双闭环调速系统的工作原理及其调试
一、双闭环调速系统的分析
1．双闭环调速系统的原理图
图2-1 转速、电流双闭环调速系统
ST——转速调节器 LT——电流调节器 SF——测速发电机 LH——电流互感器 Ugn、Ufn——转速给定和速度反馈电压 2．双闭环调速系统的工作原理
采用双闭环调速系统即可保证在起动过程中，起动电流不超过某一最大值，而使电机和可控硅元件不会被烧坏，又能保证稳态精度，这主要是依靠电流环和转速环的作用。
3．KZS-1型晶闸管直流调速实验装置 其面板布置图如图2-2所示。 4．转速调节器ST
ST的作用是在起动过程中的大部分时间里，转速调节器ST处于饱和限幅状态，转速环相当于开环，系统表现为恒值电流调节的单环系统，只有转速超调后，ST退出饱和后，才真正发挥线性调节作用，使转速不受负载变化的影响。
ST能将输入的给定和反馈信号进行加法、减法、比例、积分微分等运算，使其输出量按某种规律变化，其原理电路如图2-8所示。
图2-2 面板布置图
图2-3 转速调节器（ST）原理电路图
ST采用集成电路运算放大器组成，它具同相输入和反相输入两个输入端，其输出电压与两个输入端电压之差成正比。
2端为给定输入端，1端为反馈信号输入端。搓在运算放大器输入端前面的阻抗为输入阻抗网络。接在反相输入端和调节器输出端之间的网络为反馈阻抗网络。改变输入与反馈阻抗网络参数，就能得到各种运算特性。
反向输入端与调节器输出端之间的场效应管起零速封锁作用。零速时56端为零电平，场效应管导通，调节器输出锁零，56端为-15V时，场效应管关断，调节器投入工作。
输出采用二极管箍位的外限幅电路。电位器RW1用以调节正向输出限幅值，
电位器RW2用以调节负向输出限幅值。
5．电流调节器LT
电流调节器LT的作用是保证在各种正常工作的条件下不发生过电流，在起、制动情况下维持电流恒定。达到怛流起、制动，从而加快了起、制动过程。在电网电压波动时，由于LT反应快可以很快予以制止，减小了电网电压波动时对转速的影响，提高了抵抗电网电压波动能力。
LT与ST类似，也是由运算放大器组成，其原理电路图如图2-4所示。 1端为电流负反馈信号输入端，62端为过流保护及推?信号输入端，当其输入为“1”态时，LT输出负向限幅。4端和7端为正向、反向电流给定输入端。6端和9端为正向、反向电流给定电子开关控制信号输入端，晶体管T4与T5组成电子开关。
图2-4 电流调节器（LT）原理电路图
晶体管T2和T3构成互补输出电流放大级。当T2、T3基极电位为正时，T3管（PNP型晶体管）截止。T2管（NPN型晶体管）和负载荷构成射极跟随器，如T2、T3基极电位为负时，T2管截止，T3管和负载构成射极跟随器。
RW1为调零电位器、RW2调节正向输出限幅值，RW3调节负向输出限幅值。钮子开关NK为限幅电路的电源切换开关，反馈网络中的场效应管是封锁调节器用的。
6．转速反馈环节SF
SF的作用是将测速发电机输出的电压变换成适合于控制系统的电压信号，原理电路图如图2-5所示。
图2-5 转速反馈环节（SF）原理电路图
测速发电机输出的信号加在ZS1、ZS2两个输入端。然后分二路输出，一路经电位器RW1到转速表，另一路由电位器RW2的滑动端输出，作为转速反馈信号，同时也作为零速封锁时反馈转速的电平信号。
7．电流反馈环节LF及过电流保护GL
LF的作用是与交流电流互感器配合检测晶闸管变压器流进线电流。以获得与变流器电流成正比的直流电压信号，零电流信号和过电流逻辑信号等。其原理
图如图2-6所示。
图2-6 电流反馈环节（LF）及过电流保护（GL）原理图
电流互感器的输出接至端子LQ1、LQ2、LQ3三相桥式整流后分三路输出： ①由R3、R4串联后取中间信号作为零电流检测信号； ②由电位器RW2的滑动端输出作为电流负反馈信号；
③由电位器RW4的滑动端输出与过电流保护电路连接受能力作为过电流信号。
过电流保护环节GL，当主回路电流超过整定值后，由RW4上取得的过电流信号使稳压管DW1击穿，三极管T2由截止变为导通，继电器J通电动作，其常闭触点串在主回路接触器C的线圈回路中，使C断电释放断开主电路。另外J的常开触点J2闭合，继电器自锁，常开触点J1闭合使过电流信号指示灯XD点亮。
过电流时，三极管T2由导通变为截止，端子与输出一个高电位至电流调节器输入端作为过电流时拉?信号。
二、锯齿波触发电路
