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。對于自動控制系統(tǒng)方 面，在工業(yè)、農(nóng)業(yè)、交通運輸和國防上，廣泛應(yīng)用電動機(jī)來拖動工作機(jī)械。較為 先進(jìn)的工作機(jī)械和生產(chǎn)工藝，普遍要求對生產(chǎn)機(jī)械的可靠性有嚴(yán)格要求。故本設(shè) 計主要介紹了雙閉環(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 前提下實現(xiàn)轉(zhuǎn)速無靜差，但是，如果對系統(tǒng)的動態(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、對其控制器的要求，并論證了本設(shè)計的可行性。緒 論 1第一章設(shè)計要求及參數(shù)41.1

2、設(shè)計要求 41.2設(shè)計參數(shù) 4第二章控制系統(tǒng)整體方案設(shè)計 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62.4系統(tǒng)主電路6第三章主回路設(shè)計73.1主回路參數(shù)計算及元器件選擇 73.1.1 晶閘管的選擇7平波電抗器的選擇 73.1.3 測速發(fā)電機(jī)的選擇 73.2電流檢測電路設(shè)計 8第四章轉(zhuǎn)速、電流雙閉環(huán)調(diào)速控制系統(tǒng)設(shè)計 84.1雙閉環(huán)系統(tǒng)設(shè)計準(zhǔn)備 84.2電流環(huán)設(shè)計9電流環(huán)結(jié)構(gòu)框圖的化簡 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)計算 9檢驗近似條件 10電流調(diào)節(jié)器的實現(xiàn) 104.3轉(zhuǎn)速環(huán)設(shè)計（ASR 11轉(zhuǎn)速環(huán)結(jié)構(gòu)框圖的化簡 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)的計算 114.3.4 檢驗近似條件 11轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器的實現(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 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)運行狀態(tài)分析 145.3.1 電機(jī)正向運行 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 15541 電平檢測器電路（DPZ的設(shè)計 15542 邏輯判斷電路的設(shè)計 16543 延時電路的設(shè)計 18544聯(lián)鎖保護(hù)電路 18第六章保護(hù)電路的設(shè)計 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20第八章參考文獻(xiàn) 20第一章設(shè)計要求及參數(shù)1.1設(shè)計要求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%動態(tài)速降 nW 8-10%,調(diào)速系統(tǒng)的過渡過程時間（調(diào)節(jié)時間）ts w 1s；4. 系統(tǒng)在5%負(fù)載以上變化的運行范圍內(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)，并且有制動措施。1.2設(shè)計參數(shù)為某生產(chǎn)機(jī)械設(shè)計一個調(diào)速范圍寬、起制動性能好的直流

5、調(diào)速系統(tǒng)，且擬 定該系統(tǒng)為晶閘管-電動機(jī)系統(tǒng)。已知系統(tǒng)中直流電動機(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)電壓波動為+5% - -10% ;速度檢測采用測 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)反饋作用限制電流的沖擊，并不能很理想地控制電流 的動態(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)起動過程中，起動電流達(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。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)的起動和堵轉(zhuǎn)時 電流過大問題，而且該量只在起動和堵轉(zhuǎn)時存在， 在正常運行時就取消，且電流 隨著負(fù)載增減。有環(huán)流調(diào)速系統(tǒng)中的環(huán)流雖然可以對電動機(jī)和負(fù)載造成負(fù)擔(dān)，但是只要合理的對環(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，使電動機(jī)在空載或輕載時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)引起的非線性對系統(tǒng)性能的影響。所以在實際生產(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，調(diào)速系統(tǒng)能獲得最快的 起動過程，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)在起動和堵轉(zhuǎn)

