無環(huán)流邏輯控制器DLC設(shè)計(jì)——沈陽理工大學(xué)課程設(shè)計(jì)

1、目錄1 1 邏輯邏輯無環(huán)流可逆調(diào)速系統(tǒng)無環(huán)流可逆調(diào)速系統(tǒng).1 11.1 無環(huán)流調(diào)速系統(tǒng)簡(jiǎn)介 .11.2 系統(tǒng)設(shè)計(jì) .32 2 系統(tǒng)主電路設(shè)計(jì)系統(tǒng)主電路設(shè)計(jì) .4 42.1 主電路原理及說明 .43 3 調(diào)節(jié)器的設(shè)計(jì)調(diào)節(jié)器的設(shè)計(jì).5 53.1 電流調(diào)節(jié)器的設(shè)計(jì).53.1.1.確定電流調(diào)節(jié)器的時(shí)間常數(shù) .63.1.2.設(shè)計(jì)電流調(diào)節(jié)器結(jié)構(gòu) .63.2 速度調(diào)節(jié)器的設(shè)計(jì) .63.2.1 電流環(huán)的等效閉環(huán)傳遞函數(shù).73.2.2 確定轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器的時(shí)間常數(shù).73.2.3 轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì).84 4 無環(huán)流邏輯控制器無環(huán)流邏輯控制器 DLCDLC 設(shè)計(jì)設(shè)計(jì) .9 94.1 無環(huán)流邏輯裝置的組成 .94.2

2、無環(huán)流邏輯裝置的設(shè)計(jì) .105 5 觸發(fā)電路設(shè)計(jì)觸發(fā)電路設(shè)計(jì) .15155.1 系統(tǒng)對(duì)觸發(fā)器的要求 .155.2 觸發(fā)電路及其特點(diǎn) .156 6 保護(hù)電路設(shè)計(jì)保護(hù)電路設(shè)計(jì).17176.1 過電流保護(hù) .176.2 過電壓保護(hù) .177 7 項(xiàng)目設(shè)計(jì)結(jié)果分析項(xiàng)目設(shè)計(jì)結(jié)果分析 .2020心得與體會(huì)心得與體會(huì).2222參考文獻(xiàn)參考文獻(xiàn).2323沈陽理工大學(xué)課程設(shè)計(jì)論文11 邏輯無環(huán)流可逆調(diào)速系統(tǒng)1.1 無環(huán)流調(diào)速系統(tǒng)簡(jiǎn)介許多生產(chǎn)機(jī)械要求電動(dòng)機(jī)既能正轉(zhuǎn)，又能反轉(zhuǎn)，而且常常還需要快速的啟動(dòng)和制動(dòng)，這就需要電力拖動(dòng)系統(tǒng)具有四象限運(yùn)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

3、電動(dòng)機(jī)的正、反轉(zhuǎn)運(yùn)行和回饋制動(dòng)問題，但是，如果兩組裝置的整流電壓同時(shí)出現(xiàn)，便會(huì)產(chǎn)生不流過負(fù)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(duì)負(fù)載無益，只會(huì)加重晶閘管和變壓器的負(fù)擔(dān)，消耗功率。換流太大時(shí)會(huì)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(diǎn)，但設(shè)置幾個(gè)環(huán)流電抗器終究是個(gè)累贅。因此，當(dāng)工藝過程對(duì)系統(tǒng)過度特性的平滑性要求不高時(shí)，特別是對(duì)于大容量的系統(tǒng)，常采用既沒有直流平均環(huán)流又沒有瞬時(shí)脈動(dòng)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(shí)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(cuò)位控制無環(huán)流系統(tǒng)。而錯(cuò)位無環(huán)流系統(tǒng)在目前的生產(chǎn)中應(yīng)用很少，邏

4、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(shí)，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(shí)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(shí)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(dòng)機(jī)組需要的轉(zhuǎn)矩方向。若需正向電動(dòng)，應(yīng)觸發(fā)正組橋；若需反向電動(dòng)，就應(yīng)觸發(fā)反組橋，可見，觸發(fā)的選擇應(yīng)決定于電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)矩的極性，在恒磁通下，就決定于信號(hào)。同時(shí)還要考慮什么時(shí)候封鎖原來工作橋的問題，這要看工作iU橋又沒有電流存在，有電流時(shí)不應(yīng)封鎖，否則，開放另一組橋時(shí)容

