運動控制理論課程設(shè)計 ---邏輯無環(huán)流可逆直流調(diào)速系統(tǒng)的設(shè)計

1、<p><b>　　運動控制系統(tǒng)</b></p><p><b>　　課程設(shè)計說明書</b></p><p>　　題 目： 邏輯無環(huán)流可逆直流調(diào)速系統(tǒng)的設(shè)計 </p><p>　　專業(yè)班級： xxxxxxxxxxxx </p><p>　　

2、學(xué) 號： xxxxxxxxxxxx </p><p>　　姓 名： xxxxxxx </p><p>　　指導(dǎo)教師： xxxxxxxxxxxxx </p><p>　　成 績：

3、 </p><p>　　20xx年x月xx日至x月xx日</p><p>　　邏輯無環(huán)流可逆直流調(diào)速系統(tǒng)的設(shè)計</p><p>　?。娏鳝h(huán)、轉(zhuǎn)速環(huán)調(diào)節(jié)器及其限幅電路的設(shè)計）</p><p>　　The Design of Logic Non-loop-current DC SR System</p

4、><p>　　SR System--Speed Regulating System</p><p>　?。═he Design of Current Loop, Speed Loop Regulator and It’s Amplitude Limiter Circuit）</p><p>　　學(xué)生姓名： xxxx

5、 </p><p>　　指導(dǎo)教師 xxxxxxxxxxxxxx </p><p>　　課程設(shè)計量化評分標(biāo)準(zhǔn) </p><p><b>　　答辯記錄</b></p><p><b>　　摘 要</b></p&

6、gt;<p>　　從生產(chǎn)機械要求控制的物理量來看，電力拖動自動控制系統(tǒng)有調(diào)速系統(tǒng)，位置隨動系統(tǒng)，張力控制系統(tǒng)，多電動機同步控制系統(tǒng)等多種類型，而各種系統(tǒng)往往都是通過控制轉(zhuǎn)速來實現(xiàn)的，因而調(diào)速系統(tǒng)是最基本的拖動控制系統(tǒng)。在許多生產(chǎn)機械中，常要求電動機既能正反轉(zhuǎn)，又能快速制動，需要四象限運行的特性，此時必須采用可逆調(diào)速系統(tǒng)。</p><p>　　本文介紹了邏輯無環(huán)流可逆直流調(diào)速系統(tǒng)的基本原理及其構(gòu)成，并

7、對其控制電路進行了計算和設(shè)計。運用了一種基于Matlab的Simulink和Power System工具箱、面向系統(tǒng)電氣原理結(jié)構(gòu)圖的仿真新方法，實現(xiàn)了轉(zhuǎn)速電流雙閉環(huán)邏輯無環(huán)流直流可逆調(diào)速系統(tǒng)的建模與仿真。本文重點介紹了以芯片TC787為主的晶閘管觸發(fā)電路，其如何根據(jù)DLC發(fā)出的指令正確驅(qū)動和停止正組反組晶閘管的開閉，以實現(xiàn)無環(huán)流系統(tǒng)。</p><p>　　關(guān)鍵詞： 直流調(diào)速系統(tǒng)； 邏輯無環(huán)流控制； 觸發(fā)電路； T

8、C787</p><p><b>　　Abstract</b></p><p>　　The control of physical quantities from the production machinery, electric drive automatic control system has a speed control system, position

9、servo system, tension control system, multi-motor synchronous control system and other types, a variety of systems are often by controlling the speed to achieve, and thus the speed control system is the most basic drag c

10、ontrol systems. In many production machinery, and often require the motor not only rotating, but also rapid braking, you need four-quadra</p><p>　　Keywords: DC speed control system; Logic without circulatio

11、n control; Trigger </p><p>　　circuit; TC787</p><p><b>　　目 錄</b></p><p><b>　　摘 要I</b></p><p>　　AbstractΠ</p><p><b>　　1

12、. 緒論1</b></p><p>　　1.1無環(huán)流調(diào)速系統(tǒng)簡介1</p><p>　　1.2 設(shè)計任務(wù)和要求1</p><p>　　2. 系統(tǒng)組成原理3</p><p>　　2.1 邏輯無環(huán)流調(diào)速系統(tǒng)總概3</p><p>　　2.2 主電路原理4</p><p>　　

13、2.3 觸發(fā)電路原理5</p><p>　　2.4 檢測電路原理6</p><p>　　2.5 電源電路原理7</p><p>　　2.6 保護電路原理8</p><p>　　2.7 邏輯控制器原理9</p><p><b>　　3 設(shè)計內(nèi)容10</b></p><