8、時的性能，但實際上由于其實質(zhì)是電流與轉(zhuǎn)速共用一個調(diào)節(jié)器，所以在實際生產(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)定運行時電流波形的連續(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，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。因為無環(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工作時有整流和逆變兩種狀態(tài)。當(dāng)給定信號 U： 為正時，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)，電動機(jī)正向轉(zhuǎn)動；當(dāng)給定信號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)速變小；當(dāng)電樞電流為0時，反組橋VR處于整流狀態(tài)，此時電機(jī)處于制動狀態(tài)，快速停車或反向運行。2.3系統(tǒng)總體分析設(shè)計由邏輯無環(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是一個核心裝置。其任務(wù)是在正組晶閘管橋工作時開放正組脈 沖，封鎖反組脈沖，反組橋工作時相反。其中 DLC判斷、延時電路的正確建模和 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3.1主回路參數(shù)計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. 限制電流脈動系數(shù)S=0.1時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)和電流脈動同時滿足，故采用DCL-23-7.5 (其電感值為3.6 mH)。測速發(fā)電機(jī)的選擇因為電動機(jī)的額定轉(zhuǎn)速為1000 %血用，所以采用ZYS-100A型測速發(fā)電機(jī)直流測速發(fā)電機(jī)電路帶負(fù)載直流測速發(fā)電機(jī)輸出特性3.2電流檢測電路設(shè)計電流反饋環(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，其極性為正；檢測用電流互感器

13、；主電路經(jīng)電流互感器檢測后，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4.1雙閉環(huán)系統(tǒng)設(shè)計準(zhǔn)備采用PI調(diào)節(jié)的單個轉(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 現(xiàn)轉(zhuǎn)速無靜差。但是，如果對系統(tǒng)的動態(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（ACR電流環(huán)結(jié)構(gòu)框圖的化簡電流調(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)忽略反電動勢變化對電流環(huán)動態(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)器的實現(xiàn)2O r- 險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（ASR轉(zhuǎn)速環(huán)結(jié)構(gòu)框圖的化簡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)小時間常數(shù)近似處理條件：1 Ki = 136.24 38.9sJcn3Ton 3Y 0.01均滿足近似條件。轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器的實現(xiàn)心 Cn=1ann =RnCn，品，唱取則 尺二 ©尺=5.54 20k" =110.8k，取 110k'12 訂競 F"7"，取 0"，Con4TonR04 0.0120

19、k11= 2F轉(zhuǎn)速超調(diào)量設(shè)理想空載啟動時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)計要求。第五章邏輯無環(huán)流控制器的設(shè)計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)及輸入輸出信號如下圖所示。 其輸入為反 映電流極性變化的電流給定信號 USi和零電流檢測信號Uo，輸出是圭寸鎖正組和反 組脈沖的信號U和Ui。這兩個輸

20、出信號通常以數(shù)字形式表示：“0”表示封鎖,電平檢測邏輯判斷延時電路聯(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、邏輯判斷、延時電路和聯(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。因為無環(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工作時有整流和逆變兩種狀態(tài)。當(dāng)給定信號 U：為正時，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)，電動機(jī)正想轉(zhuǎn)動，當(dāng)給定信號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，反組橋VR處于整流狀態(tài)，此時電機(jī)處于制動狀態(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)正向運行系統(tǒng)正向運行時，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，而電動機(jī)反電勢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，L.dld/dt-E>Udcf=Udcr 。5.3.3 電機(jī)正向制動狀態(tài)當(dāng)主回路電流Id下降過零時，本組逆變終止，轉(zhuǎn)到反組 VR工作，從這時 起，直到制動結(jié)束，稱為它組制動階段。電機(jī)制動有兩個狀態(tài)，一是反接制動： 電流Id過零反

24、相，直到Idm；二是回饋制動：系統(tǒng)力圖維持-Idm使電機(jī)恒減速 制動。（1）反接制動當(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和電動機(jī)反電動勢E的共同作 用下，反向電流很快增長，電動機(jī)處于反接制動狀態(tài)，開始減速，在這個子階段 中，VR將交流電能轉(zhuǎn)變?yōu)橹绷麟娔埽瑫r電動機(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)變成磁能儲存在電感中。（2）回饋制動當(dāng)反向電流達(dá)到-Idm并略有超調(diào)時，ACR輸入偏差信號 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,使電動機(jī)在恒減速條件下回饋制動，反動能轉(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。它組逆變回饋制動是制動過程中的主要階段，所占時間最長。534 電機(jī)停車在它組逆變階段中，電壓 Uct、Udor、反電勢E和

26、轉(zhuǎn)速n這幾個量是同步線 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，E仍繼續(xù)下降，這時就無法維持-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 放出儲存的磁能，和電動機(jī)釋放出來的動能一起通過 VR逆變回饋電網(wǎng)。如此時 電機(jī)停轉(zhuǎn)，整個制動過程便結(jié)束了。5.4 邏輯無環(huán)流裝置DLC的設(shè)計電平檢測器電路(DPZ的設(shè)計電平檢測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，它實際上是一個模數(shù)轉(zhuǎn)換器。一般可用帶正反饋的運算放大