5、易造成二橋短路?？梢?，只要用信號(hào)極性和電流“有” 、 “無”信號(hào)可以判定應(yīng)封鎖哪一iU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)。 下圖為邏輯無環(huán)流可逆調(diào)速系統(tǒng)原理圖。沈陽理工大學(xué)課程設(shè)計(jì)論文2 圖 1.1 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(cè)速發(fā)電機(jī)M工作臺(tái)電動(dòng)機(jī)LB電流變換器AR反號(hào)器GL過流保護(hù)環(huán)節(jié)1.2 系統(tǒng)設(shè)計(jì) 要實(shí)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。要達(dá)到電流和轉(zhuǎn)速的超調(diào)要求就要設(shè)計(jì)

6、電流-轉(zhuǎn)速雙閉環(huán)調(diào)速器；邏輯無環(huán)流的重要部分沈陽理工大學(xué)課程設(shè)計(jì)論文3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(jī)實(shí)現(xiàn)，本文使用PLC 來實(shí)現(xiàn)邏輯控制；觸發(fā)電路要保證晶閘管在合適的時(shí)候?qū)ɑ蚪刂?，并且要能方便的改變觸發(fā)脈沖的相位，達(dá)到實(shí)時(shí)調(diào)整輸出電壓的目的，從而實(shí)現(xiàn)調(diào)速。保護(hù)電路有瞬時(shí)過壓抑制，過電流保護(hù)和過電壓保護(hù)，當(dāng)過壓或過流時(shí)封鎖觸發(fā)脈沖，從而實(shí)現(xiàn)保護(hù)功能。沈陽理工大學(xué)課程設(shè)計(jì)論文42 系統(tǒng)主電路設(shè)計(jì)2.1 主電路原理及說明 邏輯無環(huán)流可逆直流調(diào)速系統(tǒng)的主電路如下圖所示:圖 2.1 邏輯無環(huán)流可逆直流調(diào)速系統(tǒng)主

7、電路兩組橋在任何時(shí)刻只有一組投入工作（另一組關(guān)斷） ，所以在兩組橋之間就不會(huì)存在環(huán)流。但當(dāng)兩組橋之間需要切換時(shí)，不能簡(jiǎn)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(shí)把原來封鎖著的一組橋立即開通，因?yàn)橐呀?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(shí)才能關(guān)斷。如果對(duì)兩組橋的觸發(fā)脈沖的封鎖和開放同時(shí)進(jìn)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(shí)導(dǎo)通的情況，因沒有環(huán)流電抗器，將會(huì)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(chǔ)存的一部分能量回饋給電網(wǎng)，其余部分消耗在電機(jī)上，直到儲(chǔ)存的能量釋

8、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。沈陽理工大學(xué)課程設(shè)計(jì)論文53 調(diào)節(jié)器的設(shè)計(jì)3.1 電流調(diào)節(jié)器的設(shè)計(jì)圖 3.1 電流調(diào)節(jié)器3.1.1.確定電流調(diào)節(jié)器的時(shí)間常數(shù)（1）整流裝置滯后時(shí)間常數(shù) Ts：三相橋式電路平均失控時(shí)間 Ts = 0.0017（2）電流濾波時(shí)間常數(shù) Toi：三相橋式電路每個(gè)波頭的時(shí)間是 3.33ms，為了基本濾平波頭應(yīng)有（12）Toi = 3.33s。則 Toi=0.002s（3）電流小時(shí)間常數(shù)：iT按小時(shí)間常數(shù)近似處理： sTTToisi0037. 0沈陽理工大學(xué)課程設(shè)計(jì)論文63.1.2.設(shè)計(jì)電流調(diào)節(jié)器結(jié)構(gòu)采用含

