-3 觸發(fā)電路2.4 檢測(cè)電路原理檢測(cè)原理

18、：這里我們采用磁平衡式霍爾電流傳感器進(jìn)行電流的檢測(cè)。磁平衡式霍爾電流傳感器也稱補(bǔ)償式霍爾傳感器，即原邊電流In在聚磁環(huán)處所產(chǎn)生的磁場(chǎng)通過(guò)一個(gè)副邊補(bǔ)償線圈電流所產(chǎn)生的磁場(chǎng)進(jìn)行補(bǔ)償，其補(bǔ)償電流Im精確的反映原邊電流In，從而使霍爾器件處于檢測(cè)零磁通的工作狀態(tài)。它的工作原理是霍爾磁平衡式的，當(dāng)電流流過(guò)一根長(zhǎng)的導(dǎo)線時(shí)，在導(dǎo)線周圍產(chǎn)生磁場(chǎng)，磁場(chǎng)的大小與流過(guò)導(dǎo)線的電流大小成正比，這一磁場(chǎng)可以用霍爾器件進(jìn)行檢測(cè)，由于磁場(chǎng)的變化與霍爾器件的輸出電壓信號(hào)有良好的線形關(guān)系，因此可利用霍爾器件的測(cè)得的輸出信號(hào)，直接反應(yīng)出導(dǎo)線中的電流大小:I B U,式中,B為導(dǎo)線通電流后產(chǎn)生的磁感應(yīng)強(qiáng)度；I為通過(guò)導(dǎo)線中的電流；U為

19、霍爾器件在磁場(chǎng)B中產(chǎn)生的霍爾電壓。磁平衡式霍爾電流傳感器的原理圖如圖2-4所示。 圖2-4 霍爾電流傳感器原理圖電路原理： 磁平衡式霍爾電流傳感器的原理模式突出的優(yōu)點(diǎn)是響應(yīng)時(shí)間快和測(cè)量精度高，特別適用于弱小電流的測(cè)量。但是輸出電壓一般為mV級(jí)，使用時(shí)必須加電壓放大器。實(shí)際電路圖如圖2-5所示 圖2-5 電流檢測(cè)電路原理圖2.5 電源電路原理圖2-6 電源電路由于單片機(jī)工作電壓是+5V，故設(shè)計(jì)了一個(gè)+5V電壓。又運(yùn)放工作電壓為正負(fù)15V，PWM控制芯片SG3525和IGBT驅(qū)動(dòng)芯片IR2110的工作電壓也都為+15V，故設(shè)計(jì)了正負(fù)15V電源。PWM控制輸出通道與驅(qū)動(dòng)電路由于單片機(jī)端口資源有限，在

20、此使用74HC164串口轉(zhuǎn)并口芯片，輸出八位數(shù)字量給DA芯片DAC0832。2.6 保護(hù)電路原理過(guò)流保護(hù)電路由運(yùn)算放大器組成比較電路,D觸發(fā)器組成雙穩(wěn)態(tài)記憶電路、或門組成的邏輯電路與三極管、XD1 組成的顯示電路4 個(gè)單元構(gòu)成。當(dāng)系統(tǒng)處于正常工作時(shí), 輸入比較器同相端的電流信號(hào)形成的輸入電壓小于反相端定值電壓(即所要求的保護(hù)定值電壓) IC1運(yùn)放輸出低電平,D觸發(fā)器處于復(fù)位狀態(tài), Q端為/ 00, 邏輯門輸出則為低電平, T1（三極管）反偏而截止, XD1不亮。同理IC6輸出為/ 00, KJ041的控制端( P7 )為/ 00, 有整流觸發(fā)脈沖輸出。當(dāng)電流信號(hào)形成的輸入電壓W1確定的定值電壓

21、, 即保護(hù)值時(shí), IC1輸出高電平, 使IC3 迅速翻轉(zhuǎn), Q端輸出/ 10, 并記憶故障信號(hào)。邏輯門IC5、IC6 亦輸出為高點(diǎn)平。T1（三極管）正偏導(dǎo)通, 使XD1點(diǎn)亮, 給出過(guò)流信號(hào)指示。IC6輸出高電平, KJ041的P7 端為/ 10, 封鎖了觸發(fā)脈沖輸出, 這樣整流橋失去觸發(fā)脈沖而輸出電壓為/ 00, 因此起到了保護(hù)作用。過(guò)壓保護(hù)工作電路的原理一樣。圖2-7 保護(hù)電路原理圖2.7 邏輯控制器原理按照系統(tǒng)的工作狀態(tài)指揮正、反組的自動(dòng)切換。其輸出信號(hào)用來(lái)控制正組觸發(fā)脈沖的封鎖與開放，用來(lái)控制反組觸發(fā)脈沖的封鎖與開放，在任何情況下，兩個(gè)信號(hào)必須是相反的，決不允許兩組晶閘管同時(shí)開放脈沖，以