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：由帶正反饋的運算放大器構(gòu)成的電平檢測器(a)原理圖(b)結(jié)枸圖L1 gnnlini(c)繼電特性從結(jié)構(gòu)圖可得電平檢測器的閉環(huán)放大系數(shù)：Kcl=Uex/Ui n=K/(1-KKv)其中，K為運算放大器的開環(huán)放大倍數(shù)，Kv為正反饋系數(shù)。當(dāng)K 一定時，若KKv >1，則放大器工作于繼電狀態(tài)，其輸入輸出特性會出現(xiàn)回環(huán)，如圖(c)所示，回環(huán)寬度的計算公式為：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所需的最小輸入電壓KU R1越小，KU越大，正反饋作用越強(qiáng)，回環(huán)越寬，回環(huán)寬度一般取0.2 V左右。電平檢測器根據(jù)轉(zhuǎn)換的對象不同，分為轉(zhuǎn)矩極性鑒別器DPT和零電流檢測器DPZ上圖（a）所示為轉(zhuǎn)矩極性鑒別器DPT的輸入輸出特性.其輸入信號為ASR 輸出Ui，它是左右對稱的；其輸出為轉(zhuǎn)矩極性信號UT，為給出“T 和“0” 的數(shù)字量， 輸出應(yīng)是上下不對稱的可通過在檢測器輸出加鉗位二極管實現(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）所示為零電流檢測器DPZ的輸入輸出特性，其輸入信號是電流互 感器輸出的零電流信號Ui0，主電路有電流時Ui0約為+0.6V （在電流檢測電 路串接二極管構(gòu)成偏移電路得到），零電流檢測器輸出UZ為“0”；主電路 電流接近零時，Ui0下降到+0.2V左右，輸出UZ為“ T,所以DPZ的輸 入應(yīng)是左右不對稱的。為此，在轉(zhuǎn)矩極性鑒別器的基礎(chǔ)上，增加一個負(fù)偏置電路， 將特性向右偏移即可構(gòu)成零電流檢測器。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，UZ則為“0”。 邏輯判斷電路的設(shè)計邏輯判斷電路的任務(wù)是根據(jù)電平檢測器輸出的兩個信號 UT和UZ，進(jìn)行邏 輯運算，之后正確發(fā)出切換信號UF和UR（即封鎖原組的脈沖， 開放另一組脈 沖的指令信號）。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 開放脈沖，“ 0”態(tài)時封鎖脈沖。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4-01110+-有10L0正向運if右1010正向制動-有001

31、0-+0010L-+有（制動電流000L反向啟動一豐有010J-+(001反向運，行-+有000L反向制動+冇1001+-011104-有（制動電流1010刪去上表重復(fù)項，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)判斷電路延時電姑聯(lián)鎖保護(hù)電平檢測DPT邏輯無環(huán)流控制器DLC原理圖封 上圖中的 必須先對“ 1 ”的延時。 阻;延時電路的設(shè)計鎖延時和開放延時可通過在HTL與非門輸入端加接二極管VD和電容 C來實現(xiàn)，1 勺C1，VD1，C2，VD2即為延時而用，當(dāng)與非門的輸入端由 “0”變到“ 1”時, :寸電容充電，待電容充到開門電平時，“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間則為延時時間，改變電容的大小可以得到不冋谷電路的充電時間：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、需延時時間表可計算出相應(yīng)的電容值。544聯(lián)鎖保護(hù)電路正常情況下，邏輯判斷與延時電路的兩個輸出U ' F和U ' R總是一個為“ 1”態(tài)而另一個為“ 0”態(tài)，一旦發(fā)生故障，兩個輸出U ' F和U ' R如果同時為“ 1”態(tài)，將造成兩組晶閘管同時開放而導(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總是一個為“ T,另一個為“ 0”， 此時A點電位始終為“ 1”，則實際的脈沖封鎖信號 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，A點電位立即變?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，短路時的過電壓使電容中流過較大的充電電流，把拉閘時磁場釋放出的能量轉(zhuǎn)化為電容的電場能量存儲起來，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，在交流電源入 口處接上自動開關(guān)切斷電源，排除故障后在合上自動開關(guān)即可。此處選用