【正文】 小。第二節(jié) 可控整流電路簡介一、 三相橋式全控整流電路簡介可控整流電路基本可分為單相可控整流電路、三相可控整流電路以及由此發(fā)展來的大功率6相、12相整流電路等幾類。當(dāng)負(fù)載功率較大時，考慮到三相負(fù)載的平衡，應(yīng)采用三相可控整流電路。三相半控整流電路一般只采用三個晶閘管，只需要三套觸發(fā)電路，不需要寬脈沖或雙脈沖觸發(fā)，因此在要求不高的場合中，可采用三相半控整流電路。圖21 三相橋式全控整流電路如圖 所示，三相橋式全控整流電路是由一組共陰極的三相半波可控整流電路與一組共陽極的三相半波可控整流電路串連而成，控制角完全相同。通過改變晶閘管的控制角，可以獲得的直流電壓。直流電動機負(fù)載除了本身的感性阻抗外，還有一個反電動勢E。在整流情況下，電動機反電動勢E的極性與整流電壓Ud的極性相反。由于整流電路輸出電壓的波形是脈動的，所以輸出電流的波形也是脈動的，可以看成一個恒定的直流分量和一個包含高頻成分的交流分量組合。對于直流電動機負(fù)載，過大的交流分量會使電機的換相惡化和損耗增大，因此應(yīng)該在直流側(cè)串聯(lián)平波電抗器，使輸出電流的波形比較光滑。在整流電路中，變壓器原邊的電流在大多數(shù)情況下，即使在最理想的情況下也是一定形狀的方波或階梯波，電流的波形和幅值取決于整流電路的形式和負(fù)載電流的平均值，也與控制角有關(guān)。抑制諧波措施大致有以下幾種方法：增加整流電路的相數(shù)，可知諧波中最低次的頻率在不斷增高，其幅值也越來越小，能夠顯著減少諧波的影響；在整流裝置輸入端使用LC濾波器進(jìn)行濾波；減小控制角。原邊的電壓也基本不變，表明整流裝置的視在功率基本不變。由此可以得出，電網(wǎng)電壓的波動可以近似地認(rèn)為是無功功率的變化。各種晶閘管和其它電力電子器件的迅速發(fā)展與廣泛應(yīng)用，對于各個工業(yè)部門提高生產(chǎn)技術(shù)水平、改善生產(chǎn)過程和提高經(jīng)濟(jì)效益都有很大的作用。電力電子設(shè)備的廣泛應(yīng)用，使電網(wǎng)中諧波的含量大大增加，造成了電力系統(tǒng)的污染。兩個結(jié)果相互作用，變流裝置兩端的高次諧波就是在這種情況下產(chǎn)生的。AVR單片機硬件結(jié)構(gòu)采取8位機與16位機的折中策略，即采用局部寄存器存堆（32個寄存器文件）和單體高速輸入/輸出的方案（即輸入捕獲寄存器、輸出比較匹配寄存器及相應(yīng)控制邏輯）。二、 ATmega16單片機圖22 ATmega16引腳圖ATmega16是基于增強的AVR RISC結(jié)構(gòu)的低功耗8 位CMOS微控制器。ATmega16 有如下特點:16K字節(jié)的系統(tǒng)內(nèi)可編程Flash(具有同時讀寫的能力，即RWW)，512 字節(jié)EEPROM，1K 字節(jié)SRAM，32 個通用I/O 口線，32 個通用工作寄存器，用于邊界掃描的JTAG 接口，支持片內(nèi)調(diào)試與編程，三個具有比較模式的靈活的定時器/ 計數(shù)器(T/C),片內(nèi)/外中斷，可編程串行USART，有起始條件檢測器的通用串行接口，8路10位具有可選差分輸入級可編程增益(TQFP 封裝) 的ADC ，具有片內(nèi)振蕩器的可編程看門狗定時器，一個SPI 串行端口，以及六個可以通過軟件進(jìn)行選擇的省電模式。ATmega16 具有一整套的編程與系統(tǒng)開發(fā)工具，包括：C 語言 編譯器、宏匯編、 程序調(diào)試器/ 軟件仿真器、仿真器及評估板。本章將簡單介紹直流調(diào)速原理和雙閉環(huán)調(diào)速，然后就系統(tǒng)各組成部分，如速度環(huán)、電流環(huán)和晶閘管脈沖觸發(fā)系統(tǒng)進(jìn)行詳細(xì)分析，最后研究雙閉環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)實際運行效果及存在的問題。直流調(diào)速系統(tǒng)就是采用了晶閘管調(diào)壓原理，調(diào)壓調(diào)速在整個調(diào)速范圍內(nèi)有較大硬度且調(diào)速范圍很寬。糖分離機使用的直流電動機工作在一、二象限。這部分原理在以后會詳細(xì)論述。當(dāng)控制角〔〕改變時，三相橋式全控整流電路輸出的平均電壓(Ud)也隨之變化。其工作方式也將在后文給出詳細(xì)論述第二節(jié) 雙閉環(huán)調(diào)速原理如圖 3 1 為 雙閉環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)原理圖。用于串聯(lián)較正和改變系統(tǒng)靜態(tài)和動態(tài)特性以及綜合輸入和反饋信號圖31 轉(zhuǎn)速、電流雙閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)圖上圖中，ASR代表速度調(diào)節(jié)器，ACR代表電流調(diào)節(jié)器，GT代表晶閘管觸發(fā)裝置, SDR代表晶閘管橋組。例如提高U*n，則有較大?Un加到ASR輸入端，ASR自動調(diào)節(jié)GT，使觸發(fā)脈沖前移(減小)，整流電壓Ud提高，電動機轉(zhuǎn)速上升，與此同時，Unf也相應(yīng)增加。如果電動機負(fù)載或交流電壓發(fā)生變化或其它擾動，則經(jīng)過速度反饋后，系統(tǒng)能起到自動調(diào)節(jié)和穩(wěn)定作用。當(dāng)其恢復(fù)到原來數(shù)值時，Unf又等于給定電壓，系統(tǒng)又達(dá)到平衡狀態(tài)。