直流電動(dòng)機(jī)無環(huán)流DLC控制調(diào)速系統(tǒng)

1、成績運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)課程設(shè)計(jì)題 目:直流電動(dòng)機(jī)無環(huán)流DLC控制調(diào)速系統(tǒng)院系名稱:專業(yè)班級(jí):學(xué)生姓名:指導(dǎo)教師:評(píng)語:摘 要 01設(shè)計(jì)內(nèi)容及要求 01.1設(shè)計(jì)內(nèi)容01.2設(shè)計(jì)要求02系統(tǒng)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 02.1系統(tǒng)概述02.2方案論證12.3系統(tǒng)設(shè)計(jì)13工作原理和調(diào)節(jié)器的設(shè)計(jì) 13.1系統(tǒng)工作原理13.2電流調(diào)節(jié)器的設(shè)計(jì) 2確定電流調(diào)節(jié)器的時(shí)間常數(shù) 23.2.2 設(shè)計(jì)電流調(diào)節(jié)器結(jié)構(gòu) 23.2.3 校驗(yàn)近似條件 3計(jì)算調(diào)節(jié)器電阻和電容43.3速度調(diào)節(jié)器的設(shè)計(jì)4電流環(huán)的等效閉環(huán)傳遞函數(shù) 4確定轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器的時(shí)間常數(shù) 4轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 53.3.4 校驗(yàn)近似條件 5計(jì)算調(diào)節(jié)器的電阻和電容值 54系統(tǒng)主電路設(shè)計(jì)

2、 64.1主電路原理及說明64.2主電路參數(shù)計(jì)算64.3保護(hù)電路設(shè)計(jì)7過電流保護(hù)電路設(shè)計(jì) 7過壓流保護(hù)電路設(shè)計(jì) 74.4觸發(fā)電路設(shè)計(jì)74.5無環(huán)流邏輯（DLC裝置的設(shè)計(jì) 84.5.1電平檢測器8邏輯運(yùn)算器94.5.3 延時(shí)電路114.5.4 邏輯保護(hù)電路 125設(shè)計(jì)總結(jié)及心得 126參考文獻(xiàn) 13附錄：主電路圖 13摘要運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)的任務(wù)是通過控制電動(dòng)機(jī)電壓、電流、頻率等輸入量，來改變 工作機(jī)械的轉(zhuǎn)矩、速度、位移等機(jī)械量，使各種工作機(jī)械按人們期望的要求運(yùn)行， 以滿足生產(chǎn)工藝及其他應(yīng)用的需要。兩組晶閘管裝置反并聯(lián)的電樞可逆線路是可 逆調(diào)速系統(tǒng)的典型線路之一，這種線路有能實(shí)現(xiàn)可逆運(yùn)行、回饋制動(dòng)等優(yōu)

3、點(diǎn)，但 也會(huì)產(chǎn)生環(huán)流。為保證系統(tǒng)安全，必須消除其中的環(huán)流。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)不僅能實(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)。本文對邏輯無環(huán)流直流可逆調(diào)速系統(tǒng)進(jìn)行了設(shè)計(jì)， 并且計(jì)算了電流和轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器的參數(shù)。關(guān)鍵詞：運(yùn)動(dòng)控制、邏輯無環(huán)流、可逆直流調(diào)速系統(tǒng)、DLG ACR ASR1設(shè)計(jì)內(nèi)容及要求1.1設(shè)計(jì)內(nèi)容直流電動(dòng)機(jī)參數(shù)：PN = 1.1 kW, nN = 1 000 r/min ，UN = 220 V, IN = 6.58 A，GD2= 0.28 kg.m2,過載倍數(shù) 入

4、=2，電樞繞組的電阻 RD= 4 Q ,電感LD = 67 mH;用邏輯切換裝置封鎖不工作組晶閘管的觸發(fā)脈沖，開放工作組晶閘管的觸發(fā)脈沖，實(shí)現(xiàn)了無環(huán)流控制。1.2設(shè)計(jì)要求(1) 畫出單元電路圖，說明工作原理，給出系統(tǒng)參數(shù)計(jì)算過程。(2) 對項(xiàng)目設(shè)計(jì)結(jié)果進(jìn)行分析。(3) 畫出整體電路原理圖，圖紙、元器件符號(hào)及文字符號(hào)符合國家標(biāo)準(zhǔn)。(4) 課程設(shè)計(jì)說明書應(yīng)嚴(yán)格按統(tǒng)一格式打印，資料齊全。2系統(tǒng)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)2.1系統(tǒng)概述轉(zhuǎn)速、電流雙閉環(huán)控制的直流調(diào)速系統(tǒng)是應(yīng)用最廣性能很好的直流調(diào)速系 統(tǒng)。采用轉(zhuǎn)速負(fù)反饋和PI調(diào)節(jié)器的單閉環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)可以在保證系統(tǒng)穩(wěn)定的前提下實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)速無靜差，而在此甚礎(chǔ)上再加中電流負(fù)反饋，

