【文章內(nèi)容簡介】 實(shí)現(xiàn)。 圖 43 電平檢測器輸入輸出特性 轉(zhuǎn)矩極性鑒別器的輸入信號(hào)為轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器的輸出 *iU ，其輸出為 TU 。電機(jī)正轉(zhuǎn)時(shí) *iU 為負(fù)， TU 為低電位（ “0”態(tài)），反轉(zhuǎn)時(shí) *iU 為正， TU 為高 電位（ “1”態(tài)）。 內(nèi)蒙古工業(yè)大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書 16 零電流檢測器的輸入信號(hào)為電流檢測裝置的零電流信號(hào) 0iU ，其輸出為 IU 。有電流時(shí) 0iU 為正， IU 為高電位（ “1”態(tài)），無電流時(shí) 0iU 為 0， IU 為低電位（ “0”態(tài)）。 ② 邏輯運(yùn)算 電路的輸入是轉(zhuǎn)速極性鑒別器的輸出 TU 和零電流檢測器輸出 IU 。系統(tǒng)在各種運(yùn)行狀態(tài)時(shí)， TU 和 IU 有不同的極性狀態(tài)（ “0”態(tài)或 “1”態(tài)），根據(jù)運(yùn)行狀態(tài)的要求經(jīng)過邏輯運(yùn)算電路切換其輸出去封鎖脈沖信號(hào)的狀態(tài)（ “0”態(tài)或 “1”態(tài)），由于采用的是鍺管觸發(fā)器，當(dāng)封鎖信號(hào)為正電位（ “1”態(tài)）時(shí)脈沖被封鎖，低電位（ “0”態(tài)）時(shí)脈沖開放。利用邏輯代數(shù)的數(shù)學(xué)工具，可以設(shè)計(jì)出具有一定功能的邏輯運(yùn)算電路。 設(shè)正轉(zhuǎn)時(shí) *iU 為負(fù)， TU 為 “0”；反轉(zhuǎn)時(shí) *iU 為正， TU 為 “1”；有電流時(shí) *iU 為正， IU為 “1”；無電流時(shí) *iU 為負(fù)， IU 為 “0”。 1U 代表正組脈沖封鎖信號(hào)， 1U 為 “1”時(shí)脈沖封鎖， 1U 為 “0”時(shí)脈沖開放。 2U 代表反組脈沖封鎖信號(hào)， 2U 為 “1”時(shí)脈沖封鎖， 2U 為 “0”時(shí)脈沖開放。 TU 、 IU 、 1U 、 2U 表示 “1”， TU 、 IU 、 1U 、 2U 表示 “0”。 按系統(tǒng)運(yùn)行狀態(tài)，可列出各量要求的狀態(tài)，如表 41 所示，并根據(jù)封鎖條件列出邏輯代數(shù)式。 表 41 邏輯判斷電路各量要求的狀態(tài) 運(yùn) 行 狀 態(tài) TU IU 1U 2U 正向起動(dòng)， I=0 0 0 0 1 正向運(yùn)行， I 有 0 1 0 1 正向制動(dòng)， I 有 1 1 0 1 正向制動(dòng)， I=0 1 0 1 0 反向起動(dòng)， I=0 1 0 1 0 反向運(yùn)行， I 有 1 1 1 0 反向制動(dòng)， I 有 0 1 1 0 反向制動(dòng)， I＝ 0 0 0 0 1 根據(jù)正組封鎖條件： 2221 UUUUUUUUUU ITITIT ??? （ 41） 根 據(jù)反組封鎖條件： 1112 UUUUUUUUUU ITITIT ??? （ 42） 邏輯運(yùn)算電路采用分立元件，用或非門電路較簡單，故將上述 （ 41） 式和（ 42） 內(nèi)蒙古工業(yè)大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書 17 式最小化，最后化成或非門的形式。 2221 UUUUUUUUUU ITITIT ??? )(222 ITTITT UUUUUUUUU ???? )()( 22 ITIT UUUUUU ????? （ 43） 1112 UUUUUUUUUU ITITIT ??? )(111 ITTITT UUUUUUUUU ???? )(1 IT UUU ?? )(1 TI UUU ??? （ 44） 根據(jù)（ 43）、（ 44）式可畫得邏輯運(yùn)算電路，如圖 44 所示，它由四個(gè)或非門電路組成。