課設(shè)邏輯無環(huán)流可逆直流調(diào)速

1、隨著科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展，人們開始很多方面的探索。對(duì)于自動(dòng)控制系統(tǒng)方 面，在工業(yè)、農(nóng)業(yè)、交通運(yùn)輸和國(guó)防上，廣泛應(yīng)用電動(dòng)機(jī)來拖動(dòng)工作機(jī)械。較為 先進(jìn)的工作機(jī)械和生產(chǎn)工藝，普遍要求對(duì)生產(chǎn)機(jī)械的可靠性有嚴(yán)格要求。故本設(shè) 計(jì)主要介紹了雙閉環(huán)邏輯無環(huán)流可逆調(diào)速系統(tǒng)的優(yōu)越性及可靠性。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，但是，如果對(duì)系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)性能要求較高， 單閉環(huán)系統(tǒng)就 難以滿足需要。本設(shè)計(jì)介紹了雙閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)的原理、 轉(zhuǎn)速環(huán)和電流環(huán)的作用，介紹了邏輯 無環(huán)流調(diào)速系統(tǒng)的原理、對(duì)其控制器的要求，并論證了本設(shè)計(jì)的可行性。緒 論 1第一章設(shè)計(jì)要求及參數(shù)41.1

2、設(shè)計(jì)要求 41.2設(shè)計(jì)參數(shù) 4第二章控制系統(tǒng)整體方案設(shè)計(jì) 42.1控制系統(tǒng)方案選擇 42.2邏輯無環(huán)流控制系統(tǒng)分析 52.3系統(tǒng)總體分析設(shè)計(jì)62.4系統(tǒng)主電路6第三章主回路設(shè)計(jì)73.1主回路參數(shù)計(jì)算及元器件選擇 73.1.1 晶閘管的選擇7平波電抗器的選擇 73.1.3 測(cè)速發(fā)電機(jī)的選擇 73.2電流檢測(cè)電路設(shè)計(jì) 8第四章轉(zhuǎn)速、電流雙閉環(huán)調(diào)速控制系統(tǒng)設(shè)計(jì) 84.1雙閉環(huán)系統(tǒng)設(shè)計(jì)準(zhǔn)備 84.2電流環(huán)設(shè)計(jì)9電流環(huán)結(jié)構(gòu)框圖的化簡(jiǎn) 9電流調(diào)節(jié)器結(jié)構(gòu)的選擇 9電流調(diào)節(jié)器參數(shù)計(jì)算 9檢驗(yàn)近似條件 10電流調(diào)節(jié)器的實(shí)現(xiàn) 104.3轉(zhuǎn)速環(huán)設(shè)計(jì)（ASR 11轉(zhuǎn)速環(huán)結(jié)構(gòu)框圖的化簡(jiǎn) 114.3.2 轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器結(jié)構(gòu)的

3、選擇 11轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器參數(shù)的計(jì)算 114.3.4 檢驗(yàn)近似條件 11轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器的實(shí)現(xiàn) 12轉(zhuǎn)速超調(diào)量12第五章邏輯無環(huán)流控制器的設(shè)計(jì) 125.1邏輯無環(huán)流控制器的組成 125.2邏輯無環(huán)流控制器工作原理 135.3邏輯無環(huán)流系統(tǒng)運(yùn)行狀態(tài)分析 145.3.1 電機(jī)正向運(yùn)行 145.3.2 電機(jī)過渡階段（電流降落過程）145.3.3 電機(jī)正向制動(dòng)狀態(tài) 145.3.4 電機(jī)停車 145.4邏輯無環(huán)流裝置DLC的設(shè)計(jì) 15541 電平檢測(cè)器電路（DPZ的設(shè)計(jì) 15542 邏輯判斷電路的設(shè)計(jì) 16543 延時(shí)電路的設(shè)計(jì) 18544聯(lián)鎖保護(hù)電路 18第六章保護(hù)電路的設(shè)計(jì) 186.1過電壓保護(hù) 196.2過電

4、流保護(hù)196.3過載保護(hù)19第七章心得體會(huì)20第八章參考文獻(xiàn) 20第一章設(shè)計(jì)要求及參數(shù)1.1設(shè)計(jì)要求1. 該調(diào)速系統(tǒng)能進(jìn)行平滑的速度調(diào)節(jié)，負(fù)載電機(jī)可逆運(yùn)行，具有較寬的調(diào)速范圍（D> 15），系統(tǒng)在工作范圍內(nèi)能穩(wěn)定工作；2. 系統(tǒng)靜特性良好，無靜差（靜差率 sw 2% ;3. 動(dòng)態(tài)性能指標(biāo)：轉(zhuǎn)速超調(diào)量 S nv 8%電流超調(diào)量S i v 5%動(dòng)態(tài)速降 nW 8-10%,調(diào)速系統(tǒng)的過渡過程時(shí)間（調(diào)節(jié)時(shí)間）ts w 1s；4. 系統(tǒng)在5%負(fù)載以上變化的運(yùn)行范圍內(nèi)電流連續(xù)；5. 調(diào)速系統(tǒng)中設(shè)置有過電壓、過電流等保護(hù)，并且有制動(dòng)措施。1.2設(shè)計(jì)參數(shù)為某生產(chǎn)機(jī)械設(shè)計(jì)一個(gè)調(diào)速范圍寬、起制動(dòng)性能好的直流

