邏輯無環(huán)流可逆直流調速系統(tǒng)設計與研究——DLC

1、沈陽理工大學課程設計論文摘 要在可逆調速系統(tǒng)中，電動機最基本的要素就是能改變旋轉方向。而要改變電動機的旋轉方向有兩種辦法：一種是改變電動機電樞電壓的極性，第二種是改變勵磁磁通的方向。所謂邏輯無環(huán)流系統(tǒng)就是在一組晶閘管工作時，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)不僅能實現邏輯無環(huán)流可逆調速，還能實現回饋制動。對于大容量的系統(tǒng)，從生產角度出發(fā)，往往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)流可逆調速系統(tǒng)

2、在生產中被廣泛運用。關鍵詞：邏輯無環(huán)流；可逆直流調速系統(tǒng)；DLC；保護電路；觸發(fā)電路。目錄1 緒論11.1 無環(huán)流調速系統(tǒng)簡介11.2系統(tǒng)設計32系統(tǒng)主電路設計43 調節(jié)器的設計53.1電流調節(jié)器的設計53.2速度調節(jié)器的設計64 DLC設計74.1 邏輯控制器的原理74.2 速度給定環(huán)節(jié)設計94.3無環(huán)流控制系統(tǒng)各種運行狀態(tài)104.3.1 正向起動到穩(wěn)定運轉104.3.2 正向減速過程104.3.3 正轉制動114.4.4 停車狀態(tài)135觸發(fā)電路設計146保護電路設計156.1 過電流保護156.2過電壓保護16總結17參考文獻18附錄一19附錄二24281 緒論1.1 無環(huán)流調速系統(tǒng)簡介許

3、多生產機械要求電動機既能正轉，又能反轉，而且常常還需要快速的啟動和制動，這就需要電力拖動系統(tǒng)具有四象限運行的特性，也就是需要可逆的調速系統(tǒng)。采用兩組晶閘管反并聯(lián)的可逆調速系統(tǒng)解決了電動機的正、反轉運行和回饋制動問題，但是，如果兩組裝置的整流電壓同時出現，便會產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)流對負載無益，只會加重晶閘管和變壓器的負擔，消耗功率。換流太大時會導致晶閘管損壞，因此應該予以抑制或消除有環(huán)流可逆系統(tǒng)雖然具有反向快、過渡平滑等優(yōu)點，但設置幾個環(huán)流電抗器終究是個累贅。因此，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

4、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)流可逆調速系統(tǒng)可按實現無環(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)在目前的生產中應用很少，邏輯無環(huán)流系統(tǒng)目前生產中應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)流可逆系統(tǒng)，組成邏輯無環(huán)流可逆系統(tǒng)的思路是：任何時候只觸發(fā)一組整流橋，另一組整流橋封鎖，完全杜絕了產生環(huán)流的可能。至于選擇哪一組工作，就看電動機組需要的轉矩方向。若需正向電動，應觸發(fā)正組橋；若需反向電動，就應觸發(fā)反組橋，可

5、見，觸發(fā)的選擇應決定于電動機轉矩的極性，在恒磁通下，就決定于信號。同時還要考慮什么時候封鎖原來工作橋的問題，這要看工作橋又沒有電流存在，有電流時不應封鎖，否則，開放另一組橋時容易造成二橋短路?？梢?，只要用信號極性和電流“有”、“無”信號可以判定應封鎖哪一組橋，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)稱邏輯無環(huán)流可逆系統(tǒng)。 下圖為邏輯無環(huán)流可逆調速系統(tǒng)原理圖。 圖1-1 邏輯無環(huán)流可逆調速系統(tǒng)原理圖ASR速度調節(jié)器ACR1ACR2正反組電流調節(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

6、變換器AR反號器GL過流保護環(huán)節(jié)1.2系統(tǒng)設計 要實現邏輯無環(huán)流可逆調速，就要采用橋式全控整流逆變電路。要達到電流和轉速的超調要求就要設計電流-轉速雙閉環(huán)調速器；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，也可用單片機實現，本文使用PLC來實現邏輯控制；觸發(fā)電路要保證晶閘管在合適的時候導通或截止，并且要能方便的改變觸發(fā)脈沖的相位，達到實時調整輸出電壓的目的，從而實現調速。保護電路有瞬時過壓抑制，過電流保護和過電壓保護，當過壓或過流時封鎖觸發(fā)脈沖，從而實現保護功能。2系統(tǒng)主電路設計邏輯無環(huán)流可逆直流調速系統(tǒng)的主