9、給定濾波和反饋濾波的模擬式 PI 型電流調(diào)節(jié)器，其原理圖如圖 1 所示。圖中為電流給定電壓，為電流負(fù)反饋電壓，調(diào)節(jié)器的輸出就是電iUdI力電子變換器的控制電壓。cU圖 3.2 PI 型電流調(diào)速器3.2 速度調(diào)節(jié)器的設(shè)計(jì)圖 3.3 速度調(diào)節(jié)器沈陽理工大學(xué)課程設(shè)計(jì)論文73.2.1 電流環(huán)的等效閉環(huán)傳遞函數(shù)電流環(huán)經(jīng)簡(jiǎn)化后可視作轉(zhuǎn)速環(huán)的一個(gè)環(huán)節(jié)，為此其閉環(huán)傳遞函數(shù)為：111) 1(1) 1()()()(2sKsKTsTsKsTsKsUsIsWIIiiIiIidcli忽略高次項(xiàng)，可降階近似為：)(sWcli111)(sKsWIcli接入轉(zhuǎn)速環(huán)內(nèi)，電流環(huán)等效環(huán)節(jié)的輸入量應(yīng)為，因此電流環(huán)在轉(zhuǎn)速)(sUi環(huán)中

10、應(yīng)等效為：111)()()(sKsWsUsIIcliid3.2.2 確定轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器的時(shí)間常數(shù) 電流環(huán)等效時(shí)間常數(shù)：ssTKiI0074. 00037. 0221 轉(zhuǎn)速濾波時(shí)間常數(shù)：sTon012. 0 轉(zhuǎn)速環(huán)小時(shí)間常數(shù)：按小時(shí)間常數(shù)近似處理，取sssTKTonIn0194. 0012. 00074. 01 電壓反饋系數(shù)：rVrVnUNnmmin0083. 0min1200103.2.3 轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)采用含給定濾波和反饋濾波的模擬式 PI 型轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器，其原理圖如圖 2 所沈陽理工大學(xué)課程設(shè)計(jì)論文8示。圖中為轉(zhuǎn)速給定電壓，為轉(zhuǎn)速負(fù)反饋電壓，調(diào)節(jié)器的輸出是電流nUn調(diào)節(jié)器的給定電壓。iU圖

11、3.2 PI 型轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器沈陽理工大學(xué)課程設(shè)計(jì)論文94 無環(huán)流邏輯控制器 DLC 設(shè)計(jì)4.1 無環(huán)流邏輯裝置的組成 在無環(huán)流控制系統(tǒng)中，反并聯(lián)的兩組整流橋需要根據(jù)所要求的電樞電流極性來選擇其中一組整流橋運(yùn)行，而另一組整流橋觸發(fā)脈沖是被封鎖的。兩組整流橋的切換是在電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)矩極性需要反向時(shí)由邏輯裝置控制進(jìn)行的。其切換順序可歸納如下：由于轉(zhuǎn)速給定變化或負(fù)載變動(dòng)，使電動(dòng)機(jī)應(yīng)產(chǎn)生的轉(zhuǎn)矩極性反向。由轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器輸出反映這一轉(zhuǎn)矩的極性，并由邏輯裝置對(duì)該極性進(jìn)行判斷，然后發(fā)出切換開始的指令。使導(dǎo)通側(cè)的整流橋（例如正組橋）的電流迅速減小到零。由零電流檢測(cè)器得到零電流信號(hào)后，經(jīng) 延時(shí)，確認(rèn)電流實(shí)際值3ms5為零，封

12、鎖原導(dǎo)通側(cè)整流橋的觸發(fā)脈沖。由零電流檢測(cè)器得到零電流信號(hào)后，經(jīng)延時(shí)，確保原導(dǎo)通側(cè)整流橋ms10晶閘管完全阻斷后，開放待工作側(cè)整流橋（例如反組橋）的觸發(fā)脈沖。電樞內(nèi)流過與切換前反方向的電流，完成切換過程。根據(jù)邏輯裝置要完成的任務(wù)，它由電平檢測(cè)、邏輯判斷、延時(shí)電路和聯(lián)鎖保護(hù)電路四個(gè)基本環(huán)節(jié)組成，邏輯裝置的功能和輸入輸出信號(hào)如圖 4.1 所示。 圖 4.1 無環(huán)流邏輯控制環(huán)節(jié) DLC其輸入為電流給定或轉(zhuǎn)矩極性鑒別信號(hào)和零電流檢測(cè)信號(hào)，輸出是*iU0iU控制正組晶閘管觸發(fā)脈沖封鎖信號(hào)和反組晶閘管觸發(fā)脈沖封鎖信號(hào)。1U2U沈陽理工大學(xué)課程設(shè)計(jì)論文104.2 無環(huán)流邏輯裝置的設(shè)計(jì) 電平檢測(cè)器邏輯裝置的輸入