5、調(diào)速系統(tǒng)，且擬 定該系統(tǒng)為晶閘管-電動(dòng)機(jī)系統(tǒng)。已知系統(tǒng)中直流電動(dòng)機(jī)主要數(shù)據(jù)如下：額定功率PN =60kW ;額定電壓UN =220V ;額定電流In =305A；額定轉(zhuǎn)速nN =1000r/min ;電樞電阻Ra =0.05；轉(zhuǎn)動(dòng)慣量 GD2 =80Nm2電樞回路總電阻R=O.50 ；過載倍數(shù)人=1.5電網(wǎng)供電電壓為三相380V;電網(wǎng)電壓波動(dòng)為+5% - -10% ;速度檢測(cè)采用測(cè) 速電機(jī)；控制系統(tǒng)電源電壓為-15V 。第二章控制系統(tǒng)整體方案設(shè)計(jì)2.1控制系統(tǒng)方案選擇 方案一：采用單閉環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)在單閉環(huán)系統(tǒng)中不能隨意地控制電流和轉(zhuǎn)矩的動(dòng)態(tài)過程。在單閉環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)中，電流截止負(fù)反饋環(huán)節(jié)是專

6、門用來控制電流的，但它只能在超過臨界電流值Ider以后，靠強(qiáng)烈的負(fù)反饋?zhàn)饔孟拗齐娏鞯臎_擊，并不能很理想地控制電流 的動(dòng)態(tài)波形。帶電流截止負(fù)反饋的單閉環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)起動(dòng)過程中，起動(dòng)電流達(dá)到最大值 Idm后，受電流負(fù)反饋的作用降低下來，電機(jī)的電磁轉(zhuǎn)矩也隨之減小，加速過程 延長(zhǎng)。方案二：采用帶電流截止負(fù)反饋的有環(huán)流調(diào)速系統(tǒng)帶電流截止負(fù)反饋的系統(tǒng)可以解決反饋閉環(huán)系統(tǒng)調(diào)速系統(tǒng)的起動(dòng)和堵轉(zhuǎn)時(shí) 電流過大問題，而且該量只在起動(dòng)和堵轉(zhuǎn)時(shí)存在， 在正常運(yùn)行時(shí)就取消，且電流 隨著負(fù)載增減。有環(huán)流調(diào)速系統(tǒng)中的環(huán)流雖然可以對(duì)電動(dòng)機(jī)和負(fù)載造成負(fù)擔(dān)，但是只要合理的對(duì)環(huán)流進(jìn)行控制，保證晶閘管的安全工作，可以利用環(huán)流作為流過晶

7、閘管的基 本負(fù)載電流，使電動(dòng)機(jī)在空載或輕載時(shí)可工作在晶閘管裝置的電流連續(xù)區(qū)，以避免電流斷續(xù)引起的非線性對(duì)系統(tǒng)性能的影響。所以在實(shí)際生產(chǎn)中采用此系統(tǒng)是有可行性的。方案三：采用轉(zhuǎn)速電流雙閉環(huán)的無環(huán)流調(diào)速系統(tǒng)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)上再加電流負(fù)反饋，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)能獲得最快的 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。 帶電流截止負(fù)反饋 的調(diào)速系統(tǒng)雖然能大大改善系統(tǒng)在起動(dòng)和堵轉(zhuǎn)

8、時(shí)的性能，但實(shí)際上由于其實(shí)質(zhì)是電流與轉(zhuǎn)速共用一個(gè)調(diào)節(jié)器，所以在實(shí)際生產(chǎn)過程中，電流和轉(zhuǎn)速之間出現(xiàn)互相 扯皮的現(xiàn)象，不能在根本上解決問題。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，所以不再設(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。綜上所述，故選擇方案三。2.2邏輯無環(huán)流控制系統(tǒng)分析邏輯無環(huán)流可逆直流調(diào)速系統(tǒng)原理框圖如圖所示。 其主電路采用反并連連接電路。因?yàn)闊o環(huán)流，所以不需要設(shè)置環(huán)流電抗器，控制電路仍是典型的轉(zhuǎn)速、電 流雙閉環(huán)系統(tǒng)，只是電流環(huán)是分設(shè)的。

