雙閉環(huán)邏輯無環(huán)流直流可逆調(diào)速系統(tǒng)設計

1、課程設計基本要求課程設計是工科學生十分重要的實踐教學環(huán)節(jié)，通過課程設計，培養(yǎng)學生綜合運用先修課程的理論知識和專業(yè)技能，解決工程領(lǐng)域某一方面實際問題的能力。課程設計報告是科學論文寫作的基礎(chǔ)，不僅可以培養(yǎng)和訓練學生的邏輯歸納能力、綜合分析能力和文字表達能力，也是規(guī)范課程設計教學要求、反映課程設計教學水平的重要依據(jù)。為了加強課程設計教學管理，提高課程設計教學質(zhì)量，特擬定如下基本要求。1. 課程設計教學一般可分為設計項目的選題、項目設計方案論證、項目設計結(jié)果分析、答辯等4個環(huán)節(jié)，每個環(huán)節(jié)都應有一定的考核要求和考核成績。2. 課程設計項目的選題要符合本課程設計教學大綱的要求，該項目應能突出學生實踐能力、

2、設計能力和創(chuàng)新能力的培養(yǎng)；該項目有一定的實用性，且學生通過努力在規(guī)定的時間內(nèi)是可以完成的。課程設計項目名稱、目的及技術(shù)要求記錄于課程設計報告書一、二項中，課程設計項目的選題考核成績占10%左右。3. 項目設計方案論證主要包括可行性設計方案論證、從可行性方案中確定最佳方案，實施最佳方案的軟件程序、硬件電路原理圖和PCB圖。項目設計方案論證內(nèi)容記錄于課程設計報告書第三項中，項目設計方案論證主要考核設計方案的正確性、可行性和創(chuàng)新性，考核成績占30%左右。4. 項目設計結(jié)果分析主要包括項目設計與制作結(jié)果的工藝水平，項目測試性能指標的正確性和完整性，項目測試中出現(xiàn)故障或錯誤原因的分析和處理方法。項目設計

3、結(jié)果分析記錄于課程設計報告書第四項中，考核成績占25%左右。5. 學生在課程設計過程中應認真閱讀與本課程設計項目相關(guān)的文獻，培養(yǎng)自己的閱讀興趣和習慣，借以啟發(fā)自己的思維，提高綜合分和理解能力。文獻閱讀摘要記錄于課程設計報告書第五項中，考核成績占10%左右。6. 答辯是課程設計中十分重要的環(huán)節(jié)，由課程設計指導教師向答辯學生提出23個問題，通過答辯可進一步了解學生對課程設計中理論知識和實際技能掌握的程度，以及對問題的理解、分析和判斷能力。答辯考核成績占25%左右。7.學生應在課程設計周內(nèi)認真參加項目設計的各個環(huán)節(jié)，按時完成課程設計報告書交給課程設計指導教師評閱。課程設計指導教師應認真指導學生課程設

4、計全過程，認真評閱學生的每一份課程設計報告，給出課程設計綜合評閱意見和每一個環(huán)節(jié)的評分成績（百分制），最后將百分制評分成績轉(zhuǎn)換為五級分制（優(yōu)秀、良好、中等、及格、不及格）總評成績。8. 課程設計報告書是實踐教學水平評估的重要資料，應按課程、班級集成存檔交實驗室統(tǒng)一管理。一、課程設計項目名稱雙閉環(huán)邏輯無環(huán)流直流可逆調(diào)速系統(tǒng)設計二、項目設計目的及技術(shù)要求設計目的設計雙閉環(huán)邏輯無環(huán)流直流可逆調(diào)速系統(tǒng)，分析系統(tǒng)工作原理，掌握調(diào)節(jié)器的工程設計方法。技術(shù)要求及初始條件：1.直流電機額定參數(shù)： UN220V，IN140A，nN1100 r/min，Ra0.4電機過載倍數(shù)1.4 。2.測速發(fā)電機參數(shù)：23W，

