邏輯無環(huán)流可逆直流調(diào)速系統(tǒng)的設(shè)計

1、精選優(yōu)質(zhì)文檔-傾情為你奉上運動控制系統(tǒng)課程設(shè)計說明書題 目： 邏輯無環(huán)流可逆直流調(diào)速系統(tǒng)的設(shè)計 專業(yè)班級： xxxxxxxxxxxx 學(xué) 號： xxxxxxxxxxxx 姓 名： xxxxxxx 指導(dǎo)教師： xxxxxxxxxxxxx 成 績： 20xx年x月xx日至x月xx日邏輯無環(huán)流可逆直流調(diào)速系統(tǒng)的設(shè)計（電流環(huán)、轉(zhuǎn)速環(huán)調(diào)節(jié)器及其限幅電路的設(shè)計）The Design of Logic Non-loop-current DC SR SystemSR System-Speed Regulating System（The Design of Current Loop, Speed Loop Re

2、gulator and Its Amplitude Limiter Circuit）學(xué)生姓名： xxxx 指導(dǎo)教師 xxxxxxxxxxxxxx 課程設(shè)計量化評分標(biāo)準(zhǔn) 指標(biāo)分值評分要素得分設(shè)計完成情況30能獨立查閱文獻資料，提出并較好地論述課題的實施方案；設(shè)計方案選擇合理，分析、設(shè)計正確，原理清楚；獨立進行設(shè)計工作，按期圓滿完成規(guī)定的任務(wù)，設(shè)計結(jié)果達到預(yù)期效果，有實用價值。 報告質(zhì)量20報告結(jié)構(gòu)嚴謹，邏輯嚴密，論述層次清晰，語言流暢，表達準(zhǔn)確，重點突出，報告完全符合規(guī)范化要求。 工作量、工作態(tài)度20工作量飽滿，難度較大，工作努力，遵守紀律；工作作風(fēng)嚴謹務(wù)實。答辯成

3、績30思路清晰；語言表達準(zhǔn)確，概念清楚，論點正確；分析歸納合理，結(jié)論嚴謹；回答問題有理論根據(jù)，基本概念清楚。 總 評 成 績 答辯記錄答辯時間： 答辯地點：摘 要從生產(chǎn)機械要求控制的物理量來看，電力拖動自動控制系統(tǒng)有調(diào)速系統(tǒng)，位置隨動系統(tǒng)，張力控制系統(tǒng)，多電動機同步控制系統(tǒng)等多種類型，而各種系統(tǒng)往往都是通過控制轉(zhuǎn)速來實現(xiàn)的，因而調(diào)速系統(tǒng)是最基本的拖動控制系統(tǒng)。在許多生產(chǎn)機械中，常要求電動機既能正反轉(zhuǎn)，又能快速制動，需要四象限運行的特性，此時必須采用可逆調(diào)速系統(tǒng)。本文介紹了邏輯無環(huán)流可逆直流調(diào)速系統(tǒng)的基本原理及其構(gòu)成，并對其控制電路進行了計算和設(shè)計。運用了一種基于Matlab

4、的Simulink和Power System工具箱、面向系統(tǒng)電氣原理結(jié)構(gòu)圖的仿真新方法，實現(xiàn)了轉(zhuǎn)速電流雙閉環(huán)邏輯無環(huán)流直流可逆調(diào)速系統(tǒng)的建模與仿真。本文重點介紹了以芯片TC787為主的晶閘管觸發(fā)電路，其如何根據(jù)DLC發(fā)出的指令正確驅(qū)動和停止正組反組晶閘管的開閉，以實現(xiàn)無環(huán)流系統(tǒng)。關(guān)鍵詞： 直流調(diào)速系統(tǒng)； 邏輯無環(huán)流控制； 觸發(fā)電路； TC787IAbstractThe control of physical quantities from the production machinery, electric drive automatic control system has a speed

5、control system, position servo system, tension control system, multi-motor synchronous control system and other types, a variety of systems are often by controlling the speed to achieve, and thus the speed control system is the most basic drag control systems. In many production machinery, and often

