沈阳理工大学课程设计
目录
1逻辑无环流可逆直流调速系统简介 ..................................................................................... 1 2逻辑无环流直流调速系统参数和缓解特性的测定 ............................................................. 3
2.1电枢回路电阻R的测定 ............................................................................................. 3 2.2主电路电磁时间常数的测定 ...................................................................................... 4 2.3电动机电势常数Ce和转矩常数CM的测定 ............................................................... 6 2.4系统机电时间常数Tm的测定 ................................................................................... 6 2.5测速发电机特性UTG?f(n)的测定 .......................................................................... 7 3驱动电路的设计 ..................................................................................................................... 9
3.1电流调节器的设计 ...................................................................................................... 9
3.1.1电流调节器的原理图 ....................................................................................... 9 3.1.2电流调节器的参数计算 ................................................................................. 10 3.2速度调节器的设计 .................................................................................................... 11
3.2.1速度调节器的原理图 ..................................................................................... 11 3.2.2速度调节器的参数计算 ................................................................................. 12 3.3触发电路的设计 ........................................................................................................ 14
3.3.1系统对触发器的要求 ..................................................................................... 14 3.3.2 触发电路及其特点 ........................................................................................ 14 3.3.3KJ004的工作原理 ........................................................................................... 15
4无环流逻辑控制器DLC设计 ............................................................................................. 18 5系统主电路设计 ................................................................................................................... 19
5.1主电路原理及说明 .................................................................................................... 19 5.2保护电路的设计 ........................................................................................................ 19 总结 .......................................................................................................................................... 21 参考文献 .................................................................................................................................. 22 附录 .......................................................................................................................................... 23