9、1ACR 2ACF分別控制的是正組VF、反組 VR的整流橋。正組VF、反組VR工作時(shí)有整流和逆變兩種狀態(tài)。當(dāng)給定信號(hào) U： 為正時(shí)，轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器ASR俞出U*為負(fù)值，邏輯切換裝置DLC給正組橋VF發(fā)出觸 發(fā)脈沖，使其處于整流狀態(tài)，電動(dòng)機(jī)正向轉(zhuǎn)動(dòng)；當(dāng)給定信號(hào)Un為0或負(fù)值，轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器ASR輸出U*為正值，由于電機(jī)電樞電流不為零，邏輯切換電路DLC仍然向正組橋VF提供脈沖，但卻使VF處于逆變狀態(tài)，電流和轉(zhuǎn)速變?。划?dāng)電樞電流為0時(shí)，反組橋VR處于整流狀態(tài)，此時(shí)電機(jī)處于制動(dòng)狀態(tài)，快速停車或反向運(yùn)行。2.3系統(tǒng)總體分析設(shè)計(jì)由邏輯無環(huán)流控制系統(tǒng)工作原理可知， 邏輯無環(huán)流可逆直流調(diào)速系統(tǒng)中，邏 輯切換裝置DL

10、C是一個(gè)核心裝置。其任務(wù)是在正組晶閘管橋工作時(shí)開放正組脈 沖，封鎖反組脈沖，反組橋工作時(shí)相反。其中 DLC判斷、延時(shí)電路的正確建模和 調(diào)節(jié)器參數(shù)的設(shè)置是關(guān)鍵因素，所以需要對(duì)主電路建模和參數(shù)設(shè)置， 控制電路建 模和參數(shù)設(shè)置。2.4系統(tǒng)主電路I/MAorn11IU<IIg idi rrOT<DQ1OHGlcOIIItin11 E 13gicDi £1 0Hci duIIi rw111 o葉,1 I OH I I daOOfHi tOlHISO till!：oi m»【*) PI OHB *1r*第三章主回路設(shè)計(jì)3.1主回路參數(shù)計(jì)算及元器件選擇晶閘管的選擇1 晶閘管的

11、額定電壓UTn =(2L3)KuvU2 =2.5 2.45 117 -717V= 2. 45.裕量系數(shù)取2. 5。2. 晶閘管的額定電流It _(1.5口 2)KITldmax =1.5 0.367 1.5 305A = 252AKIt =0.3670選用KP-300-8平板型晶閘管。平波電抗器的選擇kd X 1O31. 電動(dòng)機(jī)電樞電感=1.5MhKTUdl 2. 變壓器電感：二 L?- =0.075MH其中，5=3.9,3. 維持電流連續(xù)時(shí)Lp 二 J -(2Lt Ld)u2二 Kq J-(2Lt Ld)1 d max117-0.693(2 0.075 1.5)0.1x305=1.008mH

12、4. 限制電流脈動(dòng)系數(shù)S=0.1時(shí)Lp 二 L2 -(2 Lt Ld)u2= K1- -(2Lt Ld)1 dmax117= 1.045(2 0.075 1.5)0.1 漢 305=2.359mH取兩者中較大的，所以平波電抗器的電感為2.359mH,電流連續(xù)和電流脈動(dòng)同時(shí)滿足，故采用DCL-23-7.5 (其電感值為3.6 mH)。測(cè)速發(fā)電機(jī)的選擇因?yàn)殡妱?dòng)機(jī)的額定轉(zhuǎn)速為1000 %血用，所以采用ZYS-100A型測(cè)速發(fā)電機(jī)直流測(cè)速發(fā)電機(jī)電路帶負(fù)載直流測(cè)速發(fā)電機(jī)輸出特性3.2電流檢測(cè)電路設(shè)計(jì)電流反饋環(huán)節(jié)是將主電路電流按一定的比例轉(zhuǎn)換成相應(yīng)的電壓作為電流環(huán) 的反饋信號(hào)，其極性為正；檢測(cè)用電流互感器