依靠它來保證兩組整流橋的互鎖，并自動(dòng)實(shí)現(xiàn)零電流時(shí)相互切換。 圖 44 邏輯運(yùn)算電路 現(xiàn) 舉例說明其切換過程，例如，整流裝置原來正組工作，這時(shí)邏輯電路各點(diǎn)狀態(tài)如圖 44 中 “1”、 “0”所示。 圖 45 或非門電路 現(xiàn)在要求整流裝置從正組切換到反組，首先是轉(zhuǎn)矩極性信號(hào)改變極性， TU 由 “0”變到 “1”，在正組電流未衰減到 0 以前，邏輯電路的輸出仍維持原狀（ 1U 為 “0”，正組開放。 2U 為 “1”，反組封鎖）。只有當(dāng)正組電流衰減到零，零電流檢測器的狀態(tài)改變 內(nèi)蒙古工業(yè)大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書 18 后，邏輯電路 輸出才改變狀態(tài)，實(shí)現(xiàn)零電流切換，這是邏輯電路各點(diǎn)狀態(tài)如圖 44 所示。或非門電路如圖 45 所示。采用鍺二極管 2AP13 和硅開關(guān)三極管 3DK4C 是為了減小正向管壓降。 ③ 延時(shí)電路 前面的邏輯運(yùn)算電路保證零電流切換，但僅僅采用零電流切換是不夠的。因?yàn)榱汶娏鳈z測裝置的靈敏度總是有限的，零電流檢測裝置變成 “0”態(tài)的瞬間，不一定原來開放組的晶閘管已經(jīng)斷流。因此必須在切換過程中設(shè)置兩段延時(shí)即封鎖延時(shí)和開放延時(shí)，避免由于正反組整流裝置同時(shí)導(dǎo)通而造成短路。根據(jù)這個(gè)要求，邏輯裝置在邏輯電路后面接有延時(shí)電路。 圖 46 延 時(shí)電路 延時(shí)電路如圖 46 所示，其工作原理如下：當(dāng)延時(shí)電路輸入為 “0”時(shí)，輸出亦為 “0”態(tài)（ 1BG 截止、 2BG 導(dǎo)通），相應(yīng)的整流橋脈沖開放。當(dāng)輸入由 “0”變?yōu)?“1”時(shí)，電容 C經(jīng) 1R 充電，經(jīng)一定延時(shí)后， 1BG 導(dǎo)通， 2BG 截止，即輸出由 “0”延時(shí)變 “1”。相應(yīng)的整流橋脈沖延時(shí)封鎖。其延時(shí)時(shí)間由 CR1 決定，這里整定為 ms3 。當(dāng)輸入出 “1”變 “0”時(shí)，電容 C 的電荷要經(jīng)過 2R 和 1BG 基射極回路放電，經(jīng)一定延時(shí)后， 1BG 截止， 2BG 導(dǎo)通，即輸出由 “1”延時(shí)變 “0”。相應(yīng)的整流橋脈沖延時(shí)開放。其延時(shí)時(shí)間由 2CR 參數(shù)決定，這里整定為 ms10 ，這樣就滿足了 “延時(shí) ms3 封鎖 ”、 “延時(shí) ms10 開放 ”的要求。 ④ 邏輯保護(hù) 邏輯電路正常工作時(shí)，兩個(gè)輸出端總是一個(gè)高電位，一個(gè)低電位，確保任何時(shí)候兩組整流一組導(dǎo)通，另一組則封鎖。但是當(dāng)邏輯電路本身發(fā)生故障，一旦兩個(gè)輸出端均出現(xiàn)低電位時(shí)， 兩組整流裝置就會(huì)同時(shí)導(dǎo)通而造成短路事故。為了避免這種事故，設(shè)計(jì)有邏輯保護(hù)環(huán)節(jié)，如圖 47 所示。 內(nèi)蒙古工業(yè)大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書 19 邏輯保護(hù)環(huán)節(jié)截取了邏輯運(yùn)算電路經(jīng)延時(shí)電路后的兩個(gè)輸入信號(hào)作為一個(gè)或 非門的 輸入信號(hào)。當(dāng)正常工作時(shí)，兩個(gè)輸入信號(hào)總是一個(gè)是高電位，另一個(gè)是低電位?；蚍情T輸出總是低電位，它不影響脈沖封鎖信號(hào)的正常輸出，但一旦兩個(gè)輸入信號(hào)均為低電位時(shí)，它輸出一個(gè)高電位，同時(shí)加到兩個(gè)觸發(fā)器上，將正反兩組整流裝置的觸發(fā)脈沖全部封鎖了，使系統(tǒng)停止工作，起到可靠的保護(hù)作用。 