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1、目录1逻辑无环流可逆直流调速系统简介 12逻辑无环流直流调速系统参数和缓解特性的测定 32.1电枢回路电阻R的测定 32.2主电路电磁时间常数的测定 42.3电动机电势常数Ce和转矩常数CM的测定 62.4系统机电时间常数Tm的测定 62.5测速发电机特性Utg f(n)的测定 73驱动电路的设计 93.1电流调节器的设计 9电流调节器的原理图 9电流调节器的参数计算 103.2速度调节器的设计 12速度调节器的原理图 12速度调节器的参数计算 123.3触发电路的设计 14系统对触发器的要求 143.3.2 触发电路及其特点 15的工作原理 154无环流逻辑控制器DLC设计 185系统主电路
2、设计 195.1主电路原理及说明 195.2保护电路的设计 20总结 21参考文献 22附录 231逻辑无环流可逆直流调速系统简介许多生产机械要求电动机既能正转，又能反转，而且常常还需要快速的启动和制动， 这就需要电力拖动系统具有四象限运行的特性，也就是需要可逆的调速系统。采用两组 晶闸管反并联的可逆调速系统解决了电动机的正、反转运行和回馈制动问题，但是，女口 果两组装置的整流电压同时出现，便会产生不流过负载而直接在两组晶闸管之间流通的 短路电流，称作环流。这样的环流对负载无益，只会加重晶闸管和变压器的负担，消耗 功率。换流太大时会导致晶闸管损坏，因此应该予以抑制或消除有环流可逆系统虽然具有反
3、向快、过渡平滑等优点，但设置几个环流电抗器终究是 个累赘。因此，当工艺过程对系统过度特性的平滑性要求不高时，特别是对于大容量的 系统，常采用既没有直流平均环流又没有瞬时脉动环流的无环流可逆系统。无环流可逆 调速系统可按实现无环流原理的不同而分为两大类：逻辑无环流系统和错位控制无环流系统。而错位无环流系统在目前的生产中应用很少，逻辑无环流系统目前生产中应用最 为广泛的可逆系统，当一组晶闸管工作时，用逻辑电路封锁另一组晶闸管的触发脉冲， 使它完全处于阻断状态，确保两组晶闸管不同时工作，从根本上切断了环流的通路，这 就是逻辑控制的无环流可逆系统，组成逻辑无环流可逆系统的思路是：任何时候只触发 一组整
4、流桥，另一组整流桥封锁，完全杜绝了产生环流的可能。至于选择哪一组工作， 就看电动机组需要的转矩方向。若需正向电动，应触发正组桥；若需反向电动，就应触 发反组桥，可见，触发的选择应决定于电动机转矩的极性， 在恒磁通下，就决定于Ui信 号。同时还要考虑什么时候封锁原来工作桥的问题，这要看工作桥又没有电流存在，有 电流时不应封锁，否则，开放另一组桥时容易造成二桥短路。可见，只要用Ui信号极性和电流“有”、“无”信号可以判定应封锁哪一组桥，开放哪一组桥。基于这种逻辑判 断电路的“指挥”下工作的可逆系统称逻辑无环流可逆系统。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 1A
5、CR和2ACR双触发装置GTF和GTR吉构。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，1ACF用来调节正组 桥电流，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勺给定信号Ui经反号器AR作为2ACR勺给定信号U i ,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
6、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。逻辑无环流可逆调速直流系统主要分为三部分：主电路和稳压电源，驱动电路，逻辑无环流控制器。系统原理图如图1.1 0LEQTAJiASRACK1VFHXUzIfcTrVRGTR /Gl.图1.1逻辑无环流可逆调速系统原理图ASR速度调节器ACR1、ACR2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
7、保护环节2逻辑无环流直流调速系统参数和缓解特性的测定2.1电枢回路电阻R的测定电枢回路的总电阻R包括电机的电枢电阻Ra,平波电抗器的直流电阻RL和整流装 置的阻 Rn,即 R=Ra+RL+Rn为测出晶闸管整流装置的电源阻， 可采用福安比较法来测定电阻。 将变压器RP (可 采用两只900Q电阻并联)接入被测系统的主电路，并调节电阻负载至最大。测试时电 动机不加励磁，并使电机堵转。MCL-31的给定电位器RP1逆时针调到底，使Uct=0。调节偏移电压电位器 RP2使 a =150。合上主电路电源开关。调节 Ug使整流装置输出电压Ud=110V然后调整RP使电枢 电流为0.88A，读取电流表A和电
