【正文】 流檢測(cè)器的原理圖與輸入 —輸出特性如圖 48。 26 U 1R 0U f 1R2R2 1 5 VV 1R 3+R 1R 2V 3“ 1 ” ( + 1 0 V )U MU g i“ 0 ” ( 0 . 6 V ) (a)原理圖 （ b）輸入 輸出特性 圖 48 零電流檢測(cè)器 它 的輸入信號(hào)是電流互感器輸出零電流信號(hào) fiU 。主回路有電流時(shí) fiU 為 +，要求零電流檢測(cè)器輸出 IU 為 “0”，即用負(fù)限幅電路得到 電壓。主電路電流接近零時(shí)，零電流信號(hào) fiU 下降至 +。因此，特性的回環(huán)必須偏在縱軸的右側(cè)，可在輸入端增設(shè)偏移電路（ 1V 與 3R ）來(lái)實(shí)現(xiàn) ，此時(shí)，檢測(cè)器的輸出為 “1”，即正相飽和值 +10V。為了突出 “電流是零 ”，所以規(guī)定零電流時(shí) IU =“1”，有電流時(shí) IU =“0”。如果作相反的規(guī)定，當(dāng)然也可以，但要改變檢測(cè)器與邏輯判斷電路。 ?邏輯判斷電路 其作用是根據(jù)轉(zhuǎn)矩極性鑒別信號(hào) MU 與零電流檢測(cè)信號(hào) IU 發(fā)出封鎖正組信號(hào) ZU 和封鎖反組的信號(hào) FU 。封鎖信號(hào)為 0 或負(fù)時(shí) ZU 或 FU 為 “0”，發(fā)出脈沖封鎖信號(hào)。當(dāng)封鎖信號(hào)為正時(shí)， ZU 或 FU 為 “1”，發(fā)出脈沖開(kāi)啟信號(hào)，在各種運(yùn)行情況下邏輯判斷電路的狀態(tài)如下： 輸入信號(hào)： 轉(zhuǎn)矩極性鑒別： M =+，則 giU =― ， MU =“1”； M =― ，則 giU =+， MU =“0” 零電流檢測(cè)：有電流時(shí)，則 IU =“0”；無(wú)電流時(shí)，則 IU =“1” 封鎖信號(hào)： 27 封鎖正組脈沖： ZU =“0” 封鎖反組脈沖： FU =“0” 開(kāi)放正組脈沖： ZU =“1” 開(kāi)發(fā)反組脈沖： FU =“1” 根據(jù)邏輯判斷電路的邏輯表達(dá)式： )( IMIMIMFZ UUUUUUUU ???? (46) )( IMIMIMZF UUUUUUUU ???? (47) 上述邏輯表達(dá)式可簡(jiǎn)化為： )( IMFZ UUUU ??? (48) )( IMZF UUUU ??? (49) 為了使邏輯裝置具有較高的抗干擾能力，常采用 HTL 組件的與非門(mén)電路組成邏輯判斷電路。因此，上述兩邏輯表達(dá)式變?yōu)?“與非 ”形式的表達(dá)式： )()( IMFIMFZ UUUUUUU ?????? (410) )()( IMZIMZF UUUUUUU ?????? (411) 如果不愿意多用一個(gè)與非門(mén)以獲得 MU ，則上式可化為： IIMZF UUUUU ???? )([ (412) ?延時(shí)電路 當(dāng)邏輯判斷電路發(fā)出切換 指令 ZU 或 FU 之后，必須經(jīng)過(guò)關(guān)斷等待時(shí)間 1t 與觸發(fā)等待時(shí)間 2t 之后，才能執(zhí)行切換指令。因此，邏輯裝置中要設(shè)置延時(shí)電路。 最簡(jiǎn)單的延時(shí)電路是在 HTL與非門(mén)的輸入端加接二極管和 V 和電容 C，如圖 49 所示。 延 時(shí) 輸 入VCA輸 入H T L輸 出 圖 49 接在 HTL 輸入端的延時(shí)器 當(dāng)與非門(mén)的所有輸入端為高電平 “1”時(shí)，輸出為低電平 “0”。只要有一個(gè)輸入端為低電 28 平 “0”時(shí)，則輸出便跳至高電平。當(dāng)接電容與二極管的輸入端的信號(hào)由 “1”變 “0”時(shí)，二極管導(dǎo)通，與非門(mén)的輸出照常翻轉(zhuǎn)，無(wú)延時(shí)作用。若信號(hào)有 “0”變 “1”時(shí)，二極管截止， A 點(diǎn)的電位不能立即升高，須等待 HTL 組件電源通過(guò)內(nèi)部電路對(duì)電容 C 充電，直到 A 升至與非門(mén)的開(kāi)門(mén)電平時(shí)，輸出才由 “1”變?yōu)?“0”（設(shè)其它輸入端均為高電平）。電容器的充電時(shí)間就是延時(shí)時(shí)間，其充電時(shí)間為： )]/(ln [ CUUURCt ?? (413) 式中， R —充電回路電阻，在 HTL 與非門(mén)內(nèi) R = ?K ； C —外接電容； U —電源電壓， HTL 與非門(mén) U =15V； CU —電容器兩端的電壓。