5、則可使系統(tǒng)的電流不 能無限制的增加，而當(dāng)系統(tǒng)在最大電流（轉(zhuǎn)矩）受限制時(shí)，調(diào)速系統(tǒng)所能獲得的 最快的起動(dòng)過程。由此可知，雙閉環(huán)使得系統(tǒng)的調(diào)速性能大大提高。 邏輯無環(huán)流 可逆調(diào)速系統(tǒng)是目前在生產(chǎn)中應(yīng)用最為廣泛的可逆系統(tǒng)。由于無環(huán)流，所以不在設(shè)置環(huán)流電抗器。但為保證穩(wěn)定運(yùn)行時(shí)電流波形的連續(xù)，仍保留平波電抗器Ld。所以它兼有無環(huán)流和電流波形連續(xù)的特點(diǎn)， 所以比直流平均環(huán)流與配合控制有更 好的效果。2.2方案論證在可逆調(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。對于大容量的系統(tǒng)，從生產(chǎn)角度出發(fā)，往往

6、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。2.3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。邏輯控制器可以采用 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?，并且要能方便的改變觸發(fā)脈

7、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。3工作原理和調(diào)節(jié)器的設(shè)計(jì)3.1系統(tǒng)工作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，不用再設(shè)置環(huán)流電 抗器，但是為了保證運(yùn)行時(shí)電流波形的連續(xù)性， 應(yīng)保留平波電抗器?？刂凭€路采 用典型的轉(zhuǎn)速、電流雙閉環(huán)控制系統(tǒng)，電流環(huán)分設(shè)兩個(gè)電流調(diào)節(jié)器 ACR1和ACR2ACR傭來控制正組觸發(fā)裝置，ACR2控制反組觸發(fā)裝置，ACR的給定信號(hào)Ui*經(jīng) 反向器AR同時(shí)作為ACR2勺給定信號(hào)Ui*，這樣就可以使電流反饋信號(hào) Ui*的極 性在正轉(zhuǎn)和反轉(zhuǎn)時(shí)都不用改

8、變，從而可采用不反應(yīng)電流極性的電流檢測器， 即交 流互感器和整流器。由于在主電路中不設(shè)均衡電抗器，一旦出現(xiàn)環(huán)流將造成嚴(yán)重 的短路事故，所以對工作時(shí)的可靠性要求特別高，為此在系統(tǒng)中加入了無環(huán)流控 制器DLC以保證系統(tǒng)的可靠運(yùn)行，所以 DLC是系統(tǒng)中的關(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。圖1邏輯無環(huán)流可逆直流調(diào)速系統(tǒng)原理框圖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 、V正反

9、組整流橋DLC 無環(huán)流邏輯控制器TA交流互感器TG測速發(fā)電機(jī)M工作臺(tái)電動(dòng)機(jī)AR反號(hào)器3.2電流調(diào)節(jié)器的設(shè)計(jì)確定電流調(diào)節(jié)器的時(shí)間常數(shù)(1) 、整流裝置滯后時(shí)間常數(shù) Ts：三相橋式電路平均失控時(shí)間 Ts = 0.0017s 。(2) 、電流濾波時(shí)間常數(shù)Toi :三相橋式電路每個(gè)波頭的時(shí)間是 3.33ms，為了基本濾平波頭應(yīng)有(12) Toi=3.33s。貝U Toi=0.002s(3) 、電流小時(shí)間常數(shù)T墾：按小時(shí)間常數(shù)近似處理： g=Ts+T°i= 0.0037s設(shè)計(jì)電流調(diào)節(jié)器結(jié)構(gòu)將系統(tǒng)的作用過程做一定的簡化處理。首先我們可以得到，對電流環(huán)來說， 反電動(dòng)勢是一個(gè)變化緩慢的擾動(dòng)，因此，在

