【文章內(nèi)容簡介】 f也相應(yīng)增加。當(dāng)?shù)扔诨蚪咏o定值時(shí)，系統(tǒng)達(dá)到平衡，電動(dòng)機(jī)在給定數(shù)值下以較高的轉(zhuǎn)速穩(wěn)定轉(zhuǎn)動(dòng)。如果電動(dòng)機(jī)負(fù)載或交流電壓發(fā)生變化或其它擾動(dòng)，則經(jīng)過速度反饋后，系統(tǒng)能起到自動(dòng)調(diào)節(jié)和穩(wěn)定作用。比如，當(dāng)電機(jī)負(fù)載增加時(shí)，轉(zhuǎn)速下降，平衡狀態(tài)被破壞，調(diào)節(jié)器輸出電壓增加，觸發(fā)脈沖前移（變小)，Ud提高，電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速上升。當(dāng)其恢復(fù)到原來數(shù)值時(shí)，Unf又等于給定電壓，系統(tǒng)又達(dá)到平衡狀態(tài)。如果擾動(dòng)不是來自負(fù)載而是來自交流電網(wǎng)，比如交流電壓下降，則系統(tǒng)也會(huì)按上述過程進(jìn)行調(diào)節(jié)，使電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速維持在給定值上運(yùn)行。同樣道理，當(dāng)電動(dòng)機(jī)負(fù)載下降，或交流電壓提高時(shí)，系統(tǒng)將按與上述相反過程進(jìn)行調(diào)節(jié)，最后仍能維持電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速近似不變。轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器ASR作用如下：1) 使轉(zhuǎn)速n跟隨給定電壓Un*變化，保證轉(zhuǎn)速穩(wěn)態(tài)無靜差2）對(duì)負(fù)載變化起抗干擾的作用3）輸出限幅值決定電樞主回路的最大允許電流值Idm二、電流環(huán)工作原理電流調(diào)節(jié)器也有兩個(gè)輸入信號(hào)。一個(gè)是速度調(diào)節(jié)器輸出反映偏差大小的主控信號(hào)，一個(gè)是由電流互感器測出的反映主回路電流反饋信號(hào)，當(dāng)突加速度給定個(gè)很大的輸入值，其輸出整定在最大飽和值上，與此同時(shí)電樞電流為最大值，從而電動(dòng)機(jī)在加速過程中始終保持在最大轉(zhuǎn)矩和最大加速度，使起、制動(dòng)過渡時(shí)間最短。如果電網(wǎng)電壓發(fā)生突變(如降低)時(shí)，整流器輸出電壓也會(huì)隨之變化（降低），引起主回路電流變化（減小)，由于快速性好，不經(jīng)過電動(dòng)機(jī)機(jī)械環(huán)節(jié)的電流反饋環(huán)的作用，立即使調(diào)節(jié)器的輸出變化(增大)，則也變化（變小)，最后使整流器輸出電壓又恢復(fù)(增加)致電原來的數(shù)值，這就抑制了主回路電流的變化。也就是說，在電網(wǎng)電壓變化時(shí)，在電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速變化之前，電流的變化首先被抑制了。同樣，如果機(jī)械負(fù)載或電樞電流突然發(fā)生很大的變化，由于采用了頻率響應(yīng)較好的快速電流負(fù)反饋，當(dāng)整流器直流側(cè)發(fā)生類似短路的嚴(yán)重故障時(shí)，電流負(fù)反饋也及時(shí)地把電流故障反饋到電流控制回路中去，以便迅速減小輸出電壓，從而保護(hù)晶閘管和直流電動(dòng)機(jī)不致因電流過大而損壞。其中電流調(diào)節(jié)器的作用：1）對(duì)電網(wǎng)電壓波動(dòng)起抗干擾作用2）啟動(dòng)時(shí)保證獲得允許的最大電流了Idm3）在轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)過程中，使電樞電流跟隨給定電壓變化4）當(dāng)電機(jī)過載甚至堵轉(zhuǎn)時(shí)，可以限制電樞電流的最大值，從而起到快速的過流安全保護(hù)，如故障消失，系統(tǒng)能自動(dòng)恢復(fù)工作。三、PID調(diào)節(jié)器PID調(diào)節(jié)器是Proportional(比例)， Integral(積分)，Differential(微分)三者縮寫，是連續(xù)系統(tǒng)中成熟、廣泛應(yīng)用的調(diào)節(jié)方式。PID調(diào)節(jié)器的實(shí)質(zhì)就是根據(jù)輸入的偏差值，按比例、積分、微分的函數(shù)關(guān)系進(jìn)行運(yùn)算，其運(yùn)算結(jié)果用以輸出控制。