13、；主電路經(jīng)電流互感器檢測(cè)后，在 負(fù)載電阻上獲得電壓，經(jīng)過三相整流橋、濾波后才能作為反饋的輸入。輸出端的 設(shè)置由穩(wěn)壓管、三極管以及繼電器組成的過電流監(jiān)視環(huán)節(jié)。電路原理圖如下：4二二 Cl由=C2Uia4+15VG第四章 轉(zhuǎn)速、電流雙閉環(huán)調(diào)速控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)4.1雙閉環(huán)系統(tǒng)設(shè)計(jì)準(zhǔn)備采用PI調(diào)節(jié)的單個(gè)轉(zhuǎn)速閉環(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。但是，如果對(duì)系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)性能要求較高， 單閉環(huán)系統(tǒng)就難以滿足 需要。轉(zhuǎn)速、電流雙閉環(huán)控制直流調(diào)速系統(tǒng)是性能很好、 應(yīng)用最廣的直流調(diào)速系統(tǒng)。 系統(tǒng)中引入轉(zhuǎn)速和電流負(fù)反饋，二者實(shí)現(xiàn)嵌套連接，轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器是雙閉環(huán)控制直 流調(diào)速系統(tǒng)的主導(dǎo)調(diào)節(jié)器，它可以實(shí)現(xiàn)

14、穩(wěn)態(tài)無靜差，電流調(diào)節(jié)器作為內(nèi)環(huán)的調(diào)節(jié)器能夠加快動(dòng)態(tài)過程。雙閉環(huán)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框圖給定U；=-15-15V，轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器與電流調(diào)節(jié)器的輸出限幅均為一 10V。4.2電流環(huán)設(shè)計(jì)（ACR電流環(huán)結(jié)構(gòu)框圖的化簡(jiǎn)電流調(diào)節(jié)器結(jié)構(gòu)的選擇 為了保證較好的跟隨性能，可把電流環(huán)校正成典型 I型系統(tǒng)。WACR S423電流調(diào)節(jié)器參數(shù)計(jì)算L =1.5m1 亠 3.6m 匚=5.1mIIL 5.1Tr w0.0102sCeBa =220 一305 O.°5vUn/ “0.20475vLmin/ r1000nNTmgd2r375CeCm80 0.5s =0.266s 30375 0.204750.20475Tt空 0.0

15、22V / A1.5 305A曲=T = 0.0102s,K| 二K k Ii , r = _s oi = 0.00167s 0.002s = 0.00367siRKi 廠 0.5 KiRTi= 0.5Ks：v= 0.5°5 °.0102=1.436檢驗(yàn)近似條件 電流環(huán)截止角頻率：0.5(1)晶閘管整流裝置傳遞函數(shù)的近似條件:3Ts199.6sJ >' -ci3 0.00167s(2)忽略反電動(dòng)勢(shì)變化對(duì)電流環(huán)動(dòng)態(tài)影響的條件:3古珂0.266芬0.00367“=96.02s：；, ci(3)電流環(huán)小時(shí)間常數(shù)近似條件:3、TsToij s0.00167 0.002

16、11-182.39s1-136.24s- 0.00367 s均滿足近似要求。電流調(diào)節(jié)器的實(shí)現(xiàn)2O r- 險(xiǎn)TA2 2A二 RGToi 二丄隔4取 Ro =20k0，則 R = KjR。=28.7k0，取 30k。i4T4 2 10，Ci一0.34，取 0.33F ,“也二4 0嚇=04沖RiR 20 103a/&(咔 + 巧 140.8(0.0102s 十1)-WACR S =s由以上參數(shù)可得電流超調(diào)量Qi=4.3%<5%4.3轉(zhuǎn)速環(huán)設(shè)計(jì)（ASR轉(zhuǎn)速環(huán)結(jié)構(gòu)框圖的化簡(jiǎn)IdlSRrts)Cms十轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器結(jié)構(gòu)的選擇為保證較好的抗干擾性能，可把轉(zhuǎn)速環(huán)校正成典型II型系統(tǒng)Kn( EnS

17、+1WASR S 二T nS轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器參數(shù)的計(jì)算W(s)Kn( nS 1) ;Kn： R( nS 1)TnSCeTmS(T云 S+1)CeTmS2(TLS 十 1)KnKnh 12h2T$Kn(h 1)CTm2h： RTn1取 T吊Ton = 0.0073s 0.01s = 0.0173s-©按跟隨性能和抗擾動(dòng)性能都較好的原則，取h = 5n f =5 0.0173s = 0.0865sKn=400.95sh 1621卞2 52 0.0 1 732 (h+1)BCeTm6x0.022 x0.20475x 0.266 匚匚,K n5.542ho(R02漢 5 x15fcc腫 厶/100

18、0檢驗(yàn)近似條件 轉(zhuǎn)速環(huán)截止角頻率：-'cnKn1 1(1)電流環(huán)傳遞函數(shù)簡(jiǎn)化條件:1136.243 0.00367s"1-64.2s J>ocn二 KN n =400.95 0.0865s- = 34.68s(2)轉(zhuǎn)速環(huán)小時(shí)間常數(shù)近似處理?xiàng)l件：1 Ki = 136.24 38.9sJcn3Ton 3Y 0.01均滿足近似條件。轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器的實(shí)現(xiàn)心 Cn=1ann =RnCn，品，唱取則 尺二 ©尺=5.54 20k" =110.8k，取 110k'12 訂競(jìng) F"7"，取 0"，Con4TonR04 0.0120