14、p>　　3.1 設(shè)計要求10</p><p>　　3.2 設(shè)計原理11</p><p>　　3.3 電路的選擇11</p><p>　　3.4 觸發(fā)電路14</p><p>　　3.5 元器件的連接與參數(shù)的選擇14</p><p>　　4.仿真或?qū)嶒灲Y(jié)果分析15</p><p>

15、;<b>　　5. 總結(jié)20</b></p><p><b>　　參考文獻21</b></p><p><b>　　1. 緒論</b></p><p>　　1.1無環(huán)流調(diào)速系統(tǒng)簡介</p><p>　　許多生產(chǎn)機械要求電動機既能正轉(zhuǎn)，又能反轉(zhuǎn)，而且常常還需要快速的啟動和制動

16、，這就需要電力拖動系統(tǒng)具有四象限運行的特性，也就是需要可逆的調(diào)速系統(tǒng)。采用兩組晶閘管反并聯(lián)的可逆調(diào)速系統(tǒng)解決了電動機的正、反轉(zhuǎn)運行和回饋制動問題，但是，如果兩組裝置的整流電壓同時出現(xiàn)，便會產(chǎn)生不流過負(fù)載而直接在兩組晶閘管之間流通的短路電流，稱做環(huán)流。這樣的環(huán)流對負(fù)載無益，只會加重晶閘管和變壓器的負(fù)擔(dān)，消耗功率。換流太大時會導(dǎo)致晶閘管損壞，因此應(yīng)該予以抑制或消除。</p><p>　　有環(huán)流可逆系統(tǒng)雖然具有反向快、

17、過渡平滑等優(yōu)點，但設(shè)置幾個環(huán)流電抗器終究是個累贅。因此，當(dāng)工藝過程對系統(tǒng)過度特性的平滑性要求不高時，特別是對于大容量的系統(tǒng)，常采用既沒有直流平均環(huán)流又沒有瞬時脈動環(huán)流的無環(huán)流可逆系統(tǒng)。無環(huán)流可逆調(diào)速系統(tǒng)可按實現(xiàn)無環(huán)流原理的不同而分為兩大類：邏輯無環(huán)流系統(tǒng)和錯位控制無環(huán)流系統(tǒng)。而錯位無環(huán)流系統(tǒng)在目前的生產(chǎn)中應(yīng)用很少，邏輯無環(huán)流系統(tǒng)目前生產(chǎn)中應(yīng)用最為廣泛的可逆系統(tǒng)，當(dāng)一組晶閘管工作時，用邏輯電路封鎖另一組晶閘管的觸發(fā)脈沖，使它完全處于阻斷狀

18、態(tài)，確保兩組晶閘管不同時工作，從根本上切斷了環(huán)流的通路，這就是邏輯控制的無環(huán)流可逆系統(tǒng)，組成邏輯無環(huán)流可逆系統(tǒng)的思路是：任何時候只觸發(fā)一組整流橋，另一組整流橋封鎖，完全杜絕了產(chǎn)生環(huán)流的可能。至于選擇哪一組工作，就看電動機組需要的轉(zhuǎn)矩方向。若需正向電動，應(yīng)觸發(fā)正組橋；若需反向電動，就應(yīng)觸發(fā)反組橋，可見，觸發(fā)的選擇應(yīng)決定于電動機轉(zhuǎn)矩的極性，在恒磁通下，就決定于Uim*信號。同時還要考慮什么時候封鎖原來工作橋的問題，這要看工作橋又沒有電流存在

19、，有電流時不應(yīng)封鎖，否則，開放另一組橋時容易造成二橋短路。可見，只要用Uim*信號極性和電</p><p>　　1.2 設(shè)計任務(wù)和要求</p><p>　　(1). 題目：邏輯無環(huán)流V-M可逆直流調(diào)速系統(tǒng)的設(shè)計</p><p><b>　　(2). 要求:</b></p><p>　　a. 直流電動機：PN = 1.1

20、kW，nN = 1 000 r/min，UN = 220 V，IN = 6.58 A，GD2 = 0.28 kg.m2，過載倍數(shù)λ = 2，電樞繞組的電阻RD = 4 Ω，電感LD = 67 mH；</p><p>　　變壓器：副邊繞組的電阻RB = 0.65 Ω，電感LB = 4 mH，額定電壓U2e = 145 V，額定電流I2e = 5.37 A；</p><p>　　平波電抗器：電