5、110V，0.21A，1900 r/min，永磁式。3.主電路采用三相全控橋，交叉連接，進線交流電源：三相380V 。4.穩(wěn)態(tài)無靜差，轉(zhuǎn)速超調(diào)量不超過10，電流超調(diào)量不超過5。設計任務: 1.ASR及其反饋電路設計。2.ACR及其反饋電路設計。3.無環(huán)流邏輯控制器DLC設計。4.主電路及保護電路設計。5.集成觸發(fā)電路設計。6. 提供系統(tǒng)總電路圖。設計要求: 1對系統(tǒng)設計方案的先進性、實用性和可行性進行論證，說明系統(tǒng)工作原理。2. 畫出單元電路圖，說明工作原理，給出系統(tǒng)參數(shù)計算過程。3. 對項目設計結(jié)果進行分析。3. 畫出整體電路原理圖，圖紙、元器件符號及文字符號符合國家標準。4.課程設計說明書

6、應嚴格按統(tǒng)一格式打印，資料齊全，堅決杜絕抄襲，雷同現(xiàn)象。三、項目設計方案論證(可行性方案、最佳方案、軟件程序、硬件電路原理圖和PCB圖)1 方案選擇1.1 方案一：采用單閉環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)帶電流截止負反饋的單閉環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)起動過程中，起動電流達到最大值Idm后，受電流負反饋的作用降低下來，電機的電磁轉(zhuǎn)矩也隨之減小，加速過程延長。1.2 方案二：采用帶電流截止負反饋的有環(huán)流調(diào)速系統(tǒng)1.3 方案三：采用轉(zhuǎn)速電流雙閉環(huán)的無環(huán)流調(diào)速系統(tǒng)轉(zhuǎn)速、電流雙閉環(huán)控制的直流調(diào)速系統(tǒng)是應用最廣性能很好的直流調(diào)速系統(tǒng)。采用轉(zhuǎn)速負反饋和PI調(diào)節(jié)器的單閉環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)可以在保證系統(tǒng)穩(wěn)定的前提下實現(xiàn)轉(zhuǎn)速無靜差，而在此甚礎(chǔ)上

7、再加中電流負反饋，則可使系統(tǒng)的電流不能無限制的增加，而當系統(tǒng)在最大電流（轉(zhuǎn)矩）受限制時，調(diào)速系統(tǒng)所能獲得的最快的起動過程。由此可知，雙閉環(huán)使得系統(tǒng)的調(diào)速性能大大提高。帶電流截止負反饋的調(diào)速系統(tǒng)雖然能大大改善系統(tǒng)在起動和堵轉(zhuǎn)時的性能，但實際上由于其實質(zhì)是電流與轉(zhuǎn)速共用一個調(diào)節(jié)器，所以在實際生產(chǎn)過程中，電流和轉(zhuǎn)速之間出現(xiàn)互相扯皮的現(xiàn)象，不能在根本上解決問題。邏輯無環(huán)流可逆調(diào)速系統(tǒng)是目前在生產(chǎn)中應用最為廣泛的可逆系統(tǒng)。由于無環(huán)流，所以不在設置環(huán)流電抗器。但為保證穩(wěn)定運行時電流波形的連續(xù)，仍保留平波電抗器Ld。所以它兼有無環(huán)流和電流波形連續(xù)的特點，所以比直流平均環(huán)流與配合控制有更好的效果。綜上所述，且