6、 require the motor not only rotating, but also rapid braking, you need four-quadrant operation characteristics, must be reversible speed control system. This article describes the basic principle of logic without circulation reversible DC drive system and its components, and control circuit calculat

7、ion and design. Use based on Matlab Simulink and Power System Toolbox, system-oriented electrical schematic block diagram simulation new method to achieve the speed of current dual closed-loop logic circulation DC SR System Modeling and Simulation. This paper focuses on the chip TC787-based thyristo

8、r trigger circuit, how to properly drive DLC directives issued by the group against group and stop the thyristor is opened and closed in order to achieve free circulation system.Keywords: DC speed control system; Logic without circulation control; Trigger circuit; TC787目 錄 專心-專注-專業(yè)1. 緒論1.1無環(huán)流調(diào)速系統(tǒng)簡介許

9、多生產(chǎn)機械要求電動機既能正轉(zhuǎn)，又能反轉(zhuǎn)，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(diào)速系統(tǒng)。采用兩組晶閘管反并聯(lián)的可逆調(diào)速系統(tǒng)解決了電動機的正、反轉(zhuǎn)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(xiàn)，便會產(chǎn)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(dān)，消耗功率。換流太大時會導(dǎo)致晶閘管損壞，因此應(yīng)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(shè)置幾個環(huán)流電抗器終究是個累贅。因此，當(dāng)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

10、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)流可逆調(diào)速系統(tǒng)可按實現(xiàn)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(chǎn)中應(yīng)用很少，邏輯無環(huán)流系統(tǒng)目前生產(chǎn)中應(yīng)用最為廣泛的可逆系統(tǒng)，當(dāng)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(chǎn)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(zhuǎn)矩方向。若需正向電動，應(yīng)觸發(fā)正組橋；若需反向電動，就應(yīng)觸發(fā)反組橋，

11、可見，觸發(fā)的選擇應(yīng)決定于電動機轉(zhuǎn)矩的極性，在恒磁通下，就決定于Uim*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(yīng)封鎖，否則，開放另一組橋時容易造成二橋短路?？梢?，只要用Uim*信號極性和電流“有”、“無”信號可以判定應(yīng)封鎖哪一組橋，開放哪一組橋。基于這種邏輯判斷電路的“指揮”下工作的可逆系統(tǒng)稱邏輯無環(huán)流可逆系統(tǒng)。1.2 設(shè)計任務(wù)和要求(1). 題目：邏輯無環(huán)流V-M可逆直流調(diào)速系統(tǒng)的設(shè)計(2). 要求:a. 直流電動機：PN = 1.1 kW，nN = 1 000 r/min，UN = 220 V，IN = 6.58 A，GD2 = 0.28 kg

12、.m2，過載倍數(shù) = 2，電樞繞組的電阻RD = 4 ，電感LD = 67 mH；b. 變壓器：副邊繞組的電阻RB = 0.65 ，電感LB = 4 mH，額定電壓U2e = 145 V，額定電流I2e = 5.37 A；c. 平波電抗器：電阻Rp = 0.1 ，電感Lp = 214 mH；d. 采用三相全控橋式整流電路，Ks = 57；e. 電流調(diào)節(jié)器最大給定值Uim = 10 V，轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器最大給定值Unm = 6 V；f. 電流濾波時間常數(shù)T0i = 1 ms，轉(zhuǎn)速濾波時間常數(shù)T0n = 5 ms；g. 設(shè)計要求穩(wěn)態(tài)無靜差，電流超調(diào)量i% 5%，空載啟動到額定轉(zhuǎn)速時的

13、轉(zhuǎn)速超調(diào)量i% 10%。(3)內(nèi)容 a. 完成系統(tǒng)理論與仿真分析；b. 進行系統(tǒng)參數(shù)計算，采用工程設(shè)計方法完成轉(zhuǎn)速、電流調(diào)節(jié)器的結(jié)構(gòu)和參數(shù)設(shè)計；c. 利用Matlab/Simulink建立系統(tǒng)的仿真模型，對整個調(diào)速系統(tǒng)的動態(tài)性能（給定輸入的跟隨性能和負載與電網(wǎng)電壓擾動下的抗擾性能）進行仿真分析；d. 完成系統(tǒng)電氣原理圖的設(shè)計（包括電路原理圖設(shè)計、參數(shù)計算、元器件選型）1)主電路的設(shè)計；2)觸發(fā)電路的設(shè)計；3)轉(zhuǎn)速、電流調(diào)節(jié)器及其限幅電路的設(shè)計；4)轉(zhuǎn)速、電流檢測電路的設(shè)計；5)邏輯無環(huán)流控制器（DLC）電路的設(shè)計；6)保護電路的設(shè)計；7)輔助電源電路的設(shè)計。e. PCB板的設(shè)計、制作與調(diào)試（根