7、電路如下圖所示:圖2-1 邏輯無環(huán)流可逆直流調速系統(tǒng)主電路兩組橋在任何時刻只有一組投入工作（另一組關斷），所以在兩組橋之間就不會存在環(huán)流。但當兩組橋之間需要切換時，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，而同時把原來封鎖著的一組橋立即開通，因為已經導通的晶閘管并不能在觸發(fā)脈沖取消的一瞬間立即被關斷，必須待晶閘管承受反壓時才能關斷。如果對兩組橋的觸發(fā)脈沖的封鎖和開放同時進行，原先導通的那組橋不能立即關斷，而原先封鎖著的那組橋已經開通，出現兩組橋同時導通的情況，因沒有環(huán)流電抗器，將會產生很大的短路電流，把晶閘管燒毀。為此首先應是已導通的的晶閘管斷流，要妥當處理主回路中的電感儲存的一部分能

8、量回饋給電網，其余部分消耗在電機上，直到儲存的能量釋放完，主回路電流變?yōu)榱?，使原晶閘管恢復阻斷能力，隨后再開通原來封鎖著的那組橋的晶閘管，使其觸發(fā)導通。3 調節(jié)器的設計3.1電流調節(jié)器的設計圖3-1 電流調節(jié)器3.2速度調節(jié)器的設計圖3-2 速度調節(jié)器4 DLC設計4.1 邏輯控制器的原理無環(huán)流邏輯控制器的任務是在正組晶閘管工作時，則封鎖反組晶閘管，在反組晶閘管工作時，則封鎖正組晶閘管。采用數字邏輯電路，使其輸出信號以0 和1 的數字信號形式來執(zhí)行封鎖與開放的作用，為了確保正反組不會同時開放，應使兩者不能同時為1。系統(tǒng)在反轉和正轉制動時應該開放反組晶閘管，封鎖正組晶閘管，在這兩種情況下都要開放

9、反組，封鎖正組。從電動機來看反轉和正轉制動的共同特征是使電動機產生負的轉矩。上述特征可以由ASR 輸出的電流給定信號來體現。DLC 應該先鑒別電流給定信號的極性，將其作為邏輯控制環(huán)節(jié)的一個給定信號。僅用電流給定信號去控制DLC 還是不夠，因為其極性的變化只是邏輯切換的必要條件。只有在實際電流降到零時，才能發(fā)出正反組切換的指令。因此，只有電流轉矩極性和零電流檢測信號這兩個前提同時具備時，并經過必要的邏輯判斷，才可以讓DLC 發(fā)出切換指令。邏輯切換指令發(fā)出后還不能馬上執(zhí)行，需經過封鎖時時間Tdb1才能封鎖原導通組脈沖；再經過開放延時時間Tdt后才能開放另一組脈沖。通常Tdb1=3ms，Tdt=7m

10、s。在邏輯控制環(huán)節(jié)的兩個輸出信號之間必須有互相連鎖的保護，決不允許出現兩組脈沖同時開放的狀態(tài)。圖4.1 無環(huán)流邏輯控制環(huán)節(jié)DLC邏輯控制器裝置由PLC來實現，轉矩極性鑒別信號UI*和零電流檢測信號Ui0作為PLC的輸入信號X0和X1，再由PLC的軟件來實現邏輯運算和控制。在邏輯運算判斷發(fā)出切換指令UF、UR后，必須經過封鎖延時Udb1和開放延時Udt才能執(zhí)行切換命令。用FX2系列PLC實現時，只要用其內部的1ms定時器即可達到延時目的。一般封鎖延時取Udb1=3ms，此時封鎖原導通組脈沖；再經過開放延時Udt=7ms開放另一組。若封鎖延時與開放延時同時開始計時，則開放延時時間為3+7=10ms

11、，設延時后的UF'、UR'狀態(tài)分別用輔助繼電器M4、M5表示。DLC裝置的最后部分為邏輯保護環(huán)節(jié)。正常時，UF'與UR'狀態(tài)總是相反的；一旦DLC發(fā)生故障，使UF'和UR'同時為“1”，將造成兩組晶閘管同時開放，必須避免此情況。滿足保護要求的邏輯真值表如下表。設DLC的輸出信號由PLC輸出端子Y0、Y1輸出。表4-1 邏輯真值表M4M5Y0Y100000101101011禁止其中Y0控制GTF，Y1控制GTR。為了實現邏輯保護，一方面可以用Y0、Y1實現聯(lián)鎖，另一方面還可以用M4、M5接通特殊輔助繼電器M8034禁止全部輸出，進行雙重保護。X2和

