基于可控硅觸發(fā)器的直流調(diào)速系統(tǒng)

1、基于可控硅觸發(fā)器的直流調(diào)速系統(tǒng) 1.引言 阜新市電纜廠于20世紀(jì)70年代從德國引進(jìn)一臺(tái)擠塑機(jī)，在運(yùn)行多年以后，直流主電機(jī)控制系統(tǒng)中部分元器件老化并損壞，開始出現(xiàn)轉(zhuǎn)速不穩(wěn)定現(xiàn)象，導(dǎo)致所生產(chǎn)電纜絕緣層厚薄不一，于2001年停止使用，對(duì)該廠造成較大經(jīng)：濟(jì)損失。為減小損失，2003年3月，對(duì)該電機(jī)控制系統(tǒng)進(jìn)行了改造。由于該系統(tǒng)通過三相整流對(duì)直流主電機(jī)供電，因此除采用閉環(huán)控制來提高速度的穩(wěn)定性外，改善觸發(fā)電路也成為關(guān)鍵一環(huán)。觸發(fā)脈沖的質(zhì)量和穩(wěn)定直接影響到被驅(qū)動(dòng)電機(jī)的運(yùn)行情況，從而也將影響到產(chǎn)品的質(zhì)量和設(shè)備的安全運(yùn)行問題。為充分利用現(xiàn)場(chǎng)現(xiàn)有資源，提高控制系統(tǒng)的性能價(jià)格比，在實(shí)地考察的基礎(chǔ)上，通過方案選擇，

2、準(zhǔn)備保留原系統(tǒng)主電路，控制系統(tǒng)采用新一代高科技產(chǎn)品，信達(dá)公司生產(chǎn)的CF6B-2A型雙閉環(huán)可控硅觸發(fā)器控制集成電路，該產(chǎn)品采用集成電路技術(shù)，將觸發(fā)、控制、檢測(cè)、保護(hù)集中在一個(gè)控制板上，同晶閘管電路有機(jī)結(jié)合，構(gòu)成技術(shù)先進(jìn)、結(jié)構(gòu)簡單、運(yùn)行可靠的直流調(diào)速裝置。根據(jù)需要，利用了少量的外圍硬件。該控制系統(tǒng)于2003年5月開發(fā)成功，并投入試運(yùn)行，運(yùn)行效果良好。 2.CF6B-2A的特點(diǎn)及主要技術(shù)參數(shù) 該觸發(fā)器為三相移相控制的雙閉環(huán)可控硅觸發(fā)器。適用于采用三相全控橋式，半控橋式與三相半波可控硅整流電路的直流電動(dòng)機(jī)調(diào)速裝置和其他三相整流裝置。 21 CF6B-2A特點(diǎn) (1)一體化結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，接線簡單，使用方便；

3、采用同步索相技術(shù)抗干擾能力強(qiáng)。 (2)相序自適應(yīng)，電路狀態(tài)由指示燈顯示，且調(diào)試不用指示器；控制電路結(jié)構(gòu)和電路參數(shù)進(jìn)行了優(yōu)化設(shè)計(jì)，避免了系統(tǒng)震蕩，穩(wěn)定性高。 (3)設(shè)有開環(huán)閉環(huán)兩種運(yùn)行方式，適用于不同用戶；輸入控制設(shè)有點(diǎn)動(dòng)工作和連續(xù)工作兩種方式。本控制系統(tǒng)采用了連續(xù)工作控制方式。 (4)設(shè)有過電流保護(hù)。即當(dāng)主電路達(dá)到設(shè)定的過電流值時(shí)，觸發(fā)脈沖快速移至b35度位置并自鎖，按復(fù)位開關(guān)和斷電后重新通電保護(hù)解除。 22 主要技術(shù)參數(shù) (1)觸發(fā)輸出(六路雙脈沖列)：移相范圍為0-170度；脈沖寬度1 ms。 (2)輸入控制電壓：015V或外接給定電位器進(jìn)行控制。本系統(tǒng)采用后者，0-10V可調(diào)。 (3)反

4、饋參數(shù)：速度反饋輸入為直流15V，本系統(tǒng)采用直流測(cè)速發(fā)電機(jī)實(shí)現(xiàn)；電流反饋有交流電流互感器(100mA)、直流分流器(75mA)和直流電流傳感器(5V)三種方式，本系統(tǒng)采用第一種方式。 (4)調(diào)節(jié)特性：設(shè)有速度、電流雙閉環(huán)調(diào)節(jié)器，測(cè)速發(fā)電機(jī)的調(diào)節(jié)精度及范圍反饋為土05，1；30；同時(shí)設(shè)有給定積分器，可在5-30s內(nèi)調(diào)節(jié)時(shí)間。 3 CF6B-2A觸發(fā)器的工作原理 該觸發(fā)器由低壓電源兼同步變壓器、給定積分器、速度以及電流調(diào)節(jié)器、模擬-數(shù)字觸發(fā)器、脈沖變壓器、過流、相序自適應(yīng)等部分組成。觸發(fā)脈沖電路采用鎖相控制的模擬-數(shù)字觸發(fā)器，由低壓電源兼同步變壓器提供單相同步信號(hào)，經(jīng)由同步鎖相電路，分相形成三相同