8、压表V的数值为J , U1，则此时整流装置的理想空载 电压为UdoI1R U1调节RP,使电流表A的读数为0.44A。在Ud不变的条件下读取A,V表数值，则UdoI1R U2求解两式，可得电枢回路总电阻R(U2UJ/(l1 I2)如把电机的电枢两端短接，重复上述实验，可得Rl Rn (U2 5)/(1； I2)则电机的电枢电阻为Ra R (Rl Rn)同样，短接电抗器两端，也可测得电抗器之久电阻RL测试结果：当示波器显示如图2.1时，开始测定参数。图 2.1150表2.1电枢回路总电阻测试U /V7962I/A0.440.88据公式 R (U2 Ui)/(li 丨2)得，R (7962)/(0
9、.88 0.44)38.64表2.2平波电抗器的直流电阻 RL与整流装置的阻 Rn之和测试U /V8291I/A0.880.44据公式 Rl Rn(U2 Ul)/(li 12)得，RlRn(91 82)/(0.88 0.44)20.45表2.3整流装置的阻 Rn与电枢电阻 Ra之和测试U/V7185HI /A0.880.44据公式 Ra & (U2 u1)/(l1 l2)得，Ra Rn(85 71)/(0.88 0.44) 31.82所以可得：电枢回路总电阻 R38.64 Q整流装置的阻Rr 13.63 Q电枢电阻Ra 18.19 Q平波电抗器的直流电阻RL 6.82 Q2.2主电路电磁时间常
10、数的测定采用电流波形法测定电枢回路电磁时间常数Td,电枢回路突加给定电压时，电流id按指数规律上升id Id(1 e t/Td)其电流变化曲线如图2.1所示。当t =Td时，有id Id(1 e 1) 0.632ldMCL-31的给定电位器RP1逆时针调到底，使Uct=O。合上主电路电源开关。电机不加励磁。调节Uct，监视电流表的读数，使电机电枢电流为(5090) Inom。然后保持Uct 不变，突然合上主电路开关，用示波器拍摄id=f(t)的波形，由波形图上测量出当电流图2.2电流变化曲线测定结果如图2.3图2.3主电路电磁时间常数的测定由图2.3可知，电磁时间常数Td 5.2ms二相桥式整
11、流电路L=0.693I d min=0.693220、3 1.1 0.1796.74mH取 L=0.80H=0.80=0.02sR 38.642.3电动机电势常数Ce和转矩常数Cm的测定将电动机加额定励磁，使之空载运行，改变电枢电压Ud,测得相应的n，即可由下式算出CeCe K e (U d2 U d1 ) /(n2 nTd也可以近似地把系统看成是一阶惯性环节，即n K/(1 TmS) Ud当电枢突加给定电压时，转速n将按指数规律上升，当n到达63.2 稳态值时，所 经过的时间即为拖动系统的机电时间常数。测试时电枢回路中附加电阻应全部切除。MC31的给定电位器RP1逆时针调到底，使Uct=0。
12、合上主电路电源开关。电动机M加额定励磁。调节Uct，将电机空载起动至稳定转速1000r/min。然后保持Uct不变，断开主电 路开关，待电机完全停止后，突然合上主电路开关，给电枢加电压，用示波器拍摄过渡 过程曲线，即可由此确定机电时间常数。实测曲线如图2.4所示：由实验测得：Tm=37ms图2.4系统机电时间常数 Tm的测定2.5测速发电机特性Utg f (n)的测定电动机加额定励磁，逐渐增加触发电路的控制电压Uct，分别读取对应的UTG的数值若干组，即可描绘出特性曲线UrG=f(n)。晶闸管整流装置放大倍数KsUC。实验结果如表2.5表2.5测速发电机特性U tg f(n)的测定n (r/m
13、in)10001100120013001400Uct ( V)6.897.638.308.999.68UCT (V)1.071. 201.361.551.76Ud(V)152.50166.51180.28194.83209.34分析可知 取Ks 203驱动电路的设计由晶闸管供电的双闭环直流调速系统，整流装置采用三相桥式电路，由第二章测的, 基本数据如下：直流电动机：220V, 185W, 1.1A, 1600r/min;晶闸管装置放大系数：Ks 20电枢回路总电阻：R=24.35Q;时间常数：Td=21m Tm=49m;电流反馈系数：10V/1.5I n 6.06V /A10V10转速反馈系数： V ?min/ r 0.0063V ?min/ rNn 1600设计要求：设计电流调节器，要求电流超调量j 5% ;设计转速调节器，要求转速超调量n 10%3.1电流调节器的设计电流调节器的原理图如图3.1*150140 Q-7ZS10K10KUA74190131N41W7 卅 W32C1954.10Kl2CW54V5T3X)X4007-X 5T” EP21OKT图3.1电流调节器原理图电流调节器的参数计算1.确定时间常数1）整流装置