21、阻Rp = 0.1 Ω，電感Lp = 214 mH；</p><p>　　采用三相全控橋式整流電路，Ks = 57；</p><p>　　電流調(diào)節(jié)器最大給定值Uimж = 10 V，轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器最大給定值Unmж = 6 V；</p><p>　　電流濾波時間常數(shù)T0i = 1 ms，轉(zhuǎn)速濾波時間常數(shù)T0n = 5 ms；</p>&

22、lt;p>　　設(shè)計要求穩(wěn)態(tài)無靜差，電流超調(diào)量σi% ≤ 5%，空載啟動到額定轉(zhuǎn)速時的轉(zhuǎn)速超調(diào)量σi% ≤ 10%。</p><p><b>　　(3)．內(nèi)容</b></p><p>　　a. 完成系統(tǒng)理論與仿真分析；</p><p>　　b. 進行系統(tǒng)參數(shù)計算，采用工程設(shè)計方法完成轉(zhuǎn)速、電流調(diào)節(jié)器的結(jié)構(gòu)和參數(shù)設(shè)計；</p>

23、<p>　　c. 利用Matlab/Simulink建立系統(tǒng)的仿真模型，對整個調(diào)速系統(tǒng)的動態(tài)性能（給定輸入的跟隨性能和負(fù)載與電網(wǎng)電壓擾動下的抗擾性能）進行仿真分析；</p><p>　　d. 完成系統(tǒng)電氣原理圖的設(shè)計（包括電路原理圖設(shè)計、參數(shù)計算、元器件選型）</p><p><b>　　1)主電路的設(shè)計；</b></p><p>　

24、　2)觸發(fā)電路的設(shè)計；</p><p>　　3)轉(zhuǎn)速、電流調(diào)節(jié)器及其限幅電路的設(shè)計；</p><p>　　4)轉(zhuǎn)速、電流檢測電路的設(shè)計；</p><p>　　5)邏輯無環(huán)流控制器（DLC）電路的設(shè)計；</p><p>　　6)保護電路的設(shè)計；</p><p>　　7)輔助電源電路的設(shè)計。</p><

25、p>　　e. PCB板的設(shè)計、制作與調(diào)試（根據(jù)時間選做）。</p><p><b>　　2. 系統(tǒng)組成原理</b></p><p>　　2.1 邏輯無環(huán)流調(diào)速系統(tǒng)概述</p><p>　　圖2-1 邏輯無環(huán)流可逆調(diào)速系統(tǒng)原理圖</p><p>　　ASR——速度調(diào)節(jié)器</p><p>　　A

26、CR1﹑ACR2——正﹑反組電流調(diào)節(jié)器</p><p>　　GTF、GTR——正反組整流裝置</p><p>　　VF、VR——正反組整流橋</p><p>　　DLC——無環(huán)流邏輯控制器</p><p><b>　　HX——推裝置</b></p><p><b>　　TA——交流互感器

27、</b></p><p><b>　　TG——測速發(fā)電機</b></p><p><b>　　M——工作臺電動機</b></p><p><b>　　LB——電流變換器</b></p><p><b>　　AR——反號器</b></p&g

28、t;<p>　　GL——過流保護環(huán)節(jié)</p><p>　　無環(huán)流可逆調(diào)速系統(tǒng)可按實現(xiàn)無環(huán)流原理的不同而分為兩大類：邏輯無環(huán)流系統(tǒng)和錯位控制無環(huán)流系統(tǒng)。而錯位無環(huán)流系統(tǒng)在目前的生產(chǎn)中應(yīng)用很少，邏輯無環(huán)流系統(tǒng)目前生產(chǎn)中應(yīng)用最為廣泛的可逆系統(tǒng)，當(dāng)一組晶閘管工作時，用邏輯電路封鎖另一組晶閘管的觸發(fā)脈沖，使它完全處于阻斷狀態(tài)，確保兩組晶閘管不同時工作，從根本上切斷了環(huán)流的通路，這就是邏輯控制的無環(huán)流可逆系統(tǒng)，

29、組成邏輯無環(huán)流可逆系統(tǒng)的思路是：任何時候只觸發(fā)一組整流橋，另一組整流橋封鎖，完全杜絕了產(chǎn)生環(huán)流的可能。至于選擇哪一組工作，就看電動機組需要的轉(zhuǎn)矩方向。若需正向電動，應(yīng)觸發(fā)正組橋；若需反向電動，就應(yīng)觸發(fā)反組橋，可見，觸發(fā)的選擇應(yīng)決定于電動機轉(zhuǎn)矩的極性，在恒磁通下，就決定于信號。同時還要考慮什么時候封鎖原來工作橋的問題，這要看工作橋又沒有電流存在，有電流時不應(yīng)封鎖，否則，開放另一組橋時容易造成二橋短路。可見，只要用信號極性和電流“有”、“無