14、據(jù)時間選做）。2. 系統(tǒng)組成原理2.1 邏輯無環(huán)流調(diào)速系統(tǒng)概述圖2-1 邏輯無環(huán)流可逆調(diào)速系統(tǒng)原理圖ASR速度調(diào)節(jié)器ACR1ACR2正反組電流調(diào)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電流變換器AR反號器GL過流保護環(huán)節(jié)無環(huán)流可逆調(diào)速系統(tǒng)可按實現(xiàn)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(chǎn)中應(yīng)用很少，邏輯無環(huán)流系統(tǒng)目前生產(chǎn)中應(yīng)用最為廣泛的可逆系統(tǒng)，當(dāng)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

15、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(chǎn)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(zhuǎn)矩方向。若需正向電動，應(yīng)觸發(fā)正組橋；若需反向電動，就應(yīng)觸發(fā)反組橋，可見，觸發(fā)的選擇應(yīng)決定于電動機轉(zhuǎn)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(yīng)封鎖，否則，開放另一組橋時容易造成二橋短路。可見，只要用信號極性和電流“有”、“無”信號可以判定應(yīng)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

16、逆系統(tǒng)。這種邏輯無環(huán)流系統(tǒng)有一個轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器ASR，一個反號器AR，采用雙電流調(diào)節(jié)器1ACR和2ACR，雙觸發(fā)裝置GTF和GTR結(jié)構(gòu)。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，但是為了保證穩(wěn)定運行時的電流波形的連續(xù)，仍應(yīng)保留平波電抗器，控制線路采用典型的轉(zhuǎn)速電流雙閉環(huán)系統(tǒng)，1ACR用來調(diào)節(jié)正組橋電流，其輸出控制正組觸發(fā)裝置GTF；2ACR調(diào)節(jié)反組橋電流，其輸出控制反組觸發(fā)裝置GTR，1ACR的給定信號經(jīng)反號器AR作為2ACR的給定信號,這樣可使電流反饋信號的極性在正反轉(zhuǎn)時都不必改變，從而可采用不反映極性的電流檢測器，在邏輯無環(huán)流系統(tǒng)中設(shè)置的無環(huán)流邏輯控制器DLC，這

17、是系統(tǒng)中關(guān)鍵部件。它按照系統(tǒng)的工作狀態(tài)，指揮系統(tǒng)進行自動切換，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開放，確保主電路沒有產(chǎn)生環(huán)流的可能。2.2 主電路原理圖2-2 主電路圖主電路原理：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，不用設(shè)置環(huán)流電抗器。根據(jù)理論知識，我們知道要實現(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。邏輯環(huán)流可逆調(diào)速系統(tǒng)的工作原理是：兩組橋在任何時刻只有一組投入工作，而另一組處于關(guān)斷狀態(tài)，所以在兩組橋之間就不會存在環(huán)流。但當(dāng)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

18、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(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進行，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)兩組橋同時導(dǎo)通的情況，因為沒有環(huán)流電抗器，將會產(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存的一部分能量回饋給電網(wǎng)，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)榱悖乖чl管恢復(fù)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(dǎo)通，從而實現(xiàn)無環(huán)流的目標(biāo)。2.3 觸發(fā)電路原理正