10、電流的瞬變過程中，可以認(rèn)為反電動(dòng)勢基本不變，即有 E : 0。條件是圖2忽略反電動(dòng)勢影響的電流環(huán)動(dòng)態(tài)結(jié)構(gòu)圖采用含給定濾波和反饋濾波的模擬式PI型電流調(diào)節(jié)器，其原理圖如圖1所示。圖中Ui為電流給定電壓，- lid為電流負(fù)反饋電壓，調(diào)節(jié)器的輸出就是電力 電子變換器的控制電壓Uc。圖3 PI型電流調(diào)速器根據(jù)設(shè)計(jì)要求_5%，并保證穩(wěn)態(tài)電流無差，可按典型I型系統(tǒng)設(shè)計(jì)電流 調(diào)節(jié)器。電流環(huán)控制對象是雙慣性型的，因此可用PI型電流調(diào)節(jié)器，其傳遞函數(shù)為：檢查對電源電壓的抗擾性能：衛(wèi) 0.012S =3.243T 實(shí) 0.0037s電流調(diào)節(jié)器超前時(shí)間常數(shù)：i二Ti -0.012S取電流反饋系數(shù)： 亠匹 100.0

11、232V AIdbi1.5787電流環(huán)開環(huán)增益：取K|T<0.5，因此于是，ACR勺比例系數(shù)為：參數(shù)關(guān)系KT0.250.390.500.691.0阻尼比匕1.00.80.7070. 60. 5超調(diào)里<10%1.5%4.3%9.5%16.3%上升時(shí)間tr6.6 T4.7 T3.3 T2.4 T峰值時(shí)間tp8.3 T6.2 T4.7 T3.6 T相角穩(wěn)定V裕度截止頻率表1典型I型系統(tǒng)動(dòng)態(tài)跟隨性能指標(biāo)和頻域指標(biāo)與參數(shù)的關(guān)系校驗(yàn)近似條件電流環(huán)截止頻率：-ci-KI -135.14s晶閘管整流裝置傳遞函數(shù)的近似條件:196.1s- . ci，滿足近似條件。3Ts 3 0.0017s忽略反電動(dòng)

12、勢變化對電流環(huán)動(dòng)態(tài)影響的條件:TmTl =3 0.12s 0.012s-79.06sci，滿足近似條件。1 1電流環(huán)小時(shí)間常數(shù)近似處理?xiàng)l件:3TsToi 3 0.0017s 0.002s 二180*匕，滿足近似條件。324計(jì)算調(diào)節(jié)器電阻和電容按所用運(yùn)算放大器取R。=40心，各電阻和電容值為:R = Ki Ro=0.3495 40k；】 =13.98k"，取 14k 10 012ef“86 汩0.86平，取0.86 平4T 4 疋 0 0026CoE 0.2 10 FF，取 0.2 平Ro3.3速度調(diào)節(jié)器的設(shè)計(jì)電流環(huán)的等效閉環(huán)傳遞函數(shù)電流環(huán)經(jīng)簡化后可視作轉(zhuǎn)速環(huán)的一個(gè)環(huán)節(jié)，為此其閉環(huán)傳遞

13、函數(shù)為:忽略高次項(xiàng)，W/S)可降階近似為:接入轉(zhuǎn)速環(huán)內(nèi)，電流環(huán)等效環(huán)節(jié)的輸入量應(yīng)為U(s)，因此電流環(huán)在轉(zhuǎn)速環(huán)中應(yīng)等效為:確定轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器的時(shí)間常數(shù)1電流環(huán)等效時(shí)間常數(shù)：2Tg=2 0.0037 0.0074sKi轉(zhuǎn)速濾波時(shí)間常數(shù):Ton =0.012S轉(zhuǎn)速環(huán)小時(shí)間常數(shù):按小時(shí)間常數(shù)近似處理，取電壓反饋系數(shù)：-U沖nm10V0.0067V min r nN1500r min333轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)采用含給定濾波和反饋濾波的模擬式PI型轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器，其原理圖如圖2所示。圖中Un為轉(zhuǎn)速給定電壓，為轉(zhuǎn)速負(fù)反饋電壓，調(diào)節(jié)器的輸出是電流調(diào) 節(jié)器的給定電壓Ui。圖4 PI型轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器按設(shè)計(jì)要求，選用PI調(diào)節(jié)器