22、確保主電路不出現(xiàn)環(huán)流。這些控制通常采用數(shù)字控制，如數(shù)字邏輯電路、PLC、微機(jī)等，用以實(shí)現(xiàn)同樣的邏輯控制關(guān)系。其主要任務(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(lái)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(lái)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。上述特征可以由ASR輸出的電流給定信號(hào)來(lái)體現(xiàn)，的極性恰好反映了電機(jī)電磁轉(zhuǎn)矩（電樞電流）的方向的變化。稱作“轉(zhuǎn)矩極性鑒別

23、信號(hào)”。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還是不夠的，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，只有在電流轉(zhuǎn)矩極性和零電流檢測(cè)信號(hào)這兩個(gè)前提同時(shí)具備時(shí)，并經(jīng)過(guò)必要的邏輯判斷，才可以讓DLC 發(fā)出切換指令。邏輯切換指令發(fā)出后并不能馬上執(zhí)行，需經(jīng)過(guò)封鎖延時(shí)時(shí)間才能封鎖原導(dǎo)通組脈沖；再經(jīng)過(guò)開放延時(shí)時(shí)間后才能開放另一組脈沖，以確保系統(tǒng)的可靠工作。對(duì)于三相橋式電路，通常取，。另外，在邏輯控制環(huán)節(jié)的兩個(gè)輸出信號(hào)和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2-8 邏

24、輯控制器原理圖3 設(shè)計(jì)容3.1 設(shè)計(jì)要求1.觸發(fā)脈沖信號(hào)應(yīng)有一定的寬度，保證被觸發(fā)的晶閘管可靠導(dǎo)通，該脈沖的寬度 一般為20-50。對(duì)于感性負(fù)載，觸發(fā)脈沖的寬度應(yīng)大于晶閘管陽(yáng)極電流 從零上升到擎住電流的時(shí)間，觸發(fā)脈沖的總寬度應(yīng)小于100。2.觸發(fā)脈沖的形式應(yīng)有助于晶閘管元件時(shí)間趨于一致，在大電流晶閘管并聯(lián)電路 中，要求并聯(lián)的晶閘管同時(shí)導(dǎo)通，使元件在允許的圍，為此宜采用 強(qiáng)觸發(fā)措施。3.通過(guò)控制電壓使脈沖能有足夠的移相圍。4.觸發(fā)脈沖應(yīng)有足夠的功率，觸發(fā)脈沖的電壓和電流應(yīng)大于晶閘管要求的數(shù)值， 并留有一定的裕量。5. 觸發(fā)脈沖的相位應(yīng)能在規(guī)定圍移動(dòng)。觸發(fā)脈沖與晶閘管主電路電源必須同 步，兩者頻率

25、一樣而且要有固定的相位關(guān)系，使每一周期都能在同樣的相位上 觸發(fā)。6. 觸發(fā)脈沖的波形要符合要求。3.2 設(shè)計(jì)原理同步信號(hào)發(fā)生器產(chǎn)生一個(gè)與交流電源電壓之間有固定相位關(guān)系的同步信號(hào)，同步信號(hào)有方波脈沖、鋸齒波等。按照控制信號(hào)的要求，移相器相對(duì)于同步信號(hào)移相后產(chǎn)生觸發(fā)信號(hào)，觸發(fā)信號(hào)經(jīng)脈沖輸出器放大和隔離后送到晶閘管門極觸發(fā)晶閘管。脈沖輸出器移相器同步信號(hào)發(fā)生器同步電壓 觸發(fā)脈沖 控制信號(hào) 圖3-1 設(shè)計(jì)原理圖3.3 電路的選擇本課題選用集成式單通道相控觸發(fā)電路，采用芯片TC787。 圖3-2 TC787引腳圖圖3-3 TC787部原理圖圖3-4 TC787波形圖 部組成：三個(gè)過(guò)零和極性檢測(cè)單元、三個(gè)

26、鋸齒波形成單元、三個(gè)比較器、一 個(gè)脈沖發(fā)生器、一個(gè)抗干擾鎖定電路、一個(gè)脈沖形成電路、一個(gè)脈沖分配與驅(qū) 動(dòng)電路。 引腳18、l、2：分別為三一樣步電壓、輸入端。應(yīng)用中，分別接經(jīng) 輸入濾波后的同步電壓，同步電壓的峰值應(yīng)不超過(guò)TC787的工作電源電壓VDD。 引腳16（）、15（）和14（）：分別為產(chǎn)生相對(duì)于A、B和C三一樣步 電壓的鋸齒波充電電容連接端。電容值大小決定了移相鋸齒波的斜率和幅值。 引腳13（）：該端連接的電容的容量決定著TC787的輸出脈沖的寬度， 電容的容量越大，則脈沖寬度越寬。 引腳4（）：移相控制電壓輸入端。該端輸入電壓的高低，直接決定著TC787 輸出脈沖的移相圍。 引腳5（