13、有兩個(gè)：一是反映轉(zhuǎn)矩極性信號(hào)的轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器輸出，二是來自電*iU流檢測(cè)裝置反映零電流信號(hào)的，他們都是連續(xù)變化的模擬量，而邏輯運(yùn)算電路需要高、0iU低電位兩個(gè)狀態(tài)的數(shù)字量。電平檢測(cè)器的任務(wù)就是將模擬量轉(zhuǎn)換成數(shù)字量，也就是轉(zhuǎn)換成“0”狀態(tài)（將輸入轉(zhuǎn)換成近似為輸出）或“1”狀態(tài)（將輸入轉(zhuǎn)換成近似為輸V0V15出） 。采用射極偶合觸發(fā)器作電平檢測(cè)器。為了提高信號(hào)轉(zhuǎn)換的靈敏度，前面還加了一級(jí)差動(dòng)放大和一級(jí)射極跟隨器。其原理圖見圖 5。圖 4.2 電平檢測(cè)器原理圖電平檢測(cè)器的輸入輸出特性如圖 6 所示，具有回環(huán)特性。由于轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器的輸出和電流檢測(cè)裝置輸出都具有交流分量，除入口有濾波外，電平檢測(cè)需要具有一定寬

14、度的回環(huán)特性，以防止由于交流分量使邏輯裝置誤動(dòng)作，本系統(tǒng)電平檢測(cè)回環(huán)特性的動(dòng)作電壓，釋放電壓。調(diào)整回環(huán)的mVUr1001mVUr802寬度可通過改變射極偶合觸發(fā)器的集電極電阻實(shí)現(xiàn)。沈陽理工大學(xué)課程設(shè)計(jì)論文11 圖 4.3 電平檢測(cè)器輸入輸出特性轉(zhuǎn)矩極性鑒別器的輸入信號(hào)為轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器的輸出，其輸出為。電機(jī)正轉(zhuǎn)*iUTU時(shí)為負(fù)，為低電位（“0”態(tài)） ，反轉(zhuǎn)時(shí)為正，為高電位（“1”態(tài)）*iUTU*iUTU。零電流檢測(cè)器的輸入信號(hào)為電流檢測(cè)裝置的零電流信號(hào)，其輸出為。0iUIU有電流時(shí)為正，為高電位（“1”態(tài)） ，無電流時(shí)為 0，為低電位0iUIU0iUIU（“0”態(tài)） 。邏輯運(yùn)算電路的輸入是轉(zhuǎn)速極性鑒

15、別器的輸出和零電流檢測(cè)器輸出。系統(tǒng)在TUIU各種運(yùn)行狀態(tài)時(shí)，和有不同的極性狀態(tài)（“0”態(tài)或“1”態(tài)） ，根據(jù)運(yùn)行TUIU狀態(tài)的要求經(jīng)過邏輯運(yùn)算電路切換其輸出去封鎖脈沖信號(hào)的狀態(tài)（“0”態(tài)或“1”態(tài)） ，由于采用的是鍺管觸發(fā)器，當(dāng)封鎖信號(hào)為正電位（“1”態(tài)）時(shí)脈沖被封鎖，低電位（“0”態(tài)）時(shí)脈沖開放。利用邏輯代數(shù)的數(shù)學(xué)工具，可以設(shè)計(jì)出具有一定功能的邏輯運(yùn)算電路。設(shè)正轉(zhuǎn)時(shí)為負(fù)，為“0” ；反轉(zhuǎn)時(shí)為正，為“1” ；有電流時(shí)*iUTU*iUTU為正，為“1” ；無電流時(shí)為負(fù)，為“0” 。*iUIU*iUIU代表正組脈沖封鎖信號(hào)，為“1”時(shí)脈沖封鎖，為“0”時(shí)脈沖開1U1U1U放。代表反組脈沖封鎖信號(hào)，