14、，其傳遞函數(shù)為：按跟隨和抗擾性能都較好的原則，取 h=5,則ASM超前時(shí)間常數(shù)為：轉(zhuǎn)速開環(huán)增益為：于是，ASR勺比例系數(shù)為：校驗(yàn)近似條件轉(zhuǎn)速環(huán)截止頻率為：電流環(huán)傳遞函數(shù)簡化條件為：1 K|135.14sJ =63.7sJ ，cn，滿足近似條件。3乃 310.0037轉(zhuǎn)速環(huán)小時(shí)間常數(shù)近似處理?xiàng)l件為：巨=ll5s = 35.37s >®cn，滿足近似條件。3 Ton3,0.012計(jì)算調(diào)節(jié)器的電阻和電容值按所用運(yùn)算放大器取R。=40心，則Rn =KnR0 =10.95 40kQ -438k1，取 440kQT0 097n°i097f =0.197lF，取 02乍Rn 440

15、 10Con 二込=1.2 10, =1咋，取卩 F R040 10按退飽和超調(diào)量的計(jì)算方法計(jì)算調(diào)速系統(tǒng)空載啟動(dòng)到額定轉(zhuǎn)速時(shí)的轉(zhuǎn)速超調(diào)量：34567891052.6%43.6%37.6%33.2%29.8%27.2%25.0%23.3%2.402.652.853.03.13.23.33.3512.1511.659.5510.4511.3012.2513.2514.2032211111表2典型II型系統(tǒng)階躍輸入跟隨性能指標(biāo)4系統(tǒng)主電路設(shè)計(jì)4.1主電路原理及說明邏輯無環(huán)流可逆直流調(diào)速系統(tǒng)的主電路如下圖所示：圖5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），所以在兩

16、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)榱悖乖чl 管恢復(fù)阻斷

17、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。4.2主電路參數(shù)計(jì)算Ud=2.34U2COS :u220U d=U=220V,取：=0°U2=d94.0171V2.34cos02.34I dmin=(5%-10%)l叫這里取 10% 則L=0.693U2d min0.693 94.01710.1 17.5= 37.2308mH晶閘管參數(shù)計(jì)算:對于三相橋式整流電路，晶閘管電流的有效值為：則晶閘管的額定電流為：取1.52倍的安全裕量，Ivt（aV）二200A由于電流連續(xù)，因此晶閘管最大正反向峰值電壓均為變壓器二次線電壓峰值，即：取23倍的安全裕量，Uvt =600V4.3保護(hù)電

18、路設(shè)計(jì)在主電路變壓器二次側(cè)并聯(lián)電阻和電容構(gòu)成交流側(cè)瞬態(tài)過電壓保護(hù)及濾波， 晶閘管并聯(lián)電阻和電容構(gòu)成關(guān)斷緩沖。過電流保護(hù)電路設(shè)計(jì)過電流保護(hù)可以通過電流互感器檢測輸入電流的變化，與給定值進(jìn)行比較， 當(dāng)達(dá)到設(shè)定值時(shí)發(fā)出過流信號(hào)到邏輯控制器，再由邏輯控制器來封鎖觸發(fā)脈沖， 實(shí)現(xiàn)過流保護(hù)。過流保護(hù)電路如下圖所示。圖6過流保護(hù)電路過壓流保護(hù)電路設(shè)計(jì)過壓保護(hù)是在直流電動(dòng)機(jī)的電樞兩端并上電壓取樣電阻， 當(dāng)電壓值超過設(shè)定 值時(shí)，發(fā)出過電壓信號(hào)，經(jīng)過電平轉(zhuǎn)換后送到邏輯控制器，由邏輯控制器封鎖觸 發(fā)脈沖。4.4觸發(fā)電路設(shè)計(jì)觸發(fā)電路采用集成移相觸發(fā)芯片 TC787與TCA785及 KJ （或KQ系列移相 觸發(fā)集成電路

19、相比，具有功耗小、功能強(qiáng)、輸入阻抗高、抗干擾性能好、移相范 圍寬、外接元件少等優(yōu)點(diǎn)。只需要一塊這樣的集成電路，就可以完成三塊TCA785 與一塊KJ041、一塊KJ042器件組合才能具有的三相移相功能。TC787的原理框 圖如圖7所示。圖7 TC787原理框圖由圖可見：在它的內(nèi)部集成了三個(gè)過零和極性檢測單元、三個(gè)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)脈沖分配及驅(qū)動(dòng)電路。引腳18、I、2分別為三相同步電壓 Va Vb Vc輸人端。引腳16、15和14分別為產(chǎn)生相對于A、B和C三相同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