在實(shí)際應(yīng)用中，根據(jù)被控對(duì)象的特性和控制要求，可靈活地改變PID 的結(jié)構(gòu)。取其中的一部分環(huán)節(jié)構(gòu)成控制規(guī)定。在TF1350型調(diào)速系統(tǒng)中，速度調(diào)節(jié)器和電流調(diào)節(jié)器均采用比例積分調(diào)節(jié)。在模擬系統(tǒng)中，PID算法的表達(dá)式為: 32式中 P(t) — 調(diào)節(jié)器的輸出信號(hào) Kp—調(diào)節(jié)器的比例系數(shù)TI — 調(diào)節(jié)器的積分時(shí)間 TD—調(diào)節(jié)器的微分時(shí)間PID 中 ， KI, KP , KD系數(shù)作用如下：(1)比例系數(shù)KP越大，則過渡過程越快，控制結(jié)果的穩(wěn)態(tài)偏差也越小，但KP越大，也容易產(chǎn)生振蕩。故而，比例系數(shù)Kp必須選擇適當(dāng)，才能取得過渡時(shí)間少、靜差小而又穩(wěn)定的效果。(2)從積分系數(shù)部分可知，如KI小(積分時(shí)間大)，積分作用較弱，積分速度慢。這時(shí)，系統(tǒng)的過渡時(shí)間不會(huì)產(chǎn)生振蕩，但消除偏差所需時(shí)間也就較長，使過渡時(shí)間加長，不能較快達(dá)到穩(wěn)定狀態(tài)。當(dāng)KI較大，積分作用強(qiáng)，這時(shí)系統(tǒng)過渡時(shí)間中也可能產(chǎn)生振蕩，且會(huì)使動(dòng)態(tài)性能變差，不過消除偏差所需的時(shí)間較短。(3) KD越大，則它抑制偏差e(t)變化的作用越強(qiáng)，KD越小，它反映偏并e(t)變化的作用越弱，微分部分顯然對(duì)系統(tǒng)穩(wěn)定有很大作用。第三節(jié) 直流調(diào)速系統(tǒng)裝置分析直流調(diào)速系統(tǒng)雙閉環(huán)調(diào)節(jié)裝置包含速度環(huán)(外環(huán))，電流環(huán)及檢測裝置。下面，主要就速度環(huán)和電流環(huán)進(jìn)行詳細(xì)的分析。一、速度環(huán)分析速度環(huán)是雙閉環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)的外環(huán)，它主要包括測速裝置、速度調(diào)節(jié)器直流電動(dòng)機(jī)。速度反饋環(huán)節(jié)把測速發(fā)電機(jī)輸出電壓變換為適合控制系統(tǒng)的電壓信號(hào)。測速裝置直流調(diào)速系統(tǒng)采用與動(dòng)力電動(dòng)機(jī)同軸旋轉(zhuǎn)的直流發(fā)電機(jī)做為測速電機(jī)。直流發(fā)電機(jī)輸出電壓與電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速成線性關(guān)系，可用發(fā)電機(jī)輸出電壓代表電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速。其通過雙同軸電纜將其連接到調(diào)節(jié)板上做為速度反饋信號(hào)。速度PI調(diào)節(jié)器PI調(diào)節(jié)器的原理電路圖，如圖32所示調(diào)節(jié)器的傳遞函數(shù) 33當(dāng)我們調(diào)節(jié)R2，C2，的值，可得到不同的積分時(shí)間常數(shù)，即T2值T2 = C2〔微法〕* R2（千歐）*103 34當(dāng)調(diào)整RI，C2的值可得到調(diào)節(jié)的傳遞系數(shù)KI 35在TF–1350型糖分離機(jī)中，R2=390，C2=10μF在電路的輸入端還反并聯(lián)了一對(duì)二極管DD2，從而可起到保護(hù)作用。圖32 速度調(diào)節(jié)器原理圖二、電流環(huán)分析電流環(huán)包括電流檢測電路、電流調(diào)節(jié)器、電動(dòng)機(jī)部分，這樣也構(gòu)成了一個(gè)閉環(huán)反饋系統(tǒng)。電流反饋環(huán)節(jié)由霍爾器件及運(yùn)算放大器組成，用以檢測可控硅直流側(cè)的電流信號(hào)，以獲得與變流器電流成正比的直流電壓信號(hào)和過流信號(hào)。下面主要分析電流檢測電路及電流調(diào)節(jié)器。電流檢測電路電流檢測電路如圖33所示：圖33 電流檢測電路電流檢測電壓是通過一個(gè)400:1的電流互感器從主電源上獲取。