27、）：輸出脈沖禁止端，該端用來(lái)在故障狀態(tài)下封鎖TC787的輸出， 高電平有效。引腳6()：TC787工作方式設(shè)置端。當(dāng)該端接高電平時(shí)，TC787輸出雙脈沖 列；而當(dāng)該端接低電平時(shí)，輸出單脈沖列。 引腳12、10、8、9、7和11：脈沖輸出端。其中引腳12、10和8分別控制上 半橋臂的A、B、C相晶閘管，引腳9、7和11分別控制下半橋臂的A、B和C 相晶閘管。工作原理：（1） 經(jīng)濾波后的三一樣步電壓通過(guò)過(guò)零和極性檢測(cè)單元檢測(cè)出零點(diǎn)和極性后，作為 部三個(gè)恒流源的控制信號(hào)。（2） 三個(gè)恒流源輸出的恒值電流給三個(gè)等值電容、恒流充電，形成良好的 等斜率鋸齒波。（3） 鋸齒波形成單元輸出的鋸齒波與移相控制電

28、壓比較后取得交相點(diǎn)，該交相點(diǎn)經(jīng) 集成電路部的抗干擾鎖定電路鎖定，保證交相唯一而穩(wěn)定，使交相點(diǎn)以后的鋸 齒波或移相電壓的波動(dòng)不影響輸出。（4） 該交相信號(hào)與脈沖發(fā)生器輸出的脈沖信號(hào)經(jīng)脈沖形成電路處理后變?yōu)榕c三相輸 入同步信號(hào)相位對(duì)應(yīng)且與移相電壓大小適應(yīng)的脈沖信號(hào)送到脈沖分配與驅(qū)動(dòng)電 路。（5） 假設(shè)系統(tǒng)未發(fā)生過(guò)電流、過(guò)電壓或其它非正常情況，則引腳5禁止端的信號(hào)無(wú)效， 此時(shí)脈沖分配電路根據(jù)用戶在引腳6設(shè)定的狀態(tài)完成雙脈沖(引腳6為高電平)或 單脈沖(引腳6為低電平)的分配功能，并經(jīng)輸出驅(qū)動(dòng)電路功率放大后輸出，一旦 系統(tǒng)發(fā)生過(guò)電流、過(guò)電壓或其它非正常情況，則引腳5禁止信號(hào)有效，脈沖分配 和驅(qū)動(dòng)電路部

29、的邏輯電路動(dòng)作，封鎖脈沖輸出，確保集成電路的6個(gè)引腳12、 11、10、9、8、7輸出全為低電平。3.4 觸發(fā)電路正組晶閘管觸發(fā)電路原理圖如圖所示，反組的與正組一樣。該系列器件具有單一樣步輸入信號(hào)和數(shù)字分頻移相120°，可適應(yīng)單相、三相觸發(fā)電路。該系列器件既可用于單相、三相半控和全控橋晶閘管整流觸發(fā)和單、三相交流調(diào)壓反并聯(lián)和雙向晶閘管觸發(fā)，也可用于晶體管類變頻變壓逆變等控制電路。由于其采用的角度為控制單位，因此可有效防止由頻率變化而引起的失控和顛覆現(xiàn)象。 圖3-5 正組晶閘管觸發(fā)原理圖3.5 元器件的連接與參數(shù)的選擇 為防止芯片輸入電壓過(guò)大而導(dǎo)致燒毀，在輸入端接入三一樣步變壓器使380V 三相交流電變壓為12V的同步信號(hào)、輸入。 TC787可單電源工作，亦可雙電源工作，本課題使用單電源工作。單電源工作 時(shí)引腳3()接地，而引腳17()允許施加的電壓為818V。這里取。引腳5為輸出脈沖禁止端，高電平有效。由于DLC按照系統(tǒng)的工作狀態(tài)指揮正、 反組的自動(dòng)切換，其輸出信號(hào)用來(lái)控制正組觸發(fā)脈沖的封鎖或開放,故引 腳5接DLC的輸出信號(hào)。 為了使晶閘管可靠運(yùn)行，TC787需輸出雙脈沖列（在輸出一列脈沖后補(bǔ)發(fā)一列以確保 可控硅可靠運(yùn)行），故引腳6接高電平，這里取。 引腳4移相控制電壓輸入端接給定環(huán)節(jié)輸出，即AC