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

1、精選優(yōu)質(zhì)文檔-傾情為你奉上運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)課程設(shè)計(jì)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(jì) 專業(yè)班級(jí)： xxxxxxxxxxxx 學(xué) 號(hào)： xxxxxxxxxxxx 姓 名： xxxxxxx 指導(dǎo)教師： xxxxxxxxxxxxx 成 績(jī)： 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(jì)（電流環(huán)、轉(zhuǎn)速環(huán)調(diào)節(jié)器及其限幅電路的設(shè)計(jì)）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(jì)量化評(píng)分標(biāo)準(zhǔn) 指標(biāo)分值評(píng)分要素得分設(shè)計(jì)完成情況30能獨(dú)立查閱文獻(xiàn)資料，提出并較好地論述課題的實(shí)施方案；設(shè)計(jì)方案選擇合理，分析、設(shè)計(jì)正確，原理清楚；獨(dú)立進(jìn)行設(shè)計(jì)工作，按期圓滿完成規(guī)定的任務(wù)，設(shè)計(jì)結(jié)果達(dá)到預(yù)期效果，有實(shí)用價(jià)值。 報(bào)告質(zhì)量20報(bào)告結(jié)構(gòu)嚴(yán)謹(jǐn)，邏輯嚴(yán)密，論述層次清晰，語言流暢，表達(dá)準(zhǔn)確，重點(diǎn)突出，報(bào)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(jì)律；工作作風(fēng)嚴(yán)謹(jǐn)務(wù)實(shí)。答辯成

3、績(jī)30思路清晰；語言表達(dá)準(zhǔn)確，概念清楚，論點(diǎn)正確；分析歸納合理，結(jié)論嚴(yán)謹(jǐn)；回答問題有理論根據(jù)，基本概念清楚。 總 評(píng) 成 績(jī) 答辯記錄答辯時(shí)間： 答辯地點(diǎn)：摘 要從生產(chǎn)機(jī)械要求控制的物理量來看，電力拖動(dòng)自動(dòng)控制系統(tǒng)有調(diào)速系統(tǒng)，位置隨動(dòng)系統(tǒng)，張力控制系統(tǒng)，多電動(dòng)機(jī)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(shí)現(xiàn)的，因而調(diào)速系統(tǒng)是最基本的拖動(dòng)控制系統(tǒng)。在許多生產(chǎn)機(jī)械中，常要求電動(dòng)機(jī)既能正反轉(zhuǎn)，又能快速制動(dòng)，需要四象限運(yùn)行的特性，此時(shí)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(duì)其控制電路進(jìn)行了計(jì)算和設(shè)計(jì)。運(yùn)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(shí)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(diǎn)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(dòng)和停止正組反組晶閘管的開閉，以實(shí)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(jiǎn)介許

9、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

10、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，

11、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Uim*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)容易造成二橋短路?？梢?，只要用Uim*信號(hào)極性和電流“有”、“無”信號(hào)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)流可逆系統(tǒng)。1.2 設(shè)計(jì)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(jì)(2). 要求:a. 直流電動(dòng)機(jī)：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(shí)間常數(shù)T0i = 1 ms，轉(zhuǎn)速濾波時(shí)間常數(shù)T0n = 5 ms；g. 設(shè)計(jì)要求穩(wěn)態(tài)無靜差，電流超調(diào)量i% 5%，空載啟動(dòng)到額定轉(zhuǎn)速時(shí)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(jìn)行系統(tǒng)參數(shù)計(jì)算，采用工程設(shè)計(jì)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(jì)；c. 利用Matlab/Simulink建立系統(tǒng)的仿真模型，對(duì)整個(gè)調(diào)速系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)性能（給定輸入的跟隨性能和負(fù)載與電網(wǎng)電壓擾動(dòng)下的抗擾性能）進(jìn)行仿真分析；d. 完成系統(tǒng)電氣原理圖的設(shè)計(jì)（包括電路原理圖設(shè)計(jì)、參數(shù)計(jì)算、元器件選型）1)主電路的設(shè)計(jì)；2)觸發(fā)電路的設(shè)計(jì)；3)轉(zhuǎn)速、電流調(diào)節(jié)器及其限幅電路的設(shè)計(jì)；4)轉(zhuǎn)速、電流檢測(cè)電路的設(shè)計(jì)；5)邏輯無環(huán)流控制器（DLC）電路的設(shè)計(jì)；6)保護(hù)電路的設(shè)計(jì)；7)輔助電源電路的設(shè)計(jì)。e. PCB板的設(shè)計(jì)、制作與調(diào)試（根