8、因為課程設計要求，故選擇方案三。下面對方案三進行詳細說明。2 邏輯無環(huán)流可逆直流調(diào)速系統(tǒng)工作原理邏輯無環(huán)流可逆直流調(diào)速系統(tǒng)的原理框圖如下圖1所示。圖1 邏輯無環(huán)流可逆直流調(diào)速系統(tǒng)原理框圖 主電路采用兩組晶閘管裝置反并聯(lián)線路，由于沒有環(huán)流，不用再設置環(huán)流電抗器，但是為了保證運行時電流波形的連續(xù)性，應保留平波電抗器?？刂凭€路采用典型的轉(zhuǎn)速、電流雙閉環(huán)控制系統(tǒng)，電流環(huán)分設兩個電流調(diào)節(jié)器ACR1和ACR2，ACR1用來控制正組觸發(fā)裝置，ACR2 控制反組觸發(fā)裝置，ACR1的給定信號Ui*經(jīng)反向器AR同時作為ACR2的給定信號Ui*，這樣就可以使電流反饋信號Ui*的極性在正轉(zhuǎn)和反轉(zhuǎn)時都不用改變，從而可采

9、用不反應電流極性的電流檢測器，即交流互感器和整流器。由于在主電路中不設均衡電抗器，一旦出現(xiàn)環(huán)流將造成嚴重的短路事故，所以對工作時的可靠性要求特別高，為此在系統(tǒng)中加入了無環(huán)流控制器DLC，以保證系統(tǒng)的可靠運行，所以DLC是系統(tǒng)中的關(guān)鍵部件。3 電路設計3.1 電流調(diào)節(jié)器設計3.1.1 電流調(diào)節(jié)器參數(shù)的計算由已知條件計算電樞回路總電感量 L=0.693=0.6936.3mH 取L=0.0063H則勵磁時間常數(shù) =0.0158s計算電動機電動勢系數(shù) =0.149計算電流反饋系數(shù)計算轉(zhuǎn)速反饋系數(shù)=3.1.2 確定時間常數(shù) 整流裝置滯后時間常數(shù) 。取三相橋式電路的平均失控時間為。 整流濾波時間常數(shù) 。由

10、條件可知 電流環(huán)小時間常數(shù)之和。按小時間常數(shù)近似處理，取。3.1.3 選擇電流調(diào)節(jié)器結(jié)構(gòu) 根據(jù)設計要求，并保證穩(wěn)態(tài)電流無差，可按典型型系統(tǒng)設計電流調(diào)節(jié)器。電流環(huán)控制對象是雙慣性的，因此可用 型電流調(diào)節(jié)器，其傳遞函數(shù)為： 檢查對電流電壓的抗擾性能： 表1 典型型系統(tǒng)動態(tài)抗擾性能參照表1典型型系統(tǒng)動態(tài)抗擾性能，各項指標都是可以接受的。3.1.4 計算電流調(diào)節(jié)器參數(shù)電流調(diào)節(jié)器超前時間常數(shù)：參數(shù)關(guān)系0.250.390.500.691.0阻尼比1.00.80.7070605超調(diào)量0%1.5%4.3%9.5%16.3%上升時間6.64.73.32.4峰值時間8.36.24.73.6相角穩(wěn)定裕度截止頻率表2

11、 典型I型系統(tǒng)動態(tài)跟隨性能指標和頻域指標與參數(shù)的關(guān)系電流開環(huán)增益：要求時，按表2，應取于是，ACR的比例系數(shù)為3.1.4 校驗近似條件電流環(huán)截止頻率：（1）閘管整流裝置傳遞函數(shù)的近似條件 （2）忽略反電動勢變化對電流環(huán)動態(tài)影響的條件 （3）電流環(huán)小時間常數(shù)近似處理條件 均滿足近似要求計算調(diào)節(jié)器電阻和電容圖2 PI型電流調(diào)速器如圖2所示 取=40k,則， 取， 取3.2 轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器設計3.2.1 確定時間常數(shù)電流環(huán)等效時間常數(shù):有前面的計算可得 轉(zhuǎn)速濾波時間常數(shù) ：有條件可知。轉(zhuǎn)速環(huán)時間常數(shù) ：按小時間常數(shù)近似處理，取3.2.2 選擇轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器結(jié)構(gòu)按照設計要求，選用PI調(diào)節(jié)器，其傳遞函數(shù)表達式為