圖 47 邏輯保護(hù)裝置結(jié)構(gòu)圖 由電平檢測、邏輯運(yùn)算電路、延時(shí)電路、邏輯保護(hù)四部分就構(gòu)成了無環(huán)流邏輯裝置。其結(jié)構(gòu)如圖 48 所示。 圖 48 無環(huán)流邏輯裝置結(jié)構(gòu)圖 邏輯無環(huán)流的推 ? 環(huán)節(jié) 當(dāng)拖動(dòng)系統(tǒng)由正向運(yùn)轉(zhuǎn)切換到反向時(shí)，反組橋在剛剛開放的瞬間處于整流狀態(tài) ， 內(nèi)蒙古工業(yè)大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書 20 所以整流橋的整流電壓與電動(dòng)機(jī)的反電勢疊加，有很大的制動(dòng)電流沖擊。然后利用電流反饋將反組橋推到逆變狀態(tài)，由電流調(diào)節(jié)器維持制動(dòng)電流不變，電機(jī)進(jìn)行回饋制動(dòng)，這就是一般無環(huán)流控制的制動(dòng)過程。這種控制方法的主要問題是切換初始電流太大，特別是高速換向時(shí)尤為嚴(yán)重。這種電流沖擊將造成較大的機(jī)械沖擊，甚至造成過流保護(hù)跳閘。 為了解決這個(gè)問題，我們采用以下的限流方法：既然產(chǎn)生換向電流沖擊的根源是剛切換過來的反組橋處在整流狀態(tài)（假定 電流從正組橋切換到反組橋），整流電壓與反電勢相加產(chǎn)生很大的沖擊電流。為使反組橋不處在整流狀態(tài)而處在逆變狀態(tài)，可以從無環(huán)流邏輯裝置的輸出分別引信號(hào)到電流調(diào)節(jié)器的入口，將正組的封鎖電壓 1U 引到正組電流調(diào)節(jié)器 ACR1 的入口，將反組封鎖電壓 2U 引到反組電流調(diào)節(jié)器 ACR2 的入口，如圖 49 所示。 圖 49 推 ? 環(huán)節(jié) 這樣，當(dāng) 2U 在封鎖反組觸 發(fā)器的同時(shí)，也迫使反組電流調(diào)節(jié)器 ACR2 的輸出為負(fù)限幅值，反組橋處在待逆變狀態(tài)（假設(shè)需要使電流從反組橋切換到正組橋，則 2U 與1U 的狀態(tài)發(fā)生倒換）。由于有 T 型濾波網(wǎng)絡(luò)的慣性，可以將逆變狀態(tài)保持一小段時(shí)間，這樣就避免了沖擊電流。只要適當(dāng)?shù)倪x擇濾波時(shí)間常數(shù)，可以將換向電流的上升前沿調(diào)節(jié)到要求的程度。 控制電源 V15? 電源采用了 7815 和 7915 穩(wěn)壓塊，輸出電流能力為 3 安。觸發(fā)功率電源 用半波整流的 24V，同時(shí)提供觸發(fā)器同步電源 Su 。 7815 和 7915 這類穩(wěn)壓器的特點(diǎn)是輸出電壓固定。但使用時(shí)很靈活，可以組接成可調(diào)試穩(wěn)壓器，提高輸出電壓，擴(kuò)展電流等。用 7815 和 7915 的三端穩(wěn)壓器組成正負(fù)輸出的穩(wěn)壓電路，如圖 710 所示。圖中穩(wěn)壓器的輸入電容用以抵消輸入端較長線 內(nèi)蒙古工業(yè)大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書 21 的電感效應(yīng)，防止產(chǎn)生自激振蕩。輸出端電容用以改善負(fù)載的瞬態(tài)響應(yīng)，減小高頻噪聲。圖中二極管 5V 、 6V 用于保 護(hù)集成穩(wěn)壓器。 圖 410 正負(fù)穩(wěn)壓輸出電源 速度 給定環(huán)節(jié) 速度給定環(huán)節(jié)的線路如圖 411 所示，它由六段分壓器組成， 177。15V 穩(wěn)壓電源供電，上面三段為正向速度給定，由正向繼電器 Q 的常開觸頭控制，下面三段 為反向速度給定，由反向繼電器 H 的常開觸頭控制。 圖 411 速度給定環(huán)節(jié) 多圈電位計(jì) 1W ， 2W 能給出連續(xù)可調(diào)的正、反向速度。 