30、”信號可以判定應(yīng)封鎖哪一組橋，開放哪一組橋?；谶@種邏輯判斷電路的“指揮”下工作的可逆系統(tǒng)稱邏輯無環(huán)流可逆系統(tǒng)。</p><p>　　這種邏輯無環(huán)流系統(tǒng)有一個轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器ASR，一個反號器AR，采用雙電流調(diào)節(jié)器1ACR和2ACR，雙觸發(fā)裝置GTF和GTR結(jié)構(gòu)。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(shè)置環(huán)流電抗器，但是為了保證穩(wěn)定運行時的電流波形的連續(xù)，仍應(yīng)保留平波電抗器，控制線路采用典型的轉(zhuǎn)速﹑電

31、流雙閉環(huán)系統(tǒng)，1ACR用來調(diào)節(jié)正組橋電流，其輸出控制正組觸發(fā)裝置GTF；2ACR調(diào)節(jié)反組橋電流，其輸出控制反組觸發(fā)裝置GTR，1ACR的給定信號經(jīng)反號器AR作為2ACR的給定信號,這樣可使電流反饋信號的極性在正﹑反轉(zhuǎn)時都不必改變，從而可采用不反映極性的電流檢測器，在邏輯無環(huán)流系統(tǒng)中設(shè)置的無環(huán)流邏輯控制器DLC，這是系統(tǒng)中關(guān)鍵部件。它按照系統(tǒng)的工作狀態(tài)，指揮系統(tǒng)進行自動切換，或者允許正組觸發(fā)裝置發(fā)出觸發(fā)脈沖而封鎖反組，或者允許反組觸發(fā)裝置

32、發(fā)出觸發(fā)脈沖而封鎖正組。在任何情況下，決不允許兩組晶閘管同時開放，確保主電路沒有產(chǎn)生環(huán)流的可能。</p><p><b>　　2.2 主電路原理</b></p><p><b>　　圖2-2 主電路圖</b></p><p><b>　　主電路原理：</b></p><p>　

33、　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，不用設(shè)置環(huán)流電抗器。根據(jù)理論知識，我們知道要實現(xiàn)邏輯無環(huán)流可逆調(diào)速，就要采用橋式全控整流逆變電路。邏輯環(huán)流可逆調(diào)速系統(tǒng)的工作原理是：兩組橋在任何時刻只有一組投入工作，而另一組處于關(guān)斷狀態(tài)，所以在兩組橋之間就不會存在環(huán)流。但當(dāng)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，而同時把原來封鎖著的一組橋立即開通，因為已經(jīng)導(dǎo)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)

34、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(dǎo)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(dǎo)通的情況，因為沒有環(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(yīng)是已導(dǎo)通的的晶閘管斷流，要妥當(dāng)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(fù)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

35、發(fā)導(dǎo)通，從而實現(xiàn)無環(huán)流的目標(biāo)。</p><p>　　2.3 觸發(fā)電路原理</p><p>　　正組晶閘管觸發(fā)電路原理圖如圖所示，反組的與正組相同。該系列器件具有單相同步輸入信號和數(shù)字分頻移相120°，可適應(yīng)單相、三相觸發(fā)電路。該系列器件既可用于單相、三相半控和全控橋晶閘管整流觸發(fā)和單、三相交流調(diào)壓反并聯(lián)和雙向晶閘管觸發(fā)，也可用于晶體管類變頻變壓逆變等控制電路。由于其采用的角度為控

36、制單位，因此可有效防止由頻率變化而引起的失控和顛覆現(xiàn)象。</p><p><b>　　圖2-3 觸發(fā)電路</b></p><p>　　2.4 檢測電路原理</p><p><b>　　檢測原理：</b></p><p>　　這里我們采用磁平衡式霍爾電流傳感器進行電流的檢測。磁平衡式霍爾電流傳感器也稱

37、補償式霍爾傳感器，即原邊電流In在聚磁環(huán)處所產(chǎn)生的磁場通過一個副邊補償線圈電流所產(chǎn)生的磁場進行補償，其補償電流Im精確的反映原邊電流In，從而使霍爾器件處于檢測零磁通的工作狀態(tài)。它的工作原理是霍爾磁平衡式的，當(dāng)電流流過一根長的導(dǎo)線時，在導(dǎo)線周圍產(chǎn)生磁場，磁場的大小與流過導(dǎo)線的電流大小成正比，這一磁場可以用霍爾器件進行檢測，由于磁場的變化與霍爾器件的輸出電壓信號有良好的線形關(guān)系，因此可利用霍爾器件的測得的輸出信號，直接反應(yīng)出導(dǎo)線中的電流大

