【正文】 大地時(shí)，也會發(fā)生整流橋相對地短路。同時(shí)，設(shè)備自身運(yùn)行中以及非正常運(yùn)行中也有過電壓出現(xiàn)。 在每相的 SCR 橋上接有阻容吸收電路和快熔，用來降低 SCR 電壓變化率和電流變化率。另外，對電力電子器件或整個(gè)裝置的一些保護(hù)措施也往往就近設(shè)在驅(qū)動(dòng)電路中，或者通過驅(qū)動(dòng)電路來實(shí)現(xiàn)，這使得驅(qū)動(dòng)電路的設(shè)計(jì)更為重要。一般采用光隔離和磁隔離。 隨著工業(yè)自動(dòng)化、集成化的不斷發(fā)展，現(xiàn)在市場中已有多種型號的六脈沖觸發(fā)集成電路，并得到了廣泛的應(yīng)用。的移相脈沖，可以方便地構(gòu)成全控橋式觸發(fā)器電路。 整流電路的任務(wù)是將交流電變換成直流電。 濾波電路用于濾去輸出電壓中的紋波，一般由電抗元件組成，如在負(fù)載電阻兩側(cè)并聯(lián)電容器；或在電路輸出端與負(fù)載見串聯(lián)電感 L，以及由電容、電感組合而成的各種復(fù)式濾波電路。S7200 系列 PLC 提供多種不同 I/O 點(diǎn)數(shù)的 CPU 模塊和數(shù)字量、模擬量 I/O 擴(kuò)展模塊、熱電偶、熱電阻模塊、通信模塊等，使 PLC 的功能得到擴(kuò)展。系統(tǒng)軟件由 PLC 生產(chǎn)廠家提供，并固化在EPROM 中，不能由用戶直接存取，不需要用戶干預(yù)。 PLC 常采用的編程語言有以下幾種：梯形圖語言、助記符語言、邏輯功能圖語言和高級語言。PLC 要從外部輸入電流反饋和轉(zhuǎn)速反饋信號，輸出觸發(fā)脈沖信號，其余工作均在PLC 內(nèi)部完成，數(shù)字給定也是用軟件方法在 PLC 內(nèi)部設(shè)定。 運(yùn)行過程中系統(tǒng)自行進(jìn)行故障診斷。 主程序設(shè)計(jì) 本系統(tǒng)主程序采用順序查詢結(jié)構(gòu)，程序流程如圖 41 所示，初 始化模塊主要是在執(zhí)行功能程序前，對有關(guān)數(shù)據(jù)寄存器、定時(shí)器、計(jì)數(shù)器送數(shù)或清零，電流環(huán)及轉(zhuǎn)速環(huán)采樣時(shí)間判斷是利用 PLC 中的 1ms 定時(shí)器完成的。符合當(dāng)前編程的技術(shù)和工程理念。因此，PLC 控制系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)的工作將主要是用戶軟件設(shè)計(jì)。 PLC 的軟件系統(tǒng)由系統(tǒng)軟件（又稱系統(tǒng)程序）和用戶軟件（又稱應(yīng)用程序）組成。 S7 系列 PLC 包括 S7200、 S7300 以及 S7400。在小功率（ 1kW）整流電路中，常見的集中整流電路有單向半波、全波、橋式和倍壓整流電路。 穩(wěn)壓電源 穩(wěn)壓電源輸出穩(wěn)定的 177。 可控硅移相 觸發(fā)器 KC04 電路適用于單相、三相全控橋式供電裝置中，作可控硅的雙路脈沖移相觸發(fā)。為此可以采用兩種辦法：一種是使每個(gè)觸發(fā)脈沖寬度大于 60176。對全控型器件既要提供開通控制信號，又要提供關(guān)斷控制信號，以保證器件按要求可靠導(dǎo)通或關(guān)斷。 晶體管驅(qū)動(dòng)、觸發(fā)電路的設(shè)計(jì) 驅(qū)動(dòng)電路原理 電力電子器件的驅(qū)動(dòng)電路是電力電子主電路與控制電路之間的接口，是電力電子裝置的重要環(huán)節(jié)，對整個(gè)裝置的性能有很大的影響。 過電壓保護(hù)的第二種方法是采用電子電路進(jìn)行保護(hù)。 對于第二類過流，即整流橋負(fù)載外電路發(fā)生短路而引起的過電流，則應(yīng)當(dāng)采用電子電路進(jìn)行保護(hù)。 整流變壓器的設(shè) 計(jì) 對于三相橋式整流電路，變壓器副邊相電壓： 0 )2 2 (U 2 ???? () 副邊有效電流： AI ??? () 變壓器額定視在功率 ： VAIUS 3 2 4 01010833 22 ??????? ? () 晶閘管的保護(hù) 晶閘管的保護(hù)電路，大致可以分為兩種情況：一種是在適當(dāng)?shù)牡胤桨惭b保護(hù)器件，例如， R—C 阻容吸收回路、限流電感 、快速熔斷器、壓敏電阻或硒堆等。 晶閘管 — 電動(dòng)機(jī)電路設(shè)計(jì) 晶閘管 — 電動(dòng)機(jī)電路中，采用三相橋式全控整流電路。 