12、X3是過壓和過流檢測信號。4.2 速度給定環(huán)節(jié)設計速度給定環(huán)節(jié)的線路如圖3.24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。圖4.3 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Q-J

13、S，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的常閉觸頭斷開，慢速給定電位器回路內的常開觸頭吸合，工作臺就由正常工作速度自動轉入慢速。當J斷電時，就又自動的從慢速轉入正常工作速度。開關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后而升速。根據給定電壓和相應速度的要求，各電位器實選阻值為： （多圈電位器）4.3無環(huán)流控制系統(tǒng)各種運行狀態(tài)4.3.1 正向起動到穩(wěn)定運轉當給出正向起動訊號，為正，轉速調節(jié)器ASR的輸出為負，轉矩極性鑒別器DPT輸出的狀態(tài)仍為“0”。在起動電流未建立以前，零電流檢

14、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節(jié)器ACR1的調節(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，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，可以在一定范圍內任意調速。4.

15、3.2 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：.本橋逆變階段由于極性不變，僅數值突然減小，而轉速來不及改變，所以使得轉速調節(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。此時電流調節(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。此過程一直進行到衰減到零，本橋逆變結束。.第一次切換當衰減到零，本橋逆變結束，零電流檢測器輸出從1態(tài)變?yōu)? 態(tài)，經封鎖延時，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，再經開放延時，

16、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型濾波網絡的慣性，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。.他橋逆變階段經過延時后，邏輯裝置的輸出變?yōu)?態(tài)。此階段電流調節(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，電動機的轉速直線下降，反組整流裝置處于有效逆變狀態(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，稱此過程為它橋回饋制動。待電動機轉速下降到新的轉速給定電

17、壓后，轉速調節(jié)器的輸入偏差為正，轉速調節(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。這時電流調節(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?，使反組逆變電流減小，在主回路電感兩端產生感應電勢，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。.第二次切換當反組逆變電流衰減到零后，邏輯裝置經延時，變?yōu)?態(tài)，封鎖反組脈沖，再經延時，變?yōu)?態(tài)，開放正組脈沖。待電流調節(jié)器輸出變?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后，經

18、系統(tǒng)調節(jié)作用，使系統(tǒng)重新穩(wěn)定于正向低速度運行狀態(tài)。4.3.3 正轉制動當給定停車命令后，由于機械慣性，轉速負反饋仍存在，在它的作用下，轉速調節(jié)器的輸出由負變正。因此DPT輸出由“0”變“1”，如圖3.25所示。但是只要電流未衰減到零，DPZ輸出仍為“1”?；蚍情THF1、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輸出的狀態(tài)由“1”變?yōu)椤?”，致使HF3的輸出由“0”變“1”。經延時電路延時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”經延時后變

19、“1”，即當電流過零后正組整流裝置的脈沖經封鎖延時后被封鎖。在HF4輸出的狀態(tài)由“1”變“0”后，經延時電路，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”經延時后變“1”，即當電流過零后反組整流裝置的脈沖經開放延時后開放。 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，這是由于轉速調節(jié)器輸出改變了極性，正組觸發(fā)裝置GTF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)。主回路電圖4.4 制動時的邏輯電路圖感很快衰減，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，這個過

20、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。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，由于轉速調節(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)，形成很大的制動電流，這電流通過電流調節(jié)器的作用才把反組的觸發(fā)脈沖推向的逆變狀態(tài)，而且維持電流為恒值，直到最后電機轉速制動到零為止。同理，可分析反向時的各種運行狀態(tài)。當反向起動的主令信號給出后，由于首先