12、 3.2.3 計算轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器參數(shù)按跟隨和抗擾性能都比較好的原則，取 ,則ASR的超前時間常數(shù)為轉(zhuǎn)速開環(huán)增益ASR的比例系數(shù) 3.2.4 檢驗近似條件由公式 可得轉(zhuǎn)速環(huán)截止頻率為 （1）電流環(huán)傳遞函數(shù)簡化條件為 （2）轉(zhuǎn)速環(huán)小時間常數(shù)近似處理條件為 均滿足近似要求。3.2.5 計算調(diào)節(jié)器電阻和電容圖3 PI型轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器， 取=40K,則， 取， 取，, 取。3.2.6 校核轉(zhuǎn)速超調(diào)量 34567891052.6%43.6%37.6%33.2%29.8%27.2%25.0%23.3%2.402.652.853.03.13.23.33.3512.1511.659.5510.4511.3012.251

13、3.2514.2032211111表3 典型II型系統(tǒng)階躍輸入跟隨性能指標 當 時，由表3得，不能滿足設計 的要求。實際上，由于表3是按線性系統(tǒng)計算的，而突加階躍給定時，ASR飽和，不符合線性系統(tǒng)的前提，應該按ASR退飽和的情況計算超調(diào)量。 下面對轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器退飽和時轉(zhuǎn)速超調(diào)量的計算：設理想空載啟動時 ， ， 帶入 可得 可以滿足設計要求。3.3 無環(huán)流邏輯控制器DLC設計3.3.1 無環(huán)流邏輯裝置的組成反并聯(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機轉(zhuǎn)矩極性需要反向時由邏輯裝置控制進行的。其切換順序可歸納如下：

14、由于轉(zhuǎn)速給定變化或負載變動，使電動機應產(chǎn)生的轉(zhuǎn)矩極性反向。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行判斷，然后發(fā)出切換開始的指令。使導通側(cè)的整流橋（例如正組橋）的電流迅速減小到零。由零電流檢測器得到零電流信號后，經(jīng)延時，確認電流實際值為零，封鎖原導通側(cè)整流橋的觸發(fā)脈沖。由零電流檢測器得到零電流信號后，經(jīng)延時，確保原導通側(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。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，它由電平檢測、邏輯判斷、延時電路和聯(lián)鎖保護電路四個基本環(huán)節(jié)組成，邏輯裝置的功能和輸入輸出信號如圖4所示。 圖4 無環(huán)流邏

15、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。3.3.2 無環(huán)流邏輯裝置的設計 電平檢測器邏輯裝置的輸入有兩個：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，而邏輯運算電路需要高、低電位兩個狀態(tài)的數(shù)字量。電平檢測器的任務就是將模擬量轉(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放大和一級射極跟隨器。其原理圖見圖5。圖5 電

16、平檢測器原理圖電平檢測器的輸入輸出特性如圖6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作，本系統(tǒng)電平檢測回環(huán)特性的動作電壓，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)器的集電極電阻實現(xiàn)。 圖6 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。電機正轉(zhuǎn)時為負，為低電位（“0”態(tài)），反轉(zhuǎn)時為正，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。有電流時為正，為高電位（“1”態(tài)），無電流時為0，為低電位（“0”態(tài)）。邏輯運

17、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)在各種運行狀態(tài)時，和有不同的極性狀態(tài)（“0”態(tài)或“1”態(tài)），根據(jù)運行狀態(tài)的要求經(jīng)過邏輯運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，當封鎖信號為正電位（“1”態(tài)）時脈沖被封鎖，低電位（“0”態(tài)）時脈沖開放。利用邏輯代數(shù)的數(shù)學工具，可以設計出具有一定功能的邏輯運算電路。設正轉(zhuǎn)時為負，為“0”；反轉(zhuǎn)時為正，為“1”；有電流時為正，為“1”；無電流時為負，為“0”。代表正組脈沖封鎖信號，為“1”時脈沖封鎖，為“0”時脈沖開放。代表反組脈沖封鎖信號，為“1”時脈沖封鎖，為“0”時脈沖開放。、表示“1”，、