模塊量混合模塊 EM235 EM235 具有 4 路模擬量輸入和 1 路模擬量輸出。 正交采用 定時(shí)器產(chǎn)生了兩個(gè)采樣基本時(shí)序 NSH 和 OSH，其中 OSH 比 NSH 延遲 1/4 個(gè)采樣周期。 采集過程中，由 A/D 轉(zhuǎn)換結(jié)束時(shí)序信號控制寫控制信號發(fā)生器產(chǎn)生存儲器寫信號，控制采集地址發(fā)生器產(chǎn)生的遞增的存儲器地址，將采集結(jié)果數(shù)據(jù)寫入由采集地址制定的存儲器單元中。 采集工程開始時(shí)，工作程序產(chǎn)生的 SH START 使 G 變?yōu)?0， NSH 按采集要求整形產(chǎn)生普通采樣時(shí)序 SHC1。 3 個(gè)基本時(shí)序?yàn)?NSH， OSH 和 ADC，其中 NSH和 OSH 分別為普通采樣時(shí)序和政教采樣時(shí)序， ADC 為 A/D 轉(zhuǎn)換控制時(shí)序。下面詳細(xì)介紹。 用于 PLC 的輸入 /輸出模塊 PLC 輸入模塊 用來接收生產(chǎn)過程的各個(gè)參數(shù)。通道程序結(jié)束后向 CPU 發(fā)出中斷請求。管理程序根據(jù)廣義指令提供的參數(shù)，如設(shè)備號、交換長度和主存起始地址等信息來編制通道程序，在通道程序的最后，用一條啟動(dòng)輸入輸出指令來啟動(dòng)通道開始工作。 （ 1） 啟動(dòng)通道 在用戶程序中使用訪管指令進(jìn)入管理程 序，由 CPU 通過管理程序組織一個(gè)通道程序，并啟動(dòng)通道。同時(shí)能根據(jù) CPU 的控制要求，對 I/O系統(tǒng)的工作進(jìn)行控制與檢測。 輸入 /輸出接口：用來完成外圍設(shè)備與 CPU 交換信息時(shí)在速度、代碼形式上的相互匹配。一般來講，不同的外部設(shè)備均有其獨(dú)立的設(shè)備控制器，設(shè)備控制器需要通過 I/O 接口與主機(jī)進(jìn)行聯(lián)系。采集時(shí)序電路為個(gè)模板提供相同的采集控制信號，根據(jù)采集控制時(shí)序，地址發(fā)生器產(chǎn)生遞增的存儲 器地址，寫信號發(fā)生器對應(yīng)于采集控制時(shí)序產(chǎn)生存儲器寫信號，采集電路產(chǎn)生的結(jié)果數(shù)據(jù)在寫信號控制下寫入地址發(fā)生 器產(chǎn)生的地址對應(yīng)的存儲器單元中。 一個(gè)典型的采集系統(tǒng)由 CPU，各種輔助電路組成。本設(shè)計(jì)采用了連續(xù)采集的方法。 通過電阻分壓，接入 A/D轉(zhuǎn)換器 ,再接入 PLC，有的 PLC自帶 A/D轉(zhuǎn)換器，就不用外接了，使用 PLC時(shí)配用旋轉(zhuǎn)編碼器的效果更好，精度更高，成本也是最低的。 光電編碼器（增量式）主要由旋轉(zhuǎn)孔盤和光電器件組成。 測速發(fā)電機(jī)由永久磁鐵與感應(yīng)線圈組成，用電樞獲取速度信號。光柵盤刻線數(shù)為 1024 線，它產(chǎn)生的脈沖列頻率與電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)換成固定的比例關(guān)系。三相分別用三個(gè)電流互感器，再經(jīng)過橋式整流及濾波后輸出直流電壓 Ui。12V 電源，結(jié)構(gòu)簡單，可以測量各種波形電流 ； 缺點(diǎn)：溫漂大，精度低一些 。由于輸出電壓與控制電流成正比，恒流源的穩(wěn)定性很關(guān)鍵，磁路中的剩磁對輸出有教大影響。當(dāng)初級繞組有電流流過時(shí)，霍爾元件檢測出鐵芯中的磁感應(yīng)強(qiáng)度 B 的大?。?V=KBi，K 霍爾元件靈敏度， B 磁感應(yīng)強(qiáng)度， i 霍爾元件的控制電流。測量精度一般為比差 177。 A/D 轉(zhuǎn)換器將電流模擬量轉(zhuǎn)變?yōu)閿?shù)字量，傳送給 CPU222。 檢測部分 電流檢測部分 電流檢測部分是為了實(shí)現(xiàn)電流環(huán)的閉環(huán)控制，由電流互感器、二極管整流電路和 A/D 轉(zhuǎn)換電路組成。經(jīng)過處理后組 成 6 個(gè)狀態(tài)：001101100110010011， ―1‖表示觸發(fā)對應(yīng)的晶閘管， ―0‖表示不觸發(fā)。晶閘管觸發(fā)板實(shí)際上就是把觸發(fā)板電路各元器件安裝在印刷線路板上，實(shí)現(xiàn)以較小的信號控制功率較大的設(shè)備。 