锯齿波触发电路包括有同步电压形成，移相控制、脉冲形成和放大以及输出控制四个环节。
1．锯齿波触发电路的工作原理。 ①同步电压的形成
其电路工作原理图如图2-7所示。
a)原理电路图 b)同步电压形成环节各点波形图
※1．负偏电位器只公用一个 2．接线柱U粒及42、43六块触发板并联后引一只接线柱
图2-7 锯齿波触发最电路
正弦同步电压U同经D1加到电容C1上，在U同负半调时的下降段D2导通，U同对C1充电。C1的端电压UC1跟随U同变化；U同经过负向最大值之后电压回升，但由于C1经R1反向充电时间常数较大，使UC1低于U同，D1截止。随着C1反向
充电，UC1逐渐上升由负变正，当UC1达到1.4V左右时，三极管T2才导通，故T2的截止时间大于180?达到240?。
由R2、R3、R5、RW2及T1组成的恒流电路在T2截止阶段对电容C2进行恒流充电，C2端电压UC2线性上升，且到T2导通后C2通过R5放电。因此C2两端形成底宽为240?左右的正锯齿波电压，此电压经过T3射极跟随器输出，其波形如图2-7(b)所示。
②移相控制环节
控制信号U控经R8、偏移信号U偏经R9，锯齿波同步信号（T3射极输出信号）经R7在T4基极进行综合。并对锯齿波同步电压时行垂直控制。当综合后的合成电压Ub4（T4基极电压）大于0时T4由截止转为导通。T4集电极电位由正变为0。此电位的突变将通过脉冲形成环节产生触发脉冲。在U偏一定的情况下改变U粒的大小即能改变脉冲的相位。
③脉冲形成和放大
当T4由截止变为导通时，由于电容C3两端电压不能突变，于是C3和D3交点处产生负脉冲，使T5截止从而使T6或T7（对应42接地或43接地）导通产生触发脉冲。功率放大后的脉冲经脉冲变压器输出。
此触发电路可以产生单脉冲或双脉冲。通常使用双脉冲触发。把触发器U去
端接前面触发器U来端。而U来端接后面触发器的U去端。这样C3产生负脉冲时，一方面使T5截止，同时又通过U去端及前面触发器的D5使前面触发器的T5截止产生补脉冲，同样与后面的触发器产生负脉冲时，也经U来端送到T5基极使T5截止产生补脉冲。因而形成相位差60?的双脉冲触发，脉冲宽度在15?左右。
④输出控制
T6、T7的射极不直接接地，而是经42.43端接到逻辑控制器相应输出端。当42或43端为低电位时，功放管可以导通即可输出脉冲。当出现高电位或悬空时，功放管无法导通即脉冲封锁。
2．整流变压器与同步变压器的联接
为使系统能正常的工作，必须解决同步问题，为此必须正确连接整流变压器
和同步变压器。变压器的接线端如图2-8所示。
a.整流变压器 b.同步变压器 图2-8 变压器的接线端图
主变压器接成Y/Y-12，原边接到交流电源。
付边三个75V端分别接到KZS-1装置上的A1、B1、C1三端，付边三个210端连在一起，这样付边输出的电压为210伏端与75伏端的电压，即为210-75=135伏。所以加到三相桥式可控整流电路的相电压为135伏，所以可控整流装置输出的直流平均电压为Ud?2.34?135cos?，取?min?30?，则最大输出电压为
U2?2.34?135cos30?=273伏，这一电压值是满足直流电动机额定电压220伏要求的。其主变压器联接图及矢量图如图2-9所示。
图2-9 主变压器联接及其矢量图
同步变压器也接成Y/Y-12，其联接及矢量图如图2-10所示，原边绕组的220伏的三个端点，分别与主变压器的付边A、B、C三点相联。付边绕阻的中点相联，分别用-a去触发可控硅整流装置A相中的承受正向电压的可控硅，用+a去触发A相中的承受反向电压的可控硅。+b、-b、+c、-c依此办理。
图2-10 同步变压器联接及矢量图
在主变压器与同步变压器都接成Y/Y-12的接法，又是用?Ua去触发A相中的承受正向电压的可控硅的情况下，可见同步变压器的相电压?Ua是落后于整变压器A，相电压180?，它们的矢量图可见图2-11(a)所示。
图2-11
同步变压器相电压落后于整流变压器相电压180?，是否能满足两者同步的要求呢？我们说是可以满足要求的，这可用图2-11(b)来说明，因为我们知道锯齿波底宽为240?，即使底宽两端各去掉30?，还有180?底宽。这180?足够移相范围的需要，而使a控制角在0?～180?间移相，所以这种联接是可以的。
3．锯齿波触发电路的调试
为使六只可控硅触发导通的时刻相同，它们的锯齿波斜率必须相同，为此要