5、步信號(hào)與來自調(diào)節(jié)器的控制電壓比較，控制脈沖發(fā)生電路，經(jīng)由GAL器件組成的分相組合電路產(chǎn)生6路雙脈沖列，再經(jīng)過放大后，經(jīng)由脈沖變壓器隔離輸出。其外型示意圖如圖1所示。 圖中，"給定速率"電位器用于調(diào)節(jié)電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速的變化速度。速度調(diào)節(jié)器為一個(gè)比例積分調(diào)節(jié)器，他將給定積分器輸出的電壓給定信號(hào)與由11號(hào)和8號(hào)端子輸入的速度反饋信號(hào)比較，經(jīng)比例積分調(diào)節(jié)控制整流而輸出電壓以穩(wěn)定電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速，其反饋量可由"電壓反饋"電位器調(diào)節(jié)，并設(shè)有速度補(bǔ)償電路，補(bǔ)償量由"速率補(bǔ)償"電位器整定。電流調(diào)節(jié)器也為一個(gè)比例積分調(diào)節(jié)器，他將交流互感器經(jīng)由4號(hào)、5號(hào)、6號(hào)端子輸

6、入的電流反饋信號(hào)變換成直流電壓信號(hào)，也可由?號(hào)和8號(hào)端子直接輸入電壓信號(hào)，本系統(tǒng)采用了前一種方法，其最大電流的整定可由"電流整定"電位器調(diào)節(jié)。觸發(fā)器具有開環(huán)和閉環(huán)兩種控制方式，當(dāng)置于"開環(huán)"位置時(shí)，反饋回路斷開，手動(dòng)調(diào)節(jié)電壓給定，控制整流輸出電壓；當(dāng)置于"閉環(huán)"位置時(shí)，反饋回路接人，由調(diào)節(jié)器控制觸發(fā)電路工作。而且，觸發(fā)器面板上設(shè)"電源"、"運(yùn)行"、"失控"、"過流"和6個(gè)脈沖輸出指示燈，用以顯示觸發(fā)器的工作狀態(tài)。 控制系統(tǒng)電路構(gòu)成 控制系統(tǒng)的電路構(gòu)成示意圖

7、如圖2所示。 其中，觸發(fā)器的1，2，3號(hào)端子接380V電源，且要保證1號(hào)端子的電源接線與A+，A一可控硅的接線對(duì)應(yīng)，2號(hào)端子的電源接線與B+，B一可控硅的接線對(duì)應(yīng)，3號(hào)端子的電源接線與C+，C一可控硅的接線對(duì)應(yīng)。由于本系統(tǒng)采用交流電流反饋方案，因此4，5，6號(hào)端子接輸出為100mA的電流互感線圈，7號(hào)端子懸空，8號(hào)端子只作為速度反饋的負(fù)端，而不在作為分流器的正端，同時(shí)11號(hào)端子接速度反饋正端。因本系統(tǒng)無需采用運(yùn)行開關(guān)控制電機(jī)的運(yùn)轉(zhuǎn)、停止或采用點(diǎn)動(dòng)運(yùn)行，所以9，10號(hào)端子短接，12號(hào)端子懸空，此時(shí)在通電前務(wù)必先把13，14，15號(hào)端子的給定電位器調(diào)回零位。16，17，18號(hào)端子為具有過流保護(hù)繼電器的輸出端，16，17端子是繼電器的常閉觸頭輸出，17，18端子是常開觸頭輸出。19號(hào)30號(hào)端子為脈沖觸發(fā)信號(hào)輸出端，分別和對(duì)應(yīng)的可控硅門極、陰極相連。 圖3與圖4是在試驗(yàn)中所得到的實(shí)際三相交流電壓、相雙觸發(fā)脈沖波形和電機(jī)直流側(cè)電流波形。 由圖可見，經(jīng)過整流后的電流較為平滑，足以滿足電機(jī)的穩(wěn)定運(yùn)行，這一點(diǎn)在實(shí)際的運(yùn)行中也得到了印證。通過調(diào)節(jié)給定電位器，可以很方便地調(diào)節(jié)觸發(fā)脈沖的移相范圍，從而得到不同幅值的直流電壓波形。若主回路出現(xiàn)過壓過流等故障，過流保護(hù)電路動(dòng)作，將觸發(fā)脈沖移到35度位置，并自鎖，此時(shí)輸出端沒有輸出，同時(shí)繼電保護(hù)也相應(yīng)動(dòng)作，從而防止電力電子器件損壞，并對(duì)電機(jī)做出