電機(jī)驅(qū)動(dòng)部分 CPU222 將速度值傳送給模擬量擴(kuò)展模塊 EM235 的緩沖器內(nèi)，再傳送到中間寄 PLC ( 西門子S7—200) A/D D/A 整流 運(yùn)行燈 故障燈 EM235 晶閘管 觸發(fā)板 晶閘管 板式電路 直流電動(dòng)機(jī) 處理 蘇州科技學(xué)院 天平學(xué)院 本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 17 存器，經(jīng)光電隔離后進(jìn)入 D/A 轉(zhuǎn)換器。 圖 31 系統(tǒng)總體結(jié)構(gòu)圖 CPU 主機(jī)部分 CPU222 可單機(jī)工作，也可進(jìn)行 I/O 和功能塊的擴(kuò)展。 當(dāng) h=5 時(shí)， %?i? ，不能滿足設(shè)計(jì)要求，實(shí)際上這是按線性系統(tǒng)計(jì)算的，而突加階躍給定時(shí)， ASR 飽和，不符合線性系統(tǒng)的前提，應(yīng)該按 ASR 退飽和的情況重新計(jì)算超調(diào)量。 現(xiàn)在n sT ????? ?? 15 1，滿足簡化條件。 () 選擇轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器參數(shù) 按跟隨和抗繞性能都較好的原則取 h=5，則 ASR 超前時(shí)間常數(shù)： shT nn 0 8 6 1 7 3 ???? ?? ； 轉(zhuǎn)速開環(huán)增益： 01 62 1 222 ?????? ? nN TTh hK；于是 ASR 的比例系蘇州科技學(xué)院 天平學(xué)院 本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 14 數(shù)為： ? ? 01 1 ????? ?????? ? n men RTh TChK ? ?。根據(jù)所用測速發(fā)電機(jī)紋波情況，取 sTon ? ； （ 3） 轉(zhuǎn)速環(huán)小時(shí)間常數(shù)。 現(xiàn)在cilm sTT ????? ? 1313，滿足近似條件。 計(jì)算電流調(diào)節(jié)器的電路參數(shù) 按所用運(yùn)算放大器，取 ?? KR 200 ，各電阻和電 容值計(jì)算如下： ????? KRKR ii ，取 ?K50 ； () FRC iii ?? 3 ???? ，取 F? ； () FRTC oioi ? 30 ??????，取 F? 。三相橋式電路每個(gè)波頭的時(shí)間是 ，為了基本濾平波頭，應(yīng)有 ? ? msT oi ~1 ? ，因此取 smsT oi ?? ； 蘇州科技學(xué)院 天平學(xué)院 本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 12 （ 3）電流環(huán)小時(shí)間常數(shù) iT? 。 系統(tǒng)參數(shù)計(jì)算 主電路參數(shù)計(jì)算 直流電動(dòng)機(jī)： VUN 220? 、 AIN ? 、 min/1500 rnN ? ， )m in/( 1??? rVC e ，允許過載倍數(shù) λ=； 晶閘管裝置放大系數(shù)： 30?sK ； 回路總電阻 ： R=； 時(shí)間常數(shù) ： sTl ? ， sTm ? ； 電流反饋系數(shù) ： AVIU Nim / * ?????； 轉(zhuǎn)速反饋系數(shù) ： )min/(150010 1* ????? rVnU Nnm?。當(dāng)該使能位檢測到一個(gè)信號的正跳變 (從 0到 1)， PID指令執(zhí)行一系列的動(dòng)作，使 PID指令從手動(dòng)方式無擾動(dòng)地切換到自動(dòng)方式。 控制方式 S7–200的 PID回路沒有設(shè)置控制方式，只要 PID塊有效，就可以執(zhí)行 PID 運(yùn)算。其中T 是采樣時(shí)間，總體來說采用時(shí)間越小，控制更精確，但是也不能過小，太小容易占用 CPU 資源，也容易產(chǎn)生的偏差較小，在運(yùn)算的時(shí)候易被舍掉，從而產(chǎn)生積分量化誤差。 PID 模塊 PID 模塊的開發(fā)使 PLC 具有閉環(huán)控制功能，即一個(gè)具有 PID 控制能力的 PLC蘇州科技學(xué)院 天平學(xué)院 本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 10 可用于過程控制。