21、要完成邏輯切換，解除反向組觸發(fā)脈沖的封鎖，因此反向起動要滯后一個延時時間。4.4.4 停車狀態(tài)停車時，轉速給定信號，轉速調節(jié)器和電流調節(jié)器的輸出和均為零，觸發(fā)器輸出的觸發(fā)脈沖在位置，變流裝置輸出整流電壓為零，電動機處于停止狀態(tài)。此時，零電流檢測器的輸出為0態(tài)，但轉矩極性鑒別器輸出的狀態(tài)卻有兩種可能：一種是由負變?yōu)榱?，則為0態(tài)；另一種是由正變?yōu)榱?，則為1態(tài)。所以停車狀態(tài)是正組晶閘管有脈沖，還是反組晶閘管有脈沖，則視接通電源時，的狀態(tài)而定，或者是系統(tǒng)已經工作了一段時間之后，則由停車前一時刻的狀態(tài)而定。為方便以下分析，先假設停車時，為0態(tài)，為0態(tài)，則為0態(tài)，為1態(tài)，此時再正向起動，其邏輯裝置不必進行

22、切換；若是再反向起動，邏輯裝置輸出就應切換，且有的延時，才能反向起動，比正向起動拖長了約的時間。5觸發(fā)電路設計 根據對觸發(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

23、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RC濾波器，移相角度一般要大于30°。圖5.1 同步信號為正弦波的觸發(fā)電路原理圖6保護電路設計6.1 過電流保護過流保護環(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)

24、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，在交流側線路接觸器S-B線圈中的常閉觸頭打開，使S-B跳閘，切斷主回路交流電源。改變電阻和數值或選擇不同穩(wěn)壓值的穩(wěn)壓管DW即可整定不同的跳閘電流。圖6.2過流保護環(huán)節(jié)6.2過電壓保護用晶體管和繼電器所組成的輸入過電壓保護電路如圖6.3所示。 圖6.3 輸入過電壓保護 在該電路中，當輸入直流電源的電壓高于穩(wěn)

25、壓二極管的擊穿電壓值時，穩(wěn)壓管擊穿，有電流流過電阻R，使晶體管V導通，繼電器動作，常閉接點斷開，切斷輸入。其中穩(wěn)壓管的穩(wěn)壓值Vz=ESrmaxUBE。輸入電源的極性保護電路可以跟輸入過電壓保護結合在一起,構成極性保護鑒別與過電壓保護電路。輸出過電壓保護電路圖如圖6.4所示 圖6.4輸出過電壓保護 輸出電壓Esc突然升高，晶體管V1、V2導通，晶閘管就導通?；鶞孰妷篤z由式Esc=(R1R2)(VzUBEI)/R1 ，來確定，UBE1為V1的發(fā)射結（BE）電壓降。本電路的動作電壓可變，并且動作點相當穩(wěn)定。當穩(wěn)壓管為7V時，其溫度系數和晶體管V1的發(fā)射結（BE）電壓的溫度系數可以抵消，能使溫度系數

26、降得很低。但是對于輸出為55.5V的直流開關穩(wěn)壓器來說，其常用的動作電壓是5.56V。那么穩(wěn)壓管電壓必在3.5V以下，此電壓附近的穩(wěn)壓管的溫度變化系數是2030mV/。因此,溫度變化大的場合保護電路還會發(fā)生誤動作。采用集成電路電壓比較器來檢測開關穩(wěn)壓器的輸出電壓，是目前較為常用的方法，利用比較器的輸出狀態(tài)的改變跟相應的邏輯電路配合，構成過電壓保護電路，這種電路既靈敏又穩(wěn)定。 總結我們將課程設計分為主電路設計，觸發(fā)電路設計，保護電路設計，及DLC設計，調節(jié)器設計。主電路設計部分主要是設計了主電路，選擇主電路參數，觸發(fā)電路部分是利用數字集成電路進行觸發(fā)器設計，調節(jié)器部分分為轉速調節(jié)器和電流調節(jié)器，

27、根據直流調速系統(tǒng)的工程設計方法進行設計，保護電路部分分為過壓保護和過流保護。本次課程設計的數據均是實驗測得的數據，所以比較可靠，我們也按要求完成了課程設計的各部分內容。 參考文獻<1> 陳伯時主編.電力拖動自動控制系統(tǒng),北京,機械工業(yè)出版社,2003.7<2> 王兆安,黃俊.電力電子技術,北京,機械工業(yè)出版社,2007.7<3> 康華光.電子技術基礎,北京,高等教育出版社,2006.01<4> 付文.電力拖動自動控制系統(tǒng)實驗指導書.<5> 楊松才.電力拖動自動控制系統(tǒng)圖集附錄一 參數設置（晶閘管直流調速系統(tǒng)參數和環(huán)節(jié)特性的測定實驗）一