14、據(jù)時(shí)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(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)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

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(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(gè)轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器ASR，一個(gè)反號(hào)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(yùn)行時(shí)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(hào)經(jīng)反號(hào)器AR作為2ACR的給定信號(hào),這樣可使電流反饋信號(hào)的極性在正反轉(zhuǎn)時(shí)都不必改變，從而可采用不反映極性的電流檢測(cè)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(jìn)行自動(dòng)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(shí)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(shí)，我們知道要實(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。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(shí)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(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

18、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?yàn)闆]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)存的能量釋放完，主回路電流變?yōu)榱?，使原晶閘管恢復(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(shí)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(hào)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(cè)電路原理檢測(cè)原理：這里我們采用磁平衡式霍爾電流傳感器進(jìn)行電流的檢測(cè)。磁平衡式霍爾電流傳感器也稱補(bǔ)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(chǎng)通過一個(gè)副邊補(bǔ)償線圈電流所產(chǎn)生的磁場(chǎng)進(jìn)行補(bǔ)償，其補(bǔ)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(cè)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(zhǎng)的導(dǎo)線時(shí)，在導(dǎo)線周圍產(chǎn)生磁場(chǎng)，磁場(chǎng)的大小與流過導(dǎo)線的電流大小成正比，這一磁場(chǎng)可以用霍爾器件進(jìn)行檢測(cè)，由于磁場(chǎng)的變化與霍爾器件的輸出電壓信號(hào)有良好的線形關(guān)系，因此可利用霍爾器件的測(cè)得的輸出信號(hào)，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(qiáng)度；I為通過導(dǎo)線中的電流；U為霍爾器件在磁場(chǎng)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(diǎn)是響應(yīng)時(shí)間快和測(cè)量精度高，特別適用于

21、弱小電流的測(cè)量。但是輸出電壓一般為mV級(jí)，使用時(shí)必須加電壓放大器。實(shí)際電路圖如圖2-5所示 圖2-5 電流檢測(cè)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(jī)工作電壓是+5V，故設(shè)計(jì)了一個(gè)+5V電壓。又運(yùn)放工作電壓為正負(fù)15V，PWM控制芯片SG3525和IGBT驅(qū)動(dòng)芯片IR2110的工作電壓也都為+15V，故設(shè)計(jì)了正負(fù)15V電源。PWM控制輸出通道及驅(qū)動(dòng)電路由于單片機(jī)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(hù)電路原理過流保護(hù)電路由運(yùn)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(gè)單元構(gòu)成。當(dāng)系統(tǒng)處于正常工作時(shí), 輸入比較器同相端的電流信號(hào)形成的輸入電壓小于反相端定值電壓(即所要求的保護(hù)定值電壓) IC1 運(yùn)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(hào)形成的輸入電壓W1 確定的定值電壓, 即保護(hù)值時(shí), 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(hào)。邏輯門IC5、IC6 亦輸出為高點(diǎn)平。T1（三極管） 正偏導(dǎo)通, 使XD1 點(diǎn)亮, 給出過流

23、信號(hào)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(hù)作用。過壓保護(hù)工作電路的原理相同。圖2-7 保護(hù)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(dòng)切換。其輸出信號(hào)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(gè)信號(hào)必須是相反的，決不允許兩組晶閘管同時(shí)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(jī)等，用以實(shí)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(shí)，則封鎖反組晶閘管；在反組晶閘管工作時(shí)，則封