18、表示“0”。 按系統(tǒng)運行狀態(tài)，可列出各量要求的狀態(tài)，如表4所示，并根據(jù)封鎖條件列出邏輯代數(shù)式。 根據(jù)正組封鎖條件： 根據(jù)反組封鎖條件： 運 行 狀 態(tài) 正向起動，I=00001 正向運行，I有0101 正向制動，I有1101 正向制動，I=01010 反向起動，I=01010 反向運行，I有1110 反向制動，I有0110 反向制動，I00001表4 邏輯判斷電路各量要求的狀態(tài) 邏輯運算電路采用分立元件，用或非門電路較簡單，故將上述式子最小化，最后化成或非門的形式。 根據(jù)上述式子可畫得邏輯運算電路，如圖7所示，它由四個或非門電路組成。依靠它來保證兩組整流橋的互鎖，并自動實現(xiàn)零電流時相互切換。圖

19、7 邏輯運算電路現(xiàn)舉例說明其切換過程，例如，整流裝置原來正組工作，這時邏輯電路各點狀態(tài)如圖8中“1”、“0”所示。圖8 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)，實現(xiàn)零電流切換，這是邏輯電路各點狀態(tài)如圖3-4所示?；蚍情T電路如圖3-5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。 延時電路 前面的邏輯運算電路保證零電流切換，但僅僅采用零電流切換是不夠

20、的。因為零電流檢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置兩段延時即封鎖延時和開放延時，避免由于正反組整流裝置同時導通而造成短路。根據(jù)這個要求，邏輯裝置在邏輯電路后面接有延時電路。 圖9 延時電路延時電路如圖9所示，其工作原理如下：當延時電路輸入為“0”時，輸出亦為“0”態(tài)（截止、導通），相應的整流橋脈沖開放。當輸入由“0”變?yōu)椤?”時，電容C經(jīng)充電，經(jīng)一定延時后，導通，截止，即輸出由“0”延時變“1”。相應的整流橋脈沖延時封鎖。其延時時間由決定，這里整定為。當輸入出“1”變“0”時，電容C的電荷要經(jīng)過和基射極回路放電

21、，經(jīng)一定延時后，截止，導通，即輸出由“1”延時變“0”。相應的整流橋脈沖延時開放。其延時時間由參數(shù)決定，這里整定為，這樣就滿足了“延時封鎖”、“延時開放”的要求。 邏輯保護 邏輯電路正常工作，兩個輸出端總是一個高電位，一個低電位，確保任何時候兩組整流一組導通，另一組則封鎖。但是當邏輯電路本身發(fā)生故障，一旦兩個輸出端均出現(xiàn)低電位時，兩組整流裝置就會同時導通而造成短路事故。為了避免這種事故，設計有邏輯保護環(huán)節(jié)，如圖10所示。邏輯保護環(huán)節(jié)截取了邏輯運算電路經(jīng)延時電路后的兩個輸入信號作為一個或非門的輸入信號。當正常工作時，兩個輸入信號總是一個是高電位，另一個是低電位?；蚍情T輸出總是低電位，它不影響脈沖

22、封鎖信號的正常輸出，但一旦兩個輸入信號均為低電位時，它輸出一個高電位，同時加到兩個觸發(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，起到可靠的保護作用。 圖10 邏輯保護裝置結(jié)構(gòu)圖 由電平檢測、邏輯運算電路、延時電路、邏輯保護四部分就構(gòu)成了無環(huán)流邏輯裝置。其結(jié)構(gòu)如圖11所示。 圖11 無環(huán)流邏輯裝置結(jié)構(gòu)圖3.4 主電路設計 圖12 邏輯無環(huán)流可逆直流調(diào)速系統(tǒng)主電路邏輯無環(huán)流可逆直流調(diào)速系統(tǒng)的主電路如圖12所示,兩組橋在任何時刻只有一組投入工作（另一組關(guān)斷），所以在兩組橋之間就不會存在環(huán)流。但當兩組橋之間需要切換時，不能簡單的把原來工作著的一組橋的觸發(fā)脈沖立即封鎖，而同時把原來封