19、組晶閘管觸發(fā)電路原理圖如圖所示，反組的與正組相同。該系列器件具有單相同步輸入信號和數(shù)字分頻移相120°，可適應(yīng)單相、三相觸發(fā)電路。該系列器件既可用于單相、三相半控和全控橋晶閘管整流觸發(fā)和單、三相交流調(diào)壓反并聯(lián)和雙向晶閘管觸發(fā)，也可用于晶體管類變頻變壓逆變等控制電路。由于其采用的角度為控制單位，因此可有效防止由頻率變化而引起的失控和顛覆現(xiàn)象。圖2-3 觸發(fā)電路2.4 檢測電路原理檢測原理：這里我們采用磁平衡式霍爾電流傳感器進行電流的檢測。磁平衡式霍爾電流傳感器也稱補償式霍爾傳感器，即原邊電流In在聚磁環(huán)處所產(chǎn)生的磁場通過一個副邊補償線圈電流所產(chǎn)生的磁場進行補償，其補償電流Im精確的反映

20、原邊電流In，從而使霍爾器件處于檢測零磁通的工作狀態(tài)。它的工作原理是霍爾磁平衡式的，當(dāng)電流流過一根長的導(dǎo)線時，在導(dǎo)線周圍產(chǎn)生磁場，磁場的大小與流過導(dǎo)線的電流大小成正比，這一磁場可以用霍爾器件進行檢測，由于磁場的變化與霍爾器件的輸出電壓信號有良好的線形關(guān)系，因此可利用霍爾器件的測得的輸出信號，直接反應(yīng)出導(dǎo)線中的電流大小:I B U,式中,B為導(dǎo)線通電流后產(chǎn)生的磁感應(yīng)強度；I為通過導(dǎo)線中的電流；U為霍爾器件在磁場B中產(chǎn)生的霍爾電壓。磁平衡式霍爾電流傳感器的原理圖如圖2-4所示。 圖2-4 霍爾電流傳感器原理圖電路原理： 磁平衡式霍爾電流傳感器的原理模式突出的優(yōu)點是響應(yīng)時間快和測量精度高，特別適用于

21、弱小電流的測量。但是輸出電壓一般為mV級，使用時必須加電壓放大器。實際電路圖如圖2-5所示 圖2-5 電流檢測電路原理圖2.5 電源電路原理圖2-6 電源電路由于單片機工作電壓是+5V，故設(shè)計了一個+5V電壓。又運放工作電壓為正負15V，PWM控制芯片SG3525和IGBT驅(qū)動芯片IR2110的工作電壓也都為+15V，故設(shè)計了正負15V電源。PWM控制輸出通道及驅(qū)動電路由于單片機端口資源有限，在此使用74HC164串口轉(zhuǎn)并口芯片，輸出八位數(shù)字量給DA芯片DAC0832。2.6 保護電路原理過流保護電路由運算放大器組成比較電路,D觸發(fā)器組成雙穩(wěn)態(tài)記憶電路、 或門組成的邏輯電路及三極管、XD1 組

22、成的顯示電路4 個單元構(gòu)成。當(dāng)系統(tǒng)處于正常工作時, 輸入比較器同相端的電流信號形成的輸入電壓小于反相端定值電壓(即所要求的保護定值電壓) IC1 運放輸出低電平,D觸發(fā)器處于復(fù)位狀態(tài), Q端為/ 00, 邏輯門輸出則為低電平, T1（三極管） 反偏而截止, XD1 不亮。同理IC6 輸出為/ 00, KJ041的控制端( P7 )為/ 00, 有整流觸發(fā)脈沖輸出。當(dāng)電流信號形成的輸入電壓W1 確定的定值電壓, 即保護值時, IC1 輸出高電平, 使IC3 迅速翻轉(zhuǎn), Q端輸出/ 10, 并記憶故障信號。邏輯門IC5、IC6 亦輸出為高點平。T1（三極管） 正偏導(dǎo)通, 使XD1 點亮, 給出過流

23、信號指示。IC6 輸出高電平, KJ041的P7 端為/ 10, 封鎖了觸發(fā)脈沖輸出, 這樣整流橋失去觸發(fā)脈沖而輸出電壓為/ 00, 因此起到了保護作用。過壓保護工作電路的原理相同。圖2-7 保護電路原理圖2.7 邏輯控制器原理按照系統(tǒng)的工作狀態(tài)指揮正、反組的自動切換。其輸出信號用來控制正組觸發(fā)脈沖的封鎖與開放，用來控制反組觸發(fā)脈沖的封鎖與開放，在任何情況下，兩個信號必須是相反的，決不允許兩組晶閘管同時開放脈沖，以確保主電路不出現(xiàn)環(huán)流。這些控制通常采用數(shù)字控制，如數(shù)字邏輯電路、PLC、微機等，用以實現(xiàn)同樣的邏輯控制關(guān)系。其主要任務(wù)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