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1逻辑无环流可逆直流调速系统简介
许多生产机械要求电动机既能正转，又能反转，而且常常还需要快速的启动和制动，这就需要电力拖动系统具有四象限运行的特性，也就是需要可逆的调速系统。采用两组晶闸管反并联的可逆调速系统解决了电动机的正、反转运行和回馈制动问题，但是，如果两组装置的整流电压同时出现，便会产生不流过负载而直接在两组晶闸管之间流通的短路电流，称作环流。这样的环流对负载无益，只会加重晶闸管和变压器的负担，消耗功率。换流太大时会导致晶闸管损坏，因此应该予以抑制或消除
有环流可逆系统虽然具有反向快、过渡平滑等优点，但设置几个环流电抗器终究是个累赘。因此，当工艺过程对系统过度特性的平滑性要求不高时，特别是对于大容量的系统，常采用既没有直流平均环流又没有瞬时脉动环流的无环流可逆系统。无环流可逆调速系统可按实现无环流原理的不同而分为两大类：逻辑无环流系统和错位控制无环流系统。而错位无环流系统在目前的生产中应用很少，逻辑无环流系统目前生产中应用最为广泛的可逆系统，当一组晶闸管工作时，用逻辑电路封锁另一组晶闸管的触发脉冲，使它完全处于阻断状态，确保两组晶闸管不同时工作，从根本上切断了环流的通路，这就是逻辑控制的无环流可逆系统，组成逻辑无环流可逆系统的思路是：任何时候只触发一组整流桥，另一组整流桥封锁，完全杜绝了产生环流的可能。至于选择哪一组工作，就看电动机组需要的转矩方向。若需正向电动，应触发正组桥；若需反向电动，就应触发反组桥，可见，触发的选择应决定于电动机转矩的极性，在恒磁通下，就决定于Ui?信号。同时还要考虑什么时候封锁原来工作桥的问题，这要看工作桥又没有电流存在，有电流时不应封锁，否则，开放另一组桥时容易造成二桥短路。可见，只要用Ui?信号极性和电流“有”、“无”信号可以判定应封锁哪一组桥，开放哪一组桥。基于这种逻辑判断电路的“指挥”下工作的可逆系统称逻辑无环流可逆系统。
这种逻辑无环流系统有一个转速调节器ASR，一个反号器AR，采用双电流调节器1ACR和2ACR，双触发装置GTF和GTR结构。主电路采用两组晶闸管装置反并联线路，由于没有环流，不用再设置环流电抗器，但是为了保证稳定运行时的电流波形的连续，仍应保留平波电抗器，控制线路采用典型的转速﹑电流双闭环系统，1ACR用来调节正组桥电流，其输出控制正组触发装置GTF；2ACR调节反组桥电流，其输出控制反
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组触发装置GTR，1ACR的给定信号Ui经反号器AR作为2ACR的给定信号Ui,这样可使电流反馈信号Ui的极性在正﹑反转时都不必改变，从而可采用不反映极性的电流检测器，在逻辑无环流系统中设置的无环流逻辑控制器DLC，这是系统中关键部件。它按照系统的工作状态，指挥系统进行自动切换，或者允许正组触发装置发出触发脉冲而封锁反组，或者允许反组触发装置发出触发脉冲而封锁正组。在任何情况下，决不允许两组晶闸管同时开放，确保主电路没有产生环流的可能。
逻辑无环流可逆调速直流系统主要分为三部分：主电路和稳压电源，驱动电路，逻辑无环流控制器。系统原理图如图1.1。
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图1.1 逻辑无环流可逆调速系统原理图
ASR——速度调节器
ACR1﹑ACR2——正﹑反组电流调节器 GTF、GTR——正反组整流装置 VF、VR——正反组整流桥 DLC——无环流逻辑控制器 HX——推?装置 TA——交流互感器 TG——测速发电机 M——工作台电动机 LB——电流变换器 AR——反号器 GL——过流保护环节
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2逻辑无环流直流调速系统参数和缓解特性的测定
2.1电枢回路电阻R的测定
电枢回路的总电阻R包括电机的电枢电阻Ra，平波电抗器的直流电阻RL和整流装置的内阻Rn，即R=Ra+RL+Rn
为测出晶闸管整流装置的电源内阻，可采用福安比较法来测定电阻。将变压器RP（可采用两只900Ω电阻并联）接入被测系统的主电路，并调节电阻负载至最大。测试时电动机不加励磁，并使电机堵转。
MCL-31的给定电位器RP1逆时针调到底，使Uct=0。调节偏移电压电位器RP2，使α=150°。
合上主电路电源开关。调节Ug使整流装置输出电压Ud=110V，然后调整RP使电枢电流为0.88A，读取电流表A和电压表V的数值为I1，U1，则此时整流装置的理想空载电压为
Udo?I1R?U1
调节RP，使电流表A的读数为0.44A。在Ud不变的条件下读取A,V表数值，则
Udo?I1R?U2
求解两式，可得电枢回路总电阻
R?(U2?U1)/(I1?I2)
如把电机的电枢两端短接，重复上述实验，可得
''RL?Rn?(U2?U1')/(I1'?I2)
则电机的电枢电阻为
Ra?R?(RL?Rn)
同样，短接电抗器两端，也可测得电抗器之久电阻RL。 测试结果：当示波器显示如图2.1时，开始测定参数。
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图2.1 ??150? 表2.1电枢回路总电阻测试
U/V I/A 79 0.44 62 0.88 据公式R?(U2?U1)/(I1?I2)得，R?(79?62)/(0.88?0.44)?38.64? 表2.2 平波电抗器的直流电阻RL与整流装置的内阻Rn之和测试
U'/V I'/A 82 0.88 91 0.44 ''?U1')/(I1'?I2)得，RL?Rn?(91?82)/(0.88?0.44)?20.45? 据公式RL?Rn?(U2表2.3整流装置的内阻Rn与电枢电阻Ra之和测试
U''/V I''/A 71 0.88 85 0.44 ''''?U1'')/(I1''?I2)得，Ra?Rn?(85?71)/(0.88?0.44)?31.82? 据公式Ra?Rn?(U2所以可得：电枢回路总电阻 R≈38.64Ω 整流装置的内阻Rn≈13.63Ω 电枢电阻Ra≈18.19Ω
平波电抗器的直流电阻RL≈6.82Ω
2.2主电路电磁时间常数的测定
采用电流波形法测定电枢回路电磁时间常数Td，电枢回路突加给定电压时，电流
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