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1、逻辑无环流双闭环调速系统主电路和稳压电源电路设计 沈阳理工大学课程设计 课程设计任务书 II 沈阳理工大学课程设计 摘 要 在可逆调速系统中，电动机最基本的要素就是能改变旋转方向。而要改变电动机的旋转方向，必须改变电动机电磁转矩的方向。改变电动机电磁转矩的方向有两种办法：一种是改变电动机电枢电流的方向，实际是上是改变电动机电枢电压的极性，第二种是改变励磁磁通的方向。与此对应，V-M系统的可逆线路有两种方式，电枢反接线路和励磁反接可逆线路。对于大容量的系统，从生产角度出发，往往采用既没有直流平均环流，又没有脉动环流的无环流可逆系统，无环流可逆系统省去了环流电抗器，没有了附加的环流损耗，节省变压器
2、和晶闸管装置的附加设备容量。和有环流系统相比，因换流失败造成的事故率大为降低。因此， 逻辑无环流可逆调速系统在生产中被广泛运用。 在电力拖动自动控制系统中，逻辑无环流可逆直流调速系统省去了环流电抗器，没有附加的环流损耗，节省变压器和晶闸管的附加设备容量。所谓逻辑无环流系统就是在一组晶闸管工作时，用逻辑电路封锁另一组晶闸管的触发脉冲，使该组晶闸管完全处于阻断状态，从根本上切断环流通路。这种系统不仅能实现逻辑无环流可逆调速，还能实现回馈制动。和有环流相比，因换流失败造成的事故率大为降低。 关键词：逻辑无环流 可逆直流调速系统 逻辑控制器 III 沈阳理工大学课程设计 目 录 第一章 逻辑无环流可逆
3、直流调速系统简介 . 1 1.1逻辑无环流可逆直流调速系统主要单元环节介绍 . 1 1.2 逻辑无环流可逆直流调速系统工作原理 . 3 1.3 无环流逻辑装置的组成 . 5 1.4 无环流逻辑装置的设计 . 6 第二章 系统主电路设计 . 12 2.1 主电路原理及说明 . 12 2.2 主电路参数设计 . 12 2.3 保护电路设计 . 13 第三章 逻辑控制器的设计 . 15 3.1 设计原理 . 15 3.2 设计过程 . 16 第四章 系统参数计算及测定 . 19 4.1 晶闸管直流调速系统参数和环节特性的测定 . 19 4.1.1 电枢回路电阻R的测定 . 19 4.1.2 主电路电
4、磁时间常数的测定 . 21 4.1.3 电动机电势常数Ce和转矩常数CM的测定 . 23 4.1.4 系统机电时间常数TM的测定 . 23 4.1.5 测速发电机特性UTG=f(n)的测定 . 24 4.2 逻辑无环流可逆直流调速系统特性测试 . 25 4.2.1 整流电路检测 . 26 4.2.2 控制单元调试 . 27 4.2.3 机械特性n=f (Id)的测定 . 28 4.2.4 系统动态波形的观察 . 28 总 结 . 29 参考文献 . 30 IV 沈阳理工大学课程设计 第一章 逻辑无环流可逆直流调速系统简介 1.1逻辑无环流可逆直流调速系统主要单元环节介绍 1、速度调节器（ASR
5、） 速度调节器是一个带有电压限幅的P-I调节器。它主要有主调节器和最大电压限幅环节组成，调节器的工作与封锁由调节器释放环节所形成的封锁信号所控制。电位器为电压限幅调节。其结构图下所示： 图1.1速度调节器（ASR） 2、电流调节器（ACR） 电流调节器主要由绝对值放大器、比例积分器、积分器并带有电流反馈信号形成的电路组成。电位器分别调整比例器、比例积分器电路的放大倍数。其结构图如下图所示： 1 沈阳理工大学课程设计 图1.2电流调节器（ACR） 3、无环流逻辑控制器(DLC) 在无环流控制系统中，反并联的两组整流桥需要根据所要求的电枢电流极性来选择其中一组整流桥运行，而另一组整流桥触发脉冲是被