19、k11= 2F轉(zhuǎn)速超調(diào)量設(shè)理想空載啟動(dòng)時(shí)z=0，A Cmax/Cb=81.2%,帶入 Q%=A Cmax/Cb)( nb/n*)=2( Cmax/Cb)(人-z)( nb/n*)(T 刀 n/Tm)可 得：Q%=2*81.2%*1.5* (305*0.05/0.20475 ) /1000* (0.0173/0.266 ) =1.18%<8%滿 足設(shè)計(jì)要求。第五章邏輯無環(huán)流控制器的設(shè)計(jì)5.1邏輯無環(huán)流控制器的組成根據(jù)以上要求，邏輯控制器的結(jié)構(gòu)及輸入輸出信號(hào)如下圖所示。 其輸入為反 映電流極性變化的電流給定信號(hào) USi和零電流檢測(cè)信號(hào)Uo，輸出是圭寸鎖正組和反 組脈沖的信號(hào)U和Ui。這兩個(gè)輸

20、出信號(hào)通常以數(shù)字形式表示：“0”表示封鎖,電平檢測(cè)邏輯判斷延時(shí)電路聯(lián)鎖保護(hù)Ui一封鎖正組脈沖巴1封鎖反組脈沖圖3-1 邏輯控制器的組成“ 1”表示開放。邏輯控制器由電平檢測(cè)、邏輯判斷、延時(shí)電路和聯(lián)鎖保護(hù)四部 分組成。5.2邏輯無環(huán)流控制器工作原理邏輯無環(huán)流可逆直流調(diào)速系統(tǒng)原理框圖如圖所示。其主電路采用反并連連接電路。因?yàn)闊o環(huán)流，所以不需要設(shè)置限環(huán)流電抗器，控制電路仍是典型的轉(zhuǎn)速、 電流雙閉環(huán)系統(tǒng)，只是電流環(huán)是分設(shè)的。1ACR 2ACF分別控制的是正組VF、反 組VR的整流橋。正組VF、反組VR工作時(shí)有整流和逆變兩種狀態(tài)。當(dāng)給定信號(hào) U：為正時(shí)，轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器ASF輸出U*為負(fù)值，邏輯切換裝置DLC

21、給正組橋VF發(fā)出 觸發(fā)脈沖，使其處于整流狀態(tài)，電動(dòng)機(jī)正想轉(zhuǎn)動(dòng)，當(dāng)給定信號(hào)U；為0或負(fù)值，轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器ASR輸出U*為正值。由于電機(jī)電樞電流不為零，邏輯切換電路DLC仍然向正組橋VF提供脈沖，但卻使VF處于逆變狀態(tài)，電流和轉(zhuǎn)速變小。當(dāng)電樞 電流為0時(shí)，反組橋VR處于整流狀態(tài)，此時(shí)電機(jī)處于制動(dòng)狀態(tài)，快速停車或反o向1ACRDLC2ACRASR邏輯控制的無環(huán)流可逆調(diào)速系統(tǒng)原理圖5.3 邏輯無環(huán)流系統(tǒng)運(yùn)行狀態(tài)分析上圖向我們展示了邏輯控制無環(huán)流系統(tǒng)原理圖，現(xiàn)在我們根據(jù)電機(jī)的運(yùn)行狀態(tài)來說明圖中正反組晶閘管的工作狀態(tài)。5.3.1 電機(jī)正向運(yùn)行系統(tǒng)正向運(yùn)行時(shí)，其中轉(zhuǎn)速給定電壓 Un*為正，轉(zhuǎn)速反饋電壓Un為負(fù)，

22、ASR 的輸入偏差電壓厶Un=（Un*-Un）為正。由于ASR的倒相作用，其輸出 Ui*為負(fù)， 電流反饋Ui為正，ACR的輸入偏差電壓 Ui=（Ui*-Ui）為負(fù)。再經(jīng)ACR到相，得 控制電壓Uct為正，丄侯為負(fù)。根據(jù)移相觸發(fā)特性可知，此時(shí)af<90。，正組整流，而ar>90 °，所以反組待逆變。故此階段又可概括為：正組整流，反組待逆變。5.3.2 電機(jī)過渡階段（電流降落過程）發(fā)出停車指令后，轉(zhuǎn)速給定電壓 Un*突變?yōu)榱?，由于轉(zhuǎn)速反饋電壓Un極性仍 為負(fù)，所以Un為負(fù)，則ASR輸出Ui*躍變到正幅值Uim*,這時(shí)電樞電流方向還沒 有來得及改變，電流反饋電壓 Ui的極性仍為