16、為“1”時(shí)脈沖封鎖，為“0”時(shí)脈沖開2U2U2U放。、表示“1” ，、表示“0” 。TUIU1U2UTUIU1U2U 按系統(tǒng)運(yùn)行狀態(tài)，可列出各量要求的狀態(tài)，如表 4 所示，并根據(jù)封鎖條件列出邏輯代數(shù)式。 根據(jù)正組封鎖條件： 2221UUUUUUUUUUITITIT 根據(jù)反組封鎖條件： 1112UUUUUUUUUUITITIT表 4.1 邏輯判斷電路各量要求的狀態(tài)運(yùn) 行 狀 態(tài) TUIU1U2U正向起動(dòng)，I=00001沈陽理工大學(xué)課程設(shè)計(jì)論文12 正向運(yùn)行，I 有0101 正向制動(dòng)，I 有1101 正向制動(dòng)，I=01010 反向起動(dòng)，I=01010 反向運(yùn)行，I 有1110 反向制動(dòng)，I 有01

17、10 反向制動(dòng)，I00001 邏輯運(yùn)算電路采用分立元件，用或非門電路較簡(jiǎn)單，故將上述式子最小化，最后化成或非門的形式。 )()()(222221ITITITTITTUUUUUUUUUUUUUUUU )(1112ITTITTUUUUUUUUUU)(1ITUUU)(1TIUUU根據(jù)上述式子可畫得邏輯運(yùn)算電路，如圖 7 所示，它由四個(gè)或非門電路組成。依靠它來保證兩組整流橋的互鎖，并自動(dòng)實(shí)現(xiàn)零電流時(shí)相互切換。圖 4.4 邏輯運(yùn)算電路現(xiàn)舉例說明其切換過程，例如，整流裝置原來正組工作，這時(shí)邏輯電路各點(diǎn)狀態(tài)如圖8 中“1” 、“0”所示。沈陽理工大學(xué)課程設(shè)計(jì)論文13 圖 4.5 或非門電路 現(xiàn)在要求整流裝置

18、從正組切換到反組，首先是轉(zhuǎn)矩極性信號(hào)改變極性，由“0”變到“1” ，在正組電流未衰減到 0 以前，邏輯電路的輸出仍維持原TU狀（為“0” ，正組開放。為“1” ，反組封鎖） 。只有當(dāng)正組電流衰減到零，1U2U零電流檢測(cè)器的狀態(tài)改變后，邏輯電路輸出才改變狀態(tài)，實(shí)現(xiàn)零電流切換，這是邏輯電路各點(diǎn)狀態(tài)如圖 3-4 所示。或非門電路如圖 3-5 所示。采用鍺二極管2AP13 和硅開關(guān)三極管 3DK4C 是為了減小正向管壓降。 延時(shí)電路 前面的邏輯運(yùn)算電路保證零電流切換，但僅僅采用零電流切換是不夠的。因?yàn)榱汶娏鳈z測(cè)裝置的靈敏度總是有限的，零電流檢測(cè)裝置變成“0”態(tài)的瞬間，不一定原來開放組的晶閘管已經(jīng)斷流。

19、因此必須在切換過程中設(shè)置兩段延時(shí)即封鎖延時(shí)和開放延時(shí)，避免由于正反組整流裝置同時(shí)導(dǎo)通而造成短路。根據(jù)這個(gè)要求，邏輯裝置在邏輯電路后面接有延時(shí)電路。圖 4.6 延時(shí)電路延時(shí)電路如圖 9 所示，其工作原理如下：當(dāng)延時(shí)電路輸入為“0”時(shí)，輸出亦為“0”態(tài)（截止、導(dǎo)通） ，相應(yīng)的整流橋脈沖開放。當(dāng)輸入由“0”1BG2BG沈陽理工大學(xué)課程設(shè)計(jì)論文14變?yōu)椤?”時(shí)，電容 C 經(jīng)充電，經(jīng)一定延時(shí)后，導(dǎo)通，截止，即輸出1R1BG2BG由“0”延時(shí)變“1” 。相應(yīng)的整流橋脈沖延時(shí)封鎖。其延時(shí)時(shí)間由決定，這CR1里整定為。當(dāng)輸入出“1”變“0”時(shí)，電容 C 的電荷要經(jīng)過和基射ms32R1BG極回路放電，經(jīng)一定延時(shí)