23、鎖著的一組橋立即開通，因為已經(jīng)導通的晶閘管并不能在觸發(fā)脈沖取消的一瞬間立即被關(guān)斷，必須待晶閘管承受反壓時才能關(guān)斷。如果對兩組橋的觸發(fā)脈沖的封鎖和開放同時進行，原先導通的那組橋不能立即關(guān)斷，而原先封鎖著的那組橋已經(jīng)開通，出現(xiàn)兩組橋同時導通的情況，因沒有環(huán)流電抗器，將會產(chǎn)生很大的短路電流，把晶閘管燒毀。為此首先應是已導通的的晶閘管斷流，要妥當處理主回路中的電感儲存的一部分能量回饋給電網(wǎng)，其余部分消耗在電機上，直到儲存的能量釋放完，主回路電流變?yōu)榱?，使原晶閘管恢復阻斷能力，隨后再開通原來封鎖著的那組橋的晶閘管，使其觸發(fā)導通。3.5 保護電路設計3.5.1 過電流保護由于過載、直流側(cè)短路、逆變失敗、環(huán)

24、流和交流側(cè)短路等原因會引起系統(tǒng)過流而損壞可控硅。系統(tǒng)采用了三種保護措施： 電流調(diào)節(jié)器限流，電流整定值為250A， 過流保護環(huán)節(jié)，整定值為350A， 快速熔斷器；對直流回路和每個可控硅元件設快速熔斷作最后一道過流保護。它可以在沖擊電流很大，沖擊時間又很短的情況下保護設備，從而使系統(tǒng)運行安全、可靠、操作方便。 過流保護環(huán)節(jié)的電路如圖13所示。在系統(tǒng)正常工作時，電流檢測裝置輸出電壓小于14V （相當于主回路電流350A），穩(wěn)壓管DW不導通。BG1截止，繼電器釋放，BG2導通，BG3截止，發(fā)射極輸出零電位，不影響正反組晶閘管整流裝置的正常工作。當主回路電流超過350A 時，電流檢測裝置輸出大于14V，

25、穩(wěn)壓管DW被雪崩擊穿，BG1導通，BG2截止，BG3導通，發(fā)射極輸出高電位+15V，同時封鎖正反兩組觸發(fā)器的脈沖。當BG1導通時繼電器得電吸合。一方面自鎖，另一方面使繼電器得電吸合，在交流側(cè)線路接觸器S-B線圈中的常閉觸頭打開，使S-B跳閘，切斷主回路交流電源。改變電阻和數(shù)值或選擇不同穩(wěn)壓值的穩(wěn)壓管DW即可整定不同的跳閘電流。 圖13 過流保護環(huán)節(jié)過電壓保護 開關(guān)穩(wěn)壓器的過電壓保護包括輸入過電壓保護和輸出過電壓保護。開關(guān)穩(wěn)壓器所使用的未穩(wěn)壓直流電源諸如蓄電池和整流器的電壓如果過高,使開關(guān)穩(wěn)壓器不能正常工作,甚至損壞內(nèi)部器件,因此,有必要使用輸入過電壓保護電路。用晶體管和繼電器所組成的保護電路如

