邏輯無環(huán)流可逆直流調(diào)速系統(tǒng)(編輯修改稿)
2024-09-14 17:06 本頁面
【文章內(nèi)容簡介】 特性如圖8a所示，具有繼電特性。調(diào)節(jié)運(yùn)放同相輸入端電位器RP1可以改變繼電特性相對于零點(diǎn)的位置。繼電特性的回環(huán)寬度為:Uk = Usr2一Usr1 = K1(Uscm2一Uscm1)式中，K1為正反饋系數(shù)，K1越大，則正反饋越強(qiáng)，回環(huán)寬度就越??；Usr2和Usr1分別為輸出由正翻轉(zhuǎn)到負(fù)及由負(fù)翻轉(zhuǎn)到正所需的最小輸入電壓； Uscm1和Uscm2分別為反圖6轉(zhuǎn)矩極性鑒別原理圖向和正向輸出電壓?！?，環(huán)寬大時(shí)能提高系統(tǒng)抗干擾能力，但環(huán)太寬時(shí)會(huì)使系統(tǒng)動(dòng)作遲鈍。圖7零電平檢測器原理零電平檢測零電平檢測器也是一個(gè)電平檢測器，其工作原理與轉(zhuǎn)矩極性鑒別器相同，在控制系統(tǒng)中進(jìn)行零電流檢測，當(dāng)輸出主電路的電流接近零時(shí)，電平檢測器檢測到電流反饋的電壓值也接近零，輸出高電平。其原理圖和輸入輸出特性分別如圖7和圖8b所示。 (a)轉(zhuǎn)矩極性檢測 (b)零電平檢測圖8 轉(zhuǎn)矩極性鑒別及零電平檢測輸入輸出特性二、無環(huán)流邏輯裝置的組成在無環(huán)流控制系統(tǒng)中，反并聯(lián)的兩組整流橋需要根據(jù)所要求的電樞電流極性來選擇其中一組整流橋運(yùn)行，而另一組整流橋觸發(fā)脈沖是被封鎖的。兩組整流橋的切換是在電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)矩極性需要反向時(shí)由邏輯裝置控制進(jìn)行的。其切換順序可歸納如下：①由于轉(zhuǎn)速給定變化或負(fù)載變動(dòng)，使電動(dòng)機(jī)應(yīng)產(chǎn)生的轉(zhuǎn)矩極性反向。②由轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器輸出反映這一轉(zhuǎn)矩的極性，并由邏輯裝置對該極性進(jìn)行判斷，然后發(fā)出切換開始的指令。③使導(dǎo)通側(cè)的整流橋（例如正組橋）的電流迅速減小到零。④由零電流檢測器得到零電流信號后，經(jīng)～延時(shí)，確認(rèn)電流實(shí)際值為零，封鎖原導(dǎo)通側(cè)整流橋的觸發(fā)脈沖。⑤由零電流檢測器得到零電流信號后，經(jīng)延時(shí)，確保原導(dǎo)通側(cè)整流橋晶閘管完全阻斷后，開放待工作側(cè)整流橋（例如反組橋）的觸發(fā)脈沖。⑥電樞內(nèi)流過與切換前反方向的電流，完成切換過程。根據(jù)邏輯裝置要完成的任務(wù)，它由電平檢測、邏輯判斷、延時(shí)電路和聯(lián)鎖保護(hù)電路四個(gè)基本環(huán)節(jié)組成，邏輯裝置的功能和輸入輸出信號如圖21所示。圖21 無環(huán)流邏輯控制環(huán)節(jié)DLC其輸入為電流給定或轉(zhuǎn)矩極性鑒別信號和零電流檢測信號，輸出是控制正組晶閘管觸發(fā)脈沖封鎖信號和反組晶閘管觸發(fā)脈沖封鎖信號。軟件邏輯控制切換程序流程圖 三、無環(huán)流邏輯裝置的設(shè)計(jì) ①電平檢測器邏輯裝置的輸入有兩個(gè)：一是反映轉(zhuǎn)矩極性信號的轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器輸出，二是來自電流檢測裝置反映零電流信號的，他們都是連續(xù)變化的模擬量，而邏輯運(yùn)算電路需要高、低電位兩個(gè)狀態(tài)的數(shù)字量。電平檢測器的任務(wù)就是將模擬量轉(zhuǎn)換成數(shù)字量，也就是轉(zhuǎn)換成“0”狀態(tài)（將輸入轉(zhuǎn)換成近似為輸出）或“1”狀態(tài)（將輸入轉(zhuǎn)換成近似為輸出）。采用射極偶合觸發(fā)器作電平檢測器。為了提高信號轉(zhuǎn)換的靈敏度，前面還加了一級差動(dòng)放大和一級射極跟隨器。其原理圖見圖31。圖31 電平檢測器原理圖電平檢測器的輸入輸出特性如圖32所示，具有回環(huán)特性。由于轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器的輸出和電流檢測裝置輸出都具有交流分量，除入口有濾波外，電平檢測需要具有一定寬度的回環(huán)特性，以防止由于交流分量使邏輯裝置誤動(dòng)作，本系統(tǒng)電平檢測回環(huán)特性的動(dòng)作電壓，釋放電壓。調(diào)整回環(huán)的寬度可通過改變射極偶合觸發(fā)器的集電極電阻實(shí)現(xiàn)。圖32電平檢測器輸入輸出特性轉(zhuǎn)矩極性鑒別器的輸入信號為轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器的輸出，其輸出為。電機(jī)正轉(zhuǎn)時(shí)為負(fù)，為低電位（“0”態(tài)），反轉(zhuǎn)時(shí)為正，為高電位（“1”態(tài)）。零電流檢測器的輸入信號為電流檢測裝置的零電流信號，其輸出為。有電流時(shí)為正，為高電位（“1”態(tài)），無電流時(shí)為0，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和零電流檢測器輸出。系統(tǒng)在各種運(yùn)行狀態(tài)時(shí)，和有不同的極性狀態(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。其邏輯運(yùn)算電路，如圖33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33 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33中“1”、“0”所示。圖34 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)矩極性信號改變極性，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（為“0”，正組開放。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33所示?；蚍情T電路如圖34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35 延時(shí)電路延時(shí)電路如圖35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)（截止、導(dǎo)通），相應(yīng)的整流橋脈沖開放。當(dāng)輸入由“0”變?yōu)椤?”時(shí)，電容C經(jīng)充電，經(jīng)一定延時(shí)后，導(dǎo)通，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)間由決定，這里整定為。當(dāng)輸入出“1”變“0”時(shí)，電容C的電荷要經(jīng)過和基射極回路放電，經(jīng)一定延時(shí)后，截止，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)間由參數(shù)決定，這里整定為，這樣就滿足了“延時(shí)封鎖”、“延時(shí)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36所示。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)輸入信號作為一個(gè)或非門的輸入信號。當(dāng)正常工作時(shí)，兩個(gè)輸入信號總是一個(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的正常輸出，但一旦兩個(gè)輸入信號均為低電位時(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36 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
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