38、小:I ∝ B ∝ U,式中,B為導(dǎo)線通電流后產(chǎn)生的磁感應(yīng)強度；I為通過導(dǎo)線中的電流；U為霍爾器件在磁場B中產(chǎn)生的霍爾電壓。磁平衡式霍爾電流傳感器的原理圖如圖2-4所示。 </p><p>　　圖2-4 霍爾電流傳感器原理圖</p><p><b>　　電路原理：</b></p><p>　　磁平衡式霍爾電流傳感器的原理模式突出的優(yōu)點是響應(yīng)時間

39、快和測量精度高，特別適用于弱小電流的測量。但是輸出電壓一般為mV級，使用時必須加電壓放大器。實際電路圖如圖2-5所示 </p><p>　　圖2-5 電流檢測電路原理圖</p><p>　　2.5 電源電路原理</p><p><b>　　圖2-6 電源電路</b></p><p>　　由于單片機工作電壓是+5V，故設(shè)計

40、了一個+5V電壓。又運放工作電壓為正負(fù)15V，PWM控制芯片SG3525和IGBT驅(qū)動芯片IR2110的工作電壓也都為+15V，故設(shè)計了正負(fù)15V電源。PWM控制輸出通道及驅(qū)動電路由于單片機端口資源有限，在此使用74HC164串口轉(zhuǎn)并口芯片，輸出八位數(shù)字量給DA芯片DAC0832。</p><p>　　2.6 保護電路原理</p><p>　　過流保護電路由運算放大器組成比較電路,D觸發(fā)器

41、組成雙穩(wěn)態(tài)記憶電路、 或門組成的邏輯電路及三極管、XD1 組成的顯示電路4 個單元構(gòu)成。當(dāng)系統(tǒng)處于正常工作時, 輸入比較器同相端的電流信號形成的輸入電壓小于反相端定值電壓(即所要求的保護定值電壓) IC1 運放輸出低電平,D觸發(fā)器處于復(fù)位狀態(tài), Q端為/ 00, 邏輯門輸出則為低電平, T1（三極管） 反偏而截止, XD1 不亮。同理IC6 輸出為/ 00, KJ041的控制端( P7 )為/ 00, 有整流觸發(fā)脈沖輸出。當(dāng)電流信號形成

42、的輸入電壓W1 確定的定值電壓, 即保護值時, IC1 輸出高電平, 使IC3 迅速翻轉(zhuǎn), Q端輸出/ 10, 并記憶故障信號。邏輯門IC5、IC6 亦輸出為高點平。T1（三極管） 正偏導(dǎo)通, 使XD1 點亮, 給出過流信號指示。IC6 輸出高電平, KJ041的P7 端為/ 10, 封鎖了觸發(fā)脈沖輸出, 這樣整流橋失去觸發(fā)脈沖而輸出電壓為/ 00, 因此起到了保護作用。過壓保護工作電路的原理相同。</p><p&g

43、t;　　圖2-7 保護電路原理圖</p><p>　　2.7 邏輯控制器原理</p><p>　　按照系統(tǒng)的工作狀態(tài)指揮正、反組的自動切換。其輸出信號用來控制正組觸發(fā)脈沖的封鎖與開放，用來控制反組觸發(fā)脈沖的封鎖與開放，在任何情況下，兩個信號必須是相反的，決不允許兩組晶閘管同時開放脈沖，以確保主電路不出現(xiàn)環(huán)流。這些控制通常采用數(shù)字控制，如數(shù)字邏輯電路、PLC、微機等，用以實現(xiàn)同樣的邏輯控制關(guān)

44、系。</p><p>　　其主要任務(wù)是在正組晶閘管工作時，則封鎖反組晶閘管；在反組晶閘管工作時，則封鎖正組晶閘管。采用數(shù)字邏輯電路，使其輸出信號以0 和1 的數(shù)字信號形式來執(zhí)行封鎖與開放的作用，為了確保正反組不會同時開放，應(yīng)使兩者不能同時為1。系統(tǒng)在反轉(zhuǎn)和正轉(zhuǎn)制動時應(yīng)該開放反組晶閘管，封鎖正組晶閘管，在這兩種情況下都要開放反組，封鎖正組。從電動機來看反轉(zhuǎn)和正轉(zhuǎn)制動的共同特征是使電動機產(chǎn)生負(fù)的轉(zhuǎn)矩。上述特征可以由A