經(jīng)過整流橋進(jìn)行整流經(jīng)過C1，D7，C2濾波，RR3分壓后，經(jīng)過運(yùn)算器放大，可送入電流調(diào)節(jié)器作為系統(tǒng)的反饋電流檢測值。電流PI調(diào)節(jié)器電流調(diào)節(jié)器傳遞函數(shù)為： 36調(diào)整RC2值能調(diào)整電流調(diào)節(jié)器的傳遞函數(shù)。此電流調(diào)節(jié)器采用限幅形式，在+10V (= 0o)以上和0V(=180o)以下限幅，輸出不變化。在TF–1350型糖分離機(jī)中：R2=39 C2=1μF圖34 電流調(diào)節(jié)器原理圖第四節(jié) 晶閘管觸發(fā)裝置調(diào)速系統(tǒng)采用邏輯無環(huán)流調(diào)速系統(tǒng)，用2組12只400A晶閘管作為整流逆變元件。晶閘管觸發(fā)裝置是根據(jù)電流調(diào)節(jié)器輸出的Uk值來決定橋式晶閘管輸出或逆變的平均電壓，根據(jù)給定的控制信號(hào)的極性和主電路的情況來決定哪一組SCR導(dǎo)通、哪一組SCR封鎖，以及什么時(shí)候進(jìn)行切換。直流調(diào)速系統(tǒng)晶閘管觸發(fā)裝置可分為：電平檢測電路，邏輯控制器。電平檢測電路又可分為：零電流檢測器和轉(zhuǎn)矩極性鑒別器。邏輯控制器又包括：邏輯判斷電路、延時(shí)電路、連鎖保護(hù)。一、觸發(fā)器原理　　根據(jù)三相橋式全控整流電路對(duì)觸發(fā)電路的要求，采用同步信號(hào)為鋸齒波的觸發(fā)電路，電路原理圖如圖35所示。設(shè)計(jì)時(shí)采用恒流源充電，輸出為雙窄脈沖(也可為單窄脈沖)，脈沖寬度在8176。左右。本觸發(fā)電路分成三個(gè)基本環(huán)節(jié)：同步電壓形成、移相控制、脈沖形成和輸出。此外，還有雙窄脈沖形成環(huán)節(jié)。圖35　觸發(fā)器原理圖(1) 同步信號(hào)與主回路的相位關(guān)系同步問題是指觸發(fā)脈沖與主回路電源同步。為了使主電路三項(xiàng)全控橋的各相觸發(fā)脈沖與晶閘管陽極電路保持嚴(yán)格的相位關(guān)系，控制系統(tǒng)有專門的同步脈沖產(chǎn)生電路。同步脈沖產(chǎn)生電路作用是：1）檢測電源電壓過零狀態(tài)，供單片機(jī)分配脈沖和控制用；2）產(chǎn)生同步中斷脈沖，即在電源每相電壓過零時(shí)向單片機(jī)申請中斷，使單片機(jī)的觸發(fā)操作與電源同步，單片機(jī)中斷后，改變定時(shí)器初值，然后再根據(jù)控制角的分區(qū)和電源狀態(tài)，定時(shí)定相觸發(fā)脈沖。同步變壓器BT和主回路整流變壓器接在同一交流電源上，具有相同頻率。主回路整流變壓器為Yo/Y12聯(lián)接組，同步變壓器為Y/Y6，Y/Y12聯(lián)接組。選擇T1的同步電壓為uTa，其余T2～T6的同步電壓見表1。表1 晶閘管三相全控橋中晶閘管的同步信號(hào)電壓被觸發(fā)的晶閘管T1T2T3T4T5T6主回路電壓+UaUc+UbUa+UcUb同步信號(hào)電壓uTa+uTcuTb+uTauTc+uTb同步電壓經(jīng)過電壓比較器變成180176。寬的方波S1,S2,S3送到單片機(jī)，S1,S2,S3分別組成6個(gè)狀態(tài)，即001，101，100，110，011，010單片機(jī)就可以根據(jù)讀入的狀態(tài)判斷當(dāng)前應(yīng)該觸發(fā)的相應(yīng)主電路晶閘管的組號(hào)。(3) 移相控制環(huán)節(jié)　　控制信號(hào)經(jīng)R偏移信號(hào)up經(jīng)R鋸齒波同步信號(hào)經(jīng)R6在T4基極進(jìn)行疊加，并對(duì)鋸齒波同步信號(hào)進(jìn)行垂直控制。當(dāng)合成電壓Ub4＞，T4由截止轉(zhuǎn)為導(dǎo)通，T4集電極電位由正跳變到近似為0，并通過脈沖形成環(huán)節(jié)產(chǎn)生觸發(fā)脈沖。所以，在偏移電壓up一定的情況下，改變控制電壓即能改變控制角α的大小，達(dá)到觸發(fā)移相的目的。(4) 脈沖形成和放大　　當(dāng)T4由截止變?yōu)閷?dǎo)通時(shí)，電容C3放電產(chǎn)生負(fù)脈沖，使T5管截止，從而使T6導(dǎo)通產(chǎn)生觸發(fā)脈沖，經(jīng)脈沖變壓器輸出?！　闈M足三相全控橋整流電路提出的雙窄脈沖要求，在線路中引入了補(bǔ)入、補(bǔ)出的線路，此時(shí)，只要把觸發(fā)器X端接至前面觸發(fā)器Y端，把觸發(fā)器Y端接到后面觸發(fā)器X端即可。這樣每個(gè)觸發(fā)單元一個(gè)周期內(nèi)輸出兩個(gè)窄脈沖(相互間隔60176。)，只供給相對(duì)應(yīng)的晶閘管元件。以T1元