20、后，截止，導(dǎo)通，即輸出由“1”延時(shí)變“0” 。1BG2BG相應(yīng)的整流橋脈沖延時(shí)開放。其延時(shí)時(shí)間由參數(shù)決定，這里整定為，2CRms10這樣就滿足了“延時(shí)封鎖” 、 “延時(shí)開放”的要求。 ms3ms10邏輯保護(hù) 邏輯電路正常工作，兩個(gè)輸出端總是一個(gè)高電位，一個(gè)低電位，確保任何時(shí)候兩組整流一組導(dǎo)通，另一組則封鎖。但是當(dāng)邏輯電路本身發(fā)生故障，一旦兩個(gè)輸出端均出現(xiàn)低電位時(shí)，兩組整流裝置就會(huì)同時(shí)導(dǎo)通而造成短路事故。為了避免這種事故，設(shè)計(jì)有邏輯保護(hù)環(huán)節(jié)，如圖 10 所示。邏輯保護(hù)環(huán)節(jié)截取了邏輯運(yùn)算電路經(jīng)延時(shí)電路后的兩個(gè)輸入信號(hào)作為一個(gè)或非門的輸入信號(hào)。當(dāng)正常工作時(shí)，兩個(gè)輸入信號(hào)總是一個(gè)是高電位，另一個(gè)是低電

21、位?；蚍情T輸出總是低電位，它不影響脈沖封鎖信號(hào)的正常輸出，但一旦兩個(gè)輸入信號(hào)均為低電位時(shí)，它輸出一個(gè)高電位，同時(shí)加到兩個(gè)觸發(fā)器上，將正反兩組整流裝置的觸發(fā)脈沖全部封鎖了，使系統(tǒng)停止工作，起到可靠的保護(hù)作用。 圖 4.7 邏輯保護(hù)裝置結(jié)構(gòu)圖沈陽理工大學(xué)課程設(shè)計(jì)論文15 由電平檢測(cè)、邏輯運(yùn)算電路、延時(shí)電路、邏輯保護(hù)四部分就構(gòu)成了無環(huán)流邏輯裝置。其結(jié)構(gòu)如圖 11 所示。 圖 4.8 無環(huán)流邏輯裝置結(jié)構(gòu)圖5 觸發(fā)電路設(shè)計(jì)5.1 系統(tǒng)對(duì)觸發(fā)器的要求 為保證較寬的調(diào)速范圍和可逆運(yùn)行，要求觸發(fā)脈沖能夠在 180范圍內(nèi)移向。 對(duì)于三相全控橋式整流電路，為了保證可控硅可靠換流，要求觸發(fā)脈沖寬度大于 60，或者用

22、雙窄脈沖。 對(duì)可逆系統(tǒng)，為了防止逆變顛覆和提高工作的可靠性，觸發(fā)脈沖需要有和限制。minmin5.2 觸發(fā)電路及其特點(diǎn) 根據(jù)對(duì)觸發(fā)器的上述要求，選用同步信號(hào)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(diǎn)是線路簡(jiǎn)單，調(diào)整容易。理論上移相范圍可達(dá) 180，實(shí)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(gè)整體則由于相互補(bǔ)償沈陽理工大學(xué)課程設(shè)計(jì)論文16關(guān)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kU0dU接近線性的，由于作同步信號(hào)的正弦波電壓隨電源電壓的波動(dòng)而波動(dòng)，當(dāng)不kU變時(shí)，控制角也隨電源電壓的波動(dòng)