在整定時(shí)先將積分時(shí)間設(shè)定到一個(gè)比較大的值，然后將已經(jīng)調(diào)節(jié)好的比例系數(shù)略為縮小 (一般縮小為原值的 )，然后減小積分時(shí)間，使得系統(tǒng)在保持良好動(dòng)態(tài)性能的情況下，靜差得到消除。 首先整定比例部分。 增大比例系數(shù) P 一般將加快系統(tǒng)的響應(yīng)，在有靜差的情況下有利于減小靜差，但是過大的比例系數(shù)會使系統(tǒng)有比較大的超調(diào)，并產(chǎn)生振蕩，使穩(wěn)定性變壞。解決的辦法是使克服誤差的作用的變化要有 些 ―超前 ‖，即在誤差接近零時(shí)，克服誤差的作用就應(yīng)該是零。 因此，比例 +積分 (PI)控制器，可以使系統(tǒng)在進(jìn)入穩(wěn)態(tài)后無穩(wěn)態(tài)誤差。 對一個(gè)自動(dòng)控制系統(tǒng)，如果在進(jìn)入穩(wěn)態(tài)后存在穩(wěn)態(tài)誤差，則稱這個(gè)控制系統(tǒng)是有穩(wěn)態(tài)誤差的或簡稱有差系統(tǒng)。 比例（ P）控制 比例控制是一種最簡單的控制方式。即當(dāng)我們不完全了解一個(gè)系統(tǒng)和被控對象﹐或不能通過有效的測量手段來獲得系統(tǒng)的參數(shù)的時(shí)候，便最適合用 PID 控制技術(shù)。算法設(shè)計(jì)與算法分析是不可分割的，算法分析是對于設(shè)計(jì)出的每一個(gè)具體的算法，利用數(shù)字作為工具討論它的各種復(fù)雜度，就是算法分析的主要任務(wù)。 控制方法的確定 算法是對特定問題求解步驟的一種描述，它是指令的有限序列，其中每一條指令表示一個(gè)或多個(gè)操作。 （ 3） 改變電樞電阻調(diào)速 在電動(dòng)機(jī)電樞回路外串電阻進(jìn)行調(diào)速的方法，設(shè)備簡單，操作方便。對于要求在一定范圍內(nèi)無級平滑調(diào)速的系統(tǒng)來說，這種方法最好。根據(jù)用戶實(shí)際需要，可調(diào)起動(dòng)時(shí)間，給用戶預(yù)留了 2個(gè)端口，調(diào)節(jié) 2個(gè)電位器，可改變積分時(shí)間長短，從而改變電機(jī)起動(dòng)時(shí)間。電流環(huán)校正成典型 Ⅰ 型。 雙閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)常用控制方法介紹 雙閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)采用矩形逼近離散化方 法 時(shí) ， 這種算法 分析簡單 ，轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器和限幅器的作用是分開的，由于轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器有積分飽和作用， c(k)值將會變得很大，轉(zhuǎn)速將會出現(xiàn)較大的超調(diào)量，使速度調(diào)節(jié)時(shí)間變得很長。二者之間實(shí)行嵌套連接，把轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器的輸出當(dāng)作電流調(diào)節(jié)器的輸入，再用電流調(diào)節(jié)器的輸出去控制電力電子變換器 UPE。它能充分利用電機(jī)的過載能力，在過渡過程中保持電流（轉(zhuǎn)矩）為允許最大值，使電力拖動(dòng)系統(tǒng)以最大的加速度啟動(dòng)，到達(dá)穩(wěn)定轉(zhuǎn)速后，又讓電流立即降下來，使轉(zhuǎn)矩馬上與負(fù)載相平衡，從而轉(zhuǎn)入穩(wěn)態(tài)運(yùn)行。采用了精簡化的編程語言，編程出錯(cuò)率大大降低。在 船舶主機(jī)遙控系統(tǒng)、鍋爐控制系統(tǒng)中央冷卻控制系統(tǒng) 等重要設(shè)備上得到了廣泛應(yīng)用 。 直流雙閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)由給定電壓、轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器、電流調(diào)節(jié)器、三相集成觸發(fā)器、三相全控橋、直流電動(dòng)機(jī)及轉(zhuǎn)速、電流檢測裝置組成，其中主電路中串入平波電抗器，以抑制電流