28、實驗目的1了解電力電子及電氣傳動教學實驗臺的結構及布線情況。2熟悉晶閘管直流調速系統(tǒng)的組成及其基本結構。3掌握晶閘管直流調速系統(tǒng)參數及反饋環(huán)節(jié)測定方法。二實驗內容1測定晶閘管直流調速系統(tǒng)主電路電阻R2測定晶閘管直流調速系統(tǒng)主電路電磁時間常數Td3測定直流電動機電勢常數Ce和轉矩常數CM4測定晶閘管直流調速系統(tǒng)機電時間常數TM5測定晶閘管觸發(fā)及整流裝置特性Ud=f (Uct)6測定測速發(fā)電機特性UTG=f (n)三實驗系統(tǒng)組成和工作原理晶閘管直流調速系統(tǒng)由晶閘管整流調速裝置，平波電抗器，電動機發(fā)電機組等組成。本實驗中，整流裝置的主電路為三相橋式電路，控制回路可直接由給定電壓Ug作為觸發(fā)器的移相控

29、制電壓，改變Ug的大小即可改變控制角，從而獲得可調的直流電壓和轉速，以滿足實驗要求。四實驗設備及儀器1MCL32電源控制屏2MCL31低壓控制電路及儀表3MCL33觸發(fā)電路及晶閘管主電路4電機導軌及測速發(fā)電機（或光電編碼器）5MEL03三相可調電阻器6雙蹤示波器7萬用表8直流電動機M03、直流發(fā)電機MO1 五注意事項1由于實驗時裝置處于開環(huán)狀態(tài)，電流和電壓可能有波動，可取平均讀數。2為防止電樞過大電流沖擊，每次增加Ug須緩慢，且每次起動電動機前給定電位器應調回零位，以防過流。3電機堵轉時，大電流測量的時間要短，以防電機過熱。六實驗方法1電樞回路電阻R的測定電樞回路的總電阻R包括電機的電樞電阻R

30、a，平波電抗器的直流電阻RL和整流裝置的內阻Rn，即R=Ra+RL+Rn為測出晶閘管整流裝置的電源內阻，可采用伏安比較法來測定電阻，其實驗線路如圖A1所示。圖A1.1 電樞回路電阻R的測定將變阻器RP（可采用兩只900電阻并聯(lián)）接入被測系統(tǒng)的主電路，并調節(jié)電阻負載至最大。測試時電動機不加勵磁，并使電機堵轉。MCL-31的給定電位器RP1逆時針調到底，使Uct=0。調節(jié)偏移電壓電位器RP2，使a=150°。合上主電路電源開關。調節(jié)Ug使整流裝置輸出電壓Ud=（3070）%Unom（可為110V），然后調整RP使電樞電流分別為（8090）%Inom和40%Inom，在Ud不變的條件下讀取

31、A，V表數值I1、I2，U1、U2。表A1.1U(V)7389I(A)0.90.5可得電樞回路總電阻R=(U2-U1)/(I1-I2)=40.0W如把電機電樞兩端短接，重復上述實驗，可得表A1.2U(V)92101I(A)0.90.5RL+Rn=(U2-U1)/(I1-I2)=22.5W則電機的電樞電阻為Ra=R-（RL+Rn）=17.5W短接電抗器兩端，重復上述實驗，可得電抗器直流電阻RL。表A1.3U(V)7389I(A)0.90.5 RL=R-（Ra+Rn）=40.0W-32.5W=7.5W2主電路電磁時間常數的測定圖A1.2 主電路電磁時間常數的測定實驗線路如圖A2所示。采用電流波形法

32、測定電樞回路電磁時間常數Td，電樞回路突加給定電壓時，電流id按指數規(guī)律上升 其電流變化曲線如圖2.5所示。當t =Td時，有 MCL-31的給定電位器RP1逆時針調到底，使Uct=0。合上主電路電源開關。電機不加勵磁。調節(jié)Uct，監(jiān)視電流表的讀數，使電機電樞電流為(5090)%Inom。然后保持Uct不變，突然合上主電路開關，用示波器拍攝id=f(t)的波形，由波形圖上測量出當電流上升至63.2%穩(wěn)定值時的時間，即為電樞回路的電磁時間常數Td。5ms圖A1.3 電流變化曲線由上圖可知Td=0.632×5=3.2ms3電動機電勢常數Ce和轉矩常數CM的測定將電動機加額定勵磁，使之空載