45、SR 輸出的電流給定信號來體現(xiàn)， 的極性恰好反映了電機電磁轉(zhuǎn)矩（電樞電流）的方向的變化。稱作“轉(zhuǎn)矩極性鑒別信號”。DLC 應(yīng)該先鑒別電流給定信號的極性，將其作為邏輯控制環(huán)節(jié)的一個給定信號。</p><p>　　僅用電流給定信號去控制DLC還是不夠的，因為其極性的變化只是邏輯切換的必要條件。只有在實際電流降到零時，才能發(fā)出正反組切換的指令。因此，只有在電流轉(zhuǎn)矩極性和零電流檢測信號這兩個前提同時具備時，并經(jīng)過必要的邏

46、輯判斷，才可以讓DLC 發(fā)出切換指令。</p><p>　　邏輯切換指令發(fā)出后并不能馬上執(zhí)行，需經(jīng)過封鎖延時時間才能封鎖原導(dǎo)通組脈沖；再經(jīng)過開放延時時間后才能開放另一組脈沖，以確保系統(tǒng)的可靠工作。對于三相橋式電路，通常取，。</p><p>　　另外，在邏輯控制環(huán)節(jié)的兩個輸出信號和之間必須有互相連鎖的保護，決不允許出現(xiàn)兩組脈沖同時開放的狀態(tài)。</p><p>　　圖

47、2-8 邏輯控制器原理圖</p><p><b>　　3 設(shè)計內(nèi)容</b></p><p><b>　　3.1 設(shè)計要求</b></p><p>　　1.觸發(fā)脈沖信號應(yīng)有一定的寬度，保證被觸發(fā)的晶閘管可靠導(dǎo)通，該脈沖的寬度</p><p>　　一般為20-50。對于感性負(fù)載，觸發(fā)脈沖的寬度應(yīng)大于晶閘

48、管陽極電流</p><p>　　從零上升到擎住電流的時間，觸發(fā)脈沖的總寬度應(yīng)小于100。</p><p>　　2.觸發(fā)脈沖的形式應(yīng)有助于晶閘管元件時間趨于一致，在大電流晶閘管并聯(lián)電路</p><p>　　中，要求并聯(lián)的晶閘管同時導(dǎo)通，使元件在允許的范圍內(nèi)，為此宜采用</p><p><b>　　強觸發(fā)措施。</b><

49、;/p><p>　　3.通過控制電壓使脈沖能有足夠的移相范圍。</p><p>　　4.觸發(fā)脈沖應(yīng)有足夠的功率，觸發(fā)脈沖的電壓和電流應(yīng)大于晶閘管要求的數(shù)值，</p><p><b>　　并留有一定的裕量。</b></p><p>　　觸發(fā)脈沖的相位應(yīng)能在規(guī)定范圍內(nèi)移動。觸發(fā)脈沖與晶閘管主電路電源必須同</p>

50、<p>　　步，兩者頻率相同而且要有固定的相位關(guān)系，使每一周期都能在同樣的相位上</p><p><b>　　觸發(fā)。</b></p><p>　　觸發(fā)脈沖的波形要符合要求。</p><p><b>　　3.2 設(shè)計原理</b></p><p>　　同步信號發(fā)生器產(chǎn)生一個與交流電源電壓之間有

51、固定相位關(guān)系的同步信號，同步信號有方波脈沖、鋸齒波等。按照控制信號的要求，移相器相對于同步信號移相后產(chǎn)生觸發(fā)信號，觸發(fā)信號經(jīng)脈沖輸出器放大和隔離后送到晶閘管門極觸發(fā)晶閘管。</p><p>　　同步電壓 觸發(fā)脈沖</p><p><b>　　控制信號</b&

52、gt;</p><p>　　圖3-1 設(shè)計原理圖</p><p><b>　　3.3 電路的選擇</b></p><p>　　本課題選用集成式單通道相控觸發(fā)電路，采用芯片TC787。</p><p>　　圖3-2 TC787引腳圖</p><p>　　圖3-3 TC787內(nèi)部原理圖</p&g

53、t;<p>　　圖3-4 TC787波形圖 </p><p>　　? 內(nèi)部組成：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</p><p>　　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)</p><p><b>　　動電路。</b></p><p>　　? 引腳18