24、鎖正組晶閘管。采用數(shù)字邏輯電路，使其輸出信號(hào)以0 和1 的數(shù)字信號(hào)形式來執(zhí)行封鎖與開放的作用，為了確保正反組不會(huì)同時(shí)開放，應(yīng)使兩者不能同時(shí)為1。系統(tǒng)在反轉(zhuǎn)和正轉(zhuǎn)制動(dòng)時(shí)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(dòng)機(jī)來看反轉(zhuǎn)和正轉(zhuǎn)制動(dòng)的共同特征是使電動(dòng)機(jī)產(chǎn)生負(fù)的轉(zhuǎn)矩。上述特征可以由ASR 輸出的電流給定信號(hào)來體現(xiàn)， 的極性恰好反映了電機(jī)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(hào)”。DLC 應(yīng)該先鑒別電流給定信號(hào)的極性，將其作為邏輯控制環(huán)節(jié)的一個(gè)給定信號(hào)。僅用電流給定信號(hào)去控制DLC還是不夠的，因?yàn)槠錁O性的變化只是邏輯切換的必要條件。只有在實(shí)際電流降

25、到零時(shí)，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(cè)信號(hào)這兩個(gè)前提同時(shí)具備時(shí)，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(shí)時(shí)間才能封鎖原導(dǎo)通組脈沖；再經(jīng)過開放延時(shí)時(shí)間后才能開放另一組脈沖，以確保系統(tǒng)的可靠工作。對(duì)于三相橋式電路，通常取，。另外，在邏輯控制環(huán)節(jié)的兩個(gè)輸出信號(hào)和之間必須有互相連鎖的保護(hù)，決不允許出現(xiàn)兩組脈沖同時(shí)開放的狀態(tài)。圖2-8 邏輯控制器原理圖3 設(shè)計(jì)內(nèi)容3.1 設(shè)計(jì)要求1.觸發(fā)脈沖信號(hào)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(duì)于感性負(fù)載，觸發(fā)脈沖的寬度應(yīng)大于晶閘管陽(yáng)極

26、電流 從零上升到擎住電流的時(shí)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(shí)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(shí)導(dǎo)通，使元件在允許的范圍內(nèi)，為此宜采用 強(qiáng)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(dòng)。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(jì)原理 同步信號(hào)發(fā)生器產(chǎn)生一個(gè)與交流電源電壓之間有固定相位關(guān)

27、系的同步信號(hào)，同步信號(hào)有方波脈沖、鋸齒波等。按照控制信號(hào)的要求，移相器相對(duì)于同步信號(hào)移相后產(chǎn)生觸發(fā)信號(hào)，觸發(fā)信號(hào)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(hào)發(fā)生器同步電壓 觸發(fā)脈沖 控制信號(hào) 圖3-1 設(shè)計(jì)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(gè)過零和極性檢測(cè)單元、三個(gè)鋸齒波形成單元、三個(gè)比較器、一 個(gè)脈沖發(fā)生器、一個(gè)抗干擾鎖定電路、一個(gè)脈沖形成電路、一個(gè)脈沖分配及驅(qū) 動(dòng)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(duì)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(shí)，TC787輸出雙脈沖

29、 列；而當(dāng)該端接低電平時(shí)，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(cè)單元檢測(cè)出零點(diǎn)和極性后，作為內(nèi) 部三個(gè)恒流源的控制信號(hào)。（2） 三個(gè)恒流源輸出的恒值電流給三個(gè)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(diǎn)，該交相點(diǎn)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(diǎn)以后的鋸 齒波或移相電壓的波動(dòng)不影響輸出。（4） 該交相

30、信號(hào)與脈沖發(fā)生器輸出的脈沖信號(hào)經(jīng)脈沖形成電路處理后變?yōu)榕c三相輸 入同步信號(hào)相位對(duì)應(yīng)且與移相電壓大小適應(yīng)的脈沖信號(hào)送到脈沖分配及驅(qū)動(dòng)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(hào)無效， 此時(shí)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(dòng)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(hào)有效，脈沖分配 和驅(qū)動(dòng)電路內(nèi)部的邏輯電路動(dòng)作，封鎖脈沖輸出，確保集成電路的6個(gè)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(hào)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(hào)、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(shí)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(dòng)切換，其輸出信號(hào)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(hào)。 為了使晶閘管可靠運(yùn)行，TC787需輸出雙脈沖列（在輸出一列脈沖后補(bǔ)發(fā)一列以確保 可控硅可靠運(yùn)行），故引腳6接高電平，這里取