3R 、 4R 和 9R 、 10R 采用固定電阻分壓，作為正反向慢速給定，由減速繼電器 J 控制 。 1R 、 2R 和 7R 、 8R 也采用固定分壓，它用來給定前進(jìn)和后退的速度，由聯(lián)鎖繼電器 JI 控制。 聯(lián)鎖繼 電器 JI 在正常運(yùn)行時(shí)得電，常開觸頭吸合，常閉觸頭斷開，給定電位器 內(nèi)蒙古工業(yè)大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書 22 1R 、 2R 和 7R 、 8R 失電，而工作速度給定電位器 1W ， 2W 和慢速給定電位器 3R 、 4R 和9R 、 10R 有電，系統(tǒng)可以正常運(yùn)行和減速 ，工作臺(tái)停止后要求點(diǎn)車時(shí)， JI 斷電，常閉觸頭閉合，常開觸頭斷開，即只 有點(diǎn)車電位器得電，而工作速度電位器和慢速給定電位器皆失電，可以正、反向點(diǎn)車。 減速繼電器 J 由正反向減速行程開關(guān) QJS， HJS 和慢速切入環(huán)節(jié)控制，需要慢速時(shí)， J 吸合，則其在工作速度給定電位器回路內(nèi)的常閉觸頭斷開，慢速給定電位器回路內(nèi)的常開觸頭吸合，工作臺(tái)就由正常工作速度自動(dòng)轉(zhuǎn)入慢速。當(dāng) J 斷電時(shí)，就又自動(dòng) 的從慢速轉(zhuǎn)入正常工作速度。 開關(guān) MK 是裝在切削速度給定電位器 1W 上，當(dāng)切削速度很低時(shí)， 1MK 壓合， 2MK斷開，將慢速給定切斷，以防止低速運(yùn)行的工作臺(tái)碰到減速行程開關(guān)后而升速。 根據(jù)給定電壓和相應(yīng)速度的要求，各電位器實(shí)選阻值為： KRRRR 110831 ???? ????? 3 3 09742 RRRR KWW ?? （多圈電位器） 觸發(fā)電路 1 系統(tǒng)對(duì)觸發(fā)器的要求 ① 為保證較寬的調(diào)速范圍和可逆運(yùn)行，要求觸發(fā)脈沖能夠在 180176。范圍內(nèi)移向。 ② 對(duì)于三相全控橋式整流電路，為了保證可控硅可靠換流，要求觸發(fā)脈沖寬度大于 60176。，或者用雙窄脈沖。 ③ 為了使可控硅可靠導(dǎo)通，要求脈沖的電壓和電流必需大于相應(yīng)可控硅的控制極觸發(fā)電壓和觸發(fā)電流。對(duì) 200A 可控硅一般要求觸發(fā)電壓為 4V 左右，觸發(fā)電流為200mA 左右。為減小可控硅元件的導(dǎo)通時(shí)間提高元件承受電流上升率 dtdi 的能力要求脈沖前沿陡，上升時(shí)間在 10us 以內(nèi)，采用強(qiáng)觸發(fā)。 ④ 對(duì)可逆系統(tǒng)，為了防止逆變顛覆和提高工作的可靠性，觸發(fā)脈沖需要有 min? 和 min? 限制。 2 觸發(fā)電路及其特點(diǎn) 根據(jù)對(duì)觸發(fā)器的上述要求，選用同步信號(hào)為正弦波的晶體管觸發(fā)電路。原理線路見圖 412，這種線路的優(yōu)點(diǎn)是線路簡單，調(diào)整容易。理論上移相范圍可達(dá) 180176。，實(shí)際 上由于正弦波頂部平坦移相范圍只能有 150176。左右。移相的線性度就觸發(fā)器本身來說較差，如把觸發(fā)器和可控硅看成一個(gè)整體則由于相互補(bǔ)償關(guān) 系，它的線 性度則較好， 即控制電壓 kU 與可控硅整流電壓 0dU 的控制特性是接近線性的，由于作同步信號(hào)的 內(nèi)蒙古工業(yè)大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書 23 正弦波電壓隨電源電壓的波動(dòng)而波動(dòng)，當(dāng) kU 不變時(shí)，控制角 ? 也隨電源電壓的波動(dòng) 圖 412 同步信號(hào)為正弦波的觸發(fā)電路原理圖 而波動(dòng)，而可控硅整流電壓 ?co sm ax00 dd UU ? ， maxdoU 隨電源電壓增 高而