同樣道理，當(dāng)電動機負(fù)載下降，或交流電壓提高時，系統(tǒng)將按與上述相反過程進(jìn)行調(diào)節(jié)，最后仍能維持電動機轉(zhuǎn)速近似不變。一個是速度調(diào)節(jié)器輸出反映偏差大小的主控信號，一個是由電流互感器測出的反映主回路電流反饋信號，當(dāng)突加速度給定個很大的輸入值，其輸出整定在最大飽和值上，與此同時電樞電流為最大值，從而電動機在加速過程中始終保持在最大轉(zhuǎn)矩和最大加速度，使起、制動過渡時間最短。也就是說，在電網(wǎng)電壓變化時，在電動機轉(zhuǎn)速變化之前，電流的變化首先被抑制了。其中電流調(diào)節(jié)器的作用：1）對電網(wǎng)電壓波動起抗干擾作用2）啟動時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)電機過載甚至堵轉(zhuǎn)時，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)能自動恢復(fù)工作。PID調(diào)節(jié)器的實質(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)行運算，其運算結(jié)果用以輸出控制。取其中的一部分環(huán)節(jié)構(gòu)成控制規(guī)定。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 Kp—調(diào)節(jié)器的比例系數(shù)TI — 調(diào)節(jié)器的積分時間 TD—調(diào)節(jié)器的微分時間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。(2)從積分系數(shù)部分可知，如KI小(積分時間大)，積分作用較弱，積分速度慢。當(dāng)KI較大，積分作用強，這時系統(tǒng)過渡時間中也可能產(chǎn)生振蕩，且會使動態(tài)性能變差，不過消除偏差所需的時間較短。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。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)器直流電動機。測速裝置直流調(diào)速系統(tǒng)采用與動力電動機同軸旋轉(zhuǎn)的直流發(fā)電機做為測速電機。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。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、電動機部分，這樣也構(gòu)成了一個閉環(huán)反饋系統(tǒng)。下面主要分析電流檢測電路及電流調(diào)節(jié)器。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。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。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，以及什么時候進(jìn)行切換。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。一、觸發(fā)器原理　　根據(jù)三相橋式全控整流電路對觸發(fā)電路的要求，采用同步信號為鋸齒波的觸發(fā)電路，電路原理圖如圖35所示。左右。此外，還有雙窄脈沖形成環(huán)節(jié)。為了使主電路三項全控橋的各相觸發(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。選擇T1的同步電壓為uTa，其余T2～T6的同步電壓見表1。寬的方波S1,S2,S3送到單片機，S1,S2,S3分別組成6個狀態(tài)，即001，101，100，110，011，010單片機就可以根據(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。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。(4) 脈沖形成和放大　　當(dāng)T4由截止變?yōu)閷?dǎo)通時，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。這樣每個觸發(fā)單元一個周期內(nèi)輸出兩個窄脈沖(相互間隔60176。以T1元件的觸發(fā)電路而言，Y端應(yīng)該接至T2元件觸發(fā)電路的X端，因為T2元件比T1元件滯后60176。同理，T1元件X端應(yīng)該接至T6元件觸發(fā)電路的Y端，因為T6元件比T1元件超前60176。二、電平檢測電路它的主要任務(wù)是將速度調(diào)節(jié)器和電流檢測器來的模擬量轉(zhuǎn)為數(shù)字量，然后輸入到邏輯裝置中進(jìn)行運算，以決定開放哪一組SCR，封鎖哪一組SCR。反之，當(dāng)輸出為正值，通過正反饋使其輸出至深度負(fù)向飽和值。在邏輯裝置時，有兩種上述的電平檢測電路，一個為檢測轉(zhuǎn)矩極性鑒別器SJB，用來根據(jù)速度給定電壓的極性去決定開放或封鎖某一組晶閘管，使電動機具有相應(yīng)的轉(zhuǎn)矩和轉(zhuǎn)速方向。另一個電平檢測電路稱為零電流檢測器LJB，用來檢測電樞電流是否為零。三、 邏輯判斷電路邏輯判斷的任務(wù)是根據(jù)兩個電平檢測器的輸出信號UT和UZ經(jīng)運算后，正確地發(fā)出切換信號UF和UR ，UF和UR均有1和0兩種狀態(tài)，邏輯判斷真值如下表：（信號為“1”時開放脈沖，“0”態(tài)時封鎖脈沖）UTUZUFUR11101