23、正，在（Uim*+Ui）合成信號(hào)的作用 下，ACR的輸出電壓Uct躍變成負(fù)的限幅值-Uctm,使正組VF由整流狀態(tài)很快變 成Bf=Bfmin的逆變狀態(tài)，同時(shí)反組VR由待逆變狀態(tài)轉(zhuǎn)變成待整流狀態(tài)。在負(fù)載 電流回路中，由于正組晶閘管由整流變成逆變，U的極性反過來了，而電動(dòng)機(jī)反電勢(shì)E的未變，迫使Id迅速下降，在電路總電感 L兩端感應(yīng)出很大的電壓 L.dld/dt,這時(shí)，L.dld/dt-E>Udcf=Udcr 。5.3.3 電機(jī)正向制動(dòng)狀態(tài)當(dāng)主回路電流Id下降過零時(shí)，本組逆變終止，轉(zhuǎn)到反組 VR工作，從這時(shí) 起，直到制動(dòng)結(jié)束，稱為它組制動(dòng)階段。電機(jī)制動(dòng)有兩個(gè)狀態(tài)，一是反接制動(dòng)： 電流Id過零反

24、相，直到Idm；二是回饋制動(dòng)：系統(tǒng)力圖維持-Idm使電機(jī)恒減速 制動(dòng)。（1）反接制動(dòng)當(dāng)Id過零并反向，直到達(dá)到Idm以前，Ui為負(fù)，但其數(shù)值小于Uim*， Uim*>0,因此ACR仍處于飽和狀態(tài)，其輸出電壓 Uct仍為-Uctm，Udof和Udor 都和本組逆變階段一樣。但由于 L.dId/dt的數(shù)值略減，使L.dId/dt-E>Udcf=Udcr反組VR由待整流進(jìn)入整流，在整流電壓Udor和電動(dòng)機(jī)反電動(dòng)勢(shì)E的共同作 用下，反向電流很快增長(zhǎng)，電動(dòng)機(jī)處于反接制動(dòng)狀態(tài)，開始減速，在這個(gè)子階段 中，VR將交流電能轉(zhuǎn)變?yōu)橹绷麟娔埽瑫r(shí)電動(dòng)機(jī)也將機(jī)械能轉(zhuǎn)變?yōu)殡娔?，除?電阻上消耗的電能外，大

25、部分轉(zhuǎn)變成磁能儲(chǔ)存在電感中。（2）回饋制動(dòng)當(dāng)反向電流達(dá)到-Idm并略有超調(diào)時(shí)，ACR輸入偏差信號(hào) Ui變負(fù)，輸出電 壓Uct從飽和值Uctm退出，其數(shù)值很快減小，又由負(fù)變正，然后再增大，使VR回到逆變狀態(tài)，而VF變成待整流狀態(tài)。此后，在電流調(diào)節(jié)器的作用下，力圖維 持接近最大反向電流-Idm,使電動(dòng)機(jī)在恒減速條件下回饋制動(dòng)，反動(dòng)能轉(zhuǎn)換成電 能，其中大部分通過 VR逆變回饋電網(wǎng)。由于電流恒定，電感中磁能基本不變。 這一階段是VR工作在逆變狀態(tài)，所以這一階段又稱為它組逆變子階段。它組逆變回饋制動(dòng)是制動(dòng)過程中的主要階段，所占時(shí)間最長(zhǎng)。534 電機(jī)停車在它組逆變階段中，電壓 Uct、Udor、反電勢(shì)E和

26、轉(zhuǎn)速n這幾個(gè)量是同步線 性衰減的，由于要克服 Rrec和Ra上的壓降，總是E>Udor,才能維持-Idm基本 恒定。當(dāng)Udor=0時(shí)，E仍繼續(xù)下降，這時(shí)就無法維持-Idm不變了，于是電流立 即衰減，開始了反向減流子階段。在電流衰減過程中，電感L上的感應(yīng)電壓L.dId/dt支持著反向電流，并釋 放出儲(chǔ)存的磁能，和電動(dòng)機(jī)釋放出來的動(dòng)能一起通過 VR逆變回饋電網(wǎng)。如此時(shí) 電機(jī)停轉(zhuǎn)，整個(gè)制動(dòng)過程便結(jié)束了。5.4 邏輯無環(huán)流裝置DLC的設(shè)計(jì)電平檢測(cè)器電路(DPZ的設(shè)計(jì)電平檢測(cè)器的功能是將控制系統(tǒng)中的模擬量轉(zhuǎn)換成“ 1”或“0”兩種狀態(tài)的 數(shù)字量，它實(shí)際上是一個(gè)模數(shù)轉(zhuǎn)換器。一般可用帶正反饋的運(yùn)算放大