當(dāng) CU 等于開(kāi)門(mén)電壓時(shí)， t 就是延時(shí)電路的延時(shí)時(shí)間，設(shè)開(kāi)門(mén)電壓為 ，則關(guān)斷等待時(shí)間 1t 為： )]/(ln [11 CUUURCt ?? =2~3ms (414) 所以 10)3~2(ln 3311?????? ?CUUURtC =~ F? (415) 而觸發(fā)等待時(shí)間 2t 為： )]/(ln [22 CUUURCt ?? ? 7ms (416) 所以 107ln 3322?????? ?CUUURtC = F? (417) 這兩個(gè)延時(shí)電容應(yīng)該在邏輯電路的哪個(gè)與非門(mén)上呢？要 回答這個(gè)問(wèn)題，須分析邏輯電路的動(dòng)作過(guò)程。例如從正組換到反組時(shí)，應(yīng)在 MU 從 “1”變到 “0”， IU 由 “0”變?yōu)?“1”之后，延時(shí) 1t （關(guān)斷等待）使 ZU 從 “1”變 “0”，再延時(shí) 2t （觸發(fā)等待）使 FU 從 “0”變 “1”。在圖 49的邏輯電路中， MU 從 “1”變 “0”后， 1YF 輸出立刻翻轉(zhuǎn)成 “1”，這個(gè) “1”信號(hào)作用到 2YF 的一個(gè)輸入端，等到它的另一個(gè)輸入端 IU 也由 “0”變 “1”時(shí)， 2YF 輸出隨即翻成 “0”，而 4YF 輸出 FU立即從 “0”到 “1”，再經(jīng)過(guò) 3YF 使 ZU 從 “1”變?yōu)?“0”沒(méi)有任何延時(shí)，這當(dāng)然是不允許的。為了 29 設(shè)置延時(shí)，在 FU 翻轉(zhuǎn)之后，經(jīng)過(guò)延時(shí)電容 1C 才能使 3YF 的輸出 ZU 從 “1”變?yōu)?“0”。這樣就有了關(guān)斷等待時(shí)間 1t 。另外不要 4YF 的輸出 FU 直接控制反沖組脈沖，而是經(jīng)過(guò) FU 延時(shí)電容 2C的與非門(mén) 5TF 和反相門(mén) 6YF ，令 1239。2 CCC ?? ，再由 6YF 的輸出 39。FU 去封鎖反組脈沖，這樣在 FU由 “0”翻轉(zhuǎn)到 “1”之后，經(jīng)過(guò)時(shí)間 21 tt? 才開(kāi)放反組脈沖就比 ZU 的翻轉(zhuǎn)延長(zhǎng)了一段觸發(fā)等待時(shí)間 2t ，以上是從正組切換至反組的情況，從反組切換到正組也是一樣，于是相應(yīng)地增加了一套延時(shí)電容 1C 與 39。2C 以及與非門(mén) 5TF 和 7TF 。 7TF 的輸出才是真正封鎖正組脈沖的信號(hào)。因此，電容 1C 與 39。2C 的接法如圖 44 所示。 ④ 邏輯保護(hù)環(huán)節(jié) 其原理見(jiàn)圖 410。 U 39。 2U ’ FU L K 1 正 主 脈 沖 封 鎖 信 號(hào)U L K 2 反 組 脈 沖 封 鎖 信 號(hào)V F 9B 圖 410 邏輯多 “1”保護(hù)環(huán)節(jié) 在正常工作時(shí)，邏輯電路的兩個(gè)輸出 39。ZU 與 39。FU 總是反相的（即一個(gè)為 “1”，另一個(gè)為 “0”使一組脈沖開(kāi)放，另一組脈沖封鎖。若出現(xiàn)故障 39。ZU 與 39。FU 同時(shí)為 “1”，將造成兩組同時(shí)開(kāi)放。則產(chǎn)生短路事故。加入多 “1”保護(hù)環(huán)節(jié)后就可避免上述事故。若 39。ZU 與 39。FU 都為 “1”，則 9YF的輸出為 “0”把 1LKU 與 2LKU 都拉到為 “0”狀態(tài)，兩組脈沖同時(shí)封鎖，并發(fā)出邏輯故障停機(jī)信號(hào)。 5 調(diào)速系統(tǒng)的計(jì)算 雙環(huán)系統(tǒng) 的一般設(shè)計(jì)方法是：從內(nèi)環(huán)開(kāi)始，逐步擴(kuò)大到外環(huán)，一環(huán)一環(huán)地進(jìn)行設(shè)計(jì)。 30 本系統(tǒng)的內(nèi)環(huán)是電流環(huán)，外環(huán)是速度環(huán)。因此先從電流入手，首先設(shè)計(jì)好電流環(huán)，然后把電流環(huán)看成是轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)中的一個(gè)環(huán)節(jié)，再設(shè)計(jì)速度環(huán)。 