33、運行，改變電樞電壓Ud，測得相應的n，即可由下式算出Ce=KeF=(Ud2-Ud1)/(n2-n1)=0.12 V/(r/min)表A1.4Ud(V)69159n(r/min)10091013轉矩常數(額定磁通時)CM的單位為N.m/A，可由Ce求出 CM=9.55Ce=1.114系統(tǒng)機電時間常數TM的測定系統(tǒng)的機電時間常數可由下式計算 由于Tm>>Td，也可以近似地把系統(tǒng)看成是一階慣性環(huán)節(jié)，即當電樞突加給定電壓時，轉速n將按指數規(guī)律上升，當n到達63.2%穩(wěn)態(tài)值時，所經過的時間即為拖動系統(tǒng)的機電時間常數。測試時電樞回路中附加電阻應全部切除。MCL31的給定電位器RP1逆時針調到底

34、，使Uct=0。合上主電路電源開關。電動機M加額定勵磁。調節(jié)Uct，將電機空載起動至穩(wěn)定轉速1000r/min。然后保持Uct不變，斷開主電路開關，待電機完全停止后，突然合上主電路開關，給電樞加電壓，用示波器拍攝過渡過程曲線，即可由此確定機電時間常數為30.2ms。5測速發(fā)電機特性UTG=f(n)的測定實驗線路如圖2.3所示。電動機加額定勵磁，逐漸增加觸發(fā)電路的控制電壓Uct，分別讀取對應的UTG,n的數值若干組，即可描繪出特性曲線UTG=f(n)。表A1.5n（r/min）21049680011001500UTG（V）1.323.064.936.768.70Uct（V）0.50.841.36

35、2.226.82Ud（V）85136188237287圖A1.3 系統(tǒng)機電時間常數的測定附錄二系統(tǒng)調試（邏輯無環(huán)流可逆直流調速系統(tǒng)實驗）一實驗目的1. 了解并熟悉邏輯無環(huán)流可逆直流調速系統(tǒng)的原理和組成。2. 掌握各控制單元的原理，作用及調試方法。3. 掌握邏輯無環(huán)流可逆調速系統(tǒng)的調試步驟和方法。4. 了解邏輯無環(huán)流可逆調速系統(tǒng)的靜特性和動態(tài)特性。二實驗內容1控制單元調試2系統(tǒng)調試3正反轉機械特性n=f (Id)的測定4正反轉閉環(huán)控制特性n=f (Ug)的測定5系統(tǒng)的動態(tài)特性的觀察三實驗系統(tǒng)的組成及工作原理邏輯無環(huán)流系統(tǒng)的主回路由二組反并聯(lián)的三相全控整流橋組成，由于沒有環(huán)流，兩組可控整流橋之間可

36、省去限制環(huán)流的均衡電抗器，電樞回路僅串接一個平波電抗器?？刂葡到y(tǒng)主要由速度調節(jié)器ASR，電流調節(jié)器ACR，反號器AR，轉矩極性鑒別器DPT，零電流檢測器DPZ，無環(huán)流邏輯控制器DLC，觸發(fā)器，電流變換器FBC，速度變換器FBS等組成。其系統(tǒng)原理圖如圖A4所示。正向起動時，給定電壓Ug為正電壓，無環(huán)流邏輯控制器的輸出端Ublf為”0”態(tài)，Ublr為”1”態(tài)，即正橋觸發(fā)脈沖開通，反橋觸發(fā)脈沖封鎖，主回路正組可控整流橋工作，電機正向運轉。減小給定時，Ug<Un,使Ui 反向，整流裝置進入本橋逆變狀態(tài)，而Ublf,Ublr不變，當主回路電流減小并過零后，Ublf，Ublr輸出狀態(tài)轉換，Ublf為“1”態(tài)，Ublr為“0”態(tài)，即進入它橋制動狀態(tài)，使電機降速至設定的轉速后再切換成正向運行；當Ug=0時，則電機停轉。反向運行時，Ublf為”1”態(tài)，Ublr為”0”態(tài)，主電路反組可控整流橋工作。無環(huán)流邏輯控制器的輸出取決于電機的運行狀態(tài)，正向運轉，正轉制動本橋逆變及反轉制動它橋逆變狀態(tài)，Ublf為”0”態(tài)，Ublr為”1”態(tài)，保證了正橋工作，反橋封鎖；反向運轉，反