24、鎖正組晶閘管。采用數(shù)字邏輯電路，使其輸出信號以0 和1 的數(shù)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(yīng)使兩者不能同時為1。系統(tǒng)在反轉(zhuǎn)和正轉(zhuǎn)制動時應(yīng)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反組，封鎖正組。從電動機來看反轉(zhuǎn)和正轉(zhuǎn)制動的共同特征是使電動機產(chǎn)生負的轉(zhuǎn)矩。上述特征可以由ASR 輸出的電流給定信號來體現(xiàn)， 的極性恰好反映了電機電磁轉(zhuǎn)矩（電樞電流）的方向的變化。稱作“轉(zhuǎn)矩極性鑒別信號”。DLC 應(yīng)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還是不夠的，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

25、到零時，才能發(fā)出正反組切換的指令。因此，只有在電流轉(zhuǎn)矩極性和零電流檢測信號這兩個前提同時具備時，并經(jīng)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)出后并不能馬上執(zhí)行，需經(jīng)過封鎖延時時間才能封鎖原導(dǎo)通組脈沖；再經(jīng)過開放延時時間后才能開放另一組脈沖，以確保系統(tǒng)的可靠工作。對于三相橋式電路，通常取，。另外，在邏輯控制環(huán)節(jié)的兩個輸出信號和之間必須有互相連鎖的保護，決不允許出現(xiàn)兩組脈沖同時開放的狀態(tài)。圖2-8 邏輯控制器原理圖3 設(shè)計內(nèi)容3.1 設(shè)計要求1.觸發(fā)脈沖信號應(yīng)有一定的寬度，保證被觸發(fā)的晶閘管可靠導(dǎo)通，該脈沖的寬度 一般為20-50。對于感性負載，觸發(fā)脈沖的寬度應(yīng)大于晶閘管陽極

26、電流 從零上升到擎住電流的時間，觸發(fā)脈沖的總寬度應(yīng)小于100。2.觸發(fā)脈沖的形式應(yīng)有助于晶閘管元件時間趨于一致，在大電流晶閘管并聯(lián)電路 中，要求并聯(lián)的晶閘管同時導(dǎo)通，使元件在允許的范圍內(nèi)，為此宜采用 強觸發(fā)措施。3.通過控制電壓使脈沖能有足夠的移相范圍。4.觸發(fā)脈沖應(yīng)有足夠的功率，觸發(fā)脈沖的電壓和電流應(yīng)大于晶閘管要求的數(shù)值， 并留有一定的裕量。5. 觸發(fā)脈沖的相位應(yīng)能在規(guī)定范圍內(nèi)移動。觸發(fā)脈沖與晶閘管主電路電源必須同 步，兩者頻率相同而且要有固定的相位關(guān)系，使每一周期都能在同樣的相位上 觸發(fā)。6. 觸發(fā)脈沖的波形要符合要求。3.2 設(shè)計原理 同步信號發(fā)生器產(chǎn)生一個與交流電源電壓之間有固定相位關(guān)

27、系的同步信號，同步信號有方波脈沖、鋸齒波等。按照控制信號的要求，移相器相對于同步信號移相后產(chǎn)生觸發(fā)信號，觸發(fā)信號經(jīng)脈沖輸出器放大和隔離后送到晶閘管門極觸發(fā)晶閘管。脈沖輸出器移相器同步信號發(fā)生器同步電壓 觸發(fā)脈沖 控制信號 圖3-1 設(shè)計原理圖3.3 電路的選擇本課題選用集成式單通道相控觸發(fā)電路，采用芯片TC787。 圖3-2 TC787引腳圖 圖3-3 TC787內(nèi)部原理圖 圖3-4 TC787波形圖 內(nèi)部組成：三個過零和極性檢測單元、三個鋸齒波形成單元、三個比較器、一 個脈沖發(fā)生器、一個抗干擾鎖定電路、一個脈沖形成電路、一個脈沖分配及驅(qū) 動電路。 引腳18、l、2：分別為三相同步電壓、輸入端