6、封锁的。两组整流桥的切换是在电动机转矩极性需要反向时由逻辑装置控制进行的。其切换顺序可归纳如下： 由于转速给定变化或负载变动，使电动机应产生的转矩极性反向。 由转速调节器输出反映这一转矩的极性，并由逻辑装置对该极性进行判断，然后发出切换开始的指令。 使导通侧的整流桥（例如正组桥）的电流迅速减小到零。 由零电流检测器得到零电流信号后，经35ms延时，确认电流实际值为零，封锁原导通侧整流桥的触发脉冲。 由零电流检测器得到零电流信号后，经10ms延时，确保原导通侧整流桥晶闸管完全阻断后，开放待工作侧整流桥（例如反组桥）的触发脉冲。 电枢内流过与切换前反方向的电流，完成切换过程。 根据逻辑装置要完成的
7、任务，它由电平检测、逻辑判断、延时电路和联锁保护电路四个基本环节组成，逻辑装置的功能和输入输出信号如图4所示： 2 沈阳理工大学课程设计 图1.3无环流逻辑控制环节DLC 其输入为电流给定或转矩极性鉴别信号Ui*和零电流检测信号Ui0，输出是控制正组晶闸管触发脉冲封锁信号U1和反组晶闸管触发脉冲封锁信号U2。 1.2 逻辑无环流可逆直流调速系统工作原理 逻辑无环流可逆直流调速系统主电路如图 1.1 所示，两组桥在任何时刻只有一组投入工作（另一组关断），所以在两组桥之间就不会存在环流。但当两组桥之间需要切换时，不能简单的把原来工作着的一组桥的触发脉冲立即封锁，而同时把原来封锁着的一组桥立即开通，
8、因为已经导通晶闸管并不能在触发脉冲取消的一瞬间立即被关断，必须待晶闸管承受反压时才能关断。如果对两组桥的触发脉冲的封锁和开放式同时进行，原先导通的那组桥不能立即关断，而原先封锁着的那组桥已经开通，出现两组桥同时导通的情况，因没有环流电抗器，将会产生很大的短路电流，把晶闸管烧毁。为此首先应是已导通的的晶闸管断流，要妥当处理主回路中的电感储存的一部分能量回馈给电网，其余部分消耗在电机上，直到储存的能量释放完，主回路电流变为零，使原晶闸管恢复阻断能力，随后再开通原来封锁着的那组桥的晶闸管，使其触发导通。 3 沈阳理工大学课程设计 图1.4 逻辑无环流可逆直流调速系统主电路 图1.5 逻辑无环流可逆调
9、速系统原理图 ASR速度调节器 ACR1ACR2正反组电流调节器 GTF、GTR正反组整流装置 VF、VR正反组整流桥 DLC无环流逻辑控制器 HX推?装置 TA交流互感器 4 沈阳理工大学课程设计 TG测速发电机 M工作台电动机 LB电流变换器 AR反号器 GL过流保护环节 这种逻辑无环流系统有一个转速调节器ASR，一个反号器AR，采用双电流调节器1ACR和2ACR，双触发装置GTF和GTR结构。主电路采用两组晶闸管装置反并联线路，由于没有环流，不用再设置环流电抗器，但是为了保证稳定运行时的电流波形的连续，仍应保留平波电抗器，控制线路采用典型的转速电流双闭环系统，1ACR用来调节正组桥电流，
10、其输出控制正组触发装置GTF；2ACR调节反组桥电流，其输出控制反组触发装置GTR，1ACR的给定信号Ui经反号器AR作为2ACR的给定信号Ui,这样可使电流反馈信号Ui的极性在正反转时都不必改变，从而可采用不反映极性的电流检测器，在逻辑无环流系统中设置的无环流逻辑控制器DLC，这是系统中关键部件。它按照系统的工作状态，指挥系统进行自动切换，或者允许正组触发装置发出触发脉冲而封锁反组，或者允许反组触发装置发出触发脉冲而封锁正组。在任何情况下，决不允许两组晶闸管同时开放，确保主电路没有产生环流的可能。 ? 1.3 无环流逻辑装置的组成 在无环流控制系统中，反并联的两组整流桥需要根据所要求的电枢电流极性来选择其中一组整流桥运行，而另一组整流桥触发脉冲是被封锁的。两组整流桥的切换是在电动机转矩极性需要反向时由逻辑装置控制进行的。其切换顺序可归纳如下： 由于转速给定变化或负载变动，使电动机应产生的转矩极性反向。 由转速调节器输出反映这一转矩的极性，并由逻辑装置对该极性进行判断，然后发出切换开始的指令。 使导通侧的整流桥（例如正组桥）的电流迅速减小到零。 由零电流检测器得到零电流信号后，经35ms延时，确认电流实际值