電流環(huán)中電流調(diào)節(jié)器的設(shè)計(jì) 電流調(diào)節(jié)器采用 PI 調(diào)節(jié)器。由于電流檢測(cè)信號(hào)含有交流分量，須加濾波，同時(shí)為了補(bǔ)償反饋通道中這一慣性作用，在給定的通道中也加入一個(gè)時(shí)間常數(shù)相同的慣性環(huán)節(jié)，稱為“給定濾波環(huán)節(jié) ”。因此，電流調(diào)節(jié)器的原理圖如圖 51。 B I dC 0 iR 1C 1U g nR2R2R2C 0 iR2U k 圖 51 給定濾波與反饋濾波的 PI 型電流調(diào)節(jié)器 令 tK 為調(diào)節(jié)器的比例系數(shù)， i? 為積分時(shí)間常數(shù)， oiT 為給定濾波與反饋濾波的時(shí)間常數(shù) ，則 oit RRK ? ； iii CR?? ； 4/oiooi CRT ? 由于電流調(diào)節(jié)過(guò)程比轉(zhuǎn)速和反電勢(shì)的變化過(guò)程快得多， 在設(shè)計(jì)電流調(diào)節(jié)器時(shí)，可以暫不考慮反電勢(shì)變化的影響，即認(rèn)為電勢(shì)的變化量 0??E 。因此，電流環(huán)的結(jié)構(gòu)如圖 52（ a）所示。 (a) + _ + _ + _ 11OiTS? ? ?1tiiK s??? 1SCRsKTS? 1 1RLTS? cRTS1oiTS??AIkU0dUgnU 31 (b) 圖 52 電流調(diào)節(jié)器閉環(huán)動(dòng)態(tài)結(jié)構(gòu)圖及其化簡(jiǎn) 結(jié)構(gòu)圖中， SCRK 與 sT 為整流裝置的放大系數(shù)與時(shí)間常數(shù)。對(duì)于三相橋式可控整流電路，其整流裝置的滯后時(shí)間 sT = 秒。由靜態(tài)計(jì)算已知 SCRK =55。 cT 為電樞回路的電磁時(shí)間常數(shù)。一般 sT 與 oiT 比 cT 小得多，作 為小時(shí)間常數(shù)處理，取 oisi TTT ??? ，則電流環(huán)可以簡(jiǎn)化為圖 52（ b）。 從靜態(tài)的角度出發(fā)，希望電流環(huán)做到無(wú)靜差，所以電流環(huán)校正成 Ⅰ 型系統(tǒng)，從動(dòng)態(tài)角度出發(fā)，希望在起動(dòng)過(guò)程中減小電流的超調(diào)量，也要求電流環(huán)按 Ⅰ 型系統(tǒng)設(shè)計(jì)。 當(dāng)電流環(huán)按 Ⅰ 型系統(tǒng)設(shè)計(jì)時(shí)，則要求 : Li T?? ,使調(diào)節(jié)器的零點(diǎn)對(duì)消掉調(diào)節(jié)對(duì)象的大時(shí)間常數(shù)極點(diǎn)。因此，校正成 Ⅰ 型系統(tǒng)后的動(dòng)態(tài)結(jié)構(gòu)圖如圖 53（ a），其開(kāi)環(huán)對(duì)數(shù)頻率如圖 53（ b）。 UBI d 2 01Tw 4 0w kK 1S ( T L 1 S + 1 ) (a)動(dòng)態(tài)結(jié)構(gòu)圖 （ b）開(kāi)環(huán)對(duì)數(shù)頻率特性 圖 53 校正成 I 型系統(tǒng)的電流環(huán) 結(jié)構(gòu)圖中 KⅠ 為： KⅠ = RKK iSCRi ??? / （ 51） 由于要求超調(diào)量小，取阻尼比 ? =，此時(shí)，超調(diào)量 %? =。由此得截止頻率 c? ： c? = KⅠ iT?2/ （ 52） 聯(lián)立解式（ 2231）（ 2232）與（ 2233）可得電流調(diào)節(jié)器的比例系數(shù) KⅠ 為： gnU?? ?1iiiKSS?? ? ? ?? ?111SCRK RLLT S T S???dI? ? 32 KⅠ = )/)(/(?? ? ?? （ 53） 已知 SCRK =55； R =?； ? =； sT = 秒； 4/oiooi CRT ? = 4/)( 63 ???? = 秒； （ 54） oisi TTT ??? =+= 秒； （ 55） RLTL /? ? ?? ? ???? = 秒 （ 56） 將上述數(shù)據(jù)代入式中，則得電流調(diào)節(jié)器的比例系數(shù) KⅠ ≈ 因此，電流調(diào)節(jié)器的參數(shù)如下： oR =40 ?k ； oC = F? ； 1R = KⅠ oR =40 ?k =260 ?k ； )10260/(???? iL