27、器組成， 具 有一定要求的繼電特性即可，其原理、結(jié)構(gòu)及繼電特性圖如下所示：由帶正反饋的運(yùn)算放大器構(gòu)成的電平檢測(cè)器(a)原理圖(b)結(jié)枸圖L1 gnnlini(c)繼電特性從結(jié)構(gòu)圖可得電平檢測(cè)器的閉環(huán)放大系數(shù)：Kcl=Uex/Ui n=K/(1-KKv)其中，K為運(yùn)算放大器的開環(huán)放大倍數(shù)，Kv為正反饋系數(shù)。當(dāng)K 一定時(shí)，若KKv >1，則放大器工作于繼電狀態(tài)，其輸入輸出特性會(huì)出現(xiàn)回環(huán)，如圖(c)所示，回環(huán)寬度的計(jì)算公式為：U = Uin1 - Uin2 = KU（Uexml - Uexm2）,其中，Uexml和Uexm2分別為正向和負(fù)向飽和輸出電壓，Uin1和Uin2分別為當(dāng)輸出由正變?yōu)樨?fù)

28、和由負(fù)變?yōu)檎龝r(shí)所需的最小輸入電壓KU R1越小，KU越大，正反饋?zhàn)饔迷綇?qiáng)，回環(huán)越寬，回環(huán)寬度一般取0.2 V左右。電平檢測(cè)器根據(jù)轉(zhuǎn)換的對(duì)象不同，分為轉(zhuǎn)矩極性鑒別器DPT和零電流檢測(cè)器DPZ上圖（a）所示為轉(zhuǎn)矩極性鑒別器DPT的輸入輸出特性.其輸入信號(hào)為ASR 輸出Ui，它是左右對(duì)稱的；其輸出為轉(zhuǎn)矩極性信號(hào)UT，為給出“T 和“0” 的數(shù)字量， 輸出應(yīng)是上下不對(duì)稱的可通過在檢測(cè)器輸出加鉗位二極管實(shí)現(xiàn)，“ 1”表示正向轉(zhuǎn)矩，用正向飽和值+12V表示；“0”表示負(fù)向轉(zhuǎn)矩，用負(fù)飽和值-0.6V表示。UrLuz"l"Q0V>(12v)(112v)1FJl*oUid4【幾&quo

29、t;O' t -O.hV)-n.6v)（n） DPT輸入輸出持性（b） DPZ輸入輸出特性上圖（b）所示為零電流檢測(cè)器DPZ的輸入輸出特性，其輸入信號(hào)是電流互 感器輸出的零電流信號(hào)Ui0，主電路有電流時(shí)Ui0約為+0.6V （在電流檢測(cè)電 路串接二極管構(gòu)成偏移電路得到），零電流檢測(cè)器輸出UZ為“0”；主電路 電流接近零時(shí)，Ui0下降到+0.2V左右，輸出UZ為“ T,所以DPZ的輸 入應(yīng)是左右不對(duì)稱的。為此，在轉(zhuǎn)矩極性鑒別器的基礎(chǔ)上，增加一個(gè)負(fù)偏置電路， 將特性向右偏移即可構(gòu)成零電流檢測(cè)器。為使重復(fù)電流是“零”這種狀態(tài)，用 DPZ的輸出UZ為“ 1”表示主電路電流接近零，而當(dāng)主電路有電

30、流時(shí)，UZ則為“0”。 邏輯判斷電路的設(shè)計(jì)邏輯判斷電路的任務(wù)是根據(jù)電平檢測(cè)器輸出的兩個(gè)信號(hào) UT和UZ，進(jìn)行邏 輯運(yùn)算，之后正確發(fā)出切換信號(hào)UF和UR（即封鎖原組的脈沖， 開放另一組脈 沖的指令信號(hào)）。UF和UR均有“ 1”和“0”兩種狀態(tài)， 究竟是“ 1”態(tài) 還是“0”態(tài)表示封鎖觸發(fā)脈沖， 取決于觸發(fā)電路的結(jié)構(gòu)。 現(xiàn)假設(shè)“ 1”態(tài)時(shí) 開放脈沖，“ 0”態(tài)時(shí)封鎖脈沖。為確定邏輯判斷電路的結(jié)構(gòu)，列出各種情況下邏輯判斷電路各量之間的邏輯 關(guān)系運(yùn)廿狀態(tài)轉(zhuǎn)距（電堿蛤定）板性電整4£流邏輯屯跚 輸入邏蚩屯謚 輸出T%兒%正向啟動(dòng)4-01110+-有10L0正向運(yùn)if右1010正向制動(dòng)-有001