54、、l、2：分別為三相同步電壓、、輸入端。應(yīng)用中，分別接經(jīng)</p><p>　　輸入濾波后的同步電壓，同步電壓的峰值應(yīng)不超過TC787的工作電源電壓VDD。</p><p>　　? 引腳16（）、15（）和14（）：分別為產(chǎn)生相對于A、B和C三相同步</p><p>　　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。</p><

55、;p>　　? 引腳13（）：該端連接的電容的容量決定著TC787的輸出脈沖的寬度，</p><p>　　電容的容量越大，則脈沖寬度越寬。</p><p>　　? 引腳4（）：移相控制電壓輸入端。該端輸入電壓的高低，直接決定著TC787</p><p>　　輸出脈沖的移相范圍。</p><p>　　? 引腳5（）：輸出脈沖禁止端，該端用來

56、在故障狀態(tài)下封鎖TC787的輸出，</p><p><b>　　高電平有效。</b></p><p>　　? 引腳6()：TC787工作方式設(shè)置端。當(dāng)該端接高電平時，TC787輸出雙脈沖</p><p>　　列；而當(dāng)該端接低電平時，輸出單脈沖列。</p><p>　　? 引腳12、10、8、9、7和11：脈沖輸出端。其中

57、引腳12、10和8分別控制上</p><p>　　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</p><p><b>　　相晶閘管。</b></p><p><b>　　工作原理：</b></p><p>　　經(jīng)濾波后的三相同步電壓通過過零和極性檢測單元檢測出零點和極性

58、后，作為內(nèi)</p><p>　　部三個恒流源的控制信號。</p><p>　　三個恒流源輸出的恒值電流給三個等值電容、、恒流充電，形成良好的</p><p><b>　　等斜率鋸齒波。</b></p><p>　　鋸齒波形成單元輸出的鋸齒波與移相控制電壓比較后取得交相點，該交相點經(jīng)</p><p>

59、;　　集成電路內(nèi)部的抗干擾鎖定電路鎖定，保證交相唯一而穩(wěn)定，使交相點以后的鋸</p><p>　　齒波或移相電壓的波動不影響輸出。</p><p>　　該交相信號與脈沖發(fā)生器輸出的脈沖信號經(jīng)脈沖形成電路處理后變?yōu)榕c三相輸</p><p>　　入同步信號相位對應(yīng)且與移相電壓大小適應(yīng)的脈沖信號送到脈沖分配及驅(qū)動電</p><p><b>

60、;　　路。</b></p><p>　　假設(shè)系統(tǒng)未發(fā)生過電流、過電壓或其它非正常情況，則引腳5禁止端的信號無效，</p><p>　　此時脈沖分配電路根據(jù)用戶在引腳6設(shè)定的狀態(tài)完成雙脈沖(引腳6為高電平)或</p><p>　　單脈沖(引腳6為低電平)的分配功能，并經(jīng)輸出驅(qū)動電路功率放大后輸出，一旦</p><p>　　系統(tǒng)發(fā)生過

61、電流、過電壓或其它非正常情況，則引腳5禁止信號有效，脈沖分配</p><p>　　和驅(qū)動電路內(nèi)部的邏輯電路動作，封鎖脈沖輸出，確保集成電路的6個引腳12、</p><p>　　11、10、9、8、7輸出全為低電平。</p><p><b>　　3.4 觸發(fā)電路</b></p><p>　　正組晶閘管觸發(fā)電路原理圖如圖所示

62、，反組的與正組相同。該系列器件具有單相同步輸入信號和數(shù)字分頻移相120°，可適應(yīng)單相、三相觸發(fā)電路。該系列器件既可用于單相、三相半控和全控橋晶閘管整流觸發(fā)和單、三相交流調(diào)壓反并聯(lián)和雙向晶閘管觸發(fā)，也可用于晶體管類變頻變壓逆變等控制電路。由于其采用的角度為控制單位，因此可有效防止由頻率變化而引起的失控和顛覆現(xiàn)象。</p><p>　　圖3-5 正組晶閘管觸發(fā)原理圖</p><p>

63、　　3.5 元器件的連接與參數(shù)的選擇</p><p>　　? 為防止芯片輸入電壓過大而導(dǎo)致燒毀，在輸入端接入三相同步變壓器使380V</p><p>　　三相交流電變壓為12V的同步信號、、輸入。</p><p>　　? TC787可單電源工作，亦可雙電源工作，本課題使用單電源工作。單電源工作</p><p>　　時引腳3()接地，而引腳17

64、()允許施加的電壓為8～18V。這里取</p><p><b>　　。</b></p><p>　　? 引腳5為輸出脈沖禁止端，高電平有效。由于DLC按照系統(tǒng)的工作狀態(tài)指揮正、</p><p>　　反組的自動切換，其輸出信號用來控制正組觸發(fā)脈沖的封鎖或開放,故引</p><p>　　腳5接DLC的輸出信號。</p&

