《逻辑无环流双闭环调速系统主电路和稳压电源电路设计》由会员分享，可在线阅读，更多相关《逻辑无环流双闭环调速系统主电路和稳压电源电路设计（36页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、课程设计任务书学院信息科学与工程学院专业自动化学生姓名XXX班级学号XXXX课程设计题目逻辑无环流双闭环调速系统主电路和稳压电源电路设计实践教学要求与任务：技术要求及初始条件：1.直流电机额定参数：U =220V, I =140A, n =1100 r/min, R =0.4QNNNa电机过载倍数入=1.4。2测速发电机参数：23W, 110V, 0.21A, 1900 r/min,永磁式。3主电路采用三相全控桥，交叉连接，进线交流电源：三相380V。4稳态无静差，转速超调量不超过10%，电流超调量不超过5%。设计要求：1. 对系统设计方案的先进性、实用性和可行性进行论证，说明系统工作原理。2
2、. 画出单元电路图，说明工作原理，给出系统参数计算过程。3. 对项目设计结果进行分析。4. 逻辑无环流双闭环调速系统主电路和稳压电源电路设计。5. 电气图按A1大小设计（CAD或手工画图）。6. 电气图形符号和文字符号要符合国家最新标准。工作计划与进度安排：1. 确定课程设计题目，查阅相关资料，复习相关内容。（2天）2. 编写课程设计文稿，画出电气图。（3天）3. 对课程设计内容进行检查校对，完成课程设计。（2天）指导教师：201年 月 日专业负责人：201 年 月曰学院教学副院长：201 年 月曰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
3、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
4、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目录第一章逻辑无环流可逆直流调速系统简介11.1逻辑无环流可逆直流调速系统主要单元环节介绍11.2逻辑无环流可逆直流调速系统工作原理31.3无环流逻辑装置的组成51.4无环流逻辑装置的设计6第二章系统主电路设计122.1主电路原理及说明 122.2主电路参数设计
5、 122.3保护电路设计13第三章逻辑控制器的设计153.1 设计原理153.2设计过程16第四章系统参数计算及测定194.1晶闸管直流调速系统参数和环节特性的测定194.1.1电枢回路电阻R的测定194.1.2主电路电磁时间常数的测定214.1.3电动机电势常数Ce和转矩常数CM的测定234.1.4系统机电时间常数TM的测定234.1.5测速发电机特性UTG二f(n)的测定244.2逻辑无环流可逆直流调速系统特性测试254.2.1 整流电路检测264.2.2 控制单元调试274.2.3 机械特性n=f(Id)的测定284.2.4系统动态波形的观察28总结29参考文献30第一章逻辑无环流可逆直
6、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）速度调节器是一个带有电压限幅的P-1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：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
7、 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
8、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：DLC正组整流装置转矩极性脉冲封锁18零电流图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U *和零电流检测信号U，输出是控制ii 0正组晶闸管触发脉冲封锁信号U和反组晶闸管触发脉冲封锁信号U。1 21.2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
9、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，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。AC
10、R1、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过流保护环节这种逻辑无环流系统有一个转速调节器ASR, 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，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
11、触发装置GTR，1ACR的给定信号U *经反号i器AR作为2ACR的给定信号U .*，这样可使电流反馈信号U的极性在正、反转 1i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
12、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
13、装置要完成的任务，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1.3所示。DLC正组整流装置转矩极性 脉冲封锁蠶零电流图1.6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U *和零电流检测信号U，输出是控ii 0制正组晶闸管触发脉冲封锁信号U和反组晶闸管触发脉冲封锁信号U。1 21.4无环流逻辑装置的设计 电平检测器逻辑装置的输入有两个：一是反映转矩极性信号的转速调节器输出u *，二i是来自电流检测装置反映零电流信号的U，他们都是连续变化的模拟量，而逻i 0辑运算电路需要高、低电位两个状态的数字量。电平检测器的任务就是将模拟量
14、 转换成数字量，也就是转换成“0”状态（将输入转换成近似为0V输出）或T”状 态（将输入转换成近似为15V输出）。采用射极偶合触发器作电平检测器。为了提高信号转换的灵敏度，前面还加 了一级差动放大和一级射极跟随器。其原理图见图1.4。电平检测器的输入输出特性如图5所示，具有回环特性。由于转速调节器的 输出和电流检测装置输出都具有交流分量，除入口有滤波外，电平检测需要具有 一定宽度的回环特性，以防止由于交流分量使逻辑装置误动作，本系统电平检测 回环特性的动作电压U二lOOmV，释放电压U二80mV。调整回环的宽度可通 r1r 2过改变射极偶合触发器的集电极电阻实现。电机正T转时U*为负，U为低电
15、位（“0”态），反转时U*为正，U为高电位（T”态）。iTiT零电流检测器的输入信号为电流检测装置的零电流信号U，其输出为U。i 0I有电流时U为正，U为高电位（T”态），无电流时U为0，U为低电位（“0”i 0Ii 0I态）。 逻辑运算电路的输入是转速极性鉴别器的输出U和零电流检测器输出U。系统在各TI种运行状态时，U和U有不同的极性状态（“0”态或T”态），根据运行状态的要TI求经过逻辑运算电路切换其输出去封锁脉冲信号的状态（“0”态或T”态），由于 采用的是锗管触发器，当封锁信号为正电位（T”态）时脉冲被封锁，低电位（“0” 态）时脉冲开放。利用逻辑代数的数学工具，可以设计出具有一定功能的逻辑运 算电路。设正转时U*为负，U为“0”；反转时U*为正，U为T”；有电流时U*为正,iTiT