31、0-+0010L-+有（制動(dòng)電流000L反向啟動(dòng)一豐有010J-+(001反向運(yùn)，行-+有000L反向制動(dòng)+冇1001+-011104-有（制動(dòng)電流1010刪去上表重復(fù)項(xiàng)，可得邏輯判斷電路的真值表，如下:切片片1101010n01001fl100011001根據(jù)真值表，按脈沖封鎖條件可列出下列邏輯式：耳=久（片匕+片乞）="r ”t（"z +乞）+=UR （UT +=片（T + IL）、用與非門表示：ur = uR （r/T + u7二 ul （f/r u7）.同理，可以寫出邏輯代數(shù)與非表達(dá)式：根據(jù)以上兩式，可采用具有高抗擾能力的 HTL單與非門組成邏輯判斷電路，如 下圖所

32、示：邏轉(zhuǎn)判斷電路延時(shí)電姑聯(lián)鎖保護(hù)電平檢測(cè)DPT邏輯無環(huán)流控制器DLC原理圖封 上圖中的 必須先對(duì)“ 1 ”的延時(shí)。 阻;延時(shí)電路的設(shè)計(jì)鎖延時(shí)和開放延時(shí)可通過在HTL與非門輸入端加接二極管VD和電容 C來實(shí)現(xiàn)，1 勺C1，VD1，C2，VD2即為延時(shí)而用，當(dāng)與非門的輸入端由 “0”變到“ 1”時(shí), :寸電容充電，待電容充到開門電平時(shí)，“1”才真正加到與非門輸入端， 輸出才由變“0”，電容充電到開門電平的時(shí)間則為延時(shí)時(shí)間，改變電容的大小可以得到不冋谷電路的充電時(shí)間：式中R充電回路電阻（HTL與非門內(nèi)阻，圖3-18中未表示出）;C外接電容；U電源電壓，HTL與非門用U =15V;U電容端電壓.根據(jù)所

33、需延時(shí)時(shí)間表可計(jì)算出相應(yīng)的電容值。544聯(lián)鎖保護(hù)電路正常情況下，邏輯判斷與延時(shí)電路的兩個(gè)輸出U ' F和U ' R總是一個(gè)為“ 1”態(tài)而另一個(gè)為“ 0”態(tài)，一旦發(fā)生故障，兩個(gè)輸出U ' F和U ' R如果同時(shí)為“ 1”態(tài)，將造成兩組晶閘管同時(shí)開放而導(dǎo)致電源短路，為了避免這種事故，在無環(huán)流邏輯控制器的最后部分設(shè)置了多“ T聯(lián)鎖保護(hù)電路，如上圖所示。其 工作原理為，正常情況下，U F和U R總是一個(gè)為“ T,另一個(gè)為“ 0”， 此時(shí)A點(diǎn)電位始終為“ 1”，則實(shí)際的脈沖封鎖信號(hào) Ublf和Ublr與U ' F和 U R的狀態(tài)完全相同，總能封鎖一組脈沖。發(fā)生事故

34、，U ' F和U ' R均為“ 1”時(shí)，A點(diǎn)電位立即變?yōu)椤?0”，兩組脈沖均被封鎖。這樣就避免了兩組晶閘管同時(shí)處于整流狀態(tài)而造成短路事故的發(fā)生。第六章保護(hù)電路的設(shè)計(jì)6.1過電壓保護(hù) 阻容吸收在變壓器副邊并聯(lián)電容，短路時(shí)的過電壓使電容中流過較大的充電電流，把拉閘時(shí)磁場(chǎng)釋放出的能量轉(zhuǎn)化為電容的電場(chǎng)能量存儲(chǔ)起來，可以大大抑制過電 壓。但是只并聯(lián)電容，和變壓器一起構(gòu)成震蕩回路，因此需要在電容回路中串接 電阻以起抑制震蕩的作用，這就構(gòu)成了“阻容吸收裝置”。已知選用SG-F型三相變壓器，容量為50kVA副邊丫接，相電壓U2=2OOV, 有手冊(cè)上查得Udi%=5 Io%=8阻容裝置采用接法以減小電容量。50變壓器每相伏安數(shù)VA= X1016.7 X103VA3>3 X6 X0%帶=2 X8X16.7 X°32002=6.686.2過電流保護(hù)用自動(dòng)開關(guān)作為過電流的后備保護(hù)，當(dāng)電路失去控制作用時(shí)，在交流電源入 口處接上自動(dòng)開關(guān)切斷電源，排除故障后在合上自動(dòng)開關(guān)即可。此處選用