65、gt;<p>　　? 為了使晶閘管可靠運行，TC787需輸出雙脈沖列（在輸出一列脈沖后補發(fā)一列以確保</p><p>　　可控硅可靠運行），故引腳6接高電平，這里取。</p><p>　　? 引腳4移相控制電壓輸入端接給定環(huán)節(jié)輸出，即ACR的輸出。其電壓幅值</p><p>　　最大為TC787的工作電源電壓。</p><p>

66、　　? 引腳16（）、15（）和14（）分別為產(chǎn)生相對于A、B和C三相同步</p><p>　　電壓的鋸齒波充電電容連接端。</p><p>　　? 脈沖發(fā)生器的電容決定了調(diào)制脈沖寬度或方波輸出寬度，電容大則寬度寬。</p><p>　　在頻率為50Hz的情況下，接的電容，其輸出寬度約為0.5ms；若需要</p><p>　　輸出在0-180

67、范圍內(nèi)滿幅可調(diào)，則的值應(yīng)大于0.2μF。</p><p>　　? 引腳12、10和8分別接上半橋臂的A、B、C相晶閘管，引腳9、7和11分別</p><p>　　接下半橋臂的A、B和C相晶閘管。</p><p>　　4.仿真或?qū)嶒灲Y(jié)果分析</p><p><b>　　電流環(huán)仿真波形：</b></p><

68、;p><b>　　(1)</b></p><p>　　圖4-1 電流環(huán)仿真波形圖</p><p>　?。?）正反轉(zhuǎn)仿真波形:</p><p>　　圖4-2 正反轉(zhuǎn)仿真波形圖</p><p><b>　　轉(zhuǎn)速環(huán)仿真波形: </b></p><p><b>　　(

69、1)</b></p><p>　　圖4-3 轉(zhuǎn)速環(huán)仿真波形圖</p><p>　?。?）正反轉(zhuǎn)仿真波形：</p><p>　　圖4-4 正反轉(zhuǎn)仿真波形圖</p><p>　?。?）邏輯控制器輸入輸出波形：</p><p><b>　?。╝）轉(zhuǎn)矩極性：</b></p>&l

70、t;p>　　圖4-5 轉(zhuǎn)矩極性仿真波形圖</p><p><b>　　(b)零電流：</b></p><p>　　圖4-6 零電流仿真波形圖</p><p>　　(c)正組觸發(fā)控制：</p><p>　　圖4-7 正組觸發(fā)控制仿真波形圖</p><p><b>　　總結(jié)</b

71、></p><p>　　通過為期一周的課程設(shè)計，讓我對邏輯無環(huán)流直流可逆調(diào)速系統(tǒng)有了更深入的理解。雖說小組中我主要是設(shè)計觸發(fā)電路，但通過與本組組員的交流以及最終報告的整合，拓寬了我的知識面，也對主電路、控制電路、保護電路等方面的知識有了更多的了解。</p><p>　　剛開始著手設(shè)計觸發(fā)電路的時候沒什么頭緒，各種復(fù)雜的電路充斥著腦海，感覺無從下手，但后來經(jīng)網(wǎng)上查閱資料，詢問老師才知道

72、用一個芯片就可以實現(xiàn)，頓時覺得豁然開朗。這次課設(shè)讓我認(rèn)識到書本上的知識是遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠的，在課本上僅僅只有一頁的知識，要真正把原理弄透徹得需查閱大量資料。在這過程中也要學(xué)會提煉有用信息，摒除無用的信息，然后自己理解、整合才能有所收獲。當(dāng)然，在這過程中少不了要走些彎路，但這也是為以后工作積累經(jīng)驗教訓(xùn)。</p><p>　　總之，這次設(shè)計使我將書本的理論知識和實踐相結(jié)合，也使我認(rèn)識到自己知識的單薄。使我的分析問題能力、解決

73、問題能力和獨立工作能力都有了進一步的提高，還培養(yǎng)了我實事求是，虛心請教和認(rèn)真工作的作風(fēng)。在此要對無私給予我?guī)椭耐瑢W(xué)和老師說聲謝謝！</p><p><b>　　參考文獻</b></p><p>　　[1] 阮毅，陳伯時.電力拖動自動控制系統(tǒng)-運動控制系統(tǒng)[M].北京:機械工業(yè)出版社,2009.8</p><p>　　[2] 王兆安,黃俊.電力