28、。應(yīng)用中，分別接經(jīng) 輸入濾波后的同步電壓，同步電壓的峰值應(yīng)不超過TC787的工作電源電壓VDD。 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值。 引腳13（）：該端連接的電容的容量決定著TC787的輸出脈沖的寬度， 電容的容量越大，則脈沖寬度越寬。 引腳4（）：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5（）：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6()：TC787工作方式設(shè)置端。當(dāng)該端接高電平時，TC787輸出雙脈沖

29、 列；而當(dāng)該端接低電平時，輸出單脈沖列。 引腳12、10、8、9、7和11：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。工作原理：（1） 經(jīng)濾波后的三相同步電壓通過過零和極性檢測單元檢測出零點和極性后，作為內(nèi) 部三個恒流源的控制信號。（2） 三個恒流源輸出的恒值電流給三個等值電容、恒流充電，形成良好的 等斜率鋸齒波。（3） 鋸齒波形成單元輸出的鋸齒波與移相控制電壓比較后取得交相點，該交相點經(jīng) 集成電路內(nèi)部的抗干擾鎖定電路鎖定，保證交相唯一而穩(wěn)定，使交相點以后的鋸 齒波或移相電壓的波動不影響輸出。（4） 該交相

30、信號與脈沖發(fā)生器輸出的脈沖信號經(jīng)脈沖形成電路處理后變?yōu)榕c三相輸 入同步信號相位對應(yīng)且與移相電壓大小適應(yīng)的脈沖信號送到脈沖分配及驅(qū)動電 路。（5） 假設(shè)系統(tǒng)未發(fā)生過電流、過電壓或其它非正常情況，則引腳5禁止端的信號無效， 此時脈沖分配電路根據(jù)用戶在引腳6設(shè)定的狀態(tài)完成雙脈沖(引腳6為高電平)或 單脈沖(引腳6為低電平)的分配功能，并經(jīng)輸出驅(qū)動電路功率放大后輸出，一旦 系統(tǒng)發(fā)生過電流、過電壓或其它非正常情況，則引腳5禁止信號有效，脈沖分配 和驅(qū)動電路內(nèi)部的邏輯電路動作，封鎖脈沖輸出，確保集成電路的6個引腳12、 11、10、9、8、7輸出全為低電平。3.4 觸發(fā)電路 正組晶閘管觸發(fā)電路原理圖如圖所

31、示，反組的與正組相同。該系列器件具有單相同步輸入信號和數(shù)字分頻移相120°，可適應(yīng)單相、三相觸發(fā)電路。該系列器件既可用于單相、三相半控和全控橋晶閘管整流觸發(fā)和單、三相交流調(diào)壓反并聯(lián)和雙向晶閘管觸發(fā)，也可用于晶體管類變頻變壓逆變等控制電路。由于其采用的角度為控制單位，因此可有效防止由頻率變化而引起的失控和顛覆現(xiàn)象。 圖3-5 正組晶閘管觸發(fā)原理圖3.5 元器件的連接與參數(shù)的選擇 為防止芯片輸入電壓過大而導(dǎo)致燒毀，在輸入端接入三相同步變壓器使380V 三相交流電變壓為12V的同步信號、輸入。 TC787可單電源工作，亦可雙電源工作，本課題使用單電源工作。單電源工作 時引腳3()接地，而引腳17()允許施加的電壓為818V。這里取 。 引腳5為輸出脈沖禁止端，高電平有效。由于DLC按照系統(tǒng)的工作狀態(tài)指揮正、 反組的自動切換，其輸出信號用來控制正組觸發(fā)脈沖的封鎖或開放,故引 腳5接DLC的輸出信號。 為了使晶閘管可靠運行，TC787需輸出雙脈沖列（在輸出一列脈沖后補發(fā)一列以確保 可控硅可靠運行），故引腳6接高電平，這里取