20、值。引腳13為觸發(fā)脈沖寬度調(diào)節(jié)電容Cx,該電容的容量決定著TC787輸出脈沖 的寬度，電容的容量越大，輸出脈沖寬度越寬。引腳5為輸出脈沖禁止端，該端用來在故障狀態(tài)下封鎖TC787的輸出，高電 平有效。引腳4為移相控制電壓輸入端。該端輸入電壓的高低，直接決定著TC787輸出脈沖的移相范圍。引腳12、10、8、9、7和11是脈沖輸出端。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。正組晶閘管觸發(fā)電路原理圖如圖8所示，反組的與正組相同。圖8正組觸發(fā)電路原理圖4.5無環(huán)流邏輯（DLQ裝置的設(shè)計(jì)電平檢測器邏輯裝置的輸入有兩個(gè)：一是反映轉(zhuǎn)

21、矩極性信號(hào)的轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器輸出U*，二是來自電流檢測裝置反映零電流信號(hào)的 Ui0，他們都是連續(xù)變化的模擬量，而邏 輯運(yùn)算電路需要高、低電位兩個(gè)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0V輸出）或“ 1” 狀態(tài)（將輸入轉(zhuǎn)換成近似為 15V輸出）。采用射極偶合觸發(fā)器作電平檢測器。 為了提高信號(hào)轉(zhuǎn)換的靈敏度，前面還加了一級(jí)差動(dòng)放大和一級(jí)射極跟隨器。+15V電平檢測器的輸入輸出特性如圖6所示，具有回環(huán)特性。由于轉(zhuǎn)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

22、誤動(dòng)作， 本系統(tǒng)電平檢測 回環(huán)特性的動(dòng)作電壓U“ =100mV，釋放電壓Ur2 =80mV。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(shí)現(xiàn)。圖10電平檢測器輸入輸出特性轉(zhuǎn)矩極性鑒別器的輸入信號(hào)為轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器的輸出 U*，其輸出為UT。電機(jī)正 轉(zhuǎn)時(shí)U；為負(fù)，Ut為低電位（“ 0”態(tài)），反轉(zhuǎn)時(shí)U*為正，Ut為高電位（“ 1” 態(tài)）。零電流檢測器的輸入信號(hào)為電流檢測裝置的零電流信號(hào) Ui0，其輸出為Ui < 有電流時(shí)Ui0為正，U|為高電位（“1”態(tài)），無電流時(shí)Ui0為0, Ui為低電位（“ 0” 態(tài)）。邏輯運(yùn)算器電路的輸入是轉(zhuǎn)速極性鑒別器的輸出 Ut和零電流檢測器輸出U|。系統(tǒng)在各

23、種運(yùn)行狀態(tài)時(shí)，Ut和U|有不同的極性狀態(tài)（“ 0”態(tài)或“ 1”態(tài)）根據(jù)運(yùn)行狀 態(tài)的要求經(jīng)過邏輯運(yùn)算電路切換其輸出去封鎖脈沖信號(hào)的狀態(tài) （“ 0”態(tài)或“ 1” 態(tài)），由于采用的是鍺管觸發(fā)器，當(dāng)封鎖信號(hào)為正電位（“1”態(tài)）時(shí)脈沖被封鎖， 低電位（“ 0”態(tài)）時(shí)脈沖開放。利用邏輯代數(shù)的數(shù)學(xué)工具，可以設(shè)計(jì)出具有一定功能的邏輯運(yùn)算電路設(shè)正轉(zhuǎn)時(shí)U *為負(fù)，Ut為“ 0”；反轉(zhuǎn)時(shí)U *為正，Ut為“ 1”；有電流時(shí)U * 為正，U|為“ 1”；無電流時(shí)U *為負(fù)，U|為“ 0”。U,代表正組脈沖封鎖信號(hào)，U,為“ 1”時(shí)脈沖封鎖，U,為“0”時(shí)脈沖開放。U2代表反組脈沖封鎖信號(hào)，U2為“1”時(shí)脈沖封鎖，U2

24、為“0”時(shí)脈沖開放。Ut、u I、U1、U 2 表示“ 1”，Ut、U|、U 1、U 2 表示“ 0”。按系統(tǒng)運(yùn)行狀態(tài)，可列出各量要求的狀態(tài)，如表4所示，并根據(jù)封鎖條件列 出邏輯代數(shù)式。根據(jù)正組封鎖條件：=utU7U! utuiU U?uiU根據(jù)反組封鎖條件：U2 =UTUIU1 UTU IU1 UTUIU1運(yùn)行狀態(tài)正向起動(dòng)，1=00001正向運(yùn)行，I有0101正向制動(dòng)，I有1101正向制動(dòng)，1=01010反向起動(dòng)，1=01010反向運(yùn)行，I有1110反向制動(dòng)，I有0110反向制動(dòng)，I = 00001表5邏輯判斷電路各量要求的狀態(tài)邏輯運(yùn)算電路采用分立元件，用或非門電路較簡單，故將上述式子最小化