26、圖14所示。 圖14  輸入過電壓保護 在該電路中，當輸入直流電源的電壓高于穩(wěn)壓二極管的擊穿電壓值時，穩(wěn)壓管擊穿，有電流流過電阻R，使晶體管V導通，繼電器動作，常閉接點斷開，切斷輸入。其中穩(wěn)壓管的穩(wěn)壓值Vz=ESrmaxUBE。輸入電源的極性保護電路可以跟輸入過電壓保護結(jié)合在一起,構(gòu)成極性保護鑒別與過電壓保護電路。輸出過電壓保護在開關(guān)穩(wěn)壓電源中是至關(guān)重要的。特別對輸出為5V的開關(guān)穩(wěn)壓器來說,它的負載是大量的高集成度的邏輯器件。如果在工作時,開關(guān)穩(wěn)壓器的開關(guān)三極管突然損壞,輸出電位就可能立即升高到輸入未穩(wěn)壓直流電源的電壓值,瞬時造成很大的損失。常用的方法是晶閘管短路保護。最簡單的過電壓

27、保護電路如圖15所示。 圖15  簡單的輸出過電壓保護 當輸出電壓過高時,穩(wěn)壓管被擊穿,觸發(fā)晶閘管導通,把輸出端短路,造成過電流,通過保險絲或電路保護器將輸入切斷,保護了負載。這種電路的響應時間相當于晶閘管的開通時間，約為510s。它的缺點是動作電壓是固定的，溫度系數(shù)大，動作點不穩(wěn)定。另外，穩(wěn)壓管存在著參數(shù)的離散性，型號相同但過電壓起動值卻各不相同，給調(diào)試帶來了困難。 圖16  輸出過電壓保護 圖16是改進后的電路。其中R1、R2是取樣電路，Vz是基準電壓。 輸出電壓Esc突然升高，晶體管V1、V2導通，晶閘管就導通?；鶞孰妷篤z由式Esc=(R1R2)(VzUBEI)/R

28、1 ，來確定，UBE1為V1的發(fā)射結(jié)（BE）電壓降。本電路的動作電壓可變，并且動作點相當穩(wěn)定。當穩(wěn)壓管為7V時，其溫度系數(shù)和晶體管V1的發(fā)射結(jié)（BE）電壓的溫度系數(shù)可以抵消，能使溫度系數(shù)降得很低。但是對于輸出為55.5V的直流開關(guān)穩(wěn)壓器來說，其常用的動作電壓是5.56V。那么穩(wěn)壓管電壓必在3.5V以下，此電壓附近的穩(wěn)壓管的溫度變化系數(shù)是2030mV/。因此,溫度變化大的場合保護電路還會發(fā)生誤動作。采用集成電路電壓比較器來檢測開關(guān)穩(wěn)壓器的輸出電壓，是目前較為常用的方法，利用比較器的輸出狀態(tài)的改變跟相應的邏輯電路配合，構(gòu)成過電壓保護電路，這種電路既靈敏又穩(wěn)定。 3.6 集成觸發(fā)電路設計觸發(fā)電路采用

29、集成移相觸發(fā)芯片TC787，與TCA785及KJ（或KC）系列移相觸發(fā)集成電路相比，具有功耗小、功能強、輸入阻抗高、抗干擾性能好、移相范圍寬、外接元件少等優(yōu)點。只需要一塊這樣的集成電路，就可以完成三塊TCA785與一塊KJ041、一塊KJ042器件組合才能具有的三相移相功能。TC787的原理框圖如圖17所示。圖17 TC787原理框圖由圖可見：在它的內(nèi)部集成了三個過零和極性檢測單元、三個鋸齒波形成單元、三個比較器、一個脈沖發(fā)生器、一個抗干擾鎖定電路、一個脈沖形成電路、一個脈沖分配及驅(qū)動電路。引腳18、l、2分別為三相同步電壓Va、Vb、Vc輸人端。引腳16、15和14分別為產(chǎn)生相對于A、B和C