23、而波動(dòng)，而可控硅整流電壓，隨電源電壓增高而增高，而則隨電源電壓的增cosmax00ddUUmaxdoUcos高而減小，故可維持近于不變。但當(dāng)電源電壓降得太低時(shí)，同步電壓和控0dU制電壓可能沒有交點(diǎn)，觸發(fā)器不能產(chǎn)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(wǎng)電壓波動(dòng)很大的場(chǎng)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(hào)必須加 RC 濾波器，移相角度一般要大于 30。圖 5.1 同步信號(hào)為正弦波的觸發(fā)電路原理圖沈陽理工大學(xué)課程設(shè)計(jì)論文176 保護(hù)電路設(shè)計(jì)6.1 過電流保護(hù)由于過載、直流側(cè)短路、逆變失敗、環(huán)流和交流側(cè)短路等原因會(huì)引起系統(tǒng)過流而損壞可控硅

24、。系統(tǒng)采用了三種保護(hù)措施： 電流調(diào)節(jié)器限流，電流整定值為 250A， 過流保護(hù)環(huán)節(jié)，整定值為 350A， 快速熔斷器；對(duì)直流回路和每個(gè)可控硅元件設(shè)快速熔斷作最后一道過流保護(hù)。它可以在沖擊電流很大，沖擊時(shí)間又很短的情況下保護(hù)設(shè)備，從而使系統(tǒng)運(yùn)行安全、可靠、操作方便。 過流保護(hù)環(huán)節(jié)的電路如圖 13 所示。在系統(tǒng)正常工作時(shí)，電流檢測(cè)裝置輸出電壓小于 14V （相當(dāng)于主回路電流 350A） ，穩(wěn)壓管 DW 不導(dǎo)通。BG1 截止，繼電器釋放，BG2 導(dǎo)通，BG3 截止，發(fā)射極輸出零電位，不影響正反組晶閘管整0J流裝置的正常工作。當(dāng)主回路電流超過 350A 時(shí)，電流檢測(cè)裝置輸出大于 14V，穩(wěn)壓管 DW

25、被雪崩擊穿，BG1 導(dǎo)通，BG2 截止，BG3 導(dǎo)通，發(fā)射極輸出高電位+15V，同時(shí)封鎖正反兩組觸發(fā)器的脈沖。當(dāng) BG1 導(dǎo)通時(shí)繼電器得電吸合。一0J方面自鎖，另一方面使繼電器得電吸合，在交流側(cè)線路接觸器 S-B 線圈中1J1J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(shù)值或1R2R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。沈陽理工大學(xué)課程設(shè)計(jì)論文18圖 6.1 過流保護(hù)環(huán)節(jié)6.2 過電壓保護(hù) 開關(guān)穩(wěn)壓器的過電壓保護(hù)包括輸入過電壓保護(hù)和輸出過電壓保護(hù)。開關(guān)穩(wěn)壓器所使用的未穩(wěn)壓直流電源諸如蓄電池和整流器的電壓如果過高,使開關(guān)穩(wěn)壓器不能正常工作,甚至損壞內(nèi)部器件,

26、因此,有必要使用輸入過電壓保護(hù)電路。用晶體管和繼電器所組成的保護(hù)電路如圖 6.2 所示。 圖 6.2 輸入過電壓保護(hù) 在該電路中，當(dāng)輸入直流電源的電壓高于穩(wěn)壓二極管的擊穿電壓值時(shí)，穩(wěn)壓管擊穿，有電流流過電阻 R，使晶體管 V 導(dǎo)通，繼電器動(dòng)作，常閉接點(diǎn)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(hù)電路可以跟輸入過電壓保護(hù)結(jié)合在一起,構(gòu)成極性保護(hù)鑒別與過電壓保護(hù)電路。輸出過電壓保護(hù)在開關(guān)穩(wěn)壓電源中是至關(guān)重要的。特別對(duì)輸出為 5V 的開關(guān)穩(wěn)壓器來說,它的負(fù)載是大量的高集成度的邏輯器件。如果在工作時(shí),開關(guān)穩(wěn)壓器的開關(guān)三極管突然損壞,輸出電位就可能立即升高到輸入未穩(wěn)壓