25、， 最后化成或非門的形式。根據(jù)上述式子可畫得邏輯運(yùn)算電路，如圖 11所示，它由四個(gè)或非門電路組 成。依靠它來保證兩組整流橋的互鎖，并自動(dòng)實(shí)現(xiàn)零電流時(shí)相互切換。圖11邏輯運(yùn)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(shí)邏輯電路各點(diǎn)狀態(tài)如圖8中“ 1”、“0”所示圖12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(hào)改變極性，UT由“0”變到“ 1”，在正組電流未衰減到o以前，邏輯電路的輸出仍維持原狀（U, 為“0”，正組開放。U2為“ 1”，反組封鎖）。只有當(dāng)正組電流衰減到零，零電 流檢測器的狀態(tài)改變后，邏輯電路輸出才改變狀態(tài)，實(shí)現(xiàn)零電流切換，采用鍺二 極管2AP13

26、和硅開關(guān)三極管3DK4C是為了減小正向管壓降。延時(shí)電路前面的邏輯運(yùn)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(shí)即封鎖延時(shí)和開放延時(shí)， 避免由于正 反組整流裝置同時(shí)導(dǎo)通而造成短路。 根據(jù)這個(gè)要求，邏輯裝置在邏輯電路后面接 有延時(shí)電路。圖13延時(shí)電路延時(shí)電路如圖9所示，其工作原理如下：當(dāng)延時(shí)電路輸入為“ 0”時(shí)，輸出 亦為“0”態(tài)（BG1截止、BG2導(dǎo)通），相應(yīng)的整流橋脈沖開放。當(dāng)輸入由“0”變?yōu)椤?1”時(shí)，電容C經(jīng)R1充電，經(jīng)一定延時(shí)后，BG1導(dǎo)通

27、，BG2截止，即輸出 由“0”延時(shí)變“ 1”。相應(yīng)的整流橋脈沖延時(shí)封鎖。其延時(shí)時(shí)間由 RQ決定，這里整定為3ms。當(dāng)輸入出“ 1”變“0”時(shí)，電容C的電荷要經(jīng)過R2和BG1基射極 回路放電，經(jīng)一定延時(shí)后，BGi截止，BG2導(dǎo)通，即輸出由“ 1”延時(shí)變“ 0” 相應(yīng)的整流橋脈沖延時(shí)開放。其延時(shí)時(shí)間由 CR2參數(shù)決定，這里整定為10ms， 這樣就滿足了 “延時(shí)3ms封鎖”、“延時(shí)10ms開放”的要求。邏輯保護(hù)電路邏輯電路正常工作，兩個(gè)輸出端總是一個(gè)高電位，一個(gè)低電位，確保任何時(shí) 候兩組整流一組導(dǎo)通，另一組則封鎖。但是當(dāng)邏輯電路本身發(fā)生故障， 一旦兩個(gè) 輸出端均出現(xiàn)低電位時(shí)，兩組整流裝置就會(huì)同時(shí)導(dǎo)通而造成短路事故。 為了避免 這種事故，設(shè)計(jì)有邏輯保護(hù)環(huán)節(jié)，如圖所示。圖14邏輯保護(hù)裝置結(jié)構(gòu)圖邏輯保護(hù)環(huán)節(jié)截取了邏輯運(yùn)算電路經(jīng)延時(shí)電路后的兩個(gè)輸入信號(hào)作為一個(gè) 或非門的輸入信號(hào)。當(dāng)正常工作時(shí)，兩個(gè)輸入信號(hào)總是一個(gè)是高電位，另一個(gè)是 低電位?；蚍情T輸出總是低電位，它不影響脈沖封鎖信號(hào)的正常輸出， 但一旦兩 個(gè)輸入信號(hào)均為低電位時(shí)，它輸出一個(gè)高電位，同時(shí)加到兩個(gè)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(hù)作用。由電平檢測、邏輯運(yùn)算電路、延時(shí)電路、邏輯保護(hù)四部分就構(gòu)成了無環(huán)流邏 輯裝置。其結(jié)構(gòu)如圖所示。圖