30、三相同步電壓的鋸齒波充電電容連接端。電容值大小決定了移相鋸齒波的斜率和幅值。引腳13為觸發(fā)脈沖寬度調(diào)節(jié)電容Cx，該電容的容量決定著TC787輸出脈沖的寬度，電容的容量越大，輸出脈沖寬度越寬。引腳5為輸出脈沖禁止端，該端用來在故障狀態(tài)下封鎖TC787的輸出，高電平有效。引腳4為移相控制電壓輸入端。該端輸入電壓的高低，直接決定著TC787輸出脈沖的移相范圍。引腳12、10、8、9、7和11是脈沖輸出端。其中引腳12、10和8分別控制上半橋臂的A、B、C相晶閘管；引腳9、7和11分別控制下半橋臂的A、B和C相晶閘管。正組晶閘管觸發(fā)電路原理圖如圖18所示，反組的與正組相同。圖18 正組觸發(fā)電路原理圖四

31、、項目設計結(jié)果分析（分析試驗過程中獲得的數(shù)據(jù)、波形、現(xiàn)象或問題的正確性和必然性，分析產(chǎn)生不正確結(jié)果的原因和處理方法）雙閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)的起動過程： 設置雙閉環(huán)控制的一個重要目的就是要獲得接近理想起動過程，閉環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)突加給定電壓由靜止狀態(tài)起動時，轉(zhuǎn)速和電流的動態(tài)過程示于圖19。圖19 雙閉環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)起動時的轉(zhuǎn)速和電流波形 由于在起動過程中轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器ASR經(jīng)歷了不飽和、飽和、退飽和三種情況，整個動態(tài)過程就分成圖中標明的I、II、III三個階段。 第I階段-電流上升的階段 突加給定電壓后，上升，當小于負載電流時，電機還不能轉(zhuǎn)動。 當 后，電機開始起動，由于機電慣性作用，轉(zhuǎn)速不會很快增長，因而轉(zhuǎn)

32、速調(diào)節(jié)器ASR的輸入偏差電壓的數(shù)值仍較大，其輸出電壓保持限幅值 ，強迫電流 迅速上升直到， 電流調(diào)節(jié)器很快就壓制了的增長，標志著這一階段的結(jié)束。在這一階段中，ASR很快進入并保持飽和狀態(tài)，而ACR一般不飽和。第II階段-恒流升速階段 在這個階段中，ASR始終是飽和的，轉(zhuǎn)速環(huán)相當于開環(huán)，系統(tǒng)成為在恒值電流給定下的電流調(diào)節(jié)系統(tǒng)，基本上保持電流恒定，因而系統(tǒng)的加速度恒定，轉(zhuǎn)速呈線性增長。與此同時，電機的反電動勢E 也按線性增長，對電流調(diào)節(jié)系統(tǒng)來說，E是一個線性漸增的擾動量，為了克服它的擾動，和也必須基本上按線性增長，才能保持恒定。 當ACR采用PI調(diào)節(jié)器時，要使其輸出量按線性增長，其輸入偏差電壓必須

33、維持一定的恒值，也就是說，應略低于，恒流升速階段是起動過程中的主要階段。第III階段-轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)階段 當轉(zhuǎn)速上升到給定值時，轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器ASR的輸入偏差減少到零，但其輸出卻由于積分作用還維持在限幅值 ，所以電機仍在加速，使轉(zhuǎn)速超調(diào)。轉(zhuǎn)速超調(diào)后，ASR輸入偏差電壓變負，使它開始退出飽和狀態(tài)， 和很快下降。但是,只要仍大于負載電流 ,轉(zhuǎn)速就繼續(xù)上升。直到=時,轉(zhuǎn)矩,則，轉(zhuǎn)速n才到達峰值(t =時)。 在這最后的轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)階段內(nèi)，ASR和ACR都不飽和，ASR起主導的轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)作用，而ACR則力圖使 盡快地跟隨其給定值,或者說,電流內(nèi)環(huán)是一個電流隨動子系統(tǒng)。五、參考文摘（相關(guān)文摘不少于5篇，記錄每篇文獻的作者姓名.文獻名稱.文獻發(fā)行城市：文獻出版社，出