27、直流電源的電壓值,瞬時(shí)造成很大的損失。常用的方法是晶閘管短路保護(hù)。最簡(jiǎn)單的過電壓保護(hù)電路如圖 6.3 所示。沈陽理工大學(xué)課程設(shè)計(jì)論文19 圖 6.3 簡(jiǎn)單的輸出過電壓保護(hù) 當(dāng)輸出電壓過高時(shí),穩(wěn)壓管被擊穿,觸發(fā)晶閘管導(dǎo)通,把輸出端短路,造成過電流,通過保險(xiǎn)絲或電路保護(hù)器將輸入切斷,保護(hù)了負(fù)載。這種電路的響應(yīng)時(shí)間相當(dāng)于晶閘管的開通時(shí)間，約為 510s。它的缺點(diǎn)是動(dòng)作電壓是固定的，溫度系數(shù)大，動(dòng)作點(diǎn)不穩(wěn)定。另外，穩(wěn)壓管存在著參數(shù)的離散性，型號(hào)相同但過電壓起動(dòng)值卻各不相同，給調(diào)試帶來了困難。 圖 6.4 輸出過電壓保護(hù) 圖 6.4 是改進(jìn)后的電路。其中 R1、R2 是取樣電路，Vz 是基準(zhǔn)電壓。 輸出

28、電壓 Esc 突然升高，晶體管 V1、V2 導(dǎo)通，晶閘管就導(dǎo)通?；鶞?zhǔn)電壓 Vz 由式Esc=(R1R2)(VzUBEI)/R1 ，來確定，UBE1 為 V1 的發(fā)射結(jié)（BE）電壓降。本電路的動(dòng)作電壓可變，并且動(dòng)作點(diǎn)相當(dāng)穩(wěn)定。當(dāng)穩(wěn)壓管為 7V 時(shí)，其溫度系數(shù)和晶體管 V1 的發(fā)射結(jié)（BE）電壓的溫度系數(shù)可以抵消，能使溫度系數(shù)降得很低。但是對(duì)于輸出為 55.5V 的直流開關(guān)穩(wěn)壓器來說，其常用的動(dòng)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(shù)是2030mV/。因此,溫度變化大的場(chǎng)合保護(hù)電路還會(huì)發(fā)生誤動(dòng)作。采用集成電路電壓比較器來檢測(cè)開關(guān)穩(wěn)壓器的輸出電壓，是目

29、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(yīng)的邏輯電路配合，構(gòu)成過電壓保護(hù)電路，這種電路既靈敏又穩(wěn)定。 沈陽理工大學(xué)課程設(shè)計(jì)論文207 項(xiàng)目設(shè)計(jì)結(jié)果分析分析試驗(yàn)過程中獲得的數(shù)據(jù)、波形、現(xiàn)象或問題的正確性和必然性，分析產(chǎn)生不正確結(jié)果的原因和處理方法雙閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)的起動(dòng)過程： 設(shè)置雙閉環(huán)控制的一個(gè)重要目的就是要獲得接近理想起動(dòng)過程，閉環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)突加給定電壓由靜止?fàn)顟B(tài)起動(dòng)時(shí)，轉(zhuǎn)速和電流的動(dòng)態(tài)過程示于圖*nU7.1。圖 7.1 雙閉環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)起動(dòng)時(shí)的轉(zhuǎn)速和電流波形 由于在起動(dòng)過程中轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器 ASR 經(jīng)歷了不飽和、飽和、退飽和三種情況，沈陽理工大學(xué)課程設(shè)計(jì)論文21整個(gè)動(dòng)態(tài)過程就分成圖中標(biāo)明的 I、II、III 三個(gè)階段。 第 I 階段-電流上升的階段 )0(1t 突加給定電壓后，上升，當(dāng)小于負(fù)載電流時(shí)，電機(jī)還不能轉(zhuǎn)動(dòng)。nUdIdIdlI 當(dāng) 后，電機(jī)開始起動(dòng)，由于機(jī)電慣性作用，轉(zhuǎn)速不會(huì)很快增長(zhǎng)，dldII 因而轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器 ASR 的輸入偏差電壓的數(shù)值仍較大，其輸出電壓保持限幅值 ，強(qiáng)迫電流 迅速上升直到， 電流調(diào)節(jié)器很快就壓制imUdIdmdII imiUU 了的增長(zhǎng)，標(biāo)志著這一階段的結(jié)束。在這一階段中，ASR 很快進(jìn)入并保持飽dI和狀態(tài)，而 ACR 一般